nghiên cứu công nghệ hsupa trong hệ thống thông tin di động tiên tiến

1 Mục lục Trang phụ bìa Nhiệm vụ luận văn Mục lục Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ, đồ thị mở đầu 1 Chơng 1 Tổng quan về hệ thống thông tin di động 1.1. Lịch sử phát triển 3 1.1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất 3 1.1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai 3 1.1.3. Quá trình phát triển các hệ thống thông tin di động lên 3G 5 1.2. Quá trình tiêu chuẩn hoá WCDMA/HSPA trong 3GPP 8 1.2.1. 3GPP 8 1.2.2. Chuẩn hoá HSDPA trong 3GPP 11 1.2.3. Chuẩn hoá HSUPA trong 3GPP 12 1.2.4. Phát triển tăng cờng của HSUPA và HSDPA 15 1.3. Kết luận chơng 1 16 Chơng 2 Cấu trúc hệ thống hsupa 2.1. Cấu trúc quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến 17 2.2. Kiến trúc giao thức phẳng ngời sử dụng HSUPA và HSDPA 18 2.3. Sự ảnh hởng của HSUPA và HSDPA trong giao diện UTRAN 22 2.4. Các trạng thái giao thức đối với HSDPA và HSUPA 25 2.5. HSUPA với DCH phiên bản R99 27 2.6. Kết luận chơng 2 28 Chơng 3 Một số kỹ thuật cơ bản của hsupa 3.1. E-DCH 29 3.1.1. E-DCH và các kênh báo hiệu 29 3.1.2. Cấp phát kênh vật lý 34 3.1.3. Điều khiển công suất 36 3.1.4. Điều khiển tài nguyên trong E-DCH 37 3.2. Lập biểu 38 3.2.1. Chơng trình khung lập biểu đối với HSUPA 42 2 3.2.2. Thông tin lập biểu 47 3.2.3. Chọn E-TFC 48 3.3. HARQ với kết hợp mềm 50 3.3.1. Tổng quan hoạt động HARQ của HSUPA 50 3.3.2. Quá trình xử lý HARQ tại lớp vật lý 56 3.3.3. Hoạt động giao thức của HARQ 60 3.3.4. Lý do sử dụng hai độ dài TTI 62 3.3.5. Chuyển theo thứ tự 63 3.4. Báo hiệu điều khiển 65 3.4.1. E-HICH 66 3.4.2. E-AGCH 70 3.4.3. E-RGCH 72 3.4.4. Định thời 73 3.4.5. Báo hiệu điều khiển đờng lên, E-DPCCH 77 3.5. Kết luận chơng 3 78 Kết luận và Kiến nghị 1. Kết luận 79 2. Kiến nghị 80 Tài liệu tham khảo 81 Phụ lục Túm tt lun vn: - Tờn ti: Nghiờn cu cụng ngh HSUPA trong h thng thụng tin di ng tiờn tin. - Túm tt: Nghiờn cu cụng ngh HSUPA trong h thng thụng tin di ng tiờn tin, bao gm mt s ni dung chớnh nh nghiờn cu v cu trỳc ca h thng HSUPA, mt s k thut c bn ca h thng HSUPA nh lp biu, HARQ vi kt hp mm, bỏo hiu iu khin. 3 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 3G Third Generation Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 3GPP 3rd Generation Partnership Project Dự án hợp tác thông tin di động thế hệ 3 ACK ACKnowledgement Xác nhận AG Absolute Grant Cho phép tuyệt đối AGC Automatic Gain Control Điều khiển hệ số khuyếch đại tự động AM Acknowledged Mode Chế độ xác nhận AMC Adaptive Modulation and Coding Điều chế và mã hoá thích nghi 4 AMR Adaptive Multi-Rate Đa tốc độ thích nghi ARQ Automatic Repeat reQuest Truy vấn tự động BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit BPSK Binary Phase Shift Keying Khoá dịch pha nhị phân BS Base Station Trạm cơ sở BSC Base Station Controller Điều khiển trạm cơ sở BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CQI Channel Quality Information Thông tin chất lượng kênh CRC Cyclic Redundancy Check Mã kiểm tra dư thừa CS Circuit Switched Chuyển mạch kênh DCCH Dedicated Control CHannel Kênh điều khiển riêng DCH Dedicated CHannel Kênh riêng DPCCH Dedicated Physical Control CHannel Kênh điều khiẻn vật lý riêng DPCH Dedicated Physical CHannel Kênh vật lý riêng DPDCH Dedicated Physical Data CHannel Kênh dữ liệu vật lý riêng DSCH Downlink Shared CHannel Kênh chia sẻ đường xuống DTCH Dedicated Traffic CHannel Kênh lưu lượng riêng E-AGCH E-DCH Absolute Grant CHannel Kênh cho phép tuyệt đối riêng đường lên tăng cường E-DCH Enhanced uplink Dedicated CHannel Kênh riêng đường lên tăng cường E- DPCCH E-DCH Dedicated Physical Control CHannel Kênh điều khiển vật lý riêng đường lên tăng cường E- DPDCH E-DCH Dedicated Physical Data CHannel Kênh dữ liệu vật lý riêng đường lên tăng cường 5 E-HICH E-DCH Hybrid ARQ Indicator CHannel Kênh chỉ thị ARQ lai đường lên tăng cường E-RGCH E-DCH Relative Grant CHannel Kênh cho phép tương đối đường lên tăng cường EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution Tốc độ tăng cường cho nhánh tiến hoá GSM EGPRS Enhanced GPRS GPRS tăng cường FACH Forward Access CHannel Kênh tuy nhập đường xuống FCS Fast Cell Selection Chọn ô nhanh FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số FER Frame Error Ratio Tỷ số lỗi khung FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh FP Frame Protocol Giao thức khung FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GSM Global System for Mobile Communications Hệ thống thông tin di động toàn cầu HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lại tự động lai HC Handover Control Điều khiển chuyển giao HS- DPCCH High-Speed Dedicated Physical Control CHannel Kênh điều khiển vật lý riêng tốc độ cao HS- DSCH High-Speed Downlink Shared CHannel Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao HS- PDSCH High-Speed Physical Downlink Shared CHannel Kênh chia sẻ đường xuống vật lý tốc độ cao 6 HS- SCCH High-Speed Shared Control CHannel Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao HSDPA High-Speed Downlink Packet Access Truy xuất gói đường xuống tốc độ cao HSPA High-Speed Packet Access Truy xuất gói tốc độ cao HSUPA High-Speed Uplink Packet Access Truy xuất gói đường lên tốc độ cao IP Internet Protocol Giao thức internet ITU International Telecommunication Union Hiệp hội viễn thông quốc tế MAC Medium Access Control Điều khiển truy xuất môi trường MAC-d dedicated MAC Điều khiển truy xuất môi trường dành riêng MAC- es/s E-DCH MAC Điều khiển truy xuất môi trường kênh riêng tăng cường MAC-hs high-speed MAC Điều khiển truy xuất môi trường tốc độ cao MS Mobile Station Trạm di động MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển mạch di động PC Power Control Điều khiển công suất PCH Paging CHannel Kênh tìm gọi PDP Packet Data Protocol Giao thức dữ liệu gói PRACH Physical RACH Kênh truy xuất ngẫu nhiên vật lý PS Packet Switched Chuyển mạch gói QoS Quality of Service Chất lượng phục vụ 7 RACH Random Access CHannel Kênh truy xuất ngẫu nhiên RAN Radio Access Network Mạng truy xuất vô tuyến RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RG Relative Grant Cho phép tương đối RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến RLL Radio Link Layer Lớp liên kết vô tuyến RLS Radio Link Set Thiết lập liên kết vô tuyến RM Resource Manager Quản lý nguồn tài nguyên RNC Radio Network Controller Điều khiển mạng vô truyến RRC Radio Resource Control Điều khiển nguồn tài nguyên vô tuyến RRM Radio Resource Management Quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến SF Spreading Factor Hệ số trải phổ SGSN Serving GPRS Support Node Nốt hỗ trợ phục vụ GPRS SI Scheduling Information Thông tin lập biểu SIR Signal to Interference Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển phát TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian TPC Transmission Power Control Điều khiển công suất phát TS Technical Specification Đặc tả công nghệ TSG Technical Specification Group Nhóm đặc tả công nghệ TTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian phát 8 Danh mục các bảng Bảng 1.1. Các thông số cơ bản của các hệ thống thông tin tế bào số thế hệ 2 4 Bảng 1.2. Các hệ thống thông tin di động từ GSM lên 3G 6 Bảng 1.3. Các hệ thống thông tin di động từ cdmaOne lên 3G 7 Bảng 3.1. Bảng so sánh HSUPA, HSDPA và DCH 29 Bảng 3.2. Các cấu hình kênh vật lý có thể có 36 Bảng 3.3. Chuyển đổi ACK/NAK vào giá trị kênh 67 Bảng 3.4.Chuyển đổi bản tin điều khiển công suất tơng đối vào giá trị truyền dẫn E-RGCH 73 Bảng 3.5.Thời gian xử lý tối thiểu của UE và nút B 76 Bảng 3.6. Khuôn dạng khe của E-DPCCH 78 9 Danh mục các hình vẽ, đồ thị Hình 1.1. Lộ trình phát triển của các hệ thống thông tin di động trên thế giới lên 3G 5 Hình 1.2.Lộ trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP 8 Hình 1.3. Cấu trúc 3GPP 9 Hình 1.4. Các kỹ thuật đợc xem xét nghiên cứu cho HSUPA 13 Hình 1.5. Các kỹ thuật đợc lựa chọn cho danh mục nghiên cứu HSUPA 14 Hình 1.6. Ví dụ về quá trình tiêu chuẩn hoá HSUPA trong 3GPP 15 Hình 2.1. Kiến trúc nghi thức giao diện vô tuyến phiên bản R99 18 Hình 2.2. Kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho dữ liệu ngời sử dụng 20 Hình 2.3. Kién trúc giao thức mặt phẳng ngời sử dụng HSDPA 21 Hình 2.4. Kién trúc giao thức mặt phẳng ngời sử dụng HSUPA 21 Hình 2.5. Tốc độ dữ liệu HSDPA và phiên bản R99 với các giao diện khác 23 Hình 2.6. Điều khiển lu lợng HSDPA trong giao diện Iub 24 Hình 2.7. Chức năng mới trên các yếu tố khác đối với HSDPA 25 Hình 2.8. trạng thái RRC với HSDPA/HSUPA 26 Hình 2.9. Nguyên lý lập lịch node B HSUPA 27 Hình 3.1. Các kênh cần thiết cho một UE có khả năng HSUPA 30 Hình 3.2. Tách riêng xử lý E-DCH và DCH 31 Hình 3.3.Cấu trúc kênh tổng thể với HSDPA và HSUPA 32 Hình 3.4. Chia sẻ tài nguyên công suất E-DCH và DCH 34 Hình 3.5. Cấp phát mã trong trờng hợp khai thác đồng thời E-DCH và HS-DCCH (trờng hợp HS-DCCH không đợc lập cấu hình cấp phát mã sẽ hơi khác) 35 Hình 3.6. Minh hoạ chia sẻ tài nguyên giữa các kênh E-DCH và DCH 37 Hình 3.7. Tổng quan hoạt động lập biểu 43 Hình 3.8. Quan hệ giữa cho phép tuyệt đối, cho phép tơng đối và cho phép phục vụ 45 Hình 3.9. Mô tả sử dụng cho phép tơng đối 46 Hình 3.10. Minh hoạ quá trình chọn E-TFC 49 Hình 3.11. HARQ đồng bộ và HARQ không đồng bộ 52 10 Hình 3.12. Nhiều xử lý HARQ cho HSUPA 53 Hình 3.13. Các phát lại trong chuyển giao mềm 55 Hình 3.14. Phối hợp tốc độ E-DCH và các thông số r, s 57 Hình 3.15. Khối lợng đục lỗ phụ thuộc vào kích thớc khối truyền tải 58 Hình 3.16. Chuyển đổi RSN qua RV vào s, r 60 Hình 3.17. áp dụng 2ms TTI và 10ms TTI trong một ô 62 Hình 3.18 Cơ chế sắp đặt lại 63 Hình 3.19. Báo hiệu ngoài băng liên quan đến E-DCH 66 Hình 3.20. Cấu trúc E-HICH và E-RGCH (từ ô phục vụ) 67 Hình 3.21. Minh hoạ nhảy chữ ký 68 Hình 3.22. Cấu trúc khung vô tuyến E-HICH 70 Hình 3.23. Cấu trúc mã hoá E-AGCH 71 Hình 