đánh giá hiệu quả các thuật toán chuyển giao trong wcdma

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THÔNG II _____________ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HỆ ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Đề tài: ĐÁNH GIÁ CÁC THUẬT TOÁN CHUYỂN GIAO TRONG WCDMA Mã số đề tài: 11406160032 Sinh viên thực hiện: CHÂU PHƢỚC KHÁNH MSSV: 406160032 Lớp: Đ06VTA1 Giáo viên hƣớng dẫn: NGUYỄN VĂN LÀNH TP.HCM – 1/2011 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THÔNG II _____________ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HỆ ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Đề tài: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC THUẬT TOÁN CHUYỂN GIAO TRONG WCDMA Mã số đề tài: 11406160032 NỘI DUNG: - CHƢƠNG I: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ BA - CHƢƠNG II: CHUYỂN GIAO TRONG WCDMA - CHƢƠNG III: ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CHUYỂN GIAO TRONG WCDMA - CHƢƠNG IV: MÔ PHỎNG CÁC THUẬT TOÁN CHUYỂN GIAO Sinh viên thực hiện: CHÂU PHƢỚC KHÁNH MSSV: 406160032 Lớp: Đ06VTA1 Giáo viên hƣớng dẫn: NGUYỄN VĂN LÀNH TP.HCM – 1/2011 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN    TPHCM, ngày … tháng … năm 2010 Giáo viên hƣớng dẫn NGUYỄN VĂN LÀNH NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN    TPHCM, ngày … tháng … năm 2010 Giáo viên phản biện MỤC LỤC CHƢƠNG I 2 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ BA 2 1.1. HỆ THỐNG UMTS 2 1.1.1. Tổng quan 2 1.1.2. Dịch vụ của hệ thống UMTS 3 1.1.3. Kiến trúc hệ thống UMTS 4 1.1.4. Mạng lõi CN (Core Network) 6 1.1.5. Kiến trúc UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Acess Network) 7 1.1.6. Thiết bị ngƣời sử dụng UE (User Equipment) 10 1.2. CÔNG NGHỆ WCDMA 11 CHƢƠNG II 14 CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG WCDMA 14 2.1. QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN TRONG WCDMA 14 2.1.1. Điều khiển công suất 14 2.1.1.1. Điều khiển công suất vòng hở 15 2.1.1.2. Điều khiển công suất vòng khép kín 15 2.1.1.3. Điều khiển công suất vòng bên ngoài 15 2.1.2. Điều khiển nghẽn 16 2.2. CHUYỂN GIAO TRONG WCDMA 16 2.2.1. Giới thiệu 16 2.2.2. Phân loại 16 2.2.3. Các thủ tục của quá trình chuyển giao: 17 2.2.4. Chuyển giao cùng tần số 19 2.2.4.1. Đo đạc cùng tần số 19 2.2.4.2. Thuật toán chuyển giao 20 2.2.5. Chuyển giao khác tần số 27 2.2.6. Chuyển giao khác hệ thống giữa WCDMA và GSM 28 2.2.7. Chuyển giao khác tần số trong WCDMA 30 2.2.8. Tổng kết chuyển giao 32 CHƢƠNG III 33 ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CHUYỂN GIAO 33 3.1. GIỚI THIỆU 33 3.2. PHÂN TÍCH HIỆU SUẤT CẤP ĐƢỜNG DẪN 33 3.2.1. Phân tích nhiễu hƣớng xuống 33 3.2.1.1. Tổng quan 33 3.2.1.2. Nhiễu intra-cell và nhiễu inter-cell 35 3.2.2. Những tác động của chuyển giao mềm đến nhiễu hƣớng xuống 38 3.2.3. Kết luận 39 3.3. PHÂN TÍCH HIỆU SUẤT CẤP HỆ THỐNG 40 3.3.1. Độ lợi chuyển giao mềm hƣớng xuống 40 3.3.1.1. Giới thiệu 40 3.3.1.2. Độ lợi chuyển giao mềm 41 3.3.1.3. Những tác động đối với độ lợi chuyển giao mềm 44 3.4. PHÂN TÍCH HIỆU SUẤT SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN 45 3.4.1. Tốc độ cập nhật tập tích cực 45 3.4.2. Kích thƣớc tập tích cực trung bình 45 CHƢƠNG 4 47 MÔ PHỎNG CÁC THUẬT TOÁN CHUYỂN GIAO 47 4.1. MÔ HÌNH HỆ THỐNG 47 4.1.1. Môi trƣờng vô tuyến của mạng di động 47 4.1.2. Mô hình kênh vô tuyến 47 4.1.3. Viễn cảnh hệ thống 48 4.2. ẢNH HƢỞNG CÁC THÔNG SỐ CỦA THUẬT TOÁN ĐẾN HIỆU SUẤT CHUYỂN GIAO 49 4.2.1. Cửa sổ thêm vào 49 4.2.2. Cửa sổ xóa 49 4.2.3. Cửa sổ thay thế 50 4.2.4. Kích thƣớc tập tích cực tối đa 51 4.3. MÔ PHỎNG 51 4.3.1. Thông số mô phỏng 51 4.3.2. Kết quả mô phỏng 52 4.3.2.1. Thuật toán chuyển giao ngƣỡng tƣơng đối 52 4.3.2.2. Thuật toán chuyển giao ngƣỡng tuyệt đối 54 4.3.3. Nhận xét kết quả 56 4.3.3.1. Thuật toán ngƣỡng tƣơng đối 56 4.3.3.2. Thuật toán ngƣỡng tuyệt đối 56 KẾT LUẬN 57 DANH MỤC HÌNH VẼ  Hình 1.1 Các phổ tần dùng cho hệ thống UMTS 3 Hình 1.2 Cấu trúc của hệ thống UMTS 4 Hình 1.3 Kiến trúc của UTRAN 7 Hình 1.4 UE trong trạng thái chuyển giao mềm, có 2 RNC đang điều khiển 8 Hình 1.5 UE sử dụng tài nguyên chỉ từ một Node B điều khiển bởi DRNC 9 Hình 1.6 Chỉ định băng thông WCDMA trong không gian thời gian – tần số - mã 10 Hình 2.1 Các chức năng RRM của từng phần tử trong hệ thống WCDMA 13 Hình 2.2 Các bƣớc đo lƣờng chuyển giao cùng tần số 19 Hình 2.3 Chuyển giao mềm với ngƣỡng tƣơng đối 21 Hình 2.4 Lƣu đồ thuật toán dựa trên ngƣỡng tƣơng đối 22 Hình 2.5 Ảnh hƣởng của downtilt đến vùng phủ của cell 23 Hình 2.6 Lƣu đồ thuật toán dựa trên ngƣỡng tuyệt đối 25 Hình 2.7 Chuyển giao mềm với ngƣỡng tuyệt đối 26 Hình 2.8 Chuyển giao giữa GSM và WCDMA 28 Hình 2.9 Quá trình chuyển giao từ WCDMA sang GSM 28 Hình 2.10 Ảnh hƣởng của chế độ nén đến vùng phủ 29 Hình 2.11 Các cell có dung lƣợng cao với 2 tần số f1 và f2 30 Hình 2.12 Macro-cell và micro-cell sử dụng tần số khác nhau 30 Hình 2.13 Thủ tục chuyển giao khác tần số 30 Hình 3.1 Nhiễu hƣớng lên 33 Hình 3.2 Nhiễu hƣớng xuống 33 Hình 3.3 Nhiễu inter-cell hƣớng xuống tƣơng đối 35 Hình 3.4 Tỷ số nhiễu inter-cell và intra-cell 36 Hình 3.5 Độ nhạy của nhiễu hƣớng xuống tƣơng đối với các thông số cho trƣớc 37 Hình 3.6 Những tác động của chuyển giao mềm đến nhiễu hƣớng xuống 38 Hình 3.7 Vùng chuyển giao mềm và vùng phủ sóng lý tƣởng của cell 41 Hình 3.8 Sơ đồ cell 41 Hình 3.9 Ví dụ về tốc độ cập nhật tập tích cực 44 Hình 4.1 Sơ đồ cell trong hệ thống 47 Hình 4.2 Ảnh hƣởng của cửa sổ thêm vào đến hiệu suất chuyển giao 48 Hình 4.3 Ảnh hƣởng của cửa sổ xóa đến hiệu suất chuyển giao 49 Hình 4.4 Ảnh hƣởng của cửa sổ thay thế đến hiệu suất chuyển giao 50 Hình 4.5 Ảnh hƣởng của kích thƣớc tập tích cực tối đa đến hiệu suất chuyển giao 50 Hình 4.6 Quỹ đạo di