Hücresel Telsiz Ağlar 07.04.14)

Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
4.
HÜCRESEL TELS Z A LAR (CELLULAR WIRELESS NETWORKS)
Hücresel a kavramı (cellular network concept) frekans spektrumunu verimli kullanmak amacıyla
ortaya atılmı tır. Hücresel a lar telsiz ve mobil ileti imin temelini olu turur. Hücresel a ile
kapsanacak olan alan genellikle altıgen (hexagonal) eklinde kabul edilen hücrelere bölünür. Hücre
eklinin altıgen olarak kabul edilmesinin nedeni, hücrelerin yan yana konulması ile örtü me
yaratmadan tüm alanı kaplayabilmesi ve eklinin daireye çok yakın olmasıdır. Hücreler biti ik
daireler eklinde olsaydı daireler arasında bo luklar olacaktı; biti ik kareler eklinde olsaydı karenin
orta noktasından kenarlara olan mesafe ile kö elere olan mesafe farklı olacaktı. Bu nedenlerle,
hücreler altıgen eklinde kabul edilmi tir. Altıgen eklinde dü ünülen her hücrenin merkezinde bir
baz istasyonu (Base Station – BS) bulunur.
4.1 Hücresel A ların Nesilleri
Hücresel a ların günümüze kadar olan geli imi dört nesil altında açıklanabilir:
1. Birinci nesil (1G: First Generation): Analog ileti im yöntemleri ile sadece ses ileti imi için
kullanıldı. FDMA (Frequency Division Multiple Access) yöntemi uygulandı. Örnek olarak Kuzey
Amerika’da AT&T tarafından geli tirilen AMPS (Advanced Mobile Phone Service)
2. kinci nesil (2G: Second Generation): Sayısal ileti im yöntemleri ile hem ses hem veri ileti imi
için kullanılmaktadır. TDMA (Time Division Multiple Access), CDMA (Code Division
Multiplexing), veri sıkı tırma, kriptolama ve hata düzeltme yöntemleri uygulandı. Örnek olarak,
TDMA ve yava FHSS (slow Frequency Hopping Spread Spectrum) kullanan GSM (Global
System for Mobile Communications) sistemini, Kuzey Amerika’da kullanılan ve CDMA
uygulayan IS-95 (Interim Standard-95) sistemini gösterebiliriz.
3. Üçüncü nesil (3G: Third Generation): Sayısal ileti im yöntemleri ile ses, yüksek hızda veri ve
çoklu ortam (multimedia) ileti imi için kullanılmaktadır. Ses ve veri iletimi için ayrı çekirdek
a lar (separate core networks) ve ATM (Asynchronous Transfer Mode) tabanlı teknolojiler
kullanılmaktadır. En yüksek iletim hızı 2 Mbps’dir.
4. Dördüncü nesil (4G: Fourth Generation): Sayısal ileti im yöntemleri ile ses, 2 Mbps’in
üzerindeki hızlarda veri ve çoklu ortam (multimedia) ileti imi için kullanılacaktır. Tüm
servisler için (ses, veri, video) tümle ik çekirdek a (integrated core network) kullanılacak ve IPtabanlı olacaktır. letim hızının 100 Mbps ve 1 Gbps olması hedeflenmektedir. 2009 yılında
ABD’de test çalı malarına ba lanmı tır.
4.2 Hücresel A Yapısı (Cellular Network Structure)
Küme (custer): Belirli bir frekans bandını kullanan, belirli sayıda hücreden olu an, belirli bir
örüntüye sahip olan ve hücresel a ile kapsanacak alan içinde kendini tekrar hücreler grubudur. Bir
küme içindeki hücre sayısı hücre büyüklü ü (cluster size) ya da tekrar kullanım çarpanı (reuse
factor) ve N ile gösterilir. Altıgen hücrelerden olu an bir küme için a a ıdaki küme büyüklükleri
elde edilebilir:
N = I2 + J2 + I J,
I , J = 0, 1, 2, 3, ...
(4.1)
Böylece, N = 1, 3, 4, 7, 9, 12, 13, 16, 19, 21, … de erlerini alabilir.
ekil 4.1’de 7 hücrelik kümelerden olu an bir hücresel a yapısı gösterilmi tir. Bu yapı içinde, her
kümenin aynı numaralı hücreleri aynı frekans bandını kullanır. Örne in, ekil 4.1’de, bir kümedeki
A ile gösterilen 1 numaralı hücre ile kom u kümedeki C ile gösterilen 1 numaralı hücre aynı frekans
bandını kullanırlar (co-channels). Aynı frekansı kullanan hücreler arasındaki giri ime ortak kanal
giri imi (co-channel interference) denir.
1/18
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
MU
2
BS
2
6
d
C 1
3
7
BS : Base Station
MU : Mobile Unit
3
7
1
6
4
5
R
2
4
D
120o
7
A
6
Küme (cluster)
2d
5
B
d 3
1
4
5
Hücre (cell)
ekil 4.1 Hücresel a yapısı (küme büyüklü ü N=7 için)
Kümelerdeki hücreler arasındaki uzaklıkları tanımlamak için genellikle a a ıdaki parametreler
kullanılır:
D
R
d
N
=
=
=
=
Tekrar kullanım mesafesi (reuse distance)
Hücre çapı
Biti ik hücrelerin merkezleri arasındaki uzaklık
Küme büyüklü ü (bir kümedeki hücre sayısı), cluster size or reuse factor.
ekil 4.1’de, aynı frekansı kullanan 1 no.lu hücreler arasındaki uzaklık D ile gösterilmi tir. Bu
uzaklı ı d ve N türünden hesaplayabilmek için ekil 4.2’deki tekrar gösterilen ABC üçgeninde
kosinüs kuralını (cosine law) uygulayalım. Burada, üçgenin a, b ve c kenarları,sırasıyla, 2d, D ve d
uzaklıklarını göstermektedir.
C
a
b
120°
B
c
A
ekil 4.2 D’nin hesaplanması
2/18
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
cos( ABC ) = cos120° =
a 2 + c 2 − b 2 (2d ) 2 + d 2 − D 2 4d 2 + d 2 − D 2
=
=
= −0,5
2ac
2(d )(2d )
4d 2
5d 2 − D 2
= −0, 5 ; 5d 2 − D 2 = −2d 2
4d 2
D = 7d
; D 2 = 7d 2
(4,2)
(4,3)
(4,4)
Birbirlerine en yakın iki baz istasyonu arasındaki uzaklık:
ki baz istasyonu arasındaki uzaklık iki hücrenin merkezleri arasındaki uzaklı a (d) e ittir ve ekil
4.3’den yararlanarak hücre çapı türünden ekilde gösterilen dik üçgenden yararlanarak E itlik
(4.5)’deki gibi elde edilir.
R
d/2
R/2
d
d/2
ekil 4.3 d’nin hesaplanması
d
R
= R2 −
2
2
2
3R 2
=
4
;
3R 2
4 × 3R 2
d =2
=
= 3R
4
4
(4.5)
E itlik (4.5)’deki d = 3R ili kisini E itlik (4.4)’de elde edilen D = 7 d ili kisinde yerine koyarsak,
D = R 3 × 7 elde edilir. Bu formülü genelle tirirsek, tekrar kullanım uzaklı ı (reuse distance) D,
D = R 3N
(4.6)
D/d = N
(4.7)
olarak ya da e itlik (4.5) ve (4.6)’dan
olarak elde edilir.
Kenar uzunlu u R olan bir altıgen hücre alanı (Ah), kenar uzunlukları R olan bir e kenar üçgen alanının 6
katına e it oldu undan, E itlik (4.8)’deki gibi elde edilir.
( ) ( R ) ( d2 ) = 3Rd2 =
Ah = 6 1
2
3R
(
3R
2
) = 1, 5R
2
3
ekil 4.4’de, hücre sayısı k=20 ve küme büyüklü ü N=3, 4 ve 5 olan hücresel a lar gösterilmi tir.
3/18
(4.8)
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
Yarıçapı D olan daireler
1
2
3
1
1
2
3
1
2
3
1
2
1
2
3
2
3
1
2
1
4
2
3
2
1
4
3
2
1
4
3
1
3
1
2
4
2
4
3
2
7
1
6
3
5
3
Hücre sayısı
: k=20
Küme büyüklü ü : N=3
D = R 3 N = R 3 × 3 = 3R
Hücre sayısı
: k=20
Küme büyüklü ü : N=4
D = R 3 N = R 3 × 4 = 3, 46 R
1
6
4
5
2
7
3
4
3
1
6
3
2
7
4
5
Hücre sayısı
: k=20
Küme büyüklü ü : N=7
D = R 3 N = R 3 × 7 = 4, 58 R
ekil 4.4 Küme büyüklükleri N=3, 4 ve 7 için frekansın tekrar kullanım örüntüleri
(Frequency reuse patterns for N=3, 4, and 7)
4.3 Aynı Frekansları Kullanan Hücrelerin Yerle imi
(Location of Co-channel Cells)
2
60o
7
j=1
Aynı frekansı kullanan hücrelerin yerle imi küme
büyüklü ü N’yi belirleyen i ve j de erlerine göre yapılır
(N = i2 + ij + j2). Örne in, N = 7 için i=2 ve j=1 alınırsa
(N = 22 +2×1 + 12 = 7) , aynı frekansı kullanan hücrelerin
yerle imi ekil 4.5’de gösterilmi tir.
3
1
6
i=2
4
5
2
7
3
1
6
4
5
ekil 4.5 Aynı frakansı kullanan
hücrelerin göreli yerle imi
ekil 4.6’da, küme büyüklü ü N= 19 hücre (i=2, j=3; N=i2 + ij + j2= 4 + 6 + 9 = 19) olan bir hücresel
a da aynı frekansları kullanan A hücrelerinin yerle imi gösterilmi tir.
60o
i=2
A
j=3
A
A
A
A
A
A
ekil 4.6 N=19 için aynı frekansları kullanan kanalların yerle imi
4/18
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
ekil 4.7’de, N=19 için aynı frekansı kullanan hücreler,19 hücreli kümenin biçimi ve tekrar kullanım
mesafesini gösteren D yarıçaplı dairelerden biri gösterilmi tir (D, aynı frekansları kullanan hücreler
arasındaki en kısa mesafedir).
ekil 4.6 N=19 için aynı frekansları kullanan kanalların yerle imi,
küme biçimi ve D yarıçaplı dairelerden biri
4.4 Kapasite Arttırımı (Increasing Capacity)
Sistemdeki kullanıcı sayısı arttıkça, hücrelerdeki haberle me kanalları yeterli olmamaya ba lar.
Sistemin artan ça rı trafi ini kar ılayabilmesi için uygulanan ba lıca yöntemler a a ıda
tanımlanmı tır.
(1) Yeni kanalların eklenmesi (adding new channels): Bir bölgede sistem yeni kuruldu unda,
kanalların hepsi kullanılmaz; kullanıcı sayısı arttıkça kanal sayısı da arttırılır.
(2) Frekans ödünç alma (frequency borrowing): Bir hücrede trafik tıkanması olu tu unda, kom u
hücrelerden frekans ödünç alınır. Frekanslar hücrelere dinamik olarak da atanabilir.
(3) Hücre bölme (cell splitting): Uygulamada trafik da ılımı ve topo rafik özellikler düzgün (bir
biçimli) de ildir. Bu durum kapasite artırımında bazı kolaylıklar sa layabilir. Yüksek trafikli
alanlarda hücreler daha küçük hücrelere bölünebilir. Genellikle, yarıçapı 6,5 ile 13 km
arasındaki hücreler uygulamada yarıçapı en az 1,5 km olan hücrelere bölünebilir.
Küçük çaplı hücreler kullanıldı ında,
- Kom u hücrelerle giri im yaratmamak için verici gücünün dü ük tutulması gerekir.
- Gezgin birim (mobile unit) bir hücreden di er hücreye daha çabuk geçebilece inden,
ça rının bir baz istasyonundan di er baz istasyonuna aktarılması (handoff) daha sık olur.
ekil 4.6’da kapasiteyi arttırmak için hücrelerin daha küçük hücrelere nasıl bölünebilece i
gösterilmektedir.
ekil 4.6 Hücre bölme (cell splitting)
5/18
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
Hücre yarıçapının bir F faktörüne bölünmesi, kapsama alanının F2 faktörü ile azaltır, gereksinim
duyulan baz istasyonu sayısını F2 faktörü ile arttırır.
ekil 4.7’de farklı ça rı trafi i yo unlukları için farklı boyutlarda ve farklı kanal kapasitelerinde
hücrelerden olu an bir hücresel a örne i gösterilmi tir. Ça rı trafi inin yüksek de erlerde oldu u
bölgelerde ( ehir merkezi gibi) hücre çapı küçüktür kanal sayısı fazladır ve verici gücü azdır. Ça rı
trafi inin dü ük oldu u bölgelerde (kırsal alan gibi) hücre çapı büyüktür, kana sayısı azdır ve verici
gücü yüksektir.
ehir merkezi (town)
Dı mahalller (suburb)
Karayolu (highway)
Kırsal alan (rural)
ekil 4.7 Ça rı trafi i yo unlu una göre hücre bölme (cell splitting) örne i
(4) Hücre Dilimleme (Cell Sectoring)
Hücre dilimleme, kapasite artırımı sa lamak ve ortak kanal giri imini azaltmak amacıyla yapılır.
Hücre dilimlemede hücre, ekil 4.8’de gösterildi i gibi, her biri farklı kanal frekanslarında
çalı an ve yönlendirilmi anten kullanan üçgen 3 ya da 6 parçaya bölünür. Bu parçalardan her
biri yine hücre olarak adlandırılır.
(b) 60o dilimleme
(a) 120o dilimleme
ekil 4.8 Hücre dilimleme (cell sectoring)
(5) Mikro Hücreler (Microcells)
Hücre boyutları küçüldükçe, mikro hücre olu turmak üzere, baz istasyonu antenleri tepelere ve
yüksek binaların çatılarına yerle tirilmek yerine alçak binaların çatılarına, yüksek binaların yan
duvarlarına ve lamba direklerinin üstüne monte edilir.
Hücre boyutları küçüldü ü için gerek baz istasyonu gerekse mobil ünite verici gücü seviyeleri
azaltılmaktadır. Mikro hücrelerin yarıçapları 100 – 1000 m asında olup, ça rı trafi inin yüksek
oldu u büyük kamu binalarında, caddelerde ve ehirlerarası yollarda kullanılmaktadır.
Çizelge 4.1’de macrocell ve microcell’lerin tipik parametreleri verilmektedir. Burada, ortalama
gecikme yayılması (avarage delay spread), i aretin çokyolluluktan kaynaklanan alıcıya ilk ula an
kopyası ile en son ula an kopyası arasındaki zaman farkıdır.
6/18
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
Çizelge 4.1’de macrocell ve microcell’lerin tipik parametreleri
Özellik
Macrocell
Microcell
Hücre çapı (cell radius)
1 – 20 km
0,1 – 1 km
Verici gücü (transmitter power)
1 – 10 W
0,1 – 1 W
0,1 – 10 µs
10 – 100 ns
300 kbps
1 Mbps
Ortalama gecikme yayılması (avarage delay spread)
Maksimum bit hızı (maksimum bit rate)
4.5 Hücresel A Sisteminde, leti im Kanalı Sayılarının Hesaplanması
Bt
Bk
N
k
n
: Tüm hücresel a sistemi için ayrılan toplam bantgeni li i
: Bir haberle me kanalı için gerekli bantgeni ili i
: Küme büyüklü ü (cluster size or reuse factor)
: Tüm hücresel a sistemindeki hücre sayısı
: Tüm hücresel a sisteminde aynı anda kullanılabilecek haberle me kanalı sayısı
Bir küme için
ayrılan bantgeni li i
=
Tüm hücresel a sistemi için
ayrılan toplam bantgeni li i
Bir kümede aynı anda kullanılabilecek
haberle me kanalı sayısı
Bir hücrede aynı anda kullanılabilecek
haberle me kanalı sayısı
= Bt
(4.9)
= nkk =
Bt
kanal / küme
Bk
(4.10)
= nhk =
nkk
B
= t kanal / hücre
N Bk N
(4.11)
Tüm hücresel a sisteminde aynı anda
kullanılabilecek haberle me kanalı sayısı
= nsk = knhk =
kBt
kanal / sistem
Bk N
(4.12)
Örnek 4.1
Bir hücresel a sistemi, yarıçapları 1,6 km olan 32 hücreden olu uyor ve 336 haberle me kanalına
hizmet verebilecek bir bant geni li ine sahip. Sistemde N=7 küme büyüklü ü (reuse factor) kullanılıyor.
a) Kapsama alanını hesaplayınız.
b) Her küme için haberle me kanalı sayısını bulunuz.
c) Her hücre için haberle me kanalı sayısını bulunuz.
d) Tüm sistemde aynı anda yapılabilecek ça rı sayısını bulunuz.
e) (a), (b) ve (c) ıklarını 0,8 km yarıçaplı 128 hücre için tekrarlayınız.
Çözüm
a) Yarıçapı R olan bir altıgen hücrenin alanı: Ah = 1,5 R 2 3 = 1,5(1, 6) 2 3 = 6, 65 km2
32 hücrelik toplam alan: A = 32Ah = 32×6,65 = 213 km2
b) Küme ba ına haberle me kanalı sayısı tüm sistem için ayrılan haberle me kanalı sayısına e ittir.
nkk = 336 kanal/ küme
c) Hücre ba ına haberle me kanalı sayısı: nhk = nkk / N = 336 / 7 = 48 kanal/hücre
d) Tüm sistemde aynı anda yapılabilecek ça rı sayısı: nsk = knhk = 32×48 = 1536 kanal/sistem
e) 0,8 km yarıçaplı 128 hücre için,
7/18
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
Hücre alanı: Ah = 1,5 R 2 3 = 1,5(0,8)2 3 = 1, 66 km2
128 hücrelik toplam alan: A = 128Ah = 128×1,66 = 212,48
213 km2
Küme ba ına haberle me kanalı sayısı: nkk = 336 kanal/küme
Hücre ba ına haberle me kanalı sayısı: nhk = nkk / N = 336 / 7 = 48 kanal/hücre
Tüm sistemde aynı anda yapılabilecek ça rı sayısı: nsk = knhk = 128×48 = 6144 kanal/sistem
Yorum: Sistem için ayılan kanal sayısı sabit tutularak hücre yarıçapı 1,6 km’den 0,8 km’ye indirilip
hücre sayısı 32’den 128’e arttırıldı ında, aynı kapsama alanı (312 km2) için tüm sistmde aynı anda
yapılabilecek ça rı sayısı 1536’dan 6144’e çıkmı tır.
Örnek 4.2
9000 km2’lik bir alanın hücresel a ile kapsandı ını dü ünelim. Bu sistem için ayrılan frekans
bandı 100 MHz ve bir kullanıcının tam çift yönlü (full-duplex) ileti im yapabilmesi için gerekli
bantgeni li i 25 kHz olsun. Alanı 60 km2 olan hücrelerin kullanılması durumunda, küme
büyüklü ünün (N: Cluster size or reuse factor) 4 de eri için tüm hücresel a sisteminde aynı anda
kullanılabilecek kanal sayısını hesaplayınız.
Çözüm
At = 9000 km2; Ah = 60 km2; Bt = 100 MHz = 100×106 Hz; Bk = 25 kHz = 25×103 Hz.
B 100 × 106
nkk = t =
= 4000 kanal/küme
Bk
25 × 103
Toplam hücre sayısı: k =
N = 4 için: nsk = k
At 9000 km 2
=
= 150 hücre
Ah
60 km 2
Bt / Bk
100 × 106 / 25 × 103
= 150
= 150 × 1000 = 150000 kanal/sistem
4
N
Örnek 4.3
(Murthy and Manoy, Adhoc Wireless Networks, Architectures and Protocols, Prentice Hall, 2004, p. 149, Problem 3)
Hücresel a larda,
a) Frekansın tekrar kullanımı (frequency reuse) hücresel a kapasitesini nasıl etkiler?
b) 1000 km2’lik bir alanın hücresel a ile kapsandı ını dü ünelim. Bu sistem için ayrılan frekans
bantgeni li i 50 MHz, her kullanıcı için gerekli ileti im bantgeni li i 25 kHz olsun.
(1) Frekansın tekrar kullanımı (frequency reuse) yönteminin uygulanmaması durumunda aynı
anda kaç ileti im kanalının kullanılabilece ini hesaplayınız.
(2) 50 km2 alanı olan hücrelerin kullanılması durumunda, küme büyüklü ünün (N: cluster size) 3,
4 ve 7 hücre olması durumları için tüm hücresel a da (sistemde) aynı anda kaç ileti im
kanalının kullanılabilece ini hesaplayınız. Elde edilen sonuçları yorumlayınız.
c) Kullanıcı sayısı dı ında, hangi önemli etken küme (cluster) boyutunun belirlenmesinde rol oynar?
Çözüm
Verilenler: At=1000 km2, Ah=50 km2, Bt=50 MHz, Bk=25 kHz
a)
Frekansın tekrar kullanımı (frequency reuse) yöntemi hücresel a kapasitesinin artmasını sa lar.
Çünkü aynı frekans bandı aralarında belirli bir uzaklık olan farklı hücrelerdeki kullanıcılar
tarafından, birbirleri arasında giri im olmadan kullanılabilmektedir.
b1) Frekansın tekrar kullanımı olmaksızın aynı anda kullanılabilecek kanal sayısı:
8/18
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
Bt 50 × 106
=
= 2000 kanal/sistem
Bk 25 ×103
b2) Frekansın tekrar kullanımı yöntemi ile:
A 1000
Toplam hücre sayısı: k = t =
= 20 hücre
50
Ah
n=
N=3 için, nsk = k
Bt / Bk
50 × 106 / 25 × 103
= 20
= 20 × 666,7 = 20 × 666 = 13320 kanal/sistem
N
3
N=4 için, nsk = k
Bt / Bk
50 × 106 / 25 ×103
= 20
= 20 × 500 = 10000 kanal/sistem
N
4
Bt / Bk
50 × 106 / 25 × 103
= 20
= 20(285, 7) = 20 × 285 = 5700 kanal/sistem
N
7
Yorum: Küme büyüklü ü (N) arttıkça, aynı anda kullanılabilecek kanal sayısı azalır (N , n ).
N=7 için, nsk = k
c)
4.6
Kullanıcı sayısının dı ında, farklı hücrelerde aynı frekans bandının kullanılması sonucunda
ortaya çıkan “ortak kanal giri imi (cochannel interference)” hücre boyutunun belirlenmesinde
önemli bir etkendir.
Hücresel A ların Çalı ması (Operation of Cellular Networks)
ekil 4.9’da hücresel a sistemini olu turan ana birimler ve sistemin telefon a ı ile ba lantısı blok
diyagram olarak gösterilmi tir.
Kontrol kanalları
ve trafik kanalları
MU
MU
MU
MU
MU
MU
BS
BS
BS
PSTN
BCS
MSC
BSS
PSPDN
Telli ya da telsiz
ba lantı
BS
BS
BS
ISDN
BCS
BSS
BSC
BSS
BS
MSC
: Base Station Controller (baz istasyonu kontrol birimi)
: Base Station Subsystem (or Base Station – BS: Baz istasyonu)
: Base Sattion ya da BTS (Base Transceiver Station: Baz istasyonu alıcı-verici birimi)
: Mobile Switching Center ya da MTSO – Mobile Telecommunication Switching Office
(mobil haberle me santralı)
MU
: Mobile Unit (mobil birim)
PSPDN : Packet Switched Public Data Network (paket veri a ı)
PSTN : Public Switched Telephone Network (telefon a ı)
ekil 4.9 Hücresel a sisteminin blok diyagramı
9/18
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
Mobil birim (mobile unit or mobile station), alıcı, verci, anten ve abone kimli ini ta ıyan SIM
(Subscriber Identity Module) kartını içerir.
Baz istasyonu (BS ya da BTS) yakla ık olarak hücrenin ortasında bulunur; anten, ontrol birim ve
alıcı-vericileri (trasceivers) içerir. Kontrol birimi mobil ünite ile a arasında ça rı kotarma (ça rı
kurma ve çözme gibi i lemler) için kullanılır. Her baz istasyonu telli ya da telsiz ortam üzerinden bir
mobil haberle me santralına (MSC or MTSO) ba lıdır.
Mobil haberle me santralı (MSC or MTSO) mobil birimler asında ve mobil birimler ile di er
a lara ba lı aboneler arasında ba lantılar kurar, mobil birimin yer de i tirmesine göre baz
istasyonları arsında aktarma (handoffs) yapar, ücretlendirme bilgilerini tutar.
Mobil birim ile baz istasyonu arasında kontrol kanalları ve trafik kanalları olmak üzere iki tür
kanal kullanılır. Kontrol kanalları, mobil birim ile en yakın baz istasyonu arasında ça rı kurma,
tutma ve çözme i lemleri ile verici güç kontrolu i lemlerini yürütür. Trafik kanalları kullanıcılar
arasında ses ve veri i aretlerini ta ır.
ki Mobil Kullanıcı Arasında Ça rı Kurma A amaları
ekil 4.10’da, iki mobil kullanıcı arasında Mobil haberle me santralı (MSC or MTSO) tarafından
yapılan ça rı kurma a amaları gösterilmi tir.
(a) Mobil Birimin Açılması (Mobile Unit Initialization)
Her hücrenin baz istasyonu (BS), kendisine ayrılmı
frekans bandındaki ça rı kurma kanalları (setup
channels) üzerinden periyodik olarak yayın yapar. Mobil
M
birim açıldı ında, tarama yaparak çevredeki baz
S
istasyonlarından gelen sinyaller arasından en güçlüsünü
C
seçer ve bu ça rı kurma kanalını gözlemeye ba lar
(monitors). Böylece, mobil birim haberle me için
ba lantı kuraca ı baz istasyonunu seçmi olur ( ekil
4.10). Sonra mobil birim ile onun bulundu u hücredeki
baz istasyonunu kontrol eden MSC arasında bir
tokala ma (handshake) i lemi yürütülür. Tokala ma,
ekil 4.10 En güçlü baz istasyonu
seçilen baz istasyonu üzerinden MSC’nin mobil
i aretinin seçilmesi
kullanıcı kimli ini belirlemesi ve yerinin kaydedilmesi
için yapılır. Mobil birim açık kaldı ı sürece, mobil birimin yer de i tirebilece i hesaba katılarak bu
tarama i lemi (scanning procedure) periyodik olarak tekrarlanır. Mobil birim yeni bir hücreye
girerse, yeni baz istasyonu seçilir. Ayrıca, mobil birim baz istasyonu üzerinden gelen aramaları
(pages) da gözler.
(b) Mobil Birim Tarafından Ba latılan Ça rı
(Mobile-originated Call)
Ça rı ba latacak olan mobil birimin alıcısı (receiver),
önce seçmi oldu u baz istasyonunun “ileri yön
kanalından” (forward channel: BS’den mobile do ru
ileti im kanalı) ça rı kurma kanalının (setup channel) bo
olup olmadı ını kontrol eder. Kanal bo (idle) ise, mobil
ünitenin vericisi “ters yön kanalı” (reverse channel:
Mobilden BS’ye do ru ileti im kanalı) üzerinden aranan
birimin numaralarını gönderir. Baz istasyonu bu ça rı
kurma talebini MSC’ye iletir ( ekil 4.11).
10/18
M
S
C
ekil 4.11 Ba lantı talebi yapılması
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
(c) Arama (Paging)
MSC aranan birime ba lantı kurmak için, ça rılan
birimin numarasına göre bazı baz istasyonlarına arama
mesajı (paging message) gönderir ( ekil 4.10c). Bu
mesajı alan baz istasyonları ça rı kurma kanallarında bu
arama mesajını yayınlar.
M
S
C
ekil 4.12 Arama
(d) Ça rının Kabul Edilmesi (Call Accepted)
Ça rılan mobil birim, gözlemekte oldu u ça rı kurma
kanalında kendi numarasını algılar ve baz istasyonuna
yanıt verir. Baz istasyonu bu yanıtı MSC’ye iletir. MSC,
ça ıran ve ça rılan baz istasyonları arasında ba lantı
kurar. Aynı zamanda, MSC her iki baz istasyonunun
bulundu u hücrede uygun bir trafik kanalı seçer ve bu
kanalları baz istasyonlarına ve onlar arcılı ıyla mobil
birimlere bildirir ( ekil 4.10d). Her iki mobil birim de
alıcı ve vericileri bu kanallar üzerinden haberle me
yapacak ekilde ayarlar.
M
S
C
ekil 4.13 Ça rının kabulü
(e) Devam Eden Ça rı (Ongoing Call)
Ba lantı devam etti i sürece, mobil birimler kendi baz istasyonları ve MSC üzerinden ses ya da veri
haberle mesi yapabilirler ( ekil 4.14).
(f) Baz stasyonu De i tirme (Handoff)
Ba lantı sırasında, bir mobil ünite ba lı oldu u baz istasyonunun kapsama alanından çıkar ve ba ka
bir baz istasyonunun kapsama alanına girerse, haberle me yeni hücredeki baz istasyona atanan trafik
kanalı üzerinden devam eder ( ekil 4.15). Sistem bu de i ikli i haberle mede bir kesinti yapmadan
ve kullanıcıları uyarmadan yapar.
M
S
C
M
S
C
ekil 4.14 Devam eden ça rı
ekil 4.15 Baz istasyonu aktarma
11/18
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
Sistemin Di er Görevleri
(1) Ça rı Tıkanması (Call Blocking)
Mobil birimin ça rı ba latması a amasında, en yakın baz istasyonun bütün trafik kanalları me gul
ise, mobil birim önceden belirlenmi sayıda ça rı ba latma i lemini tekrarlar. Belirli sayıda ba arısız
denemeden sonra, kullanıcıya me ul tonu (busy tone) gönderilir.
(2) Ça rının Sonlandırılması (Call Termination)
ki kullanıcıdan biri ça rı sonlandırma tu una bastı ında ya da telefon ahizesini yerine koydu unda
(hang up), MSC bunu algılar ve her iki baz istasyonunda kullanılan trafik kanallarının çözülmesini
sa lar.
(3) Ça rının Kesilmesi (Call Drop)
Ba lantı sırasında, bazı alanlarda gürültünün ya da giri imin güçlü olması ya da sinyalin çok zayıf
olması nedeniyle, baz istasyonu belirli bir süre minimum sinyal seviyesini koruyamazsa, kullanıcıya
ayrılmı olan trafik kanalı kesilir (call drops) ve MSC’ye bilgi verilir.
(4) Uzaktaki Mobil Aboneler Arasında ya da Mobil Abonelerle ile Sabit Telefon Aboneleri
Arasında Ça rı Kurma (Calls to/from Fixed and Remote Mobile Subscriber)
MSC’ler telefon a ına ve di er a lara (ISDN ve paket anahtarlamalı veri a larına – PSPDN gibi)
ba lı olduklarından, uzaktaki mobil aboneler arasında ya da mobil abonelerle sabit telefon aboneleri
arasında telefon a ı ya da tahsis edilmi hatlar (dedicated lines) üzerinden ça rı kurulabilir.
4.7 Mobil Haberle mede Yayılma Etkileri (Mobile Radio Propagation Effects)
Mobil haberle mede, telli haberle meye ve telsiz sabit haberle meye göre daha fazla önem kazanan
iki konu vardır: (1) Sinyal gücü ve (2) Yayılmadaki olumsuz etkiler.
(1) Sinyal Gücü (Signal Strength)
Baz istasyonu ile mobil birim arasındaki sinyal gücü, kaliteli bir ileti im için yeteri kadar yüksek
olmalı, fakat aynı frekans bandını kullanan kom u kümelerdeki hücrelerde ortak kanal giri imi
(co-channel interference) yaratacak kadar yüksek olmamalıdır. Ayrıca, çe itli dı gürültü
kaynakların, örne in, ta ıtlardaki buji ate lemelerinin olu turdu u gürültü, kırsal alana göre
ehirlerde daha fazladır. Sinyal gücü, mobil birimin baz istasyonuna olan uzaklı ına ve mobil
birimin hareketine göre de i ir.
(2) Yayılmadaki stemeyen Etkiler (Unwanted Effects of Propagation)
Mobil haberle mede çokyollu yayılma (multipath propagation), analog ileti imde
sönümlenmeye (fading), sayısal ileti imde ise sembolerarası giri ime (intersymbolinterference)
neden olarak, sinyal seviyesi yeterli olsa bile, sinyali bozan ve sayısal ileti imde hatalarla sebep
olan olumsuz bir etkendir.
Hücresel A Tasarımında Hesaba Katılması Gereken Yayılma Etkileri:
-
Baz istasyonundaki ve mobil birimdeki maksimum verici güçleri.
-
Baz istasyonu anteninin uygulanabilir yüksekli i ve mobil birim anteninin tipik yüksekli i.
Bu etkenler hücre büyüklü ünü belirlemekte önemlidir. Ancak, olumsuz yayılma etkileri dinamik
olarak de i mektedir ve önceden kestirilemez. Bu durumda, uygulanabilecek en iyi yöntem, deneysel
verilere dayanan modeller kullanarak hücre büyüklü ü hakkında yönlendirici bilgiler edinmektir.
Bu modellerden en yaygın kullanılan Okumura tarafından geli tirilmi ve Hata tarafından yeniden
düzenlenmi bir modeldir. Okumura-Hata modeline göre, kentsel alan (urban), dı mahalleler
(suburban) ve açık alanlar (open areas) için yol kaybı (path loss) a a ıdaki formüllerle verilmi tir.
12/18
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
LdB(kentsel) = 69,55 + 26,16 log10 fc – 13,82 log10 ht – A(hr) + (44,9 – 6,55 log10 ht) log10 d
(4.13)
Burada,
fc
:
:
ht
hr
:
d
:
A(hr) :
Ta ıyıcı frekansı (MHz türünden, 150 – 1500 MHz)
Baz istasyonu verici anten yüksekli i (m türünden, 30 – 300 m)
Mobil birim alıcı anten yüksekli i (m türünden, 1 – 10 m)
Antenler arasındaki yayılma uzaklı ı (km türünden, 1 – 20 km)
Mobil birim anten yüksekli i için düzeltme çarpanı
Küçük ya da orta boy ehirler için düzeltme çarpanı E itlik (4.14)’de verilmektedir.
A(hr) = (1,1 log10 fc – 0,7) hr – (1,56 log10 fc – 0,8) dB
(4.14)
Büyük ehirler için düzeltme çarpanı E itlik (4.15 ve 4.16)’da verilmektedir.
A(hr) = 8,29 [log10 (1,54 hr)]2 – 1,1 dB,
fc 300 MHz için
(4.15)
A(hr) = 3,2 [log10 (11,75 hr)]2 – 4,97 dB, fc 300 MHz için
(4.16)
Dı mahalleler ve açık alanlar için yol kaybı formülleri E itlik (4.17) ve (4.18)’de verilmi tir.
LdB(dı mahalle) = LdB(kentsel) – 2 [log10 (fc / 28)]2 – 5,4
(4.17)
LdB(açık alan) = LdB(kentsel) – 4,78 (log10 fc)2 – 18,733 (log10 fc) – 40,98
(4.18)
Burada LdB(kentsel) de eri olarak küçük ve orta boyutta kentsel alan için hesaplanan de er
kullanılmalıdır. Çünkü dı mahalleler ve açık alan için kullanılacak düzeltme çarpanı A(hr), küçük ve
orta boy ehirler için kullanılan düzeltme çarpanı ile aynı alınmaktadır.
Örnek 4.4
Bir mobil haberle mede, ta ıyıcı frekansı fc = 900 MHz, baz istasyonu verici anteni yüksekli i ht =
40 m, mobil birim alıcı anteni yüksekli i hr = 5 m ve antenler arasındaki uzaklık d = 10 km olarak
veriliyor. Orta büyüklükte bir ehir için yol kaybını (path loss) hesaplayınız.
Çözüm
Orta büyüklükte bir ehir için mobil anten yüksekli i düzeltme çarpanı A(hr):
A(hr) = (1,1 log10 fc – 0,7) hr – (1,56 log10 fc – 0,8) dB
= (1,1 log10 900– 0,7) 5– (1,56 log10 900 – 0,8) = 8,95 dB
LdB = 69,55 + 26,16 log10 900 – 13,82 log10 40 – 8,95 + (44,9 – 6,55 log10 40) log10 10
=69,55 + 77,28 – 22.14 – 8,95 + 34.4 = 150,14 dB
4.8 El De i tirme (Handoff or Handover)
Bir mobil birimin konu ma sırasında ba lı oldu u baz istasyonunun kapsama alanından çıkıp ba ka
bir baz istasyonunun kapsama alanına girmesi durumunda, mobil ünite ile hedef baz istasyonu BS ya
da BTS) arasında yeni bir ba lantı kurulması ve eski baz istasyonu ile olan ba lantısının çözülmesi el
de i tirme olarak tanımlanır.
4.8.1 El De i tirme Kararında Kullanılan Performans Ölçütleri
(1) Hücre Tıkanma Olasılı ı (Cell Blocking Probability)
Baz istasyonu trafik kapasitesinin dolu olması neniyle, ba latılan yeni bir ça rının engellenmesi
(ba arısız olması) olasılı ıdır. Bu durumda, mobil birim sinyal kalitesinin iyi olmasına ra men
kom u hücredeki baz istasyonuna aktarılır.
13/18
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
(2) Ça rının Kesilmesi Olasılı ı (Call Dropping Probability)
Devam eden bir ça rının el de i tirme sırasında kesilme olasılı ıdır.
(3) Ça rının Tamamlanma Olasılı ı (Call Completion Probability)
Devam eden bir ça rının kesilmemesi olasılı ıdır.
(4) Ba arısız El De i tirme Olasılı ı (Probability of Unsuccessful Handoff)
El de i tirme i leminin yetersiz sinyal alma durumunda yapılma olasılı ıdır.
(5) El De i tirmenin Engellenme Olasılı ı (Handoff Blocking Probability)
El de i tirme i leminin ba arısız olma olasılı ıdır.
(6) El De i tirme Olasılı ı (Handoff Probability)
Ça rının sonlandırılmasından önce el de i tirme yapılması olasılı ıdır.
(7) El De i tirme Oranı (Handoff Rate)
Birim zamanda yapılan el de i tirmelerinin sayısıdır.
(8) Kesilme Süresi (Interruption Duration)
El de i tirme sırasında, mobil birimin her iki baz istasyonuna da ba lı olamadı ı süredir.
(9) El De i tirme Gecikmesi (Handoff Delay)
Mobil birim hareket halindeyken, el de i tirme yapılması gereken nokta ile el de i tirmenin
gerçekle ti i nokta arasındaki uzaklıktır.
4.8.2 El De i tirme Yapılmasının Nedenleri
El de i tirme yapılması için iki neden vardır:
(1) Ölçümlere ba lı el de i tirme
(2) Trafik de erlerine ba lı el de i tirme
Ölçümlere Ba lı El De i tirme
Radyo sinyalinin gücünün ya da kalitesinin BSC tarafından belirlenen de erlerin altına dü mesi
durumunda, ba lantı daha güçlü sinyale sahip baz istasyonuna aktarılır. Sinyaldeki zayıflama, hem
mobil birim (MU) hem de baz istasyonu (BS) tarafından yapılan ölçümlerle belirlenir. Bu tür el
de i tirmelere BSC karar verir.
Trafik de erlerine Ba lı El De i tirme
Mobil birimin servis aldı ı hücrenin trafik kapasitesinin dolması durumunda, hücre sınırlarında
bulunan mobil birim trafi in daha az oldu u kom u hücreye aktarılır. Bu tür el de i tirmelere MSC
karar verir.
4.8.3 El De i tirme Çe itleri
Dört tür el de i tirme vardır:
(1)
(2)
(3)
(4)
Hücre içi – BSC içi el de i tirme
Hücre dı ı – BSC içi el de i tirme
Hücre dı ı – BSC dı ı el de i tirme
MSC içi el de i tirme
(1) Hücre çi – BSC çi El De i tirme
Aynı hücre içinde abonenin ba ka bir trafik kanalına aktarılmasıdır. En basit el de i tirme olup BSC
tarafından gerçekle tirilir.
14/18
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
BSC
(2) Hücre Dı ı – BSC çi El De i tirme
Mobil birim, aynı BSC’ye ba lı ba ka bir hücreye
girdi inde, yeni hücredeki baz istasyonu (BS2) ile
ba lantı kurulduktan sonra eski baz istasyonu (BS1) ile
ba lantısı kesilir. El de i tirme BSC tarafından kontrol
edilir ( ekil 16).
MSC
BS2
BS1
(3) Hücre Dı ı – BSC Dı ı El De i tirme
Bu el de i tirme, mobil birim ba ka bir BSC ile kontrol
edilen bir hücreye girdi inde gerçekle ir. Mobil birimin,
yeni hücreye servis veren BSC2 ve BS2 ile ba lantısı
ba arıyla kurulduktan sonra eski hücreye servis veren
BSC1 ve BS1 ile ba lantısı kesilir. Bu tür el
de i tirmeler, BSC1 tarafından verilen karar üzerine
MSC tarafından gerçekle tirilir ( ekil 4.17).
BSC2
BS2
ekil 4.16
MSC
BSC1
BS1
ekil 4.17
(4) MSC çi El De i tirme
Mobil birim, ba ka bir MSC’in kontrolu altındaki bir hücre girdi inde, servis alınmakta olan MSC1
yeni hücreye (hedef hücre) hizmet veren MSC2 ile ileti im kurar ve ba lantı MSC2’ye aktarılır.
( ekil 4.18). Sürdürülmekte olan ileti imin MSC1’den MSC2’ye aktarılabilmesi için hedef santral
(MSC2)’yi tanımlayan “El De i tirme Numarasına (HON: Handoff Number) ihtiyaç duyulur
Ücretlendirme bilgileri ilk MSC tarafından tutulmaya devem eder.
BSC2
BS2
MSC2
PSTN
BSC1
MSC1
BS1
ekil 4.18
Bir mobil birimin LA noktasında bulunan Baz stasyonu A’dan (BSA) LB noktasında bulunan Baz
stasyonu B’ye (BSB) do ru hareket ederken, “baz istasyonu de i tirme kararı (handoff decision)”,
baz istasyonlarının belirli bir süre içinde mobil birimden aldıkları ortalama sinyal gücüne ve/veya
buna ek ölçütlere göre baz istasyonları tarafından alınır. BSA’nın aldı ı sinyal gücünü PA ile, BSB’nın
aldı ı sinyal gücünü ise PB ile gösterebiliriz.
4.8.4 Alınan Sinyal Gücüne Göre El De i tirme Karar Yöntemleri
(Handoff Decision Methods According to the Recieved Signal Power)
Baz istasyonun aldı ı sinyal gücüne göre el de i tirme karar yöntemleri be
toplanabilir. Bu yöntemler ekil 4.19’da grafik olarak gösterilmi tir.
ba lık altında
1) Göreli sinyal gücü (relative signal strength): Bu yöntemde, PB > PA oldu u anda mobil birimin
BSA ile ba lantısı kesilir ve BSB’ye ba lanır; yani handoff olur. Bu nokta ekil 4.19a’da L1 ile
gösterilmi tir. Bu noktada BSA’nın ve BSB’nin aldıkları sinyal güçleri e it olmasına kar ın PA
azalmaktadır. E er daha sonra PA> PB olursa, mobil birimin BSB ile ba lantısı kesilir ve tekrar
BSA’ya ba lanır. Çokyolluluk etkisi (multipath effect) nedeniyle, BS’ler tarafından alınan sinyalin
ortalama seviyesinde de dalgalanmalar olaca ından, bu yöntem tek ba ına kullanıldı ında pinpon
etkisi (ping-pong effect) yaratabilir.
15/18
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
2) Göreli sinyal gücü ve e ik seviyesi (relative signal strength with threshold): (1) E er yüksek
e ik seviyesi kullanılıyorsa (bu durum ekil’4.19a’da E1 ile gösterilmi tir), BS’nin aldı ı sinyal
seviyesi e ik seviyesinin altına dü tü ünde handoff yapılır. Bu yöntem göreli sinyal gücü
yöntemine benzer ekilde çalı ır. (2) Göreli sinyal gücü ve e ik seviyesinin ikisinin birden
kullanılması durumunda, BSA’nın aldı ı sinyal seviyesi BSB’nin aldı ı sinyal seviyesinin ve bir
e ik seviyesinin altına dü erse (PA < PB ve PA < E durumunda) handoff yapılır. Bu yöntem
uygulandı ında, ekil 4.19a’da gösterildi i gibi, E1 için L1’de, E2 için L2’de, E3 için L4’de
handoff yapılır. E er e ik seviyesi, sinyal güçlerinin kesi me noktasının (PA=PB oldu u nokta)
çok altında seçilirse, ileti im kalitesi dü er ve ba lantının kesilme ihtimali artar.
3) Göreli sinyal gücü ve histerisiz (relative signal strength with hysteresis): Bu yöntemde, e er bir
baz istasyonunun aldı ı sinyal seviyesi di erinden yeterince fazla ise ( ekil’4.19a ve b’de
gösterildi i gibi aralarında H kadar fark varsa), handoff yapılır. Bu yöntem pinpon etkisinin
olu masını önler. Bu yöntemin tek dezavantajı, PA ileti im için yeterli seviyede olmasına ra men,
PB’den H kadar az olu u için gereksiz yere handoff yapılmasıdır.
4) Göreli sinyal gücü, histerisiz ve e ik seviyesi (relative signal strength with hysteresis and
threshold): Bu yöntemde, PA’nın (PB – H)’dan küçük ve aynı zamanda seçilen e ik seviyesinin de
altında olası durumunda handoff yapılır. ekil 19a’da, e ik seviyesinin E1 veya E2 seçilmesi
durumunda, L3’de handoff olur, e ik seviyesinin E3 seçilmesi durumunda, L4’de handoff olur.
5) Kestirim Teknikleri (prediction techniques): Handoff kararı, baz istasyonların yaptı ı kestirim
sonucunda almayı bekledikleri sinyal gücüne göre verilir.
