مقاله بررسی كنترل توان در CDMA

دسته بندي : فنی و مهندسی » برق، الکترونیک، مخابرات
مقاله بررسي كنترل توان در CDMA در 10 صفحه ورد قابل ويرايش

-3- مقدمه

يكي از مفاهيم سوال انگيزي كه غالباً توسط محققين مطرح مي شود، “كنترل بهينه قدرت” مي باشد. كنترل قدرت يكي از فاكتورهاي اساسي در سيستمهاي سلولي CDMA مي باشد كه ارتباط مستقيمي و پاياپايي با ظرفيت و نگهداري سيستم دارد. با مطالعاتي كه در مورد تكنيكهاي تخصصي كنترل بهينه توان صورت گرفته، ملاحظه شده كه دست يافتن به اين امر بخصوص در محيطهاي داراي تضعيف (fading inu) امري بسيار مشكل مي باشد.

در اين فصل ما به معرفي و بيان مفاهيم كنترل توان خواهيم پرداخت، همچنين به نقش آن در reverse- link, forward- link و تاثيرات كنترل توان در ارتباط با ظرفيت و نگهداري سيستم سلولي.

همچنين به آناليز كانالهاي مختلف راديو براي اينكه طرح كنترل قدرت امكان رديابي صحيح را به ما بدهد خواهيم پرداخت. سپس، تكنيكهاي قابل قبول كنترل قدرت معرفي خواهد شد و معايب اين روشها نيز بيان خواهد شد. يك تكنيك جديد كنترل قدرت بر مبناي برآوردهاي مطرح خواهد شد و نقش آن در محيطهاي با افت سريع (fast fading) بررسي خواهد شد.

قابل ذكر است كه تكنيكهاي كنترل توان مورد بحث در اينجا، مفاهيمي هستند كه هم درسيستمهاي ارتباط ماهواره اي CDMA و هم مخابرات سيار مي توان مطرح كرد. مدارات حلقه بسته كنترل توان در محيطهاي موبايل ماهواره اي در مقابل تاخيري كه ايجاد مي كند، خيلي تاثير گذار نمي باشد.
2-3- مفهوم كنترل توان

كنترل قدرت در سيستمهاي سلولي CDMA يك وسيله مهم براي كاهش دادن اثرات تداخل دسترسي چندگانه و در نتيجه، افزايش ظرفيت سيستم مي باشد. هدف ما اين است كه تمام سيگنالهاي رسيده از موبايلهاي مختلف (در داخل يك سلول) در گيرنده BS يك سطح قدرت ثابت بدون توجه به مكان موبايلها و خصوصيات كانالهاي سلول، داشته باشند. اين موضوع تحت عنوان reverse-link power cont (موبايل به BS) كه دستيابي به آن بسيار مشكل مي باشد.

كنترل توان forward link (BS به موبايل) در سيستم تك سلولي مورد نياز نمي‌باشد، بلكه در سيستم چند سلولي مطرح مي شود كه براي كاهش تداخل سلولهاي همسايه به يآن احتياج داريم. BS در حداقل سطح قدرت كه مورد نياز براي ارضاء كيفيت ارتباط دورترين موبايل مي باشد، انتشار سيگنال مي كند.


2-2- كنترل توان غير بهينه (نامطلوب)

در عامل، طبيعتاً رسيدن به يك كنترل توان كامل و بهينه غير ممكن مي باشد. اين موضوع يك اثر مستقيم در ظرفيت در سيستم CDMA كه مورد بحث قرار خواهد گرفت دارد. به هر حال تاثير سيگنالهاي رسيده از موبايلهاي مختلف در BS با سطوح مختلف توان در روند سيستم در اينجا مورد آزمايش قرار خواهد گرفت. اين تاثير در ارتباطات سلولي تحت عنوان تداخل دور و نزديك مطرح مي شود كه هنگام نزديكي MS به BS در حالت بدون كنترل توان ما يك سيگنال قوي تري نسبت به حالتي كه دورتر باشيم داريم.
3-3-2- سايه (log-normal)

فيدينگ log-normal مربوط مي شود به فيدينگ در مقياس طولاني كه از برخوردهاي زميني، ساختار محيط اطراف و … نشات مي گيرد. اين فيدينگ
log-normal خوانده مي شود. به خاطر اينكه از طريق آزمايشات گوناگون اين نتيجه حاصل شده است كه توزيع توان دريافتي به dB (علت log) يك توزيع نرمال مي‌باشد.

مدل عمومي قابل قبول از يك متغير تصادفي با انحراف استاندارد حدود 8dB براي محيطهاي زميني و 3dB براي محيط ماهواره اي مي باشد.

تا آنجايي كه به بحث كنترل توان مربوط مي شود، فيدينگ log-normal به روش كنترل توان طبقه باز به خوبي جبران مي شود.



3-3-3- افت مسير

در فضاي آزاد، دلايل افت مسير انتشاري فركانس f و فاصله d مي‌باشند. همانطور كه در معادله زير نشان داده شده است.

در عمل، فرمول بالا را نمي توان مستقيماً به عنوان مشخصات افت مسير به كاربرد. چون اين مشخصات مطابق با محيط انتشار تغيير مي كند. در واقع، افت مسير تنها به محيطهاي زميني بستگي ندارد بلكه به ساختار اشياء محيط و ارتفاع آنتنها نيز مربوط مي‌شود. يك مدل تجربي عمومي كه براي افت مسير ارائه شده به قرار زير است:

كه در آن r مسافت در واحد مايل يا كيلومتر و r0 برابر 1 مايل يا 1.6 كيلومتر مي‌باشد. به عنوان سطح ام توان در عبارت خطي و dB/dec در عبارت dB مي‌باشد. توان در نقاط با فاصله يك مايل مي باشد. دلايل استفاده از نقطه 1 مايلي اين است كه در شعاع 1 مايلي تعداد خيابانهاي كمتري وجود دارد. بنابراين:

.f0 برابر 900 MHz و f فركانس كاري موبايل مي باشد.

مقدار n در معادله فوق از بدست مي آيد. اين مقدار مي‌تواند به صورت زير فرض شود.

بايد توجه كرد كه مقادير بالا تنها براي رنج فركانسي از 30 تا 2000 MHz و فاصله از 2 تا 30 كيلومتر صادق مي باشد.