כניסה ל-Power Control ב- CDMA

רשתות Code Division Multiple Access (CDMA) הן אבן הפינה של תקשורת אלחוטית מודרנית, המאפשרות למשתמשים מרובים לשתף את אותה הלהקה תדר בו זמנית.בניגוד ל-Time Division Multiple Access (TDMA) או Frequency Division Access (FDMA), CDMA מסתמכת על קודים ייחודיים להפצת אותות כדי להבדיל משתמשים.עיצוב זה הופך את השליטה לא רק לתכונת אופטימיזציה אלא דרישה בסיסית ליציבות רשת, יכולת ואיכות השירות ללא כוח מדויק, אשר יכול לקלקל את אותות הבקרה של כוח המשתמש בטווח הקצר, אשר עלולים, אשר עלולים לקלקל את עוצמת הכוח הניידים לקלקל את עוצמת הכוח, כלומר, כלומר, אשר עלולים לקלקל את עוצמת הכוח, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, עם מגבלות הכוח, כלומר, לחץ על מנת למנוע את היכולת של מערכת בקרת כלי הכוח של מערכת בקרת כלי הכוח של מערכת בקרת כלי בקרת כלי בקרת כלי בקרת כלי בקרת התקנים ללא הגבלת הכוח הניידים למנוע את היכולת של מערכת בקרת אבטחה נמוכה יותר, אשר יכול להיות בעל יכולת שליטה נמוכה יותר, ללא הגבלת כוח נמוך יותר, ללא הגבלת זמן נמוכה יותר, עם מגבלות כוח נמוכה יותר, אשר יכול להיות בעל יכולת שליטה נמוכה יותר, כלומר, אשר יכול להיות בעל יכולת

בקרת חשמל ברשתות CDMA כרוכה ברציפות התאמת כוח השידור של שני מכשירים ניידים (קישור) ותחנות בסיס (קישור) הכיוון למעלהlink הוא קריטי במיוחד כי מכשירים ניידים יש יכולת סוללה מוגבלת לייצר הפרעה המשפיעה על כל שאר המשתמשים בתא.כיוון downlink משתמש גם בשליטה כוח כדי לנהל התערבות בין תאית ולהבטיח הפצה הוגנת של משאבים.

הבעיה הקרובה למה בקרת הכוח היא חיונית

הבעיה הקרובה היא האתגר המרכזי ששליטה בכוח פותרת.בתא CDMA, מכשיר נייד הממוקם קרוב לתחנת הבסיס יכול לייצר אות חזק המסתיר את האותות החלשים של מכשירים רחוק משם.ללא שליטה בכוח, תחנת הבסיס לא תוכל לפענח את האותות החלשים יותר כי האות החזק מחלחל בטווח הדינמי של המקלט ומונע שליטה נאותה על כוח מקבל שווה של כל אחד מהמשתמשים המקבילים, המבטיחים את התמיכה של המשתמש באופן ישיר.

מעבר לבעיה הקרובה, בקרת הכוח מעדנת גם השפעות מרובות-פתות וצלחות. בסביבה ניידת, אות כוח משתנה עקב מכשולים והשתקפות.שליטה מהירה כוח עוקב אחר התנודות האלה ומפצה עבורם, שמירה על איכות קישור עקבית.בנוסף, שליטה כוח מפחיתה התערבות משותפת של תאים שכנים, אשר חיוני לשמירה על יכולת רכה ושיעורי הצלחה ביד ברשת CDMA.

סוגי שליטה במכניזם

רשתות CDMA ליישם שכבות מרובות של שליטה בכוח, כל אחד מהם פועל בקנה מידה אחר ומשרתת מטרה ייחודית.שתי קטגוריות עיקריות הן בקרת כוח פתוחה ובקרת כוח סגירה. בתוך מסגרת סגורה, יש תת-קבוצות נוספות כגון לולאה פנימית ובקרת כוח לולאה חיצונית. מנגנונים אלה פועלים יחד כדי לספק הן קוהרזה והן התאמות בסדר.

בקרת חשמל פתוחה-Loop Power Control

בקרת כוח פתוחה היא הצורה הראשונית והבסיסית ביותר של התאמת כוח.זה מסתמך על המכשיר הנייד מדידת כוח האות המתקבל מתחנת הבסיס (או אות הטייס) להעריך את אובדן הנתיב.הנייד מגדיר את הכוח הראשוני שלו באופן יחסי אל הכוח הנמדד המתקבל אותות.לדוגמה, אם הנייד מזהה אות חזק מתחנת הבסיס, זה מפר כי הוא קרוב לבסיס ולהעביר כוח חזק כל כך נמוך יותר, כך חזק, כוח נייד, כך, כך, הוא מציין את עוצמת הכוח.

בקרת כוח פתוחה היא מהירה כי היא אינה דורשת משוב מתחנת הבסיס. עם זאת, היא אינה מדויקת לחלוטין כי היא מניחה אובדן נתיב סימטרי בין uplink ו downlink. במציאות, את uplink ו- downlink ערוצים לחוות תנאים שונים, במיוחד במערכות קידוד תדר (FDD) שבו שני הכיוונים משתמשים בתדרים שונים של Openloop-Power משמש רק לגישה ראשונית ו- עבור כמה מאות שניות לאחר מנגנונים סגורים.

בקרת כוח סגורה

בקרת כוח סגורה היא מנגנון דינמי המשתמש משוב מתחנת הבסיס כדי להתאים את כוח השידור של הנייד.תחנת הבסיס מודדת כל הזמן את ה- SINR של כל אות של נייד ומשווה אותו עם מטרה SINR. אם SINR נמדד מתחת ליעד, תחנת הבסיס שולחת פקודת כוח (בדרך כלל 1-bit); אם היא עולה על המטרה, כוח-החלופה של 1BMA, בדרך כלל, מתואם את מערכת הפיקוד של 1D BMA.

בקרת כוח סגורה פועלת בקצב גבוה לעקוב אחר הקידוד המהיר. במערכות CDMA כמו IS-95, שיעור הפיקוד הוא 800 הרץ (כל 1.25 מ's), בעוד ב WCDMA הוא 1500 הרץ (כל 0.667 מ's) זה התאמה מהירה מאפשר לרשת לפצות על ריילי רינג, אשר יכול לגרום לוריאציות של עד 30 מיליארד בתוך השניות סגורות.

« « « ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

בקרת הכוח הסגורה המתוארת לעיל נקראת לעתים קרובות הלולאה הפנימית.זה פועל על ציר זמן מהיר ומגיב במדידות SINR המיידיות.עם זאת, המטרה SINR עצמו אינה קבועה; יש להתאים אותה לאט כדי להתאים את האיכות הנדרשת של השירות (QoS) עבור כל חיבור.ההתאמה זו מבוצעת על ידי בקרת הכוח החיצוני.

הלולאה החיצונית פועלת הרבה יותר לאט (בדרך כלל על סדר של עשרות עד מאות אלפי שניות) ומנטרת את שיעור השגיאה המסגרת (FER) או חסימת שיעור השגיאה (Bler) ב המקלט.אם ה-FER הוא מעל סף הרצוי (למשל, 1% לקול), הלולאה החיצונית מגבירה את המטרה של SINR. אם ה-FER נמוך יותר מנדרש, המטרה היא מופחתת ל- SINR מאפשר החלפת יכולת הפעלה זו בלבד.

בקרת חשמל ב-CDCMA תקנים

יישום בקרת חשמל משתנה על פני סטנדרטים שונים המבוססים על CDMA, כל אחד מהם מציג זיכוך ויכולות חדשות.

IS-95 (cdmaone)

IS-95 הוא תקן CDMA המסחרי הראשון, שפותח על ידי Qualcomm בשנות ה-90.זה משתמש בשילוב של בקרת כוח פתוח וסגור על ה- uplink.The Open-loop מספק כוח ראשוני להגדרה, וה- Close-loop שומר על הקישור במהלך השיחה.גודל שלב ה- m-loop סגור נקבע ב-1DB, והוראות נשלחות ב-800 link למטה כוח הוא פשוט יותר על ידי מערכת ההפעלה של המכשיר.

cdma2000 (3G)

cdma2000, אבולוציה של IS-95 עבור רשתות הדור השלישי (3G) משפר את השליטה בכוח עם אלגוריתמים מהירים וגמישים יותר.זה תומך בגדלים של שלבים משתנים והוראות בקרה של תוספים.שיעור הסגור נשאר 800 הרץ, אבל גודל הצעד יכול להיות 0.25 dB ל-1 dB בהתאם לתנאי ערוץ.בנוסף, cma2000 מציג מצב "מחוק" שמפחית את השליטה במהלך פעילות נמוכה יותר, ומאפשר התאמות מהירות יותר.

WCDMA (3G UMTS)

CDMA רחב (WCDMA) הוא ממשק האוויר עבור UMTS, תקן 3G מתחרה. WCDMA מעסיק אדריכלות שליטה מתוחכמת יותר של כוח שליטה כוח הרץ.ה uplink משתמש במהירות סגורה עם שיעור של 1500 הרץ וגודל שלב של 0.5 dB או 1 dB.הלאה החיצונית מאמת את המטרה בהתבסס על BRM.

