- Bộ mã lặp
2. Chuyển giao
4.2.1 Các khái niệm chung về chuyển giao:
Trong hệ thống thông tin di động tổ ong, chuyển giao xảy ra khi trạm di động đang di chuyển ra ngoài vùng phủ sóng của trạm gốc và đi vào vùng phủ sóng của 1 trạm gốc khác. Quá trình chuyển giao xảy ra ở biên giới của ô. Mục đích của chuyển giao là đảm bảo chất lợng đờng chuyển, khi một trạm MS rời xa trạm gốc đang phục vụ nó. Khi đó, MS phải chuyển lu lợng sang 1 kênh mới thuộc trạm gốc lân cận khác. ở CDMA tồn tại hai dạng chuyển giao mềm và hhai dạng chuyển giao cứng.
1. chuyển giao mềm giữa các ô khác nhau sử dụngchung kênh tần số 2. Chuyển giao mềm hơn giữa các đoạn ô của cùng 1 ô.
3. Chuyển giao giữa 2 hệ thống không đợc đồng bộ và không sử dụng chung kênh tần số.
4. Chuyển giao cứng giữa hệ thống CDMA đến hệ thống tợng tự (chỉ áp dụng cho MS hoạt ở hai chế độ: tơng tự và CDMA )
Chuyển giao mềm và mềm hơn dựa trên nguyên tắc “ Nối trớc khi xoá), trong đó trạm di động bắt đầu chuyển thông với 1 trạm gốc mà vẫn ch a cắt thông tin với trạm gốc cũ.
Chuyển giao mềm chỉ có thể thức hiện khi trạm gốc mới và cũ đều làm việc ở cùng một kênh tần số. Cho nên trạm di động không cần thay đổi kênh tần số khi nó chuyển sang 1 ô khác. Nh vậy chuyển giao chỉ có thể thực hiện ở hệ thống thông tin di động CDMA, trong đó cho phép sử dụng chung tần số ở hai trạm gốc kề cận mà không nhiễu đáng kể.
Trong quá trình di động, MS sẽ liện tục giám sát công suất của các trạm gốc kế cận. Khi phát hiện một trạm gốc có công suất đủ lớn(so sánh công suất của trạm gốc hiện thời MS sẽ thông báo điều này cho trạm gốc hiện thời. Trạm gốc này sẽ thông báo với trung tâm chuyền mạch để cho phép trạm gốc thứ hai cùng phát và thu lu lợng từ trạm di động. Nh vậy trong qua trình chuyển giao MS sẽ chuyền thông đồng thời với hai trạm gốc.
ở đờng đi (đờng xuống) máy thu Rake của MS sẽ kết hợp với hai tín hiệu từ hai trạm gốc này để có đợc một tín hiệu với chất lợng tốt hơn. ở đ- ờng về(đờng lên) mỗi trạm gốc sẽ giải điều chế và giải mã khung tiếng một cách độc lập rồi gửi chúng đến trung tâm chuyển mạch để chọn ra khung tốt hơn.
Nh vậy chuyển giao mềm sẽ không bất kỳ ngắt quãng nào và sẽ không làm mất đi bát kỳ bit thông tin nào nh với chuyển giao cứng.
Trong hệ thốngCDMA,còn có chuyển giao mềm hơn trong 1 ô khi mà MS di chuyển từ anten định hớng này sang anten định khác của cùng một trạm gốc. Thông thờng một trạm gốc đợc thiết kế sao cho 1 anten sẽ phát và thu trong 1 cung 600 hay 1200 thay vì trong cả vùng phủ sóng3600. Với vùng phủ sóng 3600 sẽ cần nhiều anten mỗi cung mà một anten phủ sóng gọi là 1 đoạn ô, và chuyển giao mềm hơn đợc thực hiện khi MS di chuyển đến 1 biên giới của 1 đoạn ô.
Chuyển giao cứng.
Chuyển giao cứng đợc thực hiện khi cần chuyển lu lợng sang 1 kênh tần số mới.Các hệ thống thông tin tổ ong FDMA và TDMA đều chỉ sử dụng phơng thức chuyển giao này.
Chuyển giao cứng thực hiện trên nguyên tắc”nối trớc khi xoá”, trong đó kết nối với kênh cũ bị xoá trớc khi kết nối với kênh mới đợc thực hiện. Nhợc điểm của chuyển giao cứng là có thể xảy ra rớt cuộc gọi do chất l ợng của kênh mới chuyển đến trở nên quá xấu trong kênh cũ đã bị cắt. Các sơ đồ chuyển giao cứng ở CDMA bao gồm:
+ Chuyển giao CDMA đến CDMA: trạm di động chuyển dịch giữa các ô làm việc ở các tần số CDMA khác nhau.
+ Chuyển giao cứng giữa CDMA đến tơng tự: trạm di dộng chuyển kênh lu lợng sang kênh tiếng tơng tự.
4.2.2 Các thủ tục chuyển giao mềm ở hệ thống IS – 95:
a/Tổng quan:
Xét đến khía cạnh địa lý, chuyển giao thực hiện khi MS di chuyển đến biên giới của hai trạm gốc. Còn xét về nguyên lý hoạt động, thì chuyển giao là quá trình MS chiếm kênh hoa tiêu mới có cờng độ trờng thích hợp và tiến hành truyền thông với trạm gốc mới phát kênh hoa tiêu này trong khi vẫn tryền thông với trạm gốc hiện thời. Trong hệ thống CDMA IS –95 để phục vụ tốt hơn việc chuyển giao các kênh hoa tiêu đợc phát hiện đợc đ- a vào các nhóm khác nhau: nhóm tích cực nhóm ứng cử nhóm kề cận nhóm còn lại. Chuyển giao mềm chỉ có thể thực hiện với các kênh hoa tiêu với các nhóm tích cực.
Quá trình chuyển kênh hoa tiêu vào/ra nhóm tích cực, đồng thời việc chuyền giao mềm với kênh hoa tiêu chuyển vào đợc thực hiện ở các bớc sau.
1. Gửi bản tin đo cờng độ trờng(đờng lên):
Trạm di động liên tục tìm kiếm các KHT mới và do cờng độ trờng của KHT này, nhng nó chỉ gửi bản tin đo cờng độ trờng đến trạm gốc ở 1 trong các trờng hợp sau:
+ Cờng độ 1 kênh hoa tiêu trom nhóm lân cận và nhóm còn lại v ợt quá ngỡng T_ADD.
+ Cờng độ một kênh hoa tiêu trong nhóm ứng cử vợt qua cờng độ 1 KHT trong nhóm tích cực 1 lợng là T_COMP.
+Một kênh hoa tiêu ở nhóm tích cực giảm thấp hơn ngỡng (T_DROP) trong suốt khoảng thời gian giảm ngỡng chuyển giao T_TDROP.
Trong hai trờng hợp đầu,kênh hoa tiêu sẽ đợc chuyển vào nhóm tích cực còn hai trờng hợp cuối kênh hoa tiêu sẽ chuyển ra khỏi nhóm tích cực.
2.Bản tin hớng dẫn chuyển giao.
Khi nhận đợc bản tin đo cờng độ trờng trạm gốc sẽ chuyển đến trung tân chuyển mạh MSC. MSC có thể quyết định hớng dẫn trạm MS chiếm kênh hoa tiêu mới nếu bản tin đo cờng độ trờng này phát đi ứng với 1 trong hia trờng hợp đầu tiên ở bên trên. Với trờng hợp thứ 3, MSC sẽ quyết định MS phải xoá kênh hoa tiêu có cờng độ thấp khỏi nhóm tích cực của nó, từ bỏ viêc truyền thông với trạm gốc phát đi KHT này, MSC sẽ ra lệch cho trạm gốc gửi tới MS bản tin hờng dẫn chuyển giao. Bản tin f gồm:
- ấn định tần số của kênh CDMA
- Nhóm tích cực (chứa cả KHT mới và cũ)
- Kênh mã (mã Walsh) liên kết với mỗi KHT trong nhóm tích cực. - Kích thớc cửa sổ tìm kiếm cho nhóm tích cực và nhóm ứng cử. - Ngỡng phát hiện kênh hoa tiêu (T_ADD).
- Ngỡng xoá kênh hoa tiêu (T_DROP).
- Giá trị đồng hồ giản chuyển giao(T_TDROP)
- Ngỡng so sánh giữa nhóm tích cực và nhóm ứng cử (T_COMP).
3.Bản tin hoàn thành chuyển giao (đờng lên).
Khi trạm di động đã nhận đợc bản tin chuyển giao từ trạm gốc hiện thời, nó thực hiện chiếm trạm gốc mới trong khi, vẫn duy trì truyền thông với trạm gốc hiện thời. Bây giờ nhóm tích cực chứa cả KHT của trạm gốc hiện thời và trạm gốc cũ sau khi chiếm trạm gốc mới trạm di động sẽ gửi bản tin hoàn thành chuyển giao đến cả hai trạm gốc.
b/Các nhóm kênh hoa tiêu.
Hệ thống CDMA IS –95 định nghĩa một nhóm kênh hoa tiêu có thể sẽ sử dụng phục vụ quá trình chuyển giao.
- Nhóm tích cực chứa các KHT liên kết với các kênh lu lợng đờng xuống( hàmWalsh) đợc ấn định cho trạm di động trạm gốc thông báo cho trạm di động nội dung của nhóm tích cực bằng bản in ấn định kênh hay bản tin hớng dẫn chuyển giao.
- Nhóm ứng cử: Nhóm này chứa các kênh hoa tiêu hiện thời không nằm trong nhóm tích cực nhng cờng độ tín hiệu thu đợc từ các KHT này đủ lớn để có thể chứng tỏ các KLL đờng xuống có thể đợc giải điều chế thành công.
- Nhóm kề cận: Nhóm này chứa các KTH hiện thời không nẳm trong nhóm tích cực cũng nh nhóm ứng cử và có thể là ứng cử cho chuyển giao. Danh sách ban đầu của các kênh kế cận đợc gửi tới trạm di động ở bản tin thông số hệ thống trên kênh nhắn tin.
- Nhóm còn lại: chứa tất cả các KTH trong hệ thống trừ các kênh của nhóm tích cực, nhóm ứng cử và nhóm kề cận.
c/Duy trì các nhóm kênh hoa tiêu:
+Các ngỡng chuyển giao:
Trạm di động sẽ theo dõi cờng độ trờng của tất cả các kênh hoa tiêu trong hệ thống sau đó cờng độ này đợc so sánh với các ngỡng khác nhau.
Nếu kết thúc một khoảng thời gian cho trớc mà cờng độ KHT vẫn ổn định thì KHT này sẽ đợc chuyển vào nhóm này hay nhóm khác tuỳ thuộc vào c- ờng độ tín hiệu của nó so với các ngỡng nói trên
Kênh hoa tiêu sẽ đợc chuyển lần lợt vào các nhóm khác nhau thể hiện qua hình vẽ 4.2:
Hình vẽ này thể hiện 7 bản tin chuẩn đợc trao đổi giữa MS và BS trong qúa trình chuyển giao:
(1) Cờng độ KTH trong nhóm kề cận vợt qúa T_ADD,MS gửi bản tin đo cờng độ hoa tiêu và chuyển KHT sang nhóm ứng cử .
(2) BS gửi đi bản tin hớng dẫn chuyển giao
(3) MS chuyển KHT sang nhóm tích cực và gửi đi bản tin hoàn thành chuyển giao
(4) Khi cờng độ KHT giảm thấp hơn ngỡng T_DROP, MS khởi động đồng hồ giảm chuyển giao.
(5) Đồng hồ giảm chuyển giao chạy hết, MS gửi đi bản tin đo cờng độ trờng.
(6) BS gửi đi bản tin hớng dẫn chuyển giao
(7) MS chuyển KHT từ nhóm tích cực sang nhóm kề cận và gửi đi bản tin hoàn thành chuyển giao
Hình vẽ 4.2 Quá trình chuyển nhóm KHT thay đổi cờng độ.
Trạm di động sẽ tìm kiếm ( đo cờng độ trờng)kênh hoa tiêu trong khoảng thời gian cho trớc đợc xác định bằng số chip của chuỗi hoa tiêu PN đợc gọi là cửa sổ tìm.
Hình 4.3 – Các cửa sổ tìm
Khi tìm một kênh hao tiệu, trạm di động không thể giới hạn đến thời gian dịch chính xác của chuỗi hoa tiêu PN do hiện tợng pha đinh nhiều tia. Các dịch thời gian của chuỗi hoa tiêu PN liên quan đến phản xạ nhiều tia sẽ trễ so với tia đi thẳng vài chip. Trạm di động sẽ định tậm của cửa sổ tìm kiếm cho mỗi kênh hoa tiêu trong nhóm tích cực và nhóm ứng cử xung quanh phần tử của tia đến sớm nhất. Kích thớc của cửa sổ đợc xác định theo số chip của chuỗi hoa tiêu PN.
Trạm di động cũng cần định tậm cửa sổ cho mỗi kênh hoa tiêu của nhóm kế cận và nhóm còn lại xung quanh dịch thời chuỗi hoa tiêu sử dụng chuẩn thời gian của trạm di động.
+Trình từ tìm:
Mỗi kênh hoa tiêu trong nhóm ứng cử chỉ đợc tìm sau khi đã tìm tất cả các kênh hoa tiêu trong nhóm tích cực. Một kênh hoa tiêu trong nhóm kế cận chỉ đợc tìm sau khi đã tìm tất cả các kênh hoa tiêu trong nhóm ứng cử. Một hoa tiêu trong nhóm còn lại chỉ đợc tìm sau khi đã tìm hết các hoa tiêu trong nhóm kế cận.
+Duy trì các nhóm hoa tiêu:
- Duy trì nhóm tích cực: Khi trạm di động đợc cấp phát kênh lu lợng lần đầu, nhóm tích cực chỉ chứa 1 KHT mà liên kết với KLL đờng xuống đã cấp phát. Khi trạm di động xử lý bản tin hớng dẫn chuyển giao, nó sẽ
Tín hiệu nhiều tia trong cửa sổ tìm
Các cửa sổ tìm
32.768[chip] Chuỗi hoa tiêu PN
thay thế nhóm tích cực bằng một danh sách các hoa tiêu trong bản tin này. Nhóm tích cực có thể chứa đến 6 hoa tiêu.
-Duy trì nhóm ứng cử: Khi trạm di động lần đầu đợc cấp phát 1 KLL đ- ờng xuống nhóm ứng cử không chứa KHT nào cả. Một kênh hoa tiêu, Px đ - ợc bổ xung vào nhóm ứng cử từ các nhóm khác nh sau:
KHT Pa thuộc nhóm tích cực đợc bổ xung vào nhóm ứng cử khi: bản tin hớng dẫn chuyển giao không chứa Pa và đồng thời giảm Pa (TTdrop)cha chạy hết.
- KHT PN thuộc nhóm kế cận đợc bổ xung vào nhóm tích cực khi: cờng độ của kênh này vợt ngỡng phát hiện hoa tiêu (T_ADD).
KHT Pr thuộc nhóm còn lại đợc bổ xung vào nhóm tích cực khi : cờng độ của kênh này vợt ngỡng phát hiện hoa tiêu (TADD).
Một hoa tiêu, Pc của nhóm ứng cử bị chuyển ra khi:
-Bản tin hớng dẫn chứa một hoa tiêu của nhóm ứng cử,Pc (Pc chuyển lên nhóm tích cực.
-Đồng hồ thời gian giảm chuyển giao tơng ứng với một kênh hoa tiêu của nhóm ứng cử, Pc, đã chạy hết (Pc chuyển xuống nhóm kế cận).
-Kích thớc của nhóm ứng cử bị vợt quá, hoa tiêu Pc có đồng hồ thời gian giảm chuyển giao gần thời điểm chạy hết sẽ bị xoá khỏi nhóm ứng cử (chuyển xuống nhóm kế cận).
Duy trì nhóm kế cận: Khi trạm di động lần đầu đợc cấp phát kênh lu l- ợng đờng xuống, nhóm kế cận chỉ chứa các hoa tiêu đợc liệt kê trong bản tin danh sách kế cận mà thu đợc mới nhất tái sinh.
Trạm di động sẽ duy trì một bộ đếm tuổi, AGE, cho từng hoa tiêu ở nhóm kế cận. Nếu một hoa tiêu chuyển từ nhóm tích cực hay nhóm ứng cử đến nhóm kế cận, bộ đếm này sẽ khởi động lại từ 0. Nhng nếu có một hoa tiêu chuyể từ nhóm còn lại đến nhóm kế cận thì bộ đếm sẽ đ ợc lập vào giá trị cực đại.
Trạm di động sẽ bổ xung một hoa tiêu ở các nhóm khác vào nhóm kế cận trong các điều kiện sau.
- Kênh hoa tiêu có trong bảng danh sách kênh kế cận nhng cha có ở nhóm ứng cử hoặc nhóm kế cận.
- Một kênh hoa tiêu thuộc nhóm tích cực không có trong bản tin h ớng dẫn chuyển giao và thời gian giảm chuyển giao đã hết.
- Thời gian giảm chuyển giao của một hao tiêu trong nhóm ứng cử đã hết.
- Một hoa tiêu bổ xung cho nhóm ứng cử làm kích thớc của nhóm này bị vợt quá.
Trạm di động sẽ xoá một hoa tiêu ra khỏi nhóm kế cận khi:
- Bản tin hớng dẫn chuyển giao chứa một hoa tiêu từ nhóm kế cận hiện hành (chuyển lên nhóm tích cực).
- Cờng độ của một hoa tiêu trong nhóm kế cận vợt quá ngỡng T_ADD(chuyển xuống nhóm còn lại).
- Một hoa tiêu bổ xung cho nhóm kế cận làm kích thớc của nhóm này bị vợt quá (chuyển xuống nhóm còn lại).
- Tuổi (age) của một hoa tiêu thuộc nhóm kế cận vợt quá giá trị cực đại của bộ đếm age(chuuyển xuống nhóm còn lại).
d./ Xử lý kênh lu lợng.
+ Xử lý kênh lu lợng đờng xuống: Tất cả các kênh lu lợng ấn định cho trạm di động vầ các hoa tiêu liên kết trọng nhóm tích cực ddều mang cùng một thông tin lu lợng trừ kênh con điều khiển công suất. Khi nhóm tích cực chứa hai hay nhiều hoa tiêu, trạm di động phải đảm bảo phân nhóm bằng cách kết hợp các kênh lu lợng đờng xuống liên kết nh mô tả trong hình vẽ đới đây(hình 4.4)
Ký hiệu :
-PN(t – Ta),PN(t – thiết bị): các chuỗi hoa tiêu dịch thời Ta và thiết bị -Wi(t),Wj(t): các mã Walsh
-Pa,Pb: trễ truyền lan
Hình 4.4 : Kết hợp phân tập các KLL đờng xuống ở trạm di động Trạm gốc B PN(t – Tb) Wj(t) Trạm gốc A PN(t – Ta) Wi(t) PN(t-Tb – Pb) Wj(t –Pb) PN(t-Ta – Pa) Wi(t –Pa) Kết hợp phân nhóm ở trạm di động
+ Xử lý kênh lu lợng đờng lên (chuyển giao giữa các cell):
Trong quá trình chuyển giao giữa các cell, trạm di động phát cùng một thông tin đến cả hai trạm gốc. Mỗi trạm gốc nhận đợc thông tin từ trạm di động với độ trễ truyền lan khác nhau(hình 4.5). Khi này các trạm gốc sẽ gửi tín hiệu thu đợc đến bộ mã hoá tiếng/chọnlựa. Bộ này sẽ chọn khung tốt nhất và loại bỏ khung có chất lợng kém hơn.
Hình 4.5 Xử lý KLL đờng lên khi chuyển giao giữa các cell
+Xử lý kênh lu lợng đờng lên( chuyển giao giữa các đoạn ô): Trong quá trình chuyển giao giữa các đoạn ô trạm di động phát cùng một thông tin đến cả hai đoạn ô( hình 4.5 ). Phiến kênh ở trạm di động của ô sẽ nhận đợc