Tải Đề tài Kỹ thuật điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ 3 umts
Các kỹ thuật điều khiển công suất trong hệ thống thông tin
di động thế hệ ba UMTS
1.1 Giới thiệu chương 1
1.2 Phân loại điều khiển công suất . 1
1.2.1 Điều khiển công suất cho đường xuống và đường lên . 1
1.2.2 Điều khiển công suất phân tán và tập trung . 1
1.2.3 Phân loại điều khiển công suất theo phương pháp đo . 2
1.2.4 Điều khiển công suất vòng kín và vòng hở . 2
1.3 Điều khiển công suất vòng hở trong UMTS . 5
1.3.1 Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường lên 5
1.3.2 Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường xuống . 6
1.4 Điều khiển công suất ở các kênh chung đường xuống 7
1.5 Các thủ tục điều khiển công suất vòng trong . 8
1.5.1 Trình bày điều khiển công suất vòng trong đường lên 9
1.5.2 Trình bày điều khiển công suất vòng trong đường xuống . 11
1.6 Điều khiển công suất vòng ngoài . 13
1.6.1 Điều khiển công suất vòng ngoài đường lên 14
1.6.2 Điều khiển công suất vòng ngoài đường xuống 15
1.7 Kết luận chương . 15
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
1.1 Giới thiệu chương
Vì trong một mạng WCDMA rất nhiều người sử dụng cùng hoạt động trên cùng một tần số, nên nhiễu đồng kênh là một vấn đề nghiêm trọng, PC chịu trách nhiệm điều chỉnh công suất trên đường lên và đường xuống để giảm thiểu mức nhiễu này nhằm đảm bảo QoS yêu cầu.
Trong bài này chúng ta đi sâu vào phân tích một số kỹ thuật điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS.
1.2 Phân loại điều khiển công suất
Có nhiều phương pháp điều khiển công suất trong hệ thống thông tin tế bào. Khi xét đến một hệ thống điều khiển công suất thực tế, cần xem xét những mặt sau:
- Tiêu chuẩn chất lượng: tiêu chuẩn chất lượng được đánh giá thông qua tỉ số SIR (Signal to Interference) và BER (Bit Error Rate). Nếu cường độ tín hiệu và nhiễu không đổi SIR và BER bao gồm các thông tin tương đương về chất lượng .
- Những phép đo: thông thường những phép đo được đưa ra trong báo cáo bao gồm các chỉ số chất lượng QI (Quality Indicator) phản ánh chất lượng và chỉ số cường độ tín hiệu nhận được RRSI (received signal strength indicator) phản ánh cường độ tín hiệu thu được của máy thu. Những giá trị này được lượng tử hoá thô để
sử dụng ít mẫu.
- Thời gian trễ : tín hiệu đo lường và điều khiển cần thời gian dẫn đến làm xuất hiện thời gian trễ trong mạng.
1.2.1 Điều khiển công suất cho đường xuống và đường lên
Điều khiển công suất cho đường lên (từ MS đến BS) DS-CDMA là một yêu cầu hệ thống rất quan trọng vì hiệu ứng gần-xa. Trong trường hợp này, cần có một dải động để điều khiển khoảng chừng 80 dB. Ở đường xuống, không yêu cầu điều khiển công suất trong hệ thống đơn tế bào, từ đó các tín hiệu được truyền cùng nhau và thay đổi cùng nhau. Tuy nhiên trong hệ thống đa tế bào, nhiễu giao thoa từ các ô bên cạnh làm giảm sự độc lập từ vị trí các ô đã cho và do đó làm giảm hiệu suất. Như vậy, phải sử dụ
ng điều khiển công suất trong trường hợp này để làm giảm sự giao thoa giữa các ô .
