5. MÔ HÌNH TỔ CHỨC, CHỨC NĂNG NHIỆM VỤ,
5.2.2.Mô hình tổ chức
PHÒNG TKTU 1
Ban Thiết Kế Ban Tối Ưu
Nhóm tối ưu …. Nhóm tối ưu 5 Nhóm tối ưu 1
PHẦN 2:
CHUYÊN ĐỀ BÁO CÁO THỬ VIỆC ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 2.1 Giới thiệu
2.1.1 Định nghĩa
Điều khiển công suất BTS (MS) là công suất BTS (MS) được điều khiển trong suốt quá trình kết nối.
2.1.2 Mục đích:
Duy trì kết nối với giá trị chất lượng và cường độ tín hiệu mong muốn nhận được trên MS (BTS).
Giảm nhiễu:
- Tăng số MS (BTS) có mức C/I tốt nhất. Lợi ích thu được là giảm thiểu mức nhiễu nền toàn mạng (I).
Giảm công suất tiêu thụ:
- Khi điều khiển công suất BTS (MS) được sử dụng trên tất cả các BTS (MS) trong mạng, tổng số công suất phát sẽ giảm khi so sánh với không được điều khiển công suất. Điều này cho thấy nhiễu đồng kênh và nhiễu cận kênh đường downlink trong mạng giảm.
- Trong trường hợp bị mất điện nguồn, trạm phát sẽ phải sử dụng nguồn ắcquy dự phòng. Khi điều khiển công suất BTS (MS) được sử dụng thì công suất tiêu thụ ắcquy sẽ giảm và thời gian thoại sẽ có thể tăng lên tối đa.
o Tăng khả năng sử dụng lại tần số trong mạng (kết hợp cùng với nhảy tần và phát không liên tục DTX)
2.2 Mô tả kỹ thuật
2.2.1 Mô tả chung:
- Điều khiển công suất được thực hiện trên kênh TCH và SDCCH (bật tham số
SDCCHREG)
Báo cáo thử việc Nguyễn Thị Huyền Thảo - Toàn bộ TS trên kênh BCCH được phát với công suất tối đa và không có điều
khiển công suất trên các kênh này
- REGINDL: là thời gian giữa 2 lần điều chỉnh công suất – đơn vị là chu kỳ khung SACCH (n*480 (ms)).
2.2.2 Đối tượng của điều khiển công suất
Đối tượng của thuật toán điều khiển công suất là sự xắp xếp điều động công suất ra của trạm BTS sao cho cường độ tín hiệu thu được ở mọi MS được điều khiển bởi BTS. Công suất đầu ra BTS và cường độ tín hiệu trong MS đối với suy hao đường truyền giữa MS và BTS, BTS chỉ có thể truyền tại các mức công suất riêng biệt. Cường độ tín hiệu phát của BTS, chất lượng tín hiệu thu có liên quan chặt chẽ với phần suy hao tín hiệu thể hiện như hình 2.1 (Chất lượng không được đưa vào tính toán).
Hình 2. 1: Tương quan giữa công suất đầu ra của BTS và cường độ tín hiệu của MS so với suy hao đường truyền.
Khi một kết nối có tổn hao đường truyền thấp (phần bên trái của hình), BTS truyền tại mức công suất thấp nhất có thể của nó. Mặc dù MS nhận được tín hiệu vượt quá giá trị mong muốn, BTS vẫn không thể giảm công suất phát thấp hơn nữa (min). Ngược lại, khi kết nối có tổn hao đường truyền cao (phần bên phải của hình), BTS sẽ phát tại mức công suất tối đa cho phép đối với cell. Công suất phát lúc này không thể tăng hơn nữa mặc dù cường độ tín hiệu nhận được ở MS thấp (max).
Việc điều khiển ở đây là không tuyến tính mà theo hình bậc thang. Mức điều chỉnh công suất bị giới hạn trong khoảng 0 – 30dB.
Khi 1 chất lượng được xét tới thì việc điều chỉnh công suất đầu ra lên hay xuống phụ thuộc vào chất lượng (xem hình 2.2).
Hình 2. 2 Tương quan giữa chất lượng (rxqual) và công suất phát BTS.
