اقرأ في هذا المقال
من الحقائق المعروفة أنّ التحكم في الطاقة مهم في أي نظام ولا سيما في عصر الاحتباس الحراري الذي يحاول فيه الجميع تحقيق بصمة كربونية ضئيلة، وعندما يتعلق الأمر بالهواتف المحمولة تكمن الفكرة في إطالة عمر البطارية باستخدام أقل قدر ممكن من الطاقة مع الحفاظ على اتصالات موثوقة.
حيث من نقطة أي شبكة خلوية يساعد التحكم المناسب في الطاقة، في الحفاظ على التداخل عند مستوى يمكن التحكم فيه مع تحسين السعة والخدمة الشاملة لمشتركي الهاتف المحمول.
أساسيات التحكم في الطاقة UMTS
(UMTS) على عكس (GSM) لديها حاجة أكبر لمكافحة المشكلة شبه البعيدة، ومن المحتمل أن تحجب تجهيزات المستعمل القريبة من العقدة (B) التي ترسل بنفس قدرة أخرى عند حافة الخلية الأخيرة، وللحفاظ على روابط موثوقة لجميع تجهيزات المستعمل، ينبغي أن تكون القدرة المستقبلة في العقدة B متماثلة تقريباً، وهذا يعني أنّه ينبغي أن تؤخذ خسارة مسار الانتشار بين القيمة (UE) و(Node-B) في الاعتبار.
لكنّ البيئات الحقيقية نادراً ما تكون مثالية، بحيث تختلف ظروف القناة على المدى القصير والمدى الطويل ويمكن الارتباط بسهولة بآليات التحكم في الطاقة الرئيسية الثلاثة في (UMTS):
1- التحكم في طاقة الحلقة المفتوحة
- يتعلق مباشرة بخسارة المسار، كما يوحي الاسم لا يحتوي عنصر التحكم هذا على تعليقات.
- إنّه يحدد ببساطة القدرة الأولية التي ينبغي أن ترسل بها تجهيزات المستعمل.
- تحدث هذه الإعدادات الأولية عبر إشارات (RRC).
- هذا التحكم موجود في (UE) و(RNC).
ملاحظة:“GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile” و”UMTS” هي اختصار لـ “Universal Mobile Telecommunications System”.
ملاحظة:“UE” هي اختصار لـ “User Equipment” و”RNC” هي اختصار لـ “Radio Network Controller”.
2- التحكم في طاقة الحلقة الخارجية
- يتعلق هذا بالتغيرات طويلة المدى للقناة.
- تم تحديد هدف (SIR)، حيث إذا كان (SIR) المستلم أقل من هذا الهدف فيجب زيادة قدرة الإرسال وخلاف ذلك يجب تقليله.
- من الناحية العملية، تكون جودة الهدف DL من حيث نسبة الخطأ في قناة النقل (BLER).
- يمكن أن يكون (BLER) متعلقاً بسير مستهدف.
- إذا كان (SIR) المستلم أقل من الهدف فمن المحتمل ألّا يتم تحقيق (BLER).
- بدلاً من ذلك إذا كان (BLER) أكبر من الهدف فيجب زيادة قدرة الإرسال.
- هذا التحكم موجود في (UE) و(RNC) ويُعرف هذا أيضًا باسم التحكم في طاقة الحلقة المغلقة البطيئة.
- يحدث بمعدل (10 هرتز) – (100 هرتز).
ملاحظة:“SIR” هي اختصار لـ “Signal-to-interference Ratio” و”BLER” هي اختصار لـ “Block Error Rate”.
3- التحكم في طاقة الحلقة الداخلية
- يُعرف هذا أيضاً بالتحكم السريع في طاقة الحلقة المغلقة.
- يحدث ذلك بمعدل (1500 هرتز) لمكافحة التلاشي السريع.
- يتم التحكم في (UE) والعقدة B، بينما يتم ضبط التحكم في الحلقة الخارجية على مستوى (RRC) ويتم تنفيذه في الطبقة 1.
- يحدث التحكم السريع في الطاقة في الطبقة 1 من أجل تلبية هدف (BLER) المحدد بواسطة التحكم في الحلقة الخارجية.
- يتمثل تأثير هذا التحكم في أنّه حتى في قناة الخبو يتم الحفاظ على القدرة المستقبلة ثابتة لتحقيق هدف (BLER).
ملاحظة:“RRC” هي اختصار لـ “Radio Resource Control”.
لماذا يتم التحكم في الطاقة UMTS
- يشغل جميع مستخدمي (UMTS) نفس طيف التردد في نفس الوقت، ولا يتم استخدام التردد والوقت كمميزات.
- تعمل (UMTS) باستخدام أكواد للتمييز بين المستخدمين.
- يأتي تداخل (UMTS) بشكل أساسي من المستخدمين القريبين.
- كل مستخدم هو صوت صغير في حشد هائل ولكن برمز يمكن استرداده بشكل فريد.
- لتحقيق جودة خدمة مقبولة يجب التحكم بإحكام في قدرة الإرسال لجميع المستخدمين بحيث تصل إشاراتهم إلى المحطة الأساسية بنفس قوة الإشارة، ومستوى القدرة الأدنى المطلق المطلوب لتجنب التأثير القريب البعيد.
مبدأ التحكم في الطاقة UMTS
يُعد التحكم السريع في الطاقة أمراً مهماً في الحفاظ على التداخل عند الحد الأدنى وتحسين السعة، حيث بدونها ستكون طاقة الإرسال أعلى لتلبية أهداف الجودة، أمّا الكسب من هذا التحكم يصل إلى (5.8 ديسيبل) عند جهاز الاستقبال لسرعات المشاة لخطاب (8 كيلو بت في الثانية)، مع إرسال إشارات (10 مللي ثانية) وتنوع الهوائي ويكون الكسب أقل في جهاز الإرسال وللسرعات الأعلى.
تكمن مشكلة التحكم السريع في الطاقة في الارتفاع المفاجئ في الطاقة عند مواجهة تلاشي عميق، كما قد يكون هذا ضروريًا للتوصيل ولكنه أيضاً يدخل في تداخل الخلايا المجاورة، حيث قد لا تعاني تجهيزات المستعمل بالضرورة من ظروف القناة المعاكسة، وإدراكًا لهذه الحقيقة يمكن تعديل معدل التحكم السريع في الطاقة ليناسب الحاجة.
بالنسبة للخدمات غير الواقعية يمكن التسامح مع (BLER) أعلى، ونتيجةً لذلك يجوز أن تكون في حالة تلاشي وفقدان الحزم وتركها لـ (RLC) لإعادة الإرسال، لذلك على الرغم من أنّ معدل (1500 هرتز) هو الحد الأقصى للمعدل، فإنّ كلا من (UL) و(DL) يسمحان بمعدلات أقل ممّا يعني أنّ بتات (TPC) لا تتغير من فتحة إلى أخرى، وللتحكم في طاقة (DL) يتحكم (DPC_MODE) في هذا السلوك ممّا يتيح استخدام نفس (TPC) لثلاث فتحات.
بالنسبة للتحكم في الطاقة (UL) تخبر “خوارزمية التحكم في الطاقة” وحدة (UE) بكيفية معالجة وحدات (TPC)، وبالنسبة للمعدل الأبطأ تأخذ تجهيزات المستعمل في الاعتبار بتات (TPC) من (5 فتحات) قبل تغيير طاقتها، وأي شخص مطلع على عمليات قنوات النقل وتعدد إرسالها على (CCTrCH) سوف يدرك صعوبة تحقيق هدف (BLER)، والسبب هو أنّ كل قناة نقل يمكن أن يكون لها هدف الجودة الخاص بها بناءً على (Q0S) للخدمة التي تقدمها.
في الممارسة العملية يتم استخدام هدف (BLER) واحد فقط، أي أنّه يتم استخدام الهدف كمؤشر على جودة (RL) وليس (QoS) لحامل الوصول اللاسلكي، كما يتم تطبيق جودة الخدمة (QoS) للخدمة بشكل مختلف من حيث عرض النطاق ومستوى الحماية من الخطأ (CRC)، وكذلك تشفير القناة التلافيفي مقابل التوربو وكسب التمديد أي عامل التمديد.
كما أنّه لا يمكن تحقيق هدف (BLER) في بعض الأحيان، حيث إذا كانت (Node-B) ترسل بالفعل بأعلى قدرة ممكنة فلا توجد طريقة يمكنها من الاستجابة بشكل إيجابي لأمر (TPC UP)، كما يجب اتخاذ القرارات عن طريق التحكم في القبول في (SRNC)، بيث يجب إسقاط بعض المكالمات ويجب تخفيض معدلات البيانات لتلبية (BLER) الهدف.
ولقد ثبت أنّ تبديل الحامل الديناميكي في ظروف القناة السيئة يحسن أداء (BLER)، وعلى سبيل المثال في القنوات السيئة عندما يثبت أنّ لقاء (BLER) صعب، يتم تبديل الخدمة من (384 كيلو بت في الثانية) أي (10 مللي ثانية TTI) و(8SF) و(12 تيرابايت) إلى (128 كيلو بت في الثانية) أي (20 مللي ثانية) و(16SF) و(4 تيرابايت) وهذا أفضل بكثير من إسقاط المكالمة.
- “RLC” هي اختصار لـ “Radio link control”.
- “TTI” هي اختصار لـ “Transmission Time Interval”.
- “SRNC” هي اختصار لـ “Serving Radio Network Controller”.
- “TPC UP” هي اختصار لـ “Transmit Power Control”.
- “CRC” هي اختصار لـ “Cyclic redundancy check”.
