bước khỏc là tuỳ chọn. Nếu UE ở chuyển giao mềm SHO (Soft Hand Over), tất cả cỏc ụ nối đến UE phải cú bước PC như nhau để trỏnh trụi cụng suất. Trong trường hợp nghẽn, RNC cú thể lệnh cho Node B khụng thực hiện lệnh TPC “tăng” của UE.
Hỡnh 2.9 Dải động điều khiển cụng suất đường xuống
DL PC vũng trong trong quỏ trỡnh HO mềm hơn hoạt động giống như trong trường hợp đoạn nối vụ tuyến. Chỉ cú một DPCCH được phỏt ở đường lờn, bỏo hiệu và phần số liệu nhận được từ cỏc anten khỏc nhau được kết hợp cho ký hiệu trong Node B. Trờn đường xuống Node B điều khiển đồng thời cụng suất của tập đoạn nối vụ tuyến và chia luồng nhận được từ DCH-FP cho tất cả cỏc ụ tham gia vào HO mềm hơn.
Trong SHO, DL PC vũng trong gặp hai vấn đề khỏc với trường hợp một đoạn nối vụ tuyến trụi cụng suất và phỏt hiện tin cậy cỏc lệnh TPC. Hoạt động DL PC vũng trong trong khi SHO được minh hoạ trờn hỡnh (2.10)
SVTH: Lờ Xũn Liờm 48KĐTVT NHD: THS. Đặng Thỏi Sơn48
3 dB 28 dB Dải động DLPC Dải động cụng suất DL 18 dB Cụng suất phỏt Node B cực đại Cụng suất kờnh mĩ cực đại Khụng kờnh lưu lượng nào tớch cực Cụng suất kờnh thu mĩ tối thiểu
Uu Uu Node B1 Node B2 MDC vào phõn chớa UL PC vũng ngồi +∆SIR=f(BLER orBER) +Quản lý SIR đớch Nhỏnh bổ sung Nhỏnh chớnh Iub Iub DL TPC UE +DPC_MODE=0: quyết định TPC trờn từng khe +DPC_MODE=1: quyết định TPC trờn 3 khe +Cụng suất = cụng suất +/- TPC dB +DPC_MODE=0: quyết định TPC trờn từng khe +DPC_MODE=1: quyết định TPC trờn 3 khe +Cụng suất = cụng suất+/- TPC dB + RAKE MDC (MRC cỏc ký
hiệu hoa tiờu và số liệu) + So sỏnh SIR ước tớnh với SIR đớch hay TPC= 0 hay 1 + DPC_MODE = 1 một lệnh TPC ủửụùc laọp trẽn 3
Hỡnh 2.10 DL PC vũng trong khi DHO (SHO)
Trụi cụng suất
Khi UE ở SHO, nú phỏt một lệnh điều khiển đường xuống đến tất cả cỏc ụ tham gia vào SHO. Cỏc Node B giải lệnh độc lập với nhau, vỡ khụng thể giải lệnh kết hợp ở RNC do trễ quỏ lớn và bỏo hiệu quỏ nhiều trong mạng. Do lỗi bỏo hiệu nờn cỏc Node B cú thể giải lệnh điều khiển cụng suất theo cỏc cỏch khỏc nhau. Nờn cú thể một Node B hạ thấp cụng suất phỏt của mỡnh trong khi Node B khỏc lại tăng cụng suất phỏt. Điều này dẫn đến cụng suất phỏt xuống bắt đầu trụi, hiện tượng này được gọi là trụi cụng suất.
Trụi cụng suất là hiện tượng khụng mong muốn, vỡ nú giảm hiệu năng chuyển giao mềm đường xuống. Trụi cụng suất cú thể được điều khiển bởi RNC. Phương phỏp đơn giản nhất là thiết lập cỏc giới hạn chặt chẽ đối với cỏc dải động của điều khiển cụng suất. Cỏc giới hạn này được ỏp dụng cho cỏc cụng suất phỏt đặc thự của
MS. Tất nhiờn dải động càng nhỏ thỡ trụi cụng suất cực đại càng ớt. Tuy nhiờn điều này làm giảm độ lợi nhận được từ SHO.
Cú một cỏch khỏc để giảm trụi cụng suất như sau. RNC cú thể nhận thụng tin từ cỏc Node B liờn quan đến cỏc mức cụng suất phỏt của cỏc kết nối chuyển giao mềm. Cỏc mức này được trung bỡnh hoỏ trờn một số lệnh điều khiển cụng suất, chẳng hạn trong 500 ms hay tương đương với 750 lệnh điều khiển cụng suất. Trờn cơ sở cỏc kết quả đo này RNC cú thể phỏt giỏ trị tham chuẩn cho cỏc cụng suất phỏt Pref đến cỏc Node B. Cỏc Node B trong SHO sử dụng giỏ trị tham khảo này để điều khiển cụng suất của chỳng cho kết nối và giảm trụi cụng suất. í tưởng ở đõy là một hiệu chỉnh nhỏ được thực hiện định kỳ cho cụng suất tham chuẩn. Trụi cụng suất chỉ xảy ra khi cú điều khiển cụng suất nhanh đường xuống. Ở IS-95 chỉ cú điều khiển cụng suất chậm đường xuống và khụng cần phương phỏp điều khiển trụi cụng suất.
2.7 Điều khiển cụng suất vũng ngồi
Mục đớch của giải thuật điều khiển cụng suất vũng ngồi là duy trỡ chất lượng thụng tin tại mức SIR được định nghĩa bởi cỏc yờu cầu chất lượng đối với kờnh mang dịch vụ bằng cỏch tạo ra SIR đớch phự hợp cho PC vũng trong. Thao tỏc này được thực hiện cho từng DCH thuộc cựng kết nối RRC. SIR đớch cần được điều chỉnh mỗi khi tốc độ UE hay cỏc điều kiện truyền súng thay đổi. Sự thay đổi cụng suất thu càng lớn, yờu cầu SIR đớch càng cao. Nếu chọn một SIR đớch cố định, thỡ chất lượng thụng tin cú thể quỏ thấp hoặc quỏ cao dẫn đến trong một số trường hợp cụng suất khụng đảm bảo chất lượng đường truyền cũn trong một số trường hợp khỏc tăng lĩng phớ cụng suất.
Tần số của PC vũng ngồi thay đổi từ 10 đến 100 Hz. Khi SHO trờn đường lờn cỏc luồng số liệu DCH từ cỏc ụ khỏc nhau đi qua Iub và Iur sẽ kết hợp lại SNRC thành một luồng. Trờn đường xuống luồng số liệu DCH được tỏch thành nhiều luồng cho cỏc Node B trong SHO. Quỏ trỡnh kết hợp và tỏch này ở RNC được thực hiện ở bộ kết hợp phõn tập vĩ mụ MDC (Macro Diversity Combiner). MDC trong RNC dựa trờn thụng tin nhận được trong cỏc khung FP hay chớnh là cỏc kết quả CRC đặc thự khối truyền tải và thụng tin chất lượng được ước tớnh. SHO tin cậy dựa trờn thụng tin CFN chứa trong cỏc luồng Iub/Iur. Tại UE, kết hợp tỷ lệ cực đại MRC (Maximum
Ratio Combining) cho cỏc tớn hiệu thu được thực hiện theo cỏc ký hiệu (số liệu và hoa tiờu). Trờn đường lờn chỉ truyền một DCCPH.
2.7.1 Điều khiển cụng suất vũng ngồi đường lờn
UL PC vũng ngồi thực hiện ở SRNC để lập SIR đớch tại Node B cho từng UL PC vũng trong. SIR đớch được cập nhật cho từng UE dựa trờn ước tớnh chất lượng đường lờn (BLER và BER) cho kết nối RRC. Giải thuật điều khiển sử dụng CRC của luồng số liệu làm số đo chất lượng. Nếu CRC đạt yờu cầu, thỡ SIR đớch được giảm đi một lượng nhất định, trỏi lại nú tăng lờn. Giỏ trị thụng thường của bước điều chỉnh SIR là từ 0,1 đến 1 dB.
Kiến trỳc chức năng UL PC vũng ngồi ỏp dụng cho trường hợp dịch vụ nhiều kờnh mang được cho trờn hỡnh (2.11)
Hỡnh 2.11 Kiến trỳc logic chức năng UL PC vũng ngồi
Chỉ cú một bộ điều khiển PC vũng ngồi cho từng kết nối RRC và một thực thể UL PC vũng ngồi cho từng DCH trong cựng một kết nối. Cỏc thực thể UL PC vũng ngồi tớnh toỏn thay đổi cần thiết cho SIR đớch dựa trờn ước tớnh chất lượng. Trong cựng một kết nối RRC, một trong cỏc thực thể UL đường lờn (đường bỏo hiệu DCCH) được chọn để phỏt SIR đớch mới đến Node B. SIR đớch nhận được tớnh toỏn SVTH: Lờ Xũn Liờm 48KĐTVT NHD: THS. Đặng Thỏi Sơn51
Bộ điều khiển ULPC vũng ngồi Tớnh toỏn SIR đớch mới Thụng tin chất lượng(BLER/BER) SIR đớch mới PC vũng trong Node B LCC C AC Cỏc thụng số PC khi thiết lập RAB lập lại cấu hỡnh đoạn nối vụ tuyến
ULPC vũng ngồi thực thể #1 Tớnh toỏn thay đổi SIR đớch phỏt SIR đớch mới đến Node B MDC (1) (2) Iub
SIR đớch khởi đầu
LC: Load control = Điều khiển tải
AC: Amission control = Điều khiển cho phộp (1) : Lệnh thay đổi SIR đớch
bởi bộ điều khiển UL PC vũng ngồi dựa trờn cỏc thay đổi trong cỏc SIR đớch nhận được từ cỏc thực thể PC và cỏc thụng số cấu hỡnh khỏc (như : SIR đớch khởi đầu/ cực đại/ cực tiểu) do AC cung cấp tại thời điểm thiết lập RAB và lập lại cấu hỡnh đoạn nối vụ tuyến. DCH-FP được sử dụng cho thụng tin tương tỏc giữa RNC và cỏc Node B.
Mỗi thực thể UL PC đường lờn nhận thụng tin chất lượng đường lờn từ MDC, tại đõy số liệu đến từ cỏc nhỏnh SHO khỏc nhau được kết hợp (thủ tục chọn và kết hợp). Phụ thuộc vào kiểu kờnh mang vụ tuyến, thực thể PC nhận hoặc ước tớnh BLER được tớnh ở MDC theo cỏc bit CRC của cỏc khung được chọn và/hoặc ước tớnh BER được tớnh tại Node B. Nếu CRC khụng ổn, MDC cú thể chọn ước tớnh tốt nhất trong số cỏc ước tớnh BER. Tại TTI, một hay nhiều thực thể PC cú thể đúng gúp vào tớnh toỏn SIR đớch mới, chẳng hạn khi hiệu số giữa ước tớnh BLER/BER và BLER/BER đớch nhõn với một bước lớn hơn 0,1 dB.
2.7.2 Điều khiển cụng suất vũng ngồi đường xuống (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
DL PC vũng ngồi được thực hiện tại UE, giỏ trị SIR đớch cho DL PC vũng trong được điều chỉnh bởi UE bằng cỏch sử dụng một thuật toỏn riờng đảm bảo chất lượng đo (BLER) giống như chất lượng đớch do RNC thiết lập. Nếu CPCH được sử dụng, đớch chất lượng do RNC thụng bỏo là DCCH BER, trỏi lại BLER đớch được cung cấp cho UE. Ngồi ra khi sử dụng BLER kờnh truyền tải làm BLER đớch trong thụng tin, DL PC vũng ngồi đảm bảo rằng yờu cầu chất lượng được duy trỡ cho từng TrCH với BLER đớch được gỏn. Mặt khỏc, nếu BER của DL DCCH được phỏt ở dạng chất lượng đớch, vũng điều khiển trong UE sẽ đảm bảo chất lượng cho từng CPCH với DL DPCCH BER đớch được gỏn.
Giỏ trị chất lượng DL PC đớch trong UE được điều khiển bởi AC trong RNC. AC quyết định giỏ trị của BLER đớch cho từng DCH được đặt trờn CCTrCH. BER đớch đường xuống cho từng kờnh truyền tải sau đú được UE nhận trờn cỏc bản tin RRC.
2.8 Kết luận chương
Điều khiển cụng suất trong hệ thống thụng tin di động UMTS là một trong những khõu quan trọng của hệ thống. Nú hạn chế được ảnh hưởng của hiệu ứng gần xa đến chất lượng dịch vụ thoại, dung lượng của hệ thống và khả năng chống lại fading vốn là đặc trưng của mụi trường di động. Chương này đĩ trỡnh bày ý nghĩa của việc điều khiển cụng suất và phõn loại điều khiển cụng suất đồng thời phõn tớch một
số kỹ thuật điều khiển cụng suất trong hệ thống thụng tin di động thế hệ ba cụ thể là hệ thống UMTS. Trong chương 3 chỳng ta sẽ nghiờn cứu hai mụ hỡnh điều khiển cụng suất thụng minh cú thể giảm được sự ảnh hưởng của can nhiễu đồng thời cú thể nõng cao chất lượng dịch vụ của hệ thống thụng tin di động thế hệ 3.
CHƯƠNG 3
ĐIỀU KHIỂN CễNG SUẤT THEO BƯỚC ĐỘNG DSSPC VÀ ĐIỀU KHIỂN CễNG SUẤT PHÂN TÁN DPC
3.1 Giới thiệu chương
Hệ thống thụng tin di động UMTS là một hệ thống chịu ảnh hưởng rất nhiều của nhiễu do việc sử dụng chung một tần số cho tất cả cỏc thuờ bao cũng như quỏ trỡnh tỏch súng khụng nhất quỏn tại trạm gốc và ảnh hưởng của hiệu ứng gần xa. Do đú vấn đề điều khiển cụng suất trong hệ thống thụng tin di động UMTS là hết sức quan trọng nhằm giảm ảnh hưởng của nhiễu lờn dung lượng của hệ thống để chống lại hiệu ứng gần xa đồng thời kộo dài tuổi thọ của pin…
Chương này đề cập đến hai thuật toỏn điều khiển cụng suất hướng lờn. DSSPC (Dynamic step-size Power Control) là phương phỏp điều khiển cụng suất hướng lờn thụng minh dựa trờn việc sử dụng dữ liệu gốc, vũng lặp kớn và sự tương thớch với những nhõn tố quản lý tài nguyờn vụ tuyến. Trong khi DPC (Distributed Power Control) chỉ sử dụng thụng tin SIR và sử dụng kỹ thuật lặp để điều khiển cụng suất truyền đến mức tối ưu và đỏp ứng cỏc yờu cầu về chất lượng lcủa người sử dụng.
3.2 Tổng quan
Trong hệ thống thụng tin di động WCDMA, cỏc mỏy di động đều phỏt chung một tần số ở cựng thời gian nờn chỳng gõy nhiễu đồng kờnh với nhau. Chất lượng truyền dẫn của đường truyền vụ tuyến đối với từng người sử dụng trong mụi trường đa người sử dụng phụ thuộc vào tỷ số Eb/No, trong đú Eb là năng lượng bit cũn No là mật độ tạp õm trắng Gausơ cộng bao gồm tự tạp õm và tạp õm quy đổi từ mỏy phỏt của người sử dụng khỏc. Để đảm bảo tỷ số Eb/No khụng đổi và lớn hơn ngưỡng yờu cầu cần điều khiển cụng suất của cỏc mỏy phỏt của cỏc người sử dụng theo khoảng cỏch của nú với trạm gốc. Nếu như ở hệ thống FDMA và TDMA việc điều chỉnh cụng suất này là khụng bắt buộc thỡ ở hệ thống WCDMA việc điều chỉnh cụng suất là bắt buộc và điều chỉnh cụng suất phải nhanh nếu khụng dung lượng của hệ thống sẽ bị giảm. Chẳng hạn nếu cụng suất thu được của một người sử dụng nào đú ở trạm gốc lớn hơn mười lần cụng suất phỏt của cỏc người sử dụng khỏc thỡ nhiễu giao thoa
đồng kờnh do người sử dụng này gõy ra cũng lớn gấp mười lần nhiễu của người sử dụng khỏc. Như vậy, dung lượng của hệ thống sẽ giảm đi một lượng bằng 9. Cụng suất thu được ở trạm gốc phụ thuộc vào khoảng cỏch của mỏy di động so với trạm gốc và cú thể thay đổi đến 80 dB.
Dung lượng của hệ thống di động WCDMA đạt giỏ trị cực đại nếu cụng suất phỏt của mỏy di động được điều khiển sao cho ở trạm gốc cụng suất thu được là như nhau đối với tất cả cỏc người sử dụng. Điều khiển cụng suất được sử dụng cho đường lờn để trỏnh hiện tượng gần-xa và giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu lờn dung lượng của hệ thống.
Đối với cụng suất đường xuống khụng cần điều khiển cụng suất ở hệ thống đơn ụ, vỡ nhiễu gõy ra của cỏc người sử dụng khỏc luụn ở mức khụng đổi với tớn hiệu hữu ớch. Tất cả cỏc tớn hiệu đều phỏt chung và vỡ thế khụng xảy ra sự khỏc biệt về tổn hao truyền súng như ở đường lờn. Ngồi việc giảm hiện tượng gần-xa, điều khiển cụng suất cũn được sử dụng để giảm hiện tượng che tối và duy trỡ cụng suất phỏt trờn một người sử dụng, cần thiết để đảm bảo tỷ số lỗi bit ở mức cho trước ở mức tối thiểu.
Mục đớch chớnh của kỹ thuật điều khiển cụng suất là sẽ làm cực đại tỷ số tớn hiệu trờn nhiễu SIR tại mỗi kờnh của hệ thống WCDMA, giữ yờu cầu tối thiểu cho chất lượng dịch vụ của cỏc kờnh. Bởi vậy, việc thiết kế cụng suất chớnh xỏc cú tầm quan trọng đặc biệt để tối đa dung lượng của hệ thống dưới dạng số lượng cỏc cuộc gọi đồng thời dựng chung dải thụng .
Từ quan điểm về tiờu chuẩn, cỏc phương phỏp điều khiển cụng suất dựa trờn cơ sở SIR-gốc vỡ SIR phản ảnh xỏc xuất lỗi bit nhận được mà thụng thường là tiờu chuẩn để đỏnh giỏ chất lượng dịch vụ QoS.
Đặc biệt trong trường hợp đường lờn, điều khiển cụng suất theo SIR-gốc cú dung lượng phỏt đỏp thay đổi biểu hiện trong giao thoa được nhỡn thấy bởi bộ thu đường lờn của mỗi mỏy cầm tay. Điều khiển hồi tiếp dương làm tăng tớnh phức tạp bởi vỡ hệ thống bao gồm nhiều trạm và giao thoa tại mỗi trạm biến đổi ngắn độc lập. Khụng giống như thuật toỏn điều khiển cụng suất SIR-gốc, thuật toỏn dựa trờn cụng suất truyền-gốc dựa trờn phộp đo chớnh xỏc cỏc tham số lý tưởng kờnh vụ tuyến. SVTH: Lờ Xũn Liờm 48KĐTVT NHD: THS. Đặng Thỏi Sơn55
Những thuật toỏn này hầu hết dựa trờn nguyờn lý điều chỉnh cụng suất thớch hợp dựa vào sự biến đổi kờnh vụ tuyến đo được.
3.3 Một số lý thuyết sử dụng trong thuật toỏn
3.3.1 Nhiễu đồng kờnh
Tỏi sử dụng tần số cú nghĩa là trong một vựng phủ cho trước nhiều trạm sử dụng cựng một tập tần số. Cỏc ụ này được gọi là cỏc ụ đồng kờnh và nhiễu giữa cỏc tớn hiệu của cỏc ụ này được gọi là nhiễu đồng kờnh. Nếu đối với tạp õm nhiệt để khắc phục nú ta chỉ cần tăng tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm (SNR), thỡ đối với nhiễu đồng kờnh ta khụng thể chỉ đơn giản tăng cụng suất súng mang của mỏy phỏt. Sỡ dĩ như vậy vỡ việc tăng cụng suất súng mang sẽ dẫn đến tăng nhiễu đến cỏc ụ đồng kờnh khỏc. Để