GIỚI THIỆU CÁC HỆ THÓNG THÔNG TIN DI ĐỌNG

 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA CHƢƠNG GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Hệ thống thông tin di dộng hệ 1: Hệ thống di động hệ hổ trợ dịch vụ thoại tương tự sử dụng kỹ thuật điều chế tương tự để mang liệu thoại người, sử dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) Hình 1.1 mô tả phương pháp đa truy cập FDMA với người dùng Hình 1.1(a) phổ hệ thống FDMA Ở đây, băng thông hệ thống chia thành băng có độ rộng W ch Giữa kênh kề có khoảng bảo vệ để tránh chồng phổ không ổn định tần số sóng mang Khi người dùng gởi yêu cầu tới BS, BS ấn định kênh chưa sử dụng giành riêng cho người dùng suốt gọi Tuy nhiên, gọi kết thúc, kênh ấn định lại cho người khác Khi có năm người dùng xác định trì gọi hình 1.1(b), ấn định kênh hình 1.1(c) Đặc điểm: - Mỗi MS cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến - Nhiễu giao thoa tần số kênh lân cận đáng kể - BTS phải có thu phát riêng làm việc với MS Hệ thống FDMA điển hình hệ thống điện thoại di dộng tiên tiến (Advanced Mobile phone System - AMPS) Hệ thống di động hệ sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản Tuy nhiên hệ thống không thoả mãn nhu cầu ngày tăng người dùng dung lượng tốc độ Vì khuyết điểm mà nguời ta đưa hệ thống di dộng hệ ưa điểm hệ dung lượng dịch vụ cung cấp SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA Băng tần hệ thống Phổ Khoảng bảo vệ Kênh Kênh Kênh Kênh N Tần số Băng tần Người dùng Người dùng Người dùng Người dùng Người dùng Thời gian Tần số Kênh Người dùng Kênh Kênh Người dùng 2,5 Người dùng 1,4 Thời gian Hình 1.1 Khái niệm hệ thống FDMA: (a) Phổ tần hệ thống FDMA; (b) Mơ hình khởi đầu trì gọi với người dùng; (c) Phân bố kênh 1.2 Hệ thống thông tin di dộng hệ Với phát triển nhanh chóng th bao, hệ thống thơng tin di động hệ đưa để đáp ứng kịp thời số lượng lớn thuê bao di động dựa công nghệ số Tất hệ thống thông tin di động hệ sử dụng điều chế số Và chúng sử dụng phương pháp đa truy cập: - Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) - Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA) SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA 1.2.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA Phổ quy định cho liên lạc di động chia thành dải tần liên lạc, dải tần liên lạc dùng chung cho N kênh liên lạc, kênh liên lạc khe thời gian chu kỳ khung Các thuê bao khác dùng chung kênh nhờ cài xen thời gian, thuê bao cấp phát cho khe thời gian cấu trúc khung Hình 1.2 cho thấy trình truy cập hệ thống TDMA kênh với người dùng Phổ Băng tần hệ thống Tần số Thời gian chiếm kênh Người dùng Người dùng Người dùng Người dùng Người dùng Thời gian Thời gian Hình 1.2 Khái niệm hệ thống TDMA: (a) Phổ tần hệ thống TDMA; (b) Mơ hình khởi đầu trì gọi với người dùng; (c) Phân bố kênh (khe), với giả thiết dùng TDMA kênh Đặc điểm : - Tín hiệu thuê bao truyền dẫn số - Liên lạc song công hướng thuộc dải tần liên lạc khác nhau, băng tần sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến máy di động băng tần sử dụng để truyền tuyến hiệu từ máy di động đến trạm gốc SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA Việc phân chia tần cho phép máy thu máy phát hoạt động lúc mà không sợ can nhiễu - Giảm số máy thu phát BTS - Giảm nhiễu giao thoa Hệ thống TDMA điển hình hệ thống thơng tin di động tồn cầu (Global System for Mobile - GSM) Máy điện thoại di động kỹ thuật số TDMA phức tạp kỹ thuật FDMA Hệ thống xử lý số tín hiệu MS tương tự có khả xử lý khơng q 106 lệnh giây, MS số TDMA phải có khả xử lý 50x106 lệnh giây 1.2.