Điều khiển công suất

Hệ thống GSM sử dụng điều khiển công suất để đảm bảo rằng MS và BTS

chỉ phát công suất đủ để duy trì kết nối chấp nhận được, nhờ đó giảm can nhiễu

đối với các tế bào lân cận và cải thiện hiệu quả phổ. MS có thể giảm công suất

phát của nó từng nấc 2 dB từ giá trị cực đại đối với cấp của nó xuống đến 5 dBm

đối với GSM900 và 0 dBm đối với DCS1800. Công suất phát của MS được điều

khiển bởi thông báo của mạng trên kênh SACCH. Sau khi thu được lệnh điều

khiển công suất, MS điều chỉnh công suất phát của nó đến mức yêu cầu với tốc

độ cực đại 2 dB mỗi 60 ms. Như vậy công suất phát thay đổi 30 dB trong

khoảng 900 ms. Thuật toán điều khiển công suất dựa trên các phép đo tín hiệu

đường lên thực hiện tại BTS. BTS phải có khả năng điều chỉnh động công suất

của nó trong ít nhất 15 bước 2 dB. Nhà khai thác có thể lựa chọn sử dụng hay

không sử dụng điều khiển công suất của cả đường lên và đường xuống, hoặc sử

dụng độc lập trên từng hướng. Tuy nhiên điều khiển công suất đường xuống

không thể áp dụng cho bất kì khe thời gian nào trên sóng mang BCCH vì nó phải

phát đi với công suất không đổi bởi để các MS trong các tế bào xung quanh đo

đạc chuNn bị cho H/O.

Nhảy tần

GSM sử dụng nhảy tần chậm (SFH) để giảm nhẹ ảnh hưởng của fading đa

tia và can nhiễu. Mỗi cụm thuộc kênh vật lí cụ thể sẽ được phát đi trên tần số

sóng mang khác nhau trong mỗi khung TDMA. Như vậy tốc độ nhNy tần bằng

tốc độ khung (tức khoảng 217 khung/s). Các kênh vật lí duy nhất không cho phép

nhảy là kênh điều khiển chung và điều khiển quảng bá (tức là FCH, SCH, BCCH,

PCH và AGCH). Đó là vì MS phải dễ dàng xác định các kênh này khi bật nguồn

và quá trình này sẽ trở nên phức tạp hơn nếu cho phép nhảy tần trên các kênh

này. Kênh vô tuyến trên đó các kênh điều khiển chung và quảng bá này được

phát đi gọi là sóng mang BCCH. Sóng mang BCCH được đo bởi các MS trong

các tế bào lân cận để xác định xem BTS có là ứng viên thích hợp cho H/O hay

không. Vì thế, sóng mang BCCH phải phát đi liên tục và với công suất không

đổi. Có nghĩa là điều khiển công suất đường xuống và phát gián đoạn DTX cũng

không thể sử dụng trên sóng mang BCCH. Kênh lưu lượng và kênh điều khiển

dành riêng có thể sử dụng tần số sóng mang BCCH như 1 phần của dãy nhảy của

nó, song vẫn phải tuân thủ các qui tắc trên khi dùng sóng mang đó, nghĩa là điều

khiển công suất và DTX bị cấm. Hai ích lợi quan trọng có được từ triển khai SFH

trong GSM là:

Tác động của nhảy tần đến can nhiễu Trong hệ thống GSM không nhảy tần,

MS có xu hướng bị nhiễu từ cùng tập MS trong các tế bào cùng kênh lân cận

trong suốt cuộc gọi, nếu MS không bị H/O. Mức nhiễ này sẽ thay đổi tùy thuộc

vào vị trí tương đối của các MS. Ví dụ mức nhiễu sẽ cao nếu tất cả các MS đều ở

mép tế bào tương ứng của chúng, trong khi mức nhiễu sẽ thấp nếu các MS ở gần

các BTS đang phục vụ chúng. Điều này có nghĩa là trong hoàn cảnh MS bị mức

nhiễu cao, rất có thể là nó vẫn sẽ tiếp tục bị nhiễu trong suốt cuộc gọi. Trong hệ

thống nhảy tần, các mẫu nhảy (tức là dãy các tần số phát) là khác nhau trong các

tế bào cùng kênh và MS sẽ chịu nhiễu từ các tập MS khác nhau trên mỗi cụm.

Điều này ngẫu nhiên hóa một cách hiệu quả can nhiễu và mỗi MS sẽ chịu một

mức nhiễu trung bình. Tình trạng này được ưa thích hơn trường hợp không nhảy

tần trong đó có thể một số MS chịu mức nhiễu rất cao trong khi các MS khác

chịu mức nhiễu rất thấp.

Tác động của nhảy tần đến fading đa tia Kênh truyền sóng vô tuyến di động

gây nên những thay đổi biên độ lớn cho tín hiệu thu vì một số tia khác nhau được

cộng xây dựng hoặc cộng phá hủy tại anten thu. Vị trí của các thăng giáng tín

hiệu phụ thuộc mạnh vào môi trường, ví dụ vị trí các cao ốc hoặc xe cộ, và vào

tần số công tác.Tại các vận tốc di chuyển lớn, tốc độ fading tín hiệu cao và độ dài

các thăng giáng sẽ ngắn gây nên các cụm lỗi. Các cụm lỗi được khắc phục bằng

xen kẽ symbol và mã hóa kênh. Tại các vận tốc nhỏ hơn, MS sẽ chịu thăng giáng

tín hiệu lâu hơn và hiệu quả của xen kẽ và mã hóa kênh sẽ kém hơn. Nhảy tần có

thể được sử dụng để bảo đảm rằng MS không bị các thăng giáng tín hiệu lâu.

Bằng cách bảo đảm rằng sự thay đổi tần số giữa 2 lần nhảy liên tiếp nằm ngoài

dải thông coherent của kênh, MS khó có thể nhảy từ một thăng giáng này trực

tiếp sang thăng giáng khác. Do đó, nhNy tần có thể dùng để giảm nhẹ ảnh hưởng

của fading nhanh khi vận tốc của MS thấp.

Các dãy nhảy tần Dãy nhảy xác định thứ tự sử dụng các tần số sóng mang khác

nhau trên đường lên và đường xuống. Vì các tần số đường lên và đường xuống

luôn cách nhau một khoảng cố định (45 MHz với GSM900 và 95 MHz với

DCS1800) nên chỉ cần một dãy nhảy để mô tả một đường truyền song công đầy

đủ. Tham số phân phối di động qui định các tần số sóng mang có thể sử dụng bởi

mỗi MS trong dãy nhảy của nó. Đối với 124 kênh sóng mang TDMA có thể,

tham số phân phối di động yêu cầu tối thiểu 124 bít để mô tả một cách duy nhất

mọi tổ hợp sóng mang có thể. Nhắc lại rằng các thông báo gán kênh ban đầu

được phát đi trên kênh AGCH trong đó kích thước thông báo nên giữ ngắn để

bảo toàn dung lượng truy nhập của hệ thống. Để tránh phát toàn bộ tham số phân

phối di động khi gán kênh ban đầu, một phương pháp 2 bước được sử dụng. Mỗi

BTS phát chi tiết của tất cả các sóng mang mà nó đang dùng ở dạng thông báo

(được mang trên BCCH) mô tả kênh của tế bào. Thông báo này có dạng bản đồ

124 bít trong đó mỗi bít biểu diễn 1 sóng mang, còn ‘1’ hoặc ‘0’ được chèn vào

để chỉ sóng mang cụ thể nào đang dùng tại BTS. MS giải mã và lưu thông tin này khi nó ở chế độ rỗi. Khi gán ban đầu, phân phối di động được mô tả như tập con

của phân phối tế bào, nhờ vậy giảm mào đầu (overhead) báo hiệu trên AGCH.

Sau khi thiết lập danh sách các tần số sóng mang được gán cho kênh nhảy

tần, MS cũng phải xác định dãy sử dụng mỗi tần số. Dãy nhãy được miêu tả bằng

2 tham số: số thứ tự dãy nhảy (HSN) và dịch chỉ số phân phối di động (MAIO).

HSN chọn 1 trong 64 dãy nhảy “ngẫu nhiên” xác định trước, còn MAIO chọn

điểm xuất phát trong dãy. MAIO có thể nhận nhiều giá trị như các tần số trong

phân phối di động. Giá trị HSN=0 chọn dãy vòng (cyclic) trong đó các tần số

trong phân phối di động được sử dụng lần lượt. Các kênh nhảy tần có cùng HSN

nhưng có MAIO khác nhau, sẽ không bao giờ sử dụng cùng tần số đồng thời vì

chúng trực giao. Do đó, tất cả các kênh nhảy tần trong tế bào sử dụng cùng HSN

nhưng có MAIO khác nhau. Ở chỗ nào các kênh nhảy tần sử dụng HSN khác

nhau, chúng sẽ nhiễu nhau trong 1/n các cụm, do đó các kênh nhảy tần trong các

tế bào cùng kênh sẽ sử dụng các HSN khác nhau.