Οριακή Χωρητικότητα κυψέλης WCDMA UL

Transcript

1 Οριακή Χωρητικότητα κυψέλης CDMA UL Κυψέλη CDMA, όλοι µε την ίδια υπηρεσία (π.χ. φωνή 12,2kps) S η ισχύς που λαµβάνεται στον ΣΒ από ένα ΚΣ + I R s R s Πανκατευθυντική κυψέλη Χωρίς γειτονικές κυψέλες Όλοι λαµβάνονται µε την ίδια ισχύ Εκπέµπουν στο 1% του χρόνου S S Με ιδανικό έλεγχο ισχύος +I +(k-1) S και αν θεωρήσουµε το << τότε θα έχουµε S s + s ( k 1 ) s και άρα S / R + I ( k 1 ) k συνεπώς pole όταν / + R k χρήστες I target S + 1 Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 1

2 kf(r) R12,2 kps /R314 > k99 µε 3.84 Mcps και / 5 db ή 3,16 s R + I R96 kps /R4 > k1 ( k 1 ) U 1 U 2 S1 C U 1 k 1 1 U 98 U 99 2 db f Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 2 S2 > S1 U 1 S2 f

3 s f(k) s R + I ( k 1) s(dbm) dbm / 5 db R12.2 kps 3.84 Mcps users Ισχύς Λήψης (ενός χρήστη στον BS) συναρτήσει του # χρηστών στη κυψέλη Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 3

4 Cell Breathing k1<k2 U 1 S U 1 S U 2 U k1-1 U k1 f U 2 U k2-1 U3 U1 BTS A U2 U4 U5 ( k 1 ) Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 4 s R + I U k2 f

5 r max f(r) δεδοµένα 384 kps >Περισσότερες κυψέλες Range (km) 3,5 3 2,5 2 1,5 1 δεδοµένα 144 kps δεδοµένα 64 kps φωνή 12,2 kps,5 3,5 s R + I ( k 1 ) Range (km) R (kps) 3 2,5 2 1,5 1, kps Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 5

6 A3 Φόρτιση Συστήµατος F A1 BTS A A2 B1 S / + R I (Cell Loading) I own + I other F (% ) 1 I own F ( k 1 ) A4 BTS B B2 A 1 SA C1 BTS C C2 A 2 I own A k B 1 B 2 C 1 Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 6 C 2 I other f

7 G S Sectoring Gain 2 π G G 2 π I ( θ ) ( ) ( θ ) I dθ ( θ ) Κέρδος Τοµεοποίησης G s dθ D2 D1 A5 A1 A3 A6 BTS A A4 C1 A2 C2 A7 A8 C3 S / R + I F G S ( k 1) B3 B2 B4 Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 7

8 Παράγων Οµιλίας ν Voice Activity Factor S / R + I F G S ν ( k 1) Κωδικοποιητές µεταβλητού ρυθµού Ασυνεχής µετάδοση Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 8

9 Π.χ.Κωδικοποιητής AMR 2,3 AM R Bit rate (kps) GSM-FR US-TDMA Japanese DC 12,2 1,2 7,95 7,4 6,7 5,9 5,15 4,75 2,4 2,5 Range (km) 2,6 2,7 2,8 2,9 3 Αν η εµβέλεια είναι 2,5 km για 12,2 kps Coverage _ gain 3 db 1 12,2 + 12,2 1 1 log AMR _ it _ rate [ kps ] + 12,2 1 3 db 1 Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 9

10 Dec Dec-5 5 Γ.Ι.Στεφάνου Γ.Ι.Στεφάνου ) ( / + k ν I R S Χωρητικότητα Χωρητικότητα CDMA CDMA-UL UL 1 ) ( / + k G v I R S G3 ν<1 ( ) ( ) 1 / 1 / / G v F I R k όταν άρα k G v F R I pole S s 1 ) ( / + k G v F I R S F

11 Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 11

12 Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 12

13 Σχέση Κάλυψης και Χωρητικότητας Η ραδιοκάλυψη και η χωρητικότητα είναι άρρηκτα συνδεδεµένες στο CDMA Όταν αυξάνει το # χρηστών, αυξάνει και η στάθµη παρεµβολής και συνεπώς πρέπει να αυξηθεί η εκπεµπόµενη ισχύς για να διατηρηθεί η ποιότητα τα σταθερή. Επειδή η ισχύς εκποµπής είναι περιορισµένη αυτό ισοδυναµεί µε µείωση της περιοχής ραδιοκάλυψης. Cell Breathing η περιοχή κάλυψης µεταβάλλεται µε το φορτίο της κυψέλης. Η κάλυψη και η χωρητικότητα πρέπει να σχεδιάζονται ταυτόχρονα. Ενεργός έλεγχος του Cell Breathing µε διαχείριση των πόρων (RRM). Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 13

14 Το πρόβληµα ear-far Έλεγχος Ισχύος rx1 rx2 tx1 tx2 Εντολή C Χωρίς Έλεγχο Ισχύος tx1 tx2 rx1 < rx2 1 rx1 Με Έλεγχο Ισχύος tx1 > tx2 rx1 rx2 1 rx1 2 rx2 f Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 14 2 rx2 f

15 Παράδειγµα tx2 21dBm (125m) L 2 13dB L 1 8dB tx1-29dbm tx1 21dBm rx dBm rx dbm rx dBm Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 15

16 Είδη Ελέγχου Ισχύος Υπάρχουν 3 διαφορετικοί έλεγχοι ισχύος 1) Έλεγχος Ανοικτού Bρόγχου (Open loop C) (για αρχική ρύθµιση ισχύος του MS) 2) Έλεγχος Kλειστού Bρόγχου (Closed loop C or Fast C) Εξισώνει τις στάθµες λήψης των ΚΣ στον ΣΒ (near-far) Μειώνει τις απαιτήσεις / o Εισάγει αιχµές στην εκπεµπόµενη ισχύ 3) Έλεγχος ξωτερικού Bρόγχου (Outer loop C) Βραδύτερη ρύθµιση, γίνεται στην διεπαφή Iu Ρυθµίζει το SIR target για επιθυµητό FR/BR Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 16

17 Έλεγχος Ανοικτού Βρόγχου UL Αρχική ρύθµιση ισχύος Αρχική Ισχύς Μεγάλη > Μικρή > αυξηµένη πιθανότητα σύνδεσης πρόβληµα near-far µειωµένη πιθανότητα σύνδεσης µείωση παρεµβολών Access roes or reample t R_ST t,initial R_ST t t,initial Τυχαίο ιάστηµα t,initial Tx_ilot (εκπέµπεται( στο BCh) p r (c/io) + I tot στο BTS ( εκπέµπεται στο BCh) + Απαιτούµενο SIR στο BTS (εκπέµπεται( στο BCh) Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 17

18 Έλεγχος Ανοικτού Βρόγχου στο DL Σήµα εκποµπής ΣΒ Απώλειες ιαδροµής Σκίαση U 1 U 2 Σήµα στον ΚΣ U 1 U U k1-1 2 U k1 U k1-1 U k1 S Synch aging ilot f t,initial Tx_ilot (εκπέµπεται( στο BCh) p r (c/io) + I tot στο BTS ( εκπέµπεται στο BCh) + Απαιτούµενο SIR στο BTS (εκπέµπεται( στο BCh) Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 18 U 1 U 2 U k1-11 U k1 2 U k1-1 U k1 S f

19 Έλεγχος Κλειστού Βρόγχου Fast closed loop C (TC) fast fading Αντισταθµίζει τις διαλείψεις πολυ- διόδευσης κατά την διάρκεια της σύνδεσης Χρησιµοποιείται τόσο στο UL όσο και στο DL slow fading or shadowing Θέτει µια (σταθερή) τιµή στόχου ποιότητας (SIR) target στα MS / BS και επιδιώκει να την προσεγγίσει ath loss Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 19

20 Στατιστικές παράµετροι 2 ης τάξης Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 2

21 Έλεγχος Κλειστού Βρόγχου Εσωτερικός Βρόγχος UpLink TC SIR target από εξωτερικό βρόγχο rx tx Αν το SIR στο ΣΒ < από SIR target τότε ο ΚΣ αυξάνει την tx αλλιώς την µειώνει DownLink TC tx rx Αν το SIR στον ΚΣ < από SIR target τότε ο ΣΒ αυξάνει την tx γι αυτόν τον ΚΣ άλλως Στο DL δεν υφίσταται πρόβληµα near-far άλλα διαφυλάσσονται οι πόροι του ΣΒ Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 21

22 Πλαίσιο - Χρονοθυρίδες Π.Χ. CDMA SF Uplink Ch. it rate (kps) Dnlink Ch. it rate (kps) chips/frame 15 TS/frame 2.56 chips / TS Πλαίσιο 1ms (38.4 chips) 15 θυρίδες Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 22

23 Εσωτερικός Βρόγχος (Uplink( Uplink) Π.Χ. CDMA UL DCCh Μέτρηση /o στο UL DCCh Σύγκριση µε /o target (από UL εξωτερικό Βρόγχο) Αν /o < /o target >TC it 1 Αν /o > /o target >TC it Αποστολή TC it στο DL DCCh Ρύθµιση της ισχύος του ΚΣ σε DCCh και DDCh TC it 1 >αύξηση >αύξηση κατά 1 db TC it >µείωση >µείωση κατά 1 db Συχνότητα C 15 Hz Βήµα 1dB (,5-2, db) Καθυστέρηση 1TS1 Αλλαγµένη ισχύς στο UL DCCh Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 23

24 Εσωτερικός Βρόγχος (Downlink( Downlink) Π.Χ. CDMA Ο ΚΣ µετρά το SIR στο DL Ο ΚΣ ελέγχει το DC_MOD (dnlink( C mode) Είναι ειδική παράµετρος του ΚΣ ελεγχόµενη από το δίκτυο Αν είναι ο ΚΣ στέλνει εντολές TC σε κάθε χρονοθυρίδα Αν είναι 1 ο ΚΣ επαναλαµβάνει τις ίδιες εντολές TC κάθε 3 χρονοθυρίδες,, αλλά στέλνει νέα εντολή στην αρχή κάθε πλαισίου Με την λήψη της εντολής C,, ο ΣΒ ρυθµίζει κατάλληλα την ισχύ εκποµπής του στο dnlink,, για το σήµα αυτού του ΚΣ Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 24

25 Εξωτερικός Βρόγχος (Uplink) Ο έλεγχος κλειστού βρόγχου προσπαθεί να διατηρήσει σταθερό SIR. Αυτό όµως δεν διασφαλίζει, το απαιτούµενο BR ή FR (που µπορεί να θεωρηθεί σαν το κριτήριο ποιότητας υπηρεσίας της ζεύξης). Εποµένως η πληροφορία για το FR µεταδίδεται από το ΣΒ στον RC για έλεγχο εξωτερικού βρόγχου και αυτός ρυθµίζει κατάλληλα το SIR target ή SIR setpoint ώστε να διατηρηθεί το FR στην επιθυµητή τιµή. Αν FR ανεπαρκές εντολή ρύθµισης SIR αν SIR> SIR target µείωση άλλως αύξηση BS µετρήσεις FR RC Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 25

26 Σύνθεση Βρόγχων Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 26

27 Αποτέλεσµα Έλεγχων Βρόγχου Αντιστάθµιση των διαλείψεων µε έλεγχο ισχύος κλειστού βρόγχου Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 27

28 ower rise µε Fast C Dec-5 Γ.Ι.Στεφάνου 28