98533162 tim-hiểu-tổng-quan-wcdma

Tìm hiểu tổng quan WCDMA GVHD: Nguyễn Văn Dũng

Sinh viên: Trần Quang Anh

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành đồ án này, em xin tỏ lòng biết ơn đến Thầy Nguyễn Văn Dũng, đã

tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu về đề tài này. Dù thầy rất bận rộn nhưng vẫn giành thời gian để hướng dẫn, giới thiệu sách tham khảo v.v…Khi em gặp khó khăn,vướng mắt trong quá trình nghiên cứu thầy đã tận tình giúp đỡ em.

Em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trong khoa Điện – Điện Tử, Trường Đại Học Tôn Đức Thắng đã tận tình truyền đạt kiến thức trong 4 năm học tập. Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu, tìm hiểu về đồ án mà còn là hành trang quí báu để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin. Và cám ơn những lời động viên, sự giúp đỡ tận tình của các bạn trong lớp 07DD2D.

Cuối cùng em kính chúc quý Thầy, Cô, cùng các bạn dồi dào sức khỏe và thành công trong công việc.



NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------

Tp. Hồ Chí Minh, ngày..…tháng……năm 2011 Giảng viên hướng dẫn

Nguyễn Văn Dũng



NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------

Tp. Hồ Chí Minh, ngày..…tháng……năm 2011

Giảng viên phản biện



DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

1xEV- DO

3G

3GPP

3GPP2

1x Evolution – Data Optimized

Third Generation

Third Generation Global Partnership Project

Third Generation Global Partnership Project 2

Pha 1- Tối ưu dữ liệu

Thế hệ 3

Dự án hội nhập toàn cầu thế hệ 3

A.

ACELP

AGC

AMR

AMPS

ARIB

Algebraic Code Excited Linear Prediction Coder

Automatic Gain Control

Adaptive Multi-Rate codec

Advanced Mobile Phone System

Association of Radio Industry Board

Bộ mã hoá đoán tuyến tính được kích thích bởi mã đại số.

Bộ điều khiển tăng ích tự động

Bộ mã hoá và giải mã đa tốc độ thích nghi

Hệ thống điện thoại di động tiên tiến (Mỹ)

Hiệp hội công nghiệp vô tuyến của Nhật Bản

B.

BER

BLER

BoD

BPSK

BSIC

Bit Error Rate

Block Error Rate

Bandwidth on Demand

Binary Phase Shift Keying

Base station identity code

Tốc độ lỗi bit.

Tốc độ lỗi Block

Băng thông theo yêu cầu

Khoá dịch pha nhị phân.

Mã nhận dạng trạm gốc



BTS Base Tranceiver Station Trạm gốc

C.

CDG

CDMA

CN

CRC

CRNC

The CDMA Development Group

Code Division Multiple Access

Core Network

Cylic Redundancy Check

Controlling RNC

Nhóm phát triển CDMA

Truy nhập phân chia theo mã

Mạng lõi

Mã vòng kiểm tra dư thừa

Bộ RNC đang phụ trách điều khiển

D.

DL

DRNC

DSSS

Downlink

Drift RNC

Direct Sequence Spread Spectrum

Đường xuống

Bộ RNC điều khiển trôi

Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp

E.

EDGE

EIRP

ETSI

Enhanced Data Rates for Evolution

Equivalent Isotropic Radiated Power

European Telecommunication Standard Institute

Các tốc độ dữ liệu tăng cường cho sự tiến hoá

Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương

Viện chuẩn hoá viễn thông Châu Âu

F.

FDD

Frequency Division Duplex

Phương thức song công phân chia theo tần số



FDMA

FER

Frequency Division Multiple Access

Frame Error Rate

Đa truy nhập phân chia theo tần số

Tỷ số lỗi khung

G.

GGSN

GPRS

GPS

GSM

Gateway GPRS Support Node

General Packet Radio Service

Global Positioning System

Global System for Mobile Telecommunication

Nút hỗ trợ cổng GPRS

Dịch vụ vô tuyến gói chung.

Hệ thống định vị toàn cầu.

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

H.

HCM

HLR

HSDPA

HO

Handover Completion Message

Home Location Registor

High Speed Downlink Packet Access

Handover

Thông điệp hoàn thành chuyển giao động toàn cầu

Bộ đăng ký thường trú

Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao

Chuyển giao

I.

IMT-2000

IMT- MC

IMT- DS

International Mobile Telecommunication 2000

IMT- Multicarrier

IMT- Direct Sequence

Thông tin di động toàn cầu 2000

IMT đa sóng mang.

IMT trải phổ chuỗi trực tiếp



IMT- TC

IMT-SC

IP

ITU

Iub

Iur

IMT- Time Code

IMT – Single Carrier

Internet Protocol

International Telecommunication Union

IMT mã thời gian

IMT đơn sóng mang.

Giao thức Internet

Liên hợp viễn thông quốc tế.

Giao diện giữa RNC và nút B

Giao diện giữa 2 RNC.

K.

KPI

Key performace Indicator

Bộ chỉ thị hiệu năng chính.

L.

LOS

Line of sight

Tầm nhìn thẳng

M.

ME

MMS

MRC

MSC

Mobile Equipment

Multimedia Messaging Service

Maximum Ratio Cobining

Mobile Service Switching Centre

Thiết bị di động

Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện

Kết hợp theo tỷ số lớn nhất

Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động.

O.

OVSF

Orthogonal Variable Spreading Factor

Hệ số trải phổ biến đổi trực giao.

P.

PCU

Packet Control Unit

Đơn vị điều khiển gói



PN

PSMM

Pseudo Noise

Pilot Strength Measurement Message

Giả tạp âm

Thông điệp đo đạc cường độ kênh hoa tiêu

Q.

QPSK

Quardrature Phase Phase Shift Keying

Khoá dịch pha cầu phương.

R.

RAM

RAT

RNC

RNS

RRC

RRM

Radio Access Mode

Radio Access Technology

Radio Network Controller

Radio Network subsystem

Radio Resoure Control protocol

Radio Resouse Management

Chế độ truy nhập vô tuyến.

Công nghệ truy nhập vô tuyến.

Bộ điều khiển mạng vô tuyến.

Phân hệ mạng vô tuyến

Giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến

Thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến.

S.

SFN

SGSN

SHO

SIP

SIR

SMS

SNR

System Frame Number

Serving GPRS Support Node.

Soft Handover

Session Initiation Protocol

Signal to Interference Ratio

Short Messaging Service

Signal to Noise Ratio

Site Selection Diversity

Số hiệu khung hệ thống.

Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

Chuyển giao mềm.

Giao thức khởi tạo phiên

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

Dịch vụ nhắn tin ngắn.

Tỷ số tín hiệu trên tạp âm



SSDT

SSMA

Transmission

Spread Spectrum Multiple Access

Phát phân tập lựa chọn site

Đa truy nhập trải phổ.

T.

TDD

TDMA

TPC

TRHO

Time Division Duplex

Time Division Multiple Access

Transmission Power Control

Traffic Reason Handover

Phương thức song công phân chia theo thời gian

Đa truy nhập phân chia theo thời gian

Điều khiển công suất phát

Chuyển giao với lý do lưu lượng

U.

UE

UL

UMTS

USIM

UTRAN

User Equipment

Uplink

Universal Mobile Telecommunication System

UMTS Subscriber Identify Module

UMTS Terrestrial Radio Access Network

Thiết bị người sử dụng

Đường xuống

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu.

Modul nhận dạng thuê bao UMTS

Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS

V.

VLR

Visitor Location Registor

Bộ đăng ký tạm trú

W.

WCDMA

Wideband Code Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng



MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ......................................................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ WCDMA ........................................................................... 3

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG .......................................................................................................... 3

1.2 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 IMT-2000............................................. 3

1.3 NGUYÊN LÝ CDMA ............................................................................................................ 4

1.3.1 Nguyên lý trải phổ CDMA ............................................................................................ 4

1.3.2 Kỹ thuật trải phổ và giải trải phổ ................................................................................. 5

1.3.3 Kỹ thuật đa truy nhập CDMA...................................................................................... 6

1.4 MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA LỚP VẬT LÝ TRONG HỆ THỐNG WCDMA. .............. 7

1.4.1 Các mã trải phổ . ............................................................................................................ 7

1.4.2 Phương thức song công. .............................................................................................. 10

1.4.3 Dung lượng mạng. ....................................................................................................... 10

1.4.4 Phân tập đa đường- Bộ thu RAKE............................................................................... 11

1.4.5 Cấu hình chức năng của máy phát và máy thu vô tuyến ............................................ 14

1.5 CẤU TRÚC MẠNG TRUY CẬP VÔ TUYẾN ................................................................. 15

1.5.1 Các đặc điểm của WCDMA ........................................................................................ 15

1.5.2 Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của WCDMA .............................................................. 17

1.5.3 Cấu trúc mạng WCDMA ............................................................................................ 18

CHƯƠNG 2 CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG 3G WCDMA .................................................... 23

2.1 KHÁI QUÁT VỀ CHUYỂN GIAO TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 23

2.1.1 Các kiểu chuyển giao trong hệ thống 3G WCDMA .................................................. 23

2.1.2 Các mục tiêu của chuyển giao ..................................................................................... 25

2.1.3 Các thủ tục và phép đo chuyển giao ........................................................................... 26

2.2 CHUYỂN GIAO MỀM (SHO) ........................................................................................... 28

2.2.1 Chuyển giao mềm ........................................................................................................ 28

2.2.2 Chuyển giao mềm hơn ................................................................................................. 29



2.2.3 Nguyên lý chuyển giao mềm. ...................................................................................... 30

2.2.4 Các thuật toán của chuyển giao mềm ........................................................................ 33

2.2.5 Các đặc điểm của chuyển giao mềm. .......................................................................... 35

CHƯƠNG 3 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG 3G WCDMA ................................. 38

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG ........................................................................................................ 38

3.2 ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT TRÊN ĐƯỜNG TRUYỀN VỀ .......................................... 39

3.2.1 Thăm dò truy nhập........................................................................................................... 39

3.2.2 Vòng điều khiển mở .......................................................................................................... 40

3.2.3 Vòng điều khiển khép kín ................................................................................................. 41

3.2.4 Quá trình thực hiện vòng điều khiển mở và vòng điều khiển khép kín ................... 43

3.3 ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT TRÊN ĐƯỜNG TRUYỀN ĐI ........................................... 45

KẾT LUẬN........................................................................................................................................... 47

PHỤ LỤC ............................................................................................................................................. 48

CÁC KÊNH UTRA ............................................................................................................................. 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................................. 51


Sinh viên: Trần Quang Anh Trang 1

LỜI MỞ ĐẦU

Ra đời vào những năm 40 của thế kỷ XX, thông tin di động được coi như là một thành tựu tiên tiến trong lĩnh vực thông tin viễn thông với đặc điểm các thiết bị đầu cuối có thể truy cập dịch vụ ngay khi đang di động trong phạm vi vùng phủ sóng. Thành công của con người trong lĩnh vực thông tin di động không chỉ dừng lại trong việc mở rộng vùng phủ sóng phục vụ thuê bao ở khắp nơi trên toàn thế giới, các nhà cung dịch vụ, các tổ chức nghiên cứu phát triển công nghệ di động đang nỗ lực hướng tới một hệ thống thông tin di động hoàn hảo, các dịch vụ đa dạng, chất lượng dịch vụ cao. 3G

Từ thập niên 1990, Liên minh Viễn thông Quốc tế đã bắt tay vào việc phát triển một nền tảng chung cho các hệ thống viễn thông di động. Kết quả là một sản phẩm được gọi là Thông tin di động toàn cầu 2000 (IMT-2000). IMT-2000 không chỉ là một bộ dịch vụ, nó đáp ứng ước mơ liên lạc từ bất cứ nơi đâu và vào bất cứ lúc nào. Để được như vậy, IMT-2000 tạo điều kiện tích hợp các mạng mặt đất hoặc vệ tinh. Hơn thế nữa, IMT-2000 cũng đề cập đến Internet không dây, hội tụ các mạng cố định và di động, quản lý di động (chuyển vùng), các tính năng đa phương tiện di động, hoạt động xuyên mạng và liên mạng..

Các hệ thống thông tin di động thế hệ 2 được xây dựng theo tiêu chuẩn GSM, IS-95, PDC, IS-38 phát triển rất nhanh vào những năm 1990. Trong hơn một tỷ thuê bao điện thoại di động trên thế giới, khoảng 863,6 triệu thuê bao sử dụng công nghệ GSM, 120 triệu dùng CDMA và 290 triệu còn lại dùng FDMA hoặc TDMA. Khi chúng ta tiến tới 3G, các hệ thống GSM và CDMA sẽ tiếp tục phát triển trong khi TDMA và FDMA sẽ chìm dần vào quên lãng. Con đường GSM sẽ tới là CDMA băng thông rộng (WCDMA) trong khi CDMA sẽ là CDMA2000.

Tại Việt Nam, thị trường di động trong những năm gần đây cũng đang phát triển với tốc độ tương đối nhanh. Cùng với hai nhà cung cấp dịch vụ di động lớn nhất là Vinaphone và Mobifone, Công Ty Viễn thông Quân đội (Viettel), S-fone và mới nhất là Công ty cổ phần Viễn thông Hà Nội và Viễn Thông Điện Lực tham gia vào thị trường di động chắc hẳn sẽ tạo ra một sự cạnh tranh lớn giữa các nhà cung cấp dịch vụ, đem lại một sự lựa chọn phong phú cho người sử dụng. Vì vậy, các nhà cung cấp dịch



vụ di động Việt Nam không chỉ sử dụng các biện pháp cạnh tranh về giá cả mà còn phải nỗ lực tăng cường số lượng dịch vụ và nâng cao chất lượng dịch vụ để chiếm lĩnh thị phần trong nước. Trong số các nhà cung cấp dịch vụ di động ở Việt Nam, ngoài hai nhà cung cấp dịch vụ di động lớn nhất là Vinaphone và Mobifone, còn có Viettel đang áp dụng công nghệ GSM và cung cấp dịch vụ di động cho phần lớn thuê bao di động ở Việt Nam. Vì vậy khi tiến lên 3G, chắc chắn hướng áp dụng công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA.

