Tín hiệu được phát d(t) được trải phổ bằng tín hiệu giả ngẫu nhiên PN c(t). Bằng cách nhân 2 tín hiệu này lại với nhau. Tín hiệu nhận được d(t).c(t) sau đó sẽ được điều chế cho sóng mang trước khi truyền đi.
Tại đầu phát : Tín hiệu d(t) được trải phổ bằng tín hiệu PN {c(t)} bằng cách nhân hai tín hiệu này với nhau. Tín hiệu nhận được d(t).c(t) sau đó sẽ được điều chế cho sóng mang sử dụng BPSK, cho ta tín hiệu DS/SS - BPSK xác định theo cơng thức: s(t) = A.d(t).c(t)cos(2πfct + θ)
trong đó A là biên độ, fc tần số sóng mang, θ là pha của sóng mang.
Tại đầu thu : Mục đích của máy thu là lấy ra ra bản tin d(t) (số liệu {di} từ tín hiệu thu được bao gồm cả tín hiệu được phát cộng với tạp âm). Do tồn tại
trễ truyền lan nên tín hiệu thu được là:
s(t - τ) = Ad(t - τ).c(t - τ)cos[2πfc(t - τ) + θ’] + n(t)
trong đó n(t) là tạp âm của kênh và đầu vào máy thu. Để mơ tả lại q trình khơi phục lại bản tin ta giả thiết khơng có tạp âm. Trước hết tín hiệu được giải trải phổ để đưa từ băng tần rộng về băng tần hẹp sau đó nó được giải điều chế để nhận được tín hiệu băng gốc. Để giải trải phổ, tín hiệu thu được nhân với tín hiệu (đồng bộ) PN(t - τ) được tạo ra ở máy thu. Ta được:
w(t) = Ad(t - τ)c2(t - τ)cos(2πfct+ θ') = Ad(t - τ)cos(2πfc+ θ')
2.2.4. Điều khiển công suất
Trong hệ thống đa truy nhập phân chia theo mã băng rông WCDMA mỗi thuê bao khi tham gia vào hệ thống sẽ được cấp một mã để hoạt động trên một kênh tần số. Điều này sẽ làm dung lượng của hệ thống tăng lên đáng kể nhưng bên cạnh đó khi có nhiều thuê bao hoạt động trên kênh tần số các máy di động đều phát chung 1 tần số cùng lúc nên chúng gây nhiễu đồng kênh đối với nhau. Ngồi ra, nhiễu cịn có thể phát sinh do mơi trường hay từ chính các thiết bị trong hệ thống WCDMA. Chất lượng sử dụng vô tuyến đối với từng người sử dụng trong môi trường đa truy nhập phụ thuộc vào tỷ số Eb/N0 trong đó Eb là năng lượng bit,cịn N0 là mật độ tạp âm trắng Gauss cộng bao gồm tự tạp âm và tạp âm do từ máy phát của người sử dụng khác gây ra. Để đảm bảo tỉ số Eb/N0 không đổi hoặc lớn hơn ngưỡng yêu cầu cần điều khiển công suất máy phát của người sử dụng theo khoảng cách của nó với trạm gốc.Trong trường hợp một máy phát gây nhiễu đến gần máy thu k (đến gần nút B chẳng hạn), Để tránh hiện tượng này hệ thống phải điều khiển công suất sao cho công suất thu tại nút B của tất cả các UE đều bằng nhau (lý tưởng).
Mục đích điều khiển cơng suất
• Việc điều khiển công suất sẽ giúp cho công suất thu được ở trạm gốc là như nhau đối với tất cả các thuê bao, dung lượng của hệ thống có thể đạt tới
mức cực đại do SNR của tín hiệu thu được vẫn đảm bảo lớn hơn ngưỡng tối thiểu khi có nhiều thuê bao cùng hoạt động.
• điều khiển cơng suất cịn tham gia vào q trình chuyển giao giúp cho thơng tin liên lạc được giữ trong suốt quá trình khi thuê bao di chuyển từ trạm gốc này sang trạm gốc khác.
• Điều khiển cơng suất nhằm mục đích chống lại hiệu ứng faiding trên tín hiệu truyền đi bởi việc bù cho Faiding nhanh của kênh truyền, nó góp phần làm tăng tuổi thọ pin của máy di động vì giúp cho máy di động luôn hoạt động ở công suất thấp nhất mà vẫn đảm bảo chất lượng tín hiệu.
Điều khiển cơng suất đường lên
Điều khiển công suất được sử dụng cho đường lên để tránh hiện tượng gần - xa và giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu lên hệ thống. Ngoài việc giảm hiện tượng gần - xa,điều khiển cơng suất cịn làm giảm hiện tượng che tối và duy trì cơng suất phát trên một người sử dụng để đảm bảo tỷ số lỗi bit ở mức độ cho trước tối thiêu chấp nhân được.
Hình 2.7 chỉ ra hiệu ứng gần-xa trên đường lên. Tín hiệu từ các MS khác nhau được truyền đi trong cùng băng tần một cách đồng thời trong các hệ thống WCDMA. Khơng có điều khiển cơng suất, tín hiệu đến từ MS gần với BS nhất có thể chặn các tín hiệu từ các MS khác cách xa BS hơn. Trong tình huống xấu nhất, một MS có cơng suất q lớn có thể chặn tồn bộ một cell. Giải pháp là phải áp dụng điều khiển công suất để đảm bảo rằng các tín hiệu đến từ các đầu cuối khác nhau có cùng cơng suất hay có cùng tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SIR) khi chúng đến BS.
Hình 2.7 - Hiệu ứng gần-xa (điều khiển công suất trên đường lên)
Điều khiển công suất đường xuống
Trên đường xuống, khơng có hiệu ứng gần-xa do mơ hình một-tới-nhiều . Trên hình, MS2 phải chịu nhiều nhiễu bên trong cell hơn MS1. Vì thế để đáp ứng mục tiêu chất lượng giống nhau, cần nhiều năng lượng cấp phát cho các kênh đường xuống giữa BS và MS2.
Ở đường xuống của thế hệ thống thông tin di động thế hệ ba, do dữ liệu đường
xuống có tốc độ khác nhau tùy thuộc vào từng loại hình dịch vụ nên yêu cầu điều khiển công suất cũng rất cần thiết để đảm bảo chất lượng tối đa dung lượng thuê bao để phục vụ. Hơn nữa trong thế hệ đa tế bào nhiễu giao thoa từ các tế bào lân cận cũng là một yếu tố làm giảm chất lượng. Như vậy cần thiết phải điều khiển công suất ở đường xuống để làm giảm sự giao thoa giữa các tế bào. Điều khiển cơng suất có nhiệm vụ bù nhiễu bên trong cell gây ra bởi các trạm di động, đặc biệt là nhiễu gần biên giới của các cell này được chỉ ra ở hình 2.8
Trong hệ thống WCDMA sử dụng 2 phương pháp điều khiển cơng suất đó là điều khiển cơng suất vịng hở (OPC) và điều khiển cơng suất vịng kín (CPC)
- Điều khiển cơng suất vịng hở (OPC)
OPC hay còn gọi là phương pháp tự điều khiển (AGC- Automatic Gain Control) ở máy di động chỉ có MS tham gia vào qua trình điều khiển. Trước khi phát, trạm di động giám sát tổng công suất thu được từ trạm gốc. Công suất đo được cho thấy tổn hao đường truyền đối với từng người sử dụng. Trạm di động điều chỉnh cơng suất phát của mình tỷ lệ nghịch với tổng cơng suất mà nó thu được. Có thể phải điều chỉnh cơng suất ở một dải động lên đến 80 dB. Ở phương pháp này trạm gốc không tham gia vào các thủ tục điều khiển công suất. Nhược điểm của phương pháp OPC là do điều kiện truyền song của đường lên và đường xuống khác nhau nhất là do fading nhanh nên sự đánh giá thiếu chính xác nên trong WCDMA phương pháp này chỉ được áp dụng để thiết lập công suất gần đúng khi truy cập mạng lần đầu tiên.
- Điều khiển cơng suất vịng kín (CPC)
Q trình điều khiển cơng suất theo vịng khép kín được sử dụng được sử dụng để điều khiển công suất khi kết nối đã được thiết lập. Mục đích chính là để bù để bù cho những dao động về cơng suất do hiện tượng phading, nó là một vịng điều khiển khép kín trong đó liên quan đến cả trạm gốc và máy di đơng. Do đó, chu kì điều khiển phải đủ nhanh để phản ứng lại sự thay đổi nhanh của mức tín hiệu vơ tuyến.
Khi BTS thu tín hiệu từ UE, nó so sánh mức tín hiệu thu với một ngưỡng cho trước. Nếu mức tín hiệu thu được vượt quá ngưỡng cho phép, BTS sẽ gửi lệnh điều khiển công suất phát (TPC – Transmit Power Control) tới UE để giảm mức cơng suất phát của UE. Nếu mức tín hiệu thu được nhỏ hơn mức ngưỡng, BTS sẽ gửi lệnh điều khiển đến UE để tăng mức công suất phát.