Khi chất lượng được đưa vào tính toán, công suất đầu ra được điều chỉnh tăng hoặc giảm phụ thuộc vào chất lượng nhận được. Công suất trạm phát do đó sẽ thay đổi với chất lượng đo được bởi MS. Khi MS có rxqual thấp (chất lượng cao), BTS phát công suất thấp và khi MS có rxqual cao, BTS phát công suất cao. Rxqual càng cao thì công suất phát càng cao và ngược lại.
Nếu chỉ xét trong phạm vi 1 cell thì công suất tăng kéo theo C/I tăng, nhưng trong phạm vi nhiều cell cạnh nhau thì công suất cao sẽ làm tăng nhiễu do ảnh hưởng giữa các cell xung quanh -> C/I giảm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.3 Thuật toán điều khiển công suất của BTS:
Do thuật toán điều khiển công suất của BTS và MS là giống nhau nên ở đây trình bày chi tiết thuật toán điều khiển công suất của BTS.
Thuật toán điều chỉnh công suất BTS động bao gồm 3 bước:
2.3.1 Chuẩn bị dữ liệu đầu vào:
Mức công suất đầu ra sử dụng bởi BTS (TRU) tại chu kỳ SACCH thứ k, được ký hiệu bằng PLused với bước nhảy 2dB giảm dần từ mức công suất đầu ra đặt ban đầu:
BTS (TRU) output power (k) (dBm) = BSPWRT - 2 * PL used (2.1) Để có thể sử dụng chất lượng mong muốn (QDESDL) và rxqual đo được trong các tính toán, cả hai phải được chuyển đổi sang C/I với đơn vị dB theo bảng
Báo cáo thử việc Nguyễn Thị Huyền Thảo 2.1. Phép ánh xạ giữa rxqual và C/I là không tuyến tính do đó cần sự điều chỉnh nhanh hơn cho các giá trị rxqual cao và thấp.
Bảng 2. 1 Mối quan hệ ánh xạ không tuyến tính giữa rxqual và C/I
QDESDL [dtqu] 0 10 20 30 40 50 60 70
Rxqual 0 1 2 3 4 5 6 7
C/I [dB] 23 19 17 15 13 11 8 4
* Một lượng bù được tính toán trước khi lọc kết quả đo:
- Nếu có nhảy tần và MS đo trên kênh BCCH:
SS TCH = SS M - (BSPWR-BSTXPWR +2*PL used ) / Nf (2.2) Trong đó SSTCH là cường độ tín hiệu trên các sóng mang TCH điều chỉnh xuống, SSM là cường độ tín hiệu đo được báo cáo bởi MS, BSPWR là công suất đầu ra của BTS trên tần BCCH trong LRP, BSTXPWR là công suất đầu ra BTS trên tần TCH trong LRP, và Nf là số tần số trong chuỗi nhảy tần. Tất cả các đo đạc cường độ tín hiệu được bù trước khi lọc.
- Tính toán bù cường độ tính hiệu trong các trường hợp còn lại:
SS_COMP = SS TCH + 2* PL used (2.3) Trong đó SS_COMP là cường độ tín hiệu bù với cả điều chỉnh xuống và nhảy tần.
Nếu BSC không nhận được kết quả đo từ BTS, không nên điều chỉnh công suất với kết nối đó. Cùng thời điểm, bộ đếm REGINTDL bị treo. Khi nhận được kết quả đo trở lại, điều chỉnh công suất và bộ đếm REGINTDL được phục hồi lại.
Bộ lọc cường độ tín hiệu sẽ không được cập nhật khi các kết quả cường độ tín hiệu (đo trong báo cáo đo đạc) bị mất. Điều này có nghĩa là đầu ra từ bộ lọc SS bị giữ cho đến khi nhận được giá trị tiếp theo.
Việc mất các giá trị chất lượng trong báo cáo đo đạc được đặt tới giá trị xấu nhất có thể. Điều này có nghĩa là việc mất các giá trị chất lượng được thể hiện như
rxqual = 7.
Nếu thông tin về mức công suất BTS sử dụng bị mất trong báo cáo đo đạc, các giá trị bị mất này được đặt cho mức công suất tính toán cuối cùng.
2.3.2 Lọc kết quả đo
Lọc cường độ tín hiệu: được thực hiện bằng một bộ lọc hàm mũ không tuyến tính theo công thức:
SS FILTERED (k) = b * SS_COMP(k) + a * SS FILTERED (k-1) (2.4)
Trong đó:
- SSFillted là bù cường độ tín hiệu lọc với điều chỉnh xuống.
- a, b là các hệ số bộ lọc và được xác định: b = 1-a, còn a phụ thuộc vào độ dài bộ lọc (L).
- L xác định như sau:
If SS_COMP(k) < SS FILTERED (k-1) (2.5)
Then L = SSLENDL (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Else L = SSLENDL * UPDWNRATIO / 100
Đơn vị: tính theo chu kỳ SACCH (480ms). Khi chiều dài vượt quá 30 chu kỳ SACCH, thì chiều dài này được đặt là 30.
Để có thể tính toán và gửi mức công suất ngay sau khi ấn định kênh hoặc handover, bộ lọc được được khởi tạo với SS FILTERED (k-1) = SSDESDL . Điều này dẫn tới việc điều chỉnh bắt đầu ngay sau báo cáo đo đạc đầu tiên có giá trị.
UPDWNRATIO có thể đặt.
Lọc chất lượng tín hiệu: cũng được thực hiện tương tự như lọc cường độ và theo công thức:
Q FILTERED (k) = b * Q_COMP(k) + a * Q FILTERED (k-1) (2.6) Trong đó:
- Q FILTERED là bù chất lượng bộ lọc với điều chỉnh xuống. - Q_COMP là phần bù chất lượng theo công thức:
Q_COMP = RXQUAL_dB + 2*PL used (2.7) - RXQUAL_dB chính là giá trị rxqual đo được chuyển sang dạng C/I. - Các hệ số bộ lọc a,b được xác định như lọc SS.
- L (chiều dài bộ lọc) được xác định:
if Q_COMP(k) < Q FILTERED (k-1) (2.8)
then L = QLENDL
else L = QLENDL * UPDWNRATIO / 100
Báo cáo thử việc Nguyễn Thị Huyền Thảo Để có thể tính toán và gửi mức công suất ngay sau khi cấp phát kênh hoặc handover, bộ lọc chất lượng được khởi tạo với Q FILTERED (k-1) = QDESDL_dB.
2.3.3 Tính toán điều chỉnh mức công suất
Việc tính toán mức công suất được tiến hành trong 3 bước: - 2 mức công suất cơ bản được tính toán
- Mức cố định được dùng
- Dữ liệu đầu ra cuối cùng được chuyển đổi thành đơn vị mức công suất trước khi nó được truyền tới BTS như một mức công suất.
Thông tin thực tế gửi cho BTS là mức công suất PL used
Mức công suất cơ bản cho điều chỉnh (pu 1 và pu 2) được tính toán theo biểu thức sau:
pu i = i * (SSDESDL- SS FILTERED ) + i * (QDESDL_dB - Q FILTERED ) (2.9)
Với i = 1, 2
trong đó i và i được xác định như sau:
1 = LCOMPDL / 100 (bù suy hao) 1 = QCOMPDL/ 100 (bù chất lượng)
2 = 0.3 (bù suy hao)
2 = 0.4 (bù chất lượng)
Tham số i and i điều khiển việc bù suy hao và chất lượng. Tham số 1 and
1 có thể đặt bằng trung bình của LCOMPDL and QCOMPDL trong khi tham số
2 and 2 là cố định. Các giá trị này được tối ưu để đạt được mức điều chỉnh hướng tới nhiễu nền thấp mà không ảnh hưởng chất lượng. Tuy nhiên việc đặt 2 and 2
không phải là then chốt khi các tham số này đơn thuần chỉ cung cấp như một giới hạn cho việc điều chỉnh gần tới mức nhiễu nền.
Mức công suất cuối cùng này được gọi là mức công suất tự nhiên pu: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
pu = max(pu 1 ,pu 2 ) (2.10)
* Chuyển đổi dữ liệu đầu ra:
Mức công suất mới được chuyển đổi từ tỉ lệ dBm bên trong thành ký hiệu
PLused trước khi nó có thể được truyền tới BTS. Trong thực tế điều này có nghĩa là mức công suất bắt buộc được quy ra bước tăng là 2dB theo 2.11:
Trong đó PLused là mức công suất. PLused = 0 nghĩa là công suất đầy và PLused = 15 nghĩa là điều chỉnh xuống 30dB.
2.4 Thuật toán điều khiển công suất của MS:
Do thuật toán điều khiển công suất của BTS và MS là giống nhau nên ở đây chỉ trình bày những điểm khác của thuật toán điều khiển công suất của MS so với thuật toán điều khiển công suất của BTS.
Thuật toán điều chỉnh công suất MS động cũng bao gồm 3 bước như điều khiển công suất BTS.
2.4.1 Chuẩn bị dữ liệu đầu vào:
Cường độ tín hiệu đo được SSM được bù cho điều khiển công suất theo phương trình 2.12:
SS_COMP = SSM +[min(MSTXPWR, MSPWRMAX) – PWR_U] (2.12)
Với: SS_COMP là cường độ tín hiệu được bù cho việc điều chỉnh xuống; PWR_U là công suất đầu ra sử dụng bởi MS trong suốt chu kỳ đo;
MSTXPWR là công suất phát tối thiểu cho phép của MS trong subcell hiện tại;
MSPWRMAX là công suất đầu ra lớn nhất tùy theo lớp công suất. Khoảng thời gian giữa 2 lần điều khiển công suất liên tiếp là REGINUL.
Để có thể sử dụng chất lượng mong muốn (QDESUL) và rxqual đo được trong các tính toán, cả hai phải được chuyển đổi sang C/I với đơn vị dB theo bảng 2.2. Phép ánh xạ giữa rxqual và C/I là không tuyến tính do đó cần sự điều chỉnh nhanh hơn cho các giá trị rxqual cao và thấp.
Bảng 2. 2 Mối quan hệ ánh xạ không tuyến tính giữa rxqual và C/I
QDESUL [dtqu] 0 10 20 30 40 50 60 70
Rxqual 0 1 2 3 4 5 6 7
C/I [dB] 23 19 17 15 13 11 8 4
2.4.2 Lọc kết quả đo
Cũng tương tự bước lọc kết quả trong thuật toán điều khiển công suất của BTS và sử dụng bộ lọc hàm mũ không tuyến tính.
Lọc cường độ tín hiệu: tương tự của điều khiển công suất của BTS.
Báo cáo thử việc Nguyễn Thị Huyền Thảo
Lọc chất lượng tín hiệu: cũng được thực hiện tương tự như lọc cường độ và theo công thức:
Q FILTERED (k) = b * Q_COMP(k) + a * Q FILTERED (k-1) (2.6) Trong đó:
- Q FILTERED là bù chất lượng bộ lọc với điều chỉnh xuống. - Q_COMP là phần bù chất lượng theo công thức:
Q_COMP = RXQUAL_dB + (min(MSTXPWR, MSPWRMAX) – PWR_U) (2.13)
- RXQUAL_dB chính là giá trị rxqual đo được chuyển sang dạng C/I. - Các hệ số bộ lọc a,b được xác định như lọc SS.
- L (chiều dài bộ lọc) được xác định:
if Q_COMP(k) < Q FILTERED (k-1) (2.14) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
then L = QLENUL
else L = QLENUL * UPDWNRATIO / 100
Để có thể tính toán và gửi mức công suất ngay sau khi cấp phát kênh hoặc handover, bộ lọc chất lượng được khởi tạo với Q FILTERED (k-1) = QDESUL_dB.
2.4.3 Tính toán điều chỉnh mức công suất
Việc tính toán mức công suất được tiến hành trong 3 bước tương tự như điều khiển công suất của BTS.
Thông tin thực tế gửi cho MS là mức công suất PWR_CL.
Mức công suất cơ bản cho điều chỉnh (pu1 và pu2) được tính toán theo biểu thức sau:
pu i = i * (SSDESUL- SS FILTERED ) + i * (QDESUL_dB - Q FILTERED ) (2.15)
Với i = 1, 2
trong đó i và i được xác định như sau:
1 = LCOMPUL / 100 (bù suy hao) 1 = QCOMPUL/ 100 (bù chất lượng)
2 = 0.3 (bù suy hao)
2 = 0.4 (bù chất lượng)
Tham số i and i điều khiển việc bù suy hao và chất lượng. Tham số 1 and
1 có thể đặt bằng trung bình của LCOMPUL and QCOMPUL trong khi tham số
Mức công suất cao nhất (điều chỉnh xuống nhỏ nhất) sẽ được sử dụng:
pu = max(pu1, pu2) (2.16)
Mức công suất điều chỉnh được tính toán sẽ được làm tròn lên gần nhất với số nguyên chẵn theo công thức:
puint = int (pu/2) * 2 (2.17)
Nếu công suất điều chỉnh ( puint) lớn hơn bằng 0 thì bậc công suất sẽ là:
PWR_O = MSTXPWR (2.18)
Ngược lại thì bậc công suất sẽ là:
PWR_O = MSTXPWR + puint (2.19)
* Chuyển đổi dữ liệu đầu ra:
Mức công suất mới được chuyển đổi từ tỉ lệ dBm bên trong thành ký hiệu
PWR_CL theo tiêu chuẩn 3CPP trước khi nó có thể được truyền tới MS.
2.5 Thủ tục điều chỉnh
Khi kết nối TCH được thiết lập, BTS luôn phát công suất đầu ra cực đại được đặt trước, ví dụ trong trường hợp sau:
- Cấp phát một kênh TCH. - Cấp phát lỗi hoặc HO lỗi - HO nội cell và thay đổi subcell - HO liên cell.
Việc điều chỉnh xuống luôn luôn bắt đầu sau bản tin đo đạc có giá trị đầu tiên. Thời gian hồi đáp cho việc điều chỉnh lên được điều khiển bởi tham số QLENDL (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
và SSLENDL. QLENDL xác định thời gian hồi đáp khi nhiễu cao và SSLENDL
trong rớt do cường độ tín hiệu. Các giá trị QLENDL and SSLENDL tương ứng với 90% thời gian tăng của các bộ lọc hàm mũ.
Thời gian hồi đáp cho việc điều chỉnh xuống được xác định bởi biểu thức
QLENDL*UPDWNRATIO /100 và SSLENDL*UPDWNRATIO /100 trong đó
UPDWNRATIO là tỉ số giữa tốc độ điều chỉnh lên và xuống. Các kết quả này cho thấy điều chỉnh lên nhanh và điều chỉnh xuống chậm hơn.
Khi một mức công suất được gửi đi, nó mất khoảng thời gian là số chu kỳ kênh SACCH REGINTDL trước khi mức công suất tiếp theo có thể gửi. Nếu mức
Báo cáo thử việc Nguyễn Thị Huyền Thảo công suất này khác với mức công suất trước, nó sẽ được gửi. Nếu không khác, một mức mới sẽ được tính toán theo chu kỳ kênh SACCH cho đến khi thu được mức công suất mới khác với mức cũ. Sau đó mức công suất mới này được gửi đi, và trải qua một số chu kỳ kênh SACCH REGINTDL trước khi mức công suất mới có thể được gửi lại.
2.6 Điều khiển công suất AMR FR
2.6.1 Tổng quan
Adaptive Multi Rate - AMR : AMR là một chế độ mã hoá để tại ra khả năng cho chất lượng thoại tốt khi tỷ số C/I thấp, trong suốt cuộc gọi sử dụng AMR tốc độ mã hoá thay đổi tuỳ theo chất lượng của kênh vô tuyến.
Điều khiển công suất AMR được sử dụng để có mức nhiễu nhỏ nhất đối với kết nối sử dụng AMR FR bằng cách giảm công suất đầu ra của kết nối đó.
2.6.2 Thuật toán điều khiển công suất AMR FR
Thuật toán điều khiển công suất AMR FR dựa trên cơ sở thuật toán điều khiển công suất động BTS và điều khiển công suất động MS.
Mã hóa thoại AMR FR thiết thực hơn khi mức tỷ số C/I thấp. Điều này làm