Chuyển vùng là quá trình chuyển sang một kênh lu lợng mới nhằm đảm bảo truyền tín hiệu đợc tốt nhất, một cuộc gọi không bị gián đoạn khi một thuê bao di động di chuyển qua vùng biên các trạm phủ sóng.
Trong hệ thống tế bào tơng tự, nếu tín hiệu thu thực tế giảm xuống giá trị ngỡng, trạm gốc coi nh máy di động tơng ứng nằm ở ranh giới của vùng phục vụ đợc đa ra. Trong trờng hợp này trạm gốc tạo ra một yêu cầu tới bộ điều khiển hệ thống của MSC có 1 trạm gốc lân cận có thể thực hiện tiếp nhận tín hiệu với mức tín hiệu tốt hơn. Khi nhận yêu cầu bộ điều khiển hệ thống phát đi bản tin yêu cầu chuyển vùng tới trạm gốc lân cận. Khi một kênh của một trạm gốc mới đợc lựa chọn, 1 bản tin điều khiển đợc phát tới máy di động yêu cầu nó chuyển cuộc gọi tới kênh đợc lựa chọn. Đồng thời các bộ điều khiển hệ thống chuyển cuộc gọi từ trạm gốc tới kênh của trạm gốc mới, quá trình này gọi là chuyển giao cứng.
Trong hệ thống tơng tự chuyển vùng không thực hiện đợc khi không có các kênh khả dụng trong các trạm gốc lân cận.
Ngoài ra quá trình xử lý chuyển vùng thất bại khi máy di động tơng ứng nhận sai lệnh chuyển kênh. Thực tế xử lý chuyển vùng thờng thất bại và vì vậy cần phải tăng tỷ lệ thành công chuyển vùng.
Hơn nữa trong trờng hợp một máy di động đợc định vị xung quanh vùng biên giới, cờng độ của các tín hiệu thu của 2 trạm gốc liên tục thay đổi nh là vị trí của máy di động đợc thay đổi và vì vậy xử lý chuyển vùng đợc thực hiện thay đổi giống nh chơi bóng bàn. Tình huống này có thể quá tải bộ điều khiển hệ thống và làm khả năng mất liên lạc của cuộc gọi tăng lên.
Đặc điểm chuyển vùng mềm của hệ thống CDMA sử dụng 2 trạm gốc cùng lúc và vì vậy nó có thể giảm khả năng mất liên lạc xẩy ra trên vùng danh giới trong khi chuyển vùng.
Hơn nữa trong hệ thống CDMA khi cuộc gọi bắt đầu danh sách các trạm gốc có thể chuyển vùng cuộc gọi và các giá trị ngỡng chuyển vùng đợc cung cấp cho thuê bao. Thuê bao ngoài việc dò tìm tín hiệu trong trạm gốc quản lý nó, nó còn tìm kiếm tất cả các tín hiệu dẫn đờng (tầm quan trọng đặc biệt để các trạm gốc thực hiện chuyển vùng) và duy trì danh sách tất cả các tín hiệu dẫn đờng cao hơn mức ngỡng đợc đa ra trong giai đoạn khởi đầu thiết lập cuộc gọi (điều này đ- ợc mô tả trong hình vẽ). Danh sách này đợc truyền tới MSC mỗi khi tín hiệu dẫn đờng của trạm gốc kiểm soát cuộc gọi giảm xuống dới giá trị nhỏ nhất đợc yêu cầu cho thiết lập và duy trì cuộc gọi.
Khi lệnh của MSC đợc chuyển qua trạm gốc trớc khi chuyển, máy di động bắt đầu nhận tín hiệu của trạm gốc thứ 2, sau đó chất lợng của tín hiệu thu tăng lên nhờ tổ hợp đa dạng của 2 tín hiệu nhận đợc (số liệu phát của 2 trạm gốc
giống nhau). Cùng lúc này cả 2 trạm gốc nhận lệnh điều khiển công suất. Khi nhận lệnh cả 2 trạm gốc phải yêu cầu tăng mức công suất của máy di động. Số liệu của máy di động, đợc cả 2 trạm gốc thu và sau đó gửi tới MSC. MSC chọn lọc các tín hiệu chất lợng tốt trong mọi khung 20 ms và sau đó coi nó nh là số liệu đợc phát đi từ máy di động.
