Điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ 3 umts

Tr-ờng Đại học vinh Khoa ĐIệN Tử VIễN THÔNG ===== ===== Đồ áN tốt nghiệp ĐạI HọC Đề tài: ®iỊu khiĨn c«ng st hƯ thèng th«ng tin di động hệ umts Giảng viên h-ớng dẫn : ThS Phạm Mạnh Toàn Sinh viên thực : nhữ ®×nh tó Líp : Vinh, 5/2011 47k - ®tvt MỤC LỤC Lời giới thiệu Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động hệ UMTS 1.1 Quá trình phát triển hệ thống thông tin di động 3G 1.2 Hệ thống thông tin di động hệ IMT-2000 1.2.1 Tiêu chuẩn IMT-2000 1.2.2 Phân bố tần số cho IMT-2000 15 1.3.Công nghệ WCDMA 15 1.4 Hệ thống UMTS 17 1.4.1 Mơ hình tổng qt hệ thống UMTS 17 1.4.2 Dịch vụ hệ thống UMTS 18 1.4.3 Cấu trúc hệ thống UMTS 20 1.4.4 Mạng lõi CN ( Core Network ) 22 1.5 Chuyển giao 23 1.5.1 Tổng quan chuyển giao mạng di động 23 1.5.2 Các loại chuyển giao hệ thống 3G WCDMA 24 Chương 2: Những kỹ thuật điều khiển công suất hệ thống thông tin di động hệ ba UMTS 28 2.1 Ý nghĩa điều khiển công suất 28 2.2 Cách phân loại điều khiển công suất 29 2.2.1 Điều khiển công suất cho đường lên đường xuống 30 2.2.2 Điều khiển công suất phân tán tập trung 30 2.2.3 Phân loại điều khiển công suất theo phương pháp đo 31 2.2.4 Điều khiển cơng suất vịng kín vòng hở 32 2.3 Điều khiển cơng suất vịng hở UMTS 35 2.3.1 Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường lên 35 2.3.2 Kỹ thuật điều khiển cơng suất vịng hở đường xuống 36 2.4 Điều khiển công suất kênh chung đường xuống 37 2.5 Các thủ tục điều khiển cơng suất vịng 39 2.5.1 Trình bày điều khiển cơng suất vịng đường lên 40 2.5.2 Trình bày điều khiển cơng suất vịng đường xuống 42 2.6 Điều khiển công suất vịng ngồi 45 2.6.1 Điều khiển cơng suất vịng ngồi đường lên 46 2.6.2 Điều khiển công suất vịng ngồi đường xuống 48 Chương 3: Điều khiển công suất theo bước động DSSPC điều khiển công suất phân tán DPC 49 3.1 Tổng quan chung hệ thống 49 3.2 Lý thuyết sử dụng thuật toán 51 3.2.1 Nhiễu đồng kênh 51 3.2.2 Nhiễu kênh lân cận 52 3.2.3 Hiện tượng gần xa 54 3.2.4 Tải lưu lượng 55 3.2.5 Cấp độ phục vụ GoS 56 3.2.6 Hiệu sử dụng kênh 57 3.3 Phương pháp điều khiển công suất theo bước động DSSPC (Dynamic Step Size Power Control) 57 3.3.1 Khái niệm lợi ích độ dự trữ, cửa sổ công suất 57 3.3.2 Sự hoạt động mạng 59 3.3.3 Sự hoạt động trạm di động 61 3.3.4 Các cơng thức tính tốn 64 3.4 Phương pháp điều khiển công suất phân tán DPC (Distributed Power Control) 67 3.4.1 Khái niệm 67 3.4.2 Mơ hình hệ thống 68 3.4.3 Thuật toán điều khiển công suất phân tán DPC 69 Chương 4: Kết tính tốn mơ 72 4.1 Quỹ đường truyền tham khảo cho hệ thống UMTS 72 4.2 Phương pháp tính tốn 74 4.3 Kết mô 76 Tài liệu tham khảo 79 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Lộ trình phát triển hệ thông tin di động Hình 1.2 Các phổ tần dùng cho hệ thống UMTS 18 Hình 1.3 Cấu trúc hệ thống UMTS 21 Hình 1.4 Các loại chuyển giao hệ thống 3G 25 Hình 1.5 Chuyển giao mềm mềm 26 Hình 1.6 Các loại chuyển giao khác mạng WCDMA 27 Hình 2.1 Cơng suất thu từ thuê bao trạm gốc .29 Hình 2.2 Phân loại kỹ thuật điều khiển cơng suất cơng suất 31 Hình 2.3 Ngun lý điều khiển cơng suất vịng kín 33 Hình 2.4a Điều khiển cơng suất vịng kín bù trừ fading nhanh 34 Hình 2.4b Điều khiển cơng suất vịng ngồi 35 Hình 2.5 Cơng suất phát kênh S-CCPCH, PO3 PO1 ký hiệu cho dịch 38 Hình 2.6 Các thủ tục điều khiển cơng suất vịng vịng ngồi 39 Hình 2.7 UL PC vòng chuyển giao mềm 41 Hình 2.8 Dịch cơng suất (PO) để cải thiện chất lượng báo hiệu đường xuống 43 Hình 2.9 Dải động điều khiển cơng suất đường xuống 43 Hình 2.10 DL PC vòng DHO (SHO) 44 Hình 2.11 Kiến trúc logic chức UL PC vịng ngồi 47 Hình 3.1 Nhiễu đường lên 51 Hình 3.2 Nhiễu đường xuống 51 Hình 3.3 Các loại nhiễu hệ thống 53 Hình 3.4 Vấn đề gần - xa (điều khiển công suất đường lên) 54 Hình 3.5 Bù nhiễu kênh lân cận (điều khiển công suất đường xuống) 54 Hình 3.6 Quá trình thiết lập gọi 56 Hình 3.7 Dự trữ SIR chất lượng dịch vụ khác 58 Hình 3.8 Lưu đồ thuật tốn điều khiển cơng suất theo bước động DSSPC 60 Hình 3.9 Mơ hình chung DSSPC điều khiển công suất đường lên 63 Hình 3.10 Lưu đồ thuật tốn điều khiển cơng suất phân tán DPC 70 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các loại Q0S hệ thống UMTS 19 Bảng 2.1 Các mức cơng suất kênh chung đường xuống điển hình 37 Bảng 3.1 Bảng tra cứu ứng dụng DSSPC 62 Bảng 4.1 Quỹ đường truyền tham khảo cho dịch vụ thoại 12,2 Kbps 72 Bảng 4.2 Quỹ đường truyền tham khảo cho dịch vụ số liệu thời gian thực 144 Kbps 73 Bảng 4.3 Quỹ đường truyền tham khảo cho dịch vụ số liệu phi thoại 384Kbps 73 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an CÁC TỪ VIẾT TẮT 3G Third Generation Cellular Hệ thống thông tin di động hệ thứ ba GPP Third Generation Patnership Dự án hợp tác hệ Project AC Admission Cotrol Điều khiển cho phép AI Acquistion Indicator Chỉ thị bắt AICH Acquistion Indication Kênh thị bắt Channel A-P Access Preamble Tiền tố ATM Asynchoronous Transfer Kiểu truyền di Mode AS Access Slot Khe truy nhập BER Bit Error Rate Tỷ số bit lỗi BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BMC Broadcast/Multicast Control Điều khiển quảng bá / đa phương BS Base Station Trạm gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc CC Connecting Management Quản lý kết nối CDMA Code Division Multiple Đa truy cập phân chia theo mã Access CD-P Collision Detection Tiền tố phát tranh chấp Preamble CN Core Network Mạng lõi CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung đường lên CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung DC Delicated Control Điều khiển riêng Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an DCH Delicated Channel Kênh riêng DL Down Link Hướng xuống DS- Direct Sequence Code Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA Division Multiple Access dãy trực tiếp DSCH Downlink Shared Channel Kênh đường xuống dùng chung DSSPC Dynamic step-size power Điều khiển công suất theo bước control động Delicated Physical Control Kênh điều khiển vật lý DPCCH Channel DPDCH Delicated Physical Data Kênh số liệu vật lý riêng Channel ETSI European Học viện viễn thông Châu Âu Telecommunications Standard Institute FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống FBI Feedback Information Thông tin hồi tiếp FER Frame Error Rate Tỷ số khung lỗi FDD Fequency Division Duplex Song công phân chiaGhép theo tần số FDMA Frequency Division Đa truy cập phân chia theo tần số Multiple Access GC General Control Điều khiển chung GGSN Gateway GPRS Support Node dịch vụ GPRS Node GPRS General Packet Radio Dịch vụ chuyển mạch gói vơ tuyến Service GoS Grade of Service Cấp độ phục vụ GSM Global System of Mobile Hệ thống thơng tin di động tồn Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Communication cầu HC Handover Control Điều khiển chuyển giao HDLA History Data Logic Bộ phân tích liệu gốc Analyzer HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú IMT- International Mobile Tiêu chuẩn viễn thông di động 2000 Telecommunication toàn cầu 2000 ISDN Integated Service Digital Mạng số tích hợp đa dịch vụ Network ITU International Liên minh viễn thông quốc tế Telecomunication Union LC Load Control Điều khiển tải MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường ME Mobile Equipment Thiết bị nhận dạng thuê bao MM Mobility Management Quản lý di động MSC Mobile Services Switching Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di dộng Center Nt Notification Thông báo OFDM Orthogonal Frequency Đa phân chia theo tần số trực giao Division Multiple OSS Operation Support System Hệ thống hỗ trợ hoạt động PC Power Control Điều khiển công suất PCH Paging Channel Kênh tìm gọi PCPCH Physical Common Packet Kênh gói chung vật lý Channel PDCP Packet Data Convergence Giao thức hội tụ số liệu gói Protocol PDSCH Physical Downlink Shared Kênh vật lý chung đường xuống Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Lt: tổn hao conector cáp thu BTS (dB) e) Mật độ công suất MS khác BTS phục vụ Iutr = Pr + 10lg(Nt - 1) + 10lgCa - 10lgBw (dBm/Hz) (3.13) Trong đó: Iutr: mật độ nhiễu giao thoa từ MS khác BTS phục vụ (dBm/Hz) Ca: hệ số tích cực thoại kênh lưu lượng (0,4 ÷ 0,6) Nt: số kênh lưu lượng cell xét Bw: độ rộng băng tần (Hz) f) Mật độ nhiễu giao thoa từ tram di động BTS khác Ictr = Iurt + 10lg fr-1 (dBm/Hz) (3.14) Trong đó: Ictr: mật độ nhiễu giao thoa từ MS BS khác (dBm/Hz) fr: hệ số tái sử dụng tần số (0,6) i) Mật độ nhiễu giao thoa từ MS khác BS phục vụ từ BS khác 0,1.Iutr 0,1.Ictr Itr = 10lg(10 +10 ) (dBm/Hz) (3.15) Trong đó: Itr: mật độ nhiễu giao thoa từ MS khác đến BS phục vụ từ BS khác (dBm/Hz) l) Mật độ tạp âm nhiệt N0 = 10lg (290 * 1,38 10-23 ) + Nf + 30 (dBm/Hz) Trong đó: No: mật độ tạp âm nhiệt nhiệt độ tham khảo 290oK Nf: hệ số tạp âm máy thu BTS (dB) Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn (3.16) C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an k) Mật độ phổ công suất nhiễu 0,1.Itr 0,1.N0 I0 = 10lg(10 + 10 ) (dBm/Hz) (3.17) 3.4 Phương pháp điều khiển công suất phân tán (DPC) (Distributed Power Control) 3.4.1 Khái niệm Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA) kỹ thuật đa truy nhập sử dụng hệ thống thông tin di động hệ Mạng thông tin di động hệ tích hợp dịch vụ multimedia gồm âm thanh, liệu, hình ảnh, ảnh động vài kết hợp chúng Các loại lưu lượng khác khác tốc độ bit, tỷ lệ lỗi bit BER, độ ưu tiên truy cập Dung lượng CDMA giới hạn nhiễu tổng cộng từ tất kết nối vô tuyến Nhiễu đa truy cập MAI (Multiple Access Interference) nhân tố ảnh hưởng đến dung lượng hệ thống, thiết kế việc giảm MAI làm tăng dung lượng Một kỹ thuật hiệu sử dụng để giảm MAI đáp ứng yêu cầu chất lượng điều khiển công suất truyền người sử dụng Thuật tốn điều khiển cơng suất phân thành điều khiển phân tán tập trung Nhiều nghiên cứu kỹ thuật phân tán tập trung điều khiển cơng suất tập trung chịu ảnh hưởng lớn điều khiển liệu phải chịu tình trạng mạng khơng bảo vệ Trong kỹ thuật điều khiển công suất phân tán (DPC), trạm sử dụng công suất truyền thời Kỹ thuật phân tán đơn giản sử dụng thơng tin kỹ thuật tập trung Kỹ thuật phân tán yêu cầu đo nhiễu đường truyền trạm tiếp tục truyền đến máy di động tương ứng Tuy nhiên kỹ thuật phân tán cần nhiều thời gian để tối thiểu hoá mức SIR Kỹ thuật điều khiển công suất sử dụng theo dạng tập trung yêu cầu thông tin cường độ tín hiệu tất kết nối vơ tuyến hoạt động mà không ý khả điều chỉnh công suất truyền Phương pháp gia tăng phức tạp mạng thơng tin chi tiết mạng di động nhiều ô Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an liên quan yêu cầu kênh vô tuyến tập trung không sẵn sàng thời gian thực Ngược lại, kỹ thuật điều khiển công suất phân tán không yêu cầu thông tin trạng thái tập trung tất kênh riêng lẻ Thay vào đó, thích nghi mức cơng suất nhờ sử dụng phép đo vô tuyến cục bộ, ý tới thay đổi chất lượng dịch vụ động thời giải hiệu ứng tồn hệ thống tế bào Tuy nhiên, phương pháp không xét đến liên quan kết nối cho QoS kết nối hữu Trong hệ thống, mong muốn công suất truyền giảm đến mức tối ưu trì chất lượng thơng tin u cầu, đặc biệt kết cuối di động công suất truyền cung cấp pin DPC thuật toán điều khiển công suất phân tán sử dụng thông tin SIR sử dụng kỹ thuật lặp để điều khiển cơng suất truyền Thuật tốn có khả đạt mức SIR yêu cầu tối ưu hoá hoạt động mạng 3.4.2 Mơ hình hệ thống Mơ hình hệ thống sử dụng điều khiển công suất đường lên Giả thiết trạm di động (M), J thuê bao di động hệ thống Tại trạm M, tỷ số tín hiệu nhiễu nhận thuê bao thứ i là:  S   Eb.Ri   i   i   I   No.W  GMi.Pi J  GMj pj  M  i (3.18) j i Trong đó: Eb: lượng bit thông tin N0: mật độ phổ công suất tạp âm Công suất tuyền thuê bao thứ i Pi giới hạn mức công suất cực đại là: Pi  Pimax với 1 i j Ri: tốc độ liệu thuê bao thứ i Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn (3.19) C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an GMi: độ lợi đường truyền thuê bao thứ i trạm M Gía trị GMi giả thiết số Việc giả thiết hợp lý thuật toán điều khiển cơng suất hội tụ khoảng thời gian ngắn W: độ rộng băng tần trải phổ M: nhiễu Do vậy, việc yếu điều khiển cơng suất tìm vector cơng suất dương p = (p1, p2 pJ) thoả mãn: i  T với 1 i j (3.20) Trong đó: T: mức SIR tối thiểu yêu cầu xác định dịch vụ hay môi trường BER 3.4.3 Thuật tốn điêu khiển cơng suất phân tán DPC Mỗi th bao điều khiển cơng suất truyền giới hạn cực đại dựa thông tin mức cơng suất phép đo SIR Thuật tốn DPC điều khiển mức SIR tất thuê bao để đạt SIR yêu cầu Chúng ta đề xuất thuật tốn điều khiển cơng suất phân tán sử dụng tham số thay đổi từ thuật toán truyền thống để cải thiện hiệu Hàm cơng suất vấn đề cần thiết để đạt mức SIR tối thiểu Nếu SIR thuê bao mức cực tiểu suốt thời gian điều khiển cơng suất kết nối thuê bao - trạm gốc bị cắt Do vậy, tốc độ hội tụ liên quan đến dung lượng hệ thống Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Bắt đầu Nhập số thuê bao J Nhập thông số chương trình i=1 Tính Poi j=0 pi(0) = Poi j  n -1 Sai i = i+1 Đúng Đúng Công suất điều khiển : pi(j +1) = ek (T -  (j)) i + pi(j ) i J Sai j = j +1 Kết thúc Hình 3.10 Lưu đồ thuật tốn điều khiển cơng suất phân tán DPC Thuật tốn mơ tả sau: Pi(0) = P Pi(n+1)(dBm) = e k(T-i(n)) +Pi(n) (dBm) Trong đó: Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn (3.21) C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an K: tham số dương theo kinh nghiệm chọn k = 0,1 tốt cho cho hầu hết hệ thống, k lớn tốc độ hội tụ chậm, k nhỏ SIR dao động Chúng ta đạt tốc độ hội tụ nhanh cách tối ưu hố k Pi(0): cơng suất truyền ban đầu thuê bao Pi(n+1): công suất truyền thuê bao thứ i vòng lặp thứ n i(n): SIR thuê bao thứ i vòng lặp thứ n Theo kết thực nghiệm n chọn khoảng 10-20 tối ưu Có trường hợp sau: Trường hợp 1: i(n) < T Pi(n+1) < Pin (3.22) Trường hợp 2: i(n) > T Pi(n+1) > Pin (3.23) Trường hợp 3: i(n) = T Pi(n+1) = Pin (3.24) Mục đích thuật tốn tăng hay giảm công suất truyền thuê bao liên quan SIRi nhận trạm M Bằng cách điều chỉnh thông số k hàm điều khiển công suất, hệ thống thoả mãn yêu cầu vận hành khác Kết mô thể khả ổn định hệ thống cao phương pháp điều khiển công suất truyền thống[11] Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Chương KẾT QUẢ TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG 4.1 Quỹ đường truyền tham khảo cho hệ thống UMTS Quỹ đường truyền sử dụng để tính tốn vùng phủ chất lượng cho trạm gốc trạm di động Các thành phần bao gồm hệ số truyền lan để tính tốn tổn hao đường truyền thông số hệ thống (công suất phát, hệ số tạp âm máy thu, hệ số khuếch đại an ten, độ rộng băng tần máy thu, độ lợi xử lý nhiễu giao thoa) Các tổn hao khác : lổi điều khiển cơng suất, truy nhập tồn nhà nhiễu từ nguồn khác [11] Bảng 4.1 Quỹ đường truyền tham khảo cho dịch vụ thoại 12,2 Kbps Máy phát MS Hệ số khuếch đại anten phát MS (dB) Tổn hao cáp thu lọc máy thu MS (dBm) -3 Công suất xạ ERP MS (dBm) 21 Máy thu trạm gốc Hệ số khuếch đại anten trạm gốc BS (dB) 18 Hệ số tạp âm máy thu trạm gốc (dB) Suy hao đường truyền cho phép vùng phủ ô (dB) Suy hao pha đinh log chuẩn (dB) Tổn hao cáp lọc máy phát BS (dBm) -141,9 -7,3 -2 Hệ số tích cực thoại 67% Hệ số tái sử dụng tần số 0,65 Độ rộng băng tần (MHz ) Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Bảng 4.2 Quỹ đường truyền tham khảo cho dịch vụ số liệu thời gian thực 144 Kbps Máy phát MS Hệ số khuếch đại anten phát MS (dB) Tổn hao cáp thu lọc máy thu MS (dBm) -3 Công suất xạ ERP MS (dBm) 26 Máy thu trạm gốc Hệ số khuếch đại anten trạm gốc BS (dB) 18 Hệ số tạp âm máy thu trạm gốc (dB) Suy hao đường truyền cho phép vùng phủ ô (dB) Suy hao pha đinh log chuẩn (dB) -133,8 -4,2 Tổn hao cáp lọc máy phát BS (dBm) -2 Hệ số tích cực thoại 100% Hệ số tái sử dụng tần số 0,65 Độ rộng băng tần (MHz ) Bảng 4.3 Quỹ đường truyền tham khảo cho dịch vụ số liệu phi thoại 384Kbps Máy phát MS Hệ số khuếch đại anten phát MS (dB) Tổn hao cáp thu lọc máy thu MS (dBm) -3 Công suất xạ ERP MS (dBm) 18 Máy thu trạm gốc Hệ số khuếch đại anten trạm gốc BS (dB) 18 Hệ số tạp âm máy thu trạm gốc (dB) Suy hao đường truyền cho phép vùng phủ ô (dB) Suy hao pha đinh log chuẩn (dB) Tổn hao cáp lọc máy phát BS (dBm) -139,9 -7,3 -2 Hệ số tích cực thoại 100% Hệ số tái sử dụng tần số 0,65 Độ rộng băng tần (MHz ) Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 4.2 Phương pháp tính tốn Dựa vào quỹ đường truyền tham khảo cho dịch vụ số liệu thời gian thực 144 Kbps “bảng 4.2” ta tính cụ thể tỷ số tín hiệu nhiễu SIR mức điều chỉnh công suất truyền hai phương pháp điều khiển công suất thực chương trình mơ phỏng.[11] - Khuếch đại công suất di động Pma = Pme - Lm - Gm = 26 - (- 3) - = 27 (dBm) - Công suất thu BS người sử dụng Pr = Pme + Lp + Al + Gt + Lt = 26 - 133,8 - 4,2 + 18 - = -96 dBm - Tải lưu lượng + Lưu lượng thuê bao : A  n.T 1.90   0,025 3600 3600 (Erl) Thời gian trung bình gọi T = 90 (s) + Lưu lượng 45 thuê bao/1cell = 45 0,025 = 1,125 (Erl) Cấp bậc phục vụ GoS = 2% Sử dụng bảng Erlang B (phụ lục) ta xác định số kênh Nt = - Mật độ công suất MS khác BTS phục vụ Iutr = Pr + 10 lg(Nt - 1) + 10 lgCa – 10 lgBw = -96 + 10 lg(4 - 1) + 10 lg(0,6) – 10 lg3840000 = -159,29 (dBm/Hz) - Mật độ nhiễu giao thoa từ trạm di động BTS khác Ictr = Iutr + 10 lg(1/ fr -1 ) = -159,29 + 10 lg(1/ 0,65 -1 ) = -161,98 (dBm/Hz) - Mật độ nhiễu giao thoa từ MS khác BS phục vụ từ BS khác Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Itr = 10 lg (10 0,1 Iutr + 10 0,1 Ictr ) = 10 lg (10 0,1 (-159,29) + 10 0,1 (-161,98) ) = -157,42 (dBm/Hz) - Mật độ tạp âm nhiệt N0 = 10 lg (290 * 1,38 10 -23) + Nf + 30 = 10 lg (290 * 1,38 10 -23) + + 30 = -168,98 (dBm/Hz) - Mật độ phổ công suất nhiễu I0 = 10 lg ( 10 0,1 Itr + 10 0,1 N0 ) = 10 lg ( 10 0,1.(-157,42) + 10 0,1.(-168,98)) = -157,13 (dBm/Hz) - Hệ số trải phổ SF  10lg hay SF  10lg 3,84 Rt 3,84 3840  10lg  14,25 Rt 144 (dB) - Tỷ số tín hiệu nhiễu SIR SIR  SF Pr Io.Bw hay SIR = SF (dB) + Pr (dB) – = 14,25 - 96 Io – 10 lg(Bw) - (-157,13) – 10 lg(3840000) = 9,53 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn (dB) C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 4.3 Kết mô Form giới thiệu Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Form nhập số liệu Form tính tốn Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Form vẽ đồ thị Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Giáo trình thơng tin di động”, Nhà xuất Bưu Điện, 02-2003 [2] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Bài giảng thông tin di động bổ túc kỹ thuật”, Tổng công ty Bưu Chính Viễn Thơng - Học viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, 10 - 2004 [3] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Thông tin di động hệ “, Tập 1, Nhà xuất Bưu Điện, 12-2001 [4] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Thông tin di động hệ “, Tập 2, Nhà xuất Bưu Điện, 12-2001 [5] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “cdmaOne cdma2000”, Tập 1, Nhà xuất Bưu Điện, 07 -2003 [6] TS Trần Hồng Quân, PGS TS Nguyễn Bính Lân, KS Lê Xuân Công, KS Phạm Hồng Kỳ, “Thông tin di động”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [7] TS Nguyễn Minh Dân, KS Nguyễn Huy Quân, TS Chu Ngọc Anh, Bài báo “Xác định vị trí trạm gốc hệ thống thông tin di động hệ UMTS” [8] Nguyễn Ngô Hồng, Bài báo “Mối quan hệ khác biệt UMTS WCDMA”, Tạp chí bưu viễn thơng kỳ 1, - 2003 [9] KS Nguyễn Thanh Hải, Bài báo “Điều khiển công suất quản lý tài nguyên vô tuyến hệ thống thông tin vô tuyến CDMA đa phương tiện” [10] Ngô Hán Chiêu, Trần Quý, Ngô Duy Tân, Bài báo “Điều khiển công suất thông tin di động DS/CDMA” [11] KS Lê Xuân Dũng, Bài báo “Một thuật toán điều khiển công suất cho hệ thống tế bào CDMA” Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn