مقاله بررسی كنترل توان در CDMA

مقاله بررسی كنترل توان در CDMA در 10 صفحه ورد قابل ویرایش

-3- مقدمه

یكی از مفاهیم سوال انگیزی كه غالباً توسط محققین مطرح می شود، “كنترل بهینه قدرت” می باشد. كنترل قدرت یكی از فاكتورهای اساسی در سیستمهای سلولی CDMA می باشد كه ارتباط مستقیمی و پایاپایی با ظرفیت و نگهداری سیستم دارد. با مطالعاتی كه در مورد تكنیكهای تخصصی كنترل بهینه توان صورت گرفته، ملاحظه شده كه دست یافتن به این امر بخصوص در محیطهای دارای تضعیف (fading inu) امری بسیار مشكل می باشد.

در این فصل ما به معرفی و بیان مفاهیم كنترل توان خواهیم پرداخت، همچنین به نقش آن در reverse- link, forward- link و تاثیرات كنترل توان در ارتباط با ظرفیت و نگهداری سیستم سلولی.

همچنین به آنالیز كانالهای مختلف رادیو برای اینكه طرح كنترل قدرت امكان ردیابی صحیح را به ما بدهد خواهیم پرداخت. سپس، تكنیكهای قابل قبول كنترل قدرت معرفی خواهد شد و معایب این روشها نیز بیان خواهد شد. یك تكنیك جدید كنترل قدرت بر مبنای برآوردهای  مطرح خواهد شد و نقش آن در محیطهای با افت سریع (fast fading) بررسی خواهد شد.

قابل ذكر است كه تكنیكهای كنترل توان مورد بحث در اینجا، مفاهیمی هستند كه هم درسیستمهای ارتباط ماهواره ای CDMA و هم مخابرات سیار می توان مطرح كرد. مدارات حلقه بسته كنترل توان در محیطهای موبایل ماهواره ای در مقابل تاخیری كه ایجاد می كند، خیلی تاثیر گذار نمی باشد.
2-3- مفهوم كنترل توان

كنترل قدرت در سیستمهای سلولی CDMA یك وسیله مهم برای كاهش دادن اثرات تداخل دسترسی چندگانه و در نتیجه، افزایش ظرفیت سیستم می باشد. هدف ما این است كه تمام سیگنالهای رسیده از موبایلهای مختلف (در داخل یك سلول) در گیرنده BS یك سطح قدرت ثابت بدون توجه به مكان موبایلها و خصوصیات كانالهای سلول، داشته باشند. این موضوع تحت عنوان reverse-link  power cont (موبایل به BS) كه دستیابی به آن بسیار مشكل می باشد.

كنترل توان forward link (BS به موبایل) در سیستم تك  سلولی مورد نیاز نمی‌باشد، بلكه در سیستم چند سلولی مطرح می شود كه برای كاهش تداخل سلولهای همسایه به یآن احتیاج داریم. BS  در حداقل سطح قدرت كه مورد نیاز برای ارضاء كیفیت ارتباط دورترین موبایل می باشد، انتشار سیگنال می كند.


2-2- كنترل توان غیر بهینه (نامطلوب)

در عامل، طبیعتاً رسیدن به یك كنترل توان كامل و بهینه غیر ممكن می باشد. این موضوع یك اثر مستقیم در ظرفیت در سیستم CDMA كه مورد بحث قرار خواهد گرفت دارد. به هر حال تاثیر سیگنالهای رسیده از موبایلهای مختلف در BS با سطوح مختلف توان در روند سیستم در اینجا مورد آزمایش قرار خواهد گرفت. این تاثیر در ارتباطات سلولی تحت عنوان تداخل دور و نزدیك مطرح می شود كه هنگام نزدیكی MS به BS در حالت بدون كنترل توان ما یك سیگنال قوی تری نسبت به حالتی كه دورتر باشیم داریم.
3-3-2- سایه (log-normal)

فیدینگ log-normal مربوط می شود به فیدینگ در مقیاس طولانی كه از برخوردهای زمینی، ساختار محیط اطراف و … نشات  می گیرد. این فیدینگ
log-normal خوانده می شود. به خاطر اینكه از طریق آزمایشات گوناگون این نتیجه حاصل شده است كه توزیع توان دریافتی به dB (علت log) یك توزیع نرمال می‌باشد.

مدل عمومی قابل قبول از یك متغیر تصادفی با انحراف استاندارد حدود 8dB برای محیطهای زمینی و 3dB برای محیط ماهواره ای می باشد.

تا آنجایی كه به بحث كنترل توان مربوط می شود، فیدینگ log-normal به روش كنترل توان طبقه باز به خوبی جبران می شود.



3-3-3- افت مسیر

در فضای آزاد، دلایل افت مسیر انتشاری فركانس f و فاصله d می‌باشند. همانطور كه در معادله زیر نشان داده شده است.

در عمل، فرمول بالا را نمی توان مستقیماً به عنوان مشخصات افت مسیر به كاربرد. چون این مشخصات مطابق با محیط انتشار تغییر می كند. در واقع، افت مسیر تنها به محیطهای زمینی بستگی ندارد بلكه به ساختار اشیاء محیط و ارتفاع آنتنها نیز مربوط می‌شود. یك مدل تجربی عمومی كه برای افت مسیر ارائه شده به قرار زیر است:

كه در آن r مسافت در واحد مایل یا كیلومتر و r0 برابر 1 مایل یا 1.6 كیلومتر می‌باشد.  به عنوان سطح ام توان در عبارت خطی و  dB/dec در عبارت dB می‌باشد.  توان در نقاط با فاصله یك مایل می باشد. دلایل استفاده از نقطه 1 مایلی این است كه در شعاع 1 مایلی تعداد خیابانهای كمتری وجود دارد. بنابراین:

                               .f0 برابر 900 MHz و f فركانس كاری موبایل می باشد.

مقدار n در معادله فوق از                              بدست می آید. این مقدار می‌تواند به صورت زیر فرض شود.

باید توجه كرد كه مقادیر بالا تنها برای رنج فركانسی از 30 تا 2000 MHz و فاصله از 2 تا 30 كیلومتر صادق می باشد.