kebactinh_vtvcgame
New Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Điều khiển công suất và chuyển giao trong hệ thống thông tin di động WCDMA
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WCDMA 4
1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ WCDMA 4
1.2 CẤU TRÚC HỆ THỐNG WCDMA 7
1.2.1 Cấu trúc mạng WCDMA 7
1.2.2 Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN 10
1.3 CÁC KÊNH VÔ TUYẾN 12
1.3.1 Kênh vật lý 12
1.3.2 Kênh logic 14
1.4 QUY HOẠCH PHỔ TẦN CỦA WCDMA 17
Chương II. ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT VÀ CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO MÃ 19
2.1 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 19
2.1.1 Cở sở của điều khiển công suất 19
2.1.2Phân loại điều khiển công suất 22
2.2. CHUYỂN GIAO 24
2.2.1 Mục đích của chuyển giao ( Handoff) 24
2.2.2 Trình tự chuyển giao 26
CHƯƠNG III. ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT VÀ CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG WCDMA 30
3.1 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 30
3.1.1. Các dạng điều khiển công suất 30
3.1.2 Nguyên lý điều khiển công suất vòng hở 31
3.1.3 Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín 33
3.1.4 Quá trình thực điều khiển công suất đường lên 35
3.1.5 Quá trình thực điều khiển công suất đường xuống 37
3.1.6 Điều khiển công suất ở trạng thái chuyển giao mềm 38
3.2 CHUYỂN GIAO 39
3.2.1 Các kiểu chuyển giao trong WCDMA 40
3.2.2 Thuật toán chuyển giao trong WCDMA 43
3.2.3 Lưu đồ thực hiện chuyển giao 46
3.2.4 Ưu nhược điểm của chuyển giao mềm 49
KẾT LUẬN 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO 51
CÁC TỪ VIẾT TẮT 52
LỜI MỞ ĐẦU
Thông tin di động được coi như là một thành tựu tiên tiến trong lĩnh vực thông tin viễn thông của con người 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, mà 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- Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 là cái đích mà thế giới đang hướng tới.
Hoà chung với xu thế phát triển của thế giới. Các nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động Việt nam đã và đang nỗ lực hết mình để cung cấp tới khách hàng những dịch vụ với chất lượng tốt nhất và với yêu cầu ngày càng cao của khách hàng thì việc tiến lên hệ thống thông tin di động thế hệ 3 là điều tất yếu. Đa phần các công ty cung cấp dịch vụ thông tin di động ở Việt nam áp dụng công nghệ GSM và cung cấp dịch vụ di động cho phần lớn thuê bao di động ở Việt nam. Vì vậy, để phát triển lên 3G thì lộ trình bắt buộc sẽ là từ GSM tiến lên WCDMA (Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng) theo hợp chuẩn IMT_2000. Và em đã chọn đề tài: “ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT VÀ CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA” làm đề tài nghiên cứu tốt nghiệp. Nội dung của đề tài gồm:
Chương I: Tổng quan về hệ thống WCDMA
Chương II: Điều khiển công suất và chuyển giao trong hệ thống thông tin di động CDMA
Chương III: Điều khiển công suất và chuyển giao trong hệ thống WCDMA
Em xin chân thành thành Thank sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Bùi Đình Thịnh cũng như sự dạy bảo tận tình của các thầy, cô trong tổ môn Điên tử viễn thông khoa Điện- Điện tử hàng hải, trường Đại học Hàng hải Việt Nam. Đã giúp đỡ em trong suốt bốn năm học tập và trong ba tháng làm đồ án vừa qua.
Một lần nữa em xin chân thành Thank !
Hải Phòng , tháng 2 năm 2011
Sinh viên: Phạm Văn Linh
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WCDMA
1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ WCDMA
- WCDMA (Wide Code Division Multy Access): đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng là công nghệ truy nhập vô tuyến chính của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3- hệ thống UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
Nền tảng công nghệ chính của WCDMA là công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA). Trong lịch sử thông tin di đông đã tồn tại các cách đa truy nhập khác nhau là: FDMA đa truy nhập phân chia theo tần số; TDMA đa truy nhập phân chia theo thời gian và CDMA. Sự khác nhau của 3 phưong thức truy nhập được chỉ ra trong hình 1-1
Hình 1-1 : Các cách đa truy nhập
- Trong hệ thống đa truy nhập theo tần số (FDMA), độ rộng băng tần được cấp phát cho hệ thống là B Mhz được chia thành n băng tần con, mỗi băng tần con được ấn định cho một kênh riêng có độ rộng băng tần là B/n Mhz. Các tín hiệu cho mỗi người sử dụng khác nhau được truyền trong các kênh khác nhau với các tần số điều chế khác nhau. Mỗi người sử dụng khi truy nhập mạng sẽ được ấn định một kênh tần số. Và vì mỗi người được cấp phát một kênh tần riêng trong dải băng tần của hệ thống nên cần có khoảng bảo vệ giữa từng kênh để phòng ngừa sự không hoàn thiện của các bộ lọc và các bộ dao động để tránh nhiễu giao thoa kênh lân cận. Vì vậy, để đảm bảo FDMA tốt tần số phải được phân chia và quy hoạch thống nhất trong toàn hệ thống.
- Hệ thống đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), các tín hiệu của người sử dụng khác nhau được truyền đi trong các khe thời gian khác nhau. Máy phát của mỗi người sử dụng không phát liên tục mà chỉ phát vào đúng khe thời gian đã được ấn định cho người sử dụng. Sự truyền dẫn này được gọi là cụm. Sự phát đi một cụm được đưa vào một cấu trúc thời gian được gọi là khung, tất cả các máy đầu cuối vô tuyến phải phát theo cấu trúc này. Ở TDMA vấn đề đồng bộ rất quan trọng. Đồng bộ cho phép xác định đúng vị trí của cụm cần lấy ra ở máy thu hay cần phát đi ở máy phát tương ứng. Ngoài ra, đồng bộ còn phải xét đến cả vị trí của các máy di động so với trạm gốc. So với FDMA, TDMA cho phép tiết kiệm tần số và thiết bị thu nhỏ phát nhỏ gọn hơn. Tuy nhiên, ở nếu chỉ sử dụng một cặp tần số sóng mang thì không đủ đảm bảo dung lượng của mạng. Vì thế TDMA thường được sử dụng kết hợp với FDMA để tăng cao dung lượng của mạng. Do đó, vấn đề quy hoạch mang là một vấn đề rất quan trọng trong các mạng TDMA đặc biệt là cơ chế tái sử dụng tần số.
- CDMA là cách đa truy nhập mà ở đó mỗi kênh được cung cấp một tần số và một mã duy nhất. Đây là cách đa truy nhập mới, cách này dựa trên nguyên lý trải phổ. Trong các hệ thống thông tin, thông thường độ rộng băng tần là vấn đề quan tâm chính và các hệ thống này được thiết kế để sử dụng càng ít độ rộng băng tần càng tốt. Trong các hệ thống thông tin trải phổ (SS: Spread Spectrum) độ rộng băng tần của tín hiệu được mở rộng trước khi phát đi. Khi chỉ có một người sủ dụng trong băng tần của hệ thống SS thì không có hiệu quả. Tuy nhiên, ở môi trường nhiều người sử dụng, các người sử dụng này có thể dùng chung một bằng tần SS khi đó việc sử dụng băng tần có hiệu suất cao hơn. Một hệ thống thông tin được coi là hệ thống SS nếu: Tín hiệu phát chiếm độ rộng băng tần lớn hơn độ rộng băng tần tối thiểu cần thiết để phát tin; Trải phổ được thực hiện bằng một mã độc lập với số liệu. Với các công nghệ khác nhau số người sử dụng lớn nhất có thể chia sẻ đồng thời các kênh vật lý là cố định. Tuy nhiên trong hệ thống CDMA, các tín hiệu cho người sử dụng khác nhau được truyền đi trong cùng một băng tần tại cùng một thời điểm. Trong CDMA tài nguyên vô tuyến được phân bổ dựa trên các mã giả ngẫu nhiên. Do vậy, những người sử dụng đồng thời có thể chiếm dụng cùng một băng tần trong cùng một khoảng thời gian. Mỗi người sử dụng được gán cho một hay nhiều mã riêng biệt. Và những mã đó được sử dụng để phân biệt cell, kênh truyền dẫn và người sử dụng. Mỗi tín hiệu người sử dụng đóng vai trò như là nhiễu đối với tín hiệu của người sử dụng khác, do đó dung lượng của hệ thống CDMA gần như là mức nhiễu, và không có con số lớn nhất cố định, nên dung lượng của hệ thống CDMA được gọi là dung lượng mềm. CDMA là công nghệ thực hiện trải tín hiệu gốc thành tín hiệu băng rộng trước khi truyền đi. Ngoài ra thì do sử dụng cùng một băng tần cho tất cả mọi người sử dụng nên hệ số tái sử dụng tần số của hệ thống CDMA là bằng một.
- WCDMA sử dụng kĩ thuật trải phổ chuỗi trưc tiếp DS- CDMA với tốc độ Chip là 3.84Mps làm việc ở băng tần 5Mhz và áp dụng phương pháp ghép song công phân chia theo tần số FDD. Giải pháp FDD là sử dụng hai băng tần 5 MHz với hai sóng mang phân cách nhau 190 MHz: đường lên có băng tần nằm trong dải phổ từ 1920 MHz đến 1980 MHz, đường xuống có băng tần nằm trong dải phổ từ 2110 MHz đến 2170 Mhz. Mặc dù 5 MHz là độ rộng băng danh định, ta cũng có thể chọn độ rộng băng từ 4,4 MHz đến 5 MHz với nấc tăng là 200 KHz. Việc chọn độ rộng băng đúng đắn cho phép ta tránh được nhiễu giao thoa nhất là khi khối 5 MHz tiếp theo thuộc nhà khai thác khác. Băng tần rộng hơn và tốc độ trải phổ cao làm tăng độ lợi xử lý và một giải pháp thu đa đường tốt hơn
- Hệ thống WCDMA sử dụng chế độ không đồng bộ giữa các BS vì vậy không cần duy trì một quá trình đồng bộ chính xác giữa tất cả các BS. Nó được sử dụng để nhằm mục đích đảm bảo dễ dàng việc triển khai phủ kín sóng bởi các BS cho các môi trường truyền sóng trong nhà và ngoài trời, cũng như dễ dàng trong việc lắp thêm các BS để tăng lưu lượng phục vụ tai các BS bị quá tải
- WCDMA hỗ trợ trọn vẹn cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói tốc độ cao và đảm bảo sự hoạt động đồng thời các dịch vụ hỗn hợp với chế độ gói hoạt động ở mức hiệu quả cao nhất. Hơn nữa, WCDMA có thể hỗ trợ các lớp tốc độ số liệu khác nhau, dựa trên thủ tục điều chỉnh tốc độ. Chuẩn WCDMA hiện thời sử dụng phương pháp điều chế QPSK, một phương pháp điều chế tốt hơn 8-PSK, cung cấp tốc độ số liệu đỉnh là 2Mbps với chất lượng truyền tốt trong vùng phủ rộng. Vì hỗ trợ các tốc độ số liệu khác nhau cho nhiều loại dịch vụ lên cần có cách hiệu quả để kết hợp các dịch vụ với các tốc độ khác nhau. Vì vậy, trong WCDMA đối với đường xuống mã trải phổ OVSF được ứng dụng các mã trong bộ mã này được tạo ra trực giao với nhau cho dù hệ số trải phổ SF là khác nhau. Điều này cho phép cung cấp các dịch vụ với tốc độ bít khác nhau qua các kênh trực giao với nhau. Đường lên sử dụng các mã ngẫu nhiên để phân biệt giữa các người sử dụng khác nhau. Các mã ngẫu nhiên này được mạng ấn định. MS sẽ nhận được thông báo mã ngẫu nhiên nào được cấp cho mình trong bản tin cho phép truy nhập trên kênh tìm gọi ở đường xuống.
Kích cỡ của tập tích cực có thể thay đổi được, thông thường tập tích cực có kích thước trong khoảng từ 1 đến 3 tín hiệu.
Do hướng chuyển động của UE thay đổi ngẫu nhiên, UE có thể quay trở lại cell A ngay sau khi thực hiện chuyển giao lần thứ nhất. Điều này sẽ làm xảy ra hiệu úng gọi là ping-pong. Hiệu ứng này làm ảnh hưởng không có lợi đối với lưu lượng hệ thống cững như hoạt động của toàn bộ hệ thống. Việc sủ dụng giới hạn chuyển giao có thể tránh được một số chuyển giao không cần thiết.
Như ở trên chúng ta đã biết là để thực hiện chuyển giao thì MS luôn luôn phải thực hiện giám sát chất lượng dịch vụ QoS và tìm kiếm, đo cường độ của các hoa tiêu, sắp xếp vào các tập tương ứng. Trong hệ thống CDMA sử dụng một kĩ thuật tìm kiếm hoa tiêu gọi là cửa sổ tìm. Trạm di động thực hiện tìm kiếm kênh hoa tiêu trong một khoảng thời gian cho trước bằng số chip của một chuỗi hoa tiêu PN.
MS sử dụng ba cửa sổ tìm kiếm sau :
1. SRCH_A : là cửa sổ tìm mà MS sử dụng để bám tập tích cực và tập ứng cử
2. SRCH_N : là cửa sổ tìm mà MS sử dụng để giám sát các hoa tiêu lân cận
3. SRCH_R : là cửa sổ tìm mà MS sử dụng để giám sát các hoa tiêu tập còn lại
Khi đó quá trình quyết định chuyên giao được thực hiện theo lưu đồ hình 3-15
Trong đó
T_ADD: Ngưỡng phát hiện hoa tiêu
T_COMP : Ngưỡng so sánh
Hình 3-15Lưu đồ thuật toán quyết định chuyển giao
3.2.3 Lưu đồ thực hiện chuyển giao
Sau khi quyết định chuyển giao thi MS sẽ tiến hành chuyển giao theo hướng dẫn của BS. Quá trình chuyển giao được biểu diễn như các hình dưới
Hình 3-16 biểu diễn quá trình bắt đầu chuyển giao mềm
Hình 3-16 : Chuyển giao mềm bắt đầu
1. MS xác định rằng một trạm BS khác có cường độ tín hiệu hoa tiêu đủ để trở thành đích của chuyển giao.
2. MS phát bản tin Pilot Strength Measurement (đo cường độ hoa tiêu) đến BTS đang phục vụ nó.
3. BS đang phục vụ phát bản tin Interbase Station Handoff ( yêu cầu chuyển giao) đến MSC đích.
4. MSC phát bản tin Interbase station Handoff tới BS đích.
5. BS đích thiết lập thông tin với MS bằng cách phát bản tin Null Traffic đến MS.
6. BS đích phát bản tin Join Request ( yêu cầu kết nối liên lạc ) đến MSC.
7. MSC xem xát các kết nối với hai BS để thực hiện chuyển giao mà không làm gián đoạn kết nối, sau đó phát bản tin Join Request Acknowledge (xác nhận kết nối) đến BS đích.
8. BS đích phát bản tin Interbase Handoff Acknowledge đến MSC.
9. MSC phát bản tin Interbase handoff Acknowledge đến BS đang phục vụ.
10. BS đang phục vụ phát bản tin ra Handoff Direction đến MS.
11. Ms phát bản tin Handoff Complete đến BS đang phục vụ.
12. BS phục vụ mới phát bản tin Handoff Information ( thông báo chuyển giao) đến MSC.
13. MSC khẳng định bản tin này bằng bản tin Handoff Information Ack.
14. BS đích phát lênh Pilot Measurement đến MS.
15. Ms phát bản tin Pilot Strength Measurement đến BS đích.
Trong quá trình chuyển giao thì MS thông tin đồng thời với cả hai BS và quá trình chuyển giao sẽ kết thúc khi tín hiệu của BS cũ không còn đủ mạnh. Khi này MS sẽ loại bỏ trạm gốc cũ để thực hiện liên lạc trên trạm gốc mới
Hình 3-17 : Kết thúc quá trình chuyển giao MS rời bỏ BS phục vụ
1. MS xác định rằng trạm BS đang phục vụ nó không đủ cường độ tín hiệu để tiếp tục ở trạng thái chuyển giao mềm.
2. MS phát bản tin Pilot Strength Measurement đến BS. Bản tin này yêu cầu BS rời bỏ chuyển giao.
3. BS đang phục vụ phát bản tin Handoff Direction đến MS. Bản tin này chỉ thị rằng BS đang phục vụ sẽ rời khỏi chuyển giao.
4. MS phát bản tin Handoff Complete đến BS đang phục vụ.
5. BS đang phục vụ phát bản tin Interface Primary Transfer ( chuyển sơ cấp giao diện) đến BS đích cùng với thông tinbản ghi cuộc gọi tương ứng.
6. BS đích khẳng định bản tin này bằng bản tin Interfacce Primary Transfer Ạck ( xác nhận chuyển sơ cấp giao diện).
7. BS đích phát bản tin Handoff Information đến MSC.
8. MSC phát bản tin Handoff Information Ack đến BS đích.
9. BS đích phát lệnh Pilot Measurement Request ( yêu cầu đo hoa tiêu) đến MS.
10. Ms phát bản tin Pilot Strength Measurement đến BS đích.
11. BS đang phục vụ bản tin Remove Request ( yêu cầu rời bỏ) đến MSC để yêu cầu rời bỏ kết nối.
12. MSC khẳng định bản tin này bằng bản tin Remove Ack đến trạm BS gốc.
Bây giờ MS làm việc với BS đích ( BS phục vụ mới). Nếu cần các chuyển giao mềm bổ sung thì quá trình chuyển giao được lặp lại
3.2.4 Ưu nhược điểm của chuyển giao mềm
Chuyển giao mềm là loại chuyển giao đặc thù của hệ thống thông tin di động WCDMA dựa trên nguyên tắc nối trước khi cắt. So với chuyển giao cứng thì HO có một số ưu nhược điểm sau :
a/ Ưu điểm
- Điều hòa tải trên mạng : trong trường hợp tải của 1 cell vì lý do nào đấy tăng đột ngột thì hệ thống sẽ chuyển giao sang các cell lân cận có lưu lượng thấp hơn
- Làm cho thông tin của người sử dụng liên tục hơn không bị ngắt quãng như trong chuyển giao cứng
- Cung cấp chất lượng thông tin tốt hơn, không bị rót cuộc gọi
- Việc phân bố tải của các cell làm dung lượng hệ thống tăng
- Một ưu điểm nữa của chuyển giao mềm là khi kết hợp với điều khiển công suất. Vì thường vị trí chuyển giao là nơi mà cường độ tín hiệu yếu lên nếu chuyển giao mềm kết hợp với điều khiển công suất sẽ làm giảm nhiễu lên các MS khác
Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm đã kể trên thì chuyển giao mềm cũng có một số nhược điểm
b/ Nhược điểm
- Chuyển giao mềm làm giảm dung lượng đường xuống của hệ thống do trong quá trình thực hiện chuyển giao MS thông tin đồng thời với cả hai trạm gốc tức là nó được cấp hai kênh lưu lượng làm giảm tài nguyên mạng. Cả MS và BS luôn phải giám sát chất lượng hệ thống
- Kĩ thuật chuyển giao mềm phức tạp hơn chuyển giao cứng
Tuy còn có nhưng nhược điểm kể trên nhưng chuyển giao mềm vẫn là kĩ thuật chuyển giao đã đáp ứng được các yêu cầu khắt khe của hệ thống thông tin di động thế hệ 3 với nhiều dịch vụ chất lượng cao
KẾT LUẬN
Điều khiển công suất là quá trình điều khiển công suất của máy phát trong quá trình hoạt động. Điều khiển công suất có quan hệ mật thiết với chuyển giao mềm. Nếu kết hợp tốt hai kĩ thuất này thì sẽ giảm đáng kể nhiễu cũng như làm tăng chất lượng hệ thống. Lợi ích chính của việc điều khiển công suất là giải quyết vấn đề gần- xa, hạn chế pha đinh cũng như sự che tối đối với tín hiệu ở đường lên, giảm nhiễu giao thoa ở đường xuống
Trong quá trình thực hiện đề tài em đã cơ bản hiểu rõ về cơ chế cũng như các thuật toán điều khiển công suất và chuyển giao được áp dụng trong hệ thống WCDMA. Tuy nhiên do trình độ cũng như thời gian có hạn lên đề tài của em khó tránh khỏi những thiếu sót. Một lân nữa em xin chân thành Thank thầy Bùi Đình Thịnh cùng các thầy, cô giáo trong tổ môn, đã dạy bảo, hướng dẫn em trong những năm qua.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Điều khiển công suất và chuyển giao trong hệ thống thông tin di động WCDMA
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WCDMA 4
1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ WCDMA 4
1.2 CẤU TRÚC HỆ THỐNG WCDMA 7
1.2.1 Cấu trúc mạng WCDMA 7
1.2.2 Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN 10
1.3 CÁC KÊNH VÔ TUYẾN 12
1.3.1 Kênh vật lý 12
1.3.2 Kênh logic 14
1.4 QUY HOẠCH PHỔ TẦN CỦA WCDMA 17
Chương II. ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT VÀ CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO MÃ 19
2.1 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 19
2.1.1 Cở sở của điều khiển công suất 19
2.1.2Phân loại điều khiển công suất 22
2.2. CHUYỂN GIAO 24
2.2.1 Mục đích của chuyển giao ( Handoff) 24
2.2.2 Trình tự chuyển giao 26
CHƯƠNG III. ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT VÀ CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG WCDMA 30
3.1 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 30
3.1.1. Các dạng điều khiển công suất 30
3.1.2 Nguyên lý điều khiển công suất vòng hở 31
3.1.3 Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín 33
3.1.4 Quá trình thực điều khiển công suất đường lên 35
3.1.5 Quá trình thực điều khiển công suất đường xuống 37
3.1.6 Điều khiển công suất ở trạng thái chuyển giao mềm 38
3.2 CHUYỂN GIAO 39
3.2.1 Các kiểu chuyển giao trong WCDMA 40
3.2.2 Thuật toán chuyển giao trong WCDMA 43
3.2.3 Lưu đồ thực hiện chuyển giao 46
3.2.4 Ưu nhược điểm của chuyển giao mềm 49
KẾT LUẬN 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO 51
CÁC TỪ VIẾT TẮT 52
LỜI MỞ ĐẦU
Thông tin di động được coi như là một thành tựu tiên tiến trong lĩnh vực thông tin viễn thông của con người 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, mà 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- Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 là cái đích mà thế giới đang hướng tới.
Hoà chung với xu thế phát triển của thế giới. Các nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động Việt nam đã và đang nỗ lực hết mình để cung cấp tới khách hàng những dịch vụ với chất lượng tốt nhất và với yêu cầu ngày càng cao của khách hàng thì việc tiến lên hệ thống thông tin di động thế hệ 3 là điều tất yếu. Đa phần các công ty cung cấp dịch vụ thông tin di động ở Việt nam áp dụng công nghệ GSM và cung cấp dịch vụ di động cho phần lớn thuê bao di động ở Việt nam. Vì vậy, để phát triển lên 3G thì lộ trình bắt buộc sẽ là từ GSM tiến lên WCDMA (Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng) theo hợp chuẩn IMT_2000. Và em đã chọn đề tài: “ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT VÀ CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA” làm đề tài nghiên cứu tốt nghiệp. Nội dung của đề tài gồm:
Chương I: Tổng quan về hệ thống WCDMA
Chương II: Điều khiển công suất và chuyển giao trong hệ thống thông tin di động CDMA
Chương III: Điều khiển công suất và chuyển giao trong hệ thống WCDMA
Em xin chân thành thành Thank sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Bùi Đình Thịnh cũng như sự dạy bảo tận tình của các thầy, cô trong tổ môn Điên tử viễn thông khoa Điện- Điện tử hàng hải, trường Đại học Hàng hải Việt Nam. Đã giúp đỡ em trong suốt bốn năm học tập và trong ba tháng làm đồ án vừa qua.
Một lần nữa em xin chân thành Thank !
Hải Phòng , tháng 2 năm 2011
Sinh viên: Phạm Văn Linh
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WCDMA
1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ WCDMA
- WCDMA (Wide Code Division Multy Access): đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng là công nghệ truy nhập vô tuyến chính của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3- hệ thống UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
Nền tảng công nghệ chính của WCDMA là công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA). Trong lịch sử thông tin di đông đã tồn tại các cách đa truy nhập khác nhau là: FDMA đa truy nhập phân chia theo tần số; TDMA đa truy nhập phân chia theo thời gian và CDMA. Sự khác nhau của 3 phưong thức truy nhập được chỉ ra trong hình 1-1
Hình 1-1 : Các cách đa truy nhập
- Trong hệ thống đa truy nhập theo tần số (FDMA), độ rộng băng tần được cấp phát cho hệ thống là B Mhz được chia thành n băng tần con, mỗi băng tần con được ấn định cho một kênh riêng có độ rộng băng tần là B/n Mhz. Các tín hiệu cho mỗi người sử dụng khác nhau được truyền trong các kênh khác nhau với các tần số điều chế khác nhau. Mỗi người sử dụng khi truy nhập mạng sẽ được ấn định một kênh tần số. Và vì mỗi người được cấp phát một kênh tần riêng trong dải băng tần của hệ thống nên cần có khoảng bảo vệ giữa từng kênh để phòng ngừa sự không hoàn thiện của các bộ lọc và các bộ dao động để tránh nhiễu giao thoa kênh lân cận. Vì vậy, để đảm bảo FDMA tốt tần số phải được phân chia và quy hoạch thống nhất trong toàn hệ thống.
- Hệ thống đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), các tín hiệu của người sử dụng khác nhau được truyền đi trong các khe thời gian khác nhau. Máy phát của mỗi người sử dụng không phát liên tục mà chỉ phát vào đúng khe thời gian đã được ấn định cho người sử dụng. Sự truyền dẫn này được gọi là cụm. Sự phát đi một cụm được đưa vào một cấu trúc thời gian được gọi là khung, tất cả các máy đầu cuối vô tuyến phải phát theo cấu trúc này. Ở TDMA vấn đề đồng bộ rất quan trọng. Đồng bộ cho phép xác định đúng vị trí của cụm cần lấy ra ở máy thu hay cần phát đi ở máy phát tương ứng. Ngoài ra, đồng bộ còn phải xét đến cả vị trí của các máy di động so với trạm gốc. So với FDMA, TDMA cho phép tiết kiệm tần số và thiết bị thu nhỏ phát nhỏ gọn hơn. Tuy nhiên, ở nếu chỉ sử dụng một cặp tần số sóng mang thì không đủ đảm bảo dung lượng của mạng. Vì thế TDMA thường được sử dụng kết hợp với FDMA để tăng cao dung lượng của mạng. Do đó, vấn đề quy hoạch mang là một vấn đề rất quan trọng trong các mạng TDMA đặc biệt là cơ chế tái sử dụng tần số.
- CDMA là cách đa truy nhập mà ở đó mỗi kênh được cung cấp một tần số và một mã duy nhất. Đây là cách đa truy nhập mới, cách này dựa trên nguyên lý trải phổ. Trong các hệ thống thông tin, thông thường độ rộng băng tần là vấn đề quan tâm chính và các hệ thống này được thiết kế để sử dụng càng ít độ rộng băng tần càng tốt. Trong các hệ thống thông tin trải phổ (SS: Spread Spectrum) độ rộng băng tần của tín hiệu được mở rộng trước khi phát đi. Khi chỉ có một người sủ dụng trong băng tần của hệ thống SS thì không có hiệu quả. Tuy nhiên, ở môi trường nhiều người sử dụng, các người sử dụng này có thể dùng chung một bằng tần SS khi đó việc sử dụng băng tần có hiệu suất cao hơn. Một hệ thống thông tin được coi là hệ thống SS nếu: Tín hiệu phát chiếm độ rộng băng tần lớn hơn độ rộng băng tần tối thiểu cần thiết để phát tin; Trải phổ được thực hiện bằng một mã độc lập với số liệu. Với các công nghệ khác nhau số người sử dụng lớn nhất có thể chia sẻ đồng thời các kênh vật lý là cố định. Tuy nhiên trong hệ thống CDMA, các tín hiệu cho người sử dụng khác nhau được truyền đi trong cùng một băng tần tại cùng một thời điểm. Trong CDMA tài nguyên vô tuyến được phân bổ dựa trên các mã giả ngẫu nhiên. Do vậy, những người sử dụng đồng thời có thể chiếm dụng cùng một băng tần trong cùng một khoảng thời gian. Mỗi người sử dụng được gán cho một hay nhiều mã riêng biệt. Và những mã đó được sử dụng để phân biệt cell, kênh truyền dẫn và người sử dụng. Mỗi tín hiệu người sử dụng đóng vai trò như là nhiễu đối với tín hiệu của người sử dụng khác, do đó dung lượng của hệ thống CDMA gần như là mức nhiễu, và không có con số lớn nhất cố định, nên dung lượng của hệ thống CDMA được gọi là dung lượng mềm. CDMA là công nghệ thực hiện trải tín hiệu gốc thành tín hiệu băng rộng trước khi truyền đi. Ngoài ra thì do sử dụng cùng một băng tần cho tất cả mọi người sử dụng nên hệ số tái sử dụng tần số của hệ thống CDMA là bằng một.
- WCDMA sử dụng kĩ thuật trải phổ chuỗi trưc tiếp DS- CDMA với tốc độ Chip là 3.84Mps làm việc ở băng tần 5Mhz và áp dụng phương pháp ghép song công phân chia theo tần số FDD. Giải pháp FDD là sử dụng hai băng tần 5 MHz với hai sóng mang phân cách nhau 190 MHz: đường lên có băng tần nằm trong dải phổ từ 1920 MHz đến 1980 MHz, đường xuống có băng tần nằm trong dải phổ từ 2110 MHz đến 2170 Mhz. Mặc dù 5 MHz là độ rộng băng danh định, ta cũng có thể chọn độ rộng băng từ 4,4 MHz đến 5 MHz với nấc tăng là 200 KHz. Việc chọn độ rộng băng đúng đắn cho phép ta tránh được nhiễu giao thoa nhất là khi khối 5 MHz tiếp theo thuộc nhà khai thác khác. Băng tần rộng hơn và tốc độ trải phổ cao làm tăng độ lợi xử lý và một giải pháp thu đa đường tốt hơn
- Hệ thống WCDMA sử dụng chế độ không đồng bộ giữa các BS vì vậy không cần duy trì một quá trình đồng bộ chính xác giữa tất cả các BS. Nó được sử dụng để nhằm mục đích đảm bảo dễ dàng việc triển khai phủ kín sóng bởi các BS cho các môi trường truyền sóng trong nhà và ngoài trời, cũng như dễ dàng trong việc lắp thêm các BS để tăng lưu lượng phục vụ tai các BS bị quá tải
- WCDMA hỗ trợ trọn vẹn cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói tốc độ cao và đảm bảo sự hoạt động đồng thời các dịch vụ hỗn hợp với chế độ gói hoạt động ở mức hiệu quả cao nhất. Hơn nữa, WCDMA có thể hỗ trợ các lớp tốc độ số liệu khác nhau, dựa trên thủ tục điều chỉnh tốc độ. Chuẩn WCDMA hiện thời sử dụng phương pháp điều chế QPSK, một phương pháp điều chế tốt hơn 8-PSK, cung cấp tốc độ số liệu đỉnh là 2Mbps với chất lượng truyền tốt trong vùng phủ rộng. Vì hỗ trợ các tốc độ số liệu khác nhau cho nhiều loại dịch vụ lên cần có cách hiệu quả để kết hợp các dịch vụ với các tốc độ khác nhau. Vì vậy, trong WCDMA đối với đường xuống mã trải phổ OVSF được ứng dụng các mã trong bộ mã này được tạo ra trực giao với nhau cho dù hệ số trải phổ SF là khác nhau. Điều này cho phép cung cấp các dịch vụ với tốc độ bít khác nhau qua các kênh trực giao với nhau. Đường lên sử dụng các mã ngẫu nhiên để phân biệt giữa các người sử dụng khác nhau. Các mã ngẫu nhiên này được mạng ấn định. MS sẽ nhận được thông báo mã ngẫu nhiên nào được cấp cho mình trong bản tin cho phép truy nhập trên kênh tìm gọi ở đường xuống.
Kích cỡ của tập tích cực có thể thay đổi được, thông thường tập tích cực có kích thước trong khoảng từ 1 đến 3 tín hiệu.
Do hướng chuyển động của UE thay đổi ngẫu nhiên, UE có thể quay trở lại cell A ngay sau khi thực hiện chuyển giao lần thứ nhất. Điều này sẽ làm xảy ra hiệu úng gọi là ping-pong. Hiệu ứng này làm ảnh hưởng không có lợi đối với lưu lượng hệ thống cững như hoạt động của toàn bộ hệ thống. Việc sủ dụng giới hạn chuyển giao có thể tránh được một số chuyển giao không cần thiết.
Như ở trên chúng ta đã biết là để thực hiện chuyển giao thì MS luôn luôn phải thực hiện giám sát chất lượng dịch vụ QoS và tìm kiếm, đo cường độ của các hoa tiêu, sắp xếp vào các tập tương ứng. Trong hệ thống CDMA sử dụng một kĩ thuật tìm kiếm hoa tiêu gọi là cửa sổ tìm. Trạm di động thực hiện tìm kiếm kênh hoa tiêu trong một khoảng thời gian cho trước bằng số chip của một chuỗi hoa tiêu PN.
MS sử dụng ba cửa sổ tìm kiếm sau :
1. SRCH_A : là cửa sổ tìm mà MS sử dụng để bám tập tích cực và tập ứng cử
2. SRCH_N : là cửa sổ tìm mà MS sử dụng để giám sát các hoa tiêu lân cận
3. SRCH_R : là cửa sổ tìm mà MS sử dụng để giám sát các hoa tiêu tập còn lại
Khi đó quá trình quyết định chuyên giao được thực hiện theo lưu đồ hình 3-15
Trong đó
T_ADD: Ngưỡng phát hiện hoa tiêu
T_COMP : Ngưỡng so sánh
Hình 3-15Lưu đồ thuật toán quyết định chuyển giao
3.2.3 Lưu đồ thực hiện chuyển giao
Sau khi quyết định chuyển giao thi MS sẽ tiến hành chuyển giao theo hướng dẫn của BS. Quá trình chuyển giao được biểu diễn như các hình dưới
Hình 3-16 biểu diễn quá trình bắt đầu chuyển giao mềm
Hình 3-16 : Chuyển giao mềm bắt đầu
1. MS xác định rằng một trạm BS khác có cường độ tín hiệu hoa tiêu đủ để trở thành đích của chuyển giao.
2. MS phát bản tin Pilot Strength Measurement (đo cường độ hoa tiêu) đến BTS đang phục vụ nó.
3. BS đang phục vụ phát bản tin Interbase Station Handoff ( yêu cầu chuyển giao) đến MSC đích.
4. MSC phát bản tin Interbase station Handoff tới BS đích.
5. BS đích thiết lập thông tin với MS bằng cách phát bản tin Null Traffic đến MS.
6. BS đích phát bản tin Join Request ( yêu cầu kết nối liên lạc ) đến MSC.
7. MSC xem xát các kết nối với hai BS để thực hiện chuyển giao mà không làm gián đoạn kết nối, sau đó phát bản tin Join Request Acknowledge (xác nhận kết nối) đến BS đích.
8. BS đích phát bản tin Interbase Handoff Acknowledge đến MSC.
9. MSC phát bản tin Interbase handoff Acknowledge đến BS đang phục vụ.
10. BS đang phục vụ phát bản tin ra Handoff Direction đến MS.
11. Ms phát bản tin Handoff Complete đến BS đang phục vụ.
12. BS phục vụ mới phát bản tin Handoff Information ( thông báo chuyển giao) đến MSC.
13. MSC khẳng định bản tin này bằng bản tin Handoff Information Ack.
14. BS đích phát lênh Pilot Measurement đến MS.
15. Ms phát bản tin Pilot Strength Measurement đến BS đích.
Trong quá trình chuyển giao thì MS thông tin đồng thời với cả hai BS và quá trình chuyển giao sẽ kết thúc khi tín hiệu của BS cũ không còn đủ mạnh. Khi này MS sẽ loại bỏ trạm gốc cũ để thực hiện liên lạc trên trạm gốc mới
Hình 3-17 : Kết thúc quá trình chuyển giao MS rời bỏ BS phục vụ
1. MS xác định rằng trạm BS đang phục vụ nó không đủ cường độ tín hiệu để tiếp tục ở trạng thái chuyển giao mềm.
2. MS phát bản tin Pilot Strength Measurement đến BS. Bản tin này yêu cầu BS rời bỏ chuyển giao.
3. BS đang phục vụ phát bản tin Handoff Direction đến MS. Bản tin này chỉ thị rằng BS đang phục vụ sẽ rời khỏi chuyển giao.
4. MS phát bản tin Handoff Complete đến BS đang phục vụ.
5. BS đang phục vụ phát bản tin Interface Primary Transfer ( chuyển sơ cấp giao diện) đến BS đích cùng với thông tinbản ghi cuộc gọi tương ứng.
6. BS đích khẳng định bản tin này bằng bản tin Interfacce Primary Transfer Ạck ( xác nhận chuyển sơ cấp giao diện).
7. BS đích phát bản tin Handoff Information đến MSC.
8. MSC phát bản tin Handoff Information Ack đến BS đích.
9. BS đích phát lệnh Pilot Measurement Request ( yêu cầu đo hoa tiêu) đến MS.
10. Ms phát bản tin Pilot Strength Measurement đến BS đích.
11. BS đang phục vụ bản tin Remove Request ( yêu cầu rời bỏ) đến MSC để yêu cầu rời bỏ kết nối.
12. MSC khẳng định bản tin này bằng bản tin Remove Ack đến trạm BS gốc.
Bây giờ MS làm việc với BS đích ( BS phục vụ mới). Nếu cần các chuyển giao mềm bổ sung thì quá trình chuyển giao được lặp lại
3.2.4 Ưu nhược điểm của chuyển giao mềm
Chuyển giao mềm là loại chuyển giao đặc thù của hệ thống thông tin di động WCDMA dựa trên nguyên tắc nối trước khi cắt. So với chuyển giao cứng thì HO có một số ưu nhược điểm sau :
a/ Ưu điểm
- Điều hòa tải trên mạng : trong trường hợp tải của 1 cell vì lý do nào đấy tăng đột ngột thì hệ thống sẽ chuyển giao sang các cell lân cận có lưu lượng thấp hơn
- Làm cho thông tin của người sử dụng liên tục hơn không bị ngắt quãng như trong chuyển giao cứng
- Cung cấp chất lượng thông tin tốt hơn, không bị rót cuộc gọi
- Việc phân bố tải của các cell làm dung lượng hệ thống tăng
- Một ưu điểm nữa của chuyển giao mềm là khi kết hợp với điều khiển công suất. Vì thường vị trí chuyển giao là nơi mà cường độ tín hiệu yếu lên nếu chuyển giao mềm kết hợp với điều khiển công suất sẽ làm giảm nhiễu lên các MS khác
Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm đã kể trên thì chuyển giao mềm cũng có một số nhược điểm
b/ Nhược điểm
- Chuyển giao mềm làm giảm dung lượng đường xuống của hệ thống do trong quá trình thực hiện chuyển giao MS thông tin đồng thời với cả hai trạm gốc tức là nó được cấp hai kênh lưu lượng làm giảm tài nguyên mạng. Cả MS và BS luôn phải giám sát chất lượng hệ thống
- Kĩ thuật chuyển giao mềm phức tạp hơn chuyển giao cứng
Tuy còn có nhưng nhược điểm kể trên nhưng chuyển giao mềm vẫn là kĩ thuật chuyển giao đã đáp ứng được các yêu cầu khắt khe của hệ thống thông tin di động thế hệ 3 với nhiều dịch vụ chất lượng cao
KẾT LUẬN
Điều khiển công suất là quá trình điều khiển công suất của máy phát trong quá trình hoạt động. Điều khiển công suất có quan hệ mật thiết với chuyển giao mềm. Nếu kết hợp tốt hai kĩ thuất này thì sẽ giảm đáng kể nhiễu cũng như làm tăng chất lượng hệ thống. Lợi ích chính của việc điều khiển công suất là giải quyết vấn đề gần- xa, hạn chế pha đinh cũng như sự che tối đối với tín hiệu ở đường lên, giảm nhiễu giao thoa ở đường xuống
Trong quá trình thực hiện đề tài em đã cơ bản hiểu rõ về cơ chế cũng như các thuật toán điều khiển công suất và chuyển giao được áp dụng trong hệ thống WCDMA. Tuy nhiên do trình độ cũng như thời gian có hạn lên đề tài của em khó tránh khỏi những thiếu sót. Một lân nữa em xin chân thành Thank thầy Bùi Đình Thịnh cùng các thầy, cô giáo trong tổ môn, đã dạy bảo, hướng dẫn em trong những năm qua.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: