9.2.1.2. Управление мощностью и разнесение
В этом разделе анализируется важность разнесения каналов связи наряду с быстрым управлением мощностью. При небольшой скорости передвижения быстрое управление мощностью может компенсировать замирания в канале и поддерживать уровень принимаемой мощности достаточно постоянным. Основными источниками ошибок в сигналах принимаемых мощностей являются неточная оценка SIR, ошибки сигнализации и задержки в контуре управления мощностью. Компенсация замираний вызывает пики в мощности сигналов передачи. Принимаемая и передаваемая мощности показаны в виде функции времени на рис. 9.2 и 9.3 для скорости перемещения 3 км/ч. Эти результаты моделирования включают реалистическую оценкуSIRи сигнализацию управления мощностью. Используется размер шага управления мощностью, равный 1‚0дБ. На рис. 9.2 предполагается очень небольшое разнесение, тогда как на рис. 9.3 при моделировании допускается большее разнесение. Изменения в передаваемой мощности больше на рис. 9.2, чем на рис. 9.3. Это обусловлено различием в величине разнесения. Разнесение можно получить, например, при разнесении из-за многолучевости, разнесении в приемной антенне, разнесении в передающей антенне или макроразнесение.
и рэлеевским замиранием при скорости 3 км/ч (средние мощности
в ветвях разнесения 0 дБ-10 дБ).
Рис. 9.3. Передаваемая и принимаемая мощности в канале с тремя трактами (одинаковые средние мощности в ветвях разнесения и с рэлеевским замиранием при скорости 3 км/ч).
При меньшем разнесении наблюдается больше изменений в передаваемой мощности, однако, при этом средняя передаваемая мощность становится выше. Здесь предполагается, что мощность поднимается до отношения средней мощности передачи в канале без замираний, когда уровень принимаемой мощности одинаков в обоих каналах (с замираниями и без замираний) при быстром управлении мощностью. Увеличение мощности отображено на рис. 9.4.
Рис. 9.4. Увеличение мощности в канале с замираниями
при быстром управлении мощностью.
На рис. 9.5 представлены теоретические результаты расчета увеличения мощности для двухлучевых каналов как с разнесением при приеме, так и без него в виде функции разностей средней мощности для двух многолучевых компонент.
Рис. 9.5. Теоретическое увеличение мощности в виде функции разности
мощностей между многолучевыми компонентами в двухлечевом
канале с рэлеевскими замираниями.
Чем сильнее второй многолучевый компонент, т.е., чем больше разнесение, вызванное многолучевостью, тем меньше увеличение мощности. Разнесение антенн также снижает требуемое увеличение мощности. Если два многолучевых компонента имеют одну и ту же среднюю мощность, увеличение мощности составляет 3 дБ к случаю без разнесения антенн. Мы получаем то же самое увеличение мощности также и в однолучевом канале с разнесением антенн.
На практике, управление мощностью происходит не идеально, поэтому приходится прибегать к моделированию уровней канала для нахождения фактического увеличения мощности. Результаты, полученные для увеличения уровней мощности в восходящем канале, приводятся в таблице 9.3.
Таблица 9.3.
Моделирование увеличения мощности.
Многолучевый ITU канал A подвижного пользователя с разнесением антенн.
-
Скорость подвижной станции
Среднее увеличение мощности
3 км/ч
2,1 дБ
10 км/ч
2,0 дБ
20 км/ч
1,6 дБ
50км/ч
0,8 дБ
140 км/ч
0,2 дБ
Моделирование выполнялось для различных скоростей передвижения пользователя в двухлучевом ITUканалеAсо средними мощностями многолучевых компонентов 0,0 дБ и –12,5 дБ. Во время моделирования принимаемые и передаваемые мощности оценивались последовательно слот за слотом. Теоретическое значение для увеличения мощности в этом многолучевомITUканалеAдля пользователя согласно рис. 9.5. составляет 2,3 дБ в условиях разнесения антенн. Из таблицы 9.3следует, что по результатам моделирования увеличение мощности при движении со скоростью 3 км/час и 10 км/час соответственно равно 2,1 дБ и 2,0 дБ, что очень близко к теоретическому значению 2,3 дБ.
При высоких скоростях передвижения (>100 км/час) наблюдается лишь очень небольшое увеличение мощности, поскольку быстрое управление мощностью не может компенсировать замирания. При высоких скоростях передвижения быстрое управление мощностью сопровождается быстрыми замираниями, и для получения требуемого качества, как будет показано в таблице 9.4, необходим более высокий уровень принимаемой мощности. При высоких скоростях передвижения разнесение помогает поддерживать уровень принимаемой мощности постоянным; поэтому для обеспечения того же самого качества обслуживания можно иметь более низкий уровень средней принимаемой мощности.
В [1] можно найти дополнительную информацию о моделировании управления мощностью в восходящем канале.
Почему является важным увеличение мощности для работы системы WCDMA? В нисходящем канале пропускная способность воздушного интерфейса непосредственно определяется требуемой мощностью передачи, поскольку она определяет действие помехи. Таким образом, для максимизации пропускной способности в нисходящем канале мощность передачи, необходимую для каждого канала следует минимизировать. В нисходящем канале уровень принимаемой мощности подвижной станцией не влияет на пропускную способность.
В восходящем канале мощности передачи определяют величину помех на соседние ячейки, и принимаемые мощности определяют величину помех для других пользователей в одной и той же ячейке. Например, если бы была только одна ячейка WCDMAв одной зоне, пропускная способность этой ячейки в восходящем канале максимизировалось бы при минимизации требуемых принимаемых мощностей, и увеличение мощности не влияло бы на пропускную способность в восходящем канале. Однако, мы заинтересованы в сотовых сетях, где при проектировании схем с разнесением в восходящем канале следует учитывать и передаваемую, и принимаемую мощности. Чем меньше развязка с соседней ячейкой в сети, тем больше внимания следует уделять мощности передачи. Влияние принимаемой и передаваемой мощностей на уровни помех в сети показано на рис. 9.6.
