Chinh_sua

MỤC LỤC BÁO CÁO THU PHÁT VÔ TUYẾN ĐỀ TÀI: THIẾT BỊ NodeB GIẢNG VIÊN BỘ MÔN : NGUYỄN VIẾT MINH  THÀNH VIÊN NHÓM: NGUYỄN ĐĂNG TRUNG : LỚP D13VT4 PHAN VĂN BẢO : LỚP D13VT4 NGUYỄN VĂN TRƯỜNG : LỚP D13VT5 NGUYỄN XUYÊN : LỚP D13VT7  PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC: PHAN VĂN BẢO LÀM WORD VÀ SLIDE PHẦN VÀ NGUYỄN ĐĂNG TRUNG LÀM WORD VÀ SLIDE PHẦN 3.1 VÀ 3.2 NGUYỄN VĂN TRƯỜNG LÀM WORD VÀ SLIDE PHẦN 3.3 VÀ 3.4 NGUYỄN XUYÊN LÀM WORD VÀ SLIDE PHẦN VÀ PHẦN I GIỚI THIỆU VỀ NODEB Node B nút mạng thông tin di động Node B cung cấp kết nối điện thoại di động mạng di động diện rộng Nhìn chung NodeB BTS Tuy nhiên công nghệ 3G người ta không sử dụng thuật ngữ BTS mà sử dụng NodeB Khái niện NodeB giới thiệu lần đâu tiên phần giới thiệu UMTS NodeB kết nối với RNC (Radio Network Controller) qua giao tiếp Iub, RNC có chức điều khiển, kiển soát NodeB UE (user equipment) kết nối tới NodeB thông qua giao tiếm không dây, giao tiếp gọi Uu (có thể WCDMA công nghệ không dây 3G nào) Giao tiếp IuB ATM (E1/T1 lớp vật lý), IP lai (ATM&IP) Ngoài ra, phần điều khiển tăng lên so với BTS chức quản lý processing Radio Quá trình chuyển đổi từ tín hiệu (Baseband) sang RF gần tương tự BTS, điểm tạo nên khác biệt chúng công nghệ không dây WCDMA công nghệ sử dụng giao diện vô tuyến theo tiêu chuẩn 3GPP hệ thống thông tin di động hệ Giao diện hỗ trợ tốc độ số liệu lên đến 2Mbps sóng mang có băng tần 5MHz Hiện HSPA đưa với tốc độ số liệu đỉnh 14,4Mbps cho R5 HSDPA 5,7Mbps cho R6 HSUPA BTS (hay node B) phần tử thực giao diện vô tuyến với đầu cuối di động 3G (UE) Nó nhận tín hiệu giao diện Iub từ RNC chuyển vào tín hiệu vơ tuyến giao diện Uu Nó thực số thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến sở “điều khiển cơng suất vịng trong” Để phát triền mạng vô tuyến với vùng phủ hiệu tốt, cần triển khai hàng nghìn BTS Vì giá thành BTS chiếm tỷ lệ lớn tổng giá thành xây dựng mạng Mỗi BTS bao gồm phần xử lý tín hiệu vơ tuyến phần xử lý tín hiệu băng gốc Phần xử lý tín hiệu vơ tuyến làm việc thiết bị thu phát khuếch đại cơng suất vơ tuyến (RF PA: Radio Frequency Power Amplifier) phần tử quan trọng Bộ khuếch đại cơng suất tuyến tính chiếm 1/3 giá thành toàn BTS RF PA khối tiêu thụ cơng suất BTS Để giảm giá thành BTS, cần đưa phương pháp hiệu suất để giảm giá thành khối RF PA BTS Điều địi hỏi sử dụng PA có băng thơng rộng, tính tuyến tính cao hiệu suất cao Công nghệ PA số hiệu suất cao “DPD+Doherty” (DPD: Digital Predistortion) đáp ứng yêu cầu Công nghệ DPD cho phép làm méo tín hiệu trước miền số Vì làm méo trước hoạt động ngược với méo PA gây ra, nên đầu PA đạt độ tuyến tính cao Cơng nghệ PA Doherty có hai phần chính: khuếch đại (hay khuếch đại sóng mang) khuếch đại đỉnh Bộ khuếch đại hoạt động liên tục khuếch đại đỉnh làm việc giá trị đỉnh thiết lập trước Bộ khuếch đại làm việc trạng thái gần bão hòa để đạt hiệu suất cao khuếch đại hầu hết tín hiệu Bộ khuếch đại đỉnh làm việc giá trị đỉnh phần lớn thời gian không tiêu thụ cơng suất Dải tuyến tính quan hệ đầu đầu vào mở rộng đáng kể so với vùng tuyến tính khuếch đại đơn điều cho phép đạt hiệu suất cao so với trường hợp tín hiệu phải đặt vùng tuyến tín khuếch đại công suất đơn PHẦN II KIẾN TRÚC CƠ SỞ CỦA 3G WCDMA UMTS BTS(NODEB) Kiến trúc điển hình trạm thu phát gốc 3G WCDMA UMTS (hình 2.1) bao gồm bốn phần chính: phần vơ tuyến (RF: Radio Frequency), phần băng gốc (BB: Baseband), phần điều khiển truyền dẫn Mơđule RF phát/thu tín hiệu biến đổi tín hiệu số vào sóng vơ tuyến ngược lại Mơđule băng gốc (BB: Base Band)) xử lý tín hiệu mã hóa trước phát/thu đến/từ mạng lõi thơng qua mơđule truyền dẫn Khối điều khiển đóng vai trị điều phối ba mơđule nói Cơng nghiệp sản xuất định số điểm tham chuẩn (RP: Reference Point) nhằm đạt đựơc giá thành thấp cho môđule khác Chức trạm gốc chia thành hai phần chính: chức mặt phẳng điều khiển chức mặt phẳng người sử dụng Chức mặt phẳng người sử dụng liên quan đến truyền tải, băng gốc anten Chức mặt phẳng điều khiển liên quan đến truyền dẫn số liệu điều khiển, số liệu khai thác bảo dưỡng (O&M: Operation and Maintenance) Hình 2.1 Kiến trúc chung BTS Các khuếch đại công suất môđule RF chiếm 50% giá thành BTS, nên nhà sản suất nghiên cứu kết hợp hai chức vào mơđule có giá thành thấp Vì cần có giao diện chung phần băng gốc phần RF để cổ vũ sáng kiến cạnh tranh cho việc nghiên cứu môđule RF khuếch đại công suất (PA: Power Amplifier) Đây lý việc đưa định nghĩa các giao diện chung RP3 BB phần RF Hai giao diện chung đựơc định nghĩa là: CPRI (Common Public Radio Interface: giao diện vô tuyến công cộng chung) OBSAI (Open Base Station Standard Initiative: sáng kiến tiêu chuẩn trạm gốc mở) Trong trường hợp xử lý kỹ thuật khác yêu cầu kiểu tài nguyên, tốt tập trung phần cứng phần mềm vào nhóm dùng chung cách cho phép sử dụng tài nguyên hiệu Dùng chung tài nguyên cho phép tăng dung lượng mơi trường xẩy phân bố nhu cầu tài nguyên không đồng Tập trung tài nguyên băng gốc chỗ cho phép chia sẻ tài nguyên xử lý tín hiệu ơ, nhờ đạt sử dụng dung lượng xử lý BTS lớn Một nét quan trọng dùng chung chứa đựng khả dự phòng tài nguyên cách chia sẻ tài nguyên chung Trong trường hợp lưu lượng chuyển sang tài nguyên khác phần tài nguyên chung chưa dùng Vì tính khả dụng xử lý lưu lượng tăng so với trường hợp không dùng chung tài ngun Hình 2.2 cho thấy thí du kiến trúc BTS tài nguyên băng gốc (BB) dùng chung TXB BB: Transmiter Board: phiến phát băng gốc; RARXB BB: Random Access and RX Board: phiến thu truy nhập ngẫu nhiên băng gốc TRXB: Transceiver Board: phiến phát thu; MCPA and AIUB: Multicarrier Power Amplifier and Antenna Interface Unit Board: khuếch đại đa sóng mang phiến giao diện anten; FE: Front-End: đầu phát thu vơ tuyến Kiến trúc BTS hình 2.2 bao gồm hai phần: phần đặc thù ô phần không đặc thù ô Phần đặc thù ô đầu phát thu vô tuyến (FE: Front-End) chứa phiến phát thu (TRXB), phiến khuếch đại đa sóng mang phiến giao diện anten (MCPA and AIUB), phần chung (không đặc thù ô) chứa phiến xử lý băng gốc.Trên hình 3.2 xử lý băng gốc chia thành phiến phát băng gốc (TXBBB ) phiến truy nhập ngẫu nhiên thu băng gốc (RAXB BB ) TXBBB xử lý đường xuống, mã hóa, trải phổ điều chế RAXB BB xử lý đường lên, cho phép giải điều chế, giải trải phổ giải mã PHẦN III: CÁC CHỨC NĂNG BĂNG GỐC VÀ CÁC VẤN ĐỀ THIẾT KẾ BĂNG GÔC 3.1 Các chức băng gốc Các phiến băng gốc thực chức lớp vật lý sau: - Sắp xếp giải xếp kênh vật lý kênh truyền tải - Ghép phân kênh - Mã hóa giải mã - Trải phổ giải trải phổ - Điều chế giải điều chế - Các thủ tục lớp vật lý - Các đo đạc lớp vật lý Ngoài phiến băng gốc BTS thực chức sau: - Lập cấu hình trạm gốc vô tuyến - Điều khiển ô - Phân phối thông tin hệ thống - Lập cấu hình liên kết vơ tuyến cho kênh riêng chung - Xử lý luồng số liệu Iub - Đồng phân phối nút Hình 3.1 cho thấy tổng quan xắp xếp (hay chuyển đổi) tiêu chuẩn kênh logic, truyền tải vật lý Hình 3.1 Mơ hình chuyển đổi kênh (sắp xếp kênh) 3GPP định nghĩa: - Các thủ tục đồng cho ô, kênh chung kênh riêng - Các thủ tục truy nhập ngẫu nhiên Các thủ tục điều khiển công suất vịng vịng ngồi Để cải thiện hiệu kết nối liên kết vô tuyến, 3GPP khuyến nghị tăng cường phân tập vịng kín vịng hở Sau lập cấu hình phiến băng gốc để diao diện với phân hệ khác, phiến truyền lưu lượng Nếu tải lưu lượng phiến băng gốc thấp, toàn phần phiến đưa vào chế độ tiết kiệm công suất để giảm tiêu thụ công suất Trái lại, tải lưu lượng cao, chế giám sát bảo vệ giảm nguy gọi 3.2 Các khía cạnh thiết kế băng gốc Băng gốc thiết kế phù hợp với tiêu chuẩn 3GPP cho WCDMA Ngoài kiến trúc băng gốc thiết kế để đáp ứng với yêu cầu đảm bảo hoạt động trạm gốc Các yêu cầu gồm: tính linh hoạt cấu hình, sử dụng hiệu tài nguyên, dễ triển khai, tương thích phần cứng chiụ đựơc tương lai Bằng cách sử dụng công nghệ DSP (Digital Signal Processing: xử lý tín hiệu số), (Field Programable Gate Array: mảng cổng khả lập trình theo ứng dụng) ASIC (Application Specific Integrated Circuit: mạch tích hợp đặc dụng), nhà sản xuất tăng cừơng đáng kể lưu lượng báo hiệu điều khiển (được đánh giá theo thuật ngữ “CE: phần tử kênh” cho kênh vật lý dành riêng) Trong 3GPP thuật ngữ “phần tử kênh” (CE: Channel Element) đưa để đánh giá khả xử lý tín hiệu thực phần băng gốc BTS CE mô tả tài nguyên dung lượng mà người sử dụng cần cho dịch vụ đặc thù, hiểu dung lượng phần cứng BTS Số lượng phần tử kênh dựa kiểu lưu lượng phụ thuộc vào kênh mang vô tuyến số lượng người sử dụng đồng thời kênh mang vô tuyến đặc thù CE tương đương tài ngun khơng chuẩn hóa 3GPP khơng định nghĩa nhà sản xuất Các định nghĩa CE khác về: (1) số CE cần thiết cho dịch vụ cho trước, (2) có cần thiết tài nguyên CE cho báo hiệu chung, đo đạc chế độ nén … hay không CE số đo đơn giản trực giác dung lượng băng gốc 3.3 Thiết kế phiến xử lý băng gốc phát (TXBBB ) 3.3.1 Các chức xử lý đường xuống Hình 3.2 cho thấy khối chức để xử lý đường xuống Ngồi khối cịn chứa chức băng gốc khác hình vẽ Xử lý xử lý giao thức khung (FP: Frame Protocol) (được thể phía trái) Sau biết khung số liệu kênh chung (kênh tìm gọi: PCH kênh truy nhập đường xuống: FACH) kênh riêng (DCH) đến từ giao diện Iub, xử lý giao thức khung đồng khung lấy phần tải tin khung số liệu Phần tải tin chứa kênh truyền tải khơng mã hóa Hình 3.2 Các khối chức đường xuống 3.3.2 Thực phiến TX băng gốc (TXBbb) Hình 3.3 cho thấy thực TXBBB chia thành hai phần: xử lý phiến phần cứng đặc thù phiến Bộ xử lý phiến điều khiển phiến phần lưu lượng Phần cứng đặc thù phiến xử lý số liệu người sử dụng để gửi đến giao diện vô tuyến Phần cứng chứa xử lý giao diện mặt phẳng người sử dụng Iub, xử lý tốc độ ký hiệu, xử lý tốc độ chip điều khiển xử lý lớp vật lý Hình 3.3 Thực phiến TXBBB cho mặt phẳng người sử dụng Bộ xử lý giao diện mặt phẳng người sử dụng xử lý giao thức mặt phẳng người sử dụng giao diện Iub cho luống số liệu DCH CCH từ RNC Bộ xử lý tốc độ ký hiệu xử lý kênh truyền tải (TrCH), kênh truyền tải đa hợp mã hóa (CCTrCH), kênh vật lý cho kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp thứ cấp (P-CPCCH S-CPCCH), kênh thị tìm gọi (PICH) kênh vật lý riêng (DPCH) Bộ xử lý tốc độ chip xử lý phân bố kênh vật lý, tạo kênh đồng (SCH), kênh hoa tiêu chung sơ cấp (P-CPICH), kênh thị bắt (AICH), thực trải phổ, xếp ký hiệu điều chế phát chuỗi đầu phân bố đến TRX Nó đo cơng suất phát mã xử lý tất chức liên quan đến xử lý sóng mang / Bộ điều khiển xử lý lớp vật lý (L1) xử lý cấu hình phần xử lý tốc độ ký hiệu và phần xử lý tốc độ chip liên quan đến điều khiển đo đạc, thiết lập, giải phóng lập lại cấu hình ơ/các sóng mang kênh Các chức xử lý giao diện mặt phẳng người sử dụng Iub xử lý lớp vật lý thực DSP để đảm bảo tính linh hoạt cho: 3.4.3 Máy thu RAKE Máy thu RAKE phân tách phần tử đa đường kết hợp quán chúng thành vectơ tín hiệu lớn để đảm bảo điều kiện tách sóng tốt Điều cho phép tăng xác suất đưa định cải thiện hiệu máy thu 3.4.4 Bộ kết hợp đoạn ô Trong trình chuyển giao mềm xẩy chuyển giao đoạn ô BTS sóng mang, tín hiệu sau tách sóng kết hợp với Các tín hiệu DPCH phân kênh giải xếp thành DCH kênh truyền tải cho bước xử lý giải mã 3.4.5 Bộ giải mã Tín hiệu đầu vào giải mã bao gồm bit mềm đan xen từ giải điều chế Khối giải mã thực chức sau: - Giải đan xen lần hai - Giải phân đoạn kênh vật lý - Phân luồng dịch vụ - Phối hợp tốc độ - Giải đan xen lần - Giải mã xoắn turbo - Phát lỗi theo CRC 3.4.6 Các chức xử lý đường lên cho RACH Khi UE tìm cách kết nối với BTS, máy thu truy nhập ngẫu nhiên phát tiền tố chứa chữ ký sử dụng cho phần tin RACH Sau máy thu phát tiền tố, xác định phần tin RACH sử dụng chữ ký có đủ tài nguyên băng gốc hay khơng Nếu đủ, gửi tin đồng ý (Ack) đến UE thông qua xử lý đường xuống bắt đầu xử lý tin RACH theo cách giống trình bày cho DCH 3.4.7 Chức giao thức khung cho DCH RACH (DCH FP RACH FP) Chức giao thức khung cho DCH RACH lắp ráp số liệu giao thức khung vào khung với khung bao gồm tiêu đề tải tin (số liệu người sử dụng) Sau khung số liệu gửi đến RNC thông qua mặt phẳng người sử dụng Iub RAXB khơi phục thơng tin ngun gốc nhận từ tín hiệu thu vô tuyến cho kênh truy nhập ngẫu nhiên kênh riêng 3GPP định 13 nghĩa quy định tín hiệu thu đường lên Độ nhạy thu, hiệu tỉ số tín hiệu nhiễu dung lượng kênh vật lý xác định đặc tính máy thu 3.4.8 Thực RAXB băng gốc (RAXBbb) Phiến xử lý đường lên băng gốc (RAXBbb) chia thành hai thành phần chính: xử lý phiến (BP: Board Processor) phần cứng xử lý số liệu đặc thù phiến (DP: Data Processing) Bộ xử lý phiến điều khiển phiến phần lưu lượng Phần cứng DP xử lý số liệu người sử dụng nhận từ giao diện vô tuyến đến giao diện Iub Hình 5.7 cho thấy số liệu phiến RAXBbb Phần DP chứa khối: xử lý tốc độ chip CCH, tốc độ chip DCH, tốc độ ký hiệu CCH tốc độ ký hiệu DCH Khối xử lý tốc độ chip CCH phát tiền tố, tạo lập thị bắt, tách lấy tin (RACH) cho kênh truy nhập ngẫu nhiên (PRACH) từ số liệu thu giao diện vô tuyến Khối xử lý tốc độ chip DCH tách lấy DCH từ số liệu thu (DPDCH/DPCCH) bit điều khiển công suất giao diện vô tuyến Khối xử lý tốc độ ký hiệu CCH xử lý CCTrCH nhận từ khối xử lý tốc 14 độ chip để TrCH giải mã trước gửi chúng đến RNC thông qua giao thức khung Iub Khối xử lý tốc độ ký hiệu DCH xử lý CCTrCH nhận từ khối xử lý tốc độ chip để TrCH giải mã trước gửi chúng đến RNC thông qua giao thức khung Iub Các giải thuật chức để xử lý số liệu ổn định người sử dụng thực phần cứng cố định (ASIC) để đảm bảo dung lương cao Trái lại giải thuật để xử lý số liệu thay đổi người sử dụng (chẳng hạn đanh giá kênh) thực phần cứng thay đổi tải (DSP hay FPGA) Chức (do tăng cường tiêu chuẩn 3GPP) thực phần cứng thay đổi tải (DSP FPGA) Cấu trúc (hình 5.7) kết hợp phần cứng cố định định với phần cứng thay đổi tải tạo nên kiến trúc chịu tương lai: - Độ nhạy thu cải thiện cách cập nhật giải thuật phần cứng thay đổi tải phần mềm - Phần cứng chuẩn bị cho chức tương lai 3GPP (các phát hành tương lai) Điều có nghĩa nâng cấp chức mở rộng lớp vật lý 3GPP - Tính khả mở rộng DCH CCH đảm bảo tăng dung lượng khối cách sử dụng công nghệ ASIC, FPGA DSP - Cấu trúc khối hỗ trợ liên kết bên khối xử lý Nó cho phép đạt dung lượng cao Kiến trúc môđule cho phép nhà khai thác thay đổi thực cần thiết Chẳng hạn giải pháp dung lượng thấp sử dụng xử lý tốc độ chip DCH/CCH riêng biệt dung lượng thấp xử lý tốc độ ký hiệu kết hợp, giải pháp DCH/CCH dung lương cao sử dụng xử lý tốc độ chip tốc độ ký hiệu DCH riêng biệt, khả định cỡ dung lượng cao xử lý tốc độ chip CCH kết hợp tốc độ ký hiệu PHẦN IV THÍ DỤ VỀ CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ KIẾN TRÚC HỆ THỐNG CỦA CÁC THIẾT BỊ 3G UMTS BTS 15 4.1 Huawei BTS3900 BTS3900 macro nút B nhà hệ Huawei  Các đặc tính - - Hỗ trợ tối đa: đường lên 1536 CE đường xuống 1536 CE Hỗ trợ HSDPA HSUPA Doherty PA đa sóng mang Phân tập thu bốn đường Công suất phát đơn vị vô tuyến (WRFU): tối đa 80W Mỗi đơn vị vơ tuyến (WRFU) hỗ trợ đến sóng mang Độ nhạy máy thu: với anten đơn -125,8dBm RET (Remote Electrical Tilt: điều chỉnh độ nghiêng anten điện từ xa) với giao diện AISG (Antenna Interface Standard Group: nhóm tiêu chuẩn giao diện anten – chuẩn mở cho giao diện điều khiển anten 3G) BBU hỗ trợ tối đa: 6x4 (sáu ô đoạn với sóng mang) Truyền dẫn: E1/T1/FE (cổng điện)/FE(cổng quang) Topo mạng: sao, chuỗi, cây, xuyến lai ghép Đồng bộ: qua giao diện Iub, GPS đồng hồ nội Nguồn: +24 VDC/-48VDC/220VAC Kích thứơc (HxWxD): 900x600x450(mm) Trong lượng: tủ trống