Chính vì vậy trong đồ án này 2 em chọn dề tài “TÌM HIỂU TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ WCDMA”. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ của thầy Nguyễn Văn Dũng để em hoàn thành đồ án này.

Tp Hồ Chí Minh, Ngày........tháng.........năm 2011

Sinh viên thực hiện

Trần Quang Anh



CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ WCDMA

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về các dịch vụ của hệ thống thông tin di động, nhất là các dịch vụ truyền số liệu đòi hỏi các nhà khai thác phải đưa ra hệ thống thông tin di động mới. Trước bối cảnh đó hiệp hội viễn thông quốc tế ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hoá để xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ ba với với tên gọi là IMT- 2000. Đồng thời các cơ quan về tiêu chuẩn hoá xúc tiến việc xây dựng một tiêu chuẩn hoá áp dụng cho IMT- 2000 thông qua dự án 3GPP (Third Generation Partnership Project). Hệ thống thông tin di động thế hệ ba được ra đời từ dự án 3GPP được gọi là hệ thống thông tin di động UMTS/WCDMA.

1.2 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 IMT-2000

Thông tin di động thế hệ thứ 3 xây dựng trên cơ sở IMT-2000 được đưa vào phục vụ từ năm 2001. Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưng cũng đồng thời bảo đảm sự phát triển liên tục của thông tin di động thế hệ 2. Các tiêu chí chung để xây dựng IMT- 2000 như sau:

Tốc độ của thế hệ thứ ba được xác định như sau: 384 Kb/s đối với vùng phủ sóng rộng. 2 Mb/s đối với vùng phủ sóng địa phương.

Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau: Đường lên : 1885-2025 MHz. Đường xuống : 2110-2200 MHz.

Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến: Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến. Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông.

Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: trong công sở, ngoài đường, trên xe, vệ tinh.

Có thể hỗ trợ các dịch vụ như: Đảm bảo chuyển mạng quốc tế.



Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạch theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói.

Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện. Có khả năng chuyển vùng toàn cầu. Có khả năng sử dụng giao thức Internet. Hiện nay hai tiêu chuẩn đã được chấp thuận cho IMT- 2000 là :

WCDMA được xây dựng trên cơ sở cộng tác của Châu Âu và Nhật Bản. Cdma2000 do Mỹ xây dựng.

1.3 NGUYÊN LÝ CDMA 1.3.1 Nguyên lý trải phổ CDMA

Các hệ thống số được thiết kế để tận dụng dung lượng một cách tối đa. Theo nguyên lý dung lượng kênh truyền của Shannon được mô tả trong (1.1), rõ ràng dung lượng kênh truyền có thể được tăng lên bằng cách tăng băng tần kênh truyền.

C = B. log2(1+S/N) (1.1)

Trong đó B là băng thông (Hz), C là dung lượng kênh (bit/s), S là công suất tín hiệu và N là công suất tạp âm.

Vì vậy, Đối với một tỉ số S/N cụ thể (SNR), dung lượng tăng lên nếu băng thông sử dụng để truyền tăng. CDMA là công nghệ thực hiện trải tín hiệu gốc thành tín hiệu băng rộng trước khi truyền đi. CDMA thường được gọi là kỹ thuật đa truy nhập trải phổ (SSMA).Tỷ số độ rộng băng tần truyền thực với độ rộng băng tần của thông tin cần truyền được gọi là độ lợi xử lý (GP ) hoặc là hệ số trải phổ.

GP = Bt / Bi hoặc GP = B/R (1.2)

Trong đó Bt :là độ rộng băng tần truyền thực tế

Bi : độ rộng băng tần của tín hiệu mang tin

B : là độ rộng băng tần RF

R : là tốc độ thông tin

Mối quan hệ giữa tỷ số S/N và tỷ số Eb/I0, trong đó Eb là năng lượng trên một bit, và I0 là mật độ phổ năng lượng tạp âm, thể hiện trong công thức sau :

Tìm hiể

Sinh viên: Tr

Vì thcầu càng th1.25MHz. Trong h

Trong CDMA, mphổ) để trbiết được chu

1.3.2 KTrả

CDMA. DHoạt động trmã, được gđiều chế tr(giả nhiễu) như là m(với hệ sốnày sẽ đượ

Trong quá trình giđược nhân t

ểu tổng quan WCDMA GVHD: Nguy


b

BIRE

NS

0

Vì thế, với một yêu cầu Eb/I0 xác đu càng thấp. Trong hệ thống CDMA đ

1.25MHz. Trong hệ thống WCDMA, băng thông truy

Trong CDMA, mỗi người sử dtrải tín hiệu thông tin thành mộc chuỗi mã của người sử dụng đó và gi

Kỹ thuật trải phổ và giải trải phổ và giải trải phổ là ho

CDMA. Dữ liệu người sử dụng ngụ ý là chung trải phổ chính là nhân mỗi bit dc gọi là các chip. Ở đây, ta lấtrải phổ BPSK. Kết quả tốc đu) như là mã trải phổ. Việc tăng tố là 8) phổ của tín hiệu dữ liệợc truyền qua các kênh vô tuy

Hình 1.1 Quá trình tr

Trong quá trình giải trải phổ, các chuc nhân từng bit với cùng các chip mã 8

ng quan WCDMA GVHD: Nguy

p

b

GIE 1

0

(1.3)

xác định, độ lợi xử lý càng cao, thì tng CDMA đầu tiên, IS-95, băng thông truy

ng WCDMA, băng thông truyền khoảng 5MHz.

dụng được gán một chuỗi mã duy nột tín hiệu băng rộng trước khi truy

ng đó và giải mã để khôi phục tín hi

i trải phổ là hoạt động cơ bản nhất trong các h

ý là chuỗi bit được điều chế BPSK có ti bit dữ liệu người sử dụng vấy n=8 thì hệ số trải phổ là 8, ngh

c độ dữ liệu là 8xR và có dạng xuc tăng tốc độ dữ liệu lên 8 lần đáp

ệu người sử dụng được trải ra. Tín hin qua các kênh vô tuyến đến đầu cuối thu.

Quá trình trải phổ và giải trải phổ

, các chuỗi chip/dữ liệu người sửi cùng các chip mã 8 đã được sử dụng trong quá trình tr

ng quan WCDMA GVHD: Nguyễn Văn Dũng

Trang 5

(1.3)

lý càng cao, thì tỷ số S/N yêu 95, băng thông truyền dẫn là

ng 5MHz.

i mã duy nhất (mã trải c khi truyền đi. Bên thu c tín hiệu gốc.

t trong các hệ thống DS-BPSK có tốc độ là R.

ng với một chuỗi n bit là 8, nghĩa là thực hiện ng xuất hiện ngẫu nhiên n đáp ứng việc mở rộng i ra. Tín hiệu băng rộng

ử dụng trải phổ ng trong quá trình trải phổ.

Tìm hiể

Sinh viên: Tr

Như trên h

1.3.3 KMộ

số lượng lthông tin. Dung lưthuật trải phthống CDMA. Trong lkhác nhauhình 1.2.

Trong hdụng khác nhau đưnhau. Trong hngười sử công nghệlý là cố đnhau đượngười sử ddung lượng ccố định, nên dung lư

Hình 1.3 Chtrong một h



Như trên hình vẽ tín hiệu người sử dụng ban đ

Kỹ thuật đa truy nhập CDMAột mạng thông tin di động là m

ng lớn người sử dụng chia sẻ nguthông tin. Dung lượng đa truy nhập là m

i phổ tín hiệu cần truyền đem lng CDMA. Trong lịch sử thông tin di đ

khác nhau : TDMA, FDMA và CDMA. S

Hình 1.2 Các công ngh

Trong hệ thống đa truy nhập theo tng khác nhau được truyền trong các kênh khác nhau v

nhau. Trong hệ thống đa truy nhập phân chia dụng khác nhau được truyền đi trong các khe thệ khác nhau, số người sử dụng l

định. Tuy nhiên trong hệ thống CDMA, các tợc truyền đi trong cùng một băng tdụng đóng vai trò như là nhiễng của hệ thống CDMA gần như là m

nh, nên dung lượng của hệ thống CDMA đư

Hình 1.3 Chỉ ra một ví dụ làm thế nào 3 ngưt hệ thống CDMA.


ng ban đầu được khôi phục hoàn toàn.

p CDMA ng là một hệ thống nhiều người sử

nguồn tài nguyên vật lý chung đp là một trong các yếu tố cơ bả

n đem lại khả năng thực hiện đa truy nhthông tin di động đã tồn tại các công ngh

: TDMA, FDMA và CDMA. Sự khác nhau giữa chúng đư

Các công nghệ đa truy nhập

p theo tần số FDMA, các tín hiện trong các kênh khác nhau với các tầ

p phân chia theo thời gian TDMA, các tín hin đi trong các khe thời gian khác nhau. Vng lớn nhất có thể chia sẻ đồng CDMA, các tín hiệu cho ngư

t băng tần tại cùng một thời điễu đối với tín hiệu của người s

n như là mức nhiễu, và không có con sng CDMA được gọi là dung lượ

nào 3 người sử dụng có thể truy nh


Trang 6

c hoàn toàn.

ử dụng, trong đó một t lý chung để truyền và nhận

ản của hệ thống. Kỹ n đa truy nhập cho các hệ

i các công nghệ đa truy nhập a chúng được chỉ ra trong

ệu cho các người sử ần số điều chế khác

i gian TDMA, các tín hiệu của i gian khác nhau. Với các

ồng thời các kênh vật u cho người sử dụng khác

i điểm. Mỗi tín hiệu i sử dụng khác, do đó

ng có con số lớn nhất ợng mềm.

truy nhập đồng thời

Tìm hiể

Sinh viên: Tr

Tại bên thu ngưhiệu băng hquan chéo gilà rất nhỏmột phần nh

Độcác hệ thốnhững lợi ích đó yêu cchuyển giao msử dụng khác.

1.4 MỘT S1.4.1 Các mã tr

Trong hmột chuỗi bit gichip cố đđược gửi qua giao divà truyền đi. Quá tr



Hình 1.3 Nguyên lý c

i bên thu người sử dụng 2 sẽu băng hẹp, chứ không phải tín hi

quan chéo giữa mã của người sử dụng mong muỏ, việc tách sóng kết hợp sẽ n nhỏ cho tín hiệu của người s

ộ lợi xử lý và đặc điểm băng rống CDMA, như hiệu suất phi ích đó yêu cầu việc sử dụng k

n giao mềm, để tránh cho tín hiệu cng khác.

T SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA LỚCác mã trải phổ .

Trong hệ thống trải phổ chuỗi tri bit giả ngẫu nhiên (PN). M

định là 3.84Mcps đem lại mội qua giao diện vô tuyến WCDMA đưn đi. Quá trình này được mô tả


Nguyên lý của đa truy nhập trải phổ

ẽ giải trải phổ tín hiệu thông tin ci tín hiệu của bất cứ người nào khác. B

ng mong muốn và các mã của ngư chỉ cấp năng lượng cho tín hiử dụng khác và băng tần thông tin.

m băng rộng của quá trình xử lý đem lt phổ cao và dung lượng mềm. Tuy nhiên, tng kỹ thuật điều khiển công suấ

u của người sử dụng này che thông tin c

ỚP VẬT LÝ TRONG HỆ TH

i trực tiếp DSSS, các bit dữ liu nhiên (PN). Mạng vô tuyến UMTS mạng s

ột băng thông sóng mang xấn WCDMA được mã hoá 2 lần trướ

ả trong hình vẽ sau:


Trang 7

u thông tin của nó trở lại tín i nào khác. Bởi vì sự tương

a người sử dụng khác ng cho tín hiệu mong muốn và

n thông tin.

lý đem lại nhiều lợi ích cho m. Tuy nhiên, tất cả

ất nghiêm ngặt và ng này che thông tin của người

THỐNG WCDMA.

liệu được mã hoá với ng sử dụng một tốc độ

ấp xỉ 5MHz. Dữ liệu ớc khi được điều chế



Hình 1.4 Quá trình trải phổ và trộn

Như vậy trong quá trình trên có hai loại mã được sử dụng là mã trộn và mã định kênh.

Mã định kênh: là các mã hệ số trải phổ biến đổi trực giao OVSF giữ tính trực giao giữa các kênh có các tốc độ và hệ số trải phổ khác nhau. Các mã lựa chọn được xác định bởi hệ số trải phổ. Cần phải chú ý rằng: Một mã có thể được sử dụng trong cell khi và chỉ khi không có mã nào khác trên đường dẫn từ một mã cụ thể đến gốc của cây mã hoặc là trên một cây con phía dưới mã đó được sử dụng trong cùng một cell. Có thể nói tất cả các mã được chọn lựa sử dụng hoàn toàn theo quy luật trực giao.

Mã trộn. Mã trộn được sử dụng trên đường xuống là tập hợp chuỗi mã Gold. Các điều kiện ban đầu dựa vào số mã trộn n. Chức năng của nó dùng để phân biệt các trạm gốc khác nhau. Thông qua mô phỏng, n được xác định là tỉ số giữa tự tương quan và tương quan chéo khi thay đổi số chip bị cắt bớt do thay đổi tỉ số S/N. Kết quả được chỉ ra trong bảng 1.1.

Bảng 1.1 Quan hệ giữa S/N và số chip bị cắt bớt

Có hai loại mã trộn trên đường lên , chúng dùng để duy trì sự phân biệt giữa các máy di động khác nhau. Cả hai loại đều là mã phức. Mã thứ nhất là mã hoá Kasami rất rộng. Loại thứ hai là mã trộn dài đường lên thường được sử dụng trong cell không phát hiện thấy nhiều người sử dụngtrong một trạm gốc. Đó là chuỗi mã Gold có chiều dài là 241-1.