1.2.2 Điều khiển công suất phân tán và tập trung
Một bộ điều khiển tập trung có tất cả các thông tin về các kết nối được thiết lập và độ lợi kênh, và điều khiển tất cả các mức công suất trong mạng hay một phần của mạng. Điều khiển công suất tập trung theo yêu cầu tín hiệu điều khiển phạm vi rộng trong mạng và không thể ứng dụng trong thực tế. Chúng có thể sử dụng để đưa ra giới hạn về hiệu suất của thuật toán phân tán.
Bộ điều khiển phân tán chỉ điều khiển công suất của một trạm phát đơn và thuật toán chỉ phụ thuộc vào nội bộ, như SIR hay độ lợi kênh của người sử dụng đặc biệt. Những thuật toán này thực hiện tốt trong trường hợp lý tưởng, nhưng trong các hệ thống thực tế có một số hiệu ứng không thích hợp như :
- Tín hiệu đo và điều khiển làm mất thời gian dẫn đến thời gian trễ trong hệ thống
- Công suất phát hợp lý của máy phát bị hạn chế bởi giới hạn vật lý và sự lượng tử hóa. Những hạn chế bên ngoài khác như công suất phát cực đại trên một kênh đặc biệt tác động đến công suất ra.
- Chất lượng là một sự đo đạc chủ quan và cần tận dụng sự đo đạc khách quan hợp lý.
Hướng xuống
Hướng lên
Phân tán- tập trung
Thuật toán diều khiển công suất
Rờ rạc- liên tục
Cường độ
SIR-BER
Vòng hở - vòng kín
Kết hợp vòng hở và vòng kín
Kích cỡ bước cố định
Kích cỡ thước thích nghi
Hình 1.1. Phân loại kỹ thuật điều khiển công suất
1.2.3 Phân loại điều khiển công suất theo phương pháp đo
Theo phương pháp đo, kỹ thuật điều khiển công suất được phân thành 3 loại:
- Trên cơ sở cường độ
- Trên cơ sở SIR
- Trên cơ sở BER
1.2.4 Điều khiển công suất vòng kín, điều khiển công suất vòng hở
có ba phương pháp điều khiển công suất sau:
Điều khiển công suất vòng hở
Điều khiển công suất nhanh vòng kín gồm điều khiển công suất vòng trong và điều khiển công suất vòng ngoài.
Điều khiển công suất vòng hở thực hiện đánh giá gần đúng công suất đường xuống của tín hiệu kênh hoa tiêu dựa trên tổn hao truyền sóng của tín hiệu này. Nhược điểm của phương pháp này là do điều kiện truyền sóng của đường xuống khác với đường lên nhất là do fading nhanh nên sự đánh giá sẽ thiếu chính xác. Ở hệ thống CDMA trước đây, người ta sử dụng phương pháp này kết hợp với điều khiển công suất vòng kín, còn ở hệ thống WCDMA phương pháp điều khiển công suất này chỉ được sử dụng để thiết lập công suất gần đúng khi truy cập mạng lần đầu.
Giải trải phổ
Thu RAKE
Đo chất lượng công suất dài hạn
Đo SIR
So sánh và quyết định
Tạo bít điều khiển công suất
SIR đích
So sánh và quyết định
Chất lượng đích
Ghép bit điều khiển công suất vào luồng phát
Vòng ngoài
Vòng trong
Tín hiệu băng gốc thu
Hình 1.2. Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín
Phương pháp điều khiển công suất nhanh vòng kín như hình (1.2). Ở phương pháp này trạm gốc (BS) (hay MS) thường xuyên ước tính tỷ số tín hiệu trên can nhiễu thu được SIR và so sánh nó với tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SIR) đích (SIR_đích). Nếu SIR_ướctính cao hơn SIR_đích thì trạm gốc (MS) thiết lập bit điều khiển công suất để lệnh cho MS (BS) hạ thấp công suất, trái lại nó ra lệnh MS (BS) tăng công suất. Chu kỳ đo-lệnh-phản ứng này được thực hiện 1500 lần trong một giây ở cdma2000. Tốc độ này sẽ cao hơn mọi sự thay đổi tổn hao đường truyền và thậm chí có thể nhanh hơn fading nhanh khi MS chuyển động tốc độ thấp.
