kl le quang trung 060664d

TỔNG LIÊN ĐỒN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THOÂNG -o0o - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN TỐI ƯU SỐ CELL TRONG MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG WCDMA GVHD: ThS Đặng Ngọc Minh Đức SVTH : Lê Quang Trung MSSV : 060664D LỚP : 06DD2D TP.HCM, Tháng 12/2010 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT LỜI CẢM ƠN Sau tháng làm việc vất vả, cuối đề tài hoàn thành Đây thực niềm vui lớn em Thành công không em tạo dựng nên mà thành trình lao động dài với giúp đỡ từ nhiều người Em xin cảm ơn mái trường mà qua từ thời thơ ấu lúc trưởng thành Những mái trường bước dìu dắt chúng em lên sau chặn đường chúng em cảm nhận lớn lên nhiều Đặc biệt trường Đại Học Tôn Đức Thắng, nơi không nơi cung cấp cho em kiến thức khoa học quý giá để thực đề tài mà rèn luyện cho em nghị lực vững vàng để làm hành trang bước vào đời Bên cạnh đó, gia đình nguồn động lực to lớn vật chất lẫn tinh thần giúp cho em tiếp tục bước đường mà chọn Em xin cảm ơn Khoa Điện-Điện tử Thầy Cô Khoa, tất bạn bè người thân dành nhiều tình cảm tốt đẹp em tạo điều kiện thuận lợi để em học tập tốt Đặc biệt, em xin gởi đến Thầy Đặng Ngọc Minh Đức lời cảm ơn sâu sắc, Thầy người tận tình hướng dẫn giúp đỡ em nhiều suốt thời gian làm luận văn Xin chúc Thầy ngày thành công công việc sống Sinh viên thực Lê Quang Trung MỤC LỤC GIỚI THIỆU DANH SÁCH HÌNH BẢNG TRA CỨU CÁC TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG W-CDMA 1.1 Giới thiệu 1.2 Cấu trúc mạng W-CDMA 1.2.1 Các giai đoạn phát triển từ GSM lên 3G 1.2.2 Cấu trúc mạng W-CDMA 1.2.2.1 UE (User Equipment) 10 1.2.2.2 UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network) 10 1.2.2.3 CN (Core Network) 11 1.2.2.4 Các giao diện vô tuyến 11 1.3 Các đặc tính kỹ thuật W-CDMA 12 1.3.1 Kỹ thuật trãi phổ hệ thống di động W-CDMA 13 1.3.1.1 Kỹ thuật DS/SS – BPSK 15 1.3.1.2 Kỹ thuật DS/SS – QPSK 19 1.3.2 Mã hiệu chỉnh lỗi 22 1.3.3 AMR Codec (Adaptive Multirate Codec) 25 1.4 Truy nhập gói 25 1.4.1.Tổng quan truy nhập gói W-CDMA 25 1.4.2.Lưu lượng số liệu gói 25 1.4.3 Các phương pháp lập biểu gói 26 1.4.3.1 Lập biểu phân chia theo thời gian 27 1.4.3.2 Lập biểu phân chia theo mã 27 1.5 Cấu trúc Cell UMTS 28 CHƯƠNG CHUYỂN GIAO VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 29 2.1 Giới thiệu chương 29 2.2 Chuyển giao 29 2.2.1 Mục đích chuyển giao 30 2.2.2 Trình tự chuyển giao 31 2.2.3 Các loại chuyển giao 33 2.2.3.1 Chuyển giao cứng 34 2.2.3.2 Chuyển giao mềm - mềm 35 2.3 Điều khiển công suất W-CDMA 36 2.3.1 Điều khiển cơng suất vịng hở (OLPC) 39 2.3.2 Điều khiển cơng suất vịng kín (CLPC) 40 2.4 Kết luận chương 42 CHƯƠNG QUY HOẠCH HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG W-CDMA 43 3.1 Giới thiệu chương 43 3.2 Định cỡ mạng 43 3.2.1 Quá trình định cỡ mạng 43 3.2.2 Phân tích quỹ lượng đường truyền 44 3.2.2.1 Quỹ lượng đường lên 44 3.2.2.2 Quỹ lượng đường xuống 46 3.3 Suy hao đường truyền cực đại 48 3.4 Các mơ hình truyền sóng 50 3.4.1 Mơ hình Hata – Okumura 50 3.4.2 Mơ hình Walfsch – Ikegami 53 3.5 Tính tốn dung lượng 59 3.5.1 Tính dung lượng cực 59 3.5.2 Tính dung lượng hệ thống 62 3.6 Kết luận chương 63 CHƯƠNG TÍNH TỐN TỐI ƯU SỐ CELL TRONG MẠNG DI ĐỘNG WCDMA 65 4.1 Giới thiệu chương 65 4.2 Nhu cầu dung lượng vùng phủ 65 4.3 Các thông số hệ thống 66 4.4 Các bước tính tốn 68 4.4.1 Tính số Cell theo dung lượng 68 4.4.1.1 Tính dung lượng cực 68 4.4.1.2 Tính hệ số tải dự trữ nhiễu 69 4.4.1.3 Tính số Cell 69 4.4.2 Tính số Cell theo vùng phủ 70 4.4.2.1 Tính suy hao đường truyền cực đại cho phép 70 4.4.2.2 Tính bán kính Cell 70 4.4.2.3 Tính số Cell 71 4.4.3 Kết tính số Cell 72 4.5 Tối ưu số Cell vùng phủ dung lượng 73 4.6 Kết luận chương 75 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 75 5.1 Giới thiệu chương 75 5.2 Lưu đồ thuật toán 76 5.2.1 Lưu đồ thuật tốn chương trình 76 5.2.2 Lưu đồ thuật toán tối ưu 77 5.3 Kết mô 81 5.3.1 Giao diện 81 5.3.2 Giao diện tính suy hao theo vùng phủ 81 5.3.3 Giao diện tính bán kính theo suy hao 82 5.3.4 Giao diện tính dung lượng cực 82 5.3.5 Giao diện tính số Cell 83 5.3.6 Giao diện tối ưu Cell 83 5.4 Kết luận chương 84 PHỤ LỤC 85 Tài liệu tham khảo 87 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GIỚI THIỆU hế kỷ 21 xem kỷ nguyên thông tin kỹ thuật số Và người phải thừa nhận lệ thuộc vào giới đa truyền thông kỹ thuật số (Multimedia) Cùng với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, ngành điện tử viễn thơng có bước phát triển vượt bậc Truyền thơng di động khơng nằm ngồi vịng kết nối với nhu cầu truyền thơng không dây số lượng, chất lượng loại hình dịch vụ Tuy nhiên, theo đánh giá cơng nghệ truyền thơng khơng dây thời cịn chậm không đáp ứng yêu cầu dịch vụ đặc biệt dịch vụ truyền số liệu đa phương tiện Điều đòi hỏi nhà khai thác phải có cơng nghệ truyền thông không dây nhanh tốt Để đáp ứng yêu cầu đó, từ năm đầu thập kỷ 90 người ta tiến hành nghiên cứu, hoạch định hệ thống thông tin di động hệ thứ ba ITU-R tiến hành công tác tiêu chuẩn hóa cho hệ thống thơng tin di động tồn cầu IMT-2000, châu Âu ETSI tiến hành tiêu chuẩn hóa phiên với tên gọi UMTS (Universal Mobile Telecommunnication System) Có nhiều chuẩn thơng tin di động hệ ba đề xuất, chuẩn WCDMA ITU chấp thuận triển khai số khu vực Hệ thống W-CDMA phát triển hệ thống thông tin di động hệ hai sử dụng công nghệ CDMA mục tiêu hướng tới hệ thống thơng tin di động tồn giới, điều cho phép thực tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến công nghệ truyền thông không dây tồn cầu Hiện nay, mạng thơng tin di động Việt Nam phần lớn sử dụng công nghệ GSM, nhiên mạng GSM không đáp ứng yêu cầu dịch vụ đòi hỏi chất lượng dịch vụ ngày cao người sử dụng -1- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Do đó, việc nghiên cứu triển khai mạng thông tin di động hệ ba W-CDMA điều tất yếu Xuất phát từ suy nghĩ nên em định chọn đề tài: “Tính tốn tối ưu số Cell mạng thông tin di động WCDMA” Trong luận văn này, em xin trình bày ảnh hưởng nhiễu cách khắc phục cách quy hoạch hệ thống Cell để công suất phát cực tiểu dung lượng chất lượng cực đại TP.HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2010 Sinh viên thực Lê Quang Trung -2- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 5.2 Lưu đồ thuật tốn 5.2.1 Lưu đồ thuật tốn chương trình Bắt đầu Nhập thông số: +Thông số truyền dẫn +Thông số trạm gốc +Thông số trạm di động Kết thúc Tính suy hao đường truyền cho phép tối đa theo vùng phủ In kết In kết Dùng thuật tốn tối ưu để xác định lại bán kính Cell Nhập thơng số truyền sóng In kết + Tính bán kính Cell + Tính diện tích Cell Tính thơng số Cell: + Hệ số tải + Suy hao cực đại Cell + Xác định bán kính Cell In kết In kết Tính số Cell: + Theo dung lượng + Theo vùng phủ Nhập thơng số hệ thống Tính dung lượng cực In kết 5.2.2 Lưu đồ thuật toán tối ưu - 76 - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP v Code mô Matlab: - 77 - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP % Tính so Cell theo vùng phu % Tính so Cell theo dung luong x=input('nhap vào : so thuê bao='); %so thuê bao cua vùng j=input('nhap vào : dien tích vùng phu='); nc=0.5 ; % dien tích vùng phu (Km2) % he so tai ban dau nt=0; while (nc-nt)>0.0001, a=round(nc/(6.8*0.4*(1+0.4)/128)); % so User / moi Sector % Tra Bang Erlang B de biet dung luong moi dai quat (Erlang) if (a==1) erl=0.020; elseif (a==2) erl=0.020; elseif (a==3) erl=0.0602; elseif (a==4) erl=1.092; elseif (a==5) erl=1.657; elseif (a==6) erl=2.276; elseif (a==7) erl=2.935; elseif (a==8) erl=3.627; elseif (a==9) erl=4.345; elseif (a==10) - 78 - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP erl=5.084; elseif (a==11) erl=5.842; elseif (a==12) erl=6.615; elseif (a==13) erl=7.402; elseif (a==14) erl=8.200; elseif (a==15) erl=9.010; elseif (a==16) erl=9.828; elseif (a==17) erl=10.656; elseif (a==18) erl=11.491; elseif (a==19) erl=12.339; elseif (a==20) erl=13.182; elseif (a==21) erl=14.036; elseif (a==22) erl=14.896; elseif (a==23) erl=15.761; elseif (a==24) erl=16.631; elseif (a==25) erl=17.505; - 79 - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP elseif (a==26) erl=18.383; elseif (a==27) erl=19.265; elseif (a==28) erl=20.150; elseif (a==29) erl=21.039; elseif (a==30) erl=21.932; elseif (a==31) erl=22.827; else ('tra bang them'); end; y=1.38*x*65/3600*1.4; %dung luong can (ke ca chuyen giao mem) z=y/10.656 ; % so dai quat can soCell_Dungluong=round(z/2.55) ; g=-10*log10(1-nc) ; %so Cell can tính theo dung luong % du tru nhieu (dB) h=36+15-2.5-10.2-2-10+(179.29+g) ; R=10^((h-185.347)/38); % suy hao cho phép % bán kính Cell (Km) soCell_Vungphu=round(j/(2.6*R^2)); % so Cell can, tính theo vùng phu % Toi uu so Cell Cell=max(soCell_Dungluong,soCell_Vungphu); - 80 - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP % Ta phân tích so Cell theo Dung luong, xác dinh lai so th bao/sector, tu dó tính lai he so tai nt k=Cell*2.55; %so dãi quat L=1.38*x*65/3600*1.4 ; % dund luong can (ke ca chuyen giao mem) M=L/k; % dung luong can cua moi dai quat % Tra Bang Erlang B de biet moi dai quat có so nguoi su dung (N) if (5.842>M&M>=5.084) N=10; elseif (6.615>M&M>=5.842) N=11; elseif (7.402>M&M>=6.615) N=12; elseif (8.2>M&M>=7.402) N=13; elseif (9.01>M&M>=8.2) N=14; elseif (9.828>M&M>=9.01) N=15; elseif (10.656>M&M>=9.828) N=16; elseif (11.491>M&M>=10.656) N=17; elseif (12.339>M&M>=11.491) N=18; elseif (13.182>M&M>=12.339) N=19; elseif (14.036>M&M>=13.182) N=20; - 81 - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP elseif (14.896>M&M>=14.036) N=21; elseif (15.761>M&M>=14.896) N=22; elseif (16.631>M&M>=15.761) N=23; elseif (17.505>M&M>=16.631) N=24; elseif (18.383>M&M>=17.505) N=25; elseif (19.265>M&M>=18.383) N=26; elseif (20.15>M&M>=19.265) N=27; elseif (21.039>M&M>=20.15) N=28; else ('tra bang them'); end; nt=6.8*N*0.4*(1+0.4)/128 ; % he so tai nc=nc-0.001; end dtn=-10*log10(1-nt) ; % du tru nhieu sh=36+15-2.5-10.2-2-10+(179.29+nt); BK_Cell=10^((sh-185.347)/38) % tong suy hao cho phép % bán kính Cell % Tính so Cel theo vùng phu soCell_toiuu=round(j/(2.6*(BK_Cell^2))) - 82 - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 5.3 Kết mơ 5.3.1 Giao diện 5.3.2 Giao diện tính suy hao theo vùng phủ - 83 - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 5.3.3 Giao diện tính bán kính theo suy hao 5.3.4 Giao diện tính dung lượng cực - 84 - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 5.3.5 Giao diện tính số Cell 5.3.6 Giao diện tối ưu Cell 5.4 Kết luận chương - 85 - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương đưa thuật tốn chương trình thuật tốn lặp tối ưu để tính số Cell cho vùng cần quy hoạch Từ thuật tốn ta tính thơng số: suy hao cho phép, bán kính cell, dung lượng cực, tính số Cell, hệ số tải, dự trữ nhiễu, lặp tối ưu thiết kế giao diện cho người sử dụng Chương trình tính tốn đưa kết tính chương ngồi tính cho vùng với thông số nhập vào PHỤ LỤC: - 86 - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP BẢNG ERLANG B N: Số kênh hay mạch truyền dẫn cần cho lưu lượng muốn truyền cấp phục vụ xác định - 87 - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP - 88 - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Trước bùng nổ nhu cầu truyền thông không dây số lượng, chất lượng loại hình dịch vụ, cơng nghệ GSM phát triển để hỗ trợ đáp ứng Tuy nhiên, tốc độ mạng GSM thời cịn q chậm khơng đáp ứng được, điều đòi hỏi nhà khai thác phải có cơng nghệ truyền thơng khơng dây nhanh tốt Giải pháp GPRS, EDGE mạng GSM sau nâng cấp lên W-CDMA giải pháp khả thi thích hợp với nước phát triển nước ta tận dụng sở hạ tầng mạng GSM đồng thời có quỹ đầu tư để tiến lên 3G Nhưng để triển khai mạng cách hợp lý ta phải quy hoạch tối ưu số Cell để có kế hoạch cho phù hợp với thực tế, tiết kiệm tài nguyên mạng lợi ích kinh tế Tuy nhiên đề tài tương đối rộng, triển khai số nước giới, Việt Nam nghiên cứu triển khai cho phù hợp với điều kiện thực tế Hướng phát triển đề tài ta tiếp tục nghiên cứu sâu khía cạnh kỹ thuật cơng nghệ WCDMA hệ thống thông tin di động hệ UMTS Nghiên cứu giải pháp công nghệ quy hoạch anten thơng minh, thuật tốn phát nhiều người sử dụng trạm gốc để tăng cường dung lượng mạng vùng phủ sóng mạng Tìm hiểu HSPA cơng nghệ tăng cường cho 3G WCDMA cịn gọi 3G+ HSPA cơng nghệ truyền dẫn gói phù hợp cho truyền thơng đa phương tiện IP băng rộng… - 89 - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tài liệu tham khảo [1] Thông tin di động (Giáo trình dùng để giảng dạy cho sinh viên chuyên ngành Viễn thông), Trịnh Anh Vũ, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, 2006 [2] Wiley.Advanced Cellular Network Planning and Optimisation, Editor Ajay R.Mishra, Jan.2007 [3] Hệ thống thông tin di động W_CDMA (Tài liệu dành cho khóa bồi dưỡng), Biên soạn: KS Nguyễn Văn Thuận, Học viện cơng nghệ bưu viễn thơng, Hà Nội 12/2004 [4] PTS.Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động hệ (tập 1), Nhà xuất bưu điện, 2001 [5] PTS.Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động hệ (tập 2), Nhà xuất bưu điện, 2001 [6] Vũ Đức Thọ, Tính tốn mạng thơng tin di động số Cellular, Nhà xuất giáo dục, 2001 [7] Lee, William C.Y, Mobile Cellular Telrcommunication Systems, McGrawHill, New York, 1989 [8] Clint Smith, P.E Curt Gervelis, Cellular System Design and Optimization, McGraw-Hill, New York, 1996 - 90 - ... nhiều suốt thời gian làm luận văn Xin chúc Thầy ngày thành công công việc sống Sinh viên thực Lê Quang Trung MỤC LỤC GIỚI THIỆU DANH SÁCH HÌNH BẢNG TRA CỨU CÁC TỪ VIẾT... phát cực tiểu dung lượng chất lượng cực đại TP.HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2010 Sinh viên thực Lê Quang Trung -2- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1 Hệ thống thơng tin di động tổ ong Hình