Trong WCDMA thì điều khiển công sất là một vấn đề khá quan trọng. Để hệ thống WCDMA hoạt động bình thƣờng, cần có một cơ chế điều khiển công suất tốt để duy trì tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SIR) tại mức cho phép.
Các mục tiêu của điều khiển công suất nhƣ: Khắc phục hiệu ứng gần-xa trên đƣờng lên
Tối ƣu dung lƣợng hệ thống bằng việc điều khiển nhiễu Làm tăng tối đa tuổi thọ pin của đầu cuối di động
Đồ án tốt nghiệp Chương III. Hệ thống WCDMA
Hình 3.6 chỉ ra hiệu ứng gần-xa trên đƣờng lên. Tín hiệu từ các MS khác nhau đƣợc truyền đi trong cùng băng tần một cách đồng thời trong các hệ thống WCDMA. Không có điều khiển công suất, tín hiệu đến từ MS gần với BS nhất có thể chặn các tín hiệu từ các MS khác cách xa BS hơn. Trong tình huống xấu nhất, một MS có công suất quá lớn có thể chặn toàn bộ một cell. Giải pháp là phải áp dụng điều khiển công suất để đảm bảo rằng các tín hiệu đến từ các đầu cuối khác nhau có cùng công suất hay có cùng tỷ số tín hiệu trên nhiễu khi chúng đến BS
Hình 3.6 Hiệu ứng gần-xa (điều khiển công suất trên đường lên)
Trên đƣờng xuống, không có hiệu ứng gần-xa do mô hình một-tới-nhiều. Điều khiểncông suất có nhiệm vụ bù nhiễu bên trong cell gây ra bởi các trạm di động, đặc biệt là nhiễu gần biên giới của của các cell này (đƣợc chỉ ra trong hình 3.7). Hơn thế nữa, điều khiển công suất trên đƣờng xuống có nhiệm vụ làm giảm thiểu toàn bộ nhiễu bằng cách giữ QoS tại mức giá trị mục tiêu.
Hình 3.7. Bù nhiễu bên trong cell (điều khiển công suất ở đường xuống)
Trong hình 3.7, MS2 phải chịu nhiều nhiễu bên trong cell hơn MS1. Vì thế để đáp ứng mục tiêu chất lƣợng giống nhau, cần nhiều năng lƣợng cấp phát cho cho các kênh đƣờng xuống giữa BS và MS2.
Có 2 loại điều khiển công suất:
Điều khiển công suất vòng hở: cho các kênh chung. Chúng đƣợc thực hiện khi MS
bắt đầu truy nhập mạng và chƣa có kết nối với BTS. Điều khiển công suất vòng hở thực hiện đánh giá gần đúng công suất đƣờng xuống của tín hiệu kênh hoa tiêu dựa trên tổn hao truyền sóng của tín hiệu này. Nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là do điều kiện truyền sóng của đƣờng xuống khác với đƣờng lên nhất là do pha đinh nhanh nên sự đánh giá sẽ thiếu chính xác. Ở hệ thống CDMA trƣớc đây ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp này kết hợp với điều khiển công suất vòng kín, còn ở hệ thống W-CDMA phƣơng pháp điều khiển công suất này chỉ đƣợc sử dụng để thiết lập công suất gần đúng khi truy nhập mạng lần đầu.
Điều khiển công suất vòng kín: cho các kênh riêng DPDCH/DPCCH và chia sẻ
DSCH. Điều khiển công suất vòng kín có nhiêm vụ giảm nhiễu trong hệ thống bằng cách duy trì chất lƣợng thông tin giữa UE và UTRAN (đƣờng truyền vô tuyến) gần nhất với mức chất lƣợng tối thiểu yêu cầu đối kiểu dịch vụ mà ngƣời sử dụng đòi hỏi. Điều khiển công suất vòng kín bao gồm hai phần: điều khiển công suất nhanh vòng trong tốc độ 1500 Hz và điều khiển công suất chậm vòng ngoài tốc độ 10-100Hz
- Điều khiển công suất vòng trong đƣờng lên
Hình 3.8 Điều khiển công suất vòng trong đường lên
Nút B thƣờng xuyên ƣớc tính tỷ số tín hiệu trên nhiễu thu đƣợc (SIR= Signal to Interference Ratio) trên hoa tiêu đƣờng lên trong UL DPCCH và so sánh nó với tỷ số SIR đích (SIRđích). Nếu SIRƣớctính cao hơn SIRđích thì nút B thiết lập bit điều khiển công suất trong DPCCH TPC=0 để lệnh UE hạ thấp công suất (Tùy vào thiết lập cấu hình: 1dB
Đồ án tốt nghiệp Chương III. Hệ thống WCDMA
chẳng hạn), trái lại nó thiết lập bit điều khiển công suất trong DPCCH TPC=1 để ra lệnh UE tăng công suất (1dB chẳng hạn). Chu kỳ đo-lệnh-phản ứng này đƣợc thực hiện 1500 lần trong một giây (1,5 KHz) ở W-CDMA. Tốc độ này sẽ cao hơn mọi sự thay đổi tổn hao đƣờng truyền và thậm chí có thể nhanh hơn phađinh nhanh khi MS chuyển động tốc độ thấp.
- Điều khiển công suất vòng ngoài đƣờng lên
Điều khiển công suất vòng ngoài thực hiện điều chỉnh giá trị SIRđích ở nút B cho phù hợp với yêu cầu của từng đƣờng truyền vô tuyến để đạt đƣợc chất lƣợng các đƣờng truyền vô tuyến nhƣ nhau. Chất lƣợng của các đƣờng truyền vô tuyến thƣờng đƣợc đánh giá bằng tỷ số bit lỗi (BER: Bit Error Rate) hay tỷ số khung lỗi (FER= Frame Error Rate). Lý do cần đặt lại SIRđích nhƣ sau. SIR yêu cầu (tỷ lệ với Ec/N0) chẳng hạn là FER=1% phụ thuộc vào tốc độ của MS và đặc điểm truyền nhiều đƣờng. Nếu ta đặt SIRđích đích cho trƣờng hợp xấu nhất (cho tốc cao độ nhất) thì sẽ lãng phí dung lƣợng cho các kết nối ở tốc độ thấp. Nhƣ vậy tốt nhất là để SIRđích thả nổi xung quanh giá trị tối thiểu đáp ứng đƣợc yêu cầu chất lƣợng. Để thực hiện điều khiển công suất vòng ngoài, mỗi khung số liệu của ngƣời sử dụng đƣợc gắn chỉ thị chất lƣợng khung là CRC. Nếu kiểm tra CRC cho thấy BLERƣớctính> BLERđích thì SIRđích sẽ bị giảm đi một nấc bằng SIR, trái lại nó sẽ đƣợc tăng lên một nấc bằng SIR. Lý do đặt điều khiển vòng ngoài ở RNC vì chức năng này thực hiện sau khi thực hiện kết hợp các tín hiệu ở chuyển giao mềm
- Điều khiển công suất vòng kín đƣờng xuống
UE nhận đƣợc BLER đích từ lớp cao hơn do RNC thiết lập cùng với các thông số điều khiển khác. Dựa trên BLER đích nhận đƣợc từ RNC, nó thực hiện điều khiển công suất vòng ngoài bằng cách tính toán SIR đích cho điều kiển công suất vòng kín nhanh đƣờng xuống. UE ƣớc tính SIR đƣờng xuống từ các ký hiệu hoa tiêu của DL DPCCH. Ƣớc tính SIR này đƣợc so sánh với SIR đích. Nếu ƣớc tính này lớn hơn SIR đích, thì UE thiết lập TPC=0 trong UL DPCCH và gửi nó đến nút B, trái lại nó thiết lập TPC=1. Tốc độ diều khiển công suất vòng trong là 1500Hz