Hình 1.5 Hệ thống trải phổ DS-CDMA



Một độ lợi xử lý N=W/B = tỷ số của tốc độ chip / tốc độ ký hiệu và còn được gọi là hệ số trải phố (SF) thể hiện mức độ chống nhiễu băng rộng sẽ đạt được nhờ sử dụng quá trình trộn (nhân) và lọc (tương quan). Nếu thu được một bản sao bị trễ của tín hiệu cần thu (tức là một thành phần sóng trong hiệu ứng nhiều tia), quá trình trộn bởi các song trải phổ ở máy thu không làm giảm độ rộng băng tần của tín hiệu này nếu hàm tương quan của dạng sóng trải phổ có các thuộc tính mong muốn nhất định thỏa mãn bởi các chuỗi giả ngẫu nhiên. Như vậy, hệ thống trải phổ DS thu được một độ lợi xử lý chống nhiễu do hiện tượng nhiều tia từ tín hiệu cần thu cũng nhu chống hiện tượng jamming hoặc nhiễu từ những thuê bao khác. Khả năng này của hệ thống trải phổ DS để tách ra tín hiệu cần thu và khử nhiễu do hiện tượng nhiều tia đã được khai thác bởi một kỹ thuật thu gọi là “ Rake”, kỹ thuật này sẽ thu các tia song đến máy thu qua nhiều đường khác nhau (multipath) sử dụng các mạch phát chuỗi PN có các thời gian trễ khác nhau, sắp xếp lại các tia sóng này theo thời gian và sau đó kết hợp chúng để thu được một độ lợi phân tập (kỹ thuật thu rake được đề cập đến ở phần sau).

1.4.2 Phương thức song công.

Hai phương thức song công được sử dụng trong kiến trúc WCDMA: Song công phân chia theo thời gian (TDD) và song công phân chia theo tần số (FDD). Phương pháp FDD cần hai băng tần cho đường lên và đường xuống. Phương thức TDD chỉ cần một băng tần. Thông thường phổ tần số được bán cho các nhà khai thác theo các dải có thể bằng 2x10MHz, hoặc 2x15MHz cho mỗi bộ điều khiển. Mặc dù có một số đặc điểm khác nhau nhưng cả hai phương thức đều có tổng hiệu suất gần giống nhau. Chế độ TDD không cho phép giữa máy di động và trạm gốc có trễ truyền lớn, bởi vì sẽ gây ra đụng độ giữa các khe thời gian thu và phát. Vì vậy mà chế độ IDD phù hợp với các môi trường có trễ truyền thấp, cho nên chế độ TDD vận hành ở các pico cell. Một ưu điểm của TDD là tốc độ dữ liệu đường lên và đường xuống có thể rất khác nhau, vì vậy mà phù hợp cho các ứng dụng có đặc tính bất đối xứng giữa đường lên và đường xuống, chẳng hạn như Web browsing. Trong quá trình hoạch định mạng, các ưu điểm và nhược điểm của hai phương pháp này có thể bù trừ.

1.4.3 Dung lượng mạng. Kết quả của việc sử dụng công nghệ đa truy nhập trải phổ CDMA là dung lượng

của các hệ thống UMTS không bị giới hạn cứng, có nghĩa là một người sử dụng có thể bổ sung mà không gây ra nghẽn bởi số lượng phần cứng hạn chế. Hệ thống GSM có số lượng các liên kết và các kênh cố định chỉ cho phép mật độ lưu lượng lớn nhất đã được tính toán và hoạch định trước nhờ sử dụng các mô hình thống kê. Trong hệ thống

Tìm hiể

Sinh viên: Tr

UMTS bấngười sử dsố mã thì mViệc các cell blân cận nó có mnhiễu trong các m“dung lượlàm cho vi

1.4.4 Phân t

Truyphản xạ, scác vật cđường.

Hiệvô tuyến. Mnhánh đa đưthiện hiệu sucách nhất quán, cđinh nhiều tia đưqua các đưvẫn thường xpha đinh nhiđiều chế không th



ất cứ người sử dụng mới nào sdụng đang có mặt trong hệ th

mã thì mức tăng nhiễu do tăng tải là cơ cc các cell bị co hẹp lại do tải cao và vi

n nó có mức nhiễu thấp là các hiu trong các mạng CDMA. Chính vì th

ợng mềm”. Đặc biệt, khi quan tâm đlàm cho việc hoạch định mạng trở nên ph

Phân tập đa đường- Bộ thu RAKE.

Truyền sóng vô tuyến trong kênh di đ, sự suy hao khác nhau của năng lư

t cản tự nhiên như toà nhà, các q

Hình 1-5 Truy

ệu ứng đa đường thường gây ra nhin. Một trong những ưu điểm c

nhánh đa đường với trễ truyền khác nhau và cưu suất của hệ thống. Để kết ht quán, cần thiết phải tách đúng các thành phu tia được giảm đi trong điều ch

qua các đường khác nhau được thu nhng xảy ra trong hệ thống này do không th

pha đinh nhiều tia, vì khi hiện tượng pha đinh nhikhông thể xử lý tín hiệu một cách đ


i nào sẽ gây ra một lượng nhiễu bthống, ảnh hưởng đến tải của hi là cơ cấu giới hạn dung lượng chính trong m

i cao và việc tăng dung lượng của các cell mà các cell p là các hiệu ứng thể hiện đặc điểm dung lư

ng CDMA. Chính vì thế mà trong các mạng CDMA có đt, khi quan tâm đến chuyển giao mềm thì các c

nên phức tạp. thu RAKE.

n trong kênh di động mặt đất được đa năng lượng tín hiệu. Các hiện tư

nhiên như toà nhà, các quả đồi…dẫn đến hiệu ứ

5 Truyền sóng đa đường

ng gây ra nhiều khó khăn cho các hm của các hệ thống DSSS là tín hi

n khác nhau và cường độ tín hiệu khác nhau lt hợp các thành phần từ các nhánh đa đư

i tách đúng các thành phần đó. Tính nghiêm tru chế băng rộng WCDMA vì các tín hi

c thu nhận một cách độc lập. Nhưng hing này do không thể loại bỏ hoàn toàn đư

ng pha đinh nhiều tia thường xuyên xt cách độc lập.


Trang 11

u bổ sung cho những a hệ thống. Nếu có đủ ng chính trong mạng. a các cell mà các cell

m dung lượng xác định ng CDMA có đặc điểm

m thì các cơ cấu này

c đặc trưng bởi các sự n tượng này gây ra do

ứng truyền sóng đa

u khó khăn cho các hệ thống truyền dẫn ng DSSS là tín hiệu thu qua các

u khác nhau lại có thể cải các nhánh đa đường một

n đó. Tính nghiêm trọng của pha ng WCDMA vì các tín hiệu truyền

p. Nhưng hiện tượng pha đinh hoàn toàn được hiện tượng ng xuyên xảy ra thì bộ giải



Phân tập là một biện pháp tốt để làm giảm pha đinh, có ba loại phân tập là phân tập thời gian, phân tập tần số và phân tập không gian. Phân tập thời gian được thực hiện nhờ việc sử dụng phương pháp đan xen kẽ và các mã sửa lỗi. Hệ thống WCDMA thực hiện phân tập tần số bằng cách trải năng lượng tín hiệu ra một băng tần rộng trong khi pha đinh lựa chọn tần số thường chỉ có ảnh hưởng trong một độ rộng băng tần 200-300kHz. Phân tập không gian hay phân tập theo đường truyền có thể được thực hiện theo ba cách sau:

- Thiết lập nhiều đường tín hiệu (chuyển giao mềm) để kết nối máy di động với hai hoặc nhiều BS.

- Sử dụng môi trường truyền lan đa đường nhờ chức năng trải phổ như máy thu quét (Rake receiver) sẽ thu và tổ hợp các tín hiệu phát với các thời gian trễ phát khác nhau.

- Đặt nhiều anten tại BS

Hình 1.6 Các loại phân tập trong WCDMA

Phân tập anten (phân tập không gian) có thể được áp dụng dễ dàng cho cả các hệ thống FDMA và TDMA. Phân tập theo thời gian có thể được áp dụng đối với tất cả các hệ thống số có tốc độ mã truyền dẫn cao đáp ứng được áp dụng dễ dàng trong hệ thống WCDMA.



Phạm vi rộng của phân tập không gian (phân tập đường truyền) có thể được cung cấp bởi đặc tính duy nhất của chuỗi trực tiếp ở hệ thống WCDMA và mức độ phân tập cao sẽ đem lại chất lượng tốt hơn trong môi trường nhiễu di động (EMI) lớn.

Bộ điều khiển đa đường tách ra dạng sóng PN nhờ sử dụng bộ tương quan song song. Máy di động sử dụng ba bộ tương quan, còn BS sử dụng bốn bộ tương quan. Máy thu có bộ tương quan song song gọi là máy thu quét (máy thu RAKE), nó tìm thu tín hiệu qua mỗi đường, tổ hợp và giải điều chế tất cả các tín hiệu thu được. Hiện tượng pha đinh có thể xảy ra trong mỗi tín hiệu thu nhưng không có sự tương quan giữa các đường thu.Vì vậy, tổ hợp của các tín hiệu thu được có độ tin cậy rất cao, vì khả năng xảy ra hiện tượng pha đinh đồng thời trong tất cả các tín hiệu thu là cực kỳ thấp.

Trong các hệ thống WCDMA, bộ thu RAKE được sử dụng để thực hiện chức năng này. Một bộ thu RAKE bao gồm nhiều bộ thu được gọi là “finger”. Bộ thu RAKE sử dụng các bộ cân bằng và các bộ xoay pha để chia năng lượng của các thành phần tín hiệu khác nhau có pha và biên độ thay đổi theo kênh trong sơ đồ chòm sao. Sau khi điều chỉnh trễ thời gian và cường độ tín hiệu, các thành phần khác nhau đó được kết hợp thành một tín hiệu với chất lượng cao hơn. Quá trình này được gọi là quá trình kết hợp theo tỉ số lớn nhất (MRC), và chỉ có các tín hiệu với độ trễ tương đối cao hơn độ rộng thời gian của một chip mới được kết hợp. Quá trình kết hợp theo tỉ số lớn nhất sử dụng tốc độ chip là 3.84Mcps tương ứng với 0.26µs hoặc là chênh lệch về độ dài đường dẫn là 78m. Phương pháp này giảm đáng kể hiệu ứng phadinh bởi vì khi các kênh có đặc điểm khác nhau được kết hợp thì ảnh hưởng của phadinh nhanh được tính bình quân. Độ lợi thu được từ việc kết hợp nhất quán các thành phần đa đường tương tự với độ lợi của chuyển giao mềm có được bằng cách kết hợp hai hay nhiều tín hiệu trong quá trình chuyển giao.



Hình 1.7 Máy thu quét (Rake receiver)

1.4.5 Cấu hình chức năng của máy phát và máy thu vô tuyến

a) Các chức năng phần phát

Các chức năng của phần phát được mô tả dưới đây. Sau khi mã hóa, gắn các mã sửa lỗi và xử lý đan xen, tín hiệu thoại và số liệu được điều chế ở phần trải phổ. Sau đó tín hiệu được điều chế trực giao và gửi đi trên sóng mang phát đến máy phát vô tuyến.

Hình 1.6 Các chức năng phần phát trong hệ thông WCDMA

b) Các chức năng phần thu



Tín hiệu thu được giải điều chế trực giao sau khi biến đổi tần số và loại bỏ tạp âm. Tiếp theo, tín hiệu thu được đưa đến phần xử lý tổng hợp quét (rake synthesizing). Sửa lỗi và giải xen kẽ, sau đó đến phần giải mã kênh để thu lại tín hiệu ban đầu.

Hình 1.7 Các chức năng phần thu trong hệ thống WCDMA

1.5 CẤU TRÚC MẠNG TRUY CẬP VÔ TUYẾN 1.5.1 Các đặc điểm của WCDMA

WCDMA có các đặc điểm sau đây. a) Hiệu suất sử dụng tần số cao

Về nguyên tắc, dung lượng tiềm năng của hệ thống được xem như giống nhau ngay cả khi các công nghệ đa truy cập như TDMA và FDMA được ứng dụng, Trong khi CDMA thường được coi là có hiệu suất sử dụng tần số cao, điều này nên được hiểu theo nghĩa là trong CDMA rất dễ để nâng cao hiệu suất sử dụng tần số. Ví dụ, CDMA có thể đạt được một mức tín hiệu chắc chắn nhờ sử dụng kỹ thuật điều chỉnh công suất cực kỳ phức tạp để đạt được cùng mức hiệu suất như vậy. Việc sử dụng các công nghệ cơ bản của hệ thống CDMA theo đúng cách sẽ đem lại hiệu suất sử dụng tần số cao cho hệ thống.

b) Dễ quản lý tần số Do CDMA cho phép các ô lân cận chia sẻ cùng một tần số nên không có qui

hoạch tần số. Ngược lại, trong các hệ thống sử dụng FDMA và TDMA cần phải đặc biệt chú ý đến qui hoạch tần số, có nhiều khó khăn liên quan đến qui hoạch tần số do vị trí lắp đặt các trạm trong thực tế thường dẫn tới việc phải xét đến những mẫu truyền lan sóng bất qui tắc và các đặc tính địa hình phức tạp. Cần phải chú ý rằng các qui hoạch tần số không hoàn chỉnh sẽ làm giảm hiệu suất sử dụng tần số. CDMA không cần có qui hoạch tần số như thế.

c) Công suất phát của máy di động thấp

Nhờ có quá trình tự điều chỉnh công suất phát (TPC) mà hệ thống WCDMA có thể giảm được tỷ số Eb/No (tương đương với tỷ số tín hiệu trên nhiễu) ở mức chấp nhận được, điều này không chỉ làm tăng dung lượng hệ thống mà còn làm giảm công



suất phát yêu cầu để khắc phục tạp âm và nhiễu. Việc giảm này đồng nghĩa với giảm công suất phát yêu cầu đối với máy di động. Nó làm giảm giá thành và cho phép hoạt động trong một vùng rộng lớn hơn với công suất thấp khi so với hệ thông TDMA hoặc hệ thống tương tự có cùng công suất. Ngoài ra, việc giảm công suất phát yêu cầu sẽ làm tăng vùng phục vụ và giảm số lượng BS yêu cầu khi so với các hệ thống khác.

Một ưu điểm lớn hơn xuất phát từ quá trình tự điều chỉnh công suất phát trong hệ thống WCDMA là nó làm giảm công suất trung bình. Trong đa số trường hợp thì môi trường truyền dẫn là thuận lợi đối với WCDMA. Trong các hệ thống băng hẹp thì công suất phát cao luôn luôn được yêu cầu để khắc phục hiện tượng pha đinh theo thời gian. Trong hệ thống WCDMA, công suất trung bình có thể giảm vì công suất yêu cầu chỉ được phát đi bởi việc điều khiển công suất phát chỉ tăng khi xảy ra pha đinh.

d) Sử dụng các tài nguyên vô tuyến một cách độc lập trong đường lên và đường xuống. Trong CDMA, rất dễ để cung cấp một cấu hình không đối xứng giữa đường lên

và đường xuống. Ví dụ, trong các hệ thống truy nhập khác như TDMA sẽ rất khó để phân chia các khe thời gian cho đường lên và đường xuống của một thuê bao độc lập với các thuê bao khác. Trong FDMA, rất khó để thiết lập cấu hình không đối xứng cho đường lên và đường xuống vì độ rộng băng tần sóng mang của đường lên và đường xuống sẽ phải thay đổi. Ngược lại, trong CDMA, hệ số trải phổ (SF) có thể được thiết lập độc lập giữa đường lên và đường xuống đối với thuê bao và nhờ đó có thể thiết lập các tốc độ khác nhau ở đường lên và đường xuống. Điều này cho phép sử dụng hiệu quả các tài nguyên vô tuyến ngay cả trong các loại hình thông tin không đối xứng như truy nhập Internet. Khi không phát số liệu thì tài nguyên vô tuyến không bị chiếm dụng. Do đó, nếu một thuê bao chỉ thực hiện truyền tin ở trên đường lên và một thuê bao khác chỉ thực hiện truyền tin ở trên xuống thì các tài nguyên vô tuyến được sử dụng tương đương tài nguyên cho một cập đường truyền lên và xuống. Thông thường, TDMA và FDMA sẽ phải phân chia hai cặp tài nguyên vô tuyến trong các trường hợp như vậy.

e) Các thuộc tính băng rộng của WCDMA cho hiệu suất cao hơn nhiều tốc độ số liệu Băng thông rộng cho phép truyền dẫn tốc độ cao. Nó cũng cung cấp có hiệu quả

các dịch vụ khi có sự kết hợp các dịch vụ tốc độ thấp và các dịch vụ tốc độ cao. Ví dụ, trong TDMA, các tốc độ truyền dẫn khác nhau có thể được cung cấp bằng cách thay đổi số khe thời gian được phân chia, nhưng ở tốc độ thấp như tốc độ khi chỉ



truyền tín hiệu thoại của máy di động vẫn yêu cầu cùng mức công suất đỉnh như mức công suất yêu cầu cho các dịch vụ tốc độ cực đại.

f) Cải thiện các giải phấp chống hiệu ứng pha đinh nhiều tia. Công nghệ thu phân tập RAKE (thu bằng nhiều anten) giúp nâng cao chất lượng

tín hiệu thu bằng cách tách riêng các tín hiệu nhiều tia thành các tín hiệu một tia để thu và kết hợp lại. Khi băng thông rộng sẽ cải thiện giải pháp truyền lan sóng và công suất thu yêu cầu sẽ không cần cao vì hiệu quả phân tập đường truyền làm số đường truyền tăng lên. Điều này giúp giảm công suất phát và tăng dung lượng.

g) Giảm tỷ lệ gián đoạn tín hiệu Băng thông rộng làm gia tăng tốc độ bit trong kênh điều khiển và tạo ra khả

năng giảm tỷ lệ bị gián đoạn tín hiệu thu. Nhờ đó, máy di động có thể thu các tín hiệu ở mức thấp trong chế độ rỗi để tiết kiệm nguồn. Điều này giúp kéo dài thời gian chờ của pin ở máy di động.

1.5.2 Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của WCDMA Bảng 1.2 Trình bày các đặc tính kỹ thuật cơ bản của WCDMA. Phương thức truy nhập CDMA trải phổ trực tiếp

Phương thức truyền 2 chiều (song công) FDD

Độ rộng băng thông 5 MHz Tốc độ chip 3.84 Mc/s Khoảng cách sóng mang 200 kHz Tốc độ dữ liệu ~ 2Mbit/s Độ dài khung số liệu 10, 20, 40, 80 ms Mã hiệu chỉnh lỗi Mã Turbo, mã xoẵn Phương thức điều chế số liệu Đường xuống: QPSK, đường lên

BPSK Phương thức điều chế trải phổ Đường xuống: QPSK, đường lên

HPSK Hệ số trải phổ (SF) 4~ 512 Phương thức đồng bộ giữa các trạm gốc Dị bộ (cũng có thể sử dụng chế

độ đồng bộ) Phương thức mã hóa thoại AMR (1.95 kbit/s – 12.2 kbit/s)

Ghi chú: AMR: Mã hóa nhiều tốc độ thích ứng

BPSK: điều chế pha hai trạng thái



FDD: Song công phân chia tần số HPSK: Điều chế pha hỗn hợp (lai) QPSK: Điều chế pha bốn trạng thái

1.5.3 Cấu trúc mạng WCDMA

Hình 1.8 Cấu trúc trong UMTS

a) Mạng lõi CN (Core Network) Những chức năng chính của việc nghiên cứu mạng lõi UMTS là:

Quản lí di động, điều khiển báo hiệu thiết lập cuộc gọi giữa UE và mạng lõi Báo hiệu giữa các nút trong mạng lõi Định nghĩa các chức năng giữa mạng lõi và các mạng bên ngoài Những vấn đề liên quan đến truy nhập gói Giao diện Iu và các yêu cầu quản lí và điều hành mạng

Mạng lõi UMTS có thể chia thành 2 phần: thành phần chuyển mạch kênh gồm: MSC, VLR và cổng MSC. Thành phần chuyển mạch gói gồm nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN: Serving GPRS Support Node) và cổng nút hỗ trợ GPRS (GGSN: Gateway GPRS Support Node). Một số thành phần của mạng như HLR và AUC được chia sẽ cho cả hai phần. Cấu trúc của mạng lõi có thể được thay đổi khi các dịch vụ mới và các đặc điểm mới của hệ thống được đưa ra.

Các phần tử chính của mạng lõi như sau :



HLR (Home Location Register: Thanh ghi định vị thường trú) là một cơ sở dữ liệu trong hệ thống thường trú của người sử dụng, lưu trữ các bản gốc các thông tin hiện trạng dịch vụ người sử dụng, hiện trạng về dịch vụ bao gồm: thông tin về dịch vụ được phép sử dụng, các vùng roaming bị cấm, thông tin các dịch vụ bổ sung như: trạng thái các cuộc gọi đi, số các cuộc gọi đi… Nó được tạo ra khi người sử dụng mới đăng ký thuê bao với hệ thống, và được lưu khi thuê bao còn thời hạn. Với mục đích định tuyến các giao dịch tới UE (các cuộc gọi và các dịch vụ nhắn tin ngắn), HLR còn lưu trữ các thông tin vị trí của UE trong phạm vi MSC/VLR hoặc SGSN.

MSC/VLR (Mobile Service Switching Center: Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động) là một bộ chuyển mạch(MSC) và cơ sở dữ liệu(VLR) phục vụ cho UE ở vị trí tạm thời của nó cho các dịch vụ chuyển mạch kênh. Chức năng MSC được sử dụng để chuyển mạch các giao dịch sử dụng chuyển mạch kênh, chức năng VLR là lưu trữ bản sao về hiện trạng dịch vụ người sử dụng là khách và thông tin chính xác về vị trí của thuê bao khách trong toàn hệ thống. Phần của hệ thống được truy nhập thông qua MSC/VLR thường là chuyển mạch kênh.

GMSC – (MSC cổng): là một bộ chuyển mạch tại vị trí mà mạng di động mặt đất công cộng UMTS kết nối với mạng ngoài. Tất các kết nối chuyển mạch kênh đến và đi đều phải qua GMSC.

SGSN (Nút hỗ trợ GPRS phục vụ) có chức năng tương tự như MSC/VLR nhưng thường được sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói.

GGSN (Node cổng hỗ trợ GPRS) có chức năng gần giống GMSC nhưng phục vụ các dịch vụ chuyển mạch gói.

Mạng ngoài có thể chia thành 2 nhóm:

Các mạng chuyển mạch kênh: Các mạng này cung cấp các kết nối chuyển mạch kênh, giống như dịch vụ điện thoại đang tồn tại ví dụ như ISDN và PSTN.

Các mạng chuyển mạch gói: Các mạng này cung cấp các kết nối cho các dịch vụ dữ liệu gói, chẳng hạn như mạng Internet.

b) Truy nhập vô tuyến mặt đất UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Acess Network)

UTRAN bao gồm một hay nhiều hệ thống con mạng vô tuyến RNS (Radio Network Subsystem). Một RNS là một mạng con trong UTRAN và gồm một bộ điều khiển mạng



vô tuyến RNC (Radio Network Controller) và một hay nhiều Node B. Các RNC và các Node B được kết nối với nhau bằng giao diện Iub.

Các đặc tính chính của UTRAN : Hỗ trợ UTRAN và tất cả các chức năng liên quan. Đặc biệt là các ảnh hưởng

chính lên việc thiết kế là yêu cầu hỗ trợ chuyển giao mềm và các thuật toán quản lý tài nguyên đặc thù WCDMA.

Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói bằng một ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến duy nhất.

Đảm bảo tính chung nhất với GSM khi cần thiết. Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC RNC là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển các tài nguyên vô tuyến của

UTRAN. Nó giao diện với CN (thông thường với một MSC và một SGSN) và kết cuối giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến RRC (Radio Resource Control), giao thức này định nghĩa các bản tin và các thủ tục giữa MS và UTRAN. Nó đóng vai trò như BSC.

Các chức năng chính của RNC :

- Điều khiển tài nguyên vô tuyến - Cấp phát kênh - Thiết lập điều khiển công suất - Điều khiển chuyển giao - Phân tập Macro - Mật mã hóa - Báo hiệu quảng bá - Điều khiển công suất vòng hở

Node B (trạm gốc)

Nó thực hiện một phần khai thác quản lý tài nguyên vô tuyến như điều khiển công suất vòng trong. Về phần chức năng nó giống như trạm gốc ở GSM. Lúc đầu Node B được sử dụng như là một thuật ngữ tạm thời trong quá trình chuẩn hoá nhưng sau đó nó không bị thay đổi. Chức năng chính của Node B là xử lý lớp vật lý (L1) ở giao diện vô tuyến như mã hóa kênh, đan xen, trải phổ, điều chế...

c) Thiết bị người sử dụng UE (User Equipment)



UE là sự kết hợp giữa thiết bị di động và module nhận dạng thuê bao USIM (UMTS subscriber identity). Giống như SIM trong mạng GSM/GPRS, USIM là thẻ có thể gắn vào máy di động và nhận dạng thuê bao trong mạng lõi.

Thiết bị di động (ME: Mobile Equipment) là đầu cuối vô tuyến. Modun nhận dạng thuê bao UMTS (USIM: UMTS Subscriber Identity

Modulo) là một thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng thuê bao, thực hiện các thuật toán nhận thực và lưu giữ các khoá nhận thực cùng một số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối.

d) Các giao diện mở cơ bản của UMTS:

Giao diện Cu: Đây là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME. Giao diện này tuân theo tiêu chuẩn cho các thẻ thông minh.

Giao diện Uu: Đây là giao diện vô tuyến WCDMA. Uu là giao diện nhờ đó UE truy cập được với phần cố định của hệ thống, và vì thế có thể là phần giao diện mở quan trọng nhất trong UMTS. Là giao diện không dây (duy nhất) của mạng UMTS. Tất cả giao diện khác đều có dây dẫn hết. Liên lạc trên giao diện này dựa vào kỹ thuật FDD/TDD WCDMA

Giao diện Iu: Giao diện này kết nối UTRAN tới mạng lõi. UMTS khả năng xây dựng được UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau Giao diện Iu là giao diện kết nối giữa mạng lõi CN và mạng truy nhập vô tuyến UTRAN. Giao diện này gồm hai thành phần chính là: - Giao diện Iu-CS: Giao diện này chủ yếu là truyền tải lưu lượng thoại giữa RNC và MSC/VLR. Việc định cỡ giao diện Iu-CS phụ thuộc vào lưu lượng dữ liệu chuyển mạch kênh mà chủ yếu là lượng tiếng. - Giao diện Iu-PS: Là giao diện giữa RNC và SGSN. Định cỡ giao diện này phụ thuộc vào lưu lượng dữ liệu chuyển mạch gói. Việc định cỡ giao diện này phức tạp hơn nhiều so với giao diện Iub vì có nhiều dịch vụ dữ liệu gói với tốc độ khác nhau truyền trên giao diện này.

Giao diện Iur: Giao diện mở Iur hỗ trợ chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất khác nhau, và vì thế bổ sung cho giao diện mở Iu.

Giao diện Iub: Iub kết nối một Nút B và một RNC. UMTS là một hệ thống điện thoại di động mang tính thương mại đầu tiên mà giao diện giữa bộ điều khiển và trạm gốc được chuẩn hoá như là một giao diện mở hoàn thiện. Giống như các giao diện



mở khác, Iub thúc đẩy hơn nữa tính cạnh tranh giữa các nhà sản xuất trong lĩnh vực này.



CHƯƠNG 2 CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG 3G WCDMA

2.1 KHÁI QUÁT VỀ CHUYỂN GIAO TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG

TIN DI ĐỘNG

Các mạng di động cho phép người sử dụng có thể truy nhập các dịch vụ trong khi di chuyển nên có thuật ngữ “tự do” cho các thiết bị đầu cuối. Tuy nhiên tính “tự do” này gây ra một sự không xác định đối với các hệ thống di động. Sự di động của các người sử dụng đầu cuối gây ra một sự biến đổi động cả trong chất lượng liên kết và mức nhiễu, người sử dụng đôi khi còn yêu cầu thay đổi trạm gốc phục vụ. Quá trình này được gọi là chuyển giao .

Chuyển giao là một phần cần thiết cho việc xử lý sự di động của người sử dụng đầu cuối. Nó đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ vô tuyến khi người sử dụng di động di chuyển từ qua ranh giới các ô tế bào.

Trong các hệ thống tế bào thế hệ thứ nhất như AMPS, việc chuyển giao tương đối đơn giản. Sang hệ thống thông tin di động thế hệ 2 như GSM và PACS thì có nhiều cách đặc biệt hơn bao gồm các thuật toán chuyển giao được kết hợp chặt chẽ trong các hệ thống này và trễ chuyển giao tiếp tục được giảm đi. Khi đưa ra công nghệ CDMA, một ý tưởng khác được đề nghị để cải thiện quá trình chuyển giao được gọi là chuyển giao mềm.

2.1.1 Các kiểu chuyển giao trong hệ thống 3G WCDMA Có 4 kiểu chuyển giao khác nhau trong mạng di động WCDMA. Đó là:

a) Chuyển giao trong cùng một hệ thống ( Intra-system HO ) Chuyển giao trong cùng hệ thống có thể được chia thành chuyển giao cùng tần số

và chuyển giao khác tần số. Chuyển giao cùng tần số xuất hiện giữa các cell thuộc cùng sóng mang WCDMA. Chuyển giao khác tần số xuất hiện giữa các cell hoạt động trên các tần số sóng mang khác nhau.

b) Chuyển giao ngoài hệ thống ( Inter-system HO ) Chuyển giao ngoài hệ thống xuất hiện giữa các Cell thuộc 2 công nghệ truy xuất vô

tuyến (RAT) khác nhau hoặc các chế độ truy xuất khác nhau. Trường hợp được mong đợi thường gặp nhất trong kiểu thứ nhất đó là giữa hệ thống WCDMA và GSM/EDGE. Chuyển giao giữa các hệ thống CDMA khác nhau cũng thuộc kiểu chuyển giao này.



Lấy một ví dụ về chuyển giao giữa các chế độ truy xuất khác nhau đó là giữa UTRA FDD và UTRA TDD.

c) Chuyển giao cứng ( Hard Handover:HHO ) Chuyển giao cứng là một thể loại của các thủ tục chuyển giao, trong đó tất cả các

kết nối cũ của một trạm di động được giải phóng trước khi một kết nối mới được thiết lặp. Đối với các kênh yêu cầu thời gian thực thì nó có nghĩa là ngắt một kết nối ngắn của kênh, còn đối với các kênh không yêu cầu thời gian thực thì HHO có nghĩa là không tổn hao. Chuyển giao cứng có thể đặt trong kiểu chuyển giao cùng tần số hoặc khác tần số.

d) Chuyển giao mềm ( SHO ) và chuyển giao mềm hơn ( Softer HO ) Chuyển giao mềm là chuyển giao giữa hai BS khác nhau, còn chuyển giao mềm hơn là chuyển giao giữa ít nhất 2 sector của cùng một BS. Trong suốt quá trình chuyển giao mềm, MS giao tiếp một cách tức thì với hai (chuyển giao hai đường) hoặc nhiều cell của các BS khác nhau thuộc cùng RNC (Intra-RNC) hoặc các RNC khác nhau (Inter-RNC). Trên đường xuống máy di động nhận hai tín hiệu với tỉ số kết hợp lớn nhất; ở đường lên, kênh mã hoá di động được phát hiện bởi cả hai BS (chuyển giao hai đường), và được gởi đến RNC cho việc lựa chọn kết hợp. Hai vòng điều khiển công suất tích cực tham gia vào quá trình chuyển giao mềm, mỗi vòng cho một BS. Trong trường hợp chuyển giao mềm hơn, MS được điều khiển ít nhất bởi hai sector của cùng BS, do đó RNC không được tham gia và chỉ có một vòng điều khiển công suất tích cực. Chuyển giao mềm và mềm hơn chỉ sử dụng một sóng mang, do đó chúng là các quá trình chuyển giao trong cùng một tần số.



Hình 2.1 Các loại chuyển giao trong hệ thống 3G

2.1.2 Các mục tiêu của chuyển giao

Chuyển giao có thể được khởi tạo từ 3 cách khác khác nhau: máy di động khởi xướng, mạng khởi xướng và máy di động hỗ trợ.

Máy di động khởi xướng: Máy di động tiến hành đo chất lượng, chọn ra các BS và bộ chuyển mạch tốt nhất, với sự hỗ trợ của mạng. Kiểu chuyển giao này nhìn chung tạo ra một chất lượng liên kết nghèo nàn được đo bởi máy di động.

Mạng khởi xướng: BS tiến hành đo đạc và báo cáo với bộ điều khiển mạng RNC, RNC sẽ đưa ra quyết định liệu có thực hiện chuyển giao hay không. Chuyển giao do mạng khởi xướng được thực hiện cho các mục đích khác ngoài việc điều khiển liên kết vô tuyến, chẳng hạn như điều khiển phân bố lưu lượng giữa các cell. Một ví dụ của trường hơp này là chuyển giao với lý do lưu lượng (TRHO) được điều khiển bởi BS. TRHO là một thuật toán thay đổi ngưỡng chuyển giao cho một hay nhiều sự rời đi sang cell liền kề từ một cell cụ thể tuỳ thuộc vào tải của cell đó. Nếu tải của cell này vượt quá mức cho trước, và tải ở cell lân cận ở dưới một mức cho trước khác, thì cell nguồn sẽ thu hẹp lại vùng phủ sóng của nó, chuyển lưu lượng đến cell lân cận. Vì thế, tốc độ nghẽn (block) tổng thể bị giảm đi, tận dụng tốt hơn nguồn tài nguyên các cell.

Hỗ trợ máy di động: Trong phương pháp này cả mạng và máy di động đều tiến hành đo đạc. Máy di động báo cáo kết quả đo đạc từ các BS gần nó và mạng sẽ quyết định có thực hiện chuyển giao hay không. Các mục đích của chuyển giao có thể tóm tắt như sau:



Đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ vô tuyến khi người sử dụng di động di chuyển qua ranh giới của các tế bào.

Giữ cho QoS đảm bảo mức yêu cầu. Làm giảm nhỏ mức nhiễu trong toàn bộ hệ thống bằng cách giữ cho máy di động

được kết nối với BS tốt nhất. Roaming giữa các mạng khác nhau Cân bằng tải.

Sự khởi xướng cho một quá trình chuyển giao có thể bắt nguồn từ chất lượng dịch vụ của liên kết (UL hoặc DL), sự thay đổi của dịch vụ, sự thay đổi tốc độ, các lý do lưu lượng hoặc sự can thiệt để vận hành và bảo dưỡng.

2.1.3 Các thủ tục và phép đo chuyển giao Thủ tục chuyển giao có thể được chia thành ba giai đoạn: đo lường, quyết định và

thực hiện. Trong giai đoạn đo lường chuyển giao, các thông tin cần thiết để thực hiện quyết định chuyển giao được đo. Ở hướng xuống, trạm di động thực hiện các phép đo để đo tỷ số Ec/I0 của CPICH (Common Pilot Channel) của Cell dịch vụ của nó và các Cell lân cận. Đối với một số loại chuyển giao nào đó, các phép đo khác là hết sức cần thiết.

Trong giai đoạn quyết định chuyển giao, các kết quả đo lường được so sánh với ngưỡng được xác định trước đó và sau đó nó quyết định có bắt đầu thực hiện chuyển giao hay không. Các giải thuật chuyển giao khác nhau sẽ có các điều kiện kích hoạt khác nhau. Trong giai đoạn thực hiện, quá trình chuyển giao được hoàn thành và các thông số liên quan cũng được thay đổi tuỳ theo các kiểu chuyển giao khác nhau.



Đo lường là nhiệm vụ quan trọng trong quá trình chuyển giao:

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 tùy thuộc vào môi trường trong cell và tốc độ di chuyển của thuê bao.

Số lượng các báo cáo đo lường quá nhiều sẽ ảnh hưởng đến tải của hệ thống.

Để thực hiện chuyển giao UE, trong suốt quá trình kết nối, UE liên tục đo cường độ tín hiệu của các cell lân cận và thông báo tới RNC.

Nguyên tắc chung để thực hiện thuật toán chuyển giao được mô tả trong hình 2.2. Điều kiện đầu là các điều kiện thực hiện các quyết định của thuật toán dựa trên các tín hiệu hoa tiêu do UE thông báo.



Hình 2.2 Nguyên tắc chung của thuật toán chuyển giao

Ngưỡng giới hạn trên: là mức của tín hiệu kết nối đạt giá trị cực đại cho phép thỏa mãn 1 chất lượng dịch vụ yêu cầu. Ngưỡng giới hạn dưới: là mức của tín hiệu kết nối đạt giá trị cực tiểu cho phép

thỏa mãn 1 chất lượng dịch vụ yêu cầu. Do đó, mức tín hiêu kết nối không được nằm dưới ngưỡng đó. Giới hạn chuyển giao: là thời điểm mà cường độ tín hiệu của cell bên cạnh (cell

B) vượt quá cường độ tín hiệu của cell hiện tại 1 lượng nhất định (cell A). Tập tích cực: là một danh sách các cell mà UE kết nối đồng thời tới, mạng truy

nhập vô tuyến (UTRAN). 2.2 CHUYỂN GIAO MỀM (SHO)

Chuyển giao mềm được giới thiệu bởi công nghệ CDMA. So với tiêu chuẩn chuyển giao cứng thì chuyển giao mềm có một số ưu điểm lợi thế hơn. Tuy nhiên, nó cũng có những nhược điểm như sự phức tạp và sự tiêu thụ nguồn tài nguyên bổ sung.Việc quy hoạch tổng phí chuyển giao mềm (soft handover overhead) là một trong những thành phần cơ bản của việc quy hoạch và tối ưu hoá mạng vô tuyến.

2.2.1 Chuyển giao mềm Chuyển giao mềm chỉ có trong công nghệ CDMA. So với chuyển giao cứng thông

thường, chuyển giao mềm có một số ưu điểm. Tuy nhiên, nó cũng có một số các hạn chế về sự phức tạp và việc tiêu thụ tài nguyên tăng lên. Việc quy hoạch chuyển giao



mềm ban đầu là một trong các phần cơ bản của của việc hoạch định và tối ưu mạng vô tuyến. Trong phần này sẽ trình bày nguyên lý của chuyển giao mềm.

UE phát đến và thu từ hai node B này đồng thời. UE thu đồng thời thông tin từ các node B và kết hợp chúng để được thông tin tốt nhất. Ở đường lên, thông tin phát đi từ UE được các node B thu lại rồi chuyển đến RNC để được kết hợp chung.

Trong chuyển giao mềm các node B đều phát lệnh diều khiển công suất UE ở vùng chồng lấn vùng phủ của hai đoạn cell thuộc hai node khác nhau (chuyển giao hai đường).

Hình 2.3 Chuyển giao mềm 2 đường

2.2.2 Chuyển giao mềm hơn

Chuyển giao mềm hơn là chuyển giao được thực hiện khi UE chuyển giao giữa 2 sector của cùng một cell hoặc chuyển giao giữa 2 cell do cùng một BS quản lý. Đây là loại chuyển giao trong đó tín hiệu mới được thêm vào hoặc xóa khỏi tập tích cực, hoặc thay thế bởi tín hiệu mạnh hơn ở trong các sector khác nhau của cùng BS.



Hình 2.4 Chuyển giao mềm hơn

2.2.3 Nguyên lý chuyển giao mềm.

Chuyển giao mềm khác với quá trình chuyển giao cứng truyền thống. Đối với chuyển giao cứng, một quyết định xác định là có thực hiện chuyển giao hay không và máy di động chỉ giao tiếp với một BS tại một thời điểm. Đối với chuyển giao mềm, một quyết định có điều kiện được tạo ra là có thực hiện chuyên giao hay không. Tuỳ thuộc vào sự thay đổi cường độ tín hiệu kênh hoa tiêu từ hai hay nhiều trạm gốc có liên quan, một quyết định cứng cuối cùng sẽ được tạo ra để giao tiếp với duy nhất 1 BS. Điều này thường diễn ra sau khi tín hiệu đến từ một BS chắc chắn sẽ mạnh hơn các tín hiệu đến từ BS khác. Trong thời kỳ chuyển tiếp của chuyển giao mềm, MS giao tiếp đồng thời với các BS trong tập hợp tích cực (Tập hợp tích cực là danh sách các cell hiện đang có kết nối với MS).

Hình 2.5 chỉ ra sự khác nhau cơ bản của chuyển giao cứng và chuyển giao mềm.

Tìm hiể

Sinh viên: Tr

Trong đó: (BS2, D là h

Lý do đping-pongcell, chuycác kênh vô tuyBằngviệc đưa ra đdi động scàng lớn, hitrễ càng nhido liên kếtrữ trễ khá là quan trBS1 sẽ bị quá trình “c

Trường hEc/I0)2 vưđáp ứng, MS vthiết lập. Trưgiao tiếp đ



Hình 2.5 Sự so sánh giữa chuyển giao cứng v

Trong đó: (pilot_Ec/I0)1 và (pilot_Ec/I, D là hệ số dự trữ trễ.