Kỹ thuật điều khiển công suất vòng kín như vậy được gọi là vòng trong cũng được sử dụng cho đường xuống mặc dù ở đây không có hiện tượng gần xa vì tất cả các tín hiệu đến các MS trong cùng một ô đều bắt đầu từ một BS. Tuy nhiên lý do điều khiển công suất ở đây như sau. Khi MS tiến đến gần biên giới ô, nó bắt đầu chịu ảnh hưởng ngày càng tăng của nhiễu từ các ô khác. Điều khiển công suất trong trường hợp này để tạo một lượng dự trữ công suất cho các MS trong trường hợp nói trên. Ngoài ra điều khiển công suất đường xuống cho phép bảo vệ các tín hiệu yếu do fading Rayleigh gây ra, nhất là khi các mã sửa lỗi làm việc không hiệu quả.
Điều khiển công suất vòng ngoài thực hiện đánh giá dài hạn chất lượng đường truyền trên cơ sở tỷ lệ lỗi khung FER hay BER để quyết định SIRđích cho điều khiển công suất vòng trong.
Hình (1.3a) cho thấy hoạt động của điều khiển công suất đường lên ở một kênh fading ở tốc độ chuyển động thấp của MS. Các lệnh điều khiển công suất sẽ điều khiển công suất của MS tỷ lệ nghịch với công suất thu được (hay SIR) tại BS. Nhờ đảm bảo dự trữ để chỉnh công suất theo từng nấc, nên chỉ còn một lượng fading nhỏ và kênh trở thành kênh hầu như không fading (nhìn từ phía BS).
Hình 1.3a. Điều khiển công suất vòng kín bù trừ fading nhanh
Tuy nhiên việc loại bỏ phading phải trả giá bằng tăng công suất phát. Vì thế khi MS bị phading sâu, công suất phát sử dụng lớn và nhiễu g
Download miễn phí Đề tài Kỹ thuật điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ 3 umts
Các kỹ thuật điều khiển công suất trong hệ thống thông tin
di động thế hệ ba UMTS
1.1 Giới thiệu chương 1
1.2 Phân loại điều khiển công suất . 1
1.2.1 Điều khiển công suất cho đường xuống và đường lên . 1
1.2.2 Điều khiển công suất phân tán và tập trung . 1
1.2.3 Phân loại điều khiển công suất theo phương pháp đo . 2
1.2.4 Điều khiển công suất vòng kín và vòng hở . 2
1.3 Điều khiển công suất vòng hở trong UMTS . 5
1.3.1 Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường lên 5
1.3.2 Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường xuống . 6
1.4 Điều khiển công suất ở các kênh chung đường xuống 7
1.5 Các thủ tục điều khiển công suất vòng trong . 8
1.5.1 Trình bày điều khiển công suất vòng trong đường lên 9
1.5.2 Trình bày điều khiển công suất vòng trong đường xuống . 11
1.6 Điều khiển công suất vòng ngoài . 13
1.6.1 Điều khiển công suất vòng ngoài đường lên 14
1.6.2 Điều khiển công suất vòng ngoài đường xuống 15
1.7 Kết luận chương . 15
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 UMTS1.1 Giới thiệu chương
Vì trong một mạng WCDMA rất nhiều người sử dụng cùng hoạt động trên cùng một tần số, nên nhiễu đồng kênh là một vấn đề nghiêm trọng, PC chịu trách nhiệm điều chỉnh công suất trên đường lên và đường xuống để giảm thiểu mức nhiễu này nhằm đảm bảo QoS yêu cầu.
Trong bài này chúng ta đi sâu vào phân tích một số kỹ thuật điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS.
