Điều khiển công suất là một công việc quan trọng trong tất cả các hệ thống di động . Mục tiêu c ủa điều khi ển công suất bao gồm:
Khắc phục hiệu ứng gần-xa trên đƣờng lên.
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Làm tăng tối đa tuổi thọ pin của đầu cuối di động.
Hình 2.6 chỉ ra hiệu ứng xa – gần trên đƣờng lên. Tín hiệu từ các MS khác nhau
đƣợc truyền đi trong cùng băng tần một cách đồng thời trong các hệ thống WCDMA. Không có điều khiển công 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 công suất quá lớn có thể chặn toàn 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 công suất hay có cùng tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SIR) khi chúng đến BS.
Hình 2.6: Hiệu ứng gần-xa (điều khiển công suất trên đường lên)
Trên đƣờng xuống, không có hiệu ứng gần-xa do mô hình một-tới-nhiều. Điều
khiển công suất có nhiệm vụ bù nhiễu bên trong cell gây ra bởi các trạm di động, đặc
biệt là nhiễu gần biên giới của của các cell này (đƣợc chỉ ra trong hình 2.7). Hơn thế nữa, điều khiển công suất trên đƣờng xuống có nhiệm vụ làm giảm thiểu toàn bộ nhiễu bằng cách giữ QoS tại mức giá trị mục tiêu.
Hình 2.7: Bù nhiễu bên trong cell (điều khiển công suất ở đường xuống)
Nếu không có điều khiển công suất, chỉ một máy di động phát quá công suất có thể làm nghẽn toàn bộ cell.
Trong hình 2.7, MS2 phải chịu nhiều nhiễu bên trong cell hơn MS1. Vì thế để đáp ứng mục tiêu chất lƣợng giống nhau, cần nhiều năng lƣợng cấp phát cho các kênh đƣờng xuống giữa BS và MS2.
Có 3 kiểu điều khiển công suất trong các hệ thống WCDMA : Điều khiển công suất vòng mở, điều khiển công suất vòng kín, và điều khiển công suất vòng bên ngoài
a) Đối với điều khiển công suất vòng mở, đƣợc sử dụng trong UMTS FDD cho việc thiết lập năng lƣợng ban đầu cho MS. Trạm di động sẽ tính toán suy hao đƣờng truyền giữa các trạm gốc và trạm di động bằng cách đo
cƣờng độ tín hiệu nhận sử dụng mạch điều khiển độ tăng ích tự động (AGC).
Tuỳ theo sự tính toán suy hao đƣờng truyền này, trạm di động có thể quyết định công suất phát đƣờng lên của nó. Điều khiển công suất vòng mở có ảnh hƣởng trong hệ thống TDD bởi vì đƣờng lên và đƣờng xuống là tƣơng hỗ, nhƣng không ảnh hƣởng nhiều trong các hệ thống FDD bởi vì các kênh đƣờng lên và đƣờng xuống hoạt động trên các băng tần khác nhau và hiện tƣợng Phadinh Rayleigh trên đƣờng lên và đƣờng xuống độc lập nhau. Vậy điều khiển công suất vòng mở chỉ có thể bù một cách đại khái suy hao do khoảng cách. Đó là lý do tại sao điều khiển công suất vòng mở chỉ đƣợc sử dụng nhƣ là việc thiết lập năng lƣợng ban đầu trong hệ thống FDD.
b) Đối với điều khiển công suất vòng kín, đƣợc gọi là điều khiển công suất nhanh trong các hệ thống WCDMA, có nhiệm vụ điều khiển công suất phát của MS (đƣờng lên), hay là công suất của trạm gốc (đƣờng xuống) để chống lại phadinh của các kênh vô tuyến và đạt đƣợc chỉ tiêu tỷ số tín hiệu trên nhiễu SIR đƣợc thiết lập bởi vòng bên ngoài. Chẳng hạn nhƣ trên đƣờng lên, trạm gốc so sánh SIR nhận đƣợc từ MS với SIR mục tiêu trong mỗi khe thời gian (0,666ms). Nếu SIR nhận đƣợc lớn hơn mục tiêu, BS sẽ truyền một lệnh TPC “0” đến MS thông qua kênh điều khiển riêng đƣờng xuống. Nếu SIR nhận đƣợc thấp hơn mục tiêu, BS sẽ truyền một lệnh TPC “1” đến MS. Bởi vì tần số của điều khiển công suất vòng kín rất nhanh nên có thể bù đƣợc phadinh nhanh và cả phadinh chậm.
c) Điều khiển công suất vòng bên ngoài cần thiết để giữ chất lƣợng truyền thông tại các mức yêu cầu bằng cách thiết lập mục tiêu cho điều khiển công suất vòng kín nhanh. Mục đích của nó là cung cấp chất lƣợng yêu cầu. Tần số của điều khiển công suất vòng bên ngoài thƣờng là 10-100Hz Nhƣ vậy, mục đích của điều khiển công suất là phải duy trì SIR tại phía thu ở mức tối ƣu. Tuy nhiên, giá trị SIR đích là một hàm của chất lƣợng đƣợc yêu cầu cho dịch vụ đƣợc hỗ trợ. Nếu chúng ta sử dụng tỉ số lỗi khung (FER) ở giao diện vô tuyến để đo chất lƣợng dịch vụ thì SIR là một hàm của FER.
Điều khiển công suất vòng bên ngoài so sánh chất lƣợng nhận đƣợc với chất lƣợng yêu cầu. Thông thƣờng, chất lƣợng đƣợc định nghĩa là tỷ lỗi bit mục tiêu xác định (BER) hay Tỷ số lỗi khung (FER). Mối quan hệ giữa SIR mục tiêu và mục tiêu chất lƣợng tuỳ thuộc vào tốc độ di động và hiện trạng đa đƣờng. Nếu chất lƣợng nhận tốt hơn, có nghĩa là mục tiêu SIR đủ cao để đảm bảo QoS yêu cầu. Để giảm thiểu
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
khoảng trống, mục tiêu SIR sẽ phải giảm. Tuy nhiên, nếu chất lƣợng nhận xấu hơn chất lƣợng yêu cầu, mục tiêu SIR phải tăng lên để đảm bảo QoS yêu cầu