38. Сети на основе cdma. Процедура совмещённого мягкого хэндовера.
Отметим, что различают два типа хэндовера по характеру управления:
1. Управляемый базовой станцией (MAHO – Mobile Assisted Handover), при котором мобильная станция выполняет измерение интенсивности сигнала и передаёт эти данные на базовую станции.
2. Управление мобильной станцией (MCHO – Mobile Controlled Handover), при котором уровень сигналов от разных базовых станций принимается мобильной станцией. Он же принимает решение, где и какой хэндовер ей необходим.
Ниже рассматривается метод MAHO.
Мобильная станция выполняет измерение интенсивности сигналов, получаемых от соседних базовых станций по пилотным каналам (Pilot Channel - PICH), и анализирует сообщения, содержащие данные о тех PICH, в которых величина интенсивности пересекла интересующие нас пороговые значения – в данном случае два пороговых значение. Результаты измерений позволяют определить две категории PICH:
• PICH, в которых величина интенсивности сигнала достаточна для использование в системе передачи сигналов;
• PICH, в которых величина интенсивности сигнала мала, и они не могут быть использованы для передачи сигналов.
Эти пороговые значения образуют гистерезисную петлю, обеспечивающую устойчивость рассматриваемого процесса. Сказанное означает, что порог оценки низкой интенсивности уровня несколько выше порога высокой интенсивности.
Основываясь на полученной информации, мобильная станция может добавлять или удалять PICH в активном наборе.
Как указывалось ранее, пилот-сигналы от множества базовых станций, различных секторов антенны или сигналы, проходящие по множеству путей, могут объединяться в один сигнал с помощью RAKE-приёмников. Тогда оценка пилот-канала идёт по суммарному значению объединённого потока от данной станции.
Динамические пороги мягкого хэндовера
Как правило, мягкий хэндовер улучшает характеристики системы, но он 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, что занимает больше сетевых ресурсов. Корректировка параметров хэндовера на базовых станциях не всегда решает эту 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, основанные на динамическом пороге (рис. 2.3):
• Мобильная станция обнаруживает пилот-сигнал, который пересекает данный статический порог Т1. В этом случае порог измеряется отношением (Ес/N0);
• При пересечении порога Т1 пилот-сигнал (точка 1) переводится в список кандидатов, и начинается боле частая проверка пилот-сигналов на совпадение с величиной Т2;
• Сравнение с величиной порога Т2 (точка 2) позволяет определить, достаточна ли величина измеряемого сигнала, чтобы присоединить его к активному набору (см. порог T_COMP);
• Условием выбора нового канала является неравенство
где Pcj – интенсивность выбираемого пилот-сигнала; Pai – интенсивность i-го пилот-сигнала в активном наборе; Na – число пилот-сигналов в активном наборе, k1 и ΔPT1 –задаваемые системные параметры, регулирующие данные для конкретной системы.
Когда величина интенсивности сигнала PICH активного набора мала, то добавление PICH даже со слабым уровнем улучшает рабочие характеристики. Однако, когда есть один PICH или PICH с доминирующим уровнем сигнала, добавление дополнительного PICH со слабым уровнем сигнала не улучшит рабочие характеристики сети, но будет использовать ресурсы сети. Динамические пороги мягкой передачи вызова уменьшают и оптимизируют сетевое использование ресурса.
Действие мобильной станции при использовании динамической мягкой передачи вызова (мягкого хэндовера) следующие (рис. 2.3):
• После обнаружения того, что в сети присутствует PICH с величиной отношения Eb/N0 выше Т2, мобильные станции передают сообщение от этом в сеть, сеть занимает ресурсы передачи вызова и передаёт команду демодулировать сигнал PICH с величиной отношения Eb/N0 выше Т2. Пилот-канал 2 добавляется к активному набору мобильной станции.
• Когда интенсивность пилот-сигнала в PICH (пилот-сигнал 1) уменьшается ниже динамического порога Т3, процедура хэндовера удаляет PICH и возвращает его в набор кандидатов. Порог Т3 – функция полной энергии всех пилот-сигналов в активном наборе. При удалении канала из активного набора общая мощность активных сигналов снижается. Мощность пилот-сигнала 1 продолжает падать и, если она снижается ниже статического порога Т4, PICH удаляется из набора кандидатов. Сообщение о PICH, мощность передачи которого понижается ниже порога (например, Т3 и Т4), передаётся обратно к сети только тогда, когда это состояние сохраняется в течении заданного периода времени. Это учитывается с помощью таймера, который предотвращает передачу сообщения в случае временых колебаний уровня мощности.
Рисунок 2.3 иллюстрирует временную диаграмму мягкой передачи вызова с использованием динамического порога в ситуации, когда мобильная станция новой базовой станции (пилот-канал 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 рисунок 2.3 детально:
1. Когда величина интенсивности сигнала в пилот-канале 2 достигает порога Т1, мобильная станция перемещает его в набор кандидатов.
2. Когда величина интенсивности сигнала в пилот-канале 2 превышает динамический порог Т2, мобильная станция сообщает об этом сети.
3. Мобильная станция получает команду «добавить пилот-сигнал 2 к активному набору».
4. Величина интенсивности сигнала в пилот-канале 1 понижается ниже Т3.
5. Таймер хэндовера для пилот-сигнала 1 исчерпывается. Мобильная станция сообщает о его интенсивности сети.
6. Мобильная станция получает команду «удалить пилот-канал 1».
7. Таймер хэндовера исчерпывается после того, как величина интенсивности сигнала в пилот-канале 1 понизился ниже порога Т4.
Рисунок 2.3 – Процедура хэндовера при использовании динамических порогов.
Обмен сигналами при процедуре мягкого хэндовера
Одно из главных преимуществ системы CDMA – способность мобильных станций устанавливать связь более чем с одной базовой станцией в течении одного и того же вызова. Эта функциональная возможность позволяет сети CDMA выполнить мягкий хэндовер. При мягком хэндовере управляющая первичная базовая станция координирует свои действия с другими базовыми станциями. Каналы добавляются или удаляются из вызова. Это позволяет базовым станциям (общим количеством не свыше трёх) получать/передавать пакеты речи от/к единственной мобильной станции для единственного вызова.
Процедура мягкого хэндовера повторяет процедуру жесткого хэндовера. Исключение составляет заключительный этап. При мягком хэндовере подключение новой станции BTS2 происходит до отключения текущей BTS1. Одновременная работа обеих станций в процессе хэндовера улучшает характеристики речевого тракта.