Сотовые системы связи
[+]
Опубликован: 02.07.2009 | Доступ: платный | Студентов: 10 / 0 | Оценка: 4.31 / 3.97 | Длительность: 18:18:00
ISBN: 978-5-9963-0104-1
Тема: Сетевые технологии
Специальности: Администратор коммуникационных систем, Архитектор программного обеспечения
Теги: base station, BSC, BSS, BTS, HLR, IMSI, TDMA, UMTS, W-CDMA, wimax, алгоритмы, аутентификация, безопасность, интернет, интерфейсы, оборудование, поиск, программное обеспечение, протоколы, процедуры, стандарты, статистика, телевидение, телефония, шифрование, элементы
Лекция 5:

Мягкая передача вызова и управление мощностью в CDMA
A
|
версия для печати
< Лекция 4 || Лекция 5: 123456 || Лекция 6 >
Ключевые слова: ПО, hard, прерывание, W-CDMA, soft, базовая, кадр, diversity, объединение, псевдослучайная последовательность, finger, pilot, strength, HCM, мощность, прямой, BER, error ratio, FER, framing error, rate, отношение, energy, параметр, диапазон, цикл управление, размер шага, random sequence, power control, PCG, gate, DBR, burst, сложение, поиск, свертка, BSC, attempt, probing

4.1. Мягкая передача вызова

По характеру передачи разделяют [22, 111]:

  • жесткий хэндовер — hard handover;
  • мягкий (межсотовый) хэндовер — soft (intercell) handover;
  • более мягкий (межсекторный) хэндовер — softer (intersector) handover.

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 CDMA изменяются пилотные сигналы (используется новый набор, относящийся к новой соте) и проводится подстройка кадров трафика под систему синхронизации новой соты.

Сценарии жесткого хэндовера включают:

  • хэндовер между базовыми станциями или секторами, имеющими разные несущие частоты CDMA;
  • хэндовер при замене одного пилот-сигнала на другой пилот-сигнал (непересекающиеся наборы активных пилот-сигналов);
  • хэндовер от CDMA к аналоговой системе и от аналоговой системы к CDMA.

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 (diversity handover). Разнесение улучшает характеристики канала в сети с замираниями. Главное преимущество мягкого хэндовера — разнесение трасс для прямых и обратных каналов трафика, чтобы уменьшить интерференцию. Соответственно, требуется меньший расход энергии для передачи информации и для передачи сигналов от мобильных станций, что приводит к более длительному сроку использования заряда аккумулятора.

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.

4.1.1. Пилот-сигнал

Термин "пилот-сигнал" в системе CDMA означает кодовую последовательность, передаваемую вместе с другими сигналами в общей полосе частот. Все пилот-сигналы передаются с помощью пилотного канала (PICH), направленного от базовой станции к мобильной станции. Пилот-сигналы разделяются с помощью псевдослучайных последовательностей и передаются на одной и той же частоте. Пилотные сигналы содержат указание обслуживаемой соты или сектора. Излучение пилот-сигнала осуществляется непрерывно и в широковещательном режиме, чтобы его могли принять все мобильные станции, расположенные в зоне обслуживания данной базовой станции (BS). С помощью пилот-сигнала обеспечивается кадровая синхронизация и когерентное восстановление несущей (полностью совпадающей с исходной несущей). Мобильная станция различает следующие четыре группы пилотных сигналов.

Группа активных сигналов

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 fingers) объединяются с помощью приемника, суммирующего эти сигналы с соответствующими весовыми коэффициентами ( RAKE1RAKE — грабли. Название устройства происходит от условного обозначения, содержащего несколько входов (зубцы — fingers) для приема разнесенных каналов и одну объединяющую шину. - receiver). Обычно в группе содержится три пилот-сигнала, однако стандарт IS-95 позволяет объединять до шести пилот-сигналов. Базовая станция сообщает мобильной станции о содержании активной группы каналов, применяя сообщение "назначения канала" (Channel Assignment message). Активные пилот-каналы либо отслеживаются, либо используются для обслуживания соединений.

Группа кандидатов на пилот-сигнал

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.

Группа соседних 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.

Группа остальных пилот-сигналов

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.

Окна поиска

Мобильные станции используют следующие три окна поиска, чтобы проследить за получаемыми пилот-сигналами:

  • SRCH_WIN_A — окно поиска устанавливает размеры для активных наборов и наборов кандидата;
  • SRCH_WIN_N — окно поиска устанавливает размеры набора соседних пилот-сигналов;
  • SRCH_WIN_R — окно поиска устанавливает размер набора остальных сигналов.

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:

  • сигнал распространяется по прямому пути длиной 1 км;
  • при многолучевом распространении сигнал проходит до мобильной станции 5 км;
  • чиповая скорость, определяемая в стандарте I-95, 1,2288 Мчип/с;
  • скорость распространения сигнала 300 \times 10^6 м/c.

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.

Пример 2. Пусть соты A и B находятся на расстоянии 16 км друг от друга ( рис. 4.1). 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.}
Определение окна SRCH_WIN_A для мягкого хэндовера

Рис. 4.1. Определение окна SRCH_WIN_A для мягкого хэндовера

В 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.

Дальше >>
< Лекция 4 || Лекция 5: 123456 || Лекция 6 >

Вопросы и ответы

вопросов: 5
Нияз Сабиров
Нияз Сабиров

Здравствуйте. А уточните, пожалуйста, по какой причине стоимость изменилась? Была стоимость в 1 рубль, стала в 9900 рублей.

ответить
Елена Сапегова
Елена Сапегова

для получения диплома нужно ли кроме теоретической части еще и практическую делать? написание самого диплома требуется?

ответить