Các phương pháp thực hiện tối ưu hóa mạng vô tuyến WCDMA

Đồ án được nghiên cứu thành 3 chương:CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG WCDMATìm hiểu về hệ thống và các kênh được sử dụng trong mạng di động WCDMACHƯƠNG II: TỐI ƯU HÓA MẠNG VÔ TUYẾN WCDMAChương này em đưa ra các chỉ tiêu phân tích theo lý thuyết cho các chỉ số KPI trong mạng. Các mức ứng với từng tham số KPI để đánh giá chất lượng mạng WCDMACHƯƠNG III PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THAM SỐ VÀ ĐƯA RA GIẢI PHÁP TỐI ƯU

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 2

DANH MỤC CÁC BẢNG 4

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 5

LỜI NÓI ĐẦU 10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG DI ĐỘNG WCDMA 11

1.CHƯƠNG II TỐI ƯU HÓA MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA 27

2.CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THAM SỐ VÀ ĐƯA RA GIẢI PHÁP TỐI ƯU 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

1.1.1.1

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mô hình cấu trúc hệ thống WCDMA 12

Hình 1.2 Cấu trúc UTRAN 13

Hình 1.3 Mô hình giao thức tổng quát cho các giao diện mặt đất UTRAN 16

Hình 1.4 Cấu trúc khung vô tuyến của DPDCH/DPCCH đường lên 20

Hình 1.5 Số thứ tự khe truy nhập RACH và khoảng cách giữa chúng 21

Hình 1.6 Cấu trúc phát đa truy nhập ngẫu nhiên CPCH 22

Hình 1.7 Cấu trúc khung DPCH đường xuống 22

Hình 1.8 Cấu trúc khung của DPCH đường xuống 26

Hình 2.1 Hiệu ứng gần-xa 28

Hình 2.2 Các phương pháp điều khiển công suất 29

Hình 2.3 Điều khiển công suất vòng hở 30

Hình 2.4 Công suất phát trên kênh S-CCPCH 32

Hình 2.5 Độ lệch công suất để cải thiện chất lượng báo hiệu đường xuống 35

Hình 2.6 Dải động điều khiển công suất đường xuống 36

Hình 2.7 Điều khiển công suất vòng trong đường xuống khi chuyển giao 37

Hình 2.8 Điều khiển công suất vòng kín 38

Hình 2.9 Kiến trúc logic điều khiển công suất vòng ngoài đường lên 40

Hình 2.10 Quá trình chuyển giao cứng 43

Hình 2.11 Quá trình chuyển giao mềm 44

Hình 2.12 HO bị lỗi do khoảng cách hai Node B quá xa 47

Hình 2.13 Các thời điểm tiến hành đo tái lựa chọn cell 49

Hình 2.14 Quá trình tiến hành phân cấp tái chọn lựa cell 51

Hình 2.15 Đồ thị mô tả thời gian lựa chọn tái chọn lựa cell 52

Hình 2.16 Quản lý tài nguyên 57

Hình 2.17 Mức tốc độ trong WCDMA 57

Hình 2.18 Quy trình tối ưu 59

Hình 2.19 Nhiễu Radar 62

Hình 3.1 Thủ tục phân tích tham số, tối ưu mạng WCDMA 63

Hình 3.2 Công cụ Actix 65

Hình 3.3 Trạng thái tổng quát mạng hiển thị màn hình Actix 66

Hình 3.4 Quy định màu hiển thị mức thu công suất 67

Hình 3.6 Lỗi trạm Hong-Quang-CBO_NDH tỉnh Nam Định 71

Hình 3.7 Kết quả sau tối ưu hóa trạm Hong-Quang-CBO_NDH 72

Hình 3.8: Khu vực thị xã Móng Cái trước và sau khi tối ưu 73

Hình 3.9 Khu vực không cải thiện được ngay tại Nghệ An 74

Hình 3.10 Bad cell tỉnh Nam Định trước và sau tối ưu 75

Hình 3.11 Bad cell tỉnh Nghệ An trước và sau tối ưu 75

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Bảng phân loại các dịch vụ ở hệ thống 3G WCDMA 17

Bảng 2.1 Các mức công suất kênh chung đường xuống điển hình 33

Bảng 2.2 : Đánh giá chất lượng vùng phủ 60

Bảng 3.2 Phân tích và khuyến nghị 69

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

3GPP 3rd Generation Partnership Project

ACI Adjacent Channel Interference Nhiễu kênh lân cận

AICH Acquisition Indicator CHannel Kênh chỉ thị bắt

AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa và điều chế thích ứng

ASU Active Set Update Cập nhật tập tích cực

ATM Asynchronous Tranfer Mode Chế độ truyền tải bất đồng bộ

AWGN Additive White Gausian Noise Tạp âm Gausian trắng cộng

BCCH Broadcast Control CHannel Kênh điều khiển quảng bá

BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc

BSIC Base Station Identify Code Mã nhận dạng trạm gốc

BSS Base Station Subsystem Hệ thống con trạm gốc

C/I Carrier-to-Interference ratio Tỉ số sóng mang trên nhiễu

CCCH Common Control CHannel Kênh điều khiển chung

CCPCH Common Control Physical Channel Kênh vật lý điều khiển chung

CCTrCH Coded Composite Transport

Channel

Kênh truyền tải kết hợp mã

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã

CFN Connection Frame Number Số khung kết nối

COST European Cooperation in the field

of Scientific and Technical research

Hợp tác châu Âu trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học và kỹ thuật

CPICH Common Pilot CHannel Kênh hoa tiêu chung

CQI Channel Quality Indicator Chỉ thi chất lượng kênh

CRC Cycle Redundancy Check Kiểm tra dư thừa vòng

CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh

CSICH CPCH Status Indicator CHannel Kênh chỉ thị trạng thái CPCH

CSSR Call Setup Success Ratio Tỉ số thiết lập cuộc gọi thành côngCTCH Common Traffic CHannel Kênh lưu lượng chung

DCA Dynamic Channel Allocation Ấn định kênh động

DCCH Dedicated Control CHannel Kênh điều khiển dành riêng

DCR Drop Call Ratio Tỉ lệ rớt cuộc gọi

DPCCH Dedicated Physical Control

Channel

Kênh điều khiển vật lý dành riêng

DPCH Dedicated Physical CHannel Kênh vật lý dành riêng

DPDCH Dedicated Physical Data CHannel Kênh dữ liệu vật lý dành riêng

DSCH Downlink Shared CHannel Kênh chia sẻ đường xuống

DTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lưu lượng dành riêng

EDGE Enhanced Data rate for GSM

ETSI European Telecommunication

Standards Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu

FACH Forward Access CHannel Kênh truy nhập đường lên

FAUSCH Fast Uplink Signalling Channel Kênh báo hiệu đường lên nhanh

FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần sốFDMA Frequency Division Multiple

Access

Đa truy nhập phân chia theo tần số

FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi đường lên

GGSN Gateway GPRS Support Node Điểm hỗ trợ GPRS cổng

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung

GSM Global System for Mobile

communicaton

Hệ thống thôn tin di động toàn cầu

HLR Home Location register Bộ ghi định vị thường trú

IF-HO Inter-Frequency HO Chuyển giao giữa các tần số

Equipment IdentifyIMSI International Mobile Subcriber

Identify

Nhận dạng thuê bao di động quốc tế

KPI Key Performance Indicator Chỉ số hiệu năng khóa

KQI Key Quality Indicator Chỉ số chất lượng khóa

MDC Macro Diversity Combining Kết hợp phân tập macro

MHA Mast Head Amplifier

MIB Management Information Base Cơ sở thông tin quản lý

MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển mạch di độngN/A Not Available

NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng

OMC Operation and Maintenance Centre Trung tâm vận hành và bảo dưỡngOPEX Operating EXpenditure Chi phí hoạt động

OVSF Orthogonal Variable Spreading

Factor

Hệ số trải phổ khả biến trực giao

PACCH Packet Associate Control CHannel Kênh điều khiển kết hợp gói

PAGCH Packet Access Grant CHannel Kênh cho phép truy nhập gói

PBCCH Packet Broadcast Control CHannel Kênh điều khiển quảng bá gói

PCCCH Packet Common Control CHannel Kênh điều khiển chung gói

PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi

PDTCH Packet Data Traffic CHannel Kênh lưu lượng dữ liệu gói

PICH Paging Indicator CHannel Kênh chỉ thị tìm gọi

PLMN Public Land Mobile network Mạng di động mặt đất công cộng

PM Performance Management Quản lý hiệu năng

PPCH Packet Paging CHannel Kênh tìm gọi gói

PS Packet Switched, Packet Scheduler Chuyển mạch gói, lập chương trình

góiPSC Primary Synchronisation Code Mã đồng bộ sơ cấp

P-SCH Primary Synchronisation CHannel Kênh đồng bộ sơ cấp

PSTN Public Switched Telephone

Network

Mạng điện thoại chuyển mạch côngcộng

QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha cầu phương

RAB Radio Access Bearer Vật mang truy nhập vô tuyến

RACH Random Access CHannel Kênh truy nhập ngẫu nhiên

RAI Routing Area Identify Nhận dạng vùng định tuyến

RAT Radio Access Technique Kỹ thuật truy nhập vô tuyến

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến

RRM Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyến

RRU Radio Resource Ultilisation Sử dụng tài nguyên vô tuyến

RSCP Received Signal Code Power Công suất mã tín hiệu thu

RSSI Received Signal Strength Indicator Chỉ thị cường độ tín hiệu thu

SDCCH Standalone Dedicated Control

Channel

Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình

SGSN Serving GPRS Support Node Điểm hỗ trợ GPRS phục vụ

SIM Subcriber Identify Module Module nhận dạng thuê bao

SINR Signal-to-Interference and Noise

Ratio

Tỉ số tín hiệu trên nhiễu và tạp âm

SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên tạp âm

TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gianTDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời

gianTPC Transmit Power Control Điều khiển công suất phát

UMTS Universal Mobile

Telecommunication System

Hệ thống viễn thông di động thế giới

UTRA(N) Universal Terrestrial Radio Access

LỜI NÓI ĐẦU

Do đó, cuộc cạnh tranh thị trường thuê bao di dộng 3G luôn diễn ra rất nóng bỏng

và phần lớn các nhà mạng luôn tập trung và đầu tư nhiều vào thị trường 3G Mỗi nhà mạng luôn có một chiến lược kinh doanh riêng của mình nhưng dù là chiến lược gì thì chất lượng mạng, chất lượng của những dịch vụ mà nhà mạng cung cấp luôn được đánh giá hàng đầu Thuê bao cũng chỉ đánh giá thông qua chất lượng dịch vụ của nhà mạng

Để có được một dịch vụ tốt, một vùng phủ sóng 3G tốt cho khách hàng đòi hỏi nhàmạng phải đầu tư triển khai phát triển nhiều trạm phát sóng cũng như duy trì được chất lượng vùng phủ được tốt Tuy nhiên, trong thực tế thì vùng phủ vẫn không phải luôn luôn

có chất lượng tốt với các tác động từ chủ quan đến khách quan như: thời tiết, thiết bị, địa hình,… Do đó để duy trì được chất lượng tốt thì mỗi nhà mạng đều có một bộ phận cực

kì quan trọng đó là bộ phận tối ưu Đồ án của em được nghiên cứu thành 3 chương:

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG WCDMA

Tìm hiểu về hệ thống và các kênh được sử dụng trong mạng di động WCDMACHƯƠNG II: TỐI ƯU HÓA MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA

Chương này em đưa ra các chỉ tiêu phân tích theo lý thuyết cho các chỉ số KPItrong mạng Các mức ứng với từng tham số KPI để đánh giá chất lượng mạng WCDMACHƯƠNG III PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THAM SỐ VÀ ĐƯA RA GIẢI PHÁPTỐI ƯU

Chương này em tìm hiểu về công việc phân tích tham số rồi đưa ra giải pháp tối

ưu được thực hiện trong thực tế của nhà mạng Vinaphone dựa trên công cụ tối ưu ACTIX

Hà Nội ngày 8 tháng 11 năm 2012 Sinh viên thực hiện :

Nguyễn Thị Ngọc Tú

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG DI ĐỘNG WCDMA

1.2 Mô hình cấu trúc mạng WCMDA

Hệ thống WCDMA được xây dựng trên cơ sở mạng GPRS Về mặt chức năng cóthể chia cấu trúc mạng WCDMA ra làm hai phần : mạng lõi (CN) và mạng truy cập vôtuyến (UTRAN), trong đó mạng lõi là sự nâng cấp phần cứng hoặc mua thêm license từmạng GPRS, còn mạng truy cập vô tuyến là phần nâng cấp của WCDMA Ngoài ra đểhoàn thiện hệ thống, trong WCDMA còn có thiết bị đầu cuối người sử dụng (UE) thựchiện giao diện người sử dụng với hệ thống

Từ quan điểm chuẩn hóa, cả UE và UTRAN đều bao gồm những giao thức mớiđược thiết kế dựa trên công nghệ vô tuyến WCDMA, trái lại mạng lõi được định nghĩahoàn toàn dựa trên GSM Điều này cho phép hệ thống WCDMA phát triển mang tínhtoàn cầu trên cơ sở công nghệ GSM

Hình 1.1 Mô hình cấu trúc hệ thống WCDMA.

Các mạng ngoài:

− Mạng CS: Mạng đảm bảo các kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch kênh Ví dụ:

Mạng ISDN, PSTN

− Mạng PS: Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch gói Ví dụ: mạng Internet.

1.3 Cấu trúc và chức năng mạng truy cập vô tuyến UTRAN

Nhiệm vụ chính của UTRAN là tạo và duy trì các kênh mang truy cập vô tuyến(RAB) để thực hiện thông tin giữa thiết bị di động (UE) với mạng lõi (CN) UTRAN nằmgiữa hai giao diện mở Uu và Iu Nhiệm vụ của UTRAN là phối hợp với mạng lõi thựchiện các dịch vụ mạng qua các giao diện này

UTRAN bao gồm nhiều phân hệ mạng vô tuyến (RNS) Mỗi RNS bao gồm một sốtrạm gốc (Node B), giao diện Uu và một bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) RNC kếtnối với Node B bằng giao diện Iub Các RNS giao tiếp với nhau sử dụng giao diện mở Iurmang cả thông tin báo hiệu và lưu lượng

− Đảm bảo tính chung nhất với GSM.

1.3.1 Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC

RNC là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển các tài nguyên vô tuyến củaUTRAN Nó kết nối với CN (thông thường với một MSC và một SGSN) qua giao diện

vô tuyến Iu RNC điều khiển Node B chịu trách nhiệm điều khiển tải và tránh tắc nghẽncho các cell thuộc vùng phục vụ của RNC

Các chức năng chính của RNC là điều khiển tài nguyên vô tuyến, cấp phát kênh,thiết lập điều khiển công suất, điều khiển chuyển giao, phân tập vĩ mô, mật mã hóa, báohiệu quảng bá, điều khiển công suất vòng hở, điều chế và giải điều chế.

Khi một kết nối MS-UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên từ nhiều RNC thì các RNCnày sẽ có hai vai trò logic riêng biệt:

− RNC phục vụ (SRNC): thực hiện xử lý số liệu truyền từ lớp kết nối số liệu tới cáctài nguyên vô tuyến SRNC cũng là CRNC của một Node B nào đó được MS sử dụng đểkết nối với UTRAN

− RNC phụ trợ (DRNC): là một RNC bất kỳ khác với SRNC để điều khiển các cellđược MS sử dụng Khi cần DRNC có thể thực hiện kết hợp và phân chia ở phân tập vĩ

mô DRNC không thực hiện xử lý số liệu trong lớp kết nối số liệu mà chỉ định tuyến sốliệu giữa các giao diện Iub và Iur Một UE có thể không có hoặc có một hay nhiều DRNC

1.4 Thành phần và chức năng mạng lõi (CN)

Các phần tử chính của mạng lõi như sau:

− Bộ ghi định vị thường trú (HLR): Là thanh ghi định vị thường trú lưu giữ thông tinchính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng Các thông tin này bao gồm: Thông tin về cácdịch vụ được phép, các vùng không được chuyển mạng và các thông tin về dịch vụ bổsung như: trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi

− Chuyển mạch dịch vụ di động/ bộ ghi định vị tạm trú (MSC/VLR): Là tổng đàidịch vụ di động (MSC) và bộ ghi định vị tạm trú (VLR) để cung cấp các dịch vụ chuyểnmạch kênh cho UE tại vị trí của nó MSC có chức năng sử dụng các giao dịch chuyểnmạch kênh VLR có chức năng lưu giữ bản sao về lý lịch người sử dụng cũng như vị tríchính xác của UE trong hệ thống đang phục vụ.

− Tổng đài chuyển mạch di động cổng (GMSC): Trung tâm chuyển mạch các dịch

vụ di động cổng kết nối với mạng ngoài

− Nút hỗ trợ dịch vụ vô tuyến gói chung (GSGSN): Node hỗ trợ GPRS (dịch vụ vôtuyến gói chung) đang phục vụ, có chức năng như MSC/VLR nhưng được sử dụng chocác dịch vụ chuyển mạch gói (PS)

− Nút hỗ trợ GPRS cổng (GGSN): GPRSN có chức năng như GMSC nhưng chỉphục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói

Để kết nối MSC với mạng ngoài cần có thêm phần tử làm chức năng liên kết mạng(IWF) Ngoài mạng lõi còn chứa các cơ sở dữ liệu cần thiết cho các mạng di động như:HLR, AuC và EIR

1.5 Các giao diện vô tuyến

Cấu trúc UMTS không định nghĩa chi tiết chức năng bên trong của phần tử mạng

mà chỉ định nghĩa giao diện giữa các phần tử logic Cấu trúc giao diện được xây dựngtrên nguyên tắc là các lớp và các phần cao độc lập lôgic với nhau, điều này cho phép thayđổi một phần cấu trúc giao thức trong khi vẫn giữ nguyên các phần còn lại

− Giao diện Cu: Là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME Giao diện này tuântheo một khuôn dạng chuẩn cho các thẻ thông minh

− Giao diện Uu: Là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố định của hệthống và vì thế mà nó là giao diện mở quan trọng nhất của UMTS

− Giao diện Iu: Giao diện này nối UTRAN với CN Iu là một giao diện mở để chia

tuyến và điều khiển dịch vụ Iu có hai trường hợp khác nhau: Iu CS (Iu chuyển mạchkênh) để kết nối UTRAN với CN chuyển mạch kênh; Iu PS (Iu chuyển mạch gói) để kếtnối UTRAN với CN chuyển mạch gói.

− Giao diện Iur: Iur là giao diện vô tuyến giữa các bộ điều khiển mạng vô tuyến Lúcđầu giao diện này được thiết kế để hỗ trợ chuyển giao mềm giữa các RNC, trong quátrình phát triển tiêu chuẩn nhiều tính năng đã được bổ sung và đến nay giao diện Iur phảiđảm bảo bốn chức năng sau: hỗ trợ tính di động cơ sở giữa các RNC, hỗ trợ kênh lưulượng riêng, kênh lưu lượng chung, hỗ trợ quản lý tài nguyên vô tuyến toàn cầu

− Giao diện Iub: Giao thức Iub định nghĩa cấu trúc khung và các thủ tục điều khiểntrong băng cho từng kiểu kênh truyền tải Các chức năng chính của Iub: chức năng thiếtlập, bổ sung, giải phóng và tái thiết lập một kết nối vô tuyến đầu tiên của một UE và chọnđiểm kết cuối lưu lượng; khởi tạo và báo cáo đặc thù cell, node B, kết nối vô tuyến; xử lýcác kênh riêng và kênh chung; xử lý kết hợp chuyển giao; quản lý sự cố kết nối vô tuyến

Hình 1.3 Mô hình giao thức tổng quát cho các giao diện mặt đất UTRAN

1.6 Các loại lưu lượng và dịch vụ được 3G WCDMA hỗ trợ

Do hệ thống thông tin di động 3G cho phép truyền dẫn nhanh hơn, nên truy nhậpInternet và lưu lượng thông tin số liệu khác sẽ phát triển nhanh Ngoài ra hệ thống 3Gcũng được sử dụng cho các dịch vụ âm thanh Nói chung TTDĐ 3G hỗ trợ các dịch vụtryền thông đa phương tiện Vì thế mỗi kiểu lưu lượng cần đảm bảo một mức QoS nhấtđịnh tuỳ theo ứng dụng của dịch vụ QoS ở WCDMA được phân loại như sau:

− Loại hội thoại: Thông tin tương tác yêu cầu trễ nhỏ (ví dụ: thoại).

− Loại luồng: Thông tin một chiều đòi hỏi dịch vụ luồng với trễ nhỏ (ví dụ: phân

phối truyền hình thời gian thực Video Streaming)

− Loại tương tác: Đòi hỏi trả lời trong một thời gian nhất định và tỷ lệ lỗi thấp (như

trình duyệt Web, truy nhập server)

− Loại nền: Đòi hỏi các dịch vụ nỗ lực nhất được thực hiện trên nền cơ sở ( email,tải file )

Ngoài việc phân nhóm theo độ trễ, hoạt động của hệ thống WCDMA còn phânchia theo tốc độ bit cho từng môi trường hoạt động Theo đó hệ thống được chia thànhbốn vùng với các tốc độ bit Rb phục vụ như sau:

• Vùng 1: trong nhà, ô siêu nhỏ pico, Rb≤ 2Mbps

• Vùng 2: thành phố, ô nhỏ micro, Rb≤ 384 kbps

• Vùng 3: ngoại ô, ô lớn macro, Rb≤ 144 kbps

• Vùng 4: Toàn cầu, Rb = 12,2 kbps

Bảng 1.1: Bảng phân loại các dịch vụ ở hệ thống 3G WCDMA

Dịch vụ

di động

Dịch vụ di động Di động đầu cuối/di động cá nhân/di động dịch

vụDịch vụ thông tin - Theo dõi di động/ theo dõi di động thông minh

Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết

Dịch vụ âm thanh - Dịch vụ âm thanh chất lượng cao (16-64 kbps)

- Dịch vụ truyền thanh AM (32-64 kbps)

- Dịch vụ truyền thanh FM (64-384 kbps)Dịch vụ

viễn

thông

Dịch vụ số liệu - Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình (64-144 kbps)

- Dịch vụ số liệu tốc độ tương đối cao (144 2Mbps)

kbps Dịch vụ số liệu tốc độ cao (≥ 2Mbps)Dịch vụ đa

Dịch vụ truy nhập Web (384 kbps-2Mbps)

Dịch vụ Internet thời gian thực

Dịch vụ Internet (384 kbps-2Mbps)

Dịch vụ internet

đa phương tiện

Dịch vụ Website đa phương tiện thời gian thực (≥ 2Mbps)

1.7 Cấu trúc phân kênh trong WCDMA

Cũng như trong các hệ thống thông tin di động thế hệ hai, các kênh thông tin trongWCDMA được chia ra làm hai loại tuỳ thuộc vào quan điểm nhìn nhận Theo quan điểmtruyền dẫn ta sẽ có các kênh vật lý còn theo quan điểm thông tin ta sẽ có các kênh truyềntải

Lớp vật lý ảnh hưởng lớn đến sự phức tạp của thiết bị về mặt đảm bảo khả năng

xử lý băng tần cơ sở cần thiết ở trạm gốc và trạm đầu cuối Trên quan điểm các hệ thốngthông tin di động thế hệ ba là các hệ thống băng rộng, vì vậy không thể thiết kế lớp vật lýchỉ cho một dịch vụ thoại duy nhất mà cần đảm bảo tính linh hoạt cho các dịch vụ tươnglai

1.7.1 Kênh vật lý

1.7.1.1 Kênh vật lý riêng đường lên

Kênh vật lý đường lên gồm một hay nhiều kênh số liệu vật lý riêng (DPDCH) vàmột kênh điều khiển vật lý riêng (DPCCH)

• Kênh điều khiển vật lý (DPCCH): Kênh điều khiển vật lý đường lên được sử

dụng để mang thông tin điều khiển lớp vật lý Thông tin này gồm : các bit hoa tiêu để hỗtrợ đánh giá kênh cho tách sóng nhất quán, các lệnh điều khiển công suất (TCP), thôngtin hồi tiếp (FBI) và một chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải (TFCI)

Thông số k xác định số bit trên khe của DPDCH/DPCCH đường lên Mỗi khung

có độ dài 10ms được chia thành 15 khe, mỗi khe dài T slot = 2560 chip ứng với 666μs,

tương ứng với một chu kỳ điều khiển công suất Như vậy độ rộng khe gần bằng với độ

rộng khe ở GSM (577μs) Các bit FBI được sử dụng khi sử dụng phân tập phát vòng kín

ở đường xuống Có tất cả 6 cấu trúc khe cho DPCCH đường lên Có các tuỳ chọn sau : 0,

1 hay hai bit cho FBI và có hoặc không các bit TFCI Các bit dẫn hướng và TPC luônluôn có mặt, số bit của chúng được thay đổi để luôn sử dụng hết khe DPCCH

• Kênh số liệu vật lý riêng (DPDCH): Kênh truyền số liệu cho người sử dụng, tốc

độ số liệu của DPDCH có thể thay đổi theo khung Thông thường đối với các dịch vụ sốliệu thay đổi, tốc độ số liệu của kênh DPDCH được thông báo trên kênh DPCCH.DPCCH được phát liên tục và thông tin về tốc độ trường được phát bằng với chỉ thị kếthợp khuôn dạng truyền tải (TFCI), là thông tin DPCCH về tốc độ số liệu ở khungDPDCH hiện hành Nếu giải mã TCFI không đúng thì toàn bộ khung số liệu bị mất Tuynhiên độ tin cậy của TCFI cao hơn số liệu nên ít khi xảy ra mất TCFI

Hình 1.4 Cấu trúc khung vô tuyến của DPDCH/DPCCH đường lên.

1.7.1.2 Kênh vật lý chung đường lên

• Kênh truy cập ngẫu nhiên (PRACH): Kênh truy cập ngẫu nhiên vật lý

(PRACH) được sử dụng để mang RACH

− Phát RACH : Phát truy nhập ngẫu nhiên dựa vào phương pháp ALOHA theo phânkhe với chỉ thị bắt nhanh Cứ hai khung thì có 15 khe truy nhập và khoảng cách giữa

chúng là là 5120 chip Các lớp cao cung cấp thông tin về khe truy nhập sử dụng ở hiện

thời

• Kênh gói chung (PCPCH): Kênh gói chung vật lý được sử dụng để mang CPCH.

PCPCH thực chất là sự mở rộng của RACH Sự khác nhau cơ bản so với RACH là kênhnày có thể dành trước nhiều khung và có sử dụng điều khiển công suất

− Phát CPCH : Phát CPCH dựa trên nguyên tắc phân biệt xung đột DSMA (DSMA– CD) với chỉ thị bắt nhanh Phát truy nhập ngẫu nhiên CPCH gồm một hay nhiều tiền tố

truy nhập (AP) dài 4096 chip, một tiền tố phát hiện tranh chấp (CDP) dài 4096 chip, một

Hoa tiêu TFCI FBI TCP

Npilot bit NTFCI bit NFBI bit NTPC bit

Số liệu Ndata bit

Tkhe = 2560 chip, 10.2k bit (k = 0…6)

Một khung vô tuyến : T

f = 10msDPDCH

DPCCH

tiền tố điều khiển công suất (PCP) dài từ 0 đến 8 khe và một bản tin có độ dài khả biến

Nx

− Phần tiền tố truy nhập CPCH : Phần tiền tố truy nhập ngẫu nhiên CPCH tương tựnhư của RACH Số chuỗi được sử dụng ở đây có thể nhỏ hơn số chuỗi được sử dụng ởtiền tố RACH

− Phần tiền tố phát hiện tranh chấp : Phần này giống như phần tiền tố RACH

− Phần tiền tố điều khiển công suất : Là các tiền tố điều khiển công suất có độ dàilấy giá trị từ 0 đến 8 khe được thiết lập bởi các bit cao

− Phần bản tin CPCH : Gồm các khung bản tin 10ms, số khung bản tin này do lớp cao hơn quy định Mỗi khung 10ms được chia ra 15 khe dài 2560 chip, mỗi khe

gồm hai phần : phần số liệu mang thông tin các lớp cao và phần điều khiển mangthông tin các lớp thấp Phần số liệu và phần điều khiển được phát đồng thời

Hình 1.5 Số thứ tự khe truy nhập RACH và khoảng cách giữa chúng

Kênh truy nhập #0

#0 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14 #0

Khung vô tuyến 10ms Khung vô tuyến 10ms

Hình 1.6 Cấu trúc phát đa truy nhập ngẫu nhiên CPCH.

1.7.1.3 Kênh vật lý riêng đường xuống

Kênh riêng đường xuống được tạo bởi lớp hai và các lớp trên Một khung kênh

riêng đường xuống dài 10ms được chia ra làm 15 khe, mỗi khe dài 2560 chip tương ứng

với một chu kỳ điều khiển công suất Cấu trúc khung của kênh riêng đường xuống đượcthể hiện ở hình sau :

Hình 1.7 Cấu trúc khung DPCH đường xuống

Phần bản tin

0 hay 8 khe N.10msTiền tố truy nhập

Tiền tố phân giải va chạm

DPCCHDPDCH

1.7.1.4 Kênh vật lý chung đường xuống

• Kênh hoa tiêu chung (CPICH): Kênh hoa tiêu chung là kênh vật lý đường xuống

có tốc độ cố định để mang chuỗi bit/ký hiệu đã được định nghĩa trước

Có hai kiểu kênh hoa tiêu chung là kênh hoa tiêu chung sơ cấp và kênh hoa tiêuchung thứ cấp, phân biệt về lĩnh vực sử dụng và các hạn chế đối với tính năng vật lý củachúng

− Kênh hoa tiêu chung sơ cấp : Được ngẫu nhiên hóa bởi mã xáo trộn sơ cấp và luônđược sử dụng cùng một mã định kênh Mỗi ô có một kênh và chúng được phátquảng bá trên toàn bộ ô

− Kênh hoa tiêu chung thứ cấp : Mã xáo trộn có thể là sơ cấp hoặc thứ cấp và sửdụng mã định kênh tuỳ ý Một ô có thể không có hoặc có nhiều kênh Chúng chỉđược phát trong một phần ô

• Kênh vật lý dùng chung đường xuống (PDSCH): Kênh vật lý dùng chung

đường xuống (PDSCH) được sử dụng để mang kênh dùng chung đường xuống PDSCHluôn được dùng chung với nhiều kênh khác trên cơ sở ghép kênh theo mã

• Kênh chỉ thị bắt (AICH): Kênh chỉ thị bắt được sử dụng để mang thông tin chỉ

thị bắt Chỉ thị bắt AI s tương ứng với một chữ ký s trên kênh PRACH hoặc PCPCH.

AICH gồm một chuỗi lặp của 15 khe truy nhập liên tiếp (AS = Access Slot), mỗi khe dài

40 bit Mỗi khe gồm hai phần : phần chỉ thị bắt (AI) gồm 32 giá trị thực a 0 ,a 1 , ,a 31 và một

phần không sử dụng gồm 8 giá trị thực a 32 ,a 33 , a 39

• Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH): Kênh chỉ thị tìm gọi là kênh vật lý có tốc độ cố

định được sử dụng để mang các chỉ thị tìm gọi (PI) Một khung PICH dài 10ms chứa 300 bit, trong đó 288 bit được sử dụng để mang thông tin, 12 bit còn lại không được định

nghĩa

1.7.2 Kênh truyền tải

1.7.2.1 Kênh truyền tải riêng

Kênh truyền tải riêng duy nhất là kênh DCH được sử dụng để mang thông tin từcác lớp trên lớp vật lý riêng cho người sử dụng Thông tin bao gồm số liệu cho dịch vụhiện thời và các thông tin điều khiển lớp cao Kênh truyền tải riêng có các tính năng đặctrưng sau :

− Điều khiển công suất nhanh theo từng khung

− Thay đổi tốc độ số liệu theo từng khung và khả năng phát đến một phần ô hay mộtđoạn ô bằng cách thay đổi hướng anten của hệ thống anten thích ứng

− Hỗ trợ chuyển giao mềm

1.7.2.2 Kênh truyền tải chung

Có sáu kiểu kênh truyền tải chung trong UTRA Các kênh truyền tải chung không

có chuyển giao mềm, tuy vậy một số kênh có điều khiển công suất So với hệ thống thôngtin di động 2G, các kênh này có một số điểm khác như truyền dẫn gói ở các kênh chung,dùng chung một kênh đường xuống để phát số liệu gói,

• Kênh quảng bá (BCH): Kênh quảng bá BCH là một kênh truyền tải được sử

dụng để phát các thông tin đặc thù UTRA trong một ô

• Kênh truy nhập đường xuống (FACH): Kênh FACH là một kênh truyền tải

đường xuống mang thông tin điều khiển đến các UE nằm trong một ô cho trước KênhFACH cũng có thể truyền các gói số liệu Khi có nhiều kênh FACH, các kênh bổ sung cóthể có tốc độ bit cao hơn FACH không sử dụng điều khiển công suất nhanh và các thôngtin được phát phải chứa thông tin nhận dạng trong băng

• Kênh tìm gọi (PCH): Kênh PCH là một kênh truyền tải đường xuống mang số

liệu liên quan đến thủ tục tìm gọi

• Kênh truy cập ngẫu nhiên (RACH): Kênh RACH là kênh truyền tải đường lên

được sử dụng để mang thông tin điều khiển từ UE Kênh này cũng có thể sử dụng để phát

đi các cụm nhỏ số liệu gói từ UE Để hoạt động đúng, hệ thống phải thu được kênh truycập ngẫu nhiên từ toàn bộ vùng phủ của ô

• Kênh gói chung đường lên (CPCH): Kênh CPCH là một mở rộng của kênh

RACH để mang số liệu của người sử dụng được phát theo gói trên đường lên KênhCPCH cùng với kênh FACH ở đường xuống tạo nên cặp kênh để truyền số liệu

• Kênh đường xuống dùng chung (DSCH): Kênh DSCH là kênh truyền tải để

mang thông tin của người sử dụng, ngoài ra DSCH cũng có thể mang thông tin điềukhiển DSCH hỗ trợ điều khiển công suất nhanh và có thể được dùng chung cho nhiềungười sử dụng

1.7.3 Sắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý

Trong quá trình truyền dẫn thông tin, các kênh truyền tải được đặt lên các kênh vật

lý thể hiện ở sơ đồ như hình 1.8.Kênh riêng (DCH) được sắp xếp lên hai kênh vật lý Kênh số liệu vật lý riêng mang thông tin các lớp cao, còn kênh điều khiển vật lý riêng mang thông tin của lớp vật lý cần thiết

Hình 1.8 Cấu trúc khung của DPCH đường xuống

1 CHƯƠNG II TỐI ƯU HÓA MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA

1.8 Điều khiển công suất

Do đặc điểm của mạng WCDMA là rất nhiều người sử dụng cùng hoạt động trêncùng một băng tần, nên nhiễu đồng kênh trong hệ thống là một vấn đề nghiêm trọng.Điều khiển công suất chịu trách nhiệm điều chỉnh công suất ở đường lên và đường xuống

để giảm thiểu mức nhiễu đảm bảo QoS đạt yêu cầu

1.8.1 Mục đích của điều khiển công suất

Để thấy được tầm quan trọng và mục đích, ý nghĩa của việc điều khiển công suất

ta xem xét ví dụ về hiệu ứng gần-xa xảy ra giữa các UE và Node B trong một cell Tronghình 2.1 dưới đây mô tả vị trí và mức công suất của các UE trong một cell Ta thấy, khikhông có điều khiển công suất, cả hai thuê bao UE1 và UE2 sẽ cùng phát một công suất cố

định p Nhưng do khoảng cách từ UE1 đến Node B gần hơn rất nhiều khoảng cách từ UE2đến Node B nên công suất thu được tại Node B từ UE1 là pr1 sẽ lớn hơn rất nhiều từ UE2

là pr2 Tại Node B tính hiệu thu được sẽ là tín hiệu tổng cộng của 2 tín hiệu thành phần,tín hiệu thu được từ UE1 lớn hơn và UE2 nhỏ hơn Khi giải trải phổ với tín hiệu từ UE2 thìtín hiệu UE1 sẽ bị trải phổ và làm tăng nhiễu nền, do đó không thu được tín hiệu từ UE1.Bên cạnh đó hướng downlink trong WCDMA của Node B bị giới hạn về công suất

Hình 2.1 Hiệu ứng gần-xa.

Đảm bảo chất lượng cuộc gọi khi công suất phát nhỏ thì yêu cầu cả Node B và UEphải điều chỉnh mức công suất phát cần thiết trong thời gian thực theo khoảng cách kếtnối và chất lượng kết nối Quá trình này chính là quá trình điều khiển công suât Trongcông tác tối ưu, điều khiển công suất phải nhanh để theo kịp sự biến đổi liên tục của môitrường vô tuyến

Qua phân tích ví dụ trên ta thấy rõ mục đích của việc điều khiển công suất trongcông tác tối ưu mạng vô tuyến của hệ thống WCDMA:

• Điều khiển công suất giúp tăng thời gian sử dụng pin của máy di động

• Điều khiển công suất giúp khắc phục hiệu ứng gần-xa

• Điều khiển công suất giúp giảm nhiễu giữa các UE và giữa các Node B làm tăngdung lượng hệ thống

− Mục đích của điều khiển công suất hướng DL là tiết kiệm tài nguyên nănglượng cho Node B, giảm nhiễu tới các Node B “hàng xóm”

− Mục đích của điều khiển công suất hướng UL là giải quyết ảnh hưởng của hiệuứng gần-xa giúp mức tín hiệu nhận được từ tất cả các UE trong cell là nhưnhau.

1.8.2 Phân loại các phương pháp điều khiển công suất

Trong điều khiển công suất có ba phương pháp chính được sử dụng: điều khiểncông suất vòng hở không có phản hồi, điều khiển công suất vòng kín có phản hồi baogồm vòng trong, vòng ngoài Hình dưới đây mô tả tổng quát ba phương pháp điều khiểncông suất

Hình 2.2 Các phương pháp điều khiển công suất.

1.8.2.1 Điều khiển công suất vòng hở

Điều khiển công suất vòng hở thực hiện đánh giá gần đúng công suất đườngxuống của tín hiệu kênh dẫn hướng dựa trên tổn hao truyền sóng của tín hiệu này Khi tínhiệu mà Node B nhận được khỏe hơn Node B truyền thông điệp thông báo cho UE giảmcông suất, tương tự như vậy khi tín hiệu nhận được tại Node B thấp, Node B thông báo

UE tăng công suất Nhưng do kênh vật lý của đường xuống khác với đường lên nhất là do

hiệu ứng Doppler do sự chuyển động tương đối giữa máy thu và máy phát dẫn đến tần sốthu được sẽ bị dịch tần nên sự đánh giá sẽ thiếu chính xác Chính vì vậy phương phápnày chỉ được sử dụng để thiết lập công suất gần đúng khi truy cập mạng lần đầu.

Hình 2.3 Điều khiển công suất vòng hở

 Điều khiển công suất (PC) vòng hở đường lên

Chức năng PC vòng hở đường lên được thực hiện cả ở UE và UTRAN Chức năngnày đòi hỏi một số tham số điều khiển được phát quảng bá trong cell và công suất mãtín hiệu thu được (RSPC) được đo tại UE trên P-CPICH tích cực Dựa trên tính toán

PC vòng hở, UE thiết lập các công suất khởi đầu cho tiền tố PRACH đầu tiên và choDPCCH đường lên trước khi khởi đầu PC vòng trong Trong thủ tục truy nhập ngẫunhiên, công suất của tiền tố phát đầu tiên được thiết lập bởi UE như sau :

Preamble_Initial_Power = CPICH_Tx_power – CPICH_RSCP

+ UL_interference +UL_required_CI (2.1)

Trong đó công suất P-CPICH (CPICH_Tx_Power) và C/I yêu cầu đường lên , UL_required_CI (trong 3GPP được định nghĩa là giá trị không đổi khi thiết lập quy hoạch vô tuyến) và nhiễu đường lên UL_interference (trong 3GPP là tổng công suất băng

rộng tại máy thu) được đo tại Node B và được truyền quảng bá trên BCH UE cũng sẽtiến hành thủ tục khi lập mức công suất ban đầu cho tiền tố truy nhập PCPCH

Khi thiết lập DPCCH đầu tiên, UE khởi đầu PC vòng trong tại mức công suất nhưsau :

DPCCH_Initial_power = DPCCH_Power_offset – CPICH_RSCP (2.2)

Trong đó công suất mã tín hiệu thu của P-CPICH (CPICH_RSCP) được đo tại UE

và dịch công suất DPCCH (DPCCH_Power_offset) được tính toán bởi điều khiển cho

phép AC trong RNC và được cung cấp cho UE khi kết nối RRC hay trong quá trình vậtmang vô tuyến hay khi cấu hình lại kênh vật lý như sau :

DPCCH_Power_offset = CPICH_Tx_power + UL_interference + SIR DPCCH

+10lg(SF DPDCH ) (2.3) Trong đó SIR DPCCH là SIR đích khởi đầu do AC tạo ra đối kết nối cụ thể, SFDPCCH là

hệ số trải phổ đối với DPDCH tương ứng

 Điều khiển công suất vòng hở đường xuống

Trên đường xuống, PC vòng hở để thiết lập công suất khởi đầu các kênh đườngxuống trên cơ sở báo cáo đo đạc từ UE Chức năng này được thực hiện cả ở UE vàUTRAN Giải thuật để tính toán giá trị công suất khởi đầu DPCCH khi liên kết vô tuyếnđầu tiên được thiết lập như sau :

P Tx Intinial (Eb No) PtxTotal

power Tx

CPICH W

No Eb Rb

CPICH

DL

./

)

/.(

Trong đó Rb là tốc độ bit của người sử dụng, (Eb/No)DL là giá trị được quy hoạch

của đường xuống trong quá trình quy hoạch mạng vô tuyến đối với dịch vụ mang cụ thể,

W là tốc độ chip, (Eb/No)CPICH được báo cáo từ UE, α là hệ số trực giao đường xuống,

PtxTotal là công suất sóng mang tại Node B được báo cáo cho RNC Thuật toán tính toán

công suất liên kết vô tuyến khởi đầu có thể được đơn giản hóa khi chuyển giao được thiếtlập hay liên kết vô tuyến thay đổi Khi bổ sung nhánh, cần chỉ định cỡ lại công suất mãphát của đoạn nối hiện có bằng hiệu số giữa công suất P-CPICH của cell hiện thời vớicông suất P-CPICH của cell thuộc nhánh bổ sung Đối với kênh mang vô tuyến, thay đổi

định cỡ được thực hiện bằng tốc độ bit của người sử dụng mới và Eb/No đường xuống

mới

1.8.2.2 Điều khiển công suất ở các kênh chung đường xuống

Trong các kênh chung đường xuống, chỉ có S-CCPCH được điều khiển công suấtkhi nó mang FACH Công suất phát ở các kênh chung đường xuống khác được xác địnhbởi mạng Nói chung, tỷ lệ giữa công suất phát của kênh chung đường xuống khác nhaukhông được đặc tả trong 3GPP và thậm chí có thể thay đổi linh hoạt Các mức công suấtkênh chung được cho ở bảng (2.1)

Hình 2.4 Công suất phát trên kênh S-CCPCH

Công suất phát của P-CPICH, P-SCH, S-SCH, và P-CCPCH là các thông số đặcthù cell được thiết lập trong quá trình quy hoạch mạng theo kích thước thực tế của cell.Thông thường công suất P-CPICH bằng 5 đến 10% tổng công suất phát có thể cấp phátcho cell Công suất phát của các kênh chung khác nhau thiết lập tương đối so với công

suất phát của P-CPICH là các độ lệch tính bằng dB.

Công suất phát của AICH và PICH là các thông số cấu hình TrCH chung đượcthiết lập tương đối so với công suất phát P-CPICH trong quá trình quy hoạch mạng vôtuyến để đảm bảo bao phủ toàn bộ cell Các thông số này được chuyển đến Node B mỗikhi TrCH chung tương ứng được thiết lập hay cấu hình lại Công suất phát PICH phụ

thuộc vào số thông số PI trên khung (Np) Số PI trên khung càng lớn thì PI càng được lặp

nhiều trên khung và công suất PICH cần thiết tương đối so với P-PICH càng cao hơn Giá

trị điển hình của độ dịch công suất là -10 dB (N p =18 hay 36), -8 dB (N p =72) và -5 dB (N p=144)

Kênh chung

đường xuống

Mức công suất điển hình

-5 dB-8 dB-8 dB-5dB

2 – 10% công suất phát cực đại của ô (20 W)

So với công suất P-CPICH

So với công suất P-CPICH

So với công suất P-CPICH và N P=72Công suất của một chỉ thị bắt (AI) so với P-CPICH

So với công suất P-CPICH và SF = 256 (15 kbps)

Theo tiêu chuẩn của 3GPP, khi thiết lập hoặc cấu hình lại S-CCPCH (nghĩa làFACH và PCH), Node B được cung cấp thông tin độ dịch công suất (PO1 cho cácbitTFCI), PO3 cho các bit hoa tiêu, các tham số FACH, công suất FACH tối đa, các tham

số PCH và công suất PCH Trên kênh FACH có thể áp dụng PC chậm dựa trên tỷ số

E b /N 0 của một giải thuật riêng để cải thiện dung lượng đường xuống Trong trường hợpnày giá trị chỉ thị là độ dịch âm so với công suất cực đại được lập cấu hình cho S-CCPCHmang FACH Nếu ta coi rằng công suất như nhau đối với tất cả TrCH ghép trên cùng

kênh vật lý, các giá trị công suất điển hình cho S-CCPCH so với P-CPICH là +1dB đối với SF = 64 (60 kbps), -1dB đối với SF = 128 (30 kbps) và -5 dB đối với SF = 256 (15 kbps) Đối với CCPCH, các giá trị điển hình có thể là 2 dB cho 15 kbps, 3 dB cho 30 kbps và 4 dB cho 60 kbps Trong quá trình thông tin, độ dịch công suất có thể thay đổi

tuỳ theo tốc độ bit được sử dụng

Bảng 2.1 Các mức công suất kênh chung đường xuống điển hình

1.8.2.3 Điều khiển công suất vòng trong

Điều khiển công suất vòng trong (điều khiển công suất nhanh) dựa trên thông tinhồi tiếp lớp 1 từ đầu kia của đường truyền vô tuyến Thông tin này cho phép UE/Node B

điều chỉnh công suất phát của mình dựa trên mức SIR thu được ở Node B/UE để bù trừ

fading của kênh vô tuyến Chức năng điều khiển công suất vòng hở trong ở UMTS được

sử dụng cho các kênh riêng DCH cả đường lên và đường xuống và đối với CPCH chỉ ởđường lên Trong WCDMA, PC nhanh được thực hiện ở tần số 1,5 kHz

 Điều khiển công suất vòng trong đường lên

Điều khiển công suất vòng trong đường lên được sử dụng để thiết lập công suấtDPCH và PCPCH đường lên Node B nhận được SIR đích từ UL PC vòng ngoài ở RNC

và so sánh nó với SIR ước tính trên ký hiệu dẫn hướng của DPCCH đường lên trong từng khe Nếu SIR thu được lớn hơn SIR đích, Node B phát lệnh “giảm” đến UE, ngược lại

Node B phát lệnh“tăng”đến UE trên DPCCH đường xuống

Kích thước bước PC theo tiêu chuẩn phụ thuộc vào tốc độ UE Đối với đích chất

lượng cho trước, kích thước bước UL PC tốt nhất là kích thước cho SIR đích nhỏ nhất Với tốc độ điều khiển công suất 1500 Hz, kích thước bước PC 1dB có thể theo kịp kênh phading Rayleigh với tần số lên đến 55 Hz (30 km/h).Tại tốc độ cao hơn (tới 80 km/h) kích thước bước PC 2dB sẽ tốt hơn Tại tốc độ cao hơn 80 km/h, điều khiển công suất

vòng trong không theo kịp phading và vì thế tạp âm vào đường dẫn đường lên Có thể

giảm ảnh hưởng xấu này bằng cách sử dụng bước PC nhỏ hơn 1 dB Ngoài ra, đối với tốc

độ UE thấp hơn 3 km/h, khi tần suất phading kênh rất nhỏ, sử dụng bước PC nhỏ có lợi

hơn

 Điều khiển công suất vòng trong đường xuống

Điều khiển công suất vòng trong đường xuống đặt công suất của DPCH đườngxuống UE nhận BLER đích do RNC thiết lập cho DL PC vòng ngoài cùng với các thông

số điều khiển khác và ước tính SIR đường xuống từ các ký hiệu hoa tiêu của DPCH

đường xuống UE so sánh SIR ước tính với SIR đích Nếu ước tính lớn hơn đích, UE phátlệnh TPC “giảm” đến Node B, ngược lại nó phát lệnh TPC “tăng” đến Node B.

Nếu DPC_MODE = 0 UE phát một lệnh TPC cho mỗi khe, trái lại nó phát mộtlệnh TPC cho ba khe Các lệnh TPC được phát trên UL DPCCH để điều khiển công suấtcủa DL DPDCH và các DPDCH tương ứng với nó bằng cùng một lượng công suất

Hình 2.5 Độ lệch công suất để cải thiện chất lượng báo hiệu đường xuống

Kích thước bước DL PC là một thông số của quá trình quy hoạch mạng vô tuyếncác bước có thể là 0,5; 1; 1,5 hoặc 2 dB Bước bắt buộc tối thiểu là 1dB còn các bướckhác là tuỳ chọn Nếu UE ở chuyển giao mềm SHO (Soft HandOver), tất cả các cell kếtnối với UE phải có bước PC như nhau để tránh trôi công suất Trong trường hợp nghẽn,RNC có thể lệnh cho Node B không thực hiện lệnh TPC “tăng” của UE

Hình 2.6 Dải động điều khiển công suất đường xuống

PC đường xuống vòng trong trong quá trình HO mềm hơn hoạt động giống nhưtrong trường hợp liên kết đơn Chỉ có một DPCCH được phát ở đường lên, báo hiệu vàphần số liệu nhận được từ các anten khác nhau được kết hợp cho ký hiệu trong Node B.Trên đường xuống, Node B điều khiển đồng thời công suất của tập liên kết vô tuyến vàchia luồng dữ liệu nhận được từ DCH-FP cho tất cả các cell tham gia vào HO mềm hơn

Trong SHO, PC đường xuống vòng trong gặp phải hai vấn đề khác với trường hợpmột liên kết đơn: trôi công suất tách sóng tin cậy các lệnh TPC Hoạt động PC đườngxuống vòng trong trong khi SHO được minh hoạ trên hình 2.7

Hình 2.7 Điều khiển công suất vòng trong đường xuống khi chuyển giao

 Trôi công suất

Khi UE ở SHO, nó chỉ phát một lệnh điều khiển công suất đơn trên đường lên đếntất cả các cell tham gia vào SHO Các Node B giải lệnh độc lập với nhau, vì không thểgiải lệnh kết hợp ở RNC do trễ quá lớn và không thể gửi một lệnh kết hợp trở lại Do lỗibáo hiệu nên các Node B có thể giải lệnh điều khiển công suất theo các cách khác nhau.Nên có thể một Node B hạ thấp công suất phát của mình trong khi Node B khác lại tăngcông suất phát Điều này dẫn đến công suất phát xuống bắt đầu trôi, hiện tượng này đượcgọi là trôi công suất

Trôi công suất là hiện tượng không mong muốn, vì nó giảm hiệu năng chuyển giaomềm đường xuống Trôi công suất có thể được điều khiển bởi RNC Phương pháp đơngiản nhất là thiết lập các giới hạn chặt chẽ đối với các dải động của điều khiển công suất

động càng nhỏ thì trôi công suất cực đại càng ít Tuy nhiên điều này làm giảm độ lợinhận được từ SHO.

Có một cách khác để giảm trôi công suất như sau RNC có thể nhận thông tin từcác Node B liên quan đến các mức công suất phát của các kết nối chuyển giao mềm Cácmức này được trung bình hoá trên một số lệnh điều khiển công suất, chẳng hạn trong 500

ms hay tương đương với 750 lệnh điều khiển công suất Trên cơ sở các kết quả đo này RNC có thể phát giá trị tham chiếu cho các công suất phát Pref đến các Node B Các

Node B trong SHO sử dụng giá trị tham chiếu này để điều khiển công suất của chúng chokết nối và giảm trôi công suất Ý tưởng ở đây là một hiệu chỉnh nhỏ được thực hiện định

kỳ cho công suất tham chuẩn Trôi công suất chỉ xảy ra khi có điều khiển công suấtnhanh đường xuống

P (k) = P (k-1) + P TPC (k) + P bal (k) 1.8.2.4 Điều khiển công suất vòng ngoài

Hình 2.8 Điều khiển công suất vòng kín.

Mục đích của giải thuật điều khiển công suất vòng ngoài là duy trì chất lượngthông tin tại mức đã định nghĩa bởi các yêu cầu chất lượng của dịch vụ mang bằng cách

tạo ra SIR đích phù hợp cho PC vòng trong Thao tác này được thực hiện cho từng DCH