1.2 Phân loại điều khiển công suất
Có nhiều phương pháp điều khiển công suất trong hệ thống thông tin tế bào. Khi xét đến một hệ thống điều khiển công suất thực tế, cần xem xét những mặt sau:
- Tiêu chuẩn chất lượng: tiêu chuẩn chất lượng được đánh giá thông qua tỉ số SIR (Signal to Interference) và BER (Bit Error Rate). Nếu cường độ tín hiệu và nhiễu không đổi SIR và BER bao gồm các thông tin tương đương về chất lượng .
- Những phép đo: thông thường những phép đo được đưa ra trong báo cáo bao gồm các chỉ số chất lượng QI (Quality Indicator) phản ánh chất lượng và chỉ số cường độ tín hiệu nhận được RRSI (received signal strength indicator) phản ánh cường độ tín hiệu thu được của máy thu. Những giá trị này được lượng tử hoá thô để
sử dụng ít mẫu.
- Thời gian trễ : tín hiệu đo lường và điều khiển cần thời gian dẫn đến làm xuất hiện thời gian trễ trong mạng.
1.2.1 Điều khiển công suất cho đường xuống và đường lên
Điều khiển công suất cho đường lên (từ MS đến BS) DS-CDMA là một yêu cầu hệ thống rất quan trọng vì hiệu ứng gần-xa. Trong trường hợp này, cần có một dải động để điều khiển khoảng chừng 80 dB. Ở đường xuống, không yêu cầu điều khiển công suất trong hệ thống đơn tế bào, từ đó các tín hiệu được truyền cùng nhau và thay đổi cùng nhau. Tuy nhiên trong hệ thống đa tế bào, nhiễu giao thoa từ các ô bên cạnh làm giảm sự độc lập từ vị trí các ô đã cho và do đó làm giảm hiệu suất. Như vậy, phải sử dụ
ng điều khiển công suất trong trường hợp này để làm giảm sự giao thoa giữa các ô .
1.2.2 Điều khiển công suất phân tán và tập trung
Một bộ điều khiển tập trung có tất cả các thông tin về các kết nối được thiết lập và độ lợi kênh, và điều khiển tất cả các mức công suất trong mạng hay một phần của mạng. Điều khiển công suất tập trung theo yêu cầu tín hiệu điều khiển phạm vi rộng trong mạng và không thể ứng dụng trong thực tế. Chúng có thể sử dụng để đưa ra giới hạn về hiệu suất của thuật toán phân tán.
Bộ điều khiển phân tán chỉ điều khiển công suất của một trạm phát đơn và thuật toán chỉ phụ thuộc vào nội bộ, như SIR hay độ lợi kênh của người sử dụng đặc biệt. Những thuật toán này thực hiện tốt trong trường hợp lý tưởng, nhưng trong các hệ thống thực tế có một số hiệu ứng không thích hợp như :
- Tín hiệu đo và điều khiển làm mất thời gian dẫn đến thời gian trễ trong hệ thống
- Công suất phát hợp lý của máy phát bị hạn chế bởi giới hạn vật lý và sự lượng tử hóa. Những hạn chế bên ngoài khác như công suất phát cực đại trên một kênh đặc biệt tác động đến công suất ra.
- Chất lượng là một sự đo đạc chủ quan và cần tận dụng sự đo đạc khách quan hợp lý.
Hướng xuống
Hướng lên
Phân tán- tập trung
Thuật toán diều khiển công suất
Rờ rạc- liên tục
Cường độ
SIR-BER
Vòng hở - vòng kín
Kết hợp vòng hở và vòng kín
Kích cỡ bước cố định
Kích cỡ thước thích nghi
Hình 1.1. Phân loại kỹ thuật điều khiển công suất
1.2.3 Phân loại điều khiển công suất theo phương pháp đo
Theo phương pháp đo, kỹ thuật điều khiển công suất được phân thành 3 loại:
- Trên cơ sở cường độ
- Trên cơ sở SIR
- Trên cơ sở BER
1.2.4 Điều khiển công suất vòng kín, điều khiển công suất vòng hở
có ba phương pháp điều khiển công suất sau:
Điều khiển công suất vòng hở
Điều khiển công suất nhanh vòng kín gồm điều khiển công suất vòng trong và điều khiển công suất vòng ngoài.
