Mục đớch của hệ thống thụng tin di động CDMA là nhằm đỏp ứng tốt hơn số lượng cũng như chất lượng của cỏc dịch vụ thụng tin liờn lạc ngày càng cao. Với một mong muốn là cú thể tớch hợp được nhiều dịch vụ trong một hệ thống truyền thụng duy nhất. Nhằm tăng dung lượng hệ thống mà chất lượng của cỏc dịch vụ trờn vẫn được đảm bảo, thỡ hệ thống di động CDMA núi riờng và tất cả cỏc hệ thống thụng tin di động núi chung phải cú những kế hoạch cũng như cỏc biện phỏp kỹ thuật thớch hợp. Trong đú điều khiển cụng suất là một phần khụng thể thiếu. Trước hết ta tỡm hiểu lý do tại sao điều khiển cụng suất lại quan trọng? Tại sao khi điều khiển cụng suất lại cú thể tăng được dung lượng hệ thống?
Việc điều khiển cụng suất là rất cần thiết để một hệ thống CDMA hoạt động tốt. Vỡ tất cả cỏc thuờ bao chia sẻ cựng một băng RF nhờ việc sử dụng cỏc mó PN, mỗi thuờ bao được xem như tạp õm ngẫu nhiờn đối với cỏc thuờ bao khỏc. Do đú, cụng suất của mỗi thuờ bao riờng lẻ cần phải được điều khiển cẩn thận để khụng cú một thuờ bao nào gõy nhiễu tới cỏc thuờ bao khỏc đang chia sẻ cựng một băng tần với thuờ bao đú.
Mục tiờu của điều khiển cụng suất là giới hạn cụng suất phỏt đường lờn trong khi vẫn duy trỡ chất lượng đường truyền trong mọi điều kiện. Điều khiển cụng suất trong đường lờn là quan trọng đối với hệ thống CDMA. Vỡ trờn đường xuống, tất cả cỏc tớn hiệu truyền lan qua cựng một kờnh, chỳng được thu bởi mỏy di động với cụng suất ngang nhau. Vỡ vậy, điều khiển cụng suất trong đường xuống để loại bỏ hiệu ứng gần xa là khụng cần thiết. Tuy nhiờn điều khiển cụng suất đường xuống cú thể ứng dụng để trỏnh nhiễu giữa cỏc tế bào lõn cận.
Điều khiển cụng suất cần cú trong cỏc hệ thống CDMA để giải quyết hiệu ứng gần xa ở đường lờn. Để giảm thiểu hiệu ứng gần xa, mục đớch của hệ thống CDMA đảm bảo rằng tất cả cỏc MS đạt được cựng cụng suất thu tại cỏc BS. Giỏ trị đớch của cụng suất thu phải là mức tối thiểu cũn cho phộp đường truyền đỏp
ứng cỏc chỉ tiờu chất lượng do người sử dụng định nghĩa (BER, FER, dung
lượng, tốc độ rớt cuộc gọi và vựng phủ). Để thực hiện chiến lược như vậy thỡ cỏc
MS gần BS hơn phải phỏt cụng suất thấp hơn cỏc MS ở xa BS.
Chất lượng thoại liờn quan tới tỷ lệ lỗi khung (FER) ở cả đường xuống và đường lờn. FER liờn quan mật thiết với Eb/It. FER cũng phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của di động, điều kiện truyền súng địa phương và phõn bố của cỏc MS đồng kờnh khỏc. Vỡ FER là số đo trực tiếp của chất lượng tớn hiệu, chất lượng thoại ở hệ thống CDMA được đo theo FER chứ khụng theo Eb/It. Vậy để đảm bảo chất lượng tớn hiệu tốt, chỉ duy trỡ Eb/It đớch là chưa đủ, mà cũn phải đỏp ứng cả FER. Giới hạn chất lượng theo khuyến nghị là:
- Dải FER thụng thường: 0,2% đến 3% (mức cụng suất tối ưu đạt được
khi FER < 1%).
- Độ dài cực đại của cụm lỗi: 3 đến 4 khung (giỏ trị tối ưu của cụm lỗi đạt 2 khung)
Để minh họa việc điều khiển cụng suất cần thiết như thế nào trong CDMA, chỳng ta xem xột một ụ đơn lẻ cú hai thuờ bao giả định (xem hỡnh 3.1). Chỳng ta sẽ xem xột trường hợp đường truyền về vỡ đường truyền này thường là đường truyền bị giới hạn trong CDMA. Thuờ bao 2 gần trạm gốc hơn thuờ bao 1. Nếu khụng cú điều khiển cụng suất, cả hai thuờ bao sẽ phỏt một mức cụng suất cố định pt, tuy nhiờn, do sự khỏc nhau về khoảng cỏch, cụng suất thu từ thuờ bao 2 hay pr2 sẽ lớn hơn cụng suất thu từ thuờ bao 1 hay pr1. Nếu chỳng ta giả sử rằng vỡ độ lệch về khoảng cỏch như vậy mà pr2 lớn gấp 10 lần pr1 thỡ thuờ bao 1 sẽ chịu một sự bất lợi rất lớn.
Hỡnh 3.1- Hiệu ứng gần xa
Nếu tỷ số S/N (SNR) yờu cầu là (1/10) thỡ chỳng ta cú thể nhận ra ngay sự chờnh lệch giữa cỏc SNR của hai thuờ bao. Hỡnh 3.2 minh họa điểm này. Nếu chỳng ta bỏ qua tạp õm nhiệt thỡ SNR của thuờ bao 2 (S /N)2 sẽ là 1 và SNR của thuờ bao 1 (S /N)1 sẽ là (1/10). Thuờ bao 2 cú một SNR cao hơn nhiều và như vậy nú sẽ cú được một chất lượng thoại rất tốt, nhưng SNR của thuờ bao 1 chỉ vừa đủ so với yờu cầu. Sự khụng cõn bằng này được xem là bài toỏn "xa gần" kinh điển trong một hệ thống đa truy nhập trải phổ.
Hỡnh 3.2- Cụng suất thu từ hai thuờ bao tại trạm gốc
Hệ thống núi trờn được coi như đó đạt tới dung lượng của nú. Lý do là nếu chỳng ta thử đưa thờm một thuờ bao thứ 3 phỏt cựng mức cụng suất pt vào bất cứ chỗ nào trong ụ thỡ SNR của thuờ bao thứ 3 đú sẽ khụng thể đạt được giỏ trị yờu cầu. Hơn nữa, nếu chỳng ta cố đưa một thuờ bao thứ ba vào hệ thống thỡ thuờ bao thứ ba đú sẽ khụng những khụng đạt được (S/N) yờu cầu mà cũn làm cho SNR của thuờ bao 2 bị giảm xuống dưới mức (S/N) yờu cầu.
Việc điều khiển cụng suất được thực hiện để giải quyết bài toỏn "xa-gần" và để tăng tối đa dung lượng. Việc điều khiển cụng suất tức là cụng suất phỏt từ mỗi
Tần số Thuờ bao 2 cú Thuờ bao 1 cú Cụng s u ất
thuờ bao được điều khiển để sao cho cụng suất thu của mỗi thuờ bao ở trạm gốc là bằng nhau. Hỡnh 3.3 minh họa khỏi niệm này. Trong một ụ, nếu cụng suất phỏt của mỗi thuờ bao được điều khiển để cụng suất thu của mỗi thuờ bao ở trạm gốc là bằng với pr thỡ nhiều thuờ bao hơn cú thể sử dụng được trong hệ thống. Tiếp tục vớ dụ trờn đõy của chỳng ta, nếu SNR yờu cầu v ẫ n l à (1/10) thỡ tổng cộng cú thể cú 11 thuờ bao được sử dụng trong ụ. Dung lượng được tăng tối đa khi sử dụng điều khiển cụng suất (xem hỡnh 3.4).
Hỡnh 3.3 -Với việc điều khiển cụng suất, một trạm gốc cú thể phục vụ thụng tin cho nhiều thuờ bao hơn. Mỗi thuờ bao được điều khiển cụng suất để phỏt ở cỏc mức cụng suất khỏc nhau. Điều này được thực hiện sao cho cụng suất thu được từ
cỏc thuờ bao riờng biệt đều bằng nhau tại trạm gốc.
Thuờ bao 1 Thuờ bao 2
Thuờ bao M Thuờ bao 3
Hỡnh 3.4 - Dung lượng được tăng tối đa
khi cụng suất thu từ tất cả cỏc thuờ bao tại trạm gốc là bằng nhau
Theo phõn tớch ở trờn thỡ điều khiển cụng suất là cần thiết cho cả tuyến lờn và tuyến xuống để chắc chắn rằng tỷ số yờu cầu (Eb/No)min tại lối ra của bộ thu cho mỗi người dựng được truyền với tốc độ bit Rb. Hơn nữa, do mụi trường của mỏy di động luụn thay đổi khi mỏy di động di chuyển, dẫn tới vị trớ của nú so với BS thay đổi cũng như cỏc đặc tớnh của dịch vụ cũng thay đổi theo. Trong thực tế, điều khiển cụng suất khụng thể dựa trờn việc giải cỏc phương trỡnh số mà dựa trờn một số phộp đo.
Một cỏch lý tưởng, những phộp đo này sẽ theo dừi tổn hao đường bằng cỏch đo tỷ số Eb/No , nhưng phộp đo này là khú thực hiện trong thực tế. Thụng thường người ta tiến hành đo tỷ số tớn trờn tạp (S/I) là phộp đo dễ thực hiện hơn. Sau đú, cỏc thuật toỏn điều khiển cụng suất cố gắng duy trỡ tỷ số đớch (S/I)min, tỷ số này liờn quan với (Eb/No)min và tỷ lệ lỗi bit theo phương trỡnh:
m in 0 m in N E W R I S b b (3.1) Tần số Thuờ bao 1 cú Thuờ bao 2 cú Cụng s u ất Thuờ bao 11 cú (S/N)11 = 1/10