1. Sự cần thiết và hiệu quả của điều khiển cơng suất
Hệ thống DS-CDMA gặp giới hạn do can nhiễu vì vậy tất cả mọi di động phải phát cùng tần số, mức nhiễu bên trong đĩng vai trị tiêu chuẩn trong việc quyết định dung lượng hệ thống và chất lượng thoại. Cơng suất phát từ mỗi di động phải được điều khiển để giới hạn mức nhiễu. Tuy nhiên mức cơng suất nên tương xứng để thỏa mãn chất lượng thoại.
Vì di động di chuyển liên tục, mơi trường vơ tuyến thay đổi khơng ngừng do cĩ fading nhanh và chậm, hiện tượng che khuất, nhiễu bên ngồi và các yếu tố khác đều ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống. Mục đích của điều khiển cơng suất là giới hạn mức cơng suất phát cho hướng lên và hướng xuống nhằm duy trì chất lượng đường truyền dưới mọi điều kiện. Do cĩ tách sĩng khơng nhất quán ở trạm gốc, nhiễu trên hướng lên cần thiết bị loại bỏ hơn ở hướng xuống.
Điều khiển cơng suất cũng cần thiết để giải quyết vấn đề xuyên âm đầu gần. Để tối thiểu mức xuyên âm đầu gần, hệ thống phải bảo đảm mọi di động đều ở cùng mức cơng suất thu tại trạm gốc. Giá trị mức cơng suất thu phải là mức tối thiểu cho phép người dùng đạt hiệu quả mong muốn. Để cĩ mơ hình như vậy, di động gần trạm gốc hơn phải phát ở mức cơng suất nhỏ hơn so với di động ở xa hơn.
Với sự cần thiết của điều khiển cơng suất như vậy, chúng ta cùng xem lại các kĩ thuật điều khiển cơng suất cơ bản trong các hệ thống di động CDMA.
2. Các kĩ thuật điều khiển cơng suất cơ bản trong hệ thống TTDĐ tổ ong CDMA CDMA
Điều khiển cơng suất truyền là một kỹ thuật rất cơ bản nhằm bù lại sự suy giảm tín hiệu thu do fading. Do đĩ, đã cĩ nhiều nghiên cứu về ứng dụng của nĩ đối với các hệ thống thơng tin vơ tuyến khác nhau.
Ơû các hệ thống thơng tin di động tổ ong CDMA, các máy di động đều phát chung một tần số ở cùng thời gian nên chúng gây nhiễu đồng kênh đối với nhau . Chất lượng truyền dẫn của đường truyền vơ tuyến đối với từng người sử dụng trong mơi trường đa người sử dụng phụ thuộc vào tỷ số Eb/No, trong đĩ Eb là năng
của các máy phát của người sử dụng theo khoảng cách của nĩ với trạm gốc. Nếu như ở các hệ thống FDMA và TDMA việc điều chỉnh cơng suất này khơng bắt buộc thì ở hệ thống CDMA điều chỉnh cơng suất là bắt buộc và điều chỉnh cơng suất phải nhanh nếu khơng dung lượng của hệ thống sẽ bị giảm. Chẳng hạn nếu cơng suất thu được của một người sử dụng nào đĩ ở trạm gốc lớn hơn mười lần cơng suất phát của các người sử dụng khác, thì nhiễu giao thoa đồng kênh do người sử dụng này gây ra cũng lớn gấp mười lần nhiễu của người khác. Như vậy dung lượng của hệ thống sẽ giảm đi một lượng bằng chín. Cơng suất thu được ở trạm gốc phụ thuộc vào khoảng cách của các máy di động so với trạm gốc.
Dung lượng của một hệ thống di động CDMA đạt giá trị cực đại nếu cơng suất phát của máy di động được điều khiển sao cho ở trạm gốc cơng suất thu được là như nhau đối với tất cả các người sử dụng. Điều khiển cơng suất được sử dụng cho đường lên để tránh được hiện tượng gần – xa và giảm nhiễu ảnh hưởng của nhiễu lên dung lượng hệ thống.
Đối với cơng suất đường xuống khơng cần điều khiển cơng suất ở hệ thống đơn ơ, vì nhiễu gây ra do tín hiệu của các người sử dụng khác luơn ở mức khơng đổi đối với tín hiệu hữu ích. Tất cả tín hiệu đều đựơc phát chung và vì thế khơng xảy ra sự khác biệt về tổn hao truyền sĩng như ở đường lên. Ngồi việc giảm hiện tượng gần – xa, điều khiển cơng suất cịn được sử dụng để giảm hiện tượng che khuất và duy trì cơng suất phát trên cùng một người sử dụng ở mức tối thiểu. Như vậy điều khiển cơng suất cịn cho điều lợi khác là kéo dài tuổi thọ của pin trong máy di động.
Cĩ 2 loại điều khiển cơng suất cơ bản trong các hệ thống thơng tin di động tổ ong là điều khiển cơng suất vịng mở và vịng đĩng.
2.1. Điều khiển cơng suất vịng mở
Phát
Ước lượng suy hao đường truyền
Tính tốn cơng suất truyền
Phát Thu
Đo cơng suất thu
trạm di động giám sát tổng cơng suất thu được từ trạm gốc. Cơng suất đo được cho thấy tổn hao đường truyền đối với từng người sử dụng. Trạm di động điều khiển cơng suất phát của mình tỷ lệ nghịch với tổng cơng suất mà nĩ thu được. Ở phương pháp này, trạm gốc khơng tham gia vào các thủ tục điều khiển cơng suất. Trở ngại khi sử dụng phương pháp này là sự thay đổi rất lớn tổn hao ở đường truyền lên và xuống. Tần số trung tâm của các đường lên và xuống thơng thường nằm ở các băng tần khác nhau. Trong trường hợp này, khơng cịn tính đảo lẫn nhau giữa hai đường. Vì thế tổn hao đường truyền ở hai đường sẽ khác nhau.
2.2. Điều khiển cơng suất vịng kín
Khoảng 1000 lần /1 giây
Phát Đo cơng suất thu
Lệnh điều khiển cơng suất Quyết định cơng
suất truyền
Hình 4.2. Sơ đồ khối điều khiển cơng suất vịng kín
Ở phương pháp này địi hỏi trạm gốc phải thường xuyên liên hệ với trạm di động để nĩ thay đổi cơng suất một cách thích ứng. Trạm gốc đánh giá cơng suất tín hiệu của người sử dụng ở đường lên và so sánh nĩ với cơng suất ngưỡng danh định. Trên cơ sở mức thu lớn hơn hay thấp hơn ngưỡng, trạm gốc phát lệnh một bit đến trạm di động để hạ thấp hoặc nâng cao cơng suất phát của trạm di động lên một nấc cố định biểu thị bằng dB.
Phương pháp trên gây trễ bằng tổng của thời gian phát lệnh và thời gian cần thiết để thực hiện lệnh ở máy phát của trạm di động. Ở hệ thống thực tế, người ta cĩ thể kết hợp cả hai phương pháp.