Chương 3 GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CỦA WCDMA UMTS
3.10. CÁC KIỂU CHUYỂN GIAO VÀ CÁC SỰ KIỆN BÁO CÁO TRONG
Chuyển giao là quá trình được thực hiện khi UE đã có kết nối vô tuyến để duy trì chất lượng truyền dẫn. Trong WCDMA có thể có chuyển giao cừng hoặc chuyển giao mềm.
3.10.1. Chuyển giao cứng
Chuyển giao cứng (HHO: Hard Handover) của WCDMA cũng giống như của GSM. UE chỉ nối đén một nút B. Khi thực hiện HO đến một nút B khác, kết nối đến nút B cũ được giải phóng.
Tất cả các kết nối sử dụng kênh FACH (kênh không sử dụng điều khiển công suất và dành cho các gói ngắn) hay DSCH (kênh phù hợp nhất cho các dịch vụ chuyển mạch gói) đều sử dụng HHO.
Ngoài ra HHO sử dụng cho:
√ HO giữa các hệ thống (giữa UTRAN và GSM)
√ HO giữa các tần số sóng mang khác nhau của UTRAN 3.10.2. Chuyển giao mềm/ mềm hơn
Chuyển giao mềm (hoặc mềm hơn) sử dụng nhiều kết nối từ một UE đến nhiều nút B. Danh sách các nút B tham gia vào kết nối với UE trong chuyển giao mềm/mềm hơn được gọi là “tập tích cực”. Có thể quy định được kích thước cực đại của tập tích cực. Thực chất chuyển giao là quá trình trong đó một ô (đoạn ô) hoặc được kết nạp vào tập tích cực hoặc bị loại ra khỏi tập tích cực.
Định kỳ hoặc tại các sự kiện báo cáo (sự kiện 1A, 1B và 1C chẳng hạn), SRNC nhận được kết quả đo từ UE để đưa ra quyết định chuyển giao. Sau khi quyết định chuyển giao, SRNC giửi bản tin lập lại cấu hình liên kết vô tuyến đã được đồng bộ đến các nút B liên quan và đồng thời gửi bản tin RRC về lập lại cấu hình kênh vật lý đến UE để các nút B này và UE thực hiện chuyển giao. Chuyển giao mềm cho phép tăng số đường truyền thu được trên đường xuống và đường lên nhờ vậy tăng tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SIR: Signal to Interference Ratio):
Ec/I0 (Ec là năng lượng chip còn I0 là mật độ phổ công suất nhiễu) và lượng tăng này được gọi là độ lợi chuyển giao. Sơ đồ tổng quát SHO được cho trên hình 3.19.
R1a, R1b là dải báo cáo cho các sự kiện 1a và 1b được thiết lập bởi RNC; H1a, H1b
làhằng số trễ được quy định cho các sự kiện 1a và 1b
Hình 3.19. Thí dụ về giải thuật SHO
Trong thí dụ trong trên hình 3.19 ta sử dụng các sự kiện báo cáo 1A, 1B và 1C.
Từ hình 3.19 ta thấy:
√ Lúc đầu. Chỉ có ô 1 và ô 2 nằm trong tập tích cực
√ Tại sự kiện A. (Ec/I0)P-CPICH1 > (Ec/I0)P-CPICH3- (R1a-H1a/2) trong đó (Ec/I0)P- CPICH1 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu kênh hoa tiêu của ô 1 mạnh nhất, (Ec/I0)P- CPICH3 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu kênh hoa tiêu của ô 3 nằm ngoài tập tích cực, R1a là hằng số dải báo cáo (do RNC thiết lập), H1a là thông số trễ sự kiện và (R1b-H1a/2) 1à cửa sổ kết nạp cho sự kiện 1A. Nếu bất đẳng thức này tồn tại trong khoảng thời gian ∆T thì ô 3 được kết nạp vào tập tích cực
√ Tại sự kiện C. (Ec/I0)P-CPICH4 > (Ec/I0)P-CPICH2 +H1c, trong đó (Ec/I0)P-CPICH4 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu của ô 4 nằm ngoài tập tích cực và (Ec/I0)P-CPICH2
là tỷ số tín hiệu trên nhiễu của ô 2 tồi nhất trong tập tích cực, H1c là thông số trễ sự kiện 1C. Nếu quan hệ này tồn tại trong thời gian ∆T và tập tích cực đã đầy thì ô 2 bị loại ra khỏi tập tich cực và ô 4 sẽ thế chỗ của nó trong tập tích cực
√ Tại sự kiện B. (Ec/I0)P-CPICH1 < (Ec/I0)P-CPICH3- (R1b+H1b) trong đó (Ec/I0)P- CPICH1 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu kênh hoa tiêu của ô 1 yếu nhất trong tập tích cực, (Ec/I0)P-CPICH3 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu của ô 3 mạnh nhất trong tập tích cực và R1b là hằng số dải báo cáo (do RNC thiết lập), H1b là thông số số trễ và (R1b+H1b) là cửa sổ loại cho sự kiện 1C. Nếu quan hệ này tồn tại trong khoảng thời gian ∆T thì ô 3 bị loại ra khỏi tập tích cực
3.11. CÁC THÔNG SỐ MÁY THU VÀ MÁY PHÁT VÔ TUYẾN CỦA UE Các thông số máy thu và máy phát quan trọng trong phần vô tuyến của UE được cho trong bảng bảng 3.2.
Bảng 3.2. Các thông số máy thu và máy phát vô tuyến quan trọng cho phần vô tuyến của UE
Các thông số chung Tần số công tác
Băng tần I: 2110-2170 MHz Băng tần II: 1930-1990 MHz Băng tần III: 1805-1880 MHz Phân cách song công chuẩn
Băng tần I: 190 MHz Băng tần II: 80 MHz Băng tần III: 95 MHz Các thông số máy thu
Độ nhạy
Băng tần 1: -117dBm Băng tần II: -115dBm Băng tần III: - 114dBm Các thông số máy phát
Công suất phát cực đai và độ chính xác
Loại 1: +33dBm +1/-3dB Loại 2: +27dBm +1/-3dB Loại 3: +24dBm +1/-3dB Loại 4: +21dBm ±2dB Điều khiển công suất phát
vòng hở
Bình thường: ±9dB Cực đai: ±12dB 3.12. AMR CODEC CHO W-CDMA
Bộ mã hoá tiếng đa tốc độ thích ứng (AMR CODEC: Adaptive Multirate Codec) được coi là công nghệ vượt trội các công nghệ mã hoá tiếng khác. Vì thế nó được chọn là sơ đồ mã hoá tiếng cho 3GW-CDMA UMTS. Nó cung cấp 8 chế độ mã hoá từ 12,2 bps đến 4,75kbps. Trong số các chế độ này, 12,2kbps, 7,4 kbps và 6,7 kbps có chung một giải thuật với các sơ đồ mã hoá tiếng được tiêu chuẩn hoá ở các tiêu chuẩn của các vùng khác trên thế giới. AMC CODEC cho phép lựa chọn tốc độ tùy theo chất lượng kênh truyền sóng. Nếu chất lượng tốt, tốc độ cao nhất (12,2kbps) được chọn. Nếu đường truyền xấu, một trong số các tốc độ thấp hơn được lựa tùy thuộc vào chất lượng đường truyền.
AMR cũng quy định các công nghệ ngoại vi cần thiết cho thông tin di động. Hai tuỳ chọn được cung cấp là giải thuật VAD (phát hiện tích cực tiếng) và DTX (phát không liên tục. Ngoài ra cũng định nghĩa các yêu cầu cho che dấu lỗi khi xẩy ra lỗi. Chẳng hạn nội suy các thông số mã hoá như khuếch đại bảng mã, hệ số dự đoán ngắn hạn cũng được định nghĩa theo sự chuyển đổi trạng thái do lỗi gây ra.
3.13. TỔNG KẾT
Trước hết chương này trình bày ngăn xếp giao thức của giao diện vô tuyến và các kênh logic, kênh truyền tải, kênh vật lý được tạo nên ở giao diện này. Sau đó chương trình bày các thông số lớp vật lý và quy hoạch tần số của WCDMA. Tại Việt- Nam băng I được chia làm bốn khe và được phân cho 4 nhà khai thác. Ngăn xếp giao thức được chia thành hai loại: một trong mặt phẳng C- Plane để truyền báo hiệu và một trong mặt phẳng U-Plane để truyền lưu lượng.
Tiếp theo cấu trúc của các kênh này được trình bày cụ thể. Các kênh được chia thành hai loại: kênh điều khiển, báo hiệu và kênh để truyền lưu lượng. WCDMA là giai đoạn phát triển đầu của 3G WCDMA UMTS vì thế việc thiết kế các kênh
để truyền lưu lượng vẫn tập trung lên dịch vụ chuyển mạch kênh với kênh được sử dụng cho dịch vụ này là DPCH. Tuy nhiên các kênh dung có chuyển mạch gói cũng đã bắt đầu được chú trọng. DSCH (Kênh chia sẻ đường xuống), RACH, FACH và CPCH được sử dụng cho mục đích này. Các kênh RACH, FACH và CPCH được sử dụng để truyền nhanh các gói nhỏ, còn kênh DSCH được sử cùng với kênh DPCH trong thời điểm gói lớn hơn khả năng truyền của kênh DPCH. Đường xuống sử dụng sơ đồ điều chế QPSK kết hợp với mã hóa kênh kiểm soát lỗi. Mã hóa kiểm soát lỗi được thực hiện ở hai lớp: (1) mã hóa phát hiện lỗi CRC, (2) mã hóa sửa lỗi. Các mã sửa lỗi có thể là mã xoắn hoặc mã turbo. WCDMA sử dụng phương pháp trải phổ chuỗi trực tiếp với tốc độ chip Rc=3,84Mcps. Trải phổ được thực hiện tại hai thao tác với hai mã: mã định kênh và mã nhận dạng nguồn phát. Khác với GSM, 3G WCDMA sử dụng cả phân tập phát lẫn phân tập thu tại nút B. Các sơ đồ này có thể nằm trong chế độ vòng hở hoặc vòng kín. Để đảm bảo tỷ số tín hiệu trên nhiễu yêu cầu, hai sơ đồ điều khiển công suất được sử dụng cho WCDMA: điều khiển công suất vòng hở và vòng kín. Điều khiển công suất vòng hở được áp dụng khi khi UE bắt đầu truy nhập mạng. Điều khiển vòng kín được sử dụng khi UE đã kết nối với nút B.
Điều khiển công suất vòng kín bao gồm điều khiển công suất vòng trong nhanh với tốc độ 1500 lần trong một giây và điều khiển công suất vòng ngoài chậm với tốc độ 10-100 lần trong một giây. WCDMA có thể sử dụng chuyển giao cứng hoặc mềm. Chuyển giao mềm chỉ được thực hiện trên cùng một tần số và trong cùng một hệ thống Cuối chương một số thông số và thông tin quan trọng liên quan đến máy thu và máy phát vô tuyến của UE cũng như CODEC thoại cho WCDMA cũng được trình bày.