Управление мощностью (Power control)

Передаваемый сигнал излучается с конечной мощностью и постепенно затухает в окружающем пространстве. Наиболее очевидный способ борьбы с данными явлениями – это увеличение мощности передаваемого сигнала. Однако данный процесс не такой простой, как может показаться на первый взгляд.

Главная сложность заключается в том, что в одной и той же системе работают сразу несколько источников и приемников сигнала, которые близко расположены друг к другу. Для систем UMTS это особенно важно, т.к. необдуманное увеличение мощности одного из передатчиков может привести к снижению качества и их обрыва соединений других абонентов и не возможности доступа новых. Кроме того, как сотовый телефон, так и базовая станция имеют ограниченные энергетические ресурсы. Поэтому лишняя излучаемая мощность может привести к быстрому разряду аккумулятора для абонентского оборудования и высоким затратам на электроэнергию для BTS. Также нельзя забывать о том, что микроволновое воздействие может оказывать нежелательное воздействие на организм человека. В разных стандартах сотовой связи процесс управления мощностью решался по-разному. В системе GSM был реализован принцип обычной обратной связи. Контроллер базовых станций (BSC) определяет качество соединения по данным полученным от MS и BTS, которые в свою очередь определяются на основе анализа сигнала от противоположного элемента. После оценки уровня ошибок BSC отдает команду на снижение или увеличение для MS или BTS. Также во внимание принимается удаленность MS от BTS. Определение расстояния до абонента возможно по задержке сигнала, т.е. смещения его относительно начала кадра, предназначенного для его передачи.

Рисунок 6. Принцип управления мощностью в сети сотовой связи стандарта GSM

В стандарте UMTS реализованы сразу три механизма управления мощностью и называются они «петлями». Решение об изменении мощности и команды инициируют сразу три элемента сети: UE, NodeB и RNC. Даже мобильное оборудование, принадлежащее абоненту, может отдавать команды базовой станции на изменение мощности передачи. Три петли управления мощности обеспечивают эффективную борьбу с разными видами искажений: быстрые и медленные замирания, уменьшения воздействия помех и компенсации затухания сигнала. Также в UMTS управления мощностью решает еще одну важную задачу – борьба с интерференцией. Дело в том, что абоненты в данной системе работают в одном частотном диапазоне в одной и той же местности. Разделение каналов связи осуществляется на основе принципа WCDMA, т.е. кодового разделения каналов. Из-за неидеальной ортогональности кодов различные соединения могут оказывать воздействие друг на друга, т.е. будет возникать интерференция. Чем больше будет абонентов в зоне действия одной соты, тем выше будет уровень интерференции. Соответственно, будет снижено качество соединений, скорость передачи данных и максимально возможное число абонентов. Наиболее эффективным способом борьбы с интерференцией является снижение уровня мощности. Поэтому для систем сотовой связи стандарта UMTS управление мощностью – это неотъемлемый аспект нормального функционирования системы и его важность проявляется даже больше чем в каких-либо других стандартах.

Таким образом, процесс управлению мощностью в системах сотовой связи – это один из наиболее важных и ответственных процессов, от которого зависят качество соединения, количество одновременно обслуживаемых абонентов, степень воздействия на организм и даже стоимости услуг.

Вопросы: