IV. Cơng nghệ CDMA2000
6. Điều khiển cơng suất
Ở các hệ thống thơng tin di động CDMA yêu cầu quan trọng đặt ra là tăng số lượng các cuộc gọi đồng thời trong cùng một tần số, và tăng chất lượng các cuộc gọi đĩ. Chất lượng của cuộc gọi sẽ giảm nếu tín hiệu mà BS thu được từ máy di động là quá yếu, ngược lại nếu tín hiệu mà BS thu vào mạnh thì chất lượng cuộc gọi là tốt, tuy nhiên giao thoa giữa các cuộc gọi đồng thời với nhau trên cùng một kênh sẽ làm chất lượng các cuộc gọi khác bị giảm. Hiện tượng gần xa: ta cĩ bên dưới là mơ hình một tế bào hệ thống. Máy di động1 (UE1) cĩ khoảng cách đến BS gần hơn khoảng cách từ máy di động2 đến BS. Vì trong một tế bào CDMA các trạm hoạt động trên một đường truyền giống nhau, chỉ khác PN code. Nên khi mà BS nhận được tín hiệu cùng lúc từ máy di động1 và máy di động2 trên cùng một tần số, tín hiệu từ máy di động1 sẽ mạnh hơn tín hiệu từ máy di động2. Khi phân tích tín hiệu tại BS tỉ lệ lỗi bit sẽ tăng cao (tín hiệu từ máy di
động2). Thậm chí, tín hiệu mạnh cĩ thể tràn, đè lên tín hiệu yếu gây khĩ khăn cho BS cĩ thể nhận ra tín hiệu yếu.
Hình 33:
Để khắc phục các vần đề trên, BS sẽ tính tốn cơng suất tín hiệu từ các máy di động, nếu vượt quá mức ngưỡng BS sẽ gởi lệnh đến cho máy di động yêu cầu giảm cơng suất, sao cho tín hiệu mà BS nhận được từ các máy di động khác mạnh ngang bằng nhau. Tương tự, nếu tín hiệu từ máy di động quá yếu, máy di động sẽ gởi yêu cầu đến BS để tăng cơng suất đường truyền.
Hệ thống chuẩn IS2000 cĩ thể điều khiển cơng suất với tốc độ 800 b/s trên cả hai kênh hướng lên và kênh hướng xuống. Đây là tiến bộ rất lớn khắc phục được nhược điểm của hệ thống chuẩn IS95, cùng một lúc chỉ cĩ thểđiều khiển cơng suất cho một kênh vật lý hướng lên (tốc độ
6.1 Điều khiển cơng suất kênh hướng lên
Khi một máy di động station nhận đường truyền kênh hướng lên bắt đầu kết nối với BS, nĩ liên tục theo dõi chất kượng đường truyền. Nếu đường truyền bắt đầu xấu đi, máy di động sẽ
gởi yêu cầu đến BS, qua kênh hướng xuống BS cho phép tăng cơng suất. Nếu chất lượng đường truyền trở nên quá tốt vượt quá cơng suất tín hiệu trên kênh hướng lên, máy di động sẽ gởi yêu cầu BS giảm cơng suất. Lý tưởng, FER là một chỉ số tốt để biểu hiện chất lượng đường truyền, nhưng sẽ tốn nhiều thời gian để cho máy di động thu nhận đủ các bit và tính tốn ra FER. Vì thế
một số các tỉ lệ signal/noise như là Eb/No cĩ thể được sử dụng như một thơng số biểu hiện chất lượng đường truyền kênh hướng lên.
Như vậy, điều khiển cơng suất kênh hướng lên được giải quyết như sau:
• Máy di động liên tục theo dõi Eb/No trên kênh hướng lên.
• Nếu Eb/No quá lớn (vượt qua ngưỡng), máy di động sẽ yêu cầu BS tăng cơng suất truyền.
• Nếu Eb/No quá nhỏ (nằm dưới ngưỡng), máy di động sẽ yêu cầu BS tăng cơng suất truyền.
Để yêu cầu BS tăng hoặc giảm cơng suất máy di động sử dụng power control bits (PCBs),
đĩ là một chuỗi trong R-PICH. Cần nĩi thêm là PCBs khơng cĩ cơ chế bảo vệ lỗi, điều đĩ gĩp phần giảm độ trễ,( nĩ vốn đã được gắn liền với các bit kiểm tra lỗi - error protected bits) BS sẽ
nhanh chĩng nhận yêu cầu và điều chỉnh cơng suất truyền sao cho thích hợp.
Trên đây là mơ tả điều khiển cơng suất vịng trong mạch vịng kín trên kênh hướng lên. Tại đây, ta phải giả định một ngưỡng Eb/No cho trước để quyết định tăng hoặc giảm cơng suất. Nhưng trong mơi trường thay đổi, mối tương quan giữa Eb/No và FER là khơng đổi, vì vậy ta phải thay đổi ngưỡng Eb/No để duy trì một FER chấp nhận được. Sự thay đổi ngưỡng Eb/No sẽ được giới thiệu trong outner loop.
Cụ thể: theo sơđồ bên dưới, mơ tả một phần của inner loop và tồn bộ outner loop. Máy di động nhận đường truyền lên từ BS. Đầu tiên, nĩ sẽ giải điều chế và ước lượng FER của đường truyền. Thơng tin về chất lượng đường truyền kênh hướng lên sẽđược cung cấp cho outner-loop. Outner-loop dùng chỉ số FER này và tự nĩ ước lượng ra một chỉ số Eb/No (estimates) để tính tốn ra một giá trị Eb/No (setpoint) mới cần thiết để duy trì FER. Chỉ số Eb/No mới này và chỉ số Eb/No
Eb/No (link) trên đường truyền lớn hơn cần thiết để duy trì chỉ số FER tốt, một mã PCBs(1) được gởi đến BS yêu cầu giảm cơng suất. Ngược lại nếu Eb/No ước lượng nhỏ hơn, tương ứng với Eb/No trên đường truyền nhỏ hơn mức cần thiết, một mã PCBs(0) được gởi đi để tăng cơng suất. Mã PCBs được gởi đến và xử lý tại BS với tốc độ 800 b/s.
Hình 35:
Ta nên chú ý outner-loop cĩ thể theo dõi tất cảđường truyền kênh hướng lên mà máy di
động nhận được ( kênh hướng lên cơ bản, chuyện dụng, bổ sung ). Nếu outner-loop theo dõi căn cứ vào F-FCH, outner-loop sẽ sử dụng các thơng số Eb/No và FER dự đốn của F-FCH để làm việc. Cĩ nhiều nguồn để outner-loop lấy thơng tin đầu vào như là:
• FPC_FCH_FER or the target frame error rate of the F-FCH.
• FPC_FCH_INIT_SETPT or the initial setpoint of the F-FCH.
• FPC_FCH_MIN_SETPT or the minimum setpoint of the F-FCH.
• FPC_FCH_MAX_SETPT or the maximum setpoint of the F-FCH.
• FPC_SCH_FER or the target frame error rate of the F-SCH.
• FPC_SCH_INIT_SETPT or the initial setpoint of the F-SCH.
• FPC_SCH_MIN_SETPT or the minimum setpoint of the F-SCH.
• FPC_SCH_MAX_SETPT or the maximum setpoint of the F-SCH.
6.2 Điều khiển cơng suất kênh hướng về ( vịng mạch hở )
Khi máy di động di chuyển vịng quanh trong một tế bào hệ thống, sự tiêu hao đường dẫn giữa máy di động và BS liên tục thay đổi. Trong điều khiển cơng suất mạch vịng mở, máy di
động liên tục giám sát cơng suất thu được và điều chỉnh cơng suất truyền sao cho phù hợp. Lưu ý,
điều khiển cơng suất mạch vịng hở chỉ cĩ trên máy di động va khơng cĩ trên BS. Trong chuẩn IS2000 cĩ thểđiều khiển cơng suất mạch vịng hở qua 3 loại kênh hướng xuống:
• R-EACH.
• R-CCCH.
• Kênh hướng xuống nĩi chung bao gồm cả R-DCCH, R-FCH, and R-SCH. Trên mỗi loại kênh hướng xuống, điều khiển cơng suất mạch vịng hở qua 2 bước riêng biệt. Đầu tiên máy di động sẽ tính cơng suất truyền kênh hoa tiêu (hoa tiêu chanel) của R-PICH, khâu này gần như luơn luơn hoặc động. Bước thứ hai là tính cơng suất truyền kênh mã hố (code chanel) của kênh hướng xuống.
