Tiểu luận “Nghiên cứu Kỹ thuật chuyển giao & Điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA”

Chia sẻ: Gio Mua Dong | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:63

0
446
lượt xem
267
download

Tiểu luận “Nghiên cứu Kỹ thuật chuyển giao & Điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA”

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay thông tin di động đóng góp một vai trò vô cùng to lớn trong cuộc sống. Các loại hình dịch vụ viễn thông phát triển rất đa dạng, chất lượng được nâng cao một cách rõ rệt đã đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người. Sở dĩ có được những thành quả như vậy là do sự phát triển không ngừng các công nghệ viễn thông trên thế giới, trong đó có công nghệ băng rộng WCDMA. Hệ thống WCDMA ra đời đã làm cho viễn thông thế giới bước sang một kỷ nguyên mới....

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận “Nghiên cứu Kỹ thuật chuyển giao & Điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA”

  1. ĐỀ TÀI “Nghiên cứu Kỹ thuật chuyển giao & Điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA” Giảng viên hướng dẫn : Sinh viên thực hiện : i
  2. MỤC LỤC Chương 1 KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG WCDMA 1.1.Giới thiệu chương.............................................................................................. 1 1.2.Kỹ thuật chuyển giao ......................................................................................... 1 1.2.1.Sự cần thiết của việc chuyển giao trong hệ thống thông tin di động ................ 1 1.2.2.Tiêu chuẩn khi thực hiện chuyển giao ............................................................. 2 1.2.3.Trình tự của chuyển giao ................................................................................ 3 1.2.4.Các loại chuyển giao trong hệ thống WCDMA ............................................... 5 1.2.4.1.Chuyển giao trong cùng hệ thống (Intra-system Handover).......................... 5 1.2.4.2.Chuyển giao ngoài hệ thống (Inter-System Handover) ................................. 5 1.2.4.3.Chuyển giao cứng (HHO: Hard Handover) .................................................. 6 1.2.4.4.Chuyển giao mềm (Soft HO) và mềm hơn (Softer HO)................................ 7 1.3.Kỹ thuật chuyển giao mềm ...............................................................................10 1.3.1.Nguyên lý chuyển giao mềm..........................................................................10 1.3.2.Đặc điểm cơ bản của chuyển giao mềm .........................................................11 1.4.Điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA.................................................13 1.4.1.Ý nghĩa của việc điều khiển công suất ...........................................................13 1.4.2.Phân loại điều khiển công suất .......................................................................15 1.4.2.1.Điều khiển công suất cho đường xuống và đường lên .................................15 1.4.2.2.Điều khiển công suất phân tán và tập trung .................................................15 1.4.2.3.Điều khiển công suất vòng hở, điều khiển công suất vòng kín, điều khiển công suất vòng ngoài ..............................................................................................15 1.4.3.Phân phối công suất đường xuống .................................................................18 1.5.Kết luận chương ...............................................................................................19 Chương 2 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT THEO BƯỚC ĐỘNG DSSPC VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT PHÂN TÁN DPC 2.1. Giới thiệu chương............................................................................................20 2.2.Một số lý thuyết sử dụng trong thuật toán .........................................................20 2.2.1.Hệ số tái sử dụng tần số (Frequency Reuse Factor) ........................................20 2.2.2.Nhiễu đồng kênh............................................................................................22 ii
  3. 2.2.3.Nhiễu kênh lân cận ........................................................................................23 2.2.4.Hiệu ứng gần xa (Near-Far Effect).................................................................24 2.2.5.Tải lưu lượng.................................................................................................26 2.2.6.Cấp độ phục vụ GoS (Grade of Service) ........................................................27 2.2.7.Hiệu quả sử dụng kênh ..................................................................................28 2.3.Thuật toán điều khiển công suất theo bước động DSSPC..................................28 2.3.1.Tổng quan......................................................................................................28 2.3.2.Thuật toán điều khiển công suất bước động DSSPC ......................................29 2.3.2.1. Khái niệm và lợi ích của độ dự trữ công suất (cửa sổ công suất) ................30 2.3.2.2.Sự hoạt động của mạng ...............................................................................31 2.3.2.4.Sự hoạt động của UE ..................................................................................32 2.4. Phương pháp điều khiển công suất phân tán ( DPC) ........................................35 2.4.1. Mô hình hệ thống..........................................................................................35 2.4.3. Thuật toán điều khiển công suất phân tán ( DPC ).........................................35 2.5.Kết luận chương ...............................................................................................36 Chương 3 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ TÍNH TOÁN 3.1.Giới thiệu chương.............................................................................................37 3.2.Tổng quan.........................................................................................................37 3.3.Quỹ đường truyền vô tuyến hướng lên trong hệ thống WCDMA ......................37 3.4. Điều khiển công suất theo bước động DSSPC và điều khiển công suất phân tán DPC trong hệ thống WCDMA................................................................................40 3.4.1.Thông số đầu vào...........................................................................................41 3.4.2.Các công thức tính toán ................................................................................42 3.4.3. Điều khiển công suất theo bước động DSSPC...............................................43 3.4.3.1. Lưu đồ thuật toán điều khiển......................................................................43 3.4.3.2. Kết quả tính toán........................................................................................45 3.5.3. Điều khiển công suất phân tán DPC..............................................................48 3.5.3.1. Lưu đồ thuật toán điều khiển .....................................................................48 3.5.3.2. Kết quả tính toán........................................................................................50 3.6. Kết luận .........................................................................................................51 TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................531 iii
  4. THUẬT NGỮ VIẾT TẮT  A AWGN Additive White Gaussian Noise - Nhiễu Gauss trắng cộng AMPS Advance Mobile Phone System - Hệ thống điện thoại di động tiên tiến B BER Bit Error Rate - Tỉ lệ lỗi bit BPSK Binary Phase Shift Keying - Khóa dịch pha nhị phân BCCH Broadcast Control Channel - Kênh quảng bá điều khiển BCH Broadcast Channel - Kênh quảng bá BS Base Station - Trạm gốc BSC Base Station Controller - Bộ điều khiển trạm gốc BTS Base Tranceiver Station - Trạm vô tuyến gốc C CCCH Common Control Channel - Kênh điều khiển chung CDMA Code Division Multiple Access - Đa truy cập phân chia theo mã CCPCH Common Control Physial Channel - Kênh vật lý điều khiển chung CPCC Common Power Control Channel - Kênh điều khiển công suất chung CPCH Common Packet Channel - Kênh gói chung CPICH Common Pilot Channel - Kênh hoa tiêu chung CN Core Network - Mạng lõi CS Circuit Switch - Chuyển mạch kênh CSICH CPCH Status Indication Channel - Kênh chỉ thị trạng thái cho CPCH C/I Carrier to Interference Ratio - Tỷ số sóng mang trên nhiễu CD/CA-ICH Collision Detection/Channel Assignment- Indication Channel Kênh chỉ thị phát hiện tranh chấp/ ấn định kênh D DCCH Dedicated Control Channel - Kênh điều khiển dành riêng DPCCH Dedicated Physical Control Channel - Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated Physical Channel - Kênh vật lý riêng DPC Distributed Power Control - Điều khiển công suất phân tán DPDCH Dedicated Physical Data Channel - Kênh số liệu vật lý riêng DL Down Link - Đường xuống DTCH Dedicated Traffic Channel - Kênh lưu lượng riêng DSCH Downlink Share Channel - Kênh dùng chung đường xuống iv
  5. DSSPC Dynamic Step-Size Power Control Điều khiển công suất theo bước động DSSS Direct Sequence Spread Spectrum - Trải phổ chuỗi trực tiếp E EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution Tốc độ bit tăng cường sử dụng cho nhánh tiến hoá GSM EIR Equipment Indentification Register - Thanh ghi nhận dạng thiết bị F FACH Forward Access Channel - Kênh truy nhập đường xuống FCCCH Forward Common Control Channel Kênh điều khiển chung đường xuống FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum - Trải phổ nhảy tần FDD Frequency Division Duplexing Ghép kênh song công phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple Access - Đa truy cập phân chia theo tần số FDCCH Forward Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng đường xuống FOMA Freedom of Mobile Multimedia Access- Truy nhập đa phương tiện tự do G GOS Grade Of Service - Cấp độ phục vụ GSM Global System for Mobile Communication Hệ thống thông tin di động toàn cầu GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung H HSCSD High Speed Circuit Switch Data Kỹ thuật truyền dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao I ICI Inter Channel Interference - Nhiễu xuyên kênh IMT-2000 Internation Mobile Telecommunications 2000 Tiêu chuẩn viễn thông di động quốc tế ISDN Integrates Service Digital Network - Mạng số liệu đa dịch vụ IS-95 North Amarican version of the CDMA standard Một phiên bản CDMA ở Bắc Mỹ ISI Intersymbol Interference - Nhiễu xuyên ký tự v
  6. L LA Location Area - Khu vực định vị LOS Line of Sight - Tuyến truyền dẫn thẳng M ME Mobile Equipment - Thiết bị di động MS Mobile Station - Trạm di động MSC Mobile Switch Center - Trung tâm chuyển mạch di động MAC Medium Access Control - Điều khiển truy nhập môi trường N NAS Non Access Statum - Tầng không truy nhập O OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OPC Open-loop Power Control - Điều khiển công suất vòng hở P PCCH Paging Control Channel - Kênh điều khiển tìm gọi PDCP Packet Data Convergence Protocol - Giao thức hội tụ số liệu gói PN Pseudo Noise - Nhiễu giả ngẫu nhiên PS Packet Switch - Chuyển mạch gói PLMN Public Land Mobile Network - Mạng di động công cộng mặt đất PSTN Public Switched Telephone Network Mạng chuyển mạch thoại công cộng Q QAM Quadrature Amplitude Modulation- Điều biên cầu phương QoS Quality of Service - Chất lượng dịch vụ (Q)PSK (Quadrature) Phase-Shift Keying - Khóa dịch pha (vuông góc) R RACH Random Access Channel - Kênh truy cập ngẫu nhiên RRM Radio Resource Management - Quản lý tài nguyên vô tuyến RNC Radio Network Control - Bộ điều khiển mạng vô tuyến RLB Radio Link Budgets - Quỹ năng lượng đường truyền vô tuyến RLC Radio Link Control - Điều khiển kết nối vô tuyến S SNR Signal to Noise Ratio - Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu vi
  7. SCH Synchronization Channel - Kênh đồng bộ SDCCH Stand alone Dedicated Control Channel - Kênh điều khiển dành riêng T TDMA Time Division Multiple Access - Đa truy cập phân chia theo thời gian TDD Time Division Duplexing - Ghép song công phân chia thời gian THSS Time Hopping Spread Spectrum - Trải phổ nhảy thời gian U UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network Mạng truy cập vô tuyến toàn cầu UMTS Universal Mobile Telecommunication System Hệ thống viễn thông di động toàn cầu UL Uplink - Đường lên V VLR Visitor Location Register - Bộ định vị tạm trú W WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã băng rộng vii
  8. LỜI MỞ ĐẦU  Ngày nay thông tin di động đóng góp một vai trò vô cùng to lớn trong cuộc sống. Các loại hình dịch vụ viễn thông phát triển rất đa dạng, chất lượng được nâng cao một cách rõ rệt đã đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người. Sở dĩ có được những thành quả như vậy là do sự phát triển không ngừng các công nghệ viễn thông trên thế giới, trong đó có công nghệ băng rộng WCDMA. Hệ thống WCDMA ra đời đã làm cho viễn thông thế giới bước sang một kỷ nguyên mới. Hiện nay, ở Việt Nam các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đang từng bước triển khai và đưa vào sử dụng hệ thống thông tin di động thứ ba này, nhằm mang lại những dịch vụ tốt nhất cho người sử dụng. Một trong những khâu quan trọng của hệ thống thông tin di động nói chung và hệ thống WCDMA nói riêng là Vấn đề chuyển giao và điều khiển công suất nhằm hạn chế ảnh hưởng “Hiệu ứng gần - xa” đến chất lượng thoại, tăng dung lượng hệ thống, khả năng chống lại fading,… Xuất phát từ tầm quan trọng đó nên em chọn đề tài tiểu luận “Nghiên cứu Kỹ thuật chuyển giao & Điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA”. Tiểu luận được chia làm 3 chương: Chương 1:“Kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA”. Trong chương này sẽ tập trung đi sâu vào tìm hiểu ý nghĩa, nguyên lý cũng như cách phân loại về chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA. Chương 2: “Điều khiển công suất theo bước động DSSPC và điều khiển công suất phân tán DPC”. Do đó trong chương này sẽ giới thiệu về lưu đồ thuật toán cũng như nguyên lý cơ bản của hai phương pháp này. Chương 3: “Tính toán và đưa ra kết quả”. Đây là chương quan trọng nhất của tiểu luận. Nội dung chương này sẽ kiểm chứng lại lý thuyết về hai thuật toán điều khiển công suất DSSPC và DPC. Việc tính toán và vẽ đồ thị theo từng bước lặp giúp cho chương trình điều khiển hoạt động theo bước động, đồ thị được vẽ liền nét liên tục, giá trị điều khiển (SIR, Pdk) được điều chỉnh liên tục đến khi đạt giá trị tối ưu, các thông số điều khiển không phải là mặc định mà người điều khiển có thể thiết lập lại cho phù hợp với hệ thống. viii
  9. Chương 1 Kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA Chương 1 KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG WCDMA 1.1 Giới thiệu Ở trong chương này chúng ta sẽ tập trung tìm hiểu về kỹ thuật chuyển giao, đặc biệt là chuyển giao mềm cũng như các phương pháp điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA. Bởi kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất là những vấn đề quan trọng nhằm đảm bảo cho các dịch vụ vô tuyến, giữ vững chất lượng QoS yêu cầu, hạn chế nhiễu giao thoa. Nội dung chương này sẽ đề cập đến mục đích, các tiêu chuẩn, trình tự cũng như các loại chuyển giao, đồng thời sẽ phân tích ý nghĩa của việc điều khiển công suất và các phương pháp của nó trong hệ thống WCDMA. 1.2 Kỹ thuật chuyển giao 1.2.1. Sự cần thiết của việc chuyển giao trong hệ thống thông tin di động Hệ thống thông tin di động WCDMA là hệ thống sử dụng trải phổ trực tiếp. Cấu trúc mạng gồm tập hợp các cell có hình lục giác liên kết với nhau tạo thành một mạng tổ ong. Trong mỗi cell có một BS đặt ở trung tâm của cell, đảm bảo việc phủ sóng cho các UE trong cell đó. Do đặc điểm của UE trong thông tin di động luôn luôn di chuyển, vì thế khi UE càng ở gần trạm gốc thì chất lượng tín hiệu tốt, nhưng khi UE di chuyển càng ra gần biên của cell thì chất lượng cuộc thoại càng giảm xuống và dần dần cuộc thoại sẽ bị ngắt. Do đó, cần phải có một kỹ thuật để chuyển cuộc thoại của UE vừa rời khỏi cell cũ sang cell mới để đảm bảo tính liên tục của cuộc thoại. Kỹ thuật này gọi là chuyển giao. Do đặc tính động của UE nên có thể thấy chuyển giao là một vấn đề rất quan trọng trong hệ thống thông tin di động tổ ong. Việc thực hiện chuyển giao càng tốt thì xác suất rớt cuộc gọi tại biên của các cell càng thấp, cũng có nghĩa là chất lượng cuộc thoại càng cao. Nếu UE rời khỏi vùng phủ sóng của một cell mà không được chuyển giao tốt thì xác suất rớt cuộc gọi là rất lớn, điều này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của thông tin. 1
  10. Chương 1 Kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA Tuy nhiên, ngoài chuyển giao do UE di chuyển ra ngoài vùng biên của cell, tức là chuyển giao vì mục đích để cuộc thoại được liên tục (chuyển giao giải cứu) còn có các loại chuyển giao cho các mục đích sau:  Loại chuyển giao không phải do tín hiệu yếu, mà mục đích là để cải thiện chung về nhiễu. UE sẽ tối thiểu hóa công suất phát nếu nó thuộc cell có suy hao đường truyền tối thiểu với nó. Nếu các UE đều tối thiểu hóa công suất phát thì mức nhiễu chung cũng tối thiểu. Nếu hệ thống khởi động chuyển giao chỉ vì tối ưu hóa về nhiễu, thì đó là chuyển giao kiêng kị nhiễu (Confinement Handover). Sự chuyển giao này làm cho UE hoạt động thông tin trong vùng tối ưu nhất theo quan điểm phòng vệ nhiễu, mặc dù tín hiệu trước chuyển giao vẫn đủ mạnh. Vì thế, chuyển giao này chỉ thực hiện trong điều kiện biết rõ chất lượng truyền dẫn tốt sau khi chuyển giao.  Loại chuyển giao khác là chuyển giao lưu thông (Traffic Handover). Do điều kiện nào đó mà dung lượng của một cell tăng đột ngột, khi đó sự tắc nghẽn sẽ xảy ra. Để giải quyết vấn đề này, người ta chuyển giao sang cell kế cận vì thường vùng biên của các cell sẽ trùng lên nhau một cách đáng kể. 1.2.2. Tiêu chuẩn khi thực hiện chuyển giao Tiêu chuẩn chuyển giao phụ thuộc vào loại chuyển giao, vào cell được dự định chuyển giao đến và kết quả chuyển giao được dự kiến. Đối với chuyển giao giải cứu, tiêu chuẩn chuyển giao là:  Sai lỗi truyền dẫn.  Suy hao đường truyền.  Trễ truyền dẫn. Trong quá trình thông tin giữa UE và BS thì các thông tin về chất lượng truyền dẫn, mức tín hiệu sẽ được UE đo lường liên tục một cách định kỳ. Sau đó, dựa vào các yếu tố trên đưa ra dự đoán về suy hao đường truyền. UE truyền số liệu đo lường về BS một đến hai lần trong một giây. Đối với chuyển giao kiêng kị nhiễu, tiêu chuẩn là kết quả so sánh chất lượng truyền dẫn với các cell kế cận. Thường chỉ đo được suy hao truyền dẫn giữa các UE và BS ở đường xuống mà thôi. 2
  11. Chương 1 Kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA Còn đối với chuyển giao lưu thông, tiêu chuẩn là tải lưu lượng của mỗi BS do MSC và BSC biết được. 1.2.3. Trình tự của chuyển giao Trình tự của chuyển giao gồm ba giai đoạn chính:  Giai đoạn đánh giá.  Giai đoạn quyết định.  Giai đoạn thực thi. Nhiệm vụ của ba giai đoạn trong quá trình chuyển giao được minh họa qua hình vẽ 1.1. Hình 1.1 Các trình tự của chuyển giao  Đo lường là nhiệm vụ quan trọng trong quá trình chuyển giao vì:  Mức tín hiệu trên đường truyền dẫn vô tuyến thay đổi rất lớn tùy thuộc vào fading và tổn hao đường truyền. Những thay đổi này phụ thuộc vào môi trường trong cell và tốc độ di chuyển của thuê bao.  Số lượng các báo cáo đo lường quá nhiều sẽ làm ảnh hưởng đến tải hệ thống. Để thực hiện chuyển giao, trong suốt quá trình kết nối, UE liên tục đo cường độ tín hiệu của các cell lân cận và thông báo kết quả tới mạng, tới RNC.  Pha quyết định chuyển giao bao gồm đánh giá tổng thể về QoS của kết nối, so sánh nó với các thuộc tính QoS yêu cầu và ước lượng từ các cell lân cận. Tùy theo kết quả so sánh mà ta có thể quyết định thực hiện hay không thực hiện chuyển giao. RNC kiểm tra các giá trị của các báo cáo đo đạc để kích hoạt đồng bộ các điều 3
  12. Chương 1 Kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA kiện chuyển giao. Nếu các điều kiện này bị kích hoạt, RNC phục vụ sẽ cho phép thực hiện chuyển giao. Các thuật ngữ và các tham số trong thuật toán chuyển giao:  Ngưỡng giới hạn trên: là mức tín hiệu của kết nối đạt giá trị cực đại cho phép thỏa mãn một chất lượng dịch vụ QoS yêu cầu.  Ngưỡng giới hạn dưới: là mức tín hiệu của kết nối đạt giá trị cực tiểu cho phép thỏa mãn một chất lượng dịch vụ QoS yêu cầu. Do đó mức tín hiệu của nối kết không được nằm dưới ngưỡng đó.  Giới hạn chuyển giao: là tham số được định nghĩa trước, được thiết lập tại điểm mà cường độ tín hiệu của cell bên cạnh (cell B) vượt quá cường độ tín hiệu của cell hiện tại (cell A) một lượng nhất định.  Tập tích cực: là một danh sách các nhánh tín hiệu (các cell) mà UE thực hiện kết nối đồng thời tới mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN). Cường độ tín hiệu Giới hạn chuyển giao Tín hiệu tổng Ngưỡng trên Ngưỡng dưới Tín hiệu A Tín hiệu B (1) (2) (3) Thời gian Hình 1.2 Nguyên tắc chung của các thuật toán chuyển giao Giả sử thuê bao UE trong cell A đang chuyển động về phía cell B, tín hiệu hoa tiêu của cell A bị suy giảm đến mức ngưỡng giới hạn dưới. Khi đạt tới mức này, xuất hiện các bước chuyển giao theo các bước sau đây: (1) Cường độ tín hiệu A bằng với mức ngưỡng giới hạn dưới. Còn tín hiệu B sẽ được RNC nhập vào tập tích cực. Khi đó UE sẽ thu tín hiệu tổng hợp của hai kết nối đồng thời đến UTRAN. 4
  13. Chương 1 Kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA (2) Tại vị trí này, chất lượng tín hiệu B tốt hơn tín hiệu A nên nó được coi là điểm khởi đầu khi tính toán giới hạn chuyển giao. (3) Cường độ tín hiệu B bằng hoặc tốt hơn ngưỡng giới hạn dưới. Tín hiệu A bị xóa khỏi tập tích cực bởi RNC. Kích cỡ của tập tích cực có thể thay đổi được và thông thường ở trong khoảng từ 1 đến 3 tín hiệu. 1.2.4. Các loại chuyển giao trong hệ thống WCDMA Chuyển giao trong hệ thống WCDMA phân thành bốn loại:  Chuyển giao trong cùng hệ thống.  Chuyển giao ngoài hệ thống.  Chuyển giao cứng.  Chuyển giao mềm và mềm hơn Hình 1.3 Các loại chuyển giao trong hệ thống WCDMA 1.2.4.1. Chuyển giao trong cùng hệ thống (Intra-system Handover) Chuyển giao trong cùng hệ thống bao gồm hai loại: chuyển giao cùng tần số, chuyển giao khác tần số. Chuyển giao cùng tần số xuất hiện giữa các cell cùng sóng mang trong hệ thống WCDMA. Chuyển giao khác tần số xuất hiện giữa các cell hoạt động trên các tần số sóng mang khác nhau. 1.2.4.2. Chuyển giao ngoài hệ thống (Inter-System Handover) 5
  14. Chương 1 Kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA Chuyển giao ngoài hệ thống xuất hiện giữa các cell thuộc hai kỹ thuật truy nhập vô tuyến khác nhau RAT (Radio Access Transmission ) hoặc giữa các mode truy nhập vô tuyến khác nhau RAM (Radio Access Mode). Trường hợp thông thường nhất của loại này là chuyển giao giữa mạng WCDMA và mạng GSM/EDGE. Chuyển giao giữa hai hệ thống CDMA cũng thuộc loại này. Thí dụ của loại chuyển giao RAM bên ngoài là chuyển giao giữa hai mode: UTRAN FDD và UTRAN TDD. 1.2.4.3. Chuyển giao cứng (HHO: Hard Handover) Chuyển giao cứng được thực hiện khi cần chuyển sang một kênh tần số mới, là loại chuyển giao được thực hiện dựa trên nguyên tắc “cắt trước nối sau” (“Break before Make”), tức là liên kết với kênh lưu lượng cũ bị cắt bỏ trước khi nó được nối đến kênh lưu lượng mới. Tuy nhiên, nhược điểm chính của loại chuyển giao này là xác suất rớt cuộc thoại trong quá trình chuyển giao cao, chất lượng cuộc thoại thấp. Chuyển giao cứng có thể xảy ra trong một số trường hợp như: chuyển 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 cùng tần số Chuyển giao cứng cùng tần số có thể thực hiện khi giao diện Iur không còn hiệu lực. Trường hợp chuyển giao này có thể phát sinh nếu chuyển giao gồm hai RNC được cung cấp bởi các hãng 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. 6
  15. Chương 1 Kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA Hình 1.4 Chuyển giao cùng tần số  Chuyển giao cứng khác tần số Đây là kiểu chuyển giao giống chuyển giao GSM, giữa hai tần số WCDMA f1 và f2. Trong trường hợp chuyển giao này, kết nối qua cell cũ (cell A) bị xoá 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 phải 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 1.5 Chuyển giao cứng khác tần số 1.2.4.4. Chuyển giao mềm (Soft HO) và mềm hơn (Softer HO) Chuyển giao mềm và mềm hơn dựa trên nguyên tắc kết nối “nối trước khi cắt” (“Make before Break”). Chuyển giao mềm hay chuyển giao giữa các cell là chuyển giao được thực hiện giữa các cell khác nhau. Chuyển giao mềm hơn hay chuyển giao giữa các đoạn cell là chuyển giao giữa các đoạn cell của cùng một cell. 7
  16. Chương 1 Kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA Chuyển giao mềm UE phát đến và thu từ hai BS này đồng thời. UE thu đồng thời thông tin từ các BS và kết hợp chúng để được thông tin tốt nhất. Ở đường lên thông tin phát đi từ UE được các BS thu lại rồi chuyển đến RNC để được kết hợp chung. Trong chuyển giao mềm các BS đều phát lệnh điều khiển công suất UE ở vùng chồng lấn vùng phủ của hai đoạn cell thuộc hai trạm gốc khác nhau (chuyển giao hai đường). Thông tin giữa UE và BS xảy ra đồng thời ở hai kênh của giao diện vô tuyến từ hai (hoặc hơn) BS khác nhau. BS Kết nối mới Kết nối cũ Sector     UE   Cell A Cell B Hình 1.6 Chuyển giao mềm hai đường Chuyển giao mềm chỉ có thể được thực hiện khi cả BS cũ lẫn BS 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). BS điều khiển trực tiếp quá trình xử lý cuộc gọi trong quá trình chuyển giao gọi là BS sơ cấp, các BS khác không điều khiển quá trình cuộc gọi gọi là các BS thứ cấp. Chuyển giao mềm kết thúc khi hoặc BS sơ cấp hoặc BS thứ cấp bị loại bỏ. Nếu BS sơ cấp bị loại thì BS sơ cấp trở thành BS thứ cấp của cuộc gọi này. Chuyển giao ba đường có thể kết thúc bằng cách loại bỏ một trong số các BS và trở thành chuyển giao hai đường. 8
  17. Chương 1 Kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA Lợi ích của chuyển giao mềm là quá trình thông tin trên kênh lưu lượng hướng đi và hướng về. Hệ số thu phải Cell A cell B đủ lớn để đảm bảo thu được vì công suất phát thấp được yêu cầu trên kênh lưu lượng hướng đi và hướng về. Điều này có ý nghĩa là tổng nhiễu của hệ thống giảm và kết quả là dung lượng Cell C của hệ thống tăng lên, đồng nghĩa với chất lượng cuộc thoại tốt hơn. Ngoài ra Hình 1.7 Chuyển giao mềm ba đường công suất phát thấp từ UE cũng làm tăng tuổi thọ và thời gian làm việc của pin. Trong chuyển giao mềm, nếu một trạm di động thu được tín hiệu điều khiển công suất tăng từ một trạm gốc và thu được tín hiệu điều khiển công suất giảm từ một trạm gốc khác thì UE sẽ giảm công suất phát của nó. Để thực hiện điều này có hiệu quả thì phải đảm bảo có một tuyến liên kết thông tin tin cậy từ trạm gốc thứ hai. Chuyển giao mềm hơn Chuyển giao mềm hơn xảy ra giữa Kết nối cũ Kết nối mới hai hay nhiều sector thuộc cùng một BS. Trong trường hợp này chỉ có một vòng điều khiển công suất do BS điều khiển để phục vụ cả hai đoạn cell. Trong chuyển giao mềm hơn, UE ở vùng chồng lấn giữa hai vùng phủ của hai Cell A Cell B đoạn cell của BS. Thông tin giữa UE và Hình 1.8 Chuyển giao mềm hơn BS xảy ra đồng thời trên hai kênh 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 BS và được định tuyến tới các anten khác nhau. Máy thu của UE nhận hai tín hiệu này bằng phương pháp xử lý RAKE. 9
  18. Chương 1 Kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA Ở đường lên cũng xảy ra quá trình tương tự như ở UE: BS 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.  Chuyển giao mềm - mềm hơn UE thông tin với một sector của cùng thuộc một BS A và hai sector của BS B. Các tài nguyên mạng cần cho kiểu   chuyển giao này gồm tài nguyên cho   chuyển giao mềm hai đường giữa BS A   và BS B cộng với tài nguyên cho chuyển giao mềm hơn tại BS B. Cell thuộc BS A Cell thuộc BS B Hình 1.9 Chuyển giao mềm - mềm hơn 1.3 Kỹ thuật chuyển giao mềm 1.3.1. Nguyên lý chuyển giao mềm Chuyển giao mềm khác với tiến trình chuyển giao cứng truyền thống. Đối với chuyển giao cứng quyết định có chuyển giao hay không là xác định và di động chỉ liên lạc với một BS. Với chuyển giao mềm quyết định chuyển giao hay không là có điều kiện. Phụ thuộc vào sự thay đổi của cường độ tín hiệu hoa tiêu từ hai hay nhiều BS có liên quan, một quyết định cứng sẽ xảy ra để chỉ liên lạc với một BS. Điều này thường xảy ra sau khi xác định rõ tín hiệu từ một BS này lớn hơn đáng kể so với các BS khác. Tại thời điểm chuyển tiếp của chuyển giao mềm di động liên lạc cùng lúc với tất cả các BS trong tập tích cực. Sự khác biệt giữa chuyển giao cứng và mềm là chuyển giao cứng xảy ra trong một điểm thời gian trong khi chuyển giao mềm kết thúc sau một giai đoạn thời gian. Hình 2.10 Nguyên lý của chuyển giao mềm 10
  19. Chương 1 Kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA Ở đường lên, di động truyền tín hiệu lên không trung qua một anten đa hướng. Hai BS đang thiết lập hiện hành có thể đồng thời cùng lúc nhận tín hiệu. Do đó tín hiệu được truyền thẳng tới RNC để kết hợp lựa chọn. Khung tốt hơn sẽ được lựa chọn, khung còn lại sẽ bị loại bỏ. Do đó ở đường lên không cần thêm kênh để chuyển giao mềm. Ở đường xuống, các tín hiệu giống nhau được truyền qua cả hai BS và di động có thể dễ dàng kết hợp các tín hiệu từ các BS khác nhau do nó xem chúng chỉ là các thành phần đa đường phụ thêm. Phương án kết hợp hệ số cực đại thường được sử dụng sẽ cung cấp một lợi ích gọi là sự đa dạng vĩ mô (macrodiversity). Tuy nhiên để hỗ trợ chuyển giao mềm trong đường xuống ta cần thêm ít nhất một kênh đường xuống (chuyển giao mềm hai đường). Với những thuê bao khác, kênh đường xuống thêm vào này tựa như nhiễu thêm trong giao diện vô tuyến. Như thế để hỗ trợ chuyển giao mềm trong đường xuống cần thêm nhiều tài nguyên. Kết quả là ở phương đường xuống hoạt động của chuyển giao mềm phụ thuộc vào độ lợi đa dạng vĩ mô và độ tiêu tốn thêm tài nguyên. 1.3.2. Đặc điểm cơ bản của chuyển giao mềm Chuyển giao mềm là một hình thức phân tập đường truyền (phân tập vĩ mô). Độ lợi phân tập cao vì cần ít công suất ở các đường lên và đường xuống hơn. Điều này có nghĩa tổng nhiễu giao thoa giảm. Kết quả là dung lượng trung bình của hệ thống tăng. Ngoài ra, công suất phát thấp hơn sẽ tăng tuổi thọ acquy của UE và thời gian đàm thoại sẽ lâu hơn. So với chuyển giao cứng, chuyển giao mềm có những đặc điểm nổi bật như hạn chế hiện tượng “ping-pong”, và truyền dẫn liên tục không bị gián đoạn. Không có hiện tượng “ping-pong” nghĩa là tải nhỏ hơn trên mạng báo hiệu và với chuyển giao mềm không có hiện tượng mất dữ liệu do bị ngắt tạm thời như trong chuyển giao cứng. Về phía máy di động, thì có lý do khác để thực hiện chuyển giao mềm trong mạng WCDMA: cùng với điều khiển công suất, chuyển giao mềm dùng để giảm nhiễu máy thu. 11
  20. Chương 1 Kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA Hình 1.11 Sự giảm bớt nhiễu giao thoa bởi chuyển giao mềm ở đường lên Các ưu điểm của chuyển giao mềm  Chuyển giao mềm làm giảm hoặc loại bỏ được ảnh hưởng của hiện tượng “ping-pong” xảy ra trong chuyển giao cứng. Cụ thể: Điều hòa tải trên mạng. Trong trường hợp tải của một cell vì một lý do nào đó tăng đột ngột thì hệ thống sẽ chuyển giao sang các cell kế cận có lưu lượng tải thấp hơn. Làm cho thông tin của người sử dụng được liên tục hơn, không có các tiếng “kíc” như trong chuyển giao cứng (do tín hiệu bị ngắt quãng trong một thời gian ngắn) trong quá trình chuyển giao. Nhất là đối với các modem số, tiếng “kíc” thường gây ra lỗi số liệu và mất đồng bộ.  Với chuyển giao mềm không có độ dự trữ trễ, tức là giảm được thời gian trễ tương đương do phân tập có chọn lựa. Điều này được thực hiện bởi việc chuyển mạch “tức thời” đến trạm gốc có cường độ tín hiệu mạnh nhất trong quá trình chuyển giao (đường lên) và tránh được nhiễu cộng kết hợp với trễ chuyển giao. Vì thế: Cung cấp chất lượng thông tin tốt hơn cho người sử dụng. 12

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản