t i= iTb +τ là hời điểm bắ đầu của bi hứ i Vì b(–τ) là +1 hoặc 1 rong hời gian mộ bi Thành phần hứ nhá ích phân sẽ cho a T hoặc T.
3.1.2. Điều khiển công suất đường lên
Điều khiển công suất đường lên tác động lên các kênh truy nhập và lưu lượng. Nó được sử dụng để thiết lập đường truyền khi khởi tạo cuộc gọi và phản ứng lên các thăng giáng tỏn hao đường truyền lớn. Điều khiển công suất đường lên gồm điều khiển công suất vịng hở (cong gọi là điều khiển cơng suất tự quản) và điều khiển cơng suất vịng kín. Điều khiển cơng suất vịng kín gồm điều khiển cơng suất trong và điều khiển cơng suất vịng ngồi.
3.1.2.1. Điều khiển cơng suất vịng hở
Q trình điều khiển cơng suất vịng hở như sau: a. Bản tin thông số truy nhập
Sau khi trạm di động đã bật nguồn, nó liên lạc với hệ thống bằng cách thu và sử dụng kênh hoa tiêu, kênh đồng bộ và kênh tìm gọi. Kênh tìm gọi cung cấp bản tin thơng số truy nhập trong đó định nghĩa các thơng số mà trạm di động cần sử dụng khi phát kênh truy nhập đến trạm gốc. Các kênh truy nhập bao gồm:
- Số kênh truy nhập.
- Độ dịch công suất danh định (NOM_PWR). - Độ dịch cơng suất ban đầu (INT_PWR). - Kích cỡ nấc tăng công suất.
- Số thăm dị cơng suất trên một chuỗi thăm dị truy nhập. - Cửa sổ thời gian thăm dò giữa hai thăm dò truyn nhập. - Thời gian được ngẫu nhiên hố giữa hai thăm dị truy nhập. - Thời gian được ngẫu nhiên hoá giữa hai chuỗi thăm dò. b. Trạng thái truy nhập
Trong khi ở trạng thái truy nhập trạm di động vẫn chưa được ấn định một kênh lưu lượng nên chưa có điều khiển vịng kín. Khi này bản thân trạm di động khởi tạo một điều chỉnh công suất bất k cho phù hợp với hoạt động của mình. Tuy nhiên từ các thơng tin nhận được ở các kênh hoa tiêu, đồng bộ, tìm gọi bây giờ trạm di động có thể thử truy nhập hệ thống qua một trong số vài kênh truy nhập hiện có. Cần nhớ rằng mục đích hàng đầu hệ thống CDMA là chỉ phát đủ công suất để đáp ứng được chất lượng cần thiết, vì nếu phát cơng suất hơn mức cần thiết thì trạm di động sẽ gây thêm nhiễu cho các người sử dụng khác trong cùng kênh CDMA.
c. Các quy tắc quan trọng của thủ tục truy nhập
Trạm di động truy nhập vào hệ thống và thử phát một công suất rất nhỏ đến trạm gốc. Quy tắc chính là trạm di động phải phát cơng suất tỷ lệ nghịch với với công suất mà nó thu được.
Khi thu được một hoa tiêu mạnh từ trạm gốc, trạm di động phát đi một tín hiệu yếu. Vì một tín hiệu thu mạnh trại trạm di động có nghĩa là suy hao đường truyền xuống thấp. Như vậy nếu coi rắng suy hao đường truyền lên cũng như vậy thì cần phát đi một cơng suất thấp.
Khi thu được một hoa tiêu yếu từ gốc, thì trạm di động phát đi một tín hiệu mạnh. Vì một tín hiệu thu yếu tại trạm di động có nghĩa là suy hao đường truyền xuống lớn. Như vậy nếu coi rằng suy hao đường truyền lên cũng như vậy, thì trạm di động cần phát đi công suất cao để bù trừ tổn hao đướngf truyền. Quy tắc quan trọng này được thể hiện ở hình sau:
Trung bình Dung sai 73 73 Tx(dBm) Rx(dBm) Qui tắc: -Thu lớn, phát nhỏ -Thu nhỏ, phát lớn
Hình 3.1. Quy tắc điều khiển cơng suất
Trạm di động sẽ phát thăm dò đầu tiên ở cơng suất trung bình được xác định theo cơng thức sau:
Tx=-Rx-k+(NOM_PWR-16xNOM_OWWR_EXT)+INT_PWR, dBm (3.1) trong đó: Tx: cơng suất phát trung bình (dBm).
Rx: cơng suất thu trung bình (dBm).
NOM_PWR: điều chỉnh danh định (trong dải -8 đến +7dB).
NOM_PWR_EXT: công suất danh định cho chuyển giao mở rộng (dB). INT_PWR: điều chỉnh ban đầu (trong dải -16 đến +16 dB).
k=72 dB cho tổ ong (băng loại 0). k=76 dB cho PCS (băng loại 1). d. Các bước thăm dị cơng suất
Nếu trạm gốc không công nhận hay trả lời thử truy nhập thì sau một khoảng thời gian ngẫu nhiên trạm di động sẽ phát cơng suất cao hơn. Sau đó nếu vẫn chưa được trả lời nó lại thử lại với cơng suất lớn hơn và q trình này được lặp lại nhiều lần cho đến khi đạt được trả lời từ trạm gốc (hình 3.2). Mỗi bước tăng công suất Pi được gọi là một điều chỉnh cơng suất vịng hở. Lúc đó cơng suất phát của trạm di động được xác định như sau:
Tx=
-Rx-k+(NOM_PWR-16xNOM_PWR_EXT)+INT_PWR
Hình 3.2. Các nấc hiệu chỉnh thăm dị truy nhập
Thời gian trễ lùi (Back-off Delay) được tạo ra ngẫu nhiên giữa các chuỗi thăm dò truy nhập. Định thời giữa các thăm dò truy nhập của một chuỗi thăm dò truy nhập thâm cũng được tạo ra ngẫu nhiên. Sau khi phát một thăm dò truy nhập, MS đợi TA. Nếu thu được cơng nhận, nó kết thúc thử truy nhập. Nếu không thu đượ công nhận, thăm dò tiếp theo được phát sau một khoảng thời gian ngẫu nhiên(RT).
Nếu MS không thu được công nhận trong một lần thử truy nhập, lần thử này coi như thất bại và MS tiến hành thử lần khác. Nếu MS nhận được công nhận từ BS, đăng ký và các thủ tục ấn định kênh lưu lượng được tiến hành. Truyền dẫn khởi đầu trên kênh lưu lượng đườn lên sẽ ở cơng suất trung bình.
MS hỗ trợ tồn dải kết hợp các thơng số dịch ban đầu, NOM_PWR và các hiệu chỉnh thăm dị truy nhập ít nhất là ±32 dB cho MS hoạt động ở băng loại 0 và ±40 dB cho MS hoạt động ở băng loại 1.
Các nguồn sai số ở điều khiển vịng kín là:
- Giả thiết tính đảo lẫn của đường lên và đường xuống.
- Sử dụng tổng công suất thu được ở cả công suất từ các trạm BS khác.
Tx
Hiệu chỉnh vịng hở
Thăm dị truy nhập Cơng suất khởi đầu
Cơng suất khởi đầu +hiệu chỉnh vịng hở
- Thời gian phản ứng đối với pha đinh nhanh do nhiều đường truyền chậm: 30ms.
3.1.2.2. Điều khiển cơng suất vịng kín
Các nguồn pha đinh do nhiều đường truyền địi hỏi điều chỉnh cơng suất phải nhanh hơn nhiều so với điều chỉnh cơng suất vịng hở. Các điều chỉnh công suất bổ sung để bù trừ tổn hao pha đinh được xử lý bởi cơ chế điều chỉnh cơng suất vịng kín đường lên với thời gian phản ứng là 1,25 ms cho các bước 1 dB và dải rộng 48 dB (trong 3 khung). Thời gian phản ứng nhanh hơn cho phép cơ chế điều khiển công suất vịg kín vượt trội cơ chế điều khiển khơng cơng suất vịng hở trong các ứng dụng thực tế. Ngoài cả hai cơ chế điều khiển công suất cho phép đạt được dải động ít nhất 80 dB. Điều khiển cơng suất vịng kín đảm bảo hiệu chỉnh cho điều khiển cơng suất vịng hở. Sau khi đã khởi động các kênh lưu lượng, mỗi khi thu được bit điều khiển công suất trong kênh con điều khiển công suất (được ghép chung với kênh lưu lượng) bằng 1, trạm di động giảm công suất một bước định trứơc (1 dB). Ngược lại nếu thu được bit điều khiển công suất bằng “0” trạm di động tăng công suất lên một bước định trứơc (1 dB). Các lần điều chỉnh công suất này được gọi là hiệu chỉnh cơng suất vịng kín, vì quyết định tăng hay giảm cơng suất được thực hiện trên cơ sở đánh giá công suất thu được tại trạm gốc.
Cơ chế điều khiển cơng suất vịng kín đường lên bao gồm hai phần; điều khiển cơng suất vịng trong và điều khiển cơng suất vịng ngồi. Điều khiển cơng suất vịng trong giữ cho MS gấn nhất với (Eb/It)setpoint đích (setpoint: điểm đặt ngưỡng), trong khi đó điều khiển công suất vịng ngồi điều chỉnh (Eb/It)setpoint đích đối với một MS.
Để hiểu đươc hoạt động của điều chỉnh cơng suất vịngkín, ta xét tổng quan cấu trúc của kênh lưu lượng đường cuống và hoạt động của nó. Vùng quan tâm ở đây là đầu ra của bộ ghép xen và đầu vào của MUX. Kênh con
điều khiển công suất được phát liên tục trên kênh lưu lượng đường xuống. Kênh con này có tốc độ là 800 bit điều khiển cơng suất trên giây. Vì thế bit điều khiển công suất được phát xuống cứ 1,25 ms một lần. Khung 20 ms được tổ chức thành 16 đoạn thời gian có độ dài như nhau bằng 1,25 ms và được gọi là các nhóm điều khiển cơng suất (PCG: Power Control Group) (hình 3.3). Như vậy mỗi khung có 16 PCG. Trước khi phát, luồng số đầu ra của bộ ghép xen kênh lưu lượng đường xuống được tắt bật bằng một bộ lọc thời gian. Bộ lọc thời gian này cho phép truyền dẫn một số ký hiệu và xoá các ký hiệu khác. Chu kỳ bật (mở cổng) thay đổi cùng với tốc độ bit truyền dẫn (phụ thuộc vào tốc độ thay đổi của bộ mã hố tiếng và tích cực tiếng).
Việc ấn định các nhóm được bật và các nhóm bị bật tắt phụ thuộc vào Bộ ngẫu nhiên hoá cụm số liệu (DBR: Data Burst Randomizer). Tại BS, máy thu đường lên đánh giá cường độ tín hiệu thu bằng cách đo Eb/Tt trong mỗi nhóm điều khiển cơng suất (1,25 ms).
Tốc độ khung Tốc độ bit (kbit/s) SốPCG
Toàn tốc 9,6 16
1/2 4,8 8
1/4 2,4 4
1/8 1,2 2
Một khung (20 ms)=16 PCG
1 PCG PCG=nhóm điều khiển cơng suất
PCG được bật
PCG bị bật
Hình 3.3. Các nhóm điều khiển cơng suất
- Nếu cường độ tín hiệu vượt quá giá trị đích, bit điều khiển cơng suất giảm bằng 1 được phát.
- Trái lại bit điều khiển công suất tăng bằng 0 được phát đến MS qua kênh con điều khiển công suất trên kênh lưu lượng đường xuống. Tương tự như truyền dẫn đường lên, truyền dẫn đường xuống cũng được tổ chức thành các khung 20 ms. Mỗi khung được chia thành 16 nhóm điều khiển cơng suất. Phát bit điều khiển công xuất được thực hiện trên kênh lưu lượng đường xuống trong PCG thứ hai đi sau PCG đường lên mà tại đó cường độ tín hiệu được đánh giá. Chẳng hạn nếu cường độ tín hiệu được đánh giá ở PCH 2 của một khung đường lên, thi bit điều khiển công suất tương ứng phải được phát ở PCH 4 của khung đường xuống (hình 3.4). Khi MS thu và xử lý kênh đường xuống, nó lấy ra các bit điều khiển công suất từ kênh lưu lượng này. Sau đó các bit điều khiển cơng suất cho phép MS điều chỉnh cơng suất phát đường lên.
Hình 3.4. Vị trí PCG ở các khung đường lên và đường xuống
Trên cơ sở bit điều khiển công suất thu được từ BS, MS hoặc tăng hoặc giảm công suất phát ở kênh lưu lượng đường lên để đạt được giá trị tại điểm thiết lập của (Eb/It)setpoint đích, giá trị này điều chỉnh FER dài hạn. Mỗi bit điều khiển công suất này tạo ra thay đổi 1 dB gần hơn đến giá trị đích. Lưu ý rằng có thể khơng thành cơng vì It ln ln thay đổi. Vì thế phải điều chỉnh tiếp để đạt được Eb/It theo yêu cầu. Thông qua MS, BS có thể trực tiếp thay đổi chỉ
Khung đường lên0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Khung đường xuống Khung đường lên
Eb, không thay đổi It nhưng mục đích ở đây là tỷ số Eb và It chứ không phải chỉ Eb hoặc It riêng rẽ.
Cơng suất phát trung bình ở kênh lưu lượng đường lên với cả điều khiển cơng suất vịng hở và vịng kín được xác định như sau: