Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống truy nhập đa kênh phân chia theo mã (DS/CDMA)

Máy phát DS/SS BPSK

Eb/N0: giá trị cực tiểu cần thiết để có được mức tín hiệu có thể chấp nhận được tại máy thu và được cho bởi tỷ lệ lỗi bit BER. Ta sử dụng giả thiết cho các hệ thống DS/SS, ta có thể thấy rằng tích của b(t)c(t) cũng là một tín hiệu cơ số hai có biên độ ±1, có cùng tần số với tín hiệu PN.

Máy thu DS/SS-BPSK

Mặt khác một máy thu không chủ đích không biết được mã, vì thế ở các điều kiện bình thường nó không thể “giải mã” bản tin. Nếu có một khác biệt nào đó giữa tần số của bộ dao động nội và tần số sóng mang, thì tần số gần với fc có thể được tạo ra và có thể theo dừi được tần số chớnh xỏc bằng một mạch vũng hồi tiếp, vũng khoỏ pha chẳng hạn.

Heọ thoỏng DS/SS-QPSK

Một dạng khác ta có thể sử dụng một hệ thống DS/SS-QPSK để phát một tín hiệu số có tốc độ bit gấp đôi: 2/T bit/s bằng cách chia tín hiệu số thành hai tín hiệu có tốc độ bit 1/T bit/s và để chúng điều chế một trong hai nhánh. Tồn tại các nhân tố đặc trưng cho hiệu quả hoạt động của DS/SS-QPSK như: độ rộng băng tần được sử dụng, PG tổng và tỷ số tín hiệu trên tạp âm SNR (Signal to Noise Ratio) (thường được xác định bằng xác xuất lỗi bit).

Đồng bộ

Trong phân này chúng ta sẽ phân tích việc định thời của mã PN tạo ra bên trong máy thu DSSS với mã PN trong tín hiệu thu rm( )t .Thông thường quá trình đồng bộ được thực hiện trong hai pha. Pha bám thực hiện đồng bộ tính trong khoảng thời gian ngắn bằng một phần củaTc và duy trì trạng tháiđồng bộ cho đếnkhi thực hiện việc giải điều chế.

Pha bắt mã

Một bộ tương quan bám (early) lấy mẩu tín hiệu vào nhanh hơn nửa chíp so với bộ giải điều chếsố liệu (data).Bộ tươngquan bám khác lấy mẫu tín hiệu vào chậm hơn một nửa chip so với bộ giải điều chếsố liệu. Xét giá trị của hàm tương quan liên tụcCCA ( )τ và đầu ra của các bộ tương quan bám theo ba trường hợp: mã PN của máy thu nhanh pha hơn so với hiệu vào, cùng pha với tín hiệu vào và chậm pha hơn tín hiệu vào (xem hình 2.16).

Sự cần thiết của chuyển giao trong hệ thống thông tin di động

Để giải quyết vấn đề này, người ta chuyển giao sang cell kế cận vì thường vùng biên của các cell sẽ trùng lên nhau một cách đáng kể.

Khái niệm chung về chuyển giao

§ Chuyển giao cứng (Hard Handover) giữa hệ thống CDMA này đến hệ thống CDMA khác.

Chuyển giao mềm (Soft handover) và mềm hơn (Softer Handover)

Khi tín hiệu từ trạm gốc thứ nhất trở nên quá yếu so với trạm gốc thứ hai đến nỗi không thể giải điều chế và giải mã được, trạm gốc thứ nhất sẽ bị loại trên cơ sở đo cường độ trường hay chính bởi trạm gốc này. Chuyển giao cứng được thực hiện khi cần chuyển sang một kênh tần số mới, là loại chuyển giao được thực hiện dựa trên nguyên tắc “cắt trước nối sau” (Break before Make) tức là liên kết với kênh lưu lượng cũ bị cắt bỏ trước khi nó được nối đến kênh lưu lượng mới.

Các tập kênh hoa tiêu

Các tài nguyên mạng yêu cầu cho loại chuyển giao này bao gồm tài nguyên chuyển giao mềm giữa hai cell A và B cộng với tài nguyên phục vụ cho chuyển giao meàm hôn cuûa cell B. Trạm gốc thông báo cho trạm di động nội dung của tập tích cực bằng bản tin ấn định kênh hoặc bản tin hướng dẫn chuyển giao (HDM – Handoff Direction Message).

Báo hiệu trong chuyển giao

• Bản tin đo cường độ trường của pilot
• Duy trì các tập .1 Mở đầu

MS sẽ thực hiện đo cường độ pilot của các trạm lân cận để khi cường độ tín hiệu pilot của trạm gốc mà nó đang liên lạc giảm đến mức ngưỡng hoặc khi nó xác định được một pilot có cường độ đủ mạnh thì MS sẽ gửi bản tin đo cường độ kênh này đến trạm gốc. § Khi MS bổ sung 1 pilot vào tập ứng cử và điều này sẽ làm cho kích thước của tập ứng cử vượt kích thước mà MS cung cấp cho nó, khi đó MS sẽ xoá pilot từ tập ứng cử mà pilot này có thời gian giảm chuyển giao gần với thời gian mất tác dụng nhất.

Các yêu cầu trong chuyển giao

§ Khi MS xử lí một bản tin hướng dẫn chuyển giao, mà trong bản tin này không liệt kê một pilot thuộc tập tích cực, và thời gian giảm chuyển giao tương ứng của pilot đã hết, thì MS sẽ chuyển pilot đó vào tập kế cận. Việc xử lý chuyển giao chậm trong trường hợp MS di chuyển với tốc độ nhanh có thể sẽ là nguyên nhân gây ra rớt cuộc gọi vì khi này MS sẽ không còn đủ khả năng giải điều chế kênh lưu lượng hướng xuống được phát từ cell ban đầu.

Báo hiệu trong quá trình chuyển giao

• BS B bắt đầu phát lưu lượng trên KLL hướng đi và nhận KLL hướng về. Nếu MS phát hiện cần phải bổ xung cell C vào tập tích cực và xoá cell A cùng một thời điểm thì nó sẽ thiết lập liên kết thông tin với C trước khi xoá cell A trong tập tích cực.

Aûnh hưởng của chuyển giao mềm và mềm hơn đến dung lượng của hệ thoáng CDMA

• Chuyển giao mềm trong các cell không sector hoá (Unsectorized Cell)
• Chuyển giao mềm trong các cell được sector hoá (Sectorized Cells)

Đối với hệ thống CDMA đã sector hoá thì có hai loại chuyển giao khi MS di chuyển từ sector này sang sector khác, đó là chuyển giao giữa hai sector của hai cell khác nhau - chuyển giao mềm và chuyển giao giữa hai sector trong cùng một cell - chuyển giao mềm hơn. Do xác suất để các tín hiệu từ H BS đồng thời bị ảnh hưởng bởi hiện tượng fading lâu (deep shadowing) nhỏ hơn rất nhiều so với trường hợp chỉ thu từ một BS, cho nên sẽ đạt được một độ lợi về tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SIR) bằng cách kết hợp các tín hiệu thu được từ H BS này.

Thuật toán điều khiển công suất trong chuyển giao mềm .1 Giới thiệu

Mặt khác, do dung lượng hệ thống bị giới hạn bởi các MS tại vùng biên giữa vùng chuyển giao mềm và vùng không chuyển giao nhưng độ lợi dung lượng do phân tập đa dạng sẽ cải thiện được chất lượng truyền dẫn cho các MS trong vùng chuyển giao. Tóm lại, thuật toán điều khiển công suất vừa đề suất cho ta một nguyên tắc điều khiển công suất phù hợp hơn bởi vì nó không chỉ xét đến tỉ số C/I kết hợp mà còn cố gắng cân bằng công suất của MS cần thiết giữa các BS liên quan trong quá trình chuyển giao và điều kiện của mỗi cell.

Các tham số chuyển giao

Ngưỡng này phải đủ thấp để thực hiện chuyển giao một cách nhanh chóng và phải đủ cao để tránh cảnh báo lỗi. Nó phải đủ thấp để tránh mất một kênh hoa tiêu tốt và phải đủ lớn để không di chuyển các kênh hoa tiêu hữu ích này trong tập tích cực hoặc tập ứng cử.

Các bản tin chuyển giao

Khi một kênh hoa tiêu của tập gần hoặc tập xa vượt ngưỡng T-ADD, MS sẽ chuyển pilot này vào tập ứng cử và gửi một bản tin PSMM đến trạm gốc. Khi cường độ tín hiệu của pilot trong tập ứng cử Pc lớn hơn cường độ của pilot trong tập tích cực Pa một khoảng Pc - Pa > T-COMP*0.5 dB thì MS sẽ gửi một bản tin đến trạm gốc.

Các thủ tục chuyển giao

Chuyển giao mềm sẽ làm tăng được quá trình xử lý thông tin của hệ thống ở đường xuống, chuyển giao mềm sẽ làm tăng được dung lượng của hệ thống, còn ở đường lên nó làm cho dung lượng của hệ thống tăng do tạp âm của hệ thống giảm. Việc điều chỉnh các tham số chuyển giao tại trạm gốc sẽ không phải là một giải pháp tốt bởi vì ở một vài vị trí trong cell chỉ thu được các FPICH với cường độ yếu (yêu cầu ngưỡng chuyển giao thấp) và có những vị trí khác thu các FPICH với cường độ mạnh hơn (yêu cầu ngưỡng chuyển giao cao hơn).

Báo hiệu trong chuyển giao ở hệ thống CDMA IS-95

Chuyển giao do MS yêu cầu được gọi là chuyển giao được MS hỗ trợ (Mobile – Assisted Handoff) và chuyển giao do BS yêu cầu được gọi là chuyển giao được BS hỗ trợ (Base Station – Assisted Handoff). MSC xem xét các kết nối với hai BS để thực hiện chuyển giao mà không làm gián đoạn kết nối (chuyển giao mềm) sau đó phát đi bản tin công nhận liên kết (Join Acknowledge) đến BS đích.

Ưu nhược điểm của chuyển giao mềm

Điều này được thực hiện bởi việc chuyển mạch “tức thời” đến trạm gốc có cường độ tín hiệu mạnh nhất trong quá trình chuyển giao (đường lên) và tránh được nhiễu cộng kết hợp với trễ chuyển giao. Vì vùng chuyển giao mềm là nơi mà cường độ tín hiệu của MS yếu và khả năng gây nhiễu của nó lên các MS của các cell lân cận là lớn nhất nên khi chuyển giao mềm được kết hợp với điều khiển công suất sẽ làm cho nhiễu của MS tại các.

Điều khiển công suất và chuyển giao mềm

Do trong quá trình chuyển giao mềm MS thông tin đồng thời với hai hay nhiều hơn các trạm gốc tức là cũng sẽ có hai hay nhiều hơn các kênh lưu lượng đường xuống được cấp phát cho MS. § Làm tăng nhiễu đường xuống (đến những người sử dụng khác) khi chuyển giao mềm được xử lý bởi vì có nhiều hơn hai trạm gốc cùng phát đến một MS thay vì một trạm gốc như trong chuyển giao cứng.

Xu hướng phát triển của thuật toán chuyển giao mềm

§ Giả sử rằng công suất tín hiệu thu được phải lớn hơn công suất nhiễu để chất lượng đường lên có thể chấp nhận được. Trong tương lai loại chuyển giao mềm và mềm hơn sẽ được quan tâm nhiều hơn chuyển giao cứng trong hệ thống không dây.