Современные информационные технологии/ 1. Компьютерная инженерия

Гнускин С.А.

Национальный горный университет, Украина

Недостатки устройства и способа управления мощностью восходящей линии связи в системе широкополосной беспроводной связи

В системе связи OFDMA сигналы восходящей линии связи (UL) могут создавать чрезмерные помехи другим подвижным станциям (MS) или соседним сотам в соответствии с мощностью передачи и вызывать снижение мощности, принимаемой базовой станцией (BS). Таким образом, требуется надлежащее управление мощностью в соответствии с требуемым отношением мощности несущей к помехе и шуму (CINR).

Как правило, режим управления мощностью можно грубо разделить на управление мощностью с обратной связью и управление мощностью без обратной связи.

Управление мощностью с обратной связью заключается в коррекции мощности передачи MS по UL под управлением BS. Однако управление мощностью с обратной связью может ухудшить точность управления мощностью в системе связи с коммутацией пакетов. BS определяет диапазон управления мощностью, используя значение CINR для пакетов, принятых по UL. Даже когда BS изредка принимает пакеты и осуществляет управление мощностью при каждом приеме пакета, точность управления мощностью может ухудшиться, поскольку имеется различие между временем передачи пакета по UL от MS и временем указания осуществить управление мощностью, поступившего от BS.

При управлении мощностью без обратной связи в предположении, что потери на восходящей линии связи равны потерям на нисходящей линии связи (DL), MS сама регулирует мощность передачи сигнала по UL посредством оценки потерь на DL. Таким образом, MS регулирует мощность на UL с использованием требуемого CINR, принятого от BS, информации о помехах и шуме на восходящей линии связи и потерь на DL. BS может дополнительно выдавать указания для более точного регулирования MS на основе значения CINR для принятых пакетов.

Когда в системе установлена ретрансляционная станция (RS) (или ретранслятор) и особенно когда мощность передачи RS по нисходящей линии связи (RS→MS) отличается от мощности передачи RS по восходящей линии связи (RS→BS), управление мощностью без обратной связи не может нормально работать. Это связано с тем, что управление мощностью без обратной связи основано на предположении, что потери на пути распространения на DL равны потерям на пути распространения на UL.

Если мощность передачи RS на DL больше мощности передачи на UL, MS оценивает потери в тракте передачи на UL посредством измерения потерь в тракте передачи DL. Соответственно, оцененные потери в тракте передачи UL оказываются меньше фактических потерь в тракте передачи. В этом случае, когда управление мощностью без обратной связи осуществляется на основе формулы:

P=L+C/N+NI-10log₁₀(R)+Offset_SS_perSS+Offset_BS_perSS ,где Р – мощность передачи (дБмВт); L - среднее оценочное значение потерь на пути распространения; C/N: принятое значение CINR; NI - значение оценки средней мощности от помех и шума (дБмBт); R - число повторений; Offset_SS_perSS - значение компенсации мощности MS; Offset_BS_perSS - значение компенсации мощности BS.

MS передает пакет по UL с мощностью, значительно меньшей требуемой мощности передачи. В результате BS может не принять сигнал по UL или может возрасти частота ошибок для пакета на UL. В частности, когда при различных потерях на пути распространения между нисходящей и восходящей линиями связи меняется режим управления мощностью (режим управления мощностью с обратной связью → режим управления мощностью без обратной связи), его влияние значительно.

Если установленное значение BS_EIRP для DCD больше фактического значения выходной мощности BS, то вычисленные MS потери на пути распространения на DL оказываются меньше фактического значения. В этом случае поскольку при управлении мощностью без обратной связи выходная мощность передачи по UL может быть установлена избыточно большой, это может оказать влияние на сигналы других MS, находящихся в зоне приема BS. Иными словами, когда BS выполняет автоматическое управление коэффициентом усиления (AGC) до быстрого преобразования Фурье (FFT), AGC действует, основываясь на суммировании всех мощностей сигналов на UL. Таким образом, это может вызвать помехи для сигнала MS, имеющего относительно слабый сигнал приема.

Наоборот, когда установленное значение BS_EIRP для DCD меньше фактического значения выходной мощности BS, вычисленные MS потери на пути распространения на DL становятся меньше фактического значения. В этом случае, поскольку при управлении мощностью без обратной связи может быть установлено значение выходной мощности передачи по UL меньше необходимого, BS может не принять сигнал MS.

Как сказано выше, поскольку при управлении мощностью без обратной связи из-за различных внешних факторов можно неправильно вычислить мощность передачи, то требуется способ устойчивого осуществления управления мощностью без обратной связи. Кроме того, такие ошибки становятся заметными, когда управление мощностью с обратной связью изменяется на управление мощностью без обратной связи. Поэтому требуется надлежащим образом поддерживать мощность передачи при смене режима управления мощностью.

Литература:

1. Вишневский В.М.,Портной С.Л. Энциклопедия WiMAX путь к 4G - М.: Техносфера, 2009. - 472с.

2. Гепко И.А., Олейник В.Ф. Современные беспроводные сети – К.: «ЕКМО», 2009. – 672с.