3. Máy thu Rake
5.2 Chuyển giao mềm
Hình 1.24: Chuyển giao mềm (RNC: Radio network controller)
Trong một SHO, một UE được kết nối đồng thời đến nhiều hơn một trạm gốc (xem Hình 1.24). UE nhận được các tín hiệu phát đường xuống của hai hay nhiều trạm gốc. Cho mục đích này nó phải sử dụng một trong các "ngón tay" máy thu RAKE dành cho từng trạm gốc nhận được. Lưu ý rằng mỗi thành phần đa đường nhận được đòi hỏi một "ngón tay" RAKE riêng của mình. Mỗi liên kết riêng biệt từ một trạm gốc được gọi là một nhánh chuyển giao mềm. Thật vậy, từ quan điểm của UE, không có nhiều sự khác biệt giữa nó đang được kết nối với một trạm gốc hay với một số các trạm gốc khác, ngay cả trong trường hợp với một trạm gốc, thì một UE có được chuẩn bị để thu một số thành phần đa đường của cùng một tín hiệu sử dụng máy thu RAKE của nó. Do tất cả các trạm gốc sử dụng cùng một tần số trong một SHO, một UE có thể coi các tín hiệu của chúng chỉ như là các thành phần đa đường bổ sung. Một sự khác biệt quan trọng giữa một thành phần đa đường với một nhánh SHO là mỗi nhánh SHO được mã hóa bằng một mã trải phổ
Nguyên lý của CDMA
39
khác nhau, trong khi các thành phần đa đường chỉ là các phiên bản trễ thời gian của cùng một tín hiệu.
Một SHO thường làm việc trong các vùng ranh giới ô, nơi mà các tế bào chồng lấn lên nhau. Nó có nhiều đặc tính mong muốn. Tại các biên của tế bào, một UE có thể thu được nhiều năng lượng tín hiệu hơn nếu nó là trong SHO so với nếu nó chỉ có một liên kết dẫn tới một trạm gốc. Nếu không có SHO, một trạm gốc đang nối sẽ phải phát ở mức năng lượng cao hơn để đến được UE, mà điều này có lẽ sẽ làm tăng mức độ nhiễu tổng thể hệ thống. Ngoài ra, nếu một UE đang trong SHO, kết nối sẽ nhìn chung sẽ không bị mất nếu một nhánh bị che lấp.
Các thủ tục SHO không nên sử dụng mà không có các ràng buộc. Các tín hiệu được truyền nhiều hơn có nghĩa là nhiều năng lượng hơn trong không gian, mà điều đó cũng có nghĩa là nhiễu nhiều hơn đối với môi trường vô tuyến theo hướng đường xuống. Các thủ tục điều khiển trong UTRAN có thể rất thông minh, thực sự đáp ứng các nhu cầu mâu thuẫn giữa tính di động và mức độ nhiễu thấp. Các nhánh SHO nên được thêm vào một kết nối chỉ khi tổng mức nhiễu ước tính tạo nên ít hơn so với nó sẽ được tạo nên mà không có SHO.
Một HO mềm hơn (softer HO) là một HO giữa hai sector của một tế bào. Từ quan điểm của UE, nó cũng chỉ là một SHO khác. Sự khác biệt chỉ có ý nghĩa đối với mạng, do một HO mềm hơn là một thủ tục nội bộ đối với một Node B (một trạm gốc UTRAN có tên hiếu kỳ là Node B), mà nó giúp tiết kiệm dung lượng truyền dẫn giữa các Node B và RNC (một bộ điều khiển trạm gốc UTRAN). Các nhánh HO mềm hơn đường lên có thể được kết hợp bên trong Node B, đó là một thủ tục nhanh hơn, và sử dụng ít hơn các tài nguyên cố định của hạ tầng truyền tải so với hầu hết các loại SHO trong các hệ thống CDMA.
Như trong GSM, tất cả các HO được quản lý bởi mạng. Vì mục đích này, mạng đo các kết nối đường lên và thu nhận các kết quả đo từ các kết nối đường xuống được thực hiện bởi UE. Các tế bào được đo được chia thành ba tập: Tập tích cực (active), tập theo dõi (monitored) và tập phát hiện (detected). Mỗi tập này có những yêu cầu riêng của mình về cách thức thực hiện các phép đo trong các tế bào.
Tập tích cực bao gồm tất cả các trạm gốc tham gia vào một SHO với một UE. Khi cường độ tín hiệu của một trạm gốc phát vượt quá ngưỡng bổ sung (add threshold) trong UE, trạm gốc này sẽ được bổ sung vào Tập tích cực, và UE
Nguyên lý của CDMA
40
chuyển sang một trạng thái SHO khác nếu nó không phải là đã có. Giá trị ngưỡng này, ngưỡng bổ sung, là một thông số hiệu năng mạng quan trọng, và do đó nó có thể được thiết lập động bởi mạng. UE không chủ động thêm hoặc loại bỏ các trạm gốc vào hoặc từ Tập tích cực của riêng mình, những thay đổi được yêu cầu bởi mạng thông qua các cơ chế báo hiệu
Một thông số ngưỡng khác được thiết lập bởi mạng, ngưỡng loại bỏ (drop threshold), nó ngăn ngừa việc loại bỏ quá sớm các trạm gốc từ Tập tích cực. Giá trị của ngưỡng loại bỏ luôn thấp hơn ngưỡng bổ sung, nhưng giá trị chính xác lại là một tham số hiệu năng hệ thống và nó có thể được thiết lập động. Khi giá trị cường độ tín hiệu giảm xuống dưới giá trị ngưỡng quy định, một bộ định thời gian loại bỏ (drop timer) được khởi động trong mạng. Nếu giá trị vẫn dưới ngưỡng loại bỏ cho đến khi bộ đếm đó hết hạn, thì trạm gốc đã nêu cuối cùng được loại bỏ khỏi Tập tích cực. Bộ định thời này phải đủ dài để ngăn ngừa hiệu ứng Ping-Pong, đó là, cùng một trạm gốc liên tục được thêm vào và loại bỏ khỏi Tập tích cực. Tuy nhiên, bộ định thời loại bỏ cũng phải đủ ngắn để các trạm gốc không khả dụng sẽ không được sử dụng cho truyền thông không cần thiết.
Cả hai ngưỡng bổ sung và ngưỡng loại bỏ được sử dụng bởi UTRAN để xác định khi nào nó cần cập nhật Tập tích cực. Các ngưỡng này được áp dụng cho các phép đo của UE, do đó UE phải sử dụng các ngưỡng hiện tại để kích hoạt việc gửi các báo cáo đo lường đến UTRAN. Khi một tế bào được theo dõi vượt quá ngưỡng bổ sung được xác định bởi UTRAN, một báo cáo đo lường chứa kết quả mới nhất được gửi đến mạng. Sau đó mạng này có thể gửi một bản tin cập nhật Tập tích cực
đến UE, nếu thuật toán điều khiển quyết định làm như vậy. Ngoài ra còn có các thông số khác và các cân nhắc trong thuật toán điều khiển bên cạnh ngưỡng bổ sung. Ví dụ, một tế bào có thể bị quá tải đến mức mà không có kết nối mới nào có thể được cho phép trong tế bào này.
Tập theo dõi bao gồm các tế bào đã được xác định là ứng viên tiềm năng cho HO nhưng chưa được bổ sung vào Tập tích cực. Chúng được chỉ ra cho UE bởi UTRAN trong danh sách tế bào lân cận. UE theo dõi các tế bào này theo các quy tắc đã cho. Nếu một tế bào trong Tập theo dõi vượt quá ngưỡng bổ sung, một báo cáo đo lường sẽ được kích hoạt.
Nguyên lý của CDMA
41
Tập phát hiện có chứa tất cả các tế bào khác mà UE đã tìm thấy trong khi giám sát môi trường vô tuyến và chúng chưa được đưa vào danh sách tế bào lân cận. UE có thể được yêu cầu bởi UTRAN báo cáo về các tế bào chưa niêm yết mà nó đã phát hiện. Sự kiện kích hoạt làm cho UE gửi một bản tin báo cáo đo lường là khi một tế bào được phát hiện vượt quá một ngưỡng tuyệt đối.
Điều khiển công suất SSDT (site-selection diversity transmission-phân tập phát lựa chọn vị trí) (Hình 1.25) là một hình thức điều khiển công suất cho đường xuống có thể được áp dụng trong khi một UE đang trong SHO. Trong một SHO bình thường, một UE có kết nối đường xuống với nhiều hơn một tế bào, nhưng trong SSDT nó có kết nối đường xuống chỉ với một trạm gốc tại một thời điểm. Mỗi kết nối vô tuyến đường xuống làm tăng mức độ nhiễu của hệ thống. SSDT là một phương pháp điều khiển công suất làm giảm nhiễu đường xuống tạo ra trong khi UE đang một trong SHO. Nguyên tắc SSDT là tế bào tốt nhất của Tập tích cực
tự động được lựa chọn làm địa điểm chỉ phát, và các tế bào khác liên quan tắt các kênh DPDCH của chúng gửi đến UE đang đề cập. DPCCH được truyền đi theo một dạng bình thường thông qua tất cả các trạm gốc trong Tập tích cực.
Hình 1.25 Phân tập phát lựa chọn vị trí (SSDT)
UE chọn một trong các tế bào từ Tập tích cực của nó làm tế bào chính. Tất cả các tế bào khác được xếp vào loại không phải chính. Mục tiêu chủ yếu là để việc truyền trên đường xuống chỉ từ tế bào chính này, do đó làm giảm nhiễu gây ra bởi đa truyền trong chế độ SHO. Mục tiêu thứ hai là để đạt được lựa chọn vị trí
Nguyên lý của CDMA
42
nhanh hơn mà không có can thiệp mạng, do đó duy trì lợi thế của SHO. Để chọn một tế bào chính này, mỗi tế bào được chỉ định một nhận dạng tạm thời (ID) và UE định kỳ chia sẻ ID tế bào chính với tất cả các tế bào đang kết nối. Các tế bào không phải chính được lựa chọn bởi UE tắt hoạt động phát của chúng đến UE này. ID tế bào chính được phân phối bởi UE đến các tế bào tích cực thông qua trường thông tin phản hồi đường lên FBI (feedback information). Kích hoạt SSDT, chấm dứt SSDT, và phân bổ ID được thực hiện bởi quy trình cập nhật Tập tích cực của điều khiển tài nguyên vô tuyến RRC (radio resource control).
Lưu ý rằng, các SHO liên tiếp có thể kích hoạt quy trình tái phân bố (relocation) trong UTRAN. Đây là một loại HO, mặc dù nó không diễn ra trong giao diện vô tuyến. Như vậy, UE không trực tiếp biết về nó. Tái phân bố được giải thích trong phần tiếp theo.