По характеру передачи разделяют [22, 111]:
При жесткой передаче соединения (hard handover) процесс переключения проводится без разрыва связи, но сопровождается ухудшением связи в момент переключения частот. Чаще всего прерывание и восстановление связи воспринимается абонентом как "щелчок" в трубке.
При жестком хэндовере осуществляется переход к новой базовой станции: в системе
Сценарии жесткого хэндовера включают:
При мягкой передаче соединения (soft handover) предусматривается одновременная работа мобильной станции (MS) более чем с одной базовой станцией. В процессе хэндовера мобильная станция передает одну и ту же информацию обеим базовым станциям. Каждая базовая станция получает от мобильной станции сигнал с соответствующей задержкой распространения и затем передает его на устройство оценки качества и выбора кадров (SU — Selector Unit). Другими словами, две копии одного и того же кадра передаются SU, который выбирает лучший кадр и бракует другой. Переключение рабочего канала с одной базовой станции на другую происходит без ухудшения качества соединения, при этом используется пилот-сигнал из одного и того же набора соты. Такой процесс еще называют хэндовером с разнесением каналов (
При более мягкой передаче (softer handover) во время хэндовера между секторами одной соты мобильная станция передает одну и ту же информацию обоим секторам одной соты. Канальный комплект соты получает сигналы от обоих секторов, объединяет оба входящих сигнала и передает устройству оценки качества и выбора кадров (SU) только один кадр. В этом случае не требуется задействовать несколько канальных комплектов, как это нужно в случае мягкого хэндовера. При мягком хэндовере такое объединение в одном канальном комплекте сигналов от двух сот не дает хорошего эффекта, поскольку сигналы от различных сот менее коррелированы, чем сигналы от секторов одной и той же ячейки.
Термин "пилот-сигнал" в системе
Она содержит пилот-сигналы, связанные с каналами трафика, идущими от базовой станции (разделенными с помощью функций Уолша) и назначенными мобильной станции. Сигналы от этих трех разнесенных каналов (three
Эта группа содержит пилот-сигналы, которые в данный момент не входят в активную группу. Однако эти сигналы получены с достаточной интенсивностью, которая указывает, что связанные с ними прямые каналы трафика могут быть успешно приняты. Максимальный размер группы — шесть пилот-сигналов.
Эта группа содержит соседние пилот-сигналы, которые в настоящее время не входят ни в активную группу, ни в группу кандидатов на пилот-сигнал, но их использование вероятно при хэндовере. Соседние пилот-сигналы — это сигналы всех сот (секторов), которые находятся в непосредственной близости от данной соты (сектора). Начальный список соседних пилот-сигналов передают мобильной станции в сообщении "системные параметры" по каналу вызова (FPCH). Максимальный размер группы соседних пилот-сигналов — двадцать.
Эта группа содержит все возможные пилот-сигналы в текущей системе, исключая сигналы, входящие в группы активных, кандидатов или соседние группы.
При поиске пилот-сигналов мобильная станция не ограничена точными рамками, которые указывают номер псевдокода (PN). Пилот-сигналы выбираются в пределах нескольких тактовых интервалов расширяющего сигнала с учетом различных сигналов, возникающих из-за многолучевости и расположенных в пределах нескольких чипов (тактовых интервалов расширяющего сигнала) от прямого указателя пути прямого трафика. Другими словами, сигналы, возникающие из-за многолучевости, прибывают позже на несколько тактовых интервалов. Мобильные станции при поиске каналов используют окно поиска. Это окно указывает возможные номера пилот-сигналов из группы активных или кандидатов и соседних, наиболее близких к многолучевому сигналу, который поступил раньше других. При этом в окно поиска могут включаться остальные каналы, не указанные в этих группах.
Мобильные станции используют следующие три окна поиска, чтобы проследить за получаемыми пилот-сигналами:
SRCH_WIN_A
SRCH_WIN_A — окно поиска, которое использует мобильная станция, чтобы проследить за наборами активных пилот-сигналов и кандидатов на пилот-сигнал. Это окно устанавливается согласно ожидаемой среде распространения. Оно должно быть достаточно большим, чтобы фиксировать все используемые многолучевые сигнальные компоненты базовой станции, и в то же самое время должно быть как можно меньше, чтобы оптимизировать работу по поиску.
Пример 1. Определим размер окна мобильной станции, если сигнал распространяется в среде, которая имеет следующие параметры:
Тогда длительность одного чипа равна:
$$(1/1,2288)\times 10^{-6}с=0,814 мкc;$$время распространения сигнала на расстояние 1000 м (1 км) равно:
$$(1000/300)\times 110^{-6}=3,3333 мкc,$$или время задержки в чипах:
$$3,333/0,814=4,1\text{ чипа.}$$При длине 5 км это время задержки равно 20,5 чипам.
Разность задержек равна:
$$20,5–4,1=16,4\text{ чипов.}$$Размер окна поиска $$SRCH\_WIN\_A\ge 2\times 16,4=32,8$$, или 33 чипа.
). Мобильная станция перемещается от соты A к соте B. Решено сделать область мягкого хэндовера между точками $$X$$ и $$Y$$, которые расположены на расстоянии 6 и 10 км от соты A (см. рис 4.1).
Какой размер должен быть у окна поиска?
Используя результаты предыдущего примера, можно определить, что время задержки сигнала в чипах равно:
$$T_{чип}=\frac S{300\cdot 10^6\times 0,814\cdot 10^{-6}}=\frac S{244},$$где $$S$$ — расстояние от источника сигнала до приемника в метрах.
В точке $$X$$ задержка сигнала от мобильной станции до соты A равна:
$$T=\frac{6000}{244}=24,6\text{ чипа}$$В точке $$X$$ задержка сигнала от мобильной станции до соты B равна:
$$T=\frac{10000}{244}=41,0\text{ чип.}$$Разность времен распространения равна:
$$d=41,0–24,6=16,4\text{ чипов.}$$ $$T=\frac{10000}{244}=41,0\text{ чип.}$$
(рис 4.1) Определение окна SRCH_WIN_A для мягкого хэндовераВ точке $$Y$$ задержка сигнала от мобильной станции до соты A равна:
$$T=\frac{10000}{244}=41,0\text{ чип.}$$В точке $$Y$$ задержка сигнала от мобильной станции до соты B равна:
$$T=\frac{6000}{244}=24,6\text{ чипа}$$Разность времен распространения равна:
$$d=41,0–24,6=16,4\text{ чипов.}$$ $$SRCH\_WIN\_A\ge 2\times 16,4=32,8$$Расчет гарантирует, что активные пилот-сигналы (кандидаты) находятся в пределах размеров одного окна и мягкий хэндовер возможен.
SRCH_WIN_N
SRCH_WIN_N - окно поиска, которое мобильный телефон использует, чтобы контролировать группу соседних пилот-сигналов. Размер этого окна обычно больше, чем SRCH_WIN_A. Достаточно большое окно требуется не только для того, чтобы фиксировать все годные к использованию мобильной станцией пилот-сигналы основной зоны обслуживания (с учетом многолучевости).Оно также должно фиксировать сигналы соседних сот. В этом случае мы должны принимать во внимание многолучевое разнесение сигналов и различия пути между обслуживающей основной станцией и соседними базовыми станциями.
Максимальный размер этого окна поиска ограничен расстоянием между двумя соседними базовыми станциями.
Рассмотрим две соседние станции, расположенные на расстоянии 6 км друг от друга. Пусть мобильная станция расположена прямо рядом с базовой станцией 1, и поэтому задержка распространения от базовой станции 1 к мобильной станции незначительна. Расстояние между основной станцией 2 и мобильным телефоном — 6 км.
Время распространения в чипах — 6000/244=24,6 чипа. Окно поиска показывает что пилот-сигнал от соты 2 прибывает к мобильной станции на 24,6 чипа позже, чем от соты 1. Таким образом, для мобильного телефона (расположенного в пределах ячеек 1 и 2), чтобы искать пилот-сигналы потенциальных соседей, окно SRCH_WIN_N должно быть установлено согласно физическому расстоянию между текущей базовой станцией и ее соседней базовой станцией. Фактически размер SRCH_WIN_N не может быть больше, чем вычисленный по этому расстоянию.
SRCH_WIN_R
Обычное требование к размеру этого окна — чтобы оно было по крайней мере такого же размера, как SRCH_WIN_N.
Есть четыре параметра хэндовера, T_ADD, T_COMP и T_DROP и T_TDROP которые относятся к измерению пилот-сигнала.
T_TDROP — параметр, который управляет таймером. Всякий раз, когда напряженность пилот-сигнала в активной группе падет ниже значения T_DROP, мобильная станция включает таймер. Если пилот-сигнал снова становится равным или выше T_DROP, таймер устанавливается повторно. Если время таймера T_TDROP заканчивается из-за того, что напряженность пилот-сигнала упала ниже T_DROP, то передается сигнал об исключении пилот-сигнала из соответствующей группы. Мобильная станция контролирует таймер снижения уровня сигнала для каждого активного пилот-сигнала или кандидата в пилот-сигналы.
Любой пилот-сигнал, который имеет достаточную напряженность, но не включен в активную группу, является источником помех. Этот сигнал должен быть немедленно включен в активную группу. Порог T_ADD показывает процент напряженности поля по сравнению с нормальным сигналом, после достижения которого этот пилот-сигнал может быть использован для хэндовера. Этот процент должен быть достаточно малым, чтобы можно было не уменьшать число полезных пилот-сигналов, и в то же время достаточно высоким, чтобы избежать использования каналов, имеющих плохое качество.
Сигнал о параметрах этого порога указывает, насколько уровень данного пилотного сигнала отличается от уровня других, входящих в данную группу (этот показатель должен быть равен или больше уровня других сигналов). Он влияет на процесс хэндовера, подобно T_ADD. Порог должен быть достаточно низким, чтобы хэндовер начался быстрее и качество связи не ухудшалось, и должен быть достаточно высоким, чтобы избежать ложных действий.
Он показывает порог нормального сигнала, ниже которого требуется начинать процесс хэндовера. Он должен быть достаточно малым, чтобы избежать браковки хороших каналов, и сопровождаться таймером, чтобы отличить кратковременные замирания. Значение T_DROP должно быть тщательно рассчитано с учетом значения T_ADD и таймера T_TDROP.
Оно должно быть больше, чем время, требуемое для окончания хэндовера. В то же время T_TDROP должен быть небольшим — для этого достаточно не удалять слишком быстро пилот-сигналы, пригодные для использования.
Табл. 4.1 показывает типичные значения параметров хэндовера.
| Параметры | Диапазон | Рекомендуемое значение |
|---|---|---|
| T_ADD | –31,5 до 0 дБ | –13 дБ |
| T_COMP | 0 до 7,5 дБ | 2,5 дБ |
| T_DROP | –31,5 до 0 дБ | –15 дБ |
| T_TDROP | 0 до 15 с | 2 с |
Ниже термин "хэндовер" означает не только процесс переключения мобильной станции с одной станции на другую, но и периодическую корректировку состава группы пилот-сигналов.
В системе
Мобильная станция выделяет сигнал "измерение напряженности пилот-сигнала" (PSMM —
Сообщение измерения напряженности пилот-сигнала (PSMM) содержит следующую информацию:
Сообщение запроса хэндовера (HDM) содержит следующую информацию:
Сообщение о завершении (
Сообщение модернизации списка соседних пилот-сигналов (NLUM — Neighbor List Update message) передает базовая станция. Оно содержит самый последний соседний список пилот-сигналов в активном наборе.
Мобильная станция непрерывно следит за напряженностью всех пилот-сигналов. Эта напряженность сравнивается с различными пороговыми значениями:
Пилот-сигнал перемещается от одного набора к другому в зависимости от напряженности сигнала относительно заданного порога. Рис. 4.2 показывает пример использования пороговых значений при изменении состояния пилот-сигнала.
(рис 4.2) Пример использования пороговых значений: изменение состояния пилот-сигналаМобильная станция следит за установленным T_TDROP для каждого пилот-сигнала в активном наборе и в наборе кандидатов. Она запускает таймер всякий раз, когда напряженность соответствующего пилот-сигнала становится меньше, чем заданный порог. Мобильные станции сбрасывают и отключают таймер, если напряженность соответствующего пилот-сигнала превышает порог. Когда пилот-сигнал соседнего набора или набора остальных пилот-сигналов превышает T_ADD, мобильная станция устанавливает пилот-сигнал в набор кандидатов и передает PSMM базовой станции. Когда сигнальная напряженность пилот-сигнала в наборе кандидатов увеличивается и повышается выше уровня сигналов активного набора $$P_a$$, сигнал PSMM посылается базовой станции, если уровень сигнала
$$P_c–P_a > T\_ COMP \times 0,5\text{ дБ}$$ (рис 4.2 точка 2),
где $$P_c$$ — напряженность сигнала в наборе кандидатов, $$P_a$$ — напряженность сигнала в активном наборе.
(рис 4.3) Продвижение пилот-сигнала от набора соседних или остальных к активному набору
Отметим, что различают два типа хэндовера:
Ниже рассматривается метод MAHO.
Мобильная станция выполняет измерение интенсивности сигналов по пилотным каналам (
Эти пороговые значения составляют гистерезисную петлю, которая обеспечивает устойчивость процесса. Это означает, что каналы порога оценки низкой интенсивности уровня несколько выше порога высокой интенсивности.
Основываясь на полученной информации, мобильная станция может добавлять или удалять PICH в активном наборе.
Такая же информация собирается от множества базовых станций. Информация, поступающая от станций, различных секторов антенны или сигналы, проходящие по множеству путей, могут объединяться в один сигнал с помощью RAKE-приемников (суммирующих приемников). Тогда оценка пилот-канала идет по суммарному значению объединенного потока от данной станции.
Как правило, мягкий хэндовер улучшает характеристики системы, но может в некоторых ситуациях отрицательно воздействовать на пропускную способность системы и сетевые ресурсы. Для прямых линий связи при чрезмерно частом хэндовере уменьшается количество свободных линий и при этом расходуется больше сетевых ресурсов. Корректировка параметров хэндовера на базовых станциях не обязательно решает проблему.
Некоторые области в соте получают только слабые пилот-сигналы (требующие более низких порогов хэндовера), а другие области получают несколько сильных и доминирующих пилот-сигналов (требующих более высоких порогов передачи вызова). Для того чтобы добавлять в активный набор свободные пилот-сигналы, используются следующие принципы:
(рис 4.4) Процедура хэндовера при использовании динамических пороговУсловием выбора нового канала является неравенство
$$10\log{p_{cj}}\ge max\left[k_1 10\log\left(\sum\limits_{L=1}^{N_A}P_{ai}+\bigtriangleup P_{T1}\right)\right],$$где $$P_{cj}$$ — напряженность PICH выбираемого сигнала; $$P_{ai}$$ — напряженность i-го PICH в активном наборе; $$N_A$$ — число PICH в активном наборе, а $$k_1$$ и $$\bigtriangleup P_{T1}$$ — задаваемые системные параметры, регулирующие данные для конкретной системы.
Когда мощность в каналах PICH в активном наборе мала, то добавление даже слабого PICH улучшает рабочие характеристики. Однако когда есть один доминирующий PICH, появление дополнительного более слабого PICH выше $$T_1$$ не улучшит рабочие характеристики, но будет зря тратить ресурсы сети. Динамические пороги мягкой передачи вызова уменьшают и оптимизируют сетевое использование ресурса.
Действия при применении динамической мягкой передачи вызова (мягкого хэндовера) следующие.
Рис. 4.4 показывает временную диаграмму мягкой передачи вызова с применением динамических порогов и связанных с этим событий, когда мобильная станция покидает обслуживающую базовую станцию (PICH 1) к новой базовой станции (PICH 2). Комбинация статических и динамических порогов (по сравнению с только статическими порогами) позволяет в результате уменьшить время и использование ресурса при мягкой передаче вызова.
Рассмотрим детально рис 4.4.
Одно из главных преимуществ системы
Процедура мягкого хэндовера повторяет процедуру жесткого хендовера. Исключение составляет заключительный этап. При мягком хэндовере подключение к новой станции BTS2 происходит до отключения текущей BTS1. Одновременная работа обеих станций в процессе хэндовера улучшает характеристики речевого тракта.
Во время движения мобильной станции внешняя радиосреда изменяется непрерывно из-за медленных замираний, затенений, внешних помех и других факторов. Цель управления мощностью — ограничить передаваемую мощность прямых и обратных радиоканалов, постоянно поддерживая их качество при всех условиях внешней среды.
В базовой станции интерференция (помехи) по обратной линии (от мобильной станции к базовой) связи более критична, чем по прямой линии. Это возникает из-за невозможности идеально точного выделения индивидуального канала мобильной станции из общего потока (некогерентности связи). Поэтому управление мощностью обратной линии связи существенно для системы
Управление мощностью также необходимо в системах
Чтобы обеспечить определенные пользователем характеристики линии связи , мобильные станции, которые ближе к базовой станции, должны передавать меньшую мощность, чем те, которые находятся далеко от станции.
Качество речи связано с частотой появления ошибок в кадре (
Рекомендованный диапазон характеристик:
Управление мощностью обратной линии связи (от мобильной станции к базовой) касается каналов доступа и обратных каналов трафика. Оно используется для предоставления линии связи при исходящем вызове и реакции на большие колебания пути распространения. Управление мощностью обратного канала связи включает управление мощностью по открытому циклу (также известное как автономное регулирование мощности) и управление мощностью по замкнутому циклу.
При управлении мощностью по открытому циклу мобильная станция сама определяет уровень мощности передачи, измеряя уровень мощности сигналов, поступающих по прямой линии. При этом предполагается, что потери на передачу в обоих направлениях равны.
Управление мощностью по замкнутому циклу предполагает измерение базовой станцией уровня мощности, принятой базовой станцией от мобильной станции, и выравнивание этого уровня по управляющему каналу.
Оно включает управление мощностью по внутреннему циклу и управление мощностью по внешнему циклу.
Управление мощностью по открытому циклу базируется на принципе, что чем ближе мобильная станция к базовой станции, тем меньше надо передавать мощности по сравнению с мобильной станцией, которая находится дальше от базовой станции или в зоне замирания.
Мобильная станция корректирует передачу мощности, базируясь на полной мощности (то есть энергии пилот-сигналов, сигналов оповещения, синхронизации и каналов трафика), полученной в полосе 1,23 МГц. Оценка мощности включает мощность, полученную от всех базовых станций на прямых каналах линии связи. Если полученная мощность высока, мобильная станция уменьшает передачу мощности; если полученная мощность низка, мобильная станция увеличивает передачу мощности.
При управлении мощностью по открытому циклу базовая станция не включается в
Большой динамический диапазон регулирования — 80 децибел — позволяет обеспечить защиту против замираний.
Главная цель управления мощностью в системах
При получении сильного пилот-сигнала от базовой станции мобильная станция передает обратно слабый сигнал к базовой станции. Сильный сигнал, полученный мобильной станцией, указывает на малые потери распространения по прямой линии связи. Предполагается, что те же самые потери будут на пути по обратной линии связи. Поэтому от мобильной станции можно передавать сигнал низкой мощности, который требуется для компенсации таких потерь.
При получении слабого пилот-сигнала от базовой станции мобильная станция передает обратно сильный сигнал. Слабый сигнал, полученный мобильной станцией, указывает на высокие потери распространения по прямой линии связи. От мобильной станции в этом случае требуется высокий уровень мощности.
Процесс управления мощностью заключается в посылке от мобильной станции сигнала на изменение мощности. Подтверждением получения этого сигнала являются результаты измерений мощности прямых каналов.
В целом процесс передачи одного сообщения и получение реакции в виде изменения мощности называется попыткой доступа (access attempt). Каждая передача в попытке доступа названа пробой доступа (access probe). Мобильная станция передает то же самое сообщение в каждой пробе доступа в попытке доступа. Проба доступа считается успешной, если в течение определенного временного интервала от сети поступит сигнал подтверждения (разрешение доступа по сети). Каждая попытка доступа состоит из проб доступа, которые передаются по тому же самому каналу доступа.
Каждая проба доступа содержит преамбулу канала доступа и капсулу (message capsule) канала доступа длиной от 3 до 16 кадров — это сообщение фиксированного формата, которое состоит из информационной последовательности и битов заполнения, заполняющих сообщение (если это необходимо). В пределах попытки доступа пробы доступа сгруппированы в последовательности. Каждая последовательность проб доступа состоит из свыше 15 проб, которые передаются по тому же самому каналу доступа.
Есть две причины, которые могут помешать мобильной станции получить подтверждение после передачи пробы.
В качестве подтверждения мобильная станция получает от базовой станции по каналу вызова PCH параметры доступа, которые позволяют ей осуществлять алгоритм управления мощностью.
(рис 4.5) Проба доступа, последовательность проб доступа при управлении мощностью по открытому циклуПараметры доступа:
Алгоритм управления мощностью состоит в том, что в каждой последующей пробе доступа уровень мощности дискретно увеличивается на величину $$\bigtriangleup P$$ (
Текущее значение мощности определяется соотношением:
$$P = P_0 + \bigtriangleup P(r – 1),$$где $$P_0$$ — начальное смещение (исходное значение); $$r$$ — номер пробы в одной попытке доступа.
Пробы доступа передаются до тех пор, пока не будет получен ответ на запрос или не закончится контрольное время, отведенное для доступа.
Текущее значение определяется формулой:
$$P_x=\bigtriangleup R_x+\left(P_{ном}-\sum\limits_{i=0}^{15}\bigtriangleup_i P\right)+P_0,$$где:
$$P_{ном}$$, $$\bigtriangleup_iP$$, $$P_0$$ – это системные параметры, указанные в сообщении параметров доступа. Они должны быть получены мобильной станцией до начала передачи. Эти параметры имеют следующие взаимно ограничивающие диапазоны:
$$P_{ном}-\sum\limits_{i=0}^{15}\bigtriangleup_i P$$ - значение, учитывающее предыдущие коррекции для получения мощности передачи $$P_x$$ на основании полученной мощности $$\bigtriangleup P_x$$.
$$P_0$$ обычно устанавливается на 0, но эта величина может быть использована для коррекции величины уровня средней мощности в конкретных условиях.
При установлении соединения, базируясь на информации, полученной из каналов пилот-сигнала, синхронизации и каналах вызова, мобильная станция делает попытки обращения к системе через один из нескольких каналов доступа. В состоянии поиска доступа мобильная станция не назначает прямой канал трафика (который содержит биты регулирования мощности), а инициирует свою настройку мощности, необходимую для работы.
Если в результате обработки этих данных вырабатывается сообщение о начале и завершении хэндовера, то значения $$\left(P_{ном}-\sum\limits_{i=0}^{15}\bigtriangleup_i P\right)$$ изменяются, и мобильная станция использует значения, содержащиеся в этих сообщениях.
