c. Cỏc đặc điểm của chuyển giao mềm
3.3.2.2 Đo đạc chuyển giao
Trong WCDMA, UE liờn tục quột cỏc cell khỏc cú cựng tần số khi sử dụng kờnh riờng trong trạng thỏi cell_DCH. UE thường sử dụng bộ lọc để tỡm ra kờnh đồng bộ sơ cấp (P-SCH) của cỏc cell lõn cận. Tất cả cỏc cell phỏt cựng mĩ đồng bộ mà UE đang
69 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n
tỡm kiếm. UE nhận dạng cỏc cell bằng kờnh đồng bộ thứ cấp (S-SCH) và kờnh pilot (CPICH). Sau thủ tục đồng bộ, UE cú thể tiến hành đo pilot_Ec/I0 và nhận dạng cell.
Bởi vỡ cỏc Nỳt B WCDMA cú thể khụng đồng bộ, UE cũng giải mĩ số khung hệ thống (SFN) từ cỏc cell lõn cận. SFN cho biết việc định thời Nỳt B với độ phõn giải khung là 10ms. SFN được phỏt trờn kờnh quảng bỏ, BCH, tiến hành trờn kờnh vật lý điều khiển chung sơ cấp, P-CCPCH.
Thủ tục đo đạc chuyển giao trong cựng tần số được trỡnh bày trong hỡnh 3.23. Chỳ ý:
+ Số cỏc đỉnh xung mà UE cú thể thu được bằng bộ lọc kết hợp của nú càng nhiều, việc nhận dạng cell WCDMA diễn ra càng lõu. Thời gian nhận dạng cell phụ thuộc cỏc yếu tố sau:
Số cỏc nhỏnh đa đường..
Số cỏc cell trong phạm vi UE thu bắt được súng.
Số cỏc cell đĩ tỡm thấy.
Kớch cỡ của danh sỏch cỏc cell lõn cận. + UE cần phải cú khả năng bỏo cỏo việc đo đạc:
Trong vũng 200ms đối với một cell được nhận dạng.
Trong vũng 800ms đối với một cell mới trong danh sỏch cell lõn cận.
Trong vũng 30ms với một cell mới ngồi danh sỏch cỏc cell lõn cận.
(1) UE ủồng boọ taỏt caỷ caực cell trong phám vi phaựt hieọn ủửụùc sửỷ dúng P-SCH, S-SCH CPICH vaứ nhaọn dáng chuựng
(2) UE giaỷi maừ Soỏ khung heọ thoỏng (SFN) tửứ kẽnh BCH cuỷa caực cell lãn caọn.
(3) Neỏu sửù khụỷi táo baựo ủửụùc ủaựp ửựng(vớ dú ù nhử Window_add), UE baựo caựo vieọc ủo ủác chuyeồn giao vụựi RNC
(3) RNC gửỷi leọnh caọp nhaọt taọp hụùp tớch cửùc ủeỏn UE
Hỡnh 3- 20 Thủ tục đo đạc chuyển giao trong cựng tần số.
70 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n
Thời gian nhận dạng cell trong pha (1) hỡnh 3-20 chủ yếu phụ thuộc vào số cỏc cell và cỏc thành phần đa đường mà UE cú thể thu được. UE cần kiểm tra mọi đỉnh xung trong bộ lọc kết hợp của nú. Số đỉnh càng ớt, việc nhận dạng cell càng nhanh. Chiều dài của danh sỏch cell lõn cận chỉ cú ảnh hưởng ớt đến hiệu suất đo đạc chuyển giao.
Yờu cầu hiệu suất đo đạc chuyển giao 3GPP đối với UE như sau: với CPICH Ec/I0
>-20dB, và SCH Ec/I0 > -20dB UE cú khả năng bỏo cỏo đo đạc trong vũng 200ms từ một cell đĩ được nhận dạng và trong vũng 800ms từ một cell mới nằm trong tập hợp giỏm sỏt. Hỡnh 3-21 đưa ra mụ hỡnh UE kết nối với với cell 1 và nú cần nhận dạng cell 2 đang gần đạt tới giỏ trị Window-add . Kết quả Ec/I0 thu được như sau:
a) Nếu cấp 10% cho kờnh CPICH và cho SCH thỡ Ec/Ior= -10dB.
b) Giả sử Window_add =3dB trong đú UE cần nhận dạng cỏc cell khi nú thấp hơn cell khoẻ nhất 3dB. Trường hợp này cú Ior/Ioc1=-3dB.
c) Giả sử nhiễu từ cỏc cell khỏc cao hơn cụng suất tớn hiệu từ mỏy chủ tốt nhất là 3dB, thỡ Ioc2/Ioc1 0 I Ec = 2 1 oc oc or c I I I E = or(1100.3 100.6) c I E = or c I E - 8.5dB = - 18.5 dB (3.1) Trong mụ hỡnh này Ec/I0 = -18.5dB tốt hơn -20dB đưa ra trong cỏc yờu cầu về hiệu suất.
Ior Ioc1
Maựy chuỷ toỏt nhaỏt
(cell 1) Biẽn giụựi cell
Cell mụựi ủửụùc nhaọn dáng (cell2) 10% cho CPICH vaứ SCH Giaỷ thieỏt + Ior/Ioc1= - 3dB +Ioc2/Ioc1 = 3dB Keỏt quaỷ: Ec/I0 = -18.5dB Ioc2
Hỡnh 3- 21 Mụ hỡnh đo đạc chuyển giao trong cựng tần số.
Pha (2): Giải mĩ số hiệu khung (SFN).
Trong pha (2) của hỡnh 3-20, UE giải mĩ số hiệu khung hệ thống từ BCH nú được phỏt trờn kờnh P-CCPCH. Nếu ta cấp phỏt 5% của Nỳt B cho P-CCPCH, kết quả
71 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n
Trước khi Ec/I0 pilot được được dựng trong thuật toỏn cập nhật tập hợp tớch cực tại UE, một số cụng việc lọc đĩ được ỏp dụng để kết quả đỏng tin cậy hơn. Việc lọc kết quả đo được lọc trong cả lớp 1 và lớp 3. Lọc tại lớp 3 cú thể được điều khiển bởi mạng. Việc lọc kết quả đo chuyển giao WCDMA được trỡnh bày trong hỡnh 3-22.
Bỏo cỏo đo đạc chuyển giao từ UE đến RNC phải được xõy dựng một cỏch định kỳ, giống như trong GSM hoặc khởi xướng sự kiện. Việc bỏo cỏo khởi xướng cỏc sự kiện cung cấp cỏc chỉ tiờu giống như bỏo cỏo định kỳ nhưng cú tải bỏo hiệu thấp hơn.
Hỡnh 3- 22 Sơ đồ lọc và bỏo cỏo đo đạc chuyển giao mềm. 3.3.2.3 Lợi ớch liờn kết chuyển giao mềm.
Mục đớch đầu tiờn của chuyển giao mềm là để đem lại một sự chuyển giao khụng bị ngắt quĩng và làm cho hệ thống hoạt động tốt. Điều đú chỉ cú thể đạt được nhờ 3 lợi ớch của cơ cấu chuyển giao mềm như sau:
Độ lợi phõn tập vĩ mụ: độ lợi ớch phõn tõp nhở phadinh chậm và sự sụt đột ngột của cường độ tớn hiệu do cỏc nguyờn nhõn chẳng hạn như sự di chuyển của UE vũng quanh một gúc.
Độ lợi phõn tập vi mụ: Độ lợi phõn tập nhờ phadinh nhanh.
Việc chia sẻ tải đường xuống: Một UE khi chuyển giao mềm thu cụng suất từ nhiều Nỳt B, điều đú cho thấy cụng suất phỏt lớn nhất đến UE trong khi chuyển giao mềm X-way được nhõn với hệ số X, nghĩa là vựng phủ được mở rộng.
Ba lợi ớch này của chuyển giao mềm cú thể cải thiện vựng phủ và dung lượng mạng WCDMA. Tiếp theo sẽ đề cập đến kết quả của cỏc lợi ớch chuyển giao mềm phõn tập vi mụ thu được từ bằng cỏc cụng cụ mụ phỏng ở mức liờn kết. Những lợi ớch được trỡnh bày liờn quan đến trường hợp chuyển giao cứng lý tưởng, trong đú UE cú thể được kết nối tới Nỳt B với tỷ số Ec/I0 pilot cao nhất.
Một vớ dụ mụ phỏng kết quả truyền thoại tốc độ 8kbps trong kờnh ITU Pedestrian A, chuyển động vận tốc 3km/h, giả sử UE đang chuyển giao mềm với 2 Nỳt B. Suy hao đường truyền tương đối của UE đến Nỳt B#1 so với Nỳt B#2 là: 0, -3, -6,-10dB. Độ lợi cao nhất thu được suy hao đường truyền tới 2 Nỳt B giống nhau, tức
72 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n
là độ chờnh lệch tương đối là 0dB. Hỡnh 3-23 chỉ ra độ lợi chuyển giao mềm của cụng suất phỏt đường lờn với phõn tập 2 nhỏnh anten thu Nỳt B. Hỡnh 3-24 chỉ ra độ lợi tương ứng của cụng suất phỏt đường xuống mà khụng cú phõn tập anten phỏt hay thu. Và độ lợi liờn quan đến trường hợp liờn kết đơn trong đú UE chỉ được kết nối với Nỳt B tốt nhất. Do kờnh ITU Pedestrian A ớt phõn tập đa đường, và vỡ thế độ lợi chuyển giao mềm phõn tập vi mụ tương đối cao. Nếu phõn tập đa đường càng nhiều thỡ độ lợi cú xu hướng giảm đi.
Trong hỡnh 3-23, độ giảm lớn nhất của cụng suất phỏt UE do chuyển giao mềm thu được là 1.8dB nếu suy hao đường truyền ở cả 2 Nỳt B giống nhau. Nếu sự khỏc nhau về suy hao đường truyền đến 2 Nỳt B rất lớn, thỡ về mặt lý thuyết khụng bao giờ nờn tăng cụng suất phỏt UE khi khụng cú năng lượng bổ sung nhưng lại cú nhiều Nỳt B cố dũ tỡm tớn hiệu. Thực tế, nếu độ chờnh lệch suy hao đường truyền rất lớn thỡ chuyển giao mềm cú thể làm tăng cụng suất phỏt UE. Việc tăng này gõy ra do cỏc lỗi bỏo hiệu của cỏc lệnh điều khiển cụng suất đường lờn được phỏt trờn liờn kết đường xuống. Nhưng thường thỡ Nỳt B sẽ khụng nằm trong “tập hợp tớch cực” của UE nếu suy hao đường truyền đến Nỳt B nào đú lớn hơn 3-6dB so với suy hao đường truyền tới Nỳt B khoẻ nhất trong “tập hợp tớch cực” của UE.
Trờn đường xuống, độ lợi chuyển giao mềm lớn nhất là 2.3dB (hỡnh 3-24), lớn hơn nhiều so với trờn đường lờn (hỡnh 3-23). Nguyờn nhõn là do khụng cú phõn tập anten trờn đường xuống và vỡ thế mà đường xuống khụng cần nhiều độ lợi chuyển giao mềm phõn tập vi mụ.
Hỡnh 3- 23 Độ lợi chuyển giao mềm của cụng suất phỏt đường lờn(giỏ trị dương = độ lợi, giỏ trị õm = suy hao)
Trờn đường xuống, chuyển giao mềm gõy ra tăng cụng suất phỏt đường xuống yờu cầu nếu như độ chờnh lệch suy hao đường truyền lớn hơn nhiều 4-5dB (đối với vớ
73 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n
dụ này). Trong trường hợp đú, UE khụng nhận được độ lợi nào của tớn hiệu phỏt từ Nỳt B với suy hao lớn nhất. Vỡ thế cụng suất phỏt từ Nỳt B đú đến UE sẽ chỉ biến thành nhiễu trong mạng.
Hỡnh 3- 24 Độ lợi chuyển giao mềm trong cụng suất phỏt đường xuống (Giỏ trị dương =độ lợi, õm =suy hao)
Kết quả mụ phỏng đú cũng cung cấp cỏc giỏ trị Window_add và Window_drop. Cỏc giỏ trị điển hỡnh của cỏc thụng số này như trong bảng 3-5.
Bảng 3- 5 Cỏc giỏ trị của cửa sổ.
Window_add Window_drop
1 - 3dB 2 - 5dB
3.3.2.4 Tổng phớ của chuyển giao mềm
Tổng phớ của chuyển giao mềm được sử dụng để đỏnh giỏ chất lượng của hoạt động chuyển giao mềm trong một mạng. Tổng phớ chuyển giao mềm được xỏc định như sau: = N n n nP 1 1 (3.2)
Trong đú, N là kớch cỡ tập hợp tớch cực và Pn là xỏc suất trung bỡnh của UE đang thực hiện chuyển giao mềm n_đường (n_way). Chuyển giao mềm one_way là trường hợp, UE kết nối tới một Nỳt B, two_way cú nghĩa là UE được kết nối tới 2 Nỳt B… được chỉ ra trong hỡnh 3-25. Đối với một kết nối giữa UE và Nỳt B yờu cầu tài nguyờn băng cơ bản logic, việc dự trữ dung lượng phỏt trờn giao diện Iub, một nguồn tài nguyờn RNC, nờn tổng phớ của chuyển giao mềm cũng cú thể như là việc đo tài nguyờn truyền dẫn/phần cứng cần bổ sung để thực thi chuyển giao mềm. Việc hoạch
74 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n
định mạng vụ tuyến cú nhiệm vụ thiết lập cỏc thụng số chuyển giao thớch hợp và quy hoạch cỏc site để tổng phớ của chuyển giao mềm trong khoảng 20-40% đối với lưới cell chuẩn sỏu cạnh với 3 sector site. Nếu tổng phớ chuyển giao mềm vượt quỏ giới hạn cho phộp thỡ sẽ dẫn đến giảm dung lượng đường xuống. Trờn đường xuống, mỗi kết nối chuyển giao mềm đều làm tăng nhiễu cho mạng. Khi mức tăng nhiễu vượt quỏ mức độ lợi phõn tập, chuyển giao mềm khụng đem lại bất cứ lợi ớch nào cho hiệu suất của hệ thống.
Tổng phớ chuyển giao mềm cú thể được điều chỉnh bằng việc chọn hợp lý cỏc thụng số Window_add, Window_drop, và kớch cỡ “tập hợp tớch cực”. Tuy nhiờn cũng cú một số cỏc yếu tố ảnh hưởng đến tổng phớ chuyển giao mềm mà khụng thể kiểm soỏt được bằng việc thiết lập cỏc thụng số chuyển giao mềm, như:
Cấu hỡnh mạng: Cỏc site được đặt liờn quan đến nhau như thế nào, số sector trờn một site…
Cỏc mụ hỡnh bức xạ của anten Nỳt B.
Cỏc đặc điểm suy hao đường truyền và phadinh che khuất.
Số cỏc Nỳt B trung bỡnh mà UE cú thể đồng bộ được.
Hỡnh 3- 25 Tổng phớ chuyển giao mềm
Một vớ dụ về tổng phớ chuyển giao mềm được đưa ra trong hỡnh 3-26 cho mạng cỏc cell chuẩn 6 cạnh với 3 sector site. Kết quả nhận được bằng việc mụ phỏng động ở mức mạng. Đõy là kết quả của một cell cú bỏn kớnh 666m và 2000m, và mỗi sector sử dụng anten 650 chuẩn. Suy hao đường truyền được xỏc định theo mụ hỡnh Okumura-Hata, giả sử thành phần phadinh che khuất phõn bố từng đoạn với độ lệch chuẩn là 8dB. Cụng suất phỏt của kờnh CPICH cố định bằng 10% và 20% cụng suất
75 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n
phỏt Nỳt B lớn nhất tương ứng cho cỏc cell nhỏ và cell lớn. Cụng suất của kờnh SCH là -3.0dB so với P-CPICH. Kớch cỡ của tập hợp tớch cực là 3.
Cú thể nhận thấy rằng tổng phớ chuyển giao mềm tăng gần như tuyến tớnh khi Window_add và Window_drop tăng lờn. Với việc thiết lập cựng cỏc thụng số cho chuyển giao mềm, thỡ tổng phớ trong mụ hỡnh cell nhỏ thường lớn hơn cỏc cell lớn. Bởi vỡ cỏc UE trong mạng cỏc cell lớn cú thể đồng bộ với một số cỏc Nỳt B, cũn cỏc UE trong mạng cỏc cell nhỏ lại cú thể đồng bộ với nhiều cỏc Nỳt B hơn. Giả sử mục đớch thiết kế là cú tổng phớ chuyển giao mềm là 20-40% thỡ cú kết quả như hỡnh 3-26. Kết quả này cho thấy thiết lập cỏc thụng số thớch hợp là Window_add = 1-3dB trong cỏc cell nhỏ và cỏc giỏ trị lớn hơn khụng đỏng kể trong cỏc cell lớn. Tuy nhiờn cú thể thấy cấu hỡnh hợp lý cho mạng chỉ cú thể là cỏc cell với 3 sector site. Đối với việc thiết lập cỏc thụng số chuyển giao mềm giống nhau, tổng phớ chuyển giao mềm tăng khi chuyển từ 3 sector site thành 6 sector site. Tổng phớ chuyển giao mềm cú thể tăng gần 30% khi so sỏnh trường hợp cấu hỡnh 3 sector site so với cấu hỡnh 6 sector site. Điều này dẫn tới sự chọn lựa cỏc giỏ trị Window_add/Window_drop thấp hơn khi tăng số sector. 1.9 1.8 1.7 1.5 1.6 1.4 1.3 1.2 1.1 Baựn kớnh cell: 2000m Baựn kớnh cell: 666m Window-add [dB] 1 1.5 2.0 2.5 3 3.5 4 4.5 5 To ồng p hớ c hu ye ồn gi ao m ềm
Hỡnh 3- 26 Tổng phớ chuyển giao mềm và thụng số Window_add cho lưới cell 6 cạnh 3 sector site, với hai bỏn kớnh khỏc nhau.
3.3.2.5 Độ lợi dung lượng mạng của chuyển giao mềm.
Độ lợi dung lượng mạng cú thể của chuyển giao mềm chủ yếu phụ thuộc và tổng phớ chuyển giao mềm (tức là tỷ lệ tương đối của cỏc UE thực hiện chuyển giao mềm), độ lợi liờn kết chuyển giao mềm, và thuật toỏn điều khiển cụng suất được ỏp dụng. Cú 2 thuật toỏn điều khiển cụng suất đường xuống cho cỏc UE trong chuyển giao mềm:
76 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n
(1) Điều khiển cụng suất thường (điều khiển cụng suất nhanh) (2) Sơ đồ truyền dẫn phõn tập chọn lựa site (SSDT).
SSDT dựa vào thụng tin phản hồi từ UE, nờn chỉ cú một trong cỏc Nỳt B trong “tập hợp tớch cực” truyền dữ liệu, cũn cỏc Nỳt B khỏc chỉ phỏt cỏc thụng tin điểu khiển lớp vật lý. Vỡ thế SSDT tương đương với phõn tập phỏt chọn lựa, cũn điều khiển cụng suất nhanh cỏc UE trong chuyển giao mềm cú thể tương đương với phõn tập phỏt tăng ớch. Độ lợi cú thể của SSDT đạt được nhờ việc giảm nhiễu trờn đường xuống, và bự cho suy hao của độ lợi phõn tập trờn đường xuống cho dữ liệu người sử dụng. Về mặt lý thuyết, rừ ràng rằng độ lợi của SSDT lớn hơn với tốc dữ liệu cao mà tại đú tổng phớ của cỏc thụng tin điều khiển khụng đỏng kể.
Độ lợi về dung lượng của chuyển giao mềm kết hợp SSDT cú độ lớn bằng với
độ lợi trong trường hợp kết hợp chuyển giao mềm và điều khiển cụng suất thụng thường. Thường khụng đạt được độ lợi lớn từ SSDT, và trong một vài trường hợp độ