E α khác nhau với mọi k thì xác suất lỗi bit có điều kiện là:
3.2 Điều khiển công suất
Trong các hệ thống thông tin di động tế bào CDMA, các máy di động đều phát chung ở một tần số nên chúng gây nhiễu đồng kênh đối với nhau. Chất lượng truyền dẫn của đường truyền vô tuyến đối với từng người sử dụng trong môi trường đa người sử dụng phụ thuộc vào tỉ số Eb/N0
Dung lượng của hệ thống di động CDMA sẽ đạt giá trị cực đại nếu công suất phát của các máy di động được điều khiển sao cho ở trạm gốc công suất thu được là như nhau đối với tất cả các người sử dụng. Điều khiển công suất được sử dụng ở đường lên để hạn chế hiện tượng gần xa và giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu đến dung lượng hệ thống.
Đối với đường xuống không cần thực hiện điều khiển công suất trong hệ thống một tế bào vì nhiễu gây ra do tín hiệu của các người sử dụng khác luôn ở mức không đổi đối với tín hiệu hữu ích. Tất cả các tín hiệu đều được phát chung nên không xảy ra sự khác biệt về tổn hao truyền sóng như ở đường lên.
Ngoài việc làm giảm được hiện tượng gần xa, điều khiển công suất còn được sử dụng để giảm hiện tượng che tối và duy trì công suất phát trên một người sử dụng, điều này cần thiết để bảo đảm tỉ số lỗi bit ở mức cho trước.
Như vậy, điều khiển công suất còn cho lợi là kéo dài thời gian làm việc của pin trong các máy cầm tay.
Một phương pháp điều khiển công suất là đo tự điều khuyếch (AGC- Automatic Gain Control) ở máy thu di động. Trước khi phát, trạm di động giám sát tổng công suất thu được từ trạm gốc. Công suất đo được sẽ cho biết tổn hao đường truyền đối với từng người sử dụng. Máy di động điều khiển công suất phát của mình tỉ lệ nghịch với tổng công suất mà nó thu được, dải điều chỉnh công suất có thể phải lên tới 80dB. Phương pháp này được gọi là điều khiển công suất vòng hở (OPC- Open-loop Power Control) trong đó trạm gốc không tham gia vào các thủ tục điều khiển công suất.
Khi thực hiện điều khiển công suất theo vòng hở, vấn đề khó khăn đặt ra là tổn hao đường truyền đối với đường lên và đường xuống thay đổi trong phạm vi rất lớn. Tần số trung tâm của đường lên và đường xuống thông thường nằm ở các băng tần khác nhau do đó tổn hao đường truyền với hai đường lên xuống cũng khác nhau. Thí dụ như ở hệ thống IS-95 hai tần số trung tâm này khác nhau 45MHz, tổn hao đường truyền ở hai đường này có thể khác nhau tới vài dB.
Một cách khác, có thể thực hiện việc điều khiển công suất hiệu quả hơn bằng sơ đồ điều khiển công suất vòng kín (CPC- Closed-loop Power Control). Ở phương pháp này đòi hỏi trạm gốc phải thường xuyên liên hệ với máy di động để nó thay đổi công suất một cách thích ứng. Trạm gốc đánh giá công suất tín hiệu của người sử dụng ở đường lên và so sánh nó với công suất ngưỡng danh định. Trên cơ sở mức thu cao hay thấp hơn ngưỡng, trạm gốc phát lệnh một bit đến máy di động để hạ thấp hoặc nâng cao công suất phát của máy di động lên một mức cố định theo dB. Phương pháp này được gọi là điều khiển “Bang Bang”.
Vòng điều khiển “Bang Bang” sẽ gây trễ bằng tổng của thời gian phát lệnh và thời gian cần thiết để thực hiện lệnh ở máy phát của máy di động.
Trong một hệ thống thực tế, người ta có thể sử dụng kết hợp cả điều khiển vòng kín và hở. Công suất danh định có thể được gắn với mức công suất cần thiết để đạt được tỉ số lỗi bit cho trước. Tuy vậy, do che khuất mà mức công suất này có thể thay đổi, vì thế cần có thêm một vòng điều chỉnh công suất được gọi là vòng ngoài để điều chỉnh mức công suất danh định đến tỉ số lỗi bit yêu cầu.
Tốc độ thực hiện điều chỉnh công suất phụ thuộc vào việc thiết kế hàm điều chỉnh công suất theo sự che tối luật loga chuẩn hay theo sự thay đổi tổn hao đường truyền. Nếu điều khiển công suất tuân theo fading đa tia nhanh thì tốc độ điều chỉnh công suất phải lớn hơn tốc độ fading cực đại mười lần. Còn điều chỉnh công suất được thiết kế theo thay đổi luật loga chuẩn chậm do che tối thì tín hiệu thu được sẽ thể hiện fadinh Rayleigh nhanh sau khi điều chỉnh công suất.
Trong thực tế, ở các hệ thống di động việc điều khiển công suất không thể đạt được như lí thuyết, các thay đổi của tín hiệu thu ở trạm gốc sau khi điều chỉnh công suất tuân theo quy luật gần giống phân bố loga chuẩn. Do đó vẫn còn lại một lượng fading dư đáng kể ở tín hiệu sau khi điều chỉnh công suất và công suất thu được sau khi thực hiện điều chỉnh là :
10/ /
10P
P Pd
P = (3.4)
trong đó PP và PPd biểu thị bằng dB và là một biến ngẫu nhiên Gaussian.
Trong các hệ thống CDMA đa tế bào, ở đường xuống máy thu của các máy di động thu nhiễu từ các tế bào khác nên việc điều chỉnh công suất ở đường xuống là cần thiết để ấn định công suất cho từng người sử dụng theo công suất thực tế mà họ cần để hạn chế mức nhiễu mà họ gây ra. Người ta đưa ra hai sơ đồ điều khiển công suất đường xuống.
1. Theo khoảng cách : sử dụng chủ yếu trong môi trường không bị che tối vì khi này suy hao công suất chỉ phụ thuộc vào khoảng cách. Trạm gốc sẽ phát đi công suất cao hơn cho các trạm ở biên tế bào và công suất thấp hơn cho các máy di động gần trạm gốc. Các máy di động sẽ đo được khoảng cách tới trạm gốc nhờ tín hiệu hoa tiêu trạm gốc phát đi.
2. Theo tỉ số C/I : nghĩa là giảm thiểu tỉ số C/I theo nhu cầu từng người sử dụng. Do vậy, mỗi máy di động phải phát thông tin về C/I đến trạm gốc. Từ đó trạm gốc có thể quyết định nên tăng hay giảm công suất của người sử dụng cho phù hợp.
Bảng 3.1 Số người sử dụng cực đại ở mỗi ô khi có và không có điều khiển công suất với độ lợi xử lý PG=156; tích cực tiếng nói α =375
Không điều khiển công suất
Theo C/I Theo khoảng cách Che tối 8 dB Một người sử dụng 38 người sử
dụng
... Không che tối 13 người sử dụng ... 30 người sử dụng Từ bảng 3.1 ta thấy dung lượng tăng từ 1 đến 38 lần khi sử dụng sơ đồ điều khiển công suất theo C/I và tăng từ 13 đến 30 lần khi thực hiện điều khiển công suất theo khoảng cách.