Lý do đưa ra độ dự trữ trễ trong thupong”, hiệu ứng này xảy ra khi m

cell, chuyển giao cứng sẽ xuất hiện. Ngoài scác kênh vô tuyến có thể ảnh hưở

c đưa ra độ dự trữ trễ, hiệu ứng “ng sẽ không thực hiện chuyển giao ngay t

n, hiệu ứng “ping-pong” càng ít càng nhiều. Hơn thế nữa, máy di độ

ết có chất lượng kém khi bị trkhá là quan trọng. Khi chuyển giao xu

ngắt trước khi thiết lập liên kquá trình “cắt trước khi thực hiện”.

ng hợp chuyển giao mềm đưvượt quá (pilot_ Ec/I0)1 , miễn là đi

ng, MS vẫn chuyển sang trạng thái chuyp. Trước khi BS1 bị cắt (điều kip đồng thời với cả BS1 và BS2.


ự so sánh giữa chuyển giao cứng và chuyển giao mềm

/I0)2 là Ec/I0 của kênh hoa tiêu nh

trong thuật toán chuyển giao cứng là đy ra khi một máy di động di chuyển qua l

n. Ngoài sự di động của MS, ảnh hưởng nghiêm trọng bởi hiệu ng “ping-pong” có thể được gi

n giao ngay tức thì đến các BS t” càng ít ảnh hưởng. Tuy nhiên khi đ

ộng còn gây ra nhiễu bổ sung ttrễ. Vì thế, với chuyển giao cứn giao xuất hiện, liên kết lưu lư

p liên kết mới với BS2 , cho nên chuy

được chỉ ra trong hình 2.5(b), trn là điều kiện khới xướng chuy

ng thái chuyển giao mềm và mộu kiện ngắt chuyển giao được đáp

2. Vì thế, khác với chuyển giao c


Trang 31

ển giao mềm.

a kênh hoa tiêu nhận từ BS1 và

ng là để tránh “hiệu ứng n qua lại biên giới một nh hưởng phadinh của

u ứng “ping-pong”. c giảm nhẹ bởi vì máy

n các BS tốt hơn. Độ dữ trữ ng. Tuy nhiên khi độ dữ trữ lớn thì độ

sung tới các cell lân cận ứng, giá trị của độ dữ

t lưu lượng đầu tiên với , cho nên chuyển giao cứng là

ra trong hình 2.5(b), trước khi (pilot_ ng chuyển giao mềm được

ột liên kết mới được c đáp ứng), thì MS sẽ

n giao cứng, chuyển giao

Tìm hiể

Sinh viên: Tr

mềm là quá trình “thtrợ chuyển giao mnhau.

Quá trình chuy2.4 minh hohướng của nó. Hai BS trong tsử dụng lạkhiển mạng vô tuynhững khung khác thì btrợ chuyển giao m

Trên đưthể kết hợcác thành phnhất, việc này schuyển giao m(đối với csử dụng khác như là nhigiao mềm trên đưhiệu suất cmô và sự



m là quá trình “thực hiện trước khi cn giao mềm và các điều kiện c

Quá trình chuyển giao mềm khác nhau trên các hư2.4 minh hoạ điều này. Trên đường lên, MS phát tín hi

a nó. Hai BS trong tập hợp tích cại tần số các hệ thống CDMA. Sau đó, các tín hing vô tuyến RNC cho sự kế

ng khung khác thì bị loại bỏ. Vì thn giao mềm.

Trên đường xuống, các tín hiệu tương tợp các tín hiệu từ các BS khác nhau khi nó phát hi

các thành phần đa đường bổ sung. Thưc này sẽ tăng thêm lợi ích đư

n giao mềm trên đường xuống, ci cả 2 loại chuyển giao mềm). Kê

ng khác như là nhiễu bố sung trên giao dim trên đường xuống cần nhiều tài nguyên hơn. Kt của chuyển giao mềm phụ thu tiêu tốn tài nguyên tăng thêm.

Hình 2.6 Nguyên lý c


c khi cắt”. Một số các thuật toán đưn của nó được sử dụng trong các thu

m khác nhau trên các hướng truyền dng lên, MS phát tín hiệu vào không trung nh

p tích cực có thể đồng thời nhậng CDMA. Sau đó, các tín hiệu được chuy

ết hợp có chọn lựa. Khung tố. Vì thế trên đường lên không cần có kênh m

u tương tự cũng được phát ra nhcác BS khác nhau khi nó phát hiện thấ

Thường thì sử dụng chiến lược ki ích được gọi là phân tập vĩ mô.Tuy nhi

ng, cần thiết ít nhất một kênh đưm). Kênh đường xuống mở rộng tác đ

sung trên giao diện vô tuyến. Vì thu tài nguyên hơn. Kết quả là, trên đư

thuộc sự điều chỉnh giữa hệ sốn tài nguyên tăng thêm.

Nguyên lý của chuyển giao mềm


Trang 32

t toán được đề nghị để hỗ ng trong các thuật toán khác

n dẫn khác nhau. Hình u vào không trung nhờ anten đa

ận tín hiệu nhờ hệ số c chuyển đến bộ điều ốt hơn được chọn và

n có kênh mở rộng hỗ

c phát ra nhờ các BS và MS có ấy các tín hiệu đó là

c kết hợp có tỉ số lớn ĩ mô.Tuy nhiên, để hỗ trợ

t kênh đường xuống mở rộng ng tác động tới người

n. Vì thế để hỗ trợ chuyển là, trên đường xuống, ố tăng ích phân tập vĩ



2.2.4 Các thuật toán của chuyển giao mềm Hiệu suất của chuyển giao mềm thường liên quan đến thuật toán. Hình 3-17 đưa ra

thuật toán chuyển giao mềm của IS-95A (còn gọi là thuật toán cdmaOne đơn giản).

Hình 2.7 Thuật toán chuyển giao mềm IS-95A

(1) Ec/I0 pilot vượt quá T_ADD, MS gửi thông điệp đo cường độ pilot (PSMM) và truyền tín hiệu pilot đến tập hợp ứng cử.

(2) BS gửi một thông điệp điểu khiển chuyển giao (HDM). (3) MS chuyển tín hiệu pilot đến tập hợp tích cực và gửi thông điệp hoàn thành

chuyển giao (HCM- Handover Completion Message). (4) Ec/I0 pilot xuống dưới mức T_DROP, MS bắt đầu bộ định thời ngắt chuyển

giao. (5) Bộ định thời ngắt chuyển giao kết thúc hoạt động. MS gửi một PSMM. (6) BS gửi một HDM. (7) MS gửi một tín hiệu pilot từ tập hợp tích cực đến tập hợp lân cận và gửi

HCM.

Tập hợp tích cực là một danh sách các cell hiện đang có kết nối với MS; tập hợp ứng cử là danh sách các cell hiện không được sử dụng trong kết nối chuyển giao mềm, nhưng giá trị Ec/I0 pilot của chúng đủ để bổ sung vào tập hợp tích cực; Tập hợp lân cận (tập hợp giám sát) là danh sách các cell mà MS liên tục kiểm đo, nhưng giá trị Ec/I0 pilot của chúng không đủ để bổ sung vào tập hợp tích cực.

Trong IS-95A, ngưỡng chuyển giao là một giá trị cố định của Ec/I0 pilot nhận được. Nó có thể dễ dàng thực hiện, nhưng khó khăn trong việc xử lý sự thay đổi tải động. Dựa vào thuật toán của IS-95A, một vài thuật toán cdmaOne có hiệu chỉnh được



đề xuất cho IS-95B và cdma2000 với sự biến đổi động chứ không phải ngưỡng cố định.

Trong hệ thống WCDMA, sử dụng thuật toán phức tạp hơn nhiều, được minh hoạ trong hình 2.5

Hình 2.8 Thuật toán chuyển giao mềm trong WCDMA

Trong đó:

Reporting_range là ngưỡng cho chuyển giao mềm.

Hysteresis_event1A là độ trễ bổ sung

Hysteresis_event1B là độ trễ loại bỏ

Hysteresis_event1C là độ trễ thay thế

Reporting_range – Hysteresis_event1A được gọi là Window_add

Reporting_range + Hysteresis_event1B được gọi là Window_drop

T : là khoảng thời gian khởi xướng.

pilot_Ec/I0 :chất lượng được lọc và được đo Ec/I0 của CPICH;



Best_pilot_Ec/I0 là cell được đo và có cường độ mạnh nhất trong tập hợp tích cực;

Best_candidate_pilot_Ec/I0 là cell được đo có cường độ mạnh nhất trong tập hợp giám sát.

Worst_candidate_pilot_Ec/I0 là cell được đo có cường độ yếu nhất trong tập hợp tích cực.

Tập hợp tích cực “Active Set” : Là tập hợp các cell có kết nối chuyển giao mềm với UE.

Tâp hợp lân cận/ tập hợp giám sát (Neighbour set/Monitored set): Là danh sách các cell mà UE liên tiếp đo, nhưng pilot_Ec/I0 không đủ mạnh để bổ sung vào tập hợp tích cực.

Thuật toán chuyển giao mềm có thể được mô tả tóm tắt như sau:

Nếu pilot_Ec/I0 > Best_pilot_Ec/I0 - (Reporting_range + Hysteresis_event1A) xét trong một khoảng thời gian T và tập hợp tích cực chưa đầy, thì cell được bổ sung vào tập hợp tích cực. Hoạt động này được gọi là Sự kiện 1A hay Bổ sung liên kết vô tuyến.

Nếu pilot_Ec/I0 < Best_pilot_Ec/I0 - (Reporting_range - Hysteresis_event1B) xét trong khoảng thời gian T, thì cell bị loại bỏ khỏi tập hợp tích cực. Hoạt động này được gọi là Sự kiện 1B hay Sự loại bỏ liên kết vô tuyến.

Nếu tập hợp tích cực đã đầy và Best_candidate_pilot_Ec/I0 >

Worst_Old_pilot_Ec/I0 + Hysteresis_event1C xét trong một khoảng thời gian T, thì cell yếu nhất trong tập hợp tích cực được thay thế bởi một cell ứng cử khoẻ nhất trong tập hợp ứng cử. Hoạt động này gọi là Sự kiện 1C hoặc là Sự kết hợp bổ sung và loại bỏ liên kết vô tuyến.

Trong thuật toán chuyển giao mềm của WCDMA, sử dụng ngưỡng tương đối chứ không phải ngưỡng tuyệt đối. So với IS-95A, lợi ích lớn nhất của thuật toán trong WCDMA này sự tham số hoá dễ dàng mà không cần điều chỉnh các thông số cho các vùng nhiễu thấp và cao do các ngưỡng tương đối.

2.2.5 Các đặc điểm của chuyển giao mềm.

So với phương thức chuyển giao cứng truyền thống, chuyển giao mềm có những ưu điểm rõ ràng, như loại trừ hiệu ứng “ping-pong” và tạo ra sự liên tục trong truyền

Tìm hiể

Sinh viên: Tr

dẫn (không có ngnghĩa là tảhao dữ liệ

Ngoài đitrong WCDMA; cùng vnhư là mộđiều khiển công sumềm.

Giả sử rằng MS di chuyBS2 đã mạ

Trong hình (a) vòng bảo QoS trên đưhình (b), MS nghe MS. Sau đó tín hikết hợp chlựa và khung ycông suất phát đưthế, nhiễu đưchuyển giao m



n (không có ngắt quãng trong chuyểải trong báo hiệu mạng thấp hơn và trong chuyệu do truyền dẫn bị ngắt như trong chuy

Ngoài điều khiển di động, còn có mtrong WCDMA; cùng với điều khiển công su

ột cơ cấu giảm nhiễu. Hình 2.9 chn công suất, trong hình (b) s

Hình 2.9 Sự suy giảm nhiễu do có chuyển giao mềm trong UL

ng MS di chuyển từ BS1 đến BSạnh hơn từ BS1. Điều này có ngh

Trong hình (a) vòng điều khiển công suo QoS trên đường lên khi MS di chuy

hình (b), MS đang trong trạng thái chuynghe MS. Sau đó tín hiệu nhận được chuy

p chọn lựa được sử dụng trong chuya và khung yếu hơn bị loại bỏ. Bởi vì BS

t phát được yêu cầu từ MS thu được tạo ra bởi MS này trên đư

n giao mềm luôn giữ cho MS đư


ển giao mềm). Không có hiệu p hơn và trong chuyển giao mề

t như trong chuyển giao cứng.

ng, còn có một lý do khác để thực hiện công suất, chuyển giao mềm c

u. Hình 2.9 chỉ ra 2 mô hình. Trong hình (a), cht, trong hình (b) sử dụng cả điều khiển công su

ự suy giảm nhiễu do có chuyển giao mềm trong UL

n BS2. Tại vị trí hiện tại tín hiệu này có nghĩa là BS2 “tốt hơn” BS1.

n công suất tăng năng lượng phát đng lên khi MS di chuyển ra xa khỏi BS phục vụ

ng thái chuyển giao mềm: cả BS1 và BSc chuyển đến RNC để kết hợp. Trên đư

ng trong chuyển giao mềm. Khung khi vì BS2 “tốt hơn” BS1, để đáp

MS thấp hơn công suất cần thiết trong mô hình (a). Vì i MS này trên đường lên thất hơn khi có chuy

cho MS được kết nối với BS tốt nhất. Trên đư


Trang 36

u ứng ”ping-pong” có ềm, thì không có suy

ện chuyển giao mềm m cũng được sử dụng

ra 2 mô hình. Trong hình (a), chỉ sử dụng n công suất và chuyển giao

ự suy giảm nhiễu do có chuyển giao mềm trong UL

ệu pilot nhận được từ

ng phát đến MS để đảm ụ của nó, BS1. Trong

và BS2 đều đồng thời lắng p. Trên đường lên, sự

m. Khung khỏe hơn được chọn đáp ứng QoS mục tiêu, t trong mô hình (a). Vì

t hơn khi có chuyển giao mềm vì t. Trên đường xuống,



tình huống phức tạp hơn. Mặc dù việc kết hợp theo hệ số lớn nhất đem lại độ lợi phân tập macro, vẫn yêu cầu các kênh đường xuống mở rộng để hỗ trợ chuyển giao mềm.

Tóm tắt các đặc điểm chính của chuyển giao mềm như sau: Ưu điểm

Giảm hiện tượng “ping-pong”, từ đó dẫn tới giảm tổng phí và số lượng tải trên mạng báo hiệu

Truyền dẫn liên tục, không xảy ra gián đoạn suốt trong quá trình chuyển giao mềm.

Không có số dự trữ trễ, dẫn tới độ trì hoãn thấp hơn. Giảm nhiễu hướng lên, dẫn đến: chất lượng truyền thông tốt hơn cho một số

lượng người dùng nhất định đồng thời tăng số lượng người dùng với cùng một Qos yêu cầu.

Các ràng buộc về thời gian trên mạng ít hơn, điều này có nghĩa là thời gian xếp hàng để có được một kênh mới từ BS mong muốn sẽ dài hơn, giúp cho xác suất chặn và rớt cuộc gọi giảm đi. Nhược điểm

Phức tạp hơn trong việc thực hiện quá trình chuyển giao cứng Cần phải bổ sung thêm nguồn tài nguyên mạng ở hướng xuống ( tài nguyên về mã và công suất)

Tìm hiể

Sinh viên: Tr

CHƯƠNG 3

3.1 GI

Mụđường xuố

Kh Tối ưu dung Làm tăng t

Hình 3.1 chđược truyKhông có đihiệu từ các MS khác cách xa BS hơn. Trong tquá lớn có thđảm bảo rcùng tỷ số

Trên đưkhiển công subiệt là nhinữa, điều khibằng cách gi



CHƯƠNG 3 ĐIỀU KHIỂTHỐNG 3G WCDMA

GIỚI THIỆU CHUNG

ục tiêu của việc sử dụng điều khiống. Các mục tiêu của điều khi

Khắc phục hiệu ứng gần-xa trên đưi ưu dung lượng hệ thống bằng vi

Làm tăng tối đa tuổi thọ pin của đ

Hình 3.1 chỉ ra hiệu ứng gần-xac truyền đi trong cùng băng tần m

g có điều khiển công suất, tín hiệcác MS khác cách xa BS hơn. Trong t

n có thể chặn toàn bộ một cell. Gio rằng các tín hiệu đến từ các đ

ố tín hiệu trên nhiễu (SIR) khi chúng đ

Hình 3.1 Hiệu ứng gần-xa (đi

Trên đường xuống, không có hicông suất có nhiệm vụ bù nhiễu bên trong cell gây ra b

t là nhiễu gần biên giới của của các cell này (đưu khiển công suất trên đường xu

ng cách giữ QoS tại mức giá trị mục tiêu


ỂN CÔNG SUẤT TRONG NG 3G WCDMA

u khiển công suất là khác nhau trên đưu khiển công suất có thể tóm tắt như sau

trên đường lên. ng việc điều khiển nhiễu. a đầu cuối di động.

xa trên đường lên. Tín hiệu từn một cách đồng thời trong các h

ệu đến từ MS gần với BS nhấcác MS khác cách xa BS hơn. Trong tình huống xấu nhất, m

t cell. Giải pháp là phải áp dụng điềcác đầu cuối khác nhau có cùng công su

u (SIR) khi chúng đến BS.

xa (điều khiển công suất trên đư

ng, không có hiệu ứng gần-xa do mô hình u bên trong cell gây ra bởi các tr

a các cell này (được chỉ ra trong hình 3.2). Hng xuống có nhiệm vụ làm giảm t

c tiêu


Trang 38

T TRONG HỆ

t là khác nhau trên đường lên và t như sau :

ừ các MS khác nhau i trong các hệ thống WCDMA.

ất có thể chặn các tín t, một MS có công suất

ều khiển công suất để i khác nhau có cùng công suất hay có

t trên đường lên)

do mô hình một-tới-nhiều.Điều i các trạm di động, đặc

ra trong hình 3.2). Hơn thế m thiểu toàn bộ nhiễu

Tìm hiể

Sinh viên: Tr

Hình 3.2 Bù nhi

Trong hình 3.2, MS2 phđáp ứng mkênh đường xu

Việc điều chtất cả các thuê bao WCDMA đcác mã tạp am ginhiên đối vquyết bài toán “ xa gcông suất tthu của moi thuê bao mà chỉ xét đchỉnh để thuê bao

3.2 ĐI3.2.1 Thăm d

Mộsuất phát ban đgốc, máy di đđặt ra là khi máy di đmáy di độtạo ra sự động. Có hai l

Máy di đcao như v



Hình 3.2 Bù nhiễu bên trong cell (đi

Trong hình 3.2, MS2 phải chịu nhing mục tiêu chất lượng giống nhau, c

ng xuống giữa BS và MS2. u chỉnh công suất là rất cần thi

các thuê bao WCDMA đều chia sp am giả nhiễu ngẩu nhiên và do đó m

i với các thuê bao khác. Quá trình t bài toán “ xa gần” như đã nói ở

t tức là công suất phát từ mỗa moi thuê bao ở trạm gốc là bằng nhau ( n

xét đến suy hao truyền lan vô tuythuê bao ở xa trạm gốc sẽ phát công su

ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT TRÊN ĐƯ3.2.1 Thăm dò truy nhập

ột vấn đề cần phải giải quyết ngay trong vit phát ban đầu của máy di động. Trư

c, máy di động không thể được điều cht ra là khi máy di động mới bắt đầu th

ộng nên sử dụng để phát yêu c liên lạc với thuê bao di động và tr

ng. Có hai lựa chọn: Máy di động có thể thử truy nhậ

cao như vậy sẽ làm tăng khả năng trạ


ên trong cell (điều khiển công suất ở đư

u nhiều nhiễu bên trong cell hơn MS1. Vng nhau, cần nhiều năng lượng c

n thiết để một hệ thống WCDMA ho

u chia sẻ cùng một băng tần vô tuyu nhiên và do đó mỗi thuê bao được xem như t

i các thuê bao khác. Quá trình điều chỉnh công suất đưở trên và để tăng tối đa dung lư

ỗi thuê bao được điều chỉnh đng nhau ( nếu không kể đến các lo

n lan vô tuyến thì quá trình điều chỉnh công suphát công suất lớn hơn thuê bao

T TRÊN ĐƯỜNG TRUYỀN V

t ngay trong việc điều chỉnh công sung. Trước khi máy di động thiết l

u chỉnh công suất bởi trạm gốu thử truy cập vào trạm gốc thì m

phát yêu cầu của nó ? Ở thời điểm này, trng và trạm gốc không biết vị

ập tới trạm gốc với một công suạm gốc thu được yêu cầu truy nh


Trang 39

ường xuống)

u bên trong cell hơn MS1. Vì thế để ng cấp phát cho cho các

ng WCDMA hoạt động tốt vì n vô tuyến nhờ việc sử dụng

c xem như tạp âm ngẫu t được thực hiện để giải

i đa dung lượng. Điều chỉnh nh để sao cho công suất

n các loại tạp âm khác nh công suất sẽ điều

n hơn thuê bao ở gần trạm gốc)

N VỀ

nh công suất đó là công t lập liên hệ với trạm ốc. Như vậy, câu hỏi

c thì mức công suất nào m này, trạm gốc vẫn chưa

ị trí của thuê bao di

t công suất cao. Công suất u truy nhập của máy di



động. Tuy nhiên, nhược điểm của việc phát công suất khởi đầu cao đó là công suất này sẽ gây nhiễu tới các thuê bao hiện đang được quản lý trong ô.

Máy di động có thể yêu cầu truy nhập trạm gốc với một công suất thấp. Công suất thấp như vậy sẽ làm giảm khả năng trạm thu được yêu cầu truy nhập của máy di động. Nhưng ưu điểm là máy di động này sẽ không gây nhiễu nhiều tới các thuê bao khác. Giải pháp được chọn là khi máy di động mới bắt đầu thử truy nhập hệ thống nó phá một chuỗi các thăm dò truy nhập. Các tham dò truy nhập là một chuỗi mức công suất tăng dần. Máy di động phát thăm dò truy nhập đầu tiên của nó ở một mức công suất tương đối thấp, sau đó nó đợi một đáp ứng phản hồi từ trạm gốc. Nếu sau một khoảng thời gian tuỳ ý máy di động không thu được một bản tin xác nhận từ trạm gốc thì máy di động phát thăm dò thứ hai với một công suất cao hơn. Quá trình này sẽ lặp lại cho đến khi máy di động thu được bản tin xác nhận phản hồi từ trạm gốc. Ngoài ra, máy di động còn sử dụng mức cống suất nó thu được từ trạm gốc để ước tính công suất ban đầu của nó. Nói cách khác, nếu máy di động nhận được một tín hiều mạnh từ trạm gốc thì nó cho rằng trạm gốc ở gần và như vậy nó sẽ phát khởi đầu với một mức cống suất thấp. Nếu máy di động nhận được một tín hiệu yếu từ trạm gốc thì nó cho rằng trạm gốc ở xa và như vậy nó sẽ phát khởi đầu với một mức công suất tương đối cao.

3.2.2 Vòng điều khiển mở

Quá trình đã mô tả ở trên goi là quá trình điều chỉnh công suất theo vòng mở, đó chỉ là một quá trình hoạt động điều khiển máy di động và không liên quan gì đến trạm gốc. Quá trình điều khiển theo vòng mở này diễn ra liên tục sau khi trạm gốc xác nhận yêu cầu truy nhập của máy di động và sau khi máy di động bắt đầu phát trên một kênh lưu lượng.

Sau khi một cuộc gọi được thiết lập và khi máy di động di chuyển trong phạm vi ô, suy hao đường truyền giữa máy di động và trạm gốc sẽ liên tục thay đổi. Kết quả là công suất thu tại máy di động sẽ thay đổi và hoạt động điều chỉnh công suất theo vòng mở sẽ liên tục dám sát công suất thu của máy di động và sẽ tiếp túc điều chỉnh công suất phát của máy di động.

Một chú ý quan trọng là quá trình điều chỉnh công suất theo vòng mở như đã mô tả ở trên sự ước tính suy hao đường truyền đi. Quá trình điều chỉnh công suất này được sử dụng để bù cho những thay đổi chậm và ảnh hưởng của hiệu ứng che chắn ( log – normal). Trong đó có một sự tương quan giữa các suy hao trên đường truyền đi và đường truyền về. Tuy nhiên, do các đường truyền đi và về thường sử dụng các tần số



khác nhau (FDD), quá trình điều chỉnh công suất theo vòng mở là không đủ và quá chậm để bù cho hiện tượng pha đinh Rayleigh nhanh. Lưu ý rằng hiện tượng pha đinh Rayleigh nhanh là phụ thuộc vào tần số và xảy ra trên mỗi khoảng nửa bước sóng. Nói cách khác, do hiện tượng pha đinh Rayleigh nhanh là phụ thuộc vào tần số, chúng ta không thể sử dụng quá trình điều chỉnh công suất theo vòng mở (trong đó giả thiết suy hao trên đường truyền hướng đi bằng với suy hao đường truyền hướng về) để bù cho hiện tượng pha đinh Rayleigh nhanh,

3.2.3 Vòng điều khiển khép kín Quá trình điều chỉnh công suất theo vòng khép kín được sử dụng để bù cho những dao động về công suất do hiện tượng pha đinh Rayleigh nhanh. Nó là một vòng điều khiển khép kín trong đó liên quan đến cả trạm gốc và máy di động di động. Mỗi khi máy di động chiếm một kênh lưu lượng và bắt đầu thông tin với trạm gốc, quá trình điều khiển công suất theo vòng khép kín sẽ hoạt động cùng với quá trình điều chỉnh công suất theo vòng mở. Trong quá trình điều chỉnh công suất theo vòng khép, trạm gốc liên tục giám sát đường truyền về và đo chất lượng đường truyền. Nếu chất lượng đường truyền nhận được xấu thì trạm gốc sẽ ra lệnh cho máy di động, qua đường truyền đi để tăng công suất. Nếu chất lượng đường truyền là quá tốt thì có nghĩa là công suất trên đường truyền về vượt mức, trong trường hợp này, trạm gốc sẽ ra lệnh cho máy di động giảm công suất. Về mặt nguyên lý, tỷ lệ khung (FER) có thể dung để chỉ thị về chất lượng đường truyền. Nhưng vì cần một thời gian dài cho trạm gốc tích lũy đủ các bít để tính toán FER nên 퐸 /푁 (hoặc SIR) được sử dụng làm thông tin để chỉ thị chất lượng đường truyền về.

Quá trình điều chỉnh công suất theo vòng khép kín trên đường truyền về như sau:

1. Trạm gốc liên tục giám sát 퐸 /푁 trên đường truyền về 2. Nếu 퐸 /푁 là quá cao ( tức là nếu nó vượt quá một ngưỡng nhất định) thì

trạm gốc ra lệnh cho máy di động giảm công suất phát. 3. Nếu 퐸 /푁 là quá thấp ( tức là nếu nó rớt xuống dưới một ngưỡng nhất

định) thì trạm gốc sẽ ra lệnh cho máy di động tăng công suất phát.

Trạm gốc gửi các lệnh điều chỉnh công suất tới máy di động qua đường truyền đi. Các lệnh điều chỉnh công suất được đặt trong các bít điều chỉnh công suất (PCBs). Lượng công suất của máy di động tăng và giảm trên mỗi PCB thường là +1 dB và -



1dB. Vì quá trình điều chỉnh công suất theo vòng khép kín là để chống lại pha đinh Rayleigh nhanh nên đáp ứng của máy di động với các lệnh điều chỉnh công suất này cần phải rất nhanh. Vì lý do này, các PCB được gửi trực tiếp trên kênh lưu lượng. Thực tế là các bít được rút trộm (Robbed) ra khỏi kênh lưu lượng để gửi các PCB này.

Có ba điểm bổ xung cho quá trình điều chỉnh công suất theo vòng khép kín.

Các bít điều chỉnh công suất không được bảo vệ chống lỗi. Do các PCB được gép vào kênh lưu lượng đi sau bộ mã hóa xoắn. Vì thế, các PCB không được bảo vệ chống lỗi. Điều này được thực hiện để giảm trễ cố hữu khi giải mã và tách ra các bít bảo vệ chống lỗi. Cần nhớ là điều chỉnh công suất theo vòng khép kín được sử dụng để chống lại hiện tượng pha đinh Rayleigh nhanh, các PCB không được bảo vệ chống lỗi để máy di động có thể nhanh chóng thu lại PCB và điều chỉnh công suất phát của nó cho phù hợp. Hậu quả là xác suất lỗi bít với kện phụ điều chỉnh công suất có thể cao hơn so với kênh lưu lượng nếu không có sự dự phòng đặc biệt.

Điều chỉnh công suất theo vòng khép kín có một vòng trong và một vòng ngoài. Tiền đề của quá trình điều khiển vòng trong là có tồn tại một ngưỡng SIR được xác định trước bởi các quyết định tăng giảm công suất được tạo ra. Do chúng ta luôn cố duy trì một FER có thể chấp nhận được và do trong một môi trường di động không có sự tương quan một-một giữa FER và 퐸 /푁 , nên giá trị ngưỡng 퐸 /푁 cần phải được điều chỉnh động để duy trì một FER có thể chấp nhân được. Việc điều chỉnh ngưỡng 퐸 /푁 này (đã sử dụng bởi điều chỉnh công suất vòng trong) được xem như vòng ngoài của quá trình điều chỉnh công suất theo tiêu chuẩn và mỗi nhà sản xuất cơ sở hạ tầng tự do thực hiện các thuật toán điều chỉnh công suất vòng ngoài của chính họ. Lưu ý rằng các thuật toán này hầu như luôn là độc quyền của nhà sản suất.



Hình 3.3 Vòng điều khiển trong và vòng điểu khiển ngoài Điểm cuối cùng liên quan tới sự điều chỉnh công suất treo vòng khép kín trong quá trình chuyển giao mềm. Trong quá trình chuyển giao mềm một máy di động duy trì liên lạc với hai hoặc ba trạm gốc khi nó chuyển tiếp giữa chúng. Trong thời gian chuyển giao mềm, máy di động thu các lệnh điều chỉnh công suất từ hai hoặc ba trạm gốc và các lệnh này có thể có sự xung đột (tức là một trạm gốc có thể yêu cầu máy di động tăng công suất trong khi các trạm gốc khác lại có thể yêu cầu máy di động giảm công suất). Trong tình huống này, máy di động tuân theo qui luật sau: Nếu bất cứ một trạm gốc nào ra lệnh cho máy di động giảm công suất, thì máy di động sẽ giảm công suất. Máy di động sẽ chỉ tăng công suất nếu tất cả các trạm gốc liên quan đến quá trình chuyển giao mềm ra lệnh cho máy di động tăng công suất.

3.2.4 Quá trình thực hiện vòng điều khiển mở và vòng điều khiển khép kín

Công suất phát của máy di động là một hàm của quá trình điều chỉnh công suất theo vòng mở và vòng khép kín của hệ thống. Các hình 3.4(a) và 3.4(b) chỉ ra quá trình thực hiện của lược đồ điều chỉnh công suất đường truyền về. Đối với quá trình điều chỉnh công suất theo vòng khép kín, trạm gốc có toàn bộ vòng điều khiển ngoài và một phần của vòng điều khiển trong, máy di động có các phần khác của vòng điều khiển trong. Đối với quá trình điều chỉnh công suất theo vòng mở, toàn bộ phần điều khiển theo vòng mở nằm trong máy di động.

Trong hình 3.4(a) trạm gốc thu tín hiệu đường truyền về từ máy di động. Đầu tiên trạm gốc giải điều chế và ước tính FER của đường truyền về.



Hình 3.4(a) Các chức năng điều chỉnh công suất đường truyền về được thực hiện bởi trạm gốc

Thông tin này trên chất lượng khung đường truyền về được dẫn tới một thiết bị tính ngưỡng, để điều chỉnh ngưỡng 퐸 /푁 dựa trên chất lượng khung thu được. Đồng thời, trạm gốc cũng tạo ra một giá trị 퐸 /푁 ước tính của đường truyền vê. Sau đó giá trị 퐸 /푁 và giá trị 퐸 /푁 ước tính được so sánh. Nếu giá trị ước tính lớn hơn giá trị ngưỡng thì 퐸 /푁 của đường truyền là cao hơn giá trị cần thiết để duy trì một chất lượng khung tốt, theo đó một PCB có giá trị 1 được gửi đi để ra lệnh cho máy di động giảm công suất. Nếu giá trị ước tính là nhỏ hơn giá trị ngưỡng thì 퐸 /푁 của đường truyền là thấp hơn giá trị cần thiết để duy trì một chất lượng khung tốt, theo đó một PCB có giá trị o được gửi đi để ra lệnh cho máy di động tăng công suất. Các PCB được phép vào kênh lưu lượng hướng đi và được phát tới máy di động/



Hình 3.4(b) Các chức năng điều chỉnh công suất đường truyền về được thực hiện bởi máy di động

Về máy di động (hình 3.4(b)) máy di động thu tín hiệu đường truyền đi. Nó khôi phục PCB và dựa PCB để đưa ra quyết định tăng công suất lên 1 dB hoặc giam công suất đi 1 dB. Việc quyết định là sự hiệu chỉnh theo vòng khép kín. Sự hiệu chỉnh được kết hợp với các giá trị ở vòng mở và kết quả sau khi kết hợp được dẫn đến máy phát để nó có thể phát ở một mức công suất phù hợp.

3.3 ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT TRÊN ĐƯỜNG TRUYỀN ĐI

Trong trường hợp lý tưởng, việc điều chỉnh công suất là không cần thiết trong đường truyền đi. Lý do là trạm gốc đang phát tất cả các kênh lưu lượng nhất quán trong cùng một băng tần RF. Tuy nhiên, trong thực tế một máy di động riêng có thể ở gần một nguồn nhiễu nghiêm trọng và phải chịu một nhiễu nền lớn, hoặc một máy di động có thể chịu suy hao đường truyền lớn trên tín hiệu tổng hợp thu được ngoài tạp âm nhiệt. Như vậy, việc điều chỉnh công suất hướng đi là vẫn cần thiết. Tuy nhiên, nói



chung yêu cầu điều chỉnh công suất đối với đường truyền đi là không nghiêm ngặt như yêu cầu đối với đường truyền về.

Tiêu chuẩn qui định máy di động phải báo cáo phản hồi tới trạm gốc chất lượng đường truyền lượng của đường truyền đi. Máy di động liên tục giám sát FER của đường truyền đi và nó báo cáo FER này về trạm gốc trong một bản tin được gọi là bản tin báo cáo phép đo công suất (PMRM). Nó có thể gửi bản tin này theo một trong hai cách sau:

- Máy di động báo cáo thường kỳ PMRM - Máy di động chỉ báo cáo PMRM khi FER vượt quá một ngưỡng nhất định.

Trạm gốc nhận biết chất lượng đường truyền đi, sau đó có thể điều chỉnh công suất phát của nó tới máy di động. Thuật toán chính xác của quá trình xác định công suất một lần nữa lại tùy thuộc vào các nhà sản xuất cấu trúc hạ tầng riêng biệt. Quá trình này hầu như luôn là độc quyền của mỗi nhà sản xuất.



KẾT LUẬN

Hiện nay thuật ngữ 3G không còn xa lạ trên với những tổ chức cá nhân liên quan đến lĩnh vực viễn thông và thậm chí cả những người sử dụng dịch vụ viễn thông di động trên toàn thế giới. Là một trong hai phương án kỹ thuật được coi là có khả năng triển khai rộng rãi khi phát triển hệ thống thông tin di động lên 3G (WCDMA, và cdma2000), WCDMA được coi là công nghệ truy nhập vô tuyến có thể đáp ứng những chỉ tiêu của hệ thống thông tin di động thế hệ 3: là hệ thống truyền thông đa phương tiện; giao tiếp giữa người với người có thể tăng cường bằng các hình ảnh âm thanh có chất lượng cao, khả năng truy cập thông tin và dịch vụ ở các mạng công cộng, mạng cá nhân hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao và xử lý linh hoạt.

Phân tích các thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến, đặc biệt là hai thuật toán quan trọng nhất, đặc trưng nhất của WCDMA so với các hệ thống thông tin di động trước đó. Đây là một bước quan trọng cho công việc quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến WCDMA.

Hướng phát triển của đề tài:

- Tiếp tục nghiên cứu sâu hơn các khía cạnh kỹ thuật của công nghệ WCDMA và hệ thống thông tin di động thế hệ 3 UMTS.

- Nghiên cứu quy hoạch mạng chi tiết, quy hoạch mạng lõi. Tiến hành hoạch định để xây dựng hệ thống UMTS có thể cùng vận hành với các hệ thống thông tin di động khác.

- Nghiên cứu các giải pháp công nghệ quy hoạch mới như anten thông minh, các thuật toán phát hiện nhiều người sử dụng tại trạm gốc để tăng cường dung lượng mạng, và vùng phủ sóng của mạng.

-



PHỤ LỤC

CÁC KÊNH UTRA

Lớp UTRA có ba loại kênh, chúng được ánh xạ tới nhau : các kênh logic ánh xạ vào các kênh vận chuyển ; các kênh vận chuyển ánh xạ vào các kênh vật lý.

Các kênh logic :

BCCH Broadcast Control Channel – Kênh điều khiển quảng bá

PCCH Paging Control Channel – Kênh điều khiển tìm gọi

DCCH Dedicated Control Channel – Kênh điều khiển riêng

CCCH Common Control Channel – Kênh điều khiển chung

DTCH Dedicated Traffic Channel – Kênh lưu lượng riêng

CTCH Common Traffic Channel – Kênh lưu lượng chung

Các kênh vận chuyển: Có 2 kiểu kênh vận chuyển – kênh chung và kênh riêng.

DCH: Dedicated Transport Channel – Kênh vận chuyển riêng.

DCH mang thông tin riêng của người sử dụng; dữ liệu người sử dụng và các thông tinh điều khiển cho các lớp trên của lớp vật lý. Chỉ có DCH hỗ trợ điểu khiển công suất và chuyển giao mềm.

BCH: Broadcast Channel- Kênh quảng bá.

BCH được phát quảng bá từ Node B, mang các thông tin cho toàn bộ cell và vì thế mà có mức công suất phát khá cao.

FACH: Forward Access Channel - Kênh truy nhập đường xuống.

FACH mang dữ liệu điều khiển trên đường xuống, nhưng nó cũng được yêu cầu



việc gửi dữ liệu gói. Một hệ thống có thể có nhiều kênh FACH

PCH: Paging Channel- Kênh tìm gọi

Kênh đường xuống này bao gồm các thông tin tìm gọi gửi từ mạng để thông báo cho các thiết bị đầu cuối biết mạng muốn khởi tạo giao tiếp thông tin.

RACH: Random Access Channel – Kênh truy nhập ngẫu nhiên.

RACH được thiết kế để mang các thông tin điều khiển nhưng cũng có thể gửi một lượng số liệu nhỏ qua nó.

CPCH: Uplink Common Packet Channel – Kênh gói chung đường lên.

Kênh này tương tự như kênh RACH, nó sử dụng để gửi dữ liệu trên đường lên nhưng việc truyền dẫn có thể diễn ra lâu hơn trong cấu trúc RACH. Cùng với kênh RACH nó hình thành nên thành phần đối ngược của kênh FACH.

DSCH: Downlink Shared Channel – Kênh chia sẻ đường xuống.

DSCH mang số liệu người sử dụng hoặc là thông tin điều khiển. Đặc điểm chính của kênh này là có tốc độ bit biến đổi trên cơ sở khung này đến khung khác. DSCH liên kết với một hay nhiều kênh riêng đường xuống.

Kênh vật lý.

PCCPCH Primary Common Control Physical Channel – Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp

SCCPCH Secondary Common Control Physical Channel – Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp.

PRACH Physical Random Access Channel – Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý

DPDCH Dedicated Physical Data Channel – Kênh dữ liệu vật lý riêng



DPCCH Dedicated Physical Control Channel – Kênh điều khiển vật lý riêng

PDSCH Physical Downlink Shared Channel – Kênh vật lý chia sẻ đường xuống

PCPCH Physical Common Packet Channel – Kênh vật lý gói chung.

SCH Synchronisation Channel – Kênh đồng bộ

CPICH Common Pilot Channel – Kênh hoa tiêu chung

AICH Acquisition Indication Channel – Kênh chỉ thị giành quyền

PICH Paging Indication Channel – Kênh chỉ thị tìm gọi

CSICH CPCH Status Indication Channel – Kênh chỉ thị trạng thái CPCH

CD/CAICH Collision Detection/Channel Assignment Indicator Channel – Kênh bộ chỉ thị ấn định kênh/ phát hiện va chạm



TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Hệ thống thông tin di động – Tài liệu cho khóa bồi dưỡng – KS. Nguyễn Văn

Thuận

2. Thông tin di động thế hệ 3. Tập 1, Tập 2 - Nguyễn Phạm Anh Dũng

3. http://vntelecom.org

4. http://www.dientuvienthong.net

5. www.google.com.vn

98533162 tim-hiểu-tổng-quan-wcdma

Documents