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA Thông tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nhiều người sử dụng chiếm kênh vô tuyến đồng thời tiến hành gọi, mà không sợ gây nhiễu lẫn Những người sử dụng nói phân biệt với nhờ dùng mã đặc trưng không trùng với Kênh vô tuyến CDMA dùng lại ô (cell) toàn mạng, kênh phân biệt nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên (Pseudo Noise - PN) Đặc điểm: - Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz - Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp - Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vơ tuyến sử dụng có cường độ trường hiệu FDMA, TDMA - Việc thuê bao MS ô dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số khơng cịn vấn đề, chuyển giao trở thành mềm, điều khiển dung lượng ô linh hoạt SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA Băng tần hệ thống Phổ Tần số Thời gian chiếm kênh Người dùng Người dùng Người dùng Người dùng Người dùng Thời gian Tần số Người dùng Người dùng Người dùng Người dùng Người dùng Thời gian Hình 1.3 Khái niệm hệ thống CDMA: (a) phổ tần; (b) mơ hình khởi đầu trì gọi với người dùng; (c) phân bố kênh 1.3 Hệ thống thông tin di động hệ Hệ thống thông tin di động chuyển từ hệ sang hệ qua giai đoạn trung gian hệ 2,5 sử dụng cơng nghệ TDMA kết hợp nhiều khe nhiều tần SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA số sử dụng cơng nghệ CDMA chồng lên phổ tần hệ hai không sử dụng phổ tần mới, bao gồm mạng đưa vào sử dụng như: GPRS, EDGE CDMA2000-1x Ở hệ thứ hệ thống thơng tin di động có xu hồ nhập thành tiêu chuẩn có khả phục vụ tốc độ bit lên đến Mbit/s Để phân biệt với hệ thống thông tin di động băng hẹp nay, hệ thống thông tin di động hệ gọi hệ thống thông tin di động băng rộng Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động hệ IMT-2000 đề xuất, hệ thống W-CDMA CDMA2000 ITU chấp thuận đưa vào hoạt động năm đầu thập kỷ 2000 Các hệ thống sử dụng công nghệ CDMA, điều cho phép thực tiêu chuẩn toàn giới cho giao diện vô tuyến hệ thống thông tin di động hệ - W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) nâng cấp hệ thống thông tin di động hệ sử dụng công nghệ TDMA như: GSM, IS-136 - CDMA2000 nâng cấp hệ thống thông tin di động hệ sử dụng công nghệ CDMA: IS-95 3G 2,5G 2G cdmaOne Thoại, số liệu 14,4 kbps TDMA CDMA 2000 Thoại, số liệu 9.6 kbps Thoại 2X, Dữ liệu 153 kbps / 3,09 M GSM 1X Thoại, số liệu 9.6 kbps UMTS WCDMA Thoại, liệu 384 kbps - 2M GSM GPRS Dữ liệu 115 kbps 1999 EDGE Dữ liệu 384 kbps 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Hình 1.5 Lộ trình phát triển từ 2G đến 3G SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA Yêu cầu hệ thống thông tin di động hệ 3: Thông tin di động hệ thứ xây dựng sở IMT-2000 đưa vào phục vụ từ năm 2001 Mục đích IMT-2000 đưa nhiều khả đồng thời bảo đảm phát triển liên tục thông tin di động hệ - Tốc độ hệ thứ ba xác định sau: + 384 Kb/s vùng phủ sóng rộng + Mb/s vùng phủ sóng địa phương - Các tiêu chí chung để xây dựng hệ thống thông tin di động hệ ba (3G): + Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz sau:  Đường lên : 1885-2025 MHz  Đường xuống : 2110-2200 MHz + Là hệ thống thơng tin di động tồn cầu cho loại hình thơng tin vơ tuyến:  Tích hợp mạng thơng tin hữu tuyến vô tuyến  Tương tác với loại dịch vụ viễn thông + Sử dụng mơi trường khai thác khác nhau: cơng sở, ngồi đường, xe, vệ tinh + Có thể hỗ trợ dịch vụ như:  Môi trường thông tin nhà ảo (VHE: Virtual Home Environment) sở mạng thông minh, di động cá nhân chuyển mạng toàn cầu  Đảm bảo chuyển mạng quốc tế  Đảm bảo dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạch theo kênh số liệu chuyển mạch theo gói + Dễ dàng hỗ trợ dịch vụ xuất Giải pháp nâng cấp từ GSM lên WCDMA Có hai giải pháp nâng cấp GSM lên hệ ba : bỏ hẳn hệ thống cũ, thay hệ thống thông tin di động hệ ba; hai nâng cấp GSM lên GPRS tiếp đến EDGE nhằm tận dụng sở mạng GSM có thời gian chuẩn bị để tiến lên hệ thống 3G W-CDMA Giải pháp thứ hai giải pháp có tính khả thi tính kinh tế cao nên giải pháp ưa chuộng nước phát triển nước ta SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA Hình 1.6 Các giải pháp nâng cấp hệ thống 2G lên 3G Data Speed WCDMA 2Mbps 171.2Kb ps GPRS HSCSD 9.6Kbps GSM 2002 Hình 1.7 Lộ trình nâng cấp GSM lên W-CDMA SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG WCDMA 2.1 Giới thiệu mạng WCDMA: Cấu trúc mạng 3G WCDMA mơ hình hóa theo nhiều cách khác Ở giới thiệu số cấu trúc mạng bao gồm:  Mơ hình khái niệm  Mơ hình cấu trúc  Cấu trúc dịch vụ mạng UMTS  Cấu trúc quản lý tài ngun 2.1.1 Mơ hình khái niệm: Mạng 3G bao gồm hai khối chức chính: khối chức chuyển mạch gói (PS) khối chức chuyển mạch kênh (CS) Các giao diện phương tiện để khối chức giao tiếp với Dựa cấu trúc thủ tục nhiệm vụ chúng, mơ hình mạng 3G chia thành hai tầng: tầng truy cập tầng khơng truy cập Hình 2.1 Mơ hình khái niệm mạng WCDMA SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA 2.1.2 Mơ hình cấu trúc Hệ thống WCDMA xây dựng sở mạng GPRS Về mặt chức chia cấu trúc mạng WCDMA làm hai phần : mạng lõi (CN) mạng truy cập vơ tuyến (UTRAN), mạng lõi sử dụng toàn cấu trúc phần cứng mạng GPRS, cịn mạng truy cập vơ tuyến phần nâng cấp WCDMA Ngoài để hoàn thiện hệ thống, WCDMA cịn có thiết bị người sử dụng (UE) thực giao diện người sử dụng với hệ thống Từ quan điểm chuẩn hóa, UE UTRAN bao gồm giao thức thiết kế dựa công nghệ vô tuyến WCDMA, trái lại mạng lõi định nghĩa hoàn toàn dựa GSM Điều cho phép hệ thống WCDMA phát triển mang tính tồn cầu sở cơng nghệ GSM Hình 2.2 Mơ hình cấu trúc hệ thống UMTS WCDMA giao diện vô tuyến phức tạp tiên tiến lĩnh vực thơng tin di động, cơng nghệ xây dựng sở hạ tầng kiến trúc mạng tế bào hầu hết mạng 3G giới, hình thành kết nối thiết bị di động người sử dụng với mạng lõi  UE (User Equipment) Thiết bị người sử dụng thực chức giao tiếp người sử dụng với hệ thống UE gồm hai phần: - Thiết bị di động (ME: Mobile Equipment): Là đầu cuối vô tuyến sử dụng SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang 10  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA Bsi trạm gốc khác tham gia vào chuyển giao mềm, tỷ số Eb/I0 User2 hình 4.9 biểu diễn sau:  PS1 _ SHO L1 PSi _ SHO Li  Eb  Eb   Eb    PS1 _ SHO        Processing gain of User2   I  I 1  I  i I I totali  total1  (4.17) Trong Ps1-SHO Psi-SHO tương ứng với công suất truyền kênh dành riêng từ trạm gốc BS1 BSi đến User Mối quan hệ Ps1-SHO PsiSHO có liên quan đến sơ đồ phân chia cơng suất đưa vào chuyển giao mềm Thay Psi-SHO hàm giống Ps1-SHO vào 4.17, ta thu Ps1-SHO Cũng xin lưu ý Itotal1 Itotali không giống 4.3.3 Dẫn xuất dung lƣợng hƣớng xuống Công suất truyền tổng BS1 sau: N PT  PT 1.(1   )   PS1, j PT 1.(1   )    PS1ds    PS1_ SHOds j 1 S (4.18) S' Trong γ tỷ lệ công suất truyền tổng trạm gốc dành cho kênh dành riêng; (1- γ) dành cho kênh điều khiển chung hướng xuống; N số User hoạt động trung bình Cell; S đại diện cho vùng khơng có chuyển giao mềm S’ đại diện cho vùng có chuyển giao mềm, S S’ dựa vào tổng phí thuật tốn chuyển giao mềm; ρ mật độ User Theo giả thiết User di động phân phối cách đồng đều, ρ biểu diễn sau:   N A  2N 3R (4.19) Trong A khu vực Cell R bán kính Cell lục giác Thay ρ, Ps1 Ps1-SHO vào (4.18), dung lượng hướng xuống trung bình N toàn hệ thống với việc thực chuyển giao mềm thu là: 3R  PT N  .PS1ds   .PS1_ SHOds S (4.20) S' SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang 59  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA 4.3.4 Dẫn xuất độ lợi chuyển giao mềm Bằng cách so sánh dung lượng có chuyển giao mềm khơng có chuyển giao mềm, ta xác định độ lợi xử lý chuyển giao mềm sau:  capacity _ SHO  capacity _ SHO SHO _ gain    1 100 % or 10.log [dB] (4.21) capacity _ noSHO  capacity _ noSHO  Dung lượng hướng xuống không thực chuyển giao mềm biểu diễn sau: 3R  PT N _ noSHO    PS1ds (4.22) A Trong đó, A khu vực Cell Thay (4.22) (4.20) vào (4.21), độ lợi chuyển giao mềm tính tốn là:   A .PS1ds      100 [%] SHO _ gain  (4.23)    PS1ds    PS1 _ SHO ds    S'  S  4.3.5 Những tác động tới chuyển giao mềm Trong phần trước, dẫn xuất độ lợi chuyển giao mềm mơ tả Có vài vấn đề tác động đến dung lượng hướng xuống đưa bảng sau, liên kết biểu thị dấu trịn (có) dấu chéo (không)  Sơ đồ chọn lựa Cell định trạm gốc để lưu trú đến Sự phân chia khác tương ứng với mức công suất khác kênh hướng xuống Do khác điều kiện ban đầu kết thúc thuật tốn chuyển giao mềm nên có tác động đến S S’  Các thuật toán tổng phí chuyển giao mềm khác dẫn đến S S’ khác  Các điều kiện điều khiển công suất khác cho Ps1 Ps1-SHO khác  Các sơ đồ phân chia công suất khác dẫn tới mối quan hệ khác Ps1-SHO Psi-SHO SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang 60  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA  Các loại hình dịch vụ khác tương ứng với độ lợi xử lý tỷ số Eb/I0 mong muốn khác Bảng 4.1: Sự liên kết 4.4 Sơ đồ lựa chon cell Chọn lựa tái chọn lựa Cell hai chức mạng di động Chọn lựa Cell có nhiệm vụ tìm Cell cho trạm di động lưu nhập vào định chọn lựa thực dựa cường độ tỷ số Ec/I0 thu từ kênh hoa tiêu chung hướng xuống (CPICH: Common Pilot Channel) Sự tái chọn lựa Cell Có nhiệm vụ đảm bảo QoS yêu cầu cách luôn giữ cho trạm di động lưu trú Cell có chất lượng đủ tốt Bằng việc giám sát thơng tin Cell lân cận, trạm di động tái chọn lựa trạm gốc để lưu trú đến chất lượng trạm gốc thời xấu mạng cần cân tải Cell Thủ tục chuyển giao thực chất loại trình tái chọn lựa Cell Những trạm di động “Yếu” gần biên giới Cell tái chọn lựa trạm gốc có chất lượng tốt để truyền thơng với (chuyển giao cứng) tái chọn lựa hay nhiều trạm gốc để truyền thơng cách đồng thời(chuyển giao mềm) với để trì QoS yêu cầu SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang 61  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA Như biết, hệ thống CDMA hệ thống giới hạn nhiễu Trong hệ thống này, việc điều khiển chuyển giao chọn lựa/tái chọn lựa Cell khơng có nhiệm vụ đảm bảo QoS thuê bao di động riêng rẽ mà chúng cịn mang đến ích lợi toàn hệ thống việc giảm thiểu can nhiễu cách chọn lựa trạm gốc có chất lượng tốt Trong hầu hết nghiên cứu trước đây, điều khiển chuyển giao chọn lựa/tái chọn lựa Cell nghiên cứu cách riêng rẽ Việc chọn lựa Cell phân tích chủ yếu hệ thống Cell phân cấp hầu hết phân tích chuyển giao mềm đơn giản hoá sơ đồ chọn lựa Cell ban đầu thành trình dựa khoảng cách Trong luận án này, độ lợi chuyển giao mềm hướng xuống nghiên cứu sơ đồ chọn lựa Cell (CS:Cell Selection) khác nhau: CS dựa khoảng cách, CS hồn hảo CS bình thường 4.4.1 Nguyên lý sơ đồ chọn lựa Cell (CS) khác Xét trạm di động nằm gần biên giới Cell đưa hình 4.10 EP1, EP2, EP3, EP4 biểu diễn tỷ số Ec/I0 kênh hoa tiêu nhận tương ứng từ trạm gốc xung quanh: BS1, BS2, BS3 BS4 Giả sử tất kênh hoa tiêu hướng xuống phân bổ giá trị công suất thì:  E Pi  Ppilot.ri 10 i 10 PTi (1  a).ri 10 i 10  PTj  rj 10    j 10 (4.24) j Trong PTi công suất truyền tổng BSi, Ppilot công suất truyền kênh hoa tiêu hướng xuống; a hệ số trực giao hướng xuống; j số trạm gốc xung quanh BSi 4.4.2 Chọn lựa Cell dựa khoảng cách Trong sơ đồ CS dựa khoảng cách, trạm di động luôn chọn trạm gốc gần để lưu trú đến Trong trường hợp đưa hình 4.10, kênh dành riêng hướng xuống thiết lập MS BS1 Hình 4.10 đưa sơ đồ lựa chọn cell tổng quát từ hình phân tích cách thức lựa chọn cell UE phụ thuộc vào yếu tố SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang 62  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA Hình 4.10 Sơ đồ lựa chọn cell 4.4.3 Chọn lựa Cell hoàn hảo Trong sơ đồ CS hồn hảo, trạm di động ln ln chọn trạm gốc tốt để lưu trú đến; Để từ MS thu tỷ số Ec/I0 kênh hoa tiêu mạnh Vì lý có che khuất nên BS1 khơng phải trạm gốc tốt Hình 4.11 đưa lưu đồ chọn lựa Cell hoàn hảo Measure Epi, Ep2, Ep3, Ep4 Max{Ep1, Ep2, Ep3, Ep4}= Epi Camping on BSi Hình 4.11 Lƣu đồ chọn lựa Cell hoàn hảo SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang 63  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA 4.4.4 Chọn lựa Cell bình thƣờng Nếu trạm di động ln ln chọn trạm gốc tốt để lưu trú mức nhiễu hệ thống giảm thiểu Tuy nhiên, thực tế, trạm di động luôn liên kết với trạm gốc tốt nhất, lý tính di động User, trì hỗn việc tái lựa chọn Cell tốt hơn, thay đổi động kênh lan truyền vô tuyến Trong luận án này, giá trị ngưỡng CS_th sử dụng để đưa vào tình khơng hồn hảo Nguyên lý là: trạm di động luôn chọn trạm gốc gần để lưu trú ngoại trừ chênh lệch Ec/I0 trạm gốc tốt trạm gốc gần cao ngưỡng CS_th Đoạn mã sơ đồ chọn lựa Cell đươc biểu diễn sau: If (Ep_best – Ep_nearest > CS_th Camping on BS_best ; Else Camping on BS_nearest ; end 4.5 Chiến lƣợc điều khiển công suất tối ƣu chuyển giao mềm Như đề cập chương trước, hệ thống CDMA hệ thống giới hạn nhiễu Việc giảm thiểu nhiễu tổng nguyên tắc để tối ưu hoá tài nguyên vô tuyến hệ thống CDMA Nguyên lý cách tiếp cận điều khiển công suất giảm thiểu mức tiêu thụ cơng suất tổng suốt trình chuyển giao mềm mức tiêu thụ công suất thấp đồng nghĩa với việc nhiễu đến User khác Xét trạm di động trạng thái SHO đường đưa hình sau, cơng suất tổng tiêu thụ trạm di động tổng P1 P2 P1 P2 công suất truyền kênh hướng xuống dành riêng tương ứng từ BS1 BS2 SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang 64  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA Hình 4.12 Điều khiển cơng suất hƣớng xuống Chuyển giao mềm Giả sử tải phân bố đồng tồn hệ thống, cơng suất truyền tổng PT trạm gốc giống Tỷ số Eb/I0 trạm di động biểu diễn sau: E  Eb  Eb     b I0  I 1  I  Với (4.25)  Eb  P1 L1 P1 L1 W W     M M  I  RV P (1  a)  P L RV P 1  a  Li   T T i  T  i 2 i  L1   Tương tự: Eb  P2 L P2 L W W     M M RV  Lj   I  RV P (1  a)  PT L j  PT 1  a    T  j1, j L j  1, j  2   (4.26) (4.27) Trong W tốc độ chip; R tốc độ bit dịch vụ; ν hệ số hoạt động dịch vụ; a hệ số trực giao hướng xuống; Li suy giảm lan truyền từ BSi đến trạm di động; M số trạm gốc đưa vào nhiễu inter-Cell Thay (4.26) (4.27) vào (4.25) ta được: SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang 65  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA   Eb P1 P2 W     M M L L I RV PT 1 a   i 1 a   j  i  L1 j1, j L         (4.28) Ta định nghĩa thông số B để định nghĩa mối quan hệ P1 P2 theo: PS1 PS2 B (4.29) Theo nguyên tắc “Không hơn, không kém”, QoS nhận trạm di động giữ mức giá trị mục tiêu Do đó, từ (4.28) (4.29) cơng suất tổng yêu cầu trạm di động suy là:  Eb   I0  VR  PT t W Pt  P1  P2  (1  / B) 1B  M M L L 1 a   i 1 a   j i  L1 j1, j L (4.30) Trong (Eb/I0)t giá trị mục tiêu dịch vụ mà User yêu cầu Từ (4.6), ta thấy rõ ràng công suất tổng mà User tiêu thụ có mối quan hệ tỷ số cơng suất B Những giá trị khác tỷ số P1 P2 dẫn tới mức tiêu công suất tổng khác Mục đích chiến lược điều khiển cơng suất tối ưu mớ cố gắng tìm giá trị tỷ số B thích hợp để tối thiểu hố công suất tổng PT 4.5.1 Điều kiện để đánh giá tối ƣu Ta phải tính tốn cho giá trị B để công suất giảm mức tối thiểu Gọi Pt0 giá trị đại diện cho công suất tổng mà User tiêu thụ thực chiến lược phân chia công suất cân chuẩn suốt trình chuyển giao mềm Thay P1 P2 vào (4.30), Pt0 biểu diễn là: Pt0   Eb 2  I  M L 1 a   i i  L1 SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN  VR   W PT t (4.31)  1 a  M Lj j1, j L2  MSSV: 060509D Trang 66  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA Để giảm bớt cơng suất tổng phải thoả theo bất đẳng thức sau đây: Pt  Pt0 Đặt: X M 1 a   i2 Li L1 Y 1 a  M Lj j1, j L2  (4.32) Vậy ta có: B  X Y XY B 1 Suy : X  Y  1 X  Y  2X  Y B B B Tương đương:  1  1 1 - Y  1 - X  B  B Nếu  1 Y  X , 1 -    B   B Nếu  1 Y  X , 1 -    B   B Tacó : (4.33)  Eb  1-     M  I i  a  L j  j i L i (4.34) Là tỷ số Ec/I0 kênh Pilot nhận từ trạm gốc BSi Trong đó, γ tỷ lệ công suất truyền tổng trạm gốc dành cho kênh lưu lượng; a hệ số trực giao hướng xuống Do đó: SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang 67  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP  Eb    I  1 X 1-   Eb   Eb       ,  I   I 1 CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA  Eb    I  2 Y 1-   1 1 -    B   B Vậy:  E  b E      b  , 1 -    B   I   I 1  B  (4.35) Khi tải phân bố đồng toàn hệ thống, tất kênh hoa tiêu hướng xuống phân bổ giá trị cơng suất, việc nhận Ec/I0 cao từ trạm gốc BSi tương ứng với suy giảm lan truyền từ BSi đến User thấp Do đó, việc chọn B = L1/L2 thoả mãn (4.35) Điều có nghĩa tỷ số công suất trạm gốc tập tích cực tỷ số suy giảm lan truyền chúng mức tiêu thụ cơng suất tổng suốt q trình chuyển giao mềm giảm bớt so với sơ đồ phân chia công suất cân Vì vậy, sơ đồ điều khiển cơng suất tối ưu, trạm gốc tập tích cực thay đổi công suất truyền chúng cách phụ thuộc tỷ số công suất giữ với tỷ số suy giảm lan truyền Lưu ý việc chọn B = L1/L2 cho sơ đồ điều khiển công suất tối ưu suy giảm lan truyền từ trạm gốc cụ thể thu cách đo kênh Pilot hướng xuống trạm gốc Điều đảm bảo tính khả thi cách tiếp cận điềukhiển cơng suất việc đo kênh Pilot thủ tục chuyển giao mềm Trong SHO đường việc phân tích hồn tồn tương tự Giả sử BS1, BS2 BS3 trạm gốc tập tích cực, mối quan hệ P1, P2 P3 là: P1 L  P2 L2 , P1 L  P3 L3 , P2 L  P3 L3 (4.36) Hình 4.12 biểu diễn cơng suất tổng tương đối trung bình mà User cần trình chuyển giao mềm Trục X biểu diễn khoảng cách tiêu chuẩn hoá từ User đến trạm gốc gần tập tích cực Những giả định hệ thống mơ hình kênh vơ SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang 68  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA tuyến giống đưa chương thông số hệ thống lấy từ bảng sau với Pt0/PT Pt/PT tính toán tương ứng từ (4.30) (4.31) Những kết hình cho thấy so với sơ đồ phân chia cơng suất cân bằng, phân chia cơng suất không cân sơ đồ điều khiển công suất tối ưu làm giảm cơng suất tổng mà User tiêu thụ q trình chuyển giao mềm Thơng số α σ Giá trị Độ đường dẫn Độ lệch chuẩn hiệu ứng chắn γ Tỷ lệ công suất kênh lưu lượng a Hệ số trực giao W Tốc độ chip dB 0.8 0.6 3.84 Mchip/s R Tốc độ bit dịch vụ 12.2 Bảng thông Hệ sốcác hoạt độngsố hệ thống 0.5 kbit/s ν Hình 4.13 Cơng suất truyền tổng tƣơng đối cho MS chuyển giao mềm SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang 69  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA CHƢƠNG PHẦN DEMO CHUYỂN GIAO MỀM 5.1 Giới thiệu sơ lƣợc phần mềm Như biết trình chuyển giao mềm trình thực chuyển giao User di chuyển từ cell sang cell khác WCDMA nói riêng CDMA nói chung Hiện chưa có phần mềm mơ riêng cho việc chuyển giao Vì vậy, việc mơ phải thể hình ảnh để mơ q trình chuyển giao Và vậy, để mơ rõ q trình chuyển giao có phần mềm flash cho biết trình chuyển giao Phần mềm flash chương trình sử dụng để Demo tượng vật lý, hóa học,viễn thơng…… nhiều trường đại học đưa vào để giảng dạy Demo chương trình trình giảng dạy 5.2 Phần Demo Phần Demo đưa mơ hình chuyển giao MS ô tô chuyển động từ Cell A sang Cell B SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang 70  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA Khi MS chuyển động Cell A (Cell B), MS kết nối với BS Cell A (Cell B), BS Cell A (Cell B) chịu điều khiển RNC Khi MS vùng chuyển giao hai Cell A B, MS kết nối đồng thời với hai BS Cell A Cell B Lúc này, BS Cell A Cell B đồng thời chịu điều khiển RNC  Phần mô matlab đƣợc giải thích nhƣ sau: Ta có công suất tổng thu MS là: + với chuyển giao mềm RV  Eb PS    I W  M    ri  P (1  a)     P  T Ti r   i 2  t       10  i   10     + với chuyển giao mềm đường PS1  PS  VR  Eb  W  I   i   r  10  a   PTi  i  10 r i 2  1 19 SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN    PT t  rj  a   PTj  j 1, j   r2 19   j    10  10  MSSV: 060509D Trang 71  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Trong WCDMA, thể vượt trội tốc độ, cải tiến mà cịn có kết hợp hài hịa trình chuyển giao Ở hướng lên, việc nhiễu intracell giảm đến mức tối thiểu, nhờ tính trực giao chuỗi mã giả ngẫu nhiên Nhưng hướng xuống, tính trực giao khơng có tác dụng nhiễu inter-cell Do đó, việc điều khiển cơng suất để giảm nhiễu sử dụng Nếu so sánh với chuyển giao cứng chuyển giao mềm phức tạp nhiều thuật tốn chuyển giao chung, chuyển giao mềm tối ưu hóa dung lượng giảm thiểu nhiễu khơng cần có độ dự trữ trễ mà cần điều kiện kích hoạt chuyển giao, chuyển giao liệu khơng bị chuyển giao cứng dung lượng hệ thống cải thiện đáng kể Và vấn đề công suất chuyển giao mềm nhỏ đến mức có thể, vấn đề lựa chọn cell tối ưu thiết bị đầu cuối dựa tỉ số Eb/Io, hệ thống WCDMA thích hợp với tổng phí chuyển giao mềm cao hoạt động tốt môi trường có fading độ che khuất cao Nó biến động điều kiện môi trường khác Tuy nhiên, chuyển giao mềm lại tốn tài nguyên hướng xuống, nên phải có trạm gốc bổ sung để thực chuyển giao nhiều điểm báo hiệu hơn, nghĩa phải gia tăng báo hiệu hệ thống Vì vậy, vấn đề đặt phải giải vấn đề sau: - Tối ưu hóa tài nguyên, công suất dung lượng - Đảm bảo tính liên tục User di chuyển với tốc độ cao - Đơn giản hóa thuật tốn chuyển giao mềm Qua phân tích nghiên cứu trình chuyển giao mềm, thấy đặc điểm lợi ích mà mang lại Do thời gian nghiên cứu có hạn vài mặt hạn chế khác nên Luận án khơng tránh khỏi sai sót, kính mong nhận góp ý q thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang 72  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA MSSV: 060509D Trang 73 ... tin địa nhận thực cho CS PS bao gồm:  Thanh ghi thường trú (HLR): chứa liệu cố định thuê bao  Trung tâm nhận thực (AuC): sở liệu tạo vectơ nhận thực  Thanh ghi thị thiết bị (EIR): trì thông... SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang 29  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA Hình 3.2 chuyển giao cứng tần số Hình 3.3 chuyển giao cứng khác tần số SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV:... đƣờng SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D Trang 31  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYỂN GIAO MỀM TRONG WCDMA Hình 3.5 Chuyển giao mềm đƣờng Hình 3.6 Chuyển giao mềm SVTH: NGUYỄN THANH NHÀN MSSV: 060509D