Baz istasyonu
A
Baz istasyonu A’nın
aldı ı sinyal gücü (PA)
Baz istasyonu
B
Baz istasyonu B’nin
aldı ı sinyal gücü (PB)
Atama
(assignment)
B’ye atanır
(assigned to B)
E1
Sinyal güçlerinin e it
oldu u durum
A’ya geçer
(handoff toA)
E2
E3
H
LA
B’ye geçer
(handoff to B)
A’ya atanır
(assigned to A)
L1 L2 L3
L4
LB
(a) Yönteme göre karar verme noktaları
-H
0
H
(b) Histerisiz Mekanizması
Uygulanan Yönteme Göre Handoff Noktaları
L1: Göreli sinyal gücüne göre veya göreli sinyal gücü ve E1’e göre;
L2: Göreli sinyal gücü ve E2’ye göre;
L3: Göreli sinyal gücü ve histerisiz H’ya göre;
L4: Göreli sinyal gücü ve E3’e göre veya Göreli sinyal gücü, histerisiz H’ya ve E3’e göre.
ekil 4.19 Baz istasyonu de i tirme (handoff) karar verme yöntemleri
16/18
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
4.9 Hücresel A larda Güç Kontrolü (Power Control in Cellular Networks)
Hücresel A larda Dinamik Güç Kontrolüne htiyaç Duyulmasının Nedenleri
1. Etkili bir ileti im için, gerek baz istasyonu alıcısına gelen sinyalin gerekse mobil birim (MU)
alıcısına gelen sinyal güç seviyeleri ortamdaki elektriksel gürültü seviyesinin yeteri kadar üstünde
olmalıdır.
2. Aynı zamanda, mobil birimin yayınladı ı sinyal gücü, ortak kanal giri imini (cochannel
interference), muhtemel sa lık sorunlarını ve bataryadan çekilen gücü azaltmak için en az
seviyede tutulmalıdır (ortak kanal giri imi, aynı frekans bandını kullanan hücrelerin ileti im
kanalları arasındaki giri imdir).
3. CDMA (Code Division Multile Access) yöntemi kullanan yayılı izge (spread spectrum – SS)
sistemlerde, tüm kullanıcılar aynı frekans bandını kullandıklarından, sistem performansının
dü memesi için mobil birimlerden baz istasyonuna gelen sinyallerin aynı güçte olmaları istenir.
Hücresel A larda Güç Kontrol Yöntemleri
1. Açık döngü güç kontrolü (open-loop power control)
2. Kapalı döngü güç kontrolü (closed-loop power control)
(1) Açık döngü güç kontrolü ( ekil 4.20),
Sadece mobil birim (MU) tarafından yapılan kontrol i lemleri içerir
Baz istasyonundan herhangi bir geri besleme almaz
Bazı SS sistemlerde kullanılır.
SS sistemlerde, baz istasyonu (BS) sürekli olarak “pilot” adı verilen modüle edilmemi bir sinyal
(unmodulated signal: carrier) gönderir. Bu sinyal, mobil birimin BS’den gönderilen CDMA kanalına ait
zamanlama (timing) bilgilerini ve demodülasyon için gerekli faz referanslarını almasını sa lar. Pilot,
aynı zamanda, güç kontrolü için de kullanılır. Mobil birim gelen pilotun güç seviyesini gözlemler ve
mobil birimden BS’ye gönderilen sinyalin seviyesini pilot seviyesiyle ters orantılı olarak ayarlar.
BS’den mobil birime gönderilen sinyaller için kullanılan kanala ileri yön kanalı (forward channel),
mobil birimden BS’ye giden sinyaller için kullanılan kanala ters yön kanalı (reverse channel) adı verilir.
Açık döngü güç kontrol yönteminde, ileri yön ve ters yön kanallarındaki sinyal güçlerinin yakın
ili kili (closely correladed) oldu unu varsayılır ki uygulamada genellikle öyledir. Açık döngü
kontrolü, kapalı döngü kontrolü kadar hassas de ildir. Fakat açık döngü kontrol yöntemi sinyal
gücündeki ani dalgalanmalara daha çabuk cevap verir. Örne in, mobil birimin büyük bir binanın
arkasından ortaya çıkması durumunda, mobil birime gelen pilot seviyesi ani olarak yükselece inden,
mobil birim BS’ye gönderdi i sinyal gücünü (ters yön kanalındaki sinyal gücünü) ani olarak
azaltabilir. BS’ye gelen di er CDMA kullanıcı kanallarının a ırı güçlü bir sinyalle bastırılmasını
engellemek için böyle hızlı bir güç seviyesi kontrolü gerekmektedir.
BS Pilot
gönderir
leri yön kanalı
(forward channel)
Ters yön kanalı
(reverse channel)
MU pilota göre
sinyal gücünü
kontrol eder
Baz istasyonu (BS)
Mobil Birim (MU)
ekil 4.20 Açık döngü güç kontrolü
17/18
Güncellenme Tarihi: 31.03.2014
(2) Kapalı Döngü Güç Kontrolü ( ekil 4.21)
Baz istasyonu (BS) mobil birimden gelen sinyal üzerinde performans ölçümleri yapar:
- Alınan sinyal seviyesi ölçümü;
- Alınan sinyalin SNR oranı (Signal-to-Noise Ratio: Sinyal-gürültü oranı) ölçümü;
- Alınan sinyalin BER (Bit Error Rate: Bit hata oranı) ölçümü.
Performans ölçüm sonuçlarına göre BS, kontrol kanalı üzerinden mobil birime kullanması
gereken güç seviyesini bildirir (bkz. Çizelge 4.2).
Mobil birimden gelen sinyal kalitesi bilgilerine göre BS, gönderece i sinyal gücü
seviyesini ayarlar (ileri yön kanalındaki sinyal gücünü ayarlar).
Baz istasyonu,
(1) Performans öçümü yapar, MU’ya güç seviyesi bildirir;
(2) MU’dan gelen sinyal kalitesi bilgisine göre sinyal
gücünü ayarlar.
leri yön kanalı
(forward channel)
Mobil birim,
(1) BS’den gelen bilgiye
göre güç seviyesini ayarlar;
(2) Aldı ı sinyal kalitesi
BS’ye bildirir.
Ters yön kanalı
(reverse channel)
Baz istasyonu (BS)
Mobil Birim (MU)
ekil 4.18 Kapalı döngü güç kontrolü
Çizelge 4.2 Güç Seviyesi Sınıfları
Güç Sınıfı
1
2
3
4
5
6
7
8
Baz stasyonu (BS)
(watt)
320
160
80
40
20
10
5
2,5
18/18
Mobil Birim (MU)
(watt)
20
8
5
2
0,8

Download Report