CDMA2000 1xEV-DO

עבור רשתות נתונים-אופטימיות, CDMA2000 1xEV-DO (Evolution-Data Optimized) משתמש בגישה גישה שונה גישה גישה גישה גישה (זמן-דיוויזיציה על הקישור קדימה), אך עדיין משתמש CDMA על הקישור הפוך. Power control ב- EV-DO דומה ל- cdma2000 אבל עם תכונות נוספות עבור תנועה פורצת דרך שילוב של פתח פתוח, סגור, וחיצוני-Power-P) כדי לשלוט על ידי שימוש ב-outertual-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Ratchges (מחדש של כל אמצעי בקרה (B) כדי להסדיר את כל פעולה עם תכונות נוספות עבור כל פעולה מ-Ratchelfrepertual-Ratchelfrepertance).

אתגרים ב Power Control

למרות הבשלות של בקרת כוח CDMA, כמה אתגרים מעשיים נמשכים. אתגרים אלה הופכים בולטים יותר ברשתות הטרוגניות ותרחישים בעלי יכולת גבוהה.

פענוח מהיר ו-Doppler Shift

בתרחישים vehicular, doppler Shifts לגרום הערוץ להשתנות במהירות.סגור כוח שליטה חייב לפעול מספיק מהר כדי לעקוב אחר שינויים אלה.קצב הפיקוד של 1500 הרץ ב WCDMA מספיק למהירויות עד 120 ק"מ / שעה, אבל במהירויות גבוהות יותר (למשל, רכבות מהירות גבוהה), את המשתנים הערוץ עולה על רוחב הפס, המוביל פקודות כוח מיושן ומופעל על אלגוריתמים בגודלם, אך עשוי לעזור לאלגוריתמים בגודלם, אך ורק בשלב הבא, אך ורק אחר, יכול להיות מאתגר, אך ורק אחר כך, אך ורק אתגר של אלגוריתמים, אך ורק אחר אלגוריתמים בגודלם, אך ורק אחר אלגוריתמים, עלול להיות בעל מהירות גבוהה יותר, אך ורק אחר כך, אך ורק אחר כך, יכול להיות בעל מהירות גבוהה יותר, אך ורק אחר מהירות גבוהה יותר, אבל.

עצלות ועיכובי

עיכוב האכלה בין מדידה SINR ומימוש התאמת הכוח הוא גורם קריטי. ב WCDMA, עיכוב הלולאה הכולל הוא בערך 0.67 מ's (מזל אחד) עבור הלולאה הפנימית. עם זאת, במערכות FDD, עיכוב עגול כולל זמן עיבוד, התגרות, ותזמון.כל עיכוב נוסף מציג שלב lag, אשר יכול לגרום להחלפת הכוח להפוך לא יציב או יעיל זה הוא בעייתי במיוחד תחנות כוח.

ההבדל בין תאים מרובים

ברשת Multicell CDMA, החלטות בקרת חשמל בתא אחד משפיעות על תאים סמוכים.טלפון סלולרי בקצה התא עשוי להיות הורה להגדיל את הכוח לספק איכות הקישור שלה, אבל כוח מוגבר זה מעלה התערבות עבור תאים שכנים. התערבות בין תאית (IC) הופך הכרחי, במיוחד פריסות עם תנועה גבוהה וספקטרום מוגבל.

בקרת חשמל עבור שירותי נתונים

שירותי קול דורשים קצב קבוע ועיכוב נמוך, ביצוע בקרת חשמל יחסית פשוט.שירותי נתונים, עם זאת, יש תנועה מפולגת דרישות QoS משתנה. Power Control חייב להתאים לשיעורי נתונים שונים ובקשה חוזרת אוטומטית היברידית (HARQ) ניתנותנות. במערכות CDMA מודרניות רבות, שליטה כוח היא משלימה על ידי בקרת קצב והחלטות תזמון.

עיצוב קבלן ו- Calibration

בקרת כוח גבוהה מסתמכת על החלטה מדויקת של SINR בדינמיקה של המקלט. Imperfections in המקלט Front-end, כגון הסתברות מומיר אנלוגי-לדיגיטלי (ADC), שליטה אוטומטית ברווח (AGC) ורעש שלב, יכול להציג שגיאות.יתר על כן, מגבר הכוח של הנייד חייב להיות מספיק דינמי ו ליניאריות להגיב לפקודות מהירות.

היתרונות של בקרת הכוח של Robust Power

כאשר יישמו נכון, בקרת הכוח מספקת יתרונות משמעותיים ברחבי הרשת ול משתמשי הקצה.

  • (FLT:0) קיבולת מוגברת של קיבולת: על ידי צמצום כוח השידור של כל משתמש, רצפת ההתערבות הכוללת מופחתת.זה מגדיל ישירות את מספר המשתמשים בו זמנית הרשת יכולה לתמוך.רשתות CDMA טיפוסיות רואות שיפור יכולת של 60–80% על פני תרחיש ללא כוח שליטה.
  • (FLT:0) לתקן את חיי הסוללה של סוללה 1FLT: מכשירים ניידים לשדר רק את הכוח הדרוש כדי לשמור על הקישור.זה מקטין את הניקוז הנוכחי מהסוללה, המאפשר זמן דיבור ארוך יותר וזמני עמידה.
  • (FLT:0) שיפור איכות הקריאה וכיסוי של שורת 1: (Cliph:1): SINR עקבי מונע שיחות שנופלות ומפחית שגיאות מעטות. Power control לפצות על צללים ועיוותים, ומאפשרת הפסקות יד חלקה ולשמור על בהירות הקול אפילו בשוליים של תאים.
  • (FLT:0) ,Reduced Outage ProbabilityFIRLT:1): ברשת עם שליטה מושלמת של כוח, ההסתברות מחוץ לגיל (הסיכוי כי משתמש לא יכול לעמוד בדרישות SINR) הוא הרבה יותר נמוך, המוביל לחוויה טובה יותר של משתמשים ואמינות רשת.
  • (FLT:0) תמיכה טובה יותר עבור שירותים מעורביםFLT:1: עם שליטה חיצונית-loop כוח, הרשת יכולה להקצות מטרות שונות של SINR עבור קול, וידאו ושירותי נתונים, להבטיח שכל אחד יקבל את האיכות הנדרשת ללא משאבים.

מגמות הסתגלות ועתידיות בשליטה

כמו טכנולוגיה אלחוטית מתפתחת מעבר 3G ו 4G, מושגי בקרת חשמל מ- CDMA מותאמים ומרחיבים. LTE (Long Term Evolution) משתמשים של DMA ו- SC-FDMA, אך עדיין מעסיקים שליטה על ה- Uplink (ערוץ משותף של PUSCH) באמצעות שליטה חלקית של כוח כדי לאזן פיצוי והתערבות. 5GNR (רדיו חדש) עוד יותר עם כוח דינמי זה תומך הסמכות MIMO מסיבית.

במערכות מבוססות CDMA עדיין בפעולה (למשל, רשתות כפריות ומורשת), מחקר עדכני מתמקד באלגוריתמי למידת מכונה עבור שליטה בכוח. Reinforcement Learning ורשתות עצביות יכול לחזות שינויים ערוץ והתאמות חשמל אופטימיזציה ללא מודלים מפורשים. גישות אלה שימושיות במיוחד ברשתות heterogeneous עם תאים מקרו, תאים מיקרו, ו-fmtocells.

מגמה נוספת היא שילוב של שליטה באנרגיה עם איסוף אנרגיה ותקשורת ירוקה. תחנות בסיס וטלפונים ניידים נועדו יותר ויותר לקצור אנרגיה ממקורות מתחדשים, ואלגוריתמים של בקרת חשמל חייבים לקחת בחשבון זמינות אנרגיה משתנה.זה מוסיף מימד נוסף לבעיה אופטימיזציה חיצונית של אפשרויות.

מסקנה

מנגנוני בקרת חשמל היו עמוד השדרה של ביצועי רשת CDMA מאז הפריסה המסחרית המוקדמת ביותר.מההתאמה הראשונית הפתוחה הפתוחה-loop ללובה הפנימית המהירה והלאה החיצונית ההסתגלות, האלגוריתמים האלה מבטיחים כי ההפרעה מצטמצם, היכולת ממקסימה, והמשתמשים נהנים משירות אמין.האתגרים של מערכות LTE, הגמישות והתאים הבין-לידיים יישארו הפרעה, אך הם טופלו באמצעות שילוב של טכנולוגיות מתקדמות (כמו-S-retware) ו-rettin).

לקריאה נוספת על בקרת כוח CDMA, ראה את הספר הקלאסי "CDMA: עקרונות של תקשורת ספקטרומית" מאת אנדרו ג'יי ויטרבי, ואת המפרטים 3GPP עבור WCDMA (TS 25.214) פרספקטיבה בתעשייה על אתגרים שליטה מעשית של כוח ניתן למצוא בפרסום "שליטה כוח במערכות" ממגזין התקשורת IEEE.