Điều khiển công suất vòng hở thực hiện đánh giá gần đúng công suất đường xuống của tín hiệu kênh hoa tiêu dựa trên tổn hao truyền sóng của tín hiệu này. Nhược điểm của phương pháp này là do điều kiện truyền sóng của đường xuống khác với đường lên nhất là do fading nhanh nên sự đánh giá sẽ thiếu chính xác. Ở hệ thống CDMA trước đây, người ta sử dụng phương pháp này kết hợp với điều khiển công suất vòng kín, còn ở hệ thống WCDMA phương pháp điều khiển công suất này chỉ được sử dụng để thiết lập công suất gần đúng khi truy cập mạng lần đầu.
Giải trải phổ
Thu RAKE
Đo chất lượng công suất dài hạn
Đo SIR
So sánh và quyết định
Tạo bít điều khiển công suất
SIR đích
So sánh và quyết định
Chất lượng đích
Ghép bit điều khiển công suất vào luồng phát
Vòng ngoài
Vòng trong
Tín hiệu băng gốc thu
Hình 1.2. Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín
Phương pháp điều khiển công suất nhanh vòng kín như hình (1.2). Ở phương pháp này trạm gốc (BS) (hay MS) thường xuyên ước tính tỷ số tín hiệu trên can nhiễu thu được SIR và so sánh nó với tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SIR) đích (SIR_đích). Nếu SIR_ướctính cao hơn SIR_đích thì trạm gốc (MS) thiết lập bit điều khiển công suất để lệnh cho MS (BS) hạ thấp công suất, trái lại nó ra lệnh MS (BS) tăng công suất. Chu kỳ đo-lệnh-phản ứng này được thực hiện 1500 lần trong một giây ở cdma2000. Tốc độ này sẽ cao hơn mọi sự thay đổi tổn hao đường truyền và thậm chí có thể nhanh hơn fading nhanh khi MS chuyển động tốc độ thấp.
Kỹ thuật điều khiển công suất vòng kín như vậy được gọi là vòng trong cũng được sử dụng cho đường xuống mặc dù ở đây không có hiện tượng gần xa vì tất cả các tín hiệu đến các MS trong cùng một ô đều bắt đầu từ một BS. Tuy nhiên lý do điều khiển công suất ở đây như sau. Khi MS tiến đến gần biên giới ô, nó bắt đầu chịu ảnh hưởng ngày càng tăng của nhiễu từ các ô khác. Điều khiển công suất trong trường hợp này để tạo một lượng dự trữ công suất cho các MS trong trường hợp nói trên. Ngoài ra điều khiển công suất đường xuống cho phép bảo vệ các tín hiệu yếu do fading Rayleigh gây ra, nhất là khi các mã sửa lỗi làm việc không hiệu quả.
Điều khiển công suất vòng ngoài thực hiện đánh giá dài hạn chất lượng đường truyền trên cơ sở tỷ lệ lỗi khung FER hay BER để quyết định SIRđích cho điều khiển công suất vòng trong.
Hình (1.3a) cho thấy hoạt động của điều khiển công suất đường lên ở một kênh fading ở tốc độ chuyển động thấp của MS. Các lệnh điều khiển công suất sẽ điều khiển công suất của MS tỷ lệ nghịch với công suất thu được (hay SIR) tại BS. Nhờ đảm bảo dự trữ để chỉnh công suất theo từng nấc, nên chỉ còn một lượng fading nhỏ và kênh trở thành kênh hầu như không fading (nhìn từ phía BS).
Hình 1.3a. Điều khiển công suất vòng kín bù trừ fading nhanh
Tuy nhiên việc loại bỏ phading phải trả giá bằng tăng công suất phát. Vì thế khi MS bị phading sâu, công suất phát sử dụng lớn và nhiễu g