a. Mục đích của kiểm soát công suất trong thông tin di động
- Kiểm soát công suất trong thông tin di động đợc thực hiện nhờ thu, đo tín hiệu nhằm điều khiển thay đổi thích hợp công suất phát.
- Kiểm soát công suất trong thông tin di động nhằm 2 mục đích:
+ Tiết kiệm nguồn cho máy di động nhằm kéo dài thời gian giữa 2 lần nạp ắc quy. + Giảm thiểu can nhiễu giữa các ngời sử dụng, mục đích này khác biệt giữa các hệ thống khác nhau (CDMA và TDMA).
- Đối với các hệ thống TDMA/ FDMA nh GSM, các máy di động công tác trên các khe thời gian khác nhau hoặc trên các tần số khác nhau, do vậy khả năng gây nhiễu lẫn nhau rất nhỏ nếu việc đồng bộ và gióng thời gian (time alignement) đợc thực hiện tốt. Kiểm soát và điều khiển công suất đối với các hệ thống này đòi hỏi không quá ngặt nghèo và chủ yếu nhằm tiết kiệm nguồn ắc quy cho máy di động.
- Đối với các hệ thống CDMA, có vấn đề về hiệu ứng xa- gần (near- far effect), dẫn dến đòi hỏi về kiểm soát và điều khiển công suất rất ngặt nghèo. Điều khiển công suất không tốt sẽ dẫn đến số ngời sử dụng đồng thời trong một tế bào giảm mạnh. Hiệu ứng xa- gần có thể giải thích sơ lợc nh sau:
Giả sử không có điều khiển công suất và mọi máy di động đều phát cùng một công suất P. Ta hãy xét trờng hợp chỉ có 2 ngời sử dụng đồng thời.
Khi 2 ngời sử dụng ở cùng một khoảng cách d với trạm gốc: Công suất thu đợc Pr1 = Pr2 hay Pr1/Pr2 = 1 , đối với MS2 thì Pr1 là nhiễu.
Giả sử MS1 tiến lại gần trạm gốc ở cự ly d/2, khi đó công suất Pr1 = 16 Pr2 (do tổn hao đờng truyền theo quy luật mũ 4 so với quãng đờng truyền dẫn). Tức là Pr11/Pr2 = 16, mức
nhiễu tăng. Pr1 có thể thay bằng 16 nguồn nhiễu là 16 MS ở cự ly d. Giả sử P2/Pr1 = 1/16 là
mức ngỡng tỷ số tín/nhiễu còn cho phép thu đợc tốt. Khi đó, lẽ ra 17 ngời sử dụng ở cùng khoảng cách d cũng có thể công tác thì chỉ còn 2 ngời có thể công tác đồng thời đợc với một ngời (MS) ở cự ly d và 1 MS ở cự ly d/2. Tức là hiệu ứng gần- xa làm giảm số ngời có thể đồng thời công tác. Để tăng số ngời có thể đồng thời công tác phải thực hiện điều khiển công suất sao cho Pri = Prj với mọi i, j.
b, Điều khiển công suất trong các hệ thống TDMA
Do điều khiển công suất trong các hệ thống TDMA đòi hỏi không quá ngặt nghèo nên điều khiển công suất có thể thực hiện đợc một cách đơn giản nh sau:
- Trong quá trình công tác, máy di động luôn thu, đo tín hiệu thu đợc từ trạm gốc và phát báo cáo về BS mức điện thu đợc.
- Căn cứ vào thông số đo, BS tính ra cự ly BS- MS và ra lệnh điều khiển công suất máy phát MS về giá trị thích hợp.
c, Điều khiển công suất trong các hệ thống CDMA
* Trong các hệ thống CDMA, giải pháp điều khiển công suất nhằm:
- Duy trì chất lợng thoại cho hầu hết các MS đang công tác trong cùng tế bào. - Tăng dung lợng hệ thống tổng cộng trong khi vẫn duy trì chất lợng thoại. - Giảm công suất phát trung bình của MS nhằm tiết kiệm pin.
* Các giải pháp điều khiển công suất bao gồm:
- Điều khiển công suất hớng đi: Là một quá trình điều khiển vòng kín chậm, căn cứ vào các báo cáo về tỷ lệ lỗi khung (FER: Frame Error Rate) mà các MS báo về, trên cơ sở đó sẽ ấn định công suất hớng đi cho các kênh logic khác nhau một cách thích hợp nhờ điều khiển hệ số khuếch đại theo từng kênh logic (kênh pilot, kênh biên độ, kênh paging, các kênh traffic…). Nhờ vậy, các MS ở xa cũng nh ở gần đều có cùng chung cờng độ tín hiệu thu.
- Điều khiển công suất hớng về: Bao gồm:
+ Điều khiển vòng hở: MS đo công suất tín hiệu pilot và tự tính phải điều khiển thô công suất phát của mình thế nào.
+ Điều khiển vòng kín: Gồm 2 vòng điều khiển: Vòng trong và ngoài.
Chất lợng thoại trong CDMA không chỉ duy trì đợc nhờ duy trì Eb/N0 > mức ngỡng
mà còn phải nhờ duy trì FER < mức ngỡng. FER có quan hệ khá chặt chẽ với Eb/N0. Do đó, điều khiển công suất liên quan tới FER và Eb/N0.
* Vòng trong:
- BS đo công suất thu đợc từ MS trên kênh hớng về.
- So sánh với một ngỡng (ấn định bởi FER xác định bởi nhà điều hành).
- Ra lệnh điều khiển công suất phát MS, MS theo đó điều khiển công suất của mình.
* Vòng ngoài:
- BS đo Eb/N0 trung bình theo từng PCG (Power Control Group) dài 1,25ms. - Eb/N0 đo đợc đợc so với Eb/N0mục tiêu.
- Nếu Eb/N0 > Eb/N0 mục tiêu thì ra lệnh “up” (tăng công suất) cho máy di động. - Nếu Eb/N0 < Eb/N0 mục tiêu thì ra lệnh “down” (giảm công suất) cho máy di động. - Sau mỗi khung điều khiển thì bộ đếm FER đợc đổi mới nội dung và đợc sử dụng để điều chỉnh Eb/N0 mục tiêu.