CDMA rất nhạy cảm với điều khiển công suất: để hệ thống WCDMA hoạt động bình thường, cần có một cơ chế điều khiển cơng suất tốt để duy trì tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SIR) tại mức cho phép. Vì nhiều người sử dụng cùng truyền đồng thời trên cùng một tần số, nên mức nhiễu phụ thuộc vào số lượng người sử dụng.
Tồn tại hai kiểu điều khiển công suất:
1. Điều khiển công suất vịng hở: cho các kênh chung
2. Điều khiển cơng suất vịng kín: cho các kênh riêng DPDCH/DPCCH và chia sẻ DSCH
Điều khiển cơng suất vịng hở thường được UE trước khi truy nhập mạng và nút B trong q trình thiết lập đường truyền vơ tuyến sử dụng để ước lượng công suất cần phát trên đường lên dựa trên các tính tốn tổn hao đường truyền trên đường xuống và tỷ số tín hiệu trên nhiễu yêu cầu.
Điều khiển cơng suất vịng kín có nhiêm vụ giảm nhiễu trong hệ thống bằng cách duy trì chất lượng thông tin giữa UE và UTRAN (đường truyền vô tuyến) gần nhất với mức chất lượng tối thiểu yêu cầu đối kiểu dịch vụ mà người sử dụng đòi hỏi.
Điều khiển cơng suất vịng kín bao gồm hai phần: điều khiển cơng suất nhanh vịng trong tốc độ 1500 Hz và điều khiển công suất chậm vịng ngồi tốc độ 10-100Hz.
Dựa trên tính tốn của PC vịng hở, UE thiết lập các cơng suất ban đầu cho tiền tố kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý (PRACH). Trong thủ tục truy nhập ngẫu nhiên (xem phần 3.5.4), UE thiết lập công suất phát tiền tố đầu tiên như sau:
Preamble_Initial_power = CPICH_Tx_power – CPICH _RSCP + UL_interference + UL_required_CI (3.2)
trong đó CPICH_Tx-power là cơng suất phát của P-CPICH, CPICH _RSCP là công suất P-CPICH thu tại UE, CPICH_Tx_power – CPICH _RSCP là ước tính suy hao đường truyền từ nút B đến UE. UL_interferrence (được gọi là ‘tổng công suất thu băng rộng’) được đo tại nút B và được phát quảng bá trên BCH,
UL_required_CI là hằng số tương ứng với tỷ số tín hiệu trên nhiễu được thiết
lập trong q trình quy hoạch mạng vơ tuyến.
3.9.2. Điều khiển cơng suất vịng kín đường lên
Hình 3.17. Ngun lý điều khiển cơng suất vịng kín đường lên 3.9.2.1. Điều khiển cơng suất vịng trong đường lên
Phương pháp điều khiển cơng suất nhanh vịng kín lên như sau (xem hình 3.17). Nút B thường xuyên ước tính tỷ số tín hiệu trên nhiễu thu được (SIR= Signal to Interference Ratio) trên hoa tiêu đường lên trong UL DPCCH và so sánh nó với tỷ số SIR đích (SIRđích). Nếu SIRướctính cao hơn SIRđích thì nút B thiết lập bit điều khiển công suất trong DPCCH TPC=0 để lệnh UE hạ thấp công suất (Tùy vào thiết lập cấu hình: 1dB chẳng hạn) , trái lại nó thiết lập bit điều khiển cơng suất trong DPCCH TPC=1 để ra lệnh UE tăng công suất (1dB chẳng hạn). Chu kỳ đo-lệnh-phản ứng này được thực hiện 1500 lần trong một giây (1,5 KHz) ở W-CDMA. Tốc độ này sẽ cao hơn mọi sự thay đổi tổn hao đường truyền và thậm chí có thể nhanh hơn phađinh nhanh khi MS chuyển động tốc độ thấp.
3.9.2.2. Điều khiển công suất vịng ngồi đường lên
Điều khiển công suất vịng ngồi thực hiện điều chỉnh giá trị SIRđích ở nút B cho phù hợp với yêu cầu của từng đường truyền vô tuyến để đạt được chất lượng các đường truyền vô tuyến như nhau. Chất lượng của các đường truyền vô tuyến thường được đánh giá bằng tỷ số bit lỗi (BER: Bit Error Rate) hay tỷ số khung lỗi (FER= Frame Error Rate). Lý do cần đặt lại SIRđích như sau. SIR yêu cầu (tỷ lệ với Ec/N0) chẳng hạn là FER=1% phụ thuộc vào tốc độ của MS và đặc điểm truyền nhiều đường. Nếu ta đặt SIRđích đích cho trường hợp xấu nhất (cho tốc cao độ nhất) thì sẽ lãng phí dung lượng cho các kết nối ở tốc độ thấp. Như vậy tốt nhất là để SIRđích thả nổi xung quanh giá trị tối thiểu đáp ứng được yêu
liệu của người sử dụng được gắn chỉ thị chất lượng khung là CRC. Nếu kiểm tra CRC cho thấy BLERướctính> BLERđích thì SIRđích sẽ bị giảm đi một nấc bằng
SIR, trái lại nó sẽ được tăng lên một nấc bằng SIR. Lý do đặt điều khiển vịng
ngồi ở RNC vì chức năng này thực hiện sau khi thực hiện kết hợp các tín hiệu ở chuyển giao mềm.
3.9.3. Điều khiển cơng suất vịng kín đường xuống
Điều khiển cơng suất vịng kín được minh họa trên hình 3.18. UE nhận được BLER đích từ lớp cao hơn do RNC thiết lập cùng với các thông số điều khiển khác. Dựa trên BLER đích nhận được từ RNC, nó thực hiện điều khiển công suất vịng ngồi bằng cách tính tốn SIR đích cho điều kiển cơng suất vịng kín nhanh đường xuống. UE ước tính SIR đường xuống từ các ký hiệu hoa tiêu của DL DPCCH . Ước tính SIR này được so sánh với SIR đích. Nếu ước tính này lớn hơn SIR đích, thì UE thiết lập TPC=0 trong UL DPCCH và gửi nó đến nút B, trái lại nó thiết lập TPC=1. Tốc độ diều khiển cơng suất vịng trong là 1500Hz
Hình 3.18. Ngun lý điều khiển cơng suất vịng kín đường xuống
3.10. CÁC KIỂU CHUYỂN GIAO VÀ CÁC SỰ KIỆN BÁO CÁO TRONG WCDMA
Chuyển giao là quá trình được thực hiện khi UE đã có kết nối vơ tuyến để duy trì chất lượng truyền dẫn. Trong WCDMA có thể có chuyển giao cừng hoặc chuyển giao mềm.
3.10.1. Chuyển giao cứng
Chuyển giao cứng (HHO: Hard Handover) của WCDMA cũng giống như của GSM. UE chỉ nối đén một nút B. Khi thực hiện HO đến một nút B khác, kết nối đến nút B cũ được giải phóng.
Tất cả các kết nối sử dụng kênh FACH (kênh không sử dụng điều khiển công suất và dành cho các gói ngắn) hay DSCH (kênh phù hợp nhất cho các dịch vụ chuyển mạch gói) đều sử dụng HHO.
Ngoài ra HHO sử dụng cho:
HO giữa các hệ thống (giữa UTRAN và GSM)
Chuyển giao mềm (hoặc mềm hơn) sử dụng nhiều kết nối từ một UE đến nhiều nút B. Danh sách các nút B tham gia vào kết nối với UE trong chuyển giao mềm/mềm hơn được gọi là “tập tích cực”. Có thể quy định được kích thước cực đại của tập tích cực. Thực chất chuyển giao là quá trình trong đó một ơ (đoạn ơ) hoặc được kết nạp vào tập tích cực hoặc bị loại ra khỏi tập tích cực. Định kỳ hoặc tại các sự kiện báo cáo (sự kiện 1A, 1B và 1C chẳng hạn), SRNC nhận được kết quả đo từ UE để đưa ra quyết định chuyển giao. Sau khi quyết định chuyển giao, SRNC giửi bản tin lập lại cấu hình liên kết vô tuyến đã được đồng bộ đến các nút B liên quan và đồng thời gửi bản tin RRC về lập lại cấu hình kênh vật lý đến UE để các nút B này và UE thực hiện chuyển giao. Chuyển giao mềm cho phép tăng số đường truyền thu được trên đường xuống và đường lên nhờ vậy tăng tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SIR: Signal to Interference Ratio): Ec/I0 (Ec là năng lượng chip còn I0 là mật độ phổ công suất nhiễu) và lượng tăng này được gọi là độ lợi chuyển giao. Sơ đồ tổng quát SHO được cho trên hình 3.19.
Hình 3.19. Thí dụ về giải thuật SHO
Trong thí dụ trong trên hình 3.19 ta sử dụng các sự kiện báo cáo 1A, 1B và 1C.
Từ hình 3.19 ta thấy:
Lúc đầu. Chỉ có ơ 1 và ơ 2 nằm trong tập tích cực
Tại sự kiện A. (Ec/I0)P-CPICH1 > (Ec/I0)P-CPICH3- (R1a-H1a/2) trong đó (Ec/I0)P- CPICH1 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu kênh hoa tiêu của ô 1 mạnh nhất, (Ec/I0)P- CPICH3 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu kênh hoa tiêu của ơ 3 nằm ngồi tập tích
cực, R1a là hằng số dải báo cáo (do RNC thiết lập), H1a là thông số trễ sự kiện và (R1b-H1a/2) 1à cửa sổ kết nạp cho sự kiện 1A. Nếu bất đẳng thức này tồn tại trong khoảng thời gian T thì ơ 3 được kết nạp vào tập tích cực
Tại sự kiện C. (Ec/I0)P-CPICH4 > (Ec/I0)P-CPICH2 +H1c, trong đó (Ec/I0)P-CPICH4
là tỷ số tín hiệu trên nhiễu của ơ 4 nằm ngồi tập tích cực và (Ec/I0)P-CPICH2 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu của ơ 2 tồi nhất trong tập tích cực, H1c là thơng số trễ sự kiện 1C. Nếu quan hệ này tồn tại trong thời gian T và tập tích cực đã đầy thì ơ 2 bị loại ra khỏi tập tich cực và ô 4 sẽ thế chỗ của nó trong tập tích cực
Tại sự kiện B. (Ec/I0)P-CPICH1 < (Ec/I0)P-CPICH3- (R1b+H1b) trong đó (Ec/I0)P-
CPICH1 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu kênh hoa tiêu của ơ 1 yếu nhất trong tập
tích cực, (Ec/I0)P-CPICH3 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu của ô 3 mạnh nhất trong tập tích cực và R1b là hằng số dải báo cáo (do RNC thiết lập), H1b là thông số số trễ và (R1b+H1b) là cửa sổ loại cho sự kiện 1C. Nếu quan hệ này tồn tại trong khoảng thời gian T thì ơ 3 bị loại ra khỏi tập tích cực
3.11. CÁC THƠNG SỐ MÁY THU VÀ MÁY PHÁT VÔ TUYẾN CỦA UE
Các thông số máy thu và máy phát quan trọng trong phần vô tuyến của UE được cho trong bảng bảng 3.2.
Bảng 3.2. Các thông số máy thu và máy phát vô tuyến quan trọng cho phần vô tuyến của UE Các thông số chung Tần số công tác Băng tần I: 2110-2170 MHz Băng tần II: 1930-1990 MHz Băng tần III: 1805-1880 MHz
Phân cách song công chuẩn
Băng tần I: 190 MHz Băng tần II: 80 MHz Băng tần III: 95 MHz
Các thông số máy thu
Băng tần III: - 114dBm
Các thông số máy phát
Loại 1: +33dBm +1/-3dB
Loại 2: +27dBm +1/-3dB
Loại 3: +24dBm +1/-3dB Cơng suất phát cực đai và
độ chính xác
Loại 4: +21dBm 2dB
Điều khiển công suất phát vịng hở
Bình thường: 9dB Cực đai: 12dB