Для каждой последовательности проб доступа генерируемое время ожидания ответа на запрос — псевдослучайное. Интервал между пробами доступа последовательности пробы доступа также генерируется псевдослучайно.
После передачи каждой пробы доступа мобильная станция ждет TA. Если подтверждение получено, попытка доступа закончена. Если подтверждение не получено, следующая проба доступа передается через дополнительное случайное время (см. рис 4.5) ожидания ответа на запрос (back-off delay).
Если мобильная станция не получает подтверждение в течение попытки доступа, то это рассматривается как отказ, и мобильная станция делает попытку доступа в другое время.
Если мобильная станция получает подтверждение от базовой станции, она продолжает процедуры регистрации и назначения канала трафика.
Главный недостаток этого метода заключается в том, что статистика распространения по обратной линии оценивается по статистике распространения по прямой линии связи. Но, так как две линии связи не всегда являются коррелированными, при использовании этой процедуры могут возникать существенные ошибки. Однако эти ошибки будут скорректированы, когда мобильная станция занимает прямой канал трафика и механизм управления мощностью по замкнутому циклу становится активным.
Основные недостатки при управлении мощностью прямого канала по открытому циклу:
Источники, на которые воздействуют замирания от многолучевости, требуют намного более быстрого регулирования мощности, чем управление мощностью по открытому циклу. Дополнительные корректировки мощности, которые необходимы для компенсации потерь замирания, вырабатываются механизмом управления мощностью по замкнутому циклу обратных линий связи. Он имеет время ответа 1,25 мс для шага регулировки 1 децибел и динамический диапазон 48 децибелов (покрываемый за 3 кадра). Более короткое время ответа дает этому механизму возможность полностью заменить в практических приложениях механизм управления мощностью по открытому циклу. Совместное применение этих двух независимых механизмов регулирования мощности охватывает динамический диапазон по крайней мере 80 децибел. Управление мощностью по замкнутому циклу обеспечивает коррекцию управления мощностью по открытому циклу. На канале трафика мобильные и базовые станции совместно участвуют в управлении мощностью по замкнутому циклу.
Механизм управления мощностью по замкнутому циклу обратной линии связи состоит из двух внутренних циклов: внутреннее регулирование мощности и управление мощностью по внешнему
Для понимания работы механизма управления мощностью по замкнутому циклу рассмотрим структуру прямого канала трафика и принципы его работы. Подканал регулирования мощности прямого канала трафика непрерывно передает информацию. Этот подканал достигает скорости 800 битов регулирования мощности в секунду. Следовательно, бит регулирования мощности (0 или 1) передается каждые 1,25 мс. Нулевые биты указывают мобильной станции, что она должна увеличить свой средний уровень мощности на выходе, тогда как 1 указывает мобильной станции, что надо уменьшить ее выходной уровень мощности.
20-миллисекундный кадр образуется 16 временными интервалами равной продолжительности (рис 4.6).
Эти временные интервалы, каждый из 1,25 мс, называются группами управления мощностью (PCGs —
(рис 4.6) Группы управления мощностьюТабл. 4.2 указывает число
| Скорость передачи кадров | Скорость в канале (Кбит/с) мощностью | Число передаваемых групп управления (Кбит/с) |
|---|---|---|
| Полная | 9,6 | 16 |
| 1/2 | 4,8 | 8 |
| 1/4 | 2,4 | 4 |
| 1/8 | 1,2 | 2 |
Величина вставок (
Аналогично передаче по прямой линии связи, подканалы обратной линии передачи связи организованы в кадры по 20 мс. Каждый кадр разделяется на 16
(рис 4.7) Размещение групп управления мощностью в прямой и обратной линии связиБазируясь на применении битов регулирования мощности, получаемых от базовой станции, мобильная станция либо увеличивает, либо уменьшает уровень передачи мощности в обратном канале трафика так, как это необходимо для того, чтобы приблизиться к заданному значению ( $$E_b/N_0$$ ) или установленной норме частоты ошибок в кадре (
(рис 4.8) Управление мощностью обратного канала по замкнутому циклуАлгоритм управления мощностью обратной линии (от мобильной станции к базовой) по замкнутому циклу приведен на рис 4.9.
(рис 4.9) Алгоритм управления мощностью обратной линии (от мобильной станции к базовой) по замкнутому циклу. Алгоритм управления мощностью прямой линии на базовой станцииПоследовательность действий следующая.
Основная цель управления мощностью прямой линии связи (FLPC — Forward Link
FLPC не только ограничивает интерференцию в пределах соты, но и особенно эффективно сокращает влияние на другую соту или сектор.
Соотношения между $$E_b/N_0$$ и соответствующим
Обратим внимание на то, что .
Сохранение постоянного значения $$E_b/N_0$$ для всех состояний мобильной станции — неэффективный метод. Использование единственного фиксированного значения для $$E_b/N_0$$ загружает пропускную способность каналов на 30 % или больше, передавая чрезмерную и ненужную мощность. Поэтому на базовой станции для управления мощностью вместо измерения $$E_b/N_0$$ применяется измерение частоты появления ошибок в кадре (
Так как
Процесс управления мощностью прямых линий связи (см. рис 4.10) делает попытки установить минимальную мощность для каждого канала трафика, который мог бы поддерживать минимальный
Алгоритм работы процесса управления мощностью прямых линий показан на рис 4.10.
(рис 4.10) Алгоритм работы процесса управления мощностью прямых линийБазовая станция также ограничивает динамический диапазон мощности так, чтобы передаваемая мощность никогда не превысила максимальное значение, что могло бы вызвать чрезмерную интерференцию, или не снижалась ниже минимального значения, требуемого для адекватного качества речи.
При многостанционном доступе с кодовым разделением используется раздельная обработка отраженных сигналов, приходящих с разными задержками, и последующее их весовое сложение, что значительно снижает отрицательное влияние эффекта многолучевости. При раздельной обработке лучей в каждом канале приема на базовой станции применяется 4 параллельно и независимо работающих коррелятора, а на подвижной станции — 3 коррелятора. Приемник с несколькими каналами приема и обработки сигнала получил название RAKE-приемника. Он имеет 4 канала приема, в трех из них одновременно обрабатываются три наиболее сильных сигнала (в четвертом канале постоянно осуществляется поиск сигнала с более высоким уровнем). При этом опорный сигнал на разные корреляторы подается с небольшим сдвигом во времени, соизмеримым с разницей по времени при прохождении радиоволн по различным траекториям. Выходные сигналы корреляторов суммируются. Таким образом, если уровень сигнала свертки от одного из многолучевых сигналов в текущий момент оказывается равным нулю (в результате интерференционной картины распределения поля), то свертка от задержанного сигнала будет отличной от нуля. Следовательно, в системе с кодовым разделением каналов реализуется метод временного разнесения приема. Многолучевое распространение радиосигналов, с которым приходится бороться всем стандартам сотовой связи, в данном случае становится помощником. В случае построения фиксированных сетей многолучевые отражения позволяют снизить требования к уровню сигнала, приходящего к абонентской станции.
На основании полинома
$$g(x)_I=x^{15)+x^{13}+x^9+x^8+x^7+x^5+1$$ нарисовать схему генератора последовательности максимальной длины.По характеру передачи разделяют [22, 111]:
При жесткой передаче соединения (hard handover) процесс переключения проводится без разрыва связи, но сопровождается ухудшением связи в момент переключения частот. Чаще всего прерывание и восстановление связи воспринимается абонентом как "щелчок" в трубке.
При жестком хэндовере осуществляется переход к новой базовой станции: в системе
Сценарии жесткого хэндовера включают:
При мягкой передаче соединения (soft handover) предусматривается одновременная работа мобильной станции (MS) более чем с одной базовой станцией. В процессе хэндовера мобильная станция передает одну и ту же информацию обеим базовым станциям. Каждая базовая станция получает от мобильной станции сигнал с соответствующей задержкой распространения и затем передает его на устройство оценки качества и выбора кадров (SU — Selector Unit). Другими словами, две копии одного и того же кадра передаются SU, который выбирает лучший кадр и бракует другой. Переключение рабочего канала с одной базовой станции на другую происходит без ухудшения качества соединения, при этом используется пилот-сигнал из одного и того же набора соты. Такой процесс еще называют хэндовером с разнесением каналов (
При более мягкой передаче (softer handover) во время хэндовера между секторами одной соты мобильная станция передает одну и ту же информацию обоим секторам одной соты. Канальный комплект соты получает сигналы от обоих секторов, объединяет оба входящих сигнала и передает устройству оценки качества и выбора кадров (SU) только один кадр. В этом случае не требуется задействовать несколько канальных комплектов, как это нужно в случае мягкого хэндовера. При мягком хэндовере такое объединение в одном канальном комплекте сигналов от двух сот не дает хорошего эффекта, поскольку сигналы от различных сот менее коррелированы, чем сигналы от секторов одной и той же ячейки.
Термин "пилот-сигнал" в системе
Она содержит пилот-сигналы, связанные с каналами трафика, идущими от базовой станции (разделенными с помощью функций Уолша) и назначенными мобильной станции. Сигналы от этих трех разнесенных каналов (three
Эта группа содержит пилот-сигналы, которые в данный момент не входят в активную группу. Однако эти сигналы получены с достаточной интенсивностью, которая указывает, что связанные с ними прямые каналы трафика могут быть успешно приняты. Максимальный размер группы — шесть пилот-сигналов.
Эта группа содержит соседние пилот-сигналы, которые в настоящее время не входят ни в активную группу, ни в группу кандидатов на пилот-сигнал, но их использование вероятно при хэндовере. Соседние пилот-сигналы — это сигналы всех сот (секторов), которые находятся в непосредственной близости от данной соты (сектора). Начальный список соседних пилот-сигналов передают мобильной станции в сообщении "системные параметры" по каналу вызова (FPCH). Максимальный размер группы соседних пилот-сигналов — двадцать.
Эта группа содержит все возможные пилот-сигналы в текущей системе, исключая сигналы, входящие в группы активных, кандидатов или соседние группы.
При поиске пилот-сигналов мобильная станция не ограничена точными рамками, которые указывают номер псевдокода (PN). Пилот-сигналы выбираются в пределах нескольких тактовых интервалов расширяющего сигнала с учетом различных сигналов, возникающих из-за многолучевости и расположенных в пределах нескольких чипов (тактовых интервалов расширяющего сигнала) от прямого указателя пути прямого трафика. Другими словами, сигналы, возникающие из-за многолучевости, прибывают позже на несколько тактовых интервалов. Мобильные станции при поиске каналов используют окно поиска. Это окно указывает возможные номера пилот-сигналов из группы активных или кандидатов и соседних, наиболее близких к многолучевому сигналу, который поступил раньше других. При этом в окно поиска могут включаться остальные каналы, не указанные в этих группах.
Мобильные станции используют следующие три окна поиска, чтобы проследить за получаемыми пилот-сигналами:
SRCH_WIN_A
SRCH_WIN_A — окно поиска, которое использует мобильная станция, чтобы проследить за наборами активных пилот-сигналов и кандидатов на пилот-сигнал. Это окно устанавливается согласно ожидаемой среде распространения. Оно должно быть достаточно большим, чтобы фиксировать все используемые многолучевые сигнальные компоненты базовой станции, и в то же самое время должно быть как можно меньше, чтобы оптимизировать работу по поиску.
Пример 1. Определим размер окна мобильной станции, если сигнал распространяется в среде, которая имеет следующие параметры:
Тогда длительность одного чипа равна:
$$(1/1,2288)\times 10^{-6}с=0,814 мкc;$$время распространения сигнала на расстояние 1000 м (1 км) равно:
$$(1000/300)\times 110^{-6}=3,3333 мкc,$$или время задержки в чипах:
$$3,333/0,814=4,1\text{ чипа.}$$При длине 5 км это время задержки равно 20,5 чипам.
Разность задержек равна:
$$20,5–4,1=16,4\text{ чипов.}$$Размер окна поиска $$SRCH\_WIN\_A\ge 2\times 16,4=32,8$$, или 33 чипа.
). Мобильная станция перемещается от соты A к соте B. Решено сделать область мягкого хэндовера между точками $$X$$ и $$Y$$, которые расположены на расстоянии 6 и 10 км от соты A (см. рис 4.1).
Какой размер должен быть у окна поиска?
Используя результаты предыдущего примера, можно определить, что время задержки сигнала в чипах равно:
$$T_{чип}=\frac S{300\cdot 10^6\times 0,814\cdot 10^{-6}}=\frac S{244},$$где $$S$$ — расстояние от источника сигнала до приемника в метрах.
В точке $$X$$ задержка сигнала от мобильной станции до соты A равна:
$$T=\frac{6000}{244}=24,6\text{ чипа}$$В точке $$X$$ задержка сигнала от мобильной станции до соты B равна:
$$T=\frac{10000}{244}=41,0\text{ чип.}$$Разность времен распространения равна:
$$d=41,0–24,6=16,4\text{ чипов.}$$ $$T=\frac{10000}{244}=41,0\text{ чип.}$$(рис 4.1) Определение окна SRCH_WIN_A для мягкого хэндовераВ точке $$Y$$ задержка сигнала от мобильной станции до соты A равна:
$$T=\frac{10000}{244}=41,0\text{ чип.}$$В точке $$Y$$ задержка сигнала от мобильной станции до соты B равна:
$$T=\frac{6000}{244}=24,6\text{ чипа}$$Разность времен распространения равна:
$$d=41,0–24,6=16,4\text{ чипов.}$$ $$SRCH\_WIN\_A\ge 2\times 16,4=32,8$$Расчет гарантирует, что активные пилот-сигналы (кандидаты) находятся в пределах размеров одного окна и мягкий хэндовер возможен.
SRCH_WIN_N
SRCH_WIN_N - окно поиска, которое мобильный телефон использует, чтобы контролировать группу соседних пилот-сигналов. Размер этого окна обычно больше, чем SRCH_WIN_A. Достаточно большое окно требуется не только для того, чтобы фиксировать все годные к использованию мобильной станцией пилот-сигналы основной зоны обслуживания (с учетом многолучевости).Оно также должно фиксировать сигналы соседних сот. В этом случае мы должны принимать во внимание многолучевое разнесение сигналов и различия пути между обслуживающей основной станцией и соседними базовыми станциями.
Максимальный размер этого окна поиска ограничен расстоянием между двумя соседними базовыми станциями.
Рассмотрим две соседние станции, расположенные на расстоянии 6 км друг от друга. Пусть мобильная станция расположена прямо рядом с базовой станцией 1, и поэтому задержка распространения от базовой станции 1 к мобильной станции незначительна. Расстояние между основной станцией 2 и мобильным телефоном — 6 км.
Время распространения в чипах — 6000/244=24,6 чипа. Окно поиска показывает что пилот-сигнал от соты 2 прибывает к мобильной станции на 24,6 чипа позже, чем от соты 1. Таким образом, для мобильного телефона (расположенного в пределах ячеек 1 и 2), чтобы искать пилот-сигналы потенциальных соседей, окно SRCH_WIN_N должно быть установлено согласно физическому расстоянию между текущей базовой станцией и ее соседней базовой станцией. Фактически размер SRCH_WIN_N не может быть больше, чем вычисленный по этому расстоянию.
SRCH_WIN_R
Обычное требование к размеру этого окна — чтобы оно было по крайней мере такого же размера, как SRCH_WIN_N.
Есть четыре параметра хэндовера, T_ADD, T_COMP и T_DROP и T_TDROP которые относятся к измерению пилот-сигнала.
T_TDROP — параметр, который управляет таймером. Всякий раз, когда напряженность пилот-сигнала в активной группе падет ниже значения T_DROP, мобильная станция включает таймер. Если пилот-сигнал снова становится равным или выше T_DROP, таймер устанавливается повторно. Если время таймера T_TDROP заканчивается из-за того, что напряженность пилот-сигнала упала ниже T_DROP, то передается сигнал об исключении пилот-сигнала из соответствующей группы. Мобильная станция контролирует таймер снижения уровня сигнала для каждого активного пилот-сигнала или кандидата в пилот-сигналы.
Любой пилот-сигнал, который имеет достаточную напряженность, но не включен в активную группу, является источником помех. Этот сигнал должен быть немедленно включен в активную группу. Порог T_ADD показывает процент напряженности поля по сравнению с нормальным сигналом, после достижения которого этот пилот-сигнал может быть использован для хэндовера. Этот процент должен быть достаточно малым, чтобы можно было не уменьшать число полезных пилот-сигналов, и в то же время достаточно высоким, чтобы избежать использования каналов, имеющих плохое качество.
Сигнал о параметрах этого порога указывает, насколько уровень данного пилотного сигнала отличается от уровня других, входящих в данную группу (этот показатель должен быть равен или больше уровня других сигналов). Он влияет на процесс хэндовера, подобно T_ADD. Порог должен быть достаточно низким, чтобы хэндовер начался быстрее и качество связи не ухудшалось, и должен быть достаточно высоким, чтобы избежать ложных действий.
Он показывает порог нормального сигнала, ниже которого требуется начинать процесс хэндовера. Он должен быть достаточно малым, чтобы избежать браковки хороших каналов, и сопровождаться таймером, чтобы отличить кратковременные замирания. Значение T_DROP должно быть тщательно рассчитано с учетом значения T_ADD и таймера T_TDROP.
Оно должно быть больше, чем время, требуемое для окончания хэндовера. В то же время T_TDROP должен быть небольшим — для этого достаточно не удалять слишком быстро пилот-сигналы, пригодные для использования.
Табл. 4.1 показывает типичные значения параметров хэндовера.
| Параметры | Диапазон | Рекомендуемое значение |
|---|---|---|
| T_ADD | –31,5 до 0 дБ | –13 дБ |
| T_COMP | 0 до 7,5 дБ | 2,5 дБ |
| T_DROP | –31,5 до 0 дБ | –15 дБ |
| T_TDROP | 0 до 15 с | 2 с |
Ниже термин "хэндовер" означает не только процесс переключения мобильной станции с одной станции на другую, но и периодическую корректировку состава группы пилот-сигналов.
В системе
Мобильная станция выделяет сигнал "измерение напряженности пилот-сигнала" (PSMM —
Сообщение измерения напряженности пилот-сигнала (PSMM) содержит следующую информацию:
Сообщение запроса хэндовера (HDM) содержит следующую информацию:
Сообщение о завершении (
Сообщение модернизации списка соседних пилот-сигналов (NLUM — Neighbor List Update message) передает базовая станция. Оно содержит самый последний соседний список пилот-сигналов в активном наборе.
Мобильная станция непрерывно следит за напряженностью всех пилот-сигналов. Эта напряженность сравнивается с различными пороговыми значениями:
Пилот-сигнал перемещается от одного набора к другому в зависимости от напряженности сигнала относительно заданного порога. Рис. 4.2 показывает пример использования пороговых значений при изменении состояния пилот-сигнала.
(рис 4.2) Пример использования пороговых значений: изменение состояния пилот-сигналаМобильная станция следит за установленным T_TDROP для каждого пилот-сигнала в активном наборе и в наборе кандидатов. Она запускает таймер всякий раз, когда напряженность соответствующего пилот-сигнала становится меньше, чем заданный порог. Мобильные станции сбрасывают и отключают таймер, если напряженность соответствующего пилот-сигнала превышает порог. Когда пилот-сигнал соседнего набора или набора остальных пилот-сигналов превышает T_ADD, мобильная станция устанавливает пилот-сигнал в набор кандидатов и передает PSMM базовой станции. Когда сигнальная напряженность пилот-сигнала в наборе кандидатов увеличивается и повышается выше уровня сигналов активного набора $$P_a$$, сигнал PSMM посылается базовой станции, если уровень сигнала
$$P_c–P_a > T\_ COMP \times 0,5\text{ дБ}$$ (рис 4.2 точка 2),
где $$P_c$$ — напряженность сигнала в наборе кандидатов, $$P_a$$ — напряженность сигнала в активном наборе.
(рис 4.3) Продвижение пилот-сигнала от набора соседних или остальных к активному набору
Отметим, что различают два типа хэндовера:
Ниже рассматривается метод MAHO.
Мобильная станция выполняет измерение интенсивности сигналов по пилотным каналам (
Эти пороговые значения составляют гистерезисную петлю, которая обеспечивает устойчивость процесса. Это означает, что каналы порога оценки низкой интенсивности уровня несколько выше порога высокой интенсивности.
Основываясь на полученной информации, мобильная станция может добавлять или удалять PICH в активном наборе.
Такая же информация собирается от множества базовых станций. Информация, поступающая от станций, различных секторов антенны или сигналы, проходящие по множеству путей, могут объединяться в один сигнал с помощью RAKE-приемников (суммирующих приемников). Тогда оценка пилот-канала идет по суммарному значению объединенного потока от данной станции.
Как правило, мягкий хэндовер улучшает характеристики системы, но может в некоторых ситуациях отрицательно воздействовать на пропускную способность системы и сетевые ресурсы. Для прямых линий связи при чрезмерно частом хэндовере уменьшается количество свободных линий и при этом расходуется больше сетевых ресурсов. Корректировка параметров хэндовера на базовых станциях не обязательно решает проблему.
Некоторые области в соте получают только слабые пилот-сигналы (требующие более низких порогов хэндовера), а другие области получают несколько сильных и доминирующих пилот-сигналов (требующих более высоких порогов передачи вызова). Для того чтобы добавлять в активный набор свободные пилот-сигналы, используются следующие принципы:
(рис 4.4) Процедура хэндовера при использовании динамических пороговУсловием выбора нового канала является неравенство
$$10\log{p_{cj}}\ge max\left[k_1 10\log\left(\sum\limits_{L=1}^{N_A}P_{ai}+\bigtriangleup P_{T1}\right)\right],$$где $$P_{cj}$$ — напряженность PICH выбираемого сигнала; $$P_{ai}$$ — напряженность i-го PICH в активном наборе; $$N_A$$ — число PICH в активном наборе, а $$k_1$$ и $$\bigtriangleup P_{T1}$$ — задаваемые системные параметры, регулирующие данные для конкретной системы.
Когда мощность в каналах PICH в активном наборе мала, то добавление даже слабого PICH улучшает рабочие характеристики. Однако когда есть один доминирующий PICH, появление дополнительного более слабого PICH выше $$T_1$$ не улучшит рабочие характеристики, но будет зря тратить ресурсы сети. Динамические пороги мягкой передачи вызова уменьшают и оптимизируют сетевое использование ресурса.
Действия при применении динамической мягкой передачи вызова (мягкого хэндовера) следующие.
Рис. 4.4 показывает временную диаграмму мягкой передачи вызова с применением динамических порогов и связанных с этим событий, когда мобильная станция покидает обслуживающую базовую станцию (PICH 1) к новой базовой станции (PICH 2). Комбинация статических и динамических порогов (по сравнению с только статическими порогами) позволяет в результате уменьшить время и использование ресурса при мягкой передаче вызова.
Рассмотрим детально рис 4.4.
Одно из главных преимуществ системы
Процедура мягкого хэндовера повторяет процедуру жесткого хендовера. Исключение составляет заключительный этап. При мягком хэндовере подключение к новой станции BTS2 происходит до отключения текущей BTS1. Одновременная работа обеих станций в процессе хэндовера улучшает характеристики речевого тракта.
Во время движения мобильной станции внешняя радиосреда изменяется непрерывно из-за медленных замираний, затенений, внешних помех и других факторов. Цель управления мощностью — ограничить передаваемую мощность прямых и обратных радиоканалов, постоянно поддерживая их качество при всех условиях внешней среды.
В базовой станции интерференция (помехи) по обратной линии (от мобильной станции к базовой) связи более критична, чем по прямой линии. Это возникает из-за невозможности идеально точного выделения индивидуального канала мобильной станции из общего потока (некогерентности связи). Поэтому управление мощностью обратной линии связи существенно для системы
Управление мощностью также необходимо в системах
Чтобы обеспечить определенные пользователем характеристики линии связи , мобильные станции, которые ближе к базовой станции, должны передавать меньшую мощность, чем те, которые находятся далеко от станции.
Качество речи связано с частотой появления ошибок в кадре (
Рекомендованный диапазон характеристик:
Управление мощностью обратной линии связи (от мобильной станции к базовой) касается каналов доступа и обратных каналов трафика. Оно используется для предоставления линии связи при исходящем вызове и реакции на большие колебания пути распространения. Управление мощностью обратного канала связи включает управление мощностью по открытому циклу (также известное как автономное регулирование мощности) и управление мощностью по замкнутому циклу.
При управлении мощностью по открытому циклу мобильная станция сама определяет уровень мощности передачи, измеряя уровень мощности сигналов, поступающих по прямой линии. При этом предполагается, что потери на передачу в обоих направлениях равны.
Управление мощностью по замкнутому циклу предполагает измерение базовой станцией уровня мощности, принятой базовой станцией от мобильной станции, и выравнивание этого уровня по управляющему каналу.
Оно включает управление мощностью по внутреннему циклу и управление мощностью по внешнему циклу.
Управление мощностью по открытому циклу базируется на принципе, что чем ближе мобильная станция к базовой станции, тем меньше надо передавать мощности по сравнению с мобильной станцией, которая находится дальше от базовой станции или в зоне замирания.
Мобильная станция корректирует передачу мощности, базируясь на полной мощности (то есть энергии пилот-сигналов, сигналов оповещения, синхронизации и каналов трафика), полученной в полосе 1,23 МГц. Оценка мощности включает мощность, полученную от всех базовых станций на прямых каналах линии связи. Если полученная мощность высока, мобильная станция уменьшает передачу мощности; если полученная мощность низка, мобильная станция увеличивает передачу мощности.
При управлении мощностью по открытому циклу базовая станция не включается в
Большой динамический диапазон регулирования — 80 децибел — позволяет обеспечить защиту против замираний.
Главная цель управления мощностью в системах
При получении сильного пилот-сигнала от базовой станции мобильная станция передает обратно слабый сигнал к базовой станции. Сильный сигнал, полученный мобильной станцией, указывает на малые потери распространения по прямой линии связи. Предполагается, что те же самые потери будут на пути по обратной линии связи. Поэтому от мобильной станции можно передавать сигнал низкой мощности, который требуется для компенсации таких потерь.
При получении слабого пилот-сигнала от базовой станции мобильная станция передает обратно сильный сигнал. Слабый сигнал, полученный мобильной станцией, указывает на высокие потери распространения по прямой линии связи. От мобильной станции в этом случае требуется высокий уровень мощности.
Процесс управления мощностью заключается в посылке от мобильной станции сигнала на изменение мощности. Подтверждением получения этого сигнала являются результаты измерений мощности прямых каналов.
В целом процесс передачи одного сообщения и получение реакции в виде изменения мощности называется попыткой доступа (access attempt). Каждая передача в попытке доступа названа пробой доступа (access probe). Мобильная станция передает то же самое сообщение в каждой пробе доступа в попытке доступа. Проба доступа считается успешной, если в течение определенного временного интервала от сети поступит сигнал подтверждения (разрешение доступа по сети). Каждая попытка доступа состоит из проб доступа, которые передаются по тому же самому каналу доступа.
Каждая проба доступа содержит преамбулу канала доступа и капсулу (message capsule) канала доступа длиной от 3 до 16 кадров — это сообщение фиксированного формата, которое состоит из информационной последовательности и битов заполнения, заполняющих сообщение (если это необходимо). В пределах попытки доступа пробы доступа сгруппированы в последовательности. Каждая последовательность проб доступа состоит из свыше 15 проб, которые передаются по тому же самому каналу доступа.
Есть две причины, которые могут помешать мобильной станции получить подтверждение после передачи пробы.
В качестве подтверждения мобильная станция получает от базовой станции по каналу вызова PCH параметры доступа, которые позволяют ей осуществлять алгоритм управления мощностью.
(рис 4.5) Проба доступа, последовательность проб доступа при управлении мощностью по открытому циклуПараметры доступа:
Алгоритм управления мощностью состоит в том, что в каждой последующей пробе доступа уровень мощности дискретно увеличивается на величину $$\bigtriangleup P$$ (
Текущее значение мощности определяется соотношением:
$$P = P_0 + \bigtriangleup P(r – 1),$$где $$P_0$$ — начальное смещение (исходное значение); $$r$$ — номер пробы в одной попытке доступа.
Пробы доступа передаются до тех пор, пока не будет получен ответ на запрос или не закончится контрольное время, отведенное для доступа.
Текущее значение определяется формулой:
$$P_x=\bigtriangleup R_x+\left(P_{ном}-\sum\limits_{i=0}^{15}\bigtriangleup_i P\right)+P_0,$$где:
$$P_{ном}$$, $$\bigtriangleup_iP$$, $$P_0$$ – это системные параметры, указанные в сообщении параметров доступа. Они должны быть получены мобильной станцией до начала передачи. Эти параметры имеют следующие взаимно ограничивающие диапазоны:
$$P_{ном}-\sum\limits_{i=0}^{15}\bigtriangleup_i P$$ - значение, учитывающее предыдущие коррекции для получения мощности передачи $$P_x$$ на основании полученной мощности $$\bigtriangleup P_x$$.
$$P_0$$ обычно устанавливается на 0, но эта величина может быть использована для коррекции величины уровня средней мощности в конкретных условиях.
При установлении соединения, базируясь на информации, полученной из каналов пилот-сигнала, синхронизации и каналах вызова, мобильная станция делает попытки обращения к системе через один из нескольких каналов доступа. В состоянии поиска доступа мобильная станция не назначает прямой канал трафика (который содержит биты регулирования мощности), а инициирует свою настройку мощности, необходимую для работы.
Если в результате обработки этих данных вырабатывается сообщение о начале и завершении хэндовера, то значения $$\left(P_{ном}-\sum\limits_{i=0}^{15}\bigtriangleup_i P\right)$$ изменяются, и мобильная станция использует значения, содержащиеся в этих сообщениях.
Для каждой последовательности проб доступа генерируемое время ожидания ответа на запрос — псевдослучайное. Интервал между пробами доступа последовательности пробы доступа также генерируется псевдослучайно.
После передачи каждой пробы доступа мобильная станция ждет TA. Если подтверждение получено, попытка доступа закончена. Если подтверждение не получено, следующая проба доступа передается через дополнительное случайное время (см. рис 4.5) ожидания ответа на запрос (back-off delay).
Если мобильная станция не получает подтверждение в течение попытки доступа, то это рассматривается как отказ, и мобильная станция делает попытку доступа в другое время.
Если мобильная станция получает подтверждение от базовой станции, она продолжает процедуры регистрации и назначения канала трафика.
Главный недостаток этого метода заключается в том, что статистика распространения по обратной линии оценивается по статистике распространения по прямой линии связи. Но, так как две линии связи не всегда являются коррелированными, при использовании этой процедуры могут возникать существенные ошибки. Однако эти ошибки будут скорректированы, когда мобильная станция занимает прямой канал трафика и механизм управления мощностью по замкнутому циклу становится активным.
Основные недостатки при управлении мощностью прямого канала по открытому циклу:
Источники, на которые воздействуют замирания от многолучевости, требуют намного более быстрого регулирования мощности, чем управление мощностью по открытому циклу. Дополнительные корректировки мощности, которые необходимы для компенсации потерь замирания, вырабатываются механизмом управления мощностью по замкнутому циклу обратных линий связи. Он имеет время ответа 1,25 мс для шага регулировки 1 децибел и динамический диапазон 48 децибелов (покрываемый за 3 кадра). Более короткое время ответа дает этому механизму возможность полностью заменить в практических приложениях механизм управления мощностью по открытому циклу. Совместное применение этих двух независимых механизмов регулирования мощности охватывает динамический диапазон по крайней мере 80 децибел. Управление мощностью по замкнутому циклу обеспечивает коррекцию управления мощностью по открытому циклу. На канале трафика мобильные и базовые станции совместно участвуют в управлении мощностью по замкнутому циклу.
Механизм управления мощностью по замкнутому циклу обратной линии связи состоит из двух внутренних циклов: внутреннее регулирование мощности и управление мощностью по внешнему
Для понимания работы механизма управления мощностью по замкнутому циклу рассмотрим структуру прямого канала трафика и принципы его работы. Подканал регулирования мощности прямого канала трафика непрерывно передает информацию. Этот подканал достигает скорости 800 битов регулирования мощности в секунду. Следовательно, бит регулирования мощности (0 или 1) передается каждые 1,25 мс. Нулевые биты указывают мобильной станции, что она должна увеличить свой средний уровень мощности на выходе, тогда как 1 указывает мобильной станции, что надо уменьшить ее выходной уровень мощности.
20-миллисекундный кадр образуется 16 временными интервалами равной продолжительности (рис 4.6).
Эти временные интервалы, каждый из 1,25 мс, называются группами управления мощностью (PCGs —
(рис 4.6) Группы управления мощностьюТабл. 4.2 указывает число
| Скорость передачи кадров | Скорость в канале (Кбит/с) мощностью | Число передаваемых групп управления (Кбит/с) |
|---|---|---|
| Полная | 9,6 | 16 |
| 1/2 | 4,8 | 8 |
| 1/4 | 2,4 | 4 |
| 1/8 | 1,2 | 2 |
Величина вставок (
Аналогично передаче по прямой линии связи, подканалы обратной линии передачи связи организованы в кадры по 20 мс. Каждый кадр разделяется на 16
(рис 4.7) Размещение групп управления мощностью в прямой и обратной линии связиБазируясь на применении битов регулирования мощности, получаемых от базовой станции, мобильная станция либо увеличивает, либо уменьшает уровень передачи мощности в обратном канале трафика так, как это необходимо для того, чтобы приблизиться к заданному значению ( $$E_b/N_0$$ ) или установленной норме частоты ошибок в кадре (
(рис 4.8) Управление мощностью обратного канала по замкнутому циклуАлгоритм управления мощностью обратной линии (от мобильной станции к базовой) по замкнутому циклу приведен на рис 4.9.
(рис 4.9) Алгоритм управления мощностью обратной линии (от мобильной станции к базовой) по замкнутому циклу. Алгоритм управления мощностью прямой линии на базовой станцииПоследовательность действий следующая.
Основная цель управления мощностью прямой линии связи (FLPC — Forward Link
FLPC не только ограничивает интерференцию в пределах соты, но и особенно эффективно сокращает влияние на другую соту или сектор.
Соотношения между $$E_b/N_0$$ и соответствующим
Обратим внимание на то, что .
Сохранение постоянного значения $$E_b/N_0$$ для всех состояний мобильной станции — неэффективный метод. Использование единственного фиксированного значения для $$E_b/N_0$$ загружает пропускную способность каналов на 30 % или больше, передавая чрезмерную и ненужную мощность. Поэтому на базовой станции для управления мощностью вместо измерения $$E_b/N_0$$ применяется измерение частоты появления ошибок в кадре (
Так как
Процесс управления мощностью прямых линий связи (см. рис 4.10) делает попытки установить минимальную мощность для каждого канала трафика, который мог бы поддерживать минимальный
Алгоритм работы процесса управления мощностью прямых линий показан на рис 4.10.
(рис 4.10) Алгоритм работы процесса управления мощностью прямых линийБазовая станция также ограничивает динамический диапазон мощности так, чтобы передаваемая мощность никогда не превысила максимальное значение, что могло бы вызвать чрезмерную интерференцию, или не снижалась ниже минимального значения, требуемого для адекватного качества речи.
При многостанционном доступе с кодовым разделением используется раздельная обработка отраженных сигналов, приходящих с разными задержками, и последующее их весовое сложение, что значительно снижает отрицательное влияние эффекта многолучевости. При раздельной обработке лучей в каждом канале приема на базовой станции применяется 4 параллельно и независимо работающих коррелятора, а на подвижной станции — 3 коррелятора. Приемник с несколькими каналами приема и обработки сигнала получил название RAKE-приемника. Он имеет 4 канала приема, в трех из них одновременно обрабатываются три наиболее сильных сигнала (в четвертом канале постоянно осуществляется поиск сигнала с более высоким уровнем). При этом опорный сигнал на разные корреляторы подается с небольшим сдвигом во времени, соизмеримым с разницей по времени при прохождении радиоволн по различным траекториям. Выходные сигналы корреляторов суммируются. Таким образом, если уровень сигнала свертки от одного из многолучевых сигналов в текущий момент оказывается равным нулю (в результате интерференционной картины распределения поля), то свертка от задержанного сигнала будет отличной от нуля. Следовательно, в системе с кодовым разделением каналов реализуется метод временного разнесения приема. Многолучевое распространение радиосигналов, с которым приходится бороться всем стандартам сотовой связи, в данном случае становится помощником. В случае построения фиксированных сетей многолучевые отражения позволяют снизить требования к уровню сигнала, приходящего к абонентской станции.
На основании полинома
$$g(x)_I=x^{15)+x^{13}+x^9+x^8+x^7+x^5+1$$ нарисовать схему генератора последовательности максимальной длины.
Для получения официальных документов о завершении программы дополнительного профессионального образования (удостоверения о повышении квалификации, дипломов о профессиональной переподготовке и MBA) необходимо предоставить:
Внимание! Вы можете не заказывать доставку бумажной версии официального документы, а скачать его в электронном виде и распечатать самостоятельно. Информация о выданном документе в течение 1 месяца загружается в Федеральную информационную систему «Федеральный реестр сведений о документах об образовании и (или) о квалификации, документах об обучении» - ФИС ФРДО.
Доступ на новый сайт осуществляется с использованием адреса электронной почты, который был указан вами при регистрации на "старом". Мы постарались перенести все ваши данные с прежнего ресурса, однако не исключена вероятность потери части информации.
При возникновении проблемы со входом, воспользуйтесь функцией сброса пароля
Если вы обнаружите несоответствия, пожалуйста, сообщите нам.