Kiểu liên kết này đợc kết thúc với việc kết nối trở lại trạm gốc ban đầu, cắt kết nối với trạm gốc ban đầu hay chính thức bắt sóng với trạm gốc khác trớc khi hoàn thành quá trình chuyển giao. Quá trình xử lý này đợc xác định thông qua sử dụng giá trị Ec/No của tín hiệu dẫn đờng. Chỉ các tín hiệu đó vợt quá giới hạn đ- ợc định nghĩa trớc đợc nhận nh là các tín hiệu dẫn đờng mới. Quá trình đợc tăng cờng bằng yêu cầu duy trì các ngỡng tín hiệu tại vùng biên giữa các ô phủ sóng trong một thời gian nào đó. Tập hợp các dữ liệu nh Eb/No từ MS, thông tin trạm gốc, cờng độ tín hiệu dẫn đờng … đã làm cho quá trình chuyển giao hoàn hảo hơn.
Quá trình xử lý tơng tự đợc thực hiện khi 1 máy di động chuyển động từ 1 hình quạt tới 1 hình quạt khác. Trong quá trình xử lý này đợc gọi là chuyển vùng mềm hơn, máy di động thực hiện các bớc tơng tự nh chuyển vùng mềm. Trong khi chuyển vùng mềm hơn, trạm gốc tự nó nhận yêu cầu chuyển vùng để thêm tín hiệu phát qua 1 hình quạt mới. Kết quả là một đờng dẫn song song đợc cung cấp nh trong trờng hợp chuyển vùng mềm. Máy thu của trạm gốc tổng hợp các tín hiệu nhận đợc qua 2 anten hình quạt và các tín hiệu phối hợp của nhiều giải điều chế. Bớc này đợc thông báo tới MSC hoặc trạm gốc nhng nó không trực tiếp
Cell B Ng ỡng cho phép Thời gian Cell A Cell C Mức rơi Biên thời gian Mức tín hiệu Vùng chuyển giao Ec/Io
điều khiển nó. Trong trờng này không đờng dẫn bổ xung nào đợc yêu cầu giữa MSC hoặc trạm gốc cho chuyển vùng mềm hơn và không cần tới phần cứng bổ xung.
Một số u điểm của chuyển vùng mềm và chuyển vùng mềm hơn của hệ thống CDMA bao gồm 1 chuyển vùng mềm dẻo, sự chính xác các bít số liệu, các tỷ lệ mất cuộc gọi nhỏ, chất lợng cuộc gọi cao ở vùng giới hạn và giảm quá tải hệ thống chuyển mạch.
Các bớc của chuyển vùng mềm:
Trong hệ thông CDMA cả BS và MS đều có thể yêu cầu chuyển vùng bất cứ khi nào xảy ra những hiện tợng sau:
− Khi cần có sự cân bằng tải giữa các BS để đạt hiệu quả lu lợng cao hơn (dung lợng mềm).
− Khi khoảng cách MS vợt quá giới hạn, MS hoặc BS có thể khởi tạo chuyển vùng.
− Khi cờng độ tín hiệu dẫn đờng thấp hơn mức ngỡng.
− Khi BS yêu cầu MS tăng công xuất lên mà MS đã tăng quá công suất cực đại của nó.
Các bớc chuyển vùng mềm có hai giai đoạn:
Giai đoạn 1:
− MS xác định một BS khác làm đích để chuyển vùng. BS này phải có c- ờng độ tín hiệu dẫn đờng đủ lớn. Ta gọi BS đó là BS-B còn BS cũ là BS- A.
− MS gửi thông báo đo cờng độ tín hiệu dẫn đờng tới BS đang phục vụ (BS-A).
− BS-A gửi thông báo yêu cầu chuyển vùng giữa các BS tới MSC-
− MSC nhận yêu cầu chuyển vùng và gửi thông tin yêu cầu chuyển vùng tới BS-B
− BS-B thiết lập thông tin với MS bằng việc gửi tới nó thông báo lu lợng không hợp lệ.
− MSC điều khiển tuyến nối tới hai BS sao cho quá trình chuyển vùng không bị gián đoạn và gửi thông tin nhận biết sự tham gia của nó tới BS đích (BS-B)
− BS-B gửi thông báo nhận biết chuyển vùng giữa các BS tới MSC
− MSC gửi thông báo nhận biết chuyển vùng giữa các BS tới BS-A
− BS-A gửi thông tin chỉ dẫn chuyển vùng tới MS
− MS gửi thông tin hoàn thành chuyển vùng tới BS-A
− BS-A gửi thông báo thông tin chuyển vùng tới MSC
− MSC xác nhận thông báo bằng báo nhận thông tin chuyển vùng
− BS-A gửi lệnh yêu cầu đo cờng độ tín hiệu dẫn đờng tới MS
− MS thông tin cờng độ tín hiệu dẫn đờng tới BS-A
Lúc này MS thông tin với cả hai BS. Cả hai BS cùng thông tin với MSC. MSC sử dụng tín hiệu tốt nhất từ hai BS. Sau đó khi tín hiệu dẫn đờng đã đạt một mức ngỡng nào đó MS không cần thông tin với cả hai BS nữa lúc đó MS yêu cầu MSC loại bỏ một BS.
Việc loại bỏ một BS có 3 trờng hợp là: Loại bỏ BS-B, loại bỏ BS-B, hoặc kết nối với một trạm gốc khác trớc khi hoàn tất quá trình chuyển giao.
Việc kết nối với một trạm gốc khác trớc khi kết thúc quá trình chuyển giao, xẩy ra khi trạm gốc B (BS-B) và trạm gốc A (BS-A) có tín hiệu dẫn đờng bị giảm dới mức ngỡng ngay trong khi vẫn cha kết thúc quá trình chuyển giao mềm, (MS vẫn liên lạc với cả BS-A và BS-B). Quá trình này lại lặp lại giai đoạn 1 chuyển giao mềm.
Việc loại bỏ một trong hai BS-A hoặc BS-B nh sau:
Loại bỏ BS cũ (BS-A).
− MS xác định rằng cờng độ tín hiệu dẫn đờng BS-A là không đủ mạnh để tiếp tục là một BS trong chuyển giao mềm.
− MS gửi thông tin cờng độ tín hiệu dẫn đờng này tới BS-A, và thông tin yêu cầu loại bỏ BS này khỏi quá trình chuyển giao.
− BS-A gửi thông tin chỉ dẫn chuyển vùng tới MS chỉ thị rằng BS-A sẽ bị loại khỏi quá trình chuyển giao.
− BS-A gửi thông báo chuyển giao diện cơ sở tới BS-A cùng thông tin của cuộc gọi đã đợc ghi lại
− BS-B xác nhận thông báo bằng thông báo báo nhận chuyển giao cơ sở.
− BS-B gửi thông báo thông tin chuyển giao tới MSC
− MSC gửi thông báo xác nhận thông tin chuyển giao tới BS-B
− BS-B gửi lệnh yêu cầu đo cờng độ dẫn đờng tới MS
− MS gửi thông tin đo cờng độ dẫn đờng tới BS-B
− BS-A gửi thông báo tới MSC yêu cầu giải phóng nó khỏi chuyển giao mềm
− MSC xác nhận thông tin bằng cách gửi đi thông báo báo nhận việc giải phóng tuyến nối tới BS-A.
− Và từ lúc này MS sẽ thông tin với BS-B.
Loại bỏ BS mới (BS-B).
− MS xác định rằng cờng độ tín hiệu dẫn đờng BS-B là không đủ mạnh để tiếp tục là một BS trong chuyển giao mềm.
− MS gửi thông tin cờng độ tín hiệu dẫn đờng này tới BS-A, và thông tin yêu cầu loại bỏ BS-B này khỏi quá trình chuyển giao.
− BS-A gửi thông tin chỉ dẫn chuyển vùng tới MS chỉ thị rằng BS-B sẽ bị loại khỏi quá trình chuyển giao.
− MS gửi thông báo hoàn thành chuyển vùng tới BS-A
− BS-A gửi thông báo giải phóng BS-B tới MSC
− MSC gửi thông báo giải phóng tới BS-B
− BS-A gửi thông báo thông tin chuyển giao tới MSC
− MSC gửi thông báo xác nhận thông tin chuyển giao tới BS-
− BS-B gửi thông báo yêu cầu đợc giải phóng tới MSC
− MSC báo nhận yêu cầu này của BS-B
− Sau khi BS-B đã giải phóng các kênh vô tuyến của nó cho cuộc gọi nó gửi thông báo xác nhận giải phóng BS tới MSC
− BS-A gửi lệnh yêu cầu đo cờng độ dẫn đờng tới MS
− MS gửi thông tin đo cờng độ dẫn đờng tới BS-A
− Lúc này MS chỉ thông tin với BS-A.
Ch
ơng 4
CấU TRúC CHUNG và dung lợng CủA MạNG CDMA
4.1. Cấu hình chung của mạng thông tin di động tế bào CDMA.
Trong đó :
MSC : Trung tâm chuyển mạch.
VLR (Visitor Location Register): Bộ đăng ký thuê bao tạm trú. BSC : Bộ điều khiển trạm gốc. BTS : Trạm thu phát gốc. BSM : Bộ quản lý trạm gốc. PSTN/ PLMN Access Network SMSC MSC/VLR HLR/ AuC IWF VMS AIN LAN Switch Internet DCN
Packet Core Network AAA PDSN (FA) CAN BSC BSC LAPD 3G BTS 3G BTS 3G BTS 3G BTS
Public Circuit Network
PDSN(FA) : Mạng dịch vụ dữ liệu gói (đơn vị ngoại lai). HA: đơn vị thờng trú.
AAA : Nhận thực, quản lý và tính cớc.
HLR : Bộ đăng ký định vị thuê bao thờng trú. AuC : trung tâm nhận thực.
SMSC : Trung tâm dịch vụ bản tin ngắn. OMC : trung tâm điều hành và bảo dỡng. VMS : Hệ thống th thoại.
FMS : Hệ thống th fax. IWF : Chức năng liên kết. CAN : Mạng ATM trung tâm. SCP : Bộ xử lý trung tâm dịch vụ. SMS : Hệ thống quản lý dịch vụ. IP : Ngoại vi thông minh.
MT : Thiết bị đầu cuối di động (máy di động).
4.1.1. Các thành phần của mạng gồm 3 phần chính: Mạng lõi mạch điện gồm: − MSC/VLR. − HLR/AuC. − SMSC. − VMS/FMS. − IWF. − WIN/PPS.
Mạng lõi gói tin gồm:
− PDSN
− AAA
− HA
Mạng truy cập sóng điện từ: − BSC − BTS − MSC 4.1.1.1. MS (máy di động). a) Chức năng máy di động.
Anten của máy di động đợc nối tới một bộ thu phát qua 1 bộ ghép đôi cho phép cả hai phát và thu cùng lúc bởi 1 anten. Tín hiệu nhận đợc chuyển đổi từ băng VRF (cao tần) 850 MHz thành băng IF (trung tần). Theo thiết kế tiêu chuẩn bộ tổng hợp tần số đợc sử dụng cho trao đổi này, bộ thu có thể đợc sắp xếp ở tần số bất kỳ trong băng tần đợc sử dụng cho điện thoại tế bào. Tín hiệu băng IF qua bộ lọc thông giải SAW với băng 1,25 MHz.
Tín hiệu IF ra, đợc lọc bằng cách này, đợc chuyển đổi thành tín hiệu số qua một bộ biến đổi tơng tự/số và gửi tới 4 bộ thu liên quan, một bộ đợc gọi là bộ thu tìm kiếm và còn lại là 3 bộ thu số liệu. Rất nhiều tín hiệu lu lợng dới sự tăng c- ờng tín hiệu dẫn đờng đợc tế bào lân cận phát nằm trong các tín hiệu IF đợc số hoá. Bộ thu tín hiệu thực hiện sự tơng quan của các tín hiệu theo trình tự PN. Quá trình xử lý tơng quan này làm tăng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu đối với các tín hiệu thích ứng với trình tự PN phù hợp mà không làm tăng nó đối với các tín hiệu khác. Do đó tạo ra độ lợi xử lý. Đầu ra tơng quan này đợc giải điều chế theo sự tơng quan nhờ sự dụng sóng mang dẫn đờng từ các trạm gốc lân cận làm chuẩn pha sóng mang. Trình tự của ký hiệu số liệu đợc mã hoá lấy ra từ quá trình xử lý giải điều chế này. Các tín hiệu đa đờng có thể đợc xác định nhờ các tính chất của trình tự PN. Khi các tín hiệu tới bộ thu máy di động qua nhiều đờng khác nhau, có thể có một sự chênh lệch thời gian nhận đợc tính toán theo phân chia chênh lệch khoảng cách đờng dẫn với vận tốc ánh sáng. Trong trờng hợp sự chênh lệch thời gian dài hơn thời gian 1 chip thì một số đờng dẫn có thể đợc xác định thông qua xử lý tơng quan. Bộ thu có thể lựa chọn trong cách dẫn sớm nhất hoặc 1 trong các đờng dẫn sau đó và thực hiện dò tìm và thu. Trong trờng hợp các bộ thu này đợc sử dụng chúng có thể dò tìm và thu 3 đờng dẫn khác nhau song song và thu đợc 1 đầu ra đợc tổ hợp đa dạng.
Bốn bộ thu giải điều chế nằm trong thiết kế hiện tại của các máy di động CDMA. Một bộ đợc sử dụng để tìm kiếm và 3 bộ còn lại đợc dùng làm bộ thu số
liệu. Khi hoạt động trong 1 trạm gốc bộ thu tìm kiếm đo thẩm tra đa đờng đợc tạo ra do phản xạ của địa hình và nhà cửa. Trong đó 3 đờng dẫn mạnh nhất đợc phân bổ tới 3 bộ thu số liệu. Bộ thu tìm kiếm bảo đảm 3 đờng dẫn mạnh nhất có thể đợc phân bố tới các bộ thu số liệu ngay cả khi môi trờng đờng dẫn bị thay đổi.Trong suốt thời chuyển vùng mềm giữa 2 trạm gốc, bộ thu tìm kiếm đợc sử dụng để xác định đờng dẫn mạnh nhất ngoài 2 đờng dẫn và 3 bộ thu số liệu đợc phân bố để giải điều chế các đờng này. Quá trình xử lý giải điều chế sử dụng