chuyển của UE trong mô phỏng 51 Hình 4.7 Ảnh hƣởng của ngƣỡng thêm vào đến số lần chuyển giao đối với thuật toán ngƣỡng tƣơng đối 52 Hình 4.8 Ảnh hƣởng của ngƣỡng thêm vào đến kích thƣớc tập tích cực trung bình đối với thuật toán ngƣỡng tƣơng đối 52 Hình 4.9 Ảnh hƣởng của ngƣỡng thêm vào đến tốc độ cập nhật tập tích cực đối với thuật toán ngƣỡng tƣơng đối 53 Hình 4.10 Ảnh hƣởng của ngƣỡng thêm vào đến số lần chuyển giao đối với thuật toán ngƣỡng tuyệt đối 53 Hình 4.11 Ảnh hƣởng của ngƣỡng thêm vào đến kích thƣớc tập tích cực trung bình đối với thuật toán ngƣỡng tuyệt đối 54 Hình 4.12 Ảnh hƣởng của ngƣỡng thêm vào đến xác suất chuyển giao đối với thuật toán ngƣỡng tuyệt đối 54 DANH MỤC BẢNG  Bảng 1.1 Các loại QoS của hệ thống UMTS 3 Bảng 1.2 Tổng kết các thông số chính của hệ thống 3G WCDMA 12 Bảng 2.1 Tổng kết chuyển giao 31 Bảng 3.1 Bảng liên kết 43 Bảng 4.1 Các thông số mô phỏng 51 [...]... có các thuật toán chuyển giao hiệu quả để đảm bảo hiệu suất chuyển giao Trong luận văn này sẽ giới thiệu các thuật toán chuyển giao thông dụng và phân tích hiệu suất chuyển giao với các thông số của thuật toán trên một mô hình giả định Nội dung đề tài được chia làm 4 chương: Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba Chương 2: Chuyển giao trong WCDMA Chương 3: Đánh giá hiệu suất chuyển giao. .. 2.2 CHUYỂN GIAO TRONG WCDMA 2.2.1 Giới thiệu Chuyển giao là một phần cần thiết cho việc xử lý sự di động của ngƣời sử dụng đầu cuối Khi ngƣời dùng di chuyển sẽ gây ra sự thay đổi cƣờng độ tín hiệu và mức nhiễu đặc biệt là ở các vùng giao nhau giữa các cell Để đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ vô tuyến cần phải chuyển giao sang trạm gốc khác có chất lƣợng tốt hơn 2.2.2 Phân loại Chuyển giao trong WCDMA. .. thành các loại sau: - Chuyển giao cùng hệ thống(Intra-system HO) : xảy ra trong cùng hệ thống WCDMA Nó đƣợc chia thành 2 loại: Châu Phước Khánh Đ06VTA1 trang 16 Luận văn tốt nghiệp - - Chương 2: Chuyển giao trong hệ thống WCDMA Chuyển giao cùng tần số(Intra-frequency HO) giữa các cell trong hệ thống WCDMA có cùng tần số Chuyển giao khác tần số (Inter-frequency HO) giữa các cell trong hệ thống WCDMA. .. số Chuyển giao khác hệ thống (Inter-system HO) Chuyển giao giữa các cell có 2 công nghệ truy nhập vô tuyến (RAT-Radio Access Technology) khác nhau Ví dụ: Chuyển giao giữa WCDMA và GSM/EDGE Chuyển giao các chế độ truy nhập vô tuyến (RAM – Radio Access Mode) khác nhau Ví dụ: chuyển giao giữa 2 mode UTRA FDD và UTRA TDD là một ví dụ minh họa cho loại thứ hai Chuyển giao cứng: là các thủ tục chuyển giao. .. tuyến mới Chuyển giao mềm(soft HO) và chuyển giao mềm hơn(softer HO): là các thủ tục chuyển giao mà UE luôn giữ ít nhất 1 liên kết với UTRAN Trong suốt quá trình chuyển giao mềm UE đƣợc điều khiển đồng thời bởi 2 hoặc nhiều hơn cell thuộc các Node B khác nhau của cùng hoặc khác RNC Trong chuyển giao mềm hơn HO UE đƣợc điều khiển ít nhất bởi 2 sector của 1 Node B Chuyển giao mềm và chuyển giao mềm hơn... nghiệp - Chương 2: Chuyển giao trong hệ thống WCDMA Xử lí chuyển giao: pha xử lí bao gồm các thủ tục báo hiệu để kích hoạt hay xóa bỏ 1 liên kết vô tuyến trong các cell khác nhau thuộc cùng hay khác RAT tùy thuộc vào loại chuyển giao Đo lƣờng chuyển giao Báo cáo đo lƣờng chuyển giao đƣợc chia thành các trạng thái sau: a) Xác định cell láng giềng Tiêu chuẩn báo cáo đo lƣờng Báo cáo kết quả đo Xác định... Các tiêu chuẩn UMTS đƣợc cấu trúc sao cho không định nghĩa chi tiết chức năng bên trong của các phần tử mạng nhƣng định nghĩa giao diện giữa các phần tử mạng logic Các giao diện mở chính là: Giao diện Cu: là giao diện thẻ thông minh USIM và ME Giao diện này tuân theo một khuôn dạng tiêu chuẩn cho các thẻ thông minh Giao diện Uu: là giao diện vô tuyến của WCDMA, giao diện giữa UE và Node B Đây là giao. .. tiêu biểu ~ 32 user/sector/MHz Khoảng cách cell tối đa tiêu biểu ~ 15km (thoại) Bảng 1.2: Tổng kết các thông số chính của hệ thống 3G Châu Phước Khánh Đ06VTA1 trang 13 Luận văn tốt nghiệp Chương 2: Chuyển giao trong hệ thống WCDMA CHƢƠNG II CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG WCDMA -   2.1 QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN TRONG WCDMA Quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM) trong mạng di động 3G có nhiệm vụ cải... có thể xảy ra trong cùng 1 tần số sóng mang Phân loại cell Dựa trên sự tham gia vào quá trình chuyển giao mềm, các cell trong WCDMA có thể chia thành các tập hợp sau: Tập tích cực: bao gồm các cell đang tham gia vào kết nối chuyển giao mềm với UE - Tập láng giềng/ tập giám sát: bao gồm các cell đang đƣợc giám sát/ đo đạc bởi UE và hiện tại chƣa thuộc tập tích cực - Tập phát hiện: bao gồm các cell mà... hiện nhƣng chƣa nằm trong tập tích cực hay tập láng giềng 2.2.3 Các thủ tục của quá trình chuyển giao - Thủ tục chuyển giao bao gồm các giai đoạn sau - Đo lường: thiết bị di động thực hiện đo cƣờng độ kênh CPICH trong danh sách cell láng giềng Cell_Info_List - Quyết định chuyển giao: dựa trên báo cáo đo lƣờng từ thiết bị di động, hệ thống sẽ thực thi để quyết định thuật toán chuyển giao mềm hay intra-RAT . tài: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC THUẬT TOÁN CHUYỂN GIAO TRONG WCDMA Mã số đề tài: 11406160032 NỘI DUNG: - CHƢƠNG I: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ BA - CHƢƠNG II: CHUYỂN GIAO TRONG WCDMA. 2.2.4.2. Thuật toán chuyển giao 20 2.2.5. Chuyển giao khác tần số 27 2.2.6. Chuyển giao khác hệ thống giữa WCDMA và GSM 28 2.2.7. Chuyển giao khác tần số trong WCDMA 30 2.2.8. Tổng kết chuyển giao. đề chuyển giao trong 3G trở nên hết sức quan trọng để đảm bảo tính liên tục và chất lượng của dịch vụ. Do đó, cần có các thuật toán chuyển giao hiệu quả để đảm bảo hiệu suất chuyển giao. Trong