Kỹ thuật chuyển giao

Một phần của tài liệu đồ án kỹ thuật viễn thông Mô phỏng quá trình chuyển giao và thủ tục thực hiện cuộc gọi trong WCDMA (Trang 87)

3.8.1 Mục đích của chuyển giao

Nguyên nhân của việc khởi đầu của một tiến trình chuyển giao là do chất lượng đường truyền, sự thay đổi tốc độ, dịch vụ, do lưu lượng do sự điều hành và bảo dưỡng và chủ yếu là khi một thuê bao di chuyển từ vùng phủ sóng của một trạm gốc tới vùng phủ sóng khác.

Mục đích của chuyển giao là đảm bảo sự liên tục của dịch vụ vô tuyến giữ vững chất lượng yêu cầu, hạn chế tối đa nhiễu giao thao của hệ thống bằng cách kết nối di động đến một hoặc các node B mạnh nhất. Ngoài ra còn đảm bảo liên lác di động giữa các mạng khác nhau và phân bố tải tại các vùng điểm nóng.

Các trường hợp chuyển giao

● UE di chuyển từ cell này sang cell khác

● Dung lượng kết nối của một cell A đã dùng hết vì thế phải kết nối của những thêu bao nào nằm trong vùng giao nhau của cell này với một cell khác thì sẽ được chuyển sang cell khác đó.

Hệ thống WCDMA hỗ trợ các quá trình chuyển giao khác nhau

• Chuyển giao mềm • Chuyển giao mềm hơn • Chuyển giao mềm-mềm hơn • Chuyển giao cứng

3.8.2 Chuyển giao mềm

UE phát đến và thu từ hai node B này đồng thời. UE thu đồng thời thông tin từ các node B và kết hợp chúng để được thông tin tốt nhất. Ở đường lên thông tin phát đi từ UE được các node B thu lại rồi chuyển đến RNC để được kết hợp chung.

Trong chuyển giao mềm các node B đều phát lệnh điều khiển công suất UE ở vùng chồng lấn vùng phủ của hai đoạn cell thuộc hai node khác nhau (chuyển giao hai đường). Thông tin giữa UE và node B xảy ra đồng thời ở hai kênh của giao diện vô tuyến từ hai hoặc hơn node B khác nhau.

Hình 3.23 Chuyển giao mềm 2 đường

Chuyển giao mềm chỉ có thể được thực hiện khi cả node B cũ lẫn node B mới đều làm việc ở cùng một tần số. UE thông tin với 2 Sector của 2 Cell khác nhau (chuyển giao 2 đường) hoặc với 3 sector của 3 cell khác nhau (chuyển giao 3 đường). Node B điều khiển trực tiếp quá trình xử lý trong quá trình chuyển giao gọi là node B sơ cấp , các node B khác không điều khiển quá trình cuộc gọi gọi là các node B thứ cấp. Chuyền giao mềm kết thúc khi hoặc node B sơ cấp hoặc node B thứ câp bị bỏ. Nếu node B sơ cấp bị loại thì node B sơ cấp thành node thứ cấp và ngược lại trong cuộc gọi này. Chuyển giao ba đường có thể kết thúc bằng cách loại bỏ một trong số các node B và trở thành chuyền giao hai đường.

Hình 3.24 Chuyển giao mềm 3 đường

3.8.3 Chuyển giao mềm hơn

Chuyển giao mềm hơn xảy ra giữa hai hay nhiều sector thuộc cùng một node B.Trong trường hợp này chỉ có một vòng điều khiển công suất do node B điều khiển để phục vụ cả hai đoạn cell.

Trong chuyển giao mền hơn , UE ở vùng chống lấn giữa hai vùng phủ của hai đoạn cell của node B. Thông tin giữa UE và node B xảy ra đồng thời trên hai kênh của giao diện vô tuyến. Vì thế, cần sử dụng hai mã khác nhau ở đường xuống để UE có thể phân biệt được hai tín hiệu. Dữ liệu bị chia nhỏ tại node B và được định tuyến tới các anten khác nhau. Máy thu của UE nhận hai tín hiệu này bằng phương pháp xử lý Rake.

Ở đường lên cũng xảy ra quá trình tương tự ở UE: node B thu được kênh mã của UE ở từng đoạn cell, sau đó chuyển chúng đến cùng máy thu Rake và kết hợp chúng để nhận được tín hiệu tốt nhất.

Hình 3.25 Chuyển giao mềm hơn

3.8.4 Chuyển giao mềm-mềm hơn

UE thông tin với hai sector của cùng thuộc một node B A và một sector của node B B.Các tài nguyên mạng cần cho kiểu chuyển giao này gồm tài nguyên cho chuyển giao mềm hai đường giữa node B A và node B B công với tài nguyên cho chuyển giao mềm tại node B B.

Hình 3.26 Chuyển giao mềm –mềm hơn

3.8.5 Chuyển giao cứng

Chuyển giao cứng có thể xảy ra trong trường hợp như: chuyền giao từ một cell này sang cell khác khi hai cell có các tần số sóng mang khác nhau hoặc từ một cell này sang cell khác khi các cell này được nối đến hai RNC khác nhau và không tồn tại giao diện Iur, giữa hai RNC này. Chuyển giao cứng là chuyển giao “ngắt trước khi nối”:

Chuyển giao cứng cùng tần số:

Chuyển giao cứng cùng tần số có thể thực hiện khi giao diện Iur không có hiệu lực. Trường hợp này có thể phát sinh nếu chuyển giao gồm hai RNC được cung cấp bởi các nhà sản xuất khác nhau. Trong chuyển giao cứng cùng tần số, UE truyền trong phạm vi dải tần số bằng nhau, nhưng kết nối cũ kết thúc trước khi kết nối mới có thể được thiết lập, do đó gây ngắt quãng kết nối trong khoảng thời gian ngắn.

Hình 3.27 Chuyển giao cứng cùng tần số

Chuyển giao cứng khác tần số:

Đây là kiểu chuyển giao giống chuyển giao GSM, giữa hai tần sô WCDMA f1 và f2 hay chuyền giao từ vùng có dịch vụ WCDMA sang vùng không có WCDMA (GSM) hoặc ngược lại. Trong trường hợp này, kết nối qua cell cũ (cell A) bị xóa và kết nối đến mạng vô tuyến vẫn được duy trì qua cell mới (cell B). Chuyển giao khác tần số cũng có thể thực hiện giữa hai tần số trong giới hạn của cùng một cell.

Trong chuyển giao khác tần số cần thiết đo cường độ tín hiệu và chất lượng ở các tần số khác trong khi vẫn có các kết nối với tần số hiện tại.

Hình 3.28 Chuyển giao cứng khác tần số

3.8.6 Trình tự của chuyển giao

Một thuật ngữ đặc biệt được sử dụng để mô tả SNR của kênh hoa tiêu: năng lượng chíp trên mật độ nhiễu hoặc Ec/Io. Năng lượng chíp (năng lượng trên một chíp) khác với năng lượng bít trong đó "các chíp" liên quan tới các chuỗi PN được trải phổ. Vì không có thông tin băng gốc chứa đựng trong kênh hoa tiêu, nên kênh hoa tiêu không có quá trình giải trải phổ và các bít không được khôi phục. Do đó, để mô tả cường độ tín hiệu của kênh hoa tiêu, tỷ số S/N (SNR) hoặc Ec/Io được sử dụng. Lưu ý rằng do kênh hoa tiêu không được giải trải phổ nên Ec/Io duy trì dưới mức 1 trong phần lớn thời gian.

Dưới đây chúng ta sẽ xem xét quá trình chuyển giao từ ô nguồn tới ô đích. Trong việc quản lý quá trình chuyển giao, máy di động lưu giữ trong bộ nhớ của nó bốn danh sách riêng của các séc tơ trong trạm gốc dưới dạng các tập danh sách. Có bốn loại tập danh sách là:

• Tập hoạt động (active set) • Tập dự tuyển (candidate set ) • Tập lân cận ( neighbor set ) • Tập dư (remaining set).

Tập hoạt động (A) chứa các kênh hoa tiêu của các séc tơ đang thông tin với máy di động trên các kênh lưu lượng. Tập dự tuyển chứa các kênh hoa tiêu có Ec/Io

đủ lớn để làm cho chúng trở thành các kênh dự tuyển (có thể chọn) cho chuyển giao. Tập lân cận (N) chứa các kênh hoa tiêu nằm trong danh sách kênh lân cận ( láng giềng) của séc tơ đang phục vụ thông tin cho máy di động. Tập dư (R) chứa tất cả các kênh hoa tiêu còn lại trong hệ thống đối với tần số sóng mang WCDMA, trừ các kênh hoa tiêu đang nằm trong các tập hoạt động, dự tuyển và lân cận.

Như trình bày trong hình dưới, máy di động di chuyển từ vùng phủ sóng của ô nguồn A tới vùng phủ sóng của ô đích B. Sau đây là một chuỗi các bước trong quá trình chuyển giao này:

1. Ở đây máy di động chỉ đang được phục vụ bởi ô A và tập hoạt động của nó chỉ

chứa kênh hoa tiêu A. Máy di động đo tỷ số Ec/Io của kênh hoa tiêu B và nhận thấy nó lớn hơn T_ADD. Máy di động gửi một bản tin đo cường độ kênh hoa tiêu và chuyển kênh hoa tiêu B từ tập lân cận tới tập dự tuyển.

2. Máy di động thu được một bản tin điều khiển chuyển giao từ ô A. Bản tin điều khiển để máy di động bắt đầu thông tin trên một kênh lưu lượng mới với ô B.

3. Máy di động chuyển kênh hoa tiêu B từ tập dự tuyển tới tập hoạt động. Sau khi

chiếm được kênh lưu lượng hướng đi đã được chỉ định trong bản tin điều khiển chuyển giao, máy di động sẽ gửi một bản tin hoàn thành chuyển giao. Lúc này tập hoạt động chứa hai kênh hoa tiêu.

4. Máy di động phát hiện ra kênh hoa tiêu A hiện đã bị rớt xuống dưới ngưỡng

T_DROP. Máy di động khởi động bộ đếm thời gian rớt mức.

5. Bộ đếm thời gian rớt mức đạt đến giá trị T_TDROP. Máy di động sẽ gửi đi một

bản tin đo cường độ kênh hoa tiêu.

6. Máy di động nhận được một bản tin điều khiển chuyển giao. Bản tin này chỉ chứa ôpset PN của ô B. Ôpset PN của ô A không có trong bản tin này.

7. Máy di động chuyển kênh hoa tiêu A từ tập hoạt động tới tập lân cận và nó gửi đi

Hình 3.29 Quá trình chuyển giao

3.9 Điều khiển công suất

Việc điều chỉnh công suất là rất cần thiết để một hệ thống WCDMA hoạt động tốt vì tất cả các thêu bao WCDMA đều chia sẻ cùng một băng tần vô tuyến nhờ việc sử dụng các mã tạp âm giả ngẫu nhiên và do đó mội thuê bao được xem như tạp âm ngẫu nhiên đối với các thuê bao khác. Quá trình điều chỉnh công suất được thực hiện để giải quyết bài toán “xa-gần” và để tăng tối đa dung lượng. Điều chỉnh công suất tức là công suất phát từ mỗi thuê bao được điều chỉnh để sao cho công suất thu của mọi thuê bao ở trạm gốc là bằng nhau (nếu không tính đến các loại tạp âm khác mà chỉ xét đến suy hao truyền lan vô tuyến thì quá trình điều chỉnh công suất sẽ điều chỉnh để thuê bao ở xa trạm gốc sẽ phát công suất lớn hơn thuê bao ở gần trạm gốc).

3.9.1 Điều chỉnh công suất đường lên3.9.1.1Thăm dò truy nhập 3.9.1.1Thăm dò truy nhập

Một vấn đề cần phải giải quyết ngay trong việc điều chỉnh công suất đó là công suất phát ban đầu của máy di động. Trước khi máy di động thiết lập liên hệ với trạm gốc, máy di động không thể được điều chỉnh công suất bởi trạm gốc. Như vậy, câu hỏi đặt ra là khi máy di động mới bắt đầu thử truy nhập vào trạm gốc thì mức

công suất nào máy di động nên sử dụng để phát yêu cầu của nó. Ở thời điểm này, trạm gốc vẫn chưa tạo ra sự liên lạc với thuê bao di động và trạm gốc không biết vị trí của thuê bao di động.

Có hai lựa chọn:

Lựa chọn thứ nhất là máy di động có thể thử truy nhập tới trạm gốc với một công suất cao. Công suất cao như vậy sẽ làm tăng khả năng trạm gốc thu được yêu cầu truy nhập của máy di động. Tuy nhiên, nhược điểm của việc phát công suất khởi đầu cao đó là công suất này sẽ gây nhiễu tới các thuê bao khác hiện đang được quản lý trong ô.

Lựa chọn thứ hai là máy di động có thể yêu cầu truy nhập trạm gốc với một công suất phát thấp. Công suất thấp như vậy sẽ làm giảm khả năng trạm gốc thu được yêu cầu truy nhập của máy di động. Nhưng ưu điểm là máy di động này sẽ không gây nhiễu nhiều tới các thuê bao khác.

Giải pháp được chọn là khi máy di động mới bắt đầu thử truy nhập hệ thống nó phát một chuỗi các thăm dò truy nhập. Các thăm dò truy nhập là một chuỗi mức công suất phát tăng dần. Máy di động phát thăm dò truy nhập đầu tiên của nó ở một mức công suất tương đối thấp, sau đó nó đợi một đáp ứng phản hồi từ trạm gốc. Nếu sau một khoảng thời gian tuỳ ý máy di động không thu được một bản tin xác nhận từ trạm gốc thì máy di động phát thăm dò truy nhập thứ hai với một công suất hơi cao hơn. Quá trình này sẽ lặp lại cho đến khi máy di động thu được bản tin xác nhận phản hồi từ trạm gốc. Ngoài ra, máy di động còn sử dụng mức công suất nó thu được từ trạm gốc để ước tính công suất ban đầu của nó. Nói cách khác, nếu máy di động nhận được một tín hiệu mạnh từ trạm gốc thì nó cho rằng trạm gốc ở gần và như vậy nó sẽ phát khởi đầu với một mức công suất tương đối thấp. Nếu máy di động nhận được một tín hiệu yếu từ trạm gốc thì nó cho rằng trạm gốc ở xa và như vậy nó sẽ phát khởi đầu với một mức công suất tương đối cao.

3.9.1.2 Vòng điều khiển mở

Quá trình đã mô tả ở trên được gọi là quá trình điều chỉnh công suất theo vòng mở, đó chỉ là một quá trình hoạt động điều khiển máy di động và không liên

quan gì đến trạm gốc. Quá trình điều khiển theo vòng mở này diễn ra liên tục sau khi trạm gốc xác nhận yêu cầu truy nhập của máy di động và sau khi máy di động bắt đầu phát trên một kênh lưu lượng.

Sau khi một cuộc gọi được thiết lập và khi máy di động di chuyển trong phạm vi ô, suy hao đường truyền giữa máy di động và trạm gốc sẽ liên tục thay đổi. Kết quả là công suất thu tại máy di động sẽ thay đổi và hoạt động điều chỉnh công suất theo vòng mở sẽ liên tục giám sát công suất thu của máy di động pr và sẽ tiếp tục điều chỉnh công suất phát của máy di động.

Một chú ý quan trọng là quá trình điều chỉnh công suất theo vòng mở như đã mô tả ở trên dựa trên sự ước tính suy hao đường truyền xuống. Quá trình điều chỉnh công suất này được sử dụng để bù cho những thay đổi chậm và các ảnh hưởng của hiệu ứng che chắn, trong đó có một sự tương quan giữa các suy hao trên đường truyền lên và đường truyền xuống. Tuy nhiên, do các đường truyền xuống và lên thường sử dụng các tần số khác nhau (FDD), quá trình điều chỉnh công suất theo vòng mở là không đủ và quá chậm để bù cho hiện tượng pha đinh Rayleigh nhanh. Lưu ý rằng hiện tượng pha đinh Rayleigh nhanh là phụ thuộc vào tần số và xảy ra trên mỗi khoảng nửa bước sóng. Nói cách khác, do hiện tượng pha đinh Rayleigh nhanh là phụ thuộc vào tần số, chúng ta không thể sử dụng quá trình điều chỉnh công suất theo vòng mở (trong đó giả thiết suy hao trên đường truyền hướng đi bằng với suy hao đường truyền hướng về) để bù cho hiện tượng pha đinh Rayleigh nhanh.

3.9.1.3 Vòng điều khiển khép kín

Quá trình điều chỉnh công suất theo vòng khép kín được sử dụng để bù cho những dao động về công suất do hiện tượng pha đinh Rayleigh nhanh. Nó là một vòng điều khiển khép kín trong đó liên quan đến cả trạm gốc và máy di dộng. Mỗi khi máy di động chiếm một kênh lưu lượng và bắt đầu thông tin với trạm gốc, quá trình điều chỉnh công suất theo vòng khép kín sẽ hoạt động cùng với quá trình điều chỉnh công suất theo vòng mở. Trong quá trình điều chỉnh công suất theo vòng khép, trạm gốc liên tục giám sát đường truyền lên và đo chất lượng đường truyền.

Nếu chất lượng đường truyền nhận được xấu thì trạm gốc sẽ ra lệnh cho máy di động qua đường truyền xuống, để tăng công suất. Nếu chất lượng đường truyền là quá tốt thì có nghĩa là công suất trên đường truyền lên vượt mức, trong trường hợp này, trạm gốc sẽ ra lệnh cho máy di động giảm công suất. Về mặt nguyên lý, tỷ lệ lỗi khung (FER) có thể dùng để chỉ thị về chất lượng đường truyền. Nhưng vì cần một thời gian dài cho trạm gốc tích luỹ đủ các bít để tính toán FER nên Eb/No (hoặc SIR) được sử dụng làm thông tin để chỉ thị chất lượng đường truyền lên.

Một phần của tài liệu đồ án kỹ thuật viễn thông Mô phỏng quá trình chuyển giao và thủ tục thực hiện cuộc gọi trong WCDMA (Trang 87)

Tải bản đầy đủ (DOC)

(154 trang)
w