Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ч2_современные стандарты.docx
Скачиваний:
6
Добавлен:
26.09.2019
Размер:
5.38 Mб
Скачать

5. Управление хэндоверами. Мягкий хэндовер в utran.

В UTRAN в организации хэндоверов участвуют UE, RNC и в качестве подчиненного элемента Node B. Как и в других стандартах сотовой связи, в UMTS осуществляют как хэндоверы, целью которых является сохранения требуемого качества связи (спасающие хэндоверы), так и хэндоверы, оптимизирующие нагрузку в отдельных сотах сети. Хэндоверы в UTRAN разделяют на жесткие и мягкие.

При жестких хэндоверах происходит перерыв в передаче трафика. Возможны следующие варианты жестких хэндоверов:

  • жесткий хэндовер с сохранением частоты (intra-frequency), например, при перемещении UE в соту, управляемую другим контроллером, когда между SRNC и новым контроллером отсутствует Iur интерфейс;

  • межчастотный жесткий хэндовер, связанный с переключением на другую частоту,;

  • межсистемный жесткий хэндовер, между UTRAN и GSM.

Наиболее характерным для UTRAN является мягкий хэндовер, когда в процессе перемещения из соты в соту UE одновременно связана на одной частоте с двумя или тремя BS (рис. 5.5). Активная UE имеет список скремблирующих кодов соседних BS и измеряет мощности их сигналов в канале CPICH. Если эти мощности становятся соизмеримыми с мощностью соответствующих каналов, получаемых от обслуживающей BS, то возможен мягкий хэндовер. Существуют 3 варианта мягких хэндоверов:

  • мягкий (soft) хэндовер, когда занятыми в нем BS управляет один SRNC,

  • мягчайший (softer) хэндовер, когда в нем участвуют 2 BS одного Node B (BS соседних секторов). При этом каждая BS своим передатчиком закрывает один сектор, но принимает сигналы как со своего, так и из соседних секторов;

  • мягкий хэндовер, в осуществлении которого участвуют 2 контроллера, один обслуживающий SRNC и один пассивный DRNC.

В основе всех хэндоверов лежат измерения, которые выполняют UE и активные BS. На основе анализа этих измерений решение о запуске хэндовера может принять сеть (SRNC – Network Evaluated Handover, NEHO) или мобильная станция. Такой хэндовер относят к классу MEHO – Mobile Evaluated Handover, MEHO, однако и в этом случае окончательное решение о запуске хэндовера остается за SRNC, поскольку только он распоряжается управлением канальным ресурсом.

Алгоритм мягкого хэндовера приведен на рис. 5.6. В основе хэндовера лежит процесс анализа измеренной на UE мощности пилотного канала CPICH Pilot-Ec по отношению к суммарному сигналу Iо на входе приемника.

Рис. 5.5. Варианты мягкого хэндовера.

На рис. 5.6 показаны 3 перехода.

  • Переход 1А (Event 1A – подключение соседней BS).

  • Переход 1B (Event 1B – отключение одной из BS).

Переход 1C (Event 1C) – замещение одной активной BS другой.

Рис. 5.6. Алгоритм мягкого хэндовера.

10. Высокоскоростная передача данных в пакетном режиме

10.1. Высокоскоростная передача данных вниз в стандарте utra-fdd

Высокоскоростная передача данных вниз (HSDPA – High Speed Downlink Packet Access) и вверх (HSUPA - High Speed Uplink Packet Access) во многом близка к пакетной передаче данных, реализуемой в стандарте GSM с использованием технологии GPRS/EDGE. Передачу ведут отдельными пакетами, применяя в зависимости от состояния трассы различные модуляционно-кодирующие схемы и повторную передачу непринятых пакетов. Технологию HSDPA используют практически на всех развертываемых сетях UMTS.

Организацию соответствующих каналов при HSDPA поясняет рис. 10.1. В HS-DSCH отсутствуют две основные особенности CDMA, а именно, изменяемый коэффициент расширения спектра (variable SF) и быстрое управление мощностью; они заменены на адаптивную модуляцию и кодирование: Adaptive Modulation and Coding (AMC), короткий размер пакета, мультикодовый режим и автоматический повтор запроса L1 Hybrid Automatic repeat request (HARQ). Замена быстрого управления мощности на AMC дает эффективный выигрыш в мощности благодаря исключению расходов на управление мощностью. Коэффициент расширения спектра зафиксирован на SF=16, что дает хорошее разрешение скорости. Для того чтобы увеличить канальную скорость адаптации и эффективность AMC, размер пакета был уменьшен с 10-20 мс до 2 мс, что соответствует трем TS. Для уменьшения задержек в управлении каналом, выполнение части функций на уровне MAC для HS-DSCH перенесено в Node B.

Для получения высоких пиковых скоростей используют модуляцию 16-КАМ (рис. 10.2). При сочетании 16-КАМ и канального кодирования со скоростью Rкод = 3/4 достигают пиковой скорости передачи данных 712 кбит/с на код (SF =16). В наиболее помехозащищенном варианте передачи используют 4-ФМ со скоростью кодирования 1/4, но при этом скорость передачи данных падает до 119 кбит/с на код. Комбинация модуляции и кодирования определяет транспортный формат (transport format) совместно с канальным ресурсом (resource combination ─ TFRC). Пять возможных вариантов TFRC показаны в табл. 10.1.

Для повышения скорости передачи одному абоненту можно выделять несколько кодов (каналов), максимально 15: Cch,16,1…. Cch,16,15. Ветвь Cch,16,0 для канала HS-DSCH не занимают; в ней размещены вещательные, общие каналы управления и вспомогательные каналы, необходимые для реализации HSDPA.

Рис. 10.1. Кодовое дерево для организации высокоскоростного доступа

Рис. 10.2. Созвездие сигнала при модуляции 16-КАМ

При выделении 15 кодов одному пользователю можно достичь пиковой скорости 10,7 Мбит/с (14,4 Мбит/с) Это максимальная скорость, которую можно получить при исключительно благоприятных условиях приема и при наличии соответствующей мобильной станции.

Таблица 10.1

TFRC

Модуляция

Эфф. скорость кода

Скорость данных

(1 код)

Скорость данных

(5 кодов)

Скорость данных

(15 кодов)

1

4-ФМ

1/4

119 кбит/с

0,6 Мбит/с

1,8 Мбит/с

2

4-ФМ

1/2

237 кбит/с

1,2 Мбит/с

3,6 Мбит/с

3

4-ФМ

3/4

356 кбит/с

1,8 Мбит/с

5,3 Мбит/с

4

16-КАМ

1/2

477 кбит/с

2,4 Мбит/с

7,2 Мбит/с

5

16-КАМ

3/4

712 кбит/с

3,6 Мбит/с

10,7 Мбит/с

Выбор скорости передачи (TFRC) и числа кодов для конкретного абонента BS производит, анализируя сообщения, поступающие от UE по выделенным каналам управления HS-DPCCH. Между BS и всеми UE работает канал обратной связи в реальном времени. UE постоянно измеряют отношение сигнал/помеха (Es/N0), меняющееся во времени из-за перемещения абонента и замираний сигнала, и сообщает BS, исходя из возможностей самой станции, о максимально допустимой скорости передачи информации вниз. На рис. 10.3 верхняя кривая – результат измерения отношения (Es/N0) в UE. Нижняя кривая – соответствующий этим измерениям TFRC, с которым UE готова принимать пакеты. BS выбирает для передачи пакетов конкретной UE моменты наилучших условий приема, что повышает общую пропускную способность сети и снижает задержки при передаче.

Рис. 10.3. Адаптивное управление изменением скорости передачи

Зависимость между доступной скоростью передачи данных и мгновенным значением ES/N0, а также динамический диапазон AMC показаны на рис. 10.4. На графиках учтен выигрыш от быстрого HARQ, который значительно улучшает пропускную способность при малых значениях ES/N0.

Рис. 10.4. Динамический диапазон HSDPA AMC (Rake приемник, скорость 3 км/ч)

Для организации передачи в системе используют специальный планировщик, поддерживающий пропорционально справедливый алгоритм планирования.

HSDPA поддерживает два алгоритма повторной передачи данных:

- возрастающую избыточность (incremental redundancy, IR).

- повторение попытки (chase combining, CC).

Мобильное оборудование с поддержкой HSDPA делят на категории в соответствии с теми возможностями, которые оно поддерживает на физическом уровне. Всего существует 12 категорий UE, при этом 11 и 12 категории являются низкими, так как станции, к ним относящиеся, работает только с модуляцией 4-ФМ (табл. 10.2).

Таблица 10.2

Категория UE в режиме HSDPA

Максимальное число используемых кодов

Минимальный интервал между субкадрами; тип ARQ при максимальной скорости

Максимальное число бит в HS-DSCH транспортном блоке одного 2 мс субкадра

Максимальная скорость передачи данных, Мбит/с

Категория 1

5

3; CC

7168

1,2

Категория 2

5

3; IR

7168

1,2

Категория 3

5

2; CC

7168

1,8

Категория 4

5

2; IR

7168

1,8

Категория 5

5

1; CC

7168

3,6

Категория 6

5

1; IR

7168

3,6

Категория 7

10

1; CC

14411

7,2

Категория 8

10

1; IR

14411

7,2

Категория 9

12

1; CC

17237

10,2

Категория 10

15

1; IR

25558

14,4

Категория 11

5

2; CC

3319

0,9

Категория 12

5

1; CC

3319

1,8

Как следует из табл. 10.2, станции отличаются максимальным числом одновременно обрабатываемых кодов, скоростью передачи и минимальным интервалом между субкадрами. Если он равен 1, то станция способна принимать непрерывный поток субкадров; при 2 и 3 между принимаемыми субкадрами необходим промежуток в 1 и 2 субкадра соответственно. Заметим, что категории 3-4, 5-6, 7-8 отличаются между собой типом ARQ при максимальной скорости передачи. У станций категорий 3, 5 и 7 объем буфера недостаточен для поддержки алгоритма IR при максимальной скорости передачи.