Chuyển giao mềm được giới thiệu bởi công nghệ CDMA. So với tiêu chuẩn chuyển giao cứng thì chuyển giao mềm có một số ưu điểm lợi thế hơn. Tuy nhiên, nó cũng có những nhược điểm như sự phức tạp và sự tiêu thụ nguồn tài nguyên bổ sung.Việc quy hoạch tổng phí chuyển giao mềm (soft handover overhead) là một trong những thành phần cơ bản của việc quy hoạch và tối ưu hố mạng vơ tuyến.
2.2.1 Chuyển giao mềm
Chuyển giao mềm chỉ có trong cơng nghệ CDMA. So với chuyển giao cứng thơng
thường, chuyển giao mềm có một số ưu điểm. Tuy nhiên, nó cũng có một số các hạn
Tìm hiểu tổng quan WCDMA GVHD: Nguyễn Văn Dũng
Sinh viên: Trần Quang Anh Trang 29
mềm ban đầu là một trong các phần cơ bản của của việc hoạch định và tối ưu mạng vô tuyến. Trong phần này sẽ trình bày nguyên lý của chuyển giao mềm.
UE phát đến và thu từ hai node B này đồng thời. UE thu đồng thời thông tin từ các
node B và kết hợp chúng để được thông tin tốt nhất. Ở đường lên, thông tin phát đi từ
UE được các node B thu lại rồi chuyển đến RNC để được kết hợp chung.
Trong chuyển giao mềm các node B đều phát lệnh diều khiển công suất UE ở vùng chồng lấn vùng phủ của hai đoạn cell thuộc hai node khác nhau (chuyển giao hai
đường).
Hình 2.3 Chuyển giao mềm 2 đường
2.2.2 Chuyển giao mềm hơn
Chuyển giao mềm hơn là chuyển giao được thực hiện khi UE chuyển giao giữa 2 sector của cùng một cell hoặc chuyển giao giữa 2 cell do cùng một BS quản lý. Đây là loại chuyển giao trong đó tín hiệu mới được thêm vào hoặc xóa khỏi tập tích cực, hoặc thay thế bởi tín hiệu mạnh hơn ở trong các sector khác nhau của cùng BS.
Tìm hiểu tổng quan WCDMA GVHD: Nguyễn Văn Dũng
Sinh viên: Trần Quang Anh Trang 30
Hình 2.4 Chuyển giao mềm hơn
2.2.3 Nguyên lý chuyển giao mềm.
Chuyển giao mềm khác với quá trình chuyển giao cứng truyền thống. Đối với chuyển giao cứng, một quyết định xác định là có thực hiện chuyển giao hay không và
máy di động chỉ giao tiếp với một BS tại một thời điểm. Đối với chuyển giao mềm,
một quyết định có điều kiện được tạo ra là có thực hiện chuyên giao hay không. Tuỳ thuộc vào sự thay đổi cường độ tín hiệu kênh hoa tiêu từ hai hay nhiều trạm gốc có liên quan, một quyết định cứng cuối cùng sẽ được tạo ra để giao tiếp với duy nhất 1 BS. Điều này thường diễn ra sau khi tín hiệu đến từ một BS chắc chắn sẽ mạnh hơn các tín
hiệu đến từ BS khác. Trong thời kỳ chuyển tiếp của chuyển giao mềm, MS giao tiếp
đồng thời với các BS trong tập hợp tích cực (Tập hợp tích cực là danh sách các cell
hiện đang có kết nối với MS).
Hình 2.5 chỉ ra sự khác nhau cơ bản của chuyển giao cứng và chuyển giao
Tìm hiể Sinh viên: Tr Trong đó: ( BS2, D là h Lý do đ ping-pong cell, chuy
các kênh vô tuy Bằngviệc đưa ra đ di động s càng lớn, hi trễ càng nhi do liên kế trữ trễ khá là quan tr BS1 sẽ bị quá trình “c Trường h Ec/I0)2 vư đáp ứng, MS v thiết lập. Trư giao tiếp đ
ểu tổng quan WCDMA GVHD: Nguy
Sinh viên: Trần Quang Anh
Hình 2.5 Sự so sánh giữa chuyển giao cứng v
Trong đó: (pilot_Ec/I0)1 và (pilot_Ec/I
, D là hệ số dự trữ trễ.
Lý do đưa ra độ dự trữ trễ trong thu
pong”, hiệu ứng này xảy ra khi m
cell, chuyển giao cứng sẽ xuất hiện. Ngồi s các kênh vơ tuyến có thể ảnh hưở
c đưa ra độ dự trữ trễ, hiệu ứng “
ng sẽ không thực hiện chuyển giao ngay t n, hiệu ứng “ping-pong” càng ít
càng nhiều. Hơn thế nữa, máy di độ
ết có chất lượng kém khi bị tr
khá là quan trọng. Khi chuyển giao xu ngắt trước khi thiết lập liên k
quá trình “cắt trước khi thực hiện”. ng hợp chuyển giao mềm đư vượt quá (pilot_ Ec/I0)1 , miễn là đi
ng, MS vẫn chuyển sang trạng thái chuy
p. Trước khi BS1 bị cắt (điều ki p đồng thời với cả BS1 và BS2.
ng quan WCDMA GVHD: Nguy
ự so sánh giữa chuyển giao cứng và chuyển giao mềm
/I0)2 là Ec/I0 của kênh hoa tiêu nh
trong thuật toán chuyển giao cứng là đ y ra khi một máy di động di chuyển qua l
n. Ngoài sự di động của MS, ảnh hư
ởng nghiêm trọng bởi hiệu
ng “ping-pong” có thể được gi n giao ngay tức thì đến các BS t
” càng ít ảnh hưởng. Tuy nhiên khi đ
ộng cịn gây ra nhiễu bổ sung t
trễ. Vì thế, với chuyển giao cứ n giao xuất hiện, liên kết lưu lư p liên kết mới với BS2 , cho nên chuy
được chỉ ra trong hình 2.5(b), tr n là điều kiện khới xướng chuy
ng thái chuyển giao mềm và mộ u kiện ngắt chuyển giao được đáp
2. Vì thế, khác với chuyển giao c
ng quan WCDMA GVHD: Nguyễn Văn Dũng
Trang 31
ển giao mềm.
a kênh hoa tiêu nhận từ BS1 và
ng là để tránh “hiệu ứng
n qua lại biên giới một
nh hưởng phadinh của
u ứng “ping-pong”.
c giảm nhẹ bởi vì máy n các BS tốt hơn. Độ dữ trữ ng. Tuy nhiên khi độ dữ trữ lớn thì độ
sung tới các cell lân cận
ứng, giá trị của độ dữ t lưu lượng đầu tiên với
, cho nên chuyển giao cứng là
ra trong hình 2.5(b), trước khi (pilot_
ng chuyển giao mềm được
ột liên kết mới được c đáp ứng), thì MS sẽ
Tìm hiể Sinh viên: Tr mềm là quá trình “th trợ chuyển giao m nhau. Quá trình chuy 2.4 minh ho
hướng của nó. Hai BS trong t
sử dụng lạ
khiển mạng vơ tuy những khung khác thì b trợ chuyển giao m Trên đư thể kết hợ các thành ph nhất, việc này s chuyển giao m (đối với c sử dụng khác như là nhi giao mềm trên đư
hiệu suất c mô và sự
ểu tổng quan WCDMA GVHD: Nguy
Sinh viên: Trần Quang Anh
m là quá trình “thực hiện trước khi c n giao mềm và các điều kiện c
Quá trình chuyển giao mềm khác nhau trên các hư 2.4 minh hoạ điều này. Trên đường lên, MS phát tín hi
a nó. Hai BS trong tập hợp tích c
ại tần số các hệ thống CDMA. Sau đó, các tín hi
ng vơ tuyến RNC cho sự kế ng khung khác thì bị loại bỏ. Vì th
n giao mềm.
Trên đường xuống, các tín hiệu tương t
ợp các tín hiệu từ các BS khác nhau khi nó phát hi
các thành phần đa đường bổ sung. Thư c này sẽ tăng thêm lợi ích đư n giao mềm trên đường xuống, c
i cả 2 loại chuyển giao mềm). Kê
ng khác như là nhiễu bố sung trên giao di
m trên đường xuống cần nhiều tài nguyên hơn. K
t của chuyển giao mềm phụ thu tiêu tốn tài nguyên tăng thêm.
Hình 2.6 Nguyên lý c
ng quan WCDMA GVHD: Nguy
c khi cắt”. Một số các thuật tốn đư n của nó được sử dụng trong các thu
m khác nhau trên các hướng truyền d
ng lên, MS phát tín hiệu vào khơng trung nh p tích cực có thể đồng thời nhậ
ng CDMA. Sau đó, các tín hiệu được chuy ết hợp có chọn lựa. Khung tố
. Vì thế trên đường lên khơng cần có kênh m
u tương tự cũng được phát ra nh
các BS khác nhau khi nó phát hiện thấ
Thường thì sử dụng chiến lược k i ích được gọi là phân tập vĩ mô.Tuy nhi
ng, cần thiết ít nhất một kênh đư m). Kênh đường xuống mở rộng tác đ sung trên giao diện vơ tuyến. Vì th
u tài ngun hơn. Kết quả là, trên đư
thuộc sự điều chỉnh giữa hệ số
n tài nguyên tăng thêm.
Nguyên lý của chuyển giao mềm
ng quan WCDMA GVHD: Nguyễn Văn Dũng
Trang 32
t toán được đề nghị để hỗ
ng trong các thuật toán khác
n dẫn khác nhau. Hình u vào khơng trung nhờ anten đa
ận tín hiệu nhờ hệ số c chuyển đến bộ điều ốt hơn được chọn và n có kênh mở rộng hỗ c phát ra nhờ các BS và MS có ấy các tín hiệu đó là c kết hợp có tỉ số lớn ĩ mơ.Tuy nhiên, để hỗ trợ t kênh đường xuống mở rộng ng tác động tới người
n. Vì thế để hỗ trợ chuyển
là, trên đường xuống, ố tăng ích phân tập vĩ
Tìm hiểu tổng quan WCDMA GVHD: Nguyễn Văn Dũng
Sinh viên: Trần Quang Anh Trang 33
2.2.4 Các thuật toán của chuyển giao mềm
Hiệu suất của chuyển giao mềm thường liên quan đến thuật tốn. Hình 3-17 đưa ra thuật toán chuyển giao mềm của IS-95A (cịn gọi là thuật tốn cdmaOne đơn giản).
Hình 2.7 Thuật toán chuyển giao mềm IS-95A
(1) Ec/I0 pilot vượt quá T_ADD, MS gửi thông điệp đo cường độ pilot (PSMM) và truyền tín hiệu pilot đến tập hợp ứng cử.
(2) BS gửi một thông điệp điểu khiển chuyển giao (HDM).
(3) MS chuyển tín hiệu pilot đến tập hợp tích cực và gửi thơng điệp hồn thành chuyển giao (HCM- Handover Completion Message).
(4) Ec/I0 pilot xuống dưới mức T_DROP, MS bắt đầu bộ định thời ngắt chuyển giao.
(5) Bộ định thời ngắt chuyển giao kết thúc hoạt động. MS gửi một PSMM. (6) BS gửi một HDM.
(7) MS gửi một tín hiệu pilot từ tập hợp tích cực đến tập hợp lân cận và gửi HCM.
Tập hợp tích cực là một danh sách các cell hiện đang có kết nối với MS; tập hợp
ứng cử là danh sách các cell hiện không được sử dụng trong kết nối chuyển giao mềm, nhưng giá trị Ec/I0 pilot của chúng đủ để bổ sung vào tập hợp tích cực; Tập hợp lân cận
(tập hợp giám sát) là danh sách các cell mà MS liên tục kiểm đo, nhưng giá trị Ec/I0 pilot của chúng không đủ để bổ sung vào tập hợp tích cực.
