Cdma Networks'teki Power Control Mechanisms'in derinlemesine analizi

CDMA'da Güç Kontrolüne Giriş

Kod Bölünme Birden Çok Access (CDMA) ağı, modern kablosuz iletişimin temel bir temelidir, aynı frekans grubu aynı anda paylaşmasına olanak sağlar. Zaman Bölümünden farklı erişim (TDMA) veya Frekans Bölümü Birden Çok Access (FDMA), CDMA, temel alıcıyı ayırt etmek için eşsiz bir kanala bağlıdır ve ağ istikrarı, kapasiteye ve hizmet kalitesine olanak sağlar.

CDMA ağlarındaki güç kontrolü, hem mobil cihazların (uplink) ve temel istasyonların (altlink) iletim gücünü sürekli olarak ayarlamaktadır. Bağlantı noktası özellikle kritiktir, çünkü mobil cihazlar sınırlı batarya kapasitesine sahiptir ve diğer tüm kullanıcıları hücrede etkileyen müdahale yaratır.

Yakın-Far Problemi ve Neden Güç Kontrolü Temelde

Yakındaki problem, güç kontrolünin çözdüğü merkezi meydan okumadır. Bir CDMA hücresinde, temel istasyona yakın bulunan bir mobil cihaz, alınan güç kontrolünün tüm kullanıcılarındaki sinyalleri eşit bir şekilde genişletilebilir. Güç kontrolü olmadan, temel istasyonlar benzer müdahaleye katkıda bulunamaz.Bu, ağların doğrudan destekleyebilmesi için ağ geçidini güçlendirebilir.

Yakın-farklı problemin ötesinde, güç kontrolü aynı zamanda çok fazla sempati ve gölgeleme etkilerini azaltır. Mobil ortamda, engeller ve yansımalar nedeniyle sinyal gücü dalgalanmaları. Hızlı güç kontrolü bu dalgalanmaları takip eder ve onlar için telafi eder, tutarlı bir bağlantı kalitesini korur. ek olarak, güç kontrolü komşu hücrelerden co-kandırma müdahalesini azaltır, bu da CDMA ağlarında yumuşak kapasite ve eloff başarı oranları korumak için önemlidir.

Güç Kontrol Mekanizmaları Türleri

CDMA ağları, farklı bir zaman ölçeğinde çalışan ve farklı bir amaç hizmet eden birçok güç kontrolünü ve kapalı-loop güç kontrolü uygular. kapalı-loop içinde, iç döngü ve dış döngü gücü kontrolü gibi daha alt tahminler vardır. Bu mekanizmalar hem de iyi ayarlamalar sağlamak için birlikte çalışır.

Open-Loop Power Control

Açık-loop güç kontrolü, ilk ve en temel güç ayarıdır. Mobil cihazda alınan sinyal gücünü temel istasyondan (veya pilot sinyal) alan istasyondan tahmin etmek için kullanılır.Aktif olarak, zayıf bir pilot sinyali, alınan sinyal gücü doğru bir şekilde doğru bir şekilde gösterir.Örneğin, mobil algılamalar taban istasyonundan güçlü bir sinyal algılarsa, temel istasyondan yakın olan ve daha düşük bir güçletir.

Açık-loop güç kontrolü hızlıdır çünkü temel istasyondan herhangi bir geri bildirim gerektirmez. Ancak, farklı taşıyıcı frekansları kullandığı varsayılan sistemlerde.Açık bağlantıdaki ilk erişim ve bağlantıdan sonra ilk birkaç yüz milisaniye için kullanılır.In fact, uplink and downlink kanalları deneyim farklı fading conditions, özellikle de frekansı bölmeli duplex (FD) sistemlerde iki yönde farklı taşıyıcı frekansı kullanır. Open-loop power control sadece ilk erişim için kullanılır.

Kapalı-Loop Güç Kontrolü

Kapalı-loop güç kontrolü, hedefin altında kalan bir dinamik mekanizmadır, temel istasyondan mobilin aktarma gücünü ayarlamak için geri bildirim alır; hedefin üzerinden alınan SINR'nin sinyalini sürekli olarak ölçer ve onu hedefle karşılaştırır, genellikle IS-95 ve cdma2000'de komuta eden bir güç-up komut gönderirse veya hedefin 1 dB'yi aşıyorsa, bir güç-down komutunu gönderir.

Kapalı-loop güç kontrolü hızlı fading izlemek için yüksek bir oranda çalışır. IS-95 gibi CDMA sistemlerinde, kumanda oranı 800 Hz (her 125 m) ve WCDMA'da 1500 Hz (her 0.667 m) iken, bu hızlı ayarlama, ağın, milisaniyeler içinde 30 dB'ye kadar sinyal varyasyonlarına neden olabilir.

İçsel döngü ve Dış Döngü Güç Kontrolü

Yukarıda açıklanan kapalı-loop güç kontrolü genellikle iç döngü olarak adlandırılır. Hızlı zaman ölçeğinde çalışır ve anında SINR ölçümlerine cevap verir. Ancak, hedef SINR'nın kendisi sabit değildir; her bağlantı için gerekli hizmet kalitesini (QoS) eşleştirmek için yavaş ayarlanmalıdır.

Dış döngü çok daha yavaş çalışır (örneğin, on ila yüz milisaniye siparişi) ve çerçeve hatası oranını (FER) veya alıcıda hata oranını (BLER) azaltır.Eğer FER arzulanan bir eşiğin üzerindeyse (örneğin, dış döngü, ses için% 1, çünkü dış döngü, kanal koşullarını değiştirmek ve trafik yüklerinin azaltılması için uyarlanmasını sağlar.

Özel CDMA Standartlarında Güç Kontrolü

Güç kontrol uygulamaları farklı CDMA tabanlı standartlarda değişir, her biri rafinerileri ve yeni yetenekleri tanıtır.

IS-95 (cdmaOne)

IS-95, 1990'larda Qualcomm tarafından geliştirilen ilk ticari CDMA standardıdır. 1 dB'de açık-loop ve 800 Hz. Downlink'te kapalı bağlantı kontrolün bir parçası olarak gönderilir.

cdma2000 (3G)

cdma2000, IS-95'in üçüncü nesil (3G) ağlarının bir evrimi, daha hızlı ve daha esnek algoritmaları ile güç kontrolü geliştirir.Seks basamak boyutları ve katkı kontrol komutları sağlar. kapalı bağlantı hızı 800 Hz, ancak adım büyüklüğü, kanal tahminlerine bağlı olarak 1 dB'ye kadar dB'ye kadar uzanır.Addma2000, düşük aktivite süreleri boyunca güç ayarlamalarına izin verir.

WCDMA (3G UMTS)

Geniş bant CDMA (WCDMA) UMTS için hava arayüzüdür, rakip 3G standardı. WCDMA ayrıca ilk erişim ve özel bir "transmit gücü kontrolü (TPC) ile bağlantı kurun.In the sunlink uses a speed control (d).In the outlink.In the outly control Channel.In the outlink.In the outnell uses a same-loop control for the private "transmit power control (TPC)" command in the downlink adanmış fiziksel kontrol kanalı.

CDMA2000 1xEV-DO

Veri optimize edilmiş ağlar için, CDMA2000 1xEV-DO (Evolution-Data Optimized) farklı çoklu erişim yaklaşımı (zaman-division on the forward link) kullanıyor ancak yine de EV-DO'daki Power kontrolü, tüm mobillerden gelen bir müdahaleyi düzenlemek için geri dönüşümlü bir bağlantı kullanıyor.

Güç Kontrol Uygulamalarında Zorluklar

CDMA güç kontrolü olgunluğa rağmen, birkaç pratik zorluk devam ediyor. Bu zorluklar heterojen ağlarda ve yüksek hareket senaryolarında daha belirgin hale geliyor.

Hızlı Fading ve Doppler Shift

Vehüler senaryolarda, Doppler geçişleri kanalın hızla değişmesine neden oluyor. Kapalı-loop gücü kontrolü bu değişiklikleri takip etmek için yeterince hızlı çalışmalıdır. WCDMA'daki 1500 Hz'ün komut oranı, 120 km/h'ye kadar hızlar için yeterli, ancak daha yüksek hızlarda (örneğin, yüksek hızlı trenler), kanal varyasyonları geçmeli performansı takip etmek için hızlı bir şekilde çalışmalıdır.

Latency ve Feedback Gecikme

SINR'yi ölçümlemek ve güç ayarlaması kritik bir faktördür. WCDMA'da, toplam döngü gecikmesi, iç döngü için 0.67 m (bir slot) ile FDD sistemlerinde, yuvarlak-dönüş gecikme süresi dahil olmak üzere, ek gecikme süresi, gecikme süresi ve gecikme süresine yol açabilir.

Multi Hücrelerden Interference

Multicell CDMA ağı, bir hücredeki güç kontrol kararları, özellikle de yüksek trafik ve sınırlı spektrum ile dağıtımlarda güç kontrolü algoritmalarının, komşu hücre yönetimini sağlamak için güç artırılmasına neden olabilir.

Data Services için Güç Kontrolü

Ses hizmetleri sürekli biraz hız ve düşük gecikme gerektirir, güç kontrolü nispeten basit hale getirir. Veri hizmetleri, ancak hızlı güç ayarlaması ve adaptasyonu arasındaki denge karmaşıktır. Power control must adapt to different data rate and hybrid otomatik tekrar request (HARQ) retransmissions.In many modern CDMA sistemleri, güç kontrolü hız kontrolü ve zamanlama kararları ile tamamlanmaktadır.

Alıcı Tasarımı ve Kalibrasyon

Doğru güç kontrolü, alıcıdaki kesin SINR tahminine dayanıyor. Alıcı önünde kusurlar, bu bileşenlerin analog- sayısal dönüştürücü (ADC) çözümü, otomatik kazanç kontrolü (AGC) dinamikleri ve faz gürültülerini tanıtabilir, ayrıca mobil güç yükselteçleri hızlı komutlara cevap vermek için yeterli dinamik aralığı ve lineerliğe sahiptir. Kalibrasyon ve test alanlarının testleri alan performansı için kritiktir.

Robust Power Control'ın Faydaları

Doğru şekilde uygulandığında, güç kontrolü ağdaki önemli avantajlar sunar ve kullanıcıları sonlandırmak için.

Güç Kontrolündeki Adaptif ve Future Trendleri

Kablosuz teknoloji 3G ve 4G'nin ötesinde geliştikçe, CDMA'dan güç kontrol kavramları adapte edildi ve genişletildi. LTE (Uzun Dönem Evrimi) bunu kiriş ve SC-FDMA'yı destekleyen dinamik güç kontrolü ile kullanıyor, ancak hala bağlantıda güç kontrolü kullanıyor (Physical Uplink Ortak Kanal – PUSCH) yol kaybı ve müdahaleyi dengelemek için kısmi güç kontrolü kullanıyor. 5G NR (Yeni Radyo) bunu daha da fazla kiriş ve büyük MIMO'yu destekleyen dinamik güç kontrolü ile geliştiriyor.

CDMA tabanlı sistemler hala operasyonda (örneğin, kırsal ve miras ağları), son araştırmalar, her kullanıcının genel sistemi göz önünde bulundurarak elektrik kontrolünün kanal varyasyonlarını ve güç ayarlamalarını tahmin edebilir.Bu yaklaşımlar özellikle heterojen ağlarda faydalıdır, mikro hücreler ve femtocelller.

Başka bir eğilim, enerji hasat ve yeşil iletişim ile güç kontrolü entegrasyonudur. Base istasyonları ve mobiller yenilenebilir kaynaklardan enerji toplamak için giderek daha fazla tasarlanmıştır ve güç kontrol algoritmaları değişken enerji kullanılabilirliği için dikkate almalıdır.Bu, dış-loop optimizasyon problemine başka bir boyut ekliyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Güç kontrol mekanizmaları, en erken ticari dağıtımlardan beri CDMA ağ performansının arka kemiği olmuştur. Basit açık-loop ilk ayarlamadan yüksek hızlı iç döngü ve a Adaptasyon dış döngüye kadar, bu algoritmaların en aza indirilmesini sağlar ve kullanıcıların güvenilir hizmetten keyif almasını sağlar.Stratlama, geç güç, adaptasyon ve inter-cell müdahalenin zorlukları kalır, ancak bunlar standart geliştirmelerin bir kombinasyonu ile ele alınırlar (daha yumuşak eloff ve değişken adım boyutları gibi) ve ileri alıcı teknolojiler.

CDMA güç kontrolü hakkında daha fazla okuma için, klasik ders kitabı “CDMA: Prolemposkopi İletişim Dergisi tarafından “GPP özellikleri” yayında bulunabilir.