CHƢƠNG 2: CÁC GIAO THỨC VÀ KỸ THUẬT CHÍNH TRONG 3G
2.2.2.1 Điều khiển công suất vòng hở (OLPC)
công suất truyền mở đầu của kênh PRACH và kênh DPCCH/ DPDCH.
- Điều khiển công suất vòng kín chỉ được áp dụng cho hai kênh DPCCH và DPDCH.
- Đối với các kênh vật lý chung thì điều khiển công suất không được áp dụng do chúng sử dụng lượng công suất phát cố định (dBm) trong đó công suất phát của kênh PCPICH là cố định và công suất phát các kênh còn lại tham chiếu theo kênh PCPICH (dB).
Bảng 2.4 Điều khiển công suất được thực hiện trên các kênh vật lý Kênh vật
lý
Điều khiển công suất vòng hở
Điều khiển công suất vòng kín Không điều khiển công suất Vòng trong Vòng ngoài DPDCH √ √ √ x DPCCH √ √ √ x SCH x x x √ PCCPCH x x x √ SCCPCH x x x √ PRACH √ x x x AICH x x x √ PICH x x x √ “√” Có thể áp dụng “x” Không áp dụng 2 2..22..22..11 ĐĐiiềềuukkhhiiểểnnccôônnggssuuấấttvvòònngghhởở((OOLLPPCC))
Điều khiển công suất vòng hở được thực hiện trên cả 2 hướng lên và xuống. Đối với đường xuống công suất phát mở đầu tại Node B được tính toán dựa vào tổn hao đường truyền đường xuống giữa Node B và UE. Đối với hướng lên do tần số đường lên và xuống trong WCDMA cùng nằm trong một dải tần nên tồn tại một lượng tương quan đáng kể tổn hao đường truyền trung bình giữa hai hướng, do đó UE có thể tính toán công suất phát đi mở đầu trong đường lên dựa vào tổn hao đường xuống. Tuy nhiên tồn tại phân cách tần số 190 MHz giữa đường lên và xuống, fa-đinh giữa hai
S
SVVTTHH::PPhhạạmmNNggọọccLLợợii LLớớpp::ĐĐ0088VVTTAA11 TTrraanngg3333 đường không tương quan với nhau do đó điều khiển công suất vòng hở không tuyệt đối chính xác.
Xét trường hợp cho hướng lên: điều khiển công suất vòng hở được sử dụng khi UE lần đầu tiên truy cập hệ thống. Tại thời điểm đó UE ước lượng công suất yêu cầu nhỏ nhất cần cho mạng để thu được tín hiệu của nó trong điều kiện không có phản hồi để UE để tăng hoặc giảm công suất. Điều khiển công suất vòng hở dựa trên các tính toán tổn hao đường truyền trên đường xuống và tỷ số tín hiệu trên nhiễu yêu cầu.
Trong thủ tục truy cập ngẫu nhiên, UE thiết lập công suất phát tiền tố đầu tiên như sau:
Preamble_Initial_power = CPICH_Tx_power – CPICH_RSCP+ UL_interference +UL_required_CI
Trong đó CPICH_Tx_Power - CPICH_RSCP là ước tính suy hao đường truyền từ Node B đến UE,CPICH_Tx_power là công suất phát của P_CPICH, CPICH_RSCP
là công suất P_CPICH thu tại UE, UL_interference (gọi là tổng công suất thu băng rộng) được đo tại Node B và được phát quảng bá trên BCH, UL_required_CI là hằng số tương ứng với tỷ số tín hiệu trên nhiễu được thiết lập trong quá trình quy hoạch mạng vô tuyến.
Nhưng như vậy ta đặt ra câu hỏi nếu UE cứ lặp đi lặp lại phát đi phần mở đầu mà vẫn không thu được phản hồi trên kênh AICH, đến lúc công suất phát của UE cực đại gây nhiễu đến nhiều người dùng khác mà Node B vẫn không chỉ thị thì giải quyết thế nào. Thật may trong WCDMA có quy định sẵn thời gian giữa hai lần phát mở đầu truy cập, số lần tăng công suất cực đại. Nếu vượt quá số lần tăng công suất cực đại hoặc công suất UE đã lớn nhất thì mạng sẽ ra quyết định xóa bỏ IMSI hay TMSI của UE đó ra khỏi HLR và cuộc gọi đến UE này coi như UE đang tắt máy.
2
2..22..22..22 ĐĐiiềềuukkhhiiểểnnccôônnggssuuấấttvvòònnggllặặppđđóónngg((CCLLPPCC))
Được thực hiện khi UE đã kết nối với hệ thống. Nó thực hiện điều khiển công suất phát trên cả đường lên và đường xuống. CLPC dựa trên ba bước cơ bản đó là thực hiện việc truyền dẫn, đo lường ở phía thu và có phản hồi được cung cấp cho phía phát để xem có nên tăng hay giảm công suất hay không.
Điều khiển công suất vòng kín gồm có hai phần:
- Điều khiển công suất nhanh vòng trong tốc độ 1500 Hz - Điều khiển công suất chậm vòng ngoài tốc độ 10-100 Hz
2
2..22..22..22..11..ĐĐiiềềuukkhhiiểểnnccôônnggssuuấấttvvòònnggttrroonngg((NNhhaannhh))::
Tại mỗi Node B luôn có thông số chuẩn về tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SIR_target), SIR_target được RNC gửi xuống cho Node B. Như ta đã biết, các UE gửi các thông điệp DPCCH đến Node B, trong thông điệp DPCCH mang thông tin Pilot, thông tin này cho biết mức tín hiệu trên nhiễu hiện tại được đánh giá tại UE (SIR_estimated). Khi Node B nhận được thông điệp DPCCH, sẽ tiến hành so sánh giá trị giữa SIR_target và SIR_estimated. Nếu SIR_estimated lớn hơn, Node B sẽ gửi thông điệp DPCCH với giá trị trường TPC=0 yêu cầu UE giảm công suất một lượng ∆ (nghĩa là
S
SVVTTHH::PPhhạạmmNNggọọccLLợợii LLớớpp::ĐĐ0088VVTTAA11 TTrraanngg3344 lần sau UE sẽ phát tín hiệu với công suất Pw=Pw-∆). Ngược lại nếu SIR_estimated nhỏ hơn, Node B sẽ gởi thông điệp tăng công suất một lượng ∆ với trường TPC=1 trong DPCCH. Việc này diễn ra rất nhanh 1500 lần/s, để bù trừ cho các điều kiện fa- đinh thay đổi nhanh. PC đường lên để vượt qua ảnh hưởng của hiệu ứng gần-xa, nhằm tiết kiệm công suất UE. PC đường xuống để tiết kiệm công suất Node B và giảm nhiễu cho các Node B khác.
Vậy ta giả sử UE đã phát tối đa công suất mà tín hiện Node B nhận được vẫn bị lỗi (trong trường hợp này Node B phát hiện CRC trong thông tin nhận được) thì như thế nào và cuộc gọi bị rớt không. May mắn là UMTS có hỗ trợ thủ tục khác để hạn chế những bất lợi trong trường hợp này, được gọi là điều khiển công suất vòng ngoài đường lên được thực hiện giữa Node B và RNC nhằm điều chỉnh lại mức SIR_target tại RNC (nếu được).
2
2..22..22..22..22..ĐĐiiềềuukkhhiiểểnnccôônnggssuuấấttvvòònnggnnggooààii((CChhậậmm))::
Thông thường người vận hành mạng sẽ khai báo thông tin BER_target, từ đó RNC tính toán mức SIR_target gửi xuống cho Node B. Trong trường hợp Node B phát hiện CRC, nó sẽ gửi thông tin cho RNC , RNC so sánh hai mức BER, nếu BER_estimated > BER_target, RNC sẽ tiến hành tính toán lại SIR_target rồi gửi lại thông tin mới cho Node B.
Như vậy ở trên ta đã thấy hoạt động điều khiển công suất hướng lên, trong hướng xuống UE đóng vai trò tích cực trong quá trình điều khiển công suất. Trong thủ tục điều khiển công suất vòng trong đường xuống giữa UE và Node B, trong đó Node B tự cân chỉnh công suất dựa vào tín hiệu DPCCH nhận được từ UE. Thông qua qúa trình thiết lập cuộc gọi, RNC gửi thông tin BER_target cho UE thông qua tín hiệu thiết lập RRC (thủ tục này còn được gọi là điều khiển công suất vòng ngoài đường xuống). Khi UE nhận được gói tin DPDCH từ Node B, nó sẽ thực hiện phép so sánh BER_estimated với BER_target để quyết định thông điệp DPCCH tiếp theo gửi cho Node B có trường TPC mang giá trị 0 hoặc 1. Khi Node B nhận được thông điệp DPCCH từ UE, tùy vào giá trị của trường TPC nó quyết định tăng hay giảm công suất một khoảng ∆.
Tùy theo thiết bị và nhà sản xuất, giá trị ∆ có thể là 0.5 dB, 1 dB, 1.5 dB hoặc 2 dB, cũng như người vận hành có được can thiệp vào các thông số trong các quá trình này hay không.
2
2..22..33 CChhuuyyểểnnggiiaaoottrroonnggWWCCDDMMAA
Khi UE di chuyển từ một cell đến một cell khác trong mạng, UE cần cập nhật thông tin về cell đồng thời tiến hành thủ tục chuyển giao. Để quyết định chuyển giao hay không và nếu có thì sẽ thực hiện chuyển cuộc gọi qua cell nào. UE thực hiện đo lường các thông số về chất lượng mạng qua kênh CPICH rồi gửi về cho RNC. Khi một cell được thiết kế, danh sách các cell hàng xóm của nó phải được tạo ra và khai báo trên RNC. Với mỗi UE đang hoạt động (đang kết nối với một cell chính-primary cell),
S
SVVTTHH::PPhhạạmmNNggọọccLLợợii LLớớpp::ĐĐ0088VVTTAA11 TTrraanngg3355 RNC quản lý hai tập hợp cell tương ứng để phục vụ quá trình di chuyển của UE, đó là Active Set và Monitored Set.
- Active Set là tập hợp các cell sẽ trở thành primary cell của UE khi quá trình chuyển giao thực hiện thành công (cũng chính là các ứng cử viên được lựa chọn để thực hiện thủ tục chuyển giao).
- Monitored Set là tập hợp các cell được UE đo kiểm chất lượng liên tục để đánh giá chất lượng và quyết định xem cell đó có thể là ứng cử viên cho qúa trình chuyển giao hay không (có đủ điều kiện để trở thành cell trong Active Set hay không). Ban đầu Monitored Set là danh sách các cell hàng xóm của cell chính đã được khai báo. Sau đó Monitored Set có thể được thay đổi và mở rộng tùy theo thuật toán được sử dụng để thành lập Monitored Set.
Khi UE kết nối với một cell nào đó (primary cell), RNC sẽ gửi thông điệp yêu cầu UE đo kiểm chất lượng của các cell trong Monitored Set. Ngoài việc cập nhật thường xuyên các thông tin về các cell này cho RNC, UE còn kích hoạt các sự kiện yêu cầu RNC thêm vào một cell trong Active Set (sự kiện 1A), lọai bỏ một cell từ Active Set (sự kiện 1B) hoặc thay thế một cell trong Active Set (sự kiện 1C) tùy thuộc vào chất lượng đo được so sánh với ngưỡng (Ec/No và RSCP) được RNC gửi xuống trong thông điệp yêu cầu đo kiểm. Điều kiện để thêm, bỏ một cell trong Active Set (Hình 2.7).
Trong UMTS ta có chuyển giao mềm (SHO), chuyển giao cứng (HHO) và chuyển giao giữa các hệ thống khác nhau (IHO). Trong đó đối với SHO kết nối mới được thiết lập trước khi kết nối cũ bị loại bỏ, còn HHO kết nối mới thiết lập sau khi kết nối cũ bị loại bỏ. Hay nói một cách khác với SHO các UE có thể có nhiều kết nối vô tuyến trong Active Set trong khi HHO tại mỗi thời điểm chỉ có một và chỉ một kết nối vô tuyến với mạng.
S