Trong IS-95A, ngưỡng chuyển giao là một giá trị cố định của Ec/I0 pilot nhận
được. Nó có thể dễ dàng thực hiện, nhưng khó khăn trong việc xử lý sự thay đổi tải
Tìm hiểu tổng quan WCDMA GVHD: Nguyễn Văn Dũng
Sinh viên: Trần Quang Anh Trang 34
đề xuất cho IS-95B và cdma2000 với sự biến đổi động chứ không phải ngưỡng cố định.
Trong hệ thống WCDMA, sử dụng thuật toán phức tạp hơn nhiều, được minh hoạ trong hình 2.5
Hình 2.8 Thuật tốn chuyển giao mềm trong WCDMA
Trong đó:
Reporting_range là ngưỡng cho chuyển giao mềm. Hysteresis_event1A là độ trễ bổ sung
Hysteresis_event1B là độ trễ loại bỏ
Hysteresis_event1C là độ trễ thay thế
Reporting_range – Hysteresis_event1A được gọi là Window_add Reporting_range + Hysteresis_event1B được gọi là Window_drop
T : là khoảng thời gian khởi xướng.
Tìm hiểu tổng quan WCDMA GVHD: Nguyễn Văn Dũng
Sinh viên: Trần Quang Anh Trang 35
Best_pilot_Ec/I0 là cell được đo và có cường độ mạnh nhất trong tập hợp tích cực;
Best_candidate_pilot_Ec/I0 là cell được đo có cường độ mạnh nhất trong tập hợp
giám sát.
Worst_candidate_pilot_Ec/I0 là cell được đo có cường độ yếu nhất trong tập hợp
tích cực.
Tập hợp tích cực “Active Set” : Là tập hợp các cell có kết nối chuyển giao mềm
với UE.
Tâp hợp lân cận/ tập hợp giám sát (Neighbour set/Monitored set): Là danh sách các cell mà UE liên tiếp đo, nhưng pilot_Ec/I0 không đủ mạnh để bổ sung vào tập hợp tích cực.
Thuật tốn chuyển giao mềm có thể được mơ tả tóm tắt như sau:
Nếu pilot_Ec/I0 > Best_pilot_Ec/I0 - (Reporting_range + Hysteresis_event1A) xét
trong một khoảng thời gian T và tập hợp tích cực chưa đầy, thì cell được bổ sung vào tập hợp tích cực. Hoạt động này được gọi là Sự kiện 1A hay Bổ sung liên kết vô
tuyến.
Nếu pilot_Ec/I0 < Best_pilot_Ec/I0 - (Reporting_range - Hysteresis_event1B) xét
trong khoảng thời gian T, thì cell bị loại bỏ khỏi tập hợp tích cực. Hoạt động này
được gọi là Sự kiện 1B hay Sự loại bỏ liên kết vơ tuyến.
Nếu tập hợp tích cực đã đầy và Best_candidate_pilot_Ec/I0 >
Worst_Old_pilot_Ec/I0 + Hysteresis_event1C xét trong một khoảng thời gian T, thì
cell yếu nhất trong tập hợp tích cực được thay thế bởi một cell ứng cử khoẻ nhất
trong tập hợp ứng cử. Hoạt động này gọi là Sự kiện 1C hoặc là Sự kết hợp bổ sung
và loại bỏ liên kết vô tuyến.
Trong thuật toán chuyển giao mềm của WCDMA, sử dụng ngưỡng tương đối chứ không phải ngưỡng tuyệt đối. So với IS-95A, lợi ích lớn nhất của thuật toán trong WCDMA này sự tham số hoá dễ dàng mà không cần điều chỉnh các thông số cho các vùng nhiễu thấp và cao do các ngưỡng tương đối.
2.2.5 Các đặc điểm của chuyển giao mềm.
So với phương thức chuyển giao cứng truyền thống, chuyển giao mềm có những
Tìm hiể Sinh viên: Tr dẫn (khơng có ng nghĩa là tả hao dữ liệ Ngồi đi trong WCDMA; cùng v như là mộ
điều khiển công su
mềm.
Giả sử rằng MS di chuy BS2 đã mạ
Trong hình (a) vịng bảo QoS trên đư
hình (b), MS
nghe MS. Sau đó tín hi
kết hợp ch lựa và khung y công suất phát đư thế, nhiễu đư chuyển giao m
ểu tổng quan WCDMA GVHD: Nguy
Sinh viên: Trần Quang Anh
n (khơng có ngắt quãng trong chuyể
ải trong báo hiệu mạng thấp hơn và trong chuy ệu do truyền dẫn bị ngắt như trong chuy
Ngoài điều khiển di động, cịn có m
trong WCDMA; cùng với điều khiển cơng su
ột cơ cấu giảm nhiễu. Hình 2.9 ch
n cơng suất, trong hình (b) s
Hình 2.9 Sự suy giảm nhiễu do có chuyển giao mềm trong UL
ng MS di chuyển từ BS1 đến BS
ạnh hơn từ BS1. Điều này có ngh
Trong hình (a) vịng điều khiển cơng su o QoS trên đường lên khi MS di chuy
hình (b), MS đang trong trạng thái chuy
nghe MS. Sau đó tín hiệu nhận được chuy
p chọn lựa được sử dụng trong chuy a và khung yếu hơn bị loại bỏ. Bởi vì BS
t phát được yêu cầu từ MS th u được tạo ra bởi MS này trên đư
n giao mềm luôn giữ cho MS đư
ng quan WCDMA GVHD: Nguy
ển giao mềm). Khơng có hiệu p hơn và trong chuyển giao mề t như trong chuyển giao cứng.
ng, cịn có một lý do khác để thực hiệ n công suất, chuyển giao mềm c
u. Hình 2.9 chỉ ra 2 mơ hình. Trong hình (a), ch t, trong hình (b) sử dụng cả điều khiển cơng su
ự suy giảm nhiễu do có chuyển giao mềm trong UL
n BS2. Tại vị trí hiện tại tín hiệ u này có nghĩa là BS2 “tốt hơn” BS1.
n công suất tăng năng lượng phát đ ng lên khi MS di chuyển ra xa khỏi BS phục vụ
ng thái chuyển giao mềm: cả BS1 và BS
c chuyển đến RNC để kết hợp. Trên đư ng trong chuyển giao mềm. Khung kh
i vì BS2 “tốt hơn” BS1, để đáp
MS thấp hơn công suất cần thiết trong mơ hình (a). Vì
i MS này trên đường lên thất hơn khi có chuy cho MS được kết nối với BS tốt nhất. Trên đư
ng quan WCDMA GVHD: Nguyễn Văn Dũng
Trang 36 u ứng ”ping-pong” có
ềm, thì khơng có suy
ện chuyển giao mềm
m cũng được sử dụng ra 2 mơ hình. Trong hình (a), chỉ sử dụng n cơng suất và chuyển giao
ự suy giảm nhiễu do có chuyển giao mềm trong UL
ệu pilot nhận được từ
ng phát đến MS để đảm ụ của nó, BS1. Trong
và BS2 đều đồng thời lắng
p. Trên đường lên, sự
m. Khung khỏe hơn được chọn
đáp ứng QoS mục tiêu,
t trong mơ hình (a). Vì
t hơn khi có chuyển giao mềm vì t. Trên đường xuống,
Tìm hiểu tổng quan WCDMA GVHD: Nguyễn Văn Dũng
Sinh viên: Trần Quang Anh Trang 37
tình huống phức tạp hơn. Mặc dù việc kết hợp theo hệ số lớn nhất đem lại độ lợi phân tập macro, vẫn yêu cầu các kênh đường xuống mở rộng để hỗ trợ chuyển giao mềm.
Tóm tắt các đặc điểm chính của chuyển giao mềm như sau: