- Bộ mã lặp
3. Điều kiện công suất
3.2. Các phơng pháp điều khiểncông suất
Có 3 phơng pháp để điều khiển công suất ở hệ thống thông tin CDMA: + Điều khiển công suất vòng hở trong đó chỉ có trạm di động tham gia; + Điều khiển công suất vòng kín trong đó có cả trạm di động và trạm gốc thạm gia;
+ Điều khiển công suất đờng xuống; *Điều khiển công suất vòng hở:
Thực hiện tại MS theo nguyên tắc đo tự điều khuếch AGC. Tr ớc khi phát, trạm di động sẽ giám sát tổng công suất mà nó thu đợc từ trạm gốc và so sánh với công suất phát danh định ghi trong bản tin kênh nhắn tin. Kết quả so sánh sẽ cho thấy tổn hao đờng truyền đối với từng ngời sử dụng. Trạm di động sẽ điều chỉnh công suất phát của mình tỉ lệ nghịch với công suất mà nó thu đợc(tức thu lớn phát nhỏ và thu nhỏ phất lớn). Tuy vậy, nhợc điểm của phơng pháp này độ chính xác không cao. Giữa đờng truyền xuống và đờng truyền lên có sự khác biệt ở các băng tần khác nhau, vì thế, dùng tổn hao đ - ờng xuống để đánh giá tổn hao đờng lên là không chính xác. Điều chỉnh công suất vòng hở không đạt đợc hiệu quả cao. Vì thế, nó còn đợc gọi là điều chỉnh thô
Điều khiển công suất vòng kín:
Có thể đạt đợc điều khiển công suất trung bình dài hạn hiệu quả hơn bằng phơng pháp điều khiển công suất vòng kín (CPC). Phơng pháp này đòi hỏi BS phải thờng xuyên liên hệ với trạm di động khiến MS thay đổi công suất một chách thích ứng. Trạm gốc sẽ đánh giá công suất tín hiệu của MS ở đờng lên và so sánh nó với công suất ngỡng danh định. Trên cơ sở mức thu cao hay thấp hơn mức ngỡng, trạm gốc phát lệnh 1 bit đến trạm di động để
hạ thấp hoặc nâng cao công suất phát của trạm di động lên một nấc cố định biểu thị bằng db.
Hai phơng pháp điều khiển công suất trên đây đợc dùng cho đờng lên. Trong một hệ thống thực tế, thờng sử dụng kết hợp cả hai phơng pháp này. Điều khiển công suất đờng xuống.
Đối với đờng xuống không cần điều khiển công suất ở hệ thống đơn ô, vì nhiễu gây ra do tín hiệu của những ngời sử dụng khác luôn ở mức không đổi với tín hiệu hữu ích. Tất cả tín hiệu đều đợc phát chung từ trạm gốc. Vì thế, sẽ khôngcó sự khác biệt về tổn hao truyền sóng tại máy thu nh đờng lên. Tuy vậy, ở hệ thống CDMA nhiều ô, sử dụng chung tần số, máy di động sẽ thu nhiễu từ các trạm gốc của các ô khác. ở các hệ thống này, việc điều khiển công suất đờng xuống là cần thiết để hạn chế mức nhiễu trạm gốc gây ra cho các kênh lân cận khi phát tín hiệu. Tồn tại 2 s đồ điều khiển đờng xuống.
+ Theo khoảng cách : Khi biết đợc vị trí của trạm di động, có thể giảm thiểu tổng công suất phát của mỗi trạm di động bằng cách chỉ định phát đi công suất cao hơn cho trạm di động ở biên giới của ô và phát đi công suất thấp hơn cho trạm di động ở gần trạm gốc.
+ Theo tỉ số C/i: Nghĩa là giảm thiểu tỉ số C/i theo nhu cầu của từng ng - ời sử dụng. Muốn vậy, mỗi trạm di động phải phát thông tin về C/i của nó đến trạm gốc. Nhờ thế, trạm gốc có thể quyết định nên tăng hay giảm công suất của ngời sử dụng đợc xét.dMạch đ/kVòng hở
Mạch đ/k Vòng kín Đ/k CS đườngxuống Đ/K công suất Xử lý tín hiệu Số liệu phát KĐ Giải điều chế số Giải mã Tách bit Đ/K CS ghép bit Đ/K CS Tách bản tin báo cáo tỉ lệ lỗi Xác định mức CS
Giải mã Giải điều
chế số Khuyếch đại Xử lý tín hiệu
Hình vẽ 4.7 Các phơng pháp điều khiển công suất trong hệ thống CDMA
4.3.3 Thực hiện điều khiển công suất ở hệ thống CDMA IS 95:
Hệ thống CDMA IS 95 sử dụng có 3 kiểu điều khiển công suất : vòng hở, vòng kín và điều khiển công suất đờng xuống.
Đánh giá vòng hở:
Bản tin thông số thâm nhập:
Sau khi trạm đi động đã bật nguồn, nó chiếm hệ thống bằng cách thu và sử dụng kênh hoa tiêu, kênh đồng bộ và kênh tìn gọi. Kênh tìm gọi cung cấp bản tin thông số thâm nhập trong đó định nghiã các thông số mà trạm di động sử dụng khi phát kênh thâm nhập đến trạm gốc. Các thông số quan trọng trên kênh thâm nhập gồm:
+ Số kênh thâm nhập.
+ Độ dịch công suất danh định(NOM_PWR). + Độ dịch công suất ban đầu (INT_PWR). + Kích cỡ nấc tăng công suất.
+ Số thăm dò trên một chuỗi thăm dò thâm nhập. + Cửa sổ thời gian thăm dó giữa hai lần thâm nhập.
+ Khoảng thời gian ngẫu nhiên hoá giữa hai thăm dò thâm nhập. + Khoảng thời gian ngẫu nhiên hoá giữa hai chuỗi thăm dò.
Trạng thái thâm nhập :
Trong khi trạng thái thâm nhập trạm di động vẫn cha đợc ấn định kênh lu lợng nên cha thực hiện điều khiển vòng kín. Khi này tự trạm di động phải khởi xớng một điều chỉnh công suất bất kì cho phù hợp với hoạt động của mình(ở gia đoạn này MS sẽ thự hiện công suất vòng hở ). Tuy nhiên, từ các thông tin nhận đợc trên kênh hoa tiêu, đồng bộ, tìm gọi, bây giờ trạm di động có thể thử thâm nhập hệ thống qua một số vài kênh thâm nhập hiện có. Các quy tắc của thủ tục thâm nhập:
Trạm di động thâm nhập vào hệ thống và thử phát một công suất rất nhỏ đến trạm gốc. Quy tắc chính ở đây là trạm di động phải phát công suất tỉ lệ nghịch với công suất mà nó thu đợc.
a./ Khi thu đợc một tín hiệu hoa tiêu mạnh ở trạm gốc,trạm di động phát đi một tín hiệu yếu, vì một tín hiệu thu mạnh ở trạm di động có nghĩa suy hao đờng truyền xuống thấp. Nếu coi nh suy hao đờng truyền lên cũng vậy thì cần phải phát đi một công suất thấp.
b./ Cũng nhờ lập luận nh vậy, khi thu đợc tín hiệu hoa yếu từ trạm gốc có nghĩa suy hao đờng truyền lên lớn lúc này trạm di động cần phát đi công suất cao để bù trừ tổn hao đờng truyền.
Trạm di động sẽ phát thăm dò đầu tiên ở công suất trung bình đ ợc xác định theo công thức sau:
Tx = -Rx – 73 + NOM_PWR + INT_PWR, dBm trong đó ,Tx: công suất phát trrung bình tính theo dBm
Rx : Công suất thu trung bình(dBm),
NOM_PWR : điều chỉnh danh định(trong dải –8 đến +7 dB) INT_PWR : điều chỉnh công suất ban đầu (từ –16 đến +15 dB) Các bớc thăm dò công suất : Nếu trạm gốc công nhận hay không trả lời thử thâm nhập thì sau một khoảng thời gian ngẫu nhiên trạm di động sẽ phát lại với công suất cao hơn. Sau đó, nếu vẫn cha đợc trả lời, nó thử lại với công suất cao hơn nữa. Qúa trình này đợc lặp lại nhiều lần cho đến khi đạt đợc trả lời từ trạm gốc. Mỗi bớc tăng công suất Pi đợc gọi là một hiệu chỉnh công suất vòng hở. Công suất phát thực tế của trạm di động đ ợc xác định nh sau:
Tx = -Rx – 73 +NOM_PWR + INT_PWR + Tổng công suất của các lần hiệu chỉnh thăm dò thâm nhập
Điều khiển công suất vòng kín:
Sau khi đã khởi động các kênh lu lợng, mỗi khi thu đợc bit điều khiển công suất trong kênh phụ điều khiển công suất (ghép chung với KLL) bằng ‘1’ trạm di động sẽ giảm công suất phát đi một bớc định trớc (1dB). Ngợc lại, nếu thu đợc bit điều khiển công suất bằng ‘0’ trạm di động sẽ tăng công suất phát lên (1dB). Các lần hiệu chỉnh công suất này đợc gọi là hiêu chỉnh công suất vòng kín, vì quyết định tăng hay giảm công suất đ ợc thực hiện trên cơ sở đánh giá công suất thu đợc ở trạm gốc.
Công suất phát trung bình ở kênh lu lợng đờng lên đợc xác định nh sau: Tx = -Rc – 73 +NOM_PWR + INT_PWR
+Tổng tất cả các hiệu chỉnh công suất thăm dò thâm nhập + Tổng tất cả các hiệu chỉnh điều khiển công suất vòng kín.
Đánh giá công suất thu đợc thực hiện trên cơ sở đánh giá cờng độ tín hiệu thu trong khoảng 1.25ms (nhóm điều khiển công suất )ở máy thu đ ờng lên của trạm gốc.
Điều khiển công suất đờng xuồng:
Hệ thống CDMA IS – 95 có thể điều khiển công suất đờng xuống dựa trên báo cáo về tỉ lệ lỗi từ trạm di động. Để thực hiện điều khiển công suất
đờng xuống, trạm gốc định kỳ giảm công suất phát đến trạm di động. Việc giảm công suất này tiếp diễn đến khi trạm di động yêu cầu tăng công suất do nhận thấy tăng tỉ số lỗi khung vợt qua ngỡng cho phép. Khi đó, trạm gốc sẽ tăng công suất lên một bớc định trớc. Tăng/giảm cong suất đợc thực hiện một lần ở một khung tiếng.
Kết luận chung
Việc ứng dụng công nghệ CDMA trong thông tin viễn thông nói chung và trong thông tin di động nói riêng là một xu thế tất yếu vì những u điểm nổi bật của nó nh: tính chống nhiễu cao, khả năng bảo mật tốt, chuyển giao mềm dẻo khả năng đáp ứng các dịch vụ băng rộng...Chính vì vậy, nhiều n ớc trên thế giới nh Hoa Kỳ, Hàn Quốc...Đã sớm nghiên cứu và đa vào thử nghiệm các hệ thống CDMA nh: IS-95(tiêu chuẩn Hoa kỳ )và đã thu đợc những thành tựu hết sức khử quan. Tính đến đầu năm 1998, hệ thống CDMA có khoảng 1 triệuthuê bao trên khắp thế giới, chủ yếu là Châu á. Nh ng hệ thống thông tin di động CDMA vẫn cha thực sự phát triển vì nhiều lý do, các hệ thống CDMA không tơng thích với TDMA là một điều hết sức khó khăn cho quá trình đầu t ban đầu, không tận dụng đợc hệ thống hiện có.
ở nớc ta, mạng thông tin di động mới đợc lắp đặt và đa vào khai thác trong vài năm gần đây. Hiện tại, ở Việt Nam tồn tại song song hai mạng di động là:Mobifone đa vào khai thác từ 1993 là đơn vị liên doanh giữa VMS với Comvik- Thuỵ Điển và mạng Vinafone đa vào hoạt động năm 1996 là đơn vị trực thuộc TCT BCVT Việt Nam. Hai hệ thống này đều hoạt động theo tiêu chuẩn GSM của Châu Âu. Tính đến tháng 5 –2000, nớc ta mới chỉ có khoảng 500 ngàn thuê bao điện thoại di động. Thực tế, nhu cầu sử dụng mạng thông tin di động ở nớc ta cha cao do khó khăn về kinh tế, thu nhập của ngời dân còn thấp. Cho nên việc đầu t xây dựng lớn, sự cạnh tranh với các hệ thống hiện có…
Hơn nữa,xu hớng phát triển của hệ thống thông tin di động trên thế giới là tiến tới hệ thống di động thế hệ thứ 3(sử dụng công nghệ CDMA băng rộng)nhằm đáp ứng nhu cầu nhiều mặt của khách hàng và xây dựng 1 mạng viễn thông đa dịch vụ. Hiện nay, có hai tiêu chuẩn cho hệ thống di động thế hệ thứ 3 là hệ thống viễn thông đa năng UMTS của Châu Âu và hệ thống viễn thông quốc tế IMT – 2000 của ITU. Các hệ thống này sử dụng điều chế số với tốc độ đạt tới 2Mbps trên băng tần 2Ghz. Mặt khác, từ hệ thống GSM hiện tại cũng có thể tiến lên hệ thống di động thế hệ thứ 3 UTMS. Ưu điểm của xu hớng này là tận dụng đợc cơ sở hạ tầng hiện có, thống nhất đợc tiêu chuẩn, có vùng phủ sóng rộng ngay từ khi bắt đầu tiển khai.
Vì vậy, ta nên chờ 1 thời gian khi mạng viễn thông băng rộng sử dụng công nghệ CDMA đa vào khai thác ổn định thì mới triển khai hệ thống mới. Trong thời gian tới có thể tiến hành nâng cấp các hệ thống hiện có nh từ hệ thống GSM pha 2 lên pha 2+(GPRS) và có chiến lợc đầu t cho việc chuẩn bị phát triển các hệ thống mới nh: cơ sở vật chất, chiến lợc đầu t con ngời, kế hoạch cho tơng lai.
Phụ lục các thuật ngữ ACN AMPS AUC BASE_ID BSC BSS BTS CEPT CRC CT-2 DECT
Access Channel Number
Advanced Mobile Phone Sevice
Authentification Base Identification Base Station Controler Base Station Subsystem Base Tranceiver Station
European Conference of Post and Communication
Cyclic Redundancy Check
Cordless Telephone 2nd generation Digital Enhance or European
Chỉ số kênh thâm nhập Hệ thống di động tiên tiến Trung tâm nhận thực Nhận dạng trạm gốc Điều khiển trạm gốc Phân hệ trạm gốc Trạm thu phát gốc
Hiệp hội bu chính viễn thông Châu âu
Mã kiểm tra d vòng Thoại léo dài thế hệ 2 Hệ thống thoại kéo dài số của Châu âu
DOC DS-SS EIR ESN FCC FDD FH-SS GSM HLR IMT-2000 ISDN ITU JTACS LSB ME MLSR MS MSB MSC cordless Telephone Deparment of communication Directed sequence-spread spectrum Equipment Identification register
Electronic Serial Number
Federal Communication
Commission
Frequence Division Duplex
Frequency Hopping-Spread spectrum
Group special mobile or Global system for Mobile communication Home Location Register
International Mobile
telecommunication
Intergrated services Digital Network International Telecommunication union
Japan TACS
Least Significal Bit Mobile Equipment
Maximum Length Swicht Register
Mobile station Most significal Bit
Mobile service Switching Center
Bộviễn thông của Canada Trải phổ chuỗi trực tiếp Bộ nhận dạng thiết bị di động
Số seri điện tử
Hiệp hội thông tin liên bang Hoa kỳ
Song công phân chia tần số Trải phổ nhảy tần Hệ thống viễn thông di động toàn cầu Bộ đăng ký định vị thờng trú
Hệ thống viẽn thông quốc tế
Mạng số đa dịch vụ
Hiệp hội viễn thông quốc tế Hệ thống TACS của Nhật Bit ít ý nghĩa nhất Thiết bị di động Bộ nghi dịch có độ dài cực đại trạm di động
Bit nhiều ý nghĩa nhất Trung tâm điều khiển chuyển mạch
NMT NTACS OSS PACS PCD PCN PCS PILOT_ID PN PSTN SIM SSMA TACS TDD TIA UMTS UTRA W-CDMA WOTS
Nordic Mobile Telephone Narrow TACS
Operation and Support Subsytem
Personnal Access Commnication System
Pacific Digital Cellular Page channel number
Personnal Communication System(or Service)
Pilot identification Pseudo Noise
Public Swtching Telephone Network Subcriber Identification Modul
Spread Spectrum Multi Access Total Acess Communication System
Time Division Duplex
Telecommunication Industries Association
Universal Mobile Telephone System UMTS Terrestrial Radio Access
Wideband CDMA
Wireless Office Telephone System
Hệ thống di động Bắc âu TACS băng hẹp
Phân hệ điều hành bảo d- ỡng
Hệ thống thông tin thâm nhập cá nhân
Thoại số Nhật Bản Số kênh thâm nhập
Hệ thống(hay dịch vụ ) thông tin cá nhân
Nhận dạng KHT Chuỗi giả tạp âm
Mạng chuyển mạch công cộng
Modul nhận dạng thuê bao
Đa thâm nhập trải phổ Hệ thống truyền thông thâm nhập toàn diện
Song công phân chia thời gian
Hiệp hội công nghiệp viễn thông
Hệ thống thoại di động toàn cầu
Giao diện thâm nhập vô tuyến mặt đất của UMTS CDMA băng rộng