Ta cĩ bảng sau:
Ởđây ta chỉđi mơ tảđiều khiển cơng suất trên kênh hướng xuống. Trong quá trình truyền dẫn của kênh hướng xuống (R-DCCH, R-FCH, and R-SCH), R_PICH cũng vẫn hoạt động để tạo sự liên kết chặt chẽ, mạch lạc cho giải điều chế. Để cho dễ hiểu, ta đi vào mơ hình minh hoạ:
Hình 36: Điều khiển cơng suất ở kênh ngược.
Cơng suất thu được cùng với nhiều hệ sốđiều chỉnh khác, hoạt động xác định cơng suất truyền của R_PICH, cơng suất truyền của R_PICH sẽ quay vịng để xác định cơng suất truyền của R_EACH, R_CCCH, và cơng suất truyền kênh hướng xuống.
6.3 Điều khiển cơng suất kênh hướng xuống vịng mạch khép kín
Đểđiều khiển cơng suất vịng mạch khép kín trên kênh hướng xuống, BS liên tục theo dõi
đường truyền xuống và tính tốn chất lượng đường truyền. Nếu chất lượng bắt đầu giảm, BS sẽ
gởi lệnh cho máy di động tăng cơng suất thơng qua đường truyền kênh hướng lên. Nếu chất lượng đường truyền quá tốt, BS sẽ gởi lệnh cho máy di động giảm cơng suất. Đến đây thì ta thấy nĩ khá giống với cách điều khiển cơng suất trên kênh hướng lên. Khác ở chỗ, điều khiển cơng suất vịng mạch khép kín trên kênh hướng xuống chỉ cĩ ở BS. Nĩ cũng sử dụng các thơng số như
Eb/No và FER đểđánh giá chất lượng đường truyền. Ta nên tìm hiểu cụ thể trên mơ hình để cĩ sự
phân biệt.
• BS theo dõi chất lượng đường truyền bằng chỉ số Eb/No.
• Nếu Eb/No quá lớn sẽ gởi lệnh cho máy di động tăng cơng suất.
Ban đầu BS nhận đường truyền kênh hướng về từ máy di động và giải điều chế tín hiệu, nĩ tựước lượng một chỉ số FER. Thơng tin về chất lượng đường truyền sẽđược đưa đến outner- loop. Outner-loop dùng FER hiện cĩ và tỉ số Eb/No do nĩ tự ước lượng để tính tốn, đưa ra một Eb/No setpoint mới cĩ thể duy trì ổn định FER. Hai chỉ số Eb/No mới và cũ sẽđược so sánh. Nếu Eb/No estimate lớn hơn Eb/No setpoint, cĩ nghĩa là Eb/No trên đường truyền quá lớn để cĩ thể duy trì chỉ số FER tốt, một mã PCB(1) sẽ được BS gởi đi ra lệnh cho máy di động tăng cơng suất. Ngược lại, nếu Eb/No estimate nhỏ hơn Eb/No setpoint, BS sẽ gởi một PCBs(0) ra lệnh cho máy di
động giảm cơng suất. PCBs là một chuỗi trong F-CPCCH, F-DCCH, hoặc F-FCH. PCBs được truyền và xử lý tại tốc độ cao nhất 800 b/s.
Hình 37:
Mơ hình bên dưới mơ tả quá trình máy di động nhận các tín hiệu F-CPCCH, F-DCCH, F- FCH, và giải mã PCBs, dựa vào đĩ để tăng hoặc giảm cơng suất.
Hình 38:
Chất lượng truyền dẫn trong mơi trường cĩ nhiều cuộc gọi phụ thuộc vào tỉ số Eb/No, trong đĩ Eb là năng lượng bit và No là mật độ nhiễu trắng Gauss bao gồm nhiễu do chính BS và máy di động gây ra trong quá trình truyền và xử lý tín hiệu và nhiễu do các máy di động khác gây ra.
7. Chuyển giao ( Handoff ) 7.1 Giới thiệu