3.24. Cấu trúc khung vô tuyến của E-AGCH 72 Hình 3.25. Ghép các kênh E-HICH và E-RGCH 73 Hình 3.26. Tơng quan thời gian đối với các kênh đờng xuống, 10ms TTI 75 Hình 3.27. Tơng quan định thời cho 2ms TTI 75 Hình 3.28. Mã hoá E-DPCCH 77 Hình 3.29. Cấu trúc khung vô tuyến E-DPCCH 78 Mở đầu Thông tin di động là ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh nhất với con số thuê bao đã đạt tới xấp xỉ 4 tỷ. Khởi nguồn từ dịch vụ thoại đắt tiền phục vụ một số ít ngời di chuyển, đến nay với sự ứng dụng ngày càng rộng rãi các thiết bị thông tin di động thế hệ ba, thông tin di động có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ đòi hỏi tốc độ số liệu cao kể cả các chức năng camera, MP3 và PDA. Với các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao ngày càng trở nên phổ biến thì nhu cầu về 3G cũng nh pháy triển nó lên 4G đang càng trở nên cấp thiết. 3G là thuật ngữ dùng để chỉ các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3. 1 [...]... Viettel là công ty thứ ba đa vào khai thác hệ thống GSM trên thị trờng thông tin di động Việt nam 1.1.3 Quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động lên 3G Hình 1.1 Lộ trình phát triển của các hệ thống thông tin di động trên thế giới lên 3G Các hệ thống thông tin số hiện nay đang ở giai đoạn chuyển từ thế hệ 2,5 sang thế hệ ba - IMT 2000 Khác với các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất... (số), hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) có xu thế chuẩn hoá toàn cầu và khả năng cung cấp các dịch vụ với tốc độ bít lên tới 2 Mbit/s (có thể sử dụng truy cập Inbvfr45tgternet, truyền hình và thêm nhiều dịch vụ mới khác) Để phân biệt với hệ thống thông tin di động băng hẹp hiện nay, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 còn đợc gọi là hệ thống thông tin di động băng rộng Từ năm 2001, các hệ. .. điện tử, bộ môn thông tin đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình học tập và làm luận văn 12 3 Chơng 1 Tổng quan về hệ thống thông tin di động 1.1 Lịch sử phát triển 1.1.1 Hệ thống tin di động thế hệ thứ nhất (1G) Hệ thống thế hệ thứ nhất, xuất hiện vào cuối những năm 70 đầu 80, dùng kỹ thuật điều tần (FM) tơng tự, trong đó có hệ thống AMPS là hệ thống đáng chú ý nhất AMPS sử dụng công nghệ FM để truyền... Song công chia tần số; PSI-CELP: Dự báo tuyến tính kích thích mã - Đổi đồng bộ âm 14 Bảng 1.1 mô tả các thông số cơ bản của các tiêu chuẩn cho các hệ thống thông tin tế bào số của Nhật Bản, Mỹ và Châu Âu Ngoài chuẩn IS-95 dựa trên công nghệ CDMA, tất cả các chuẩn khác đều dựa trên công nghệ TDMA ở Việt Nam hệ thống thông tin di động thế hệ 2 - GSM đợc đa vào hoạt động từ năm 1993, hiện đang đợc hai công. .. cải thiện trong hầu hết các trờng hợp Phát triển HSPA trong R7 (còn gọi là HSPA+) đã đa đến tốc độ 28Mbit/s cực đại đối với đờng xuống và 11Mbit/s cực đại đối với đờng lên 1.3.Kết luận chơng 1 Chơng 1 đã trình bày tổng quan về hệ thông thông tin di động, bao gồm lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động qua các thế hệ thứ nhất, thứ hai và quá trình phát triển các hệ thống thông tin di động lên...11 Mạng 3G là thế hệ thứ ba của chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền cả dũ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh ) 3G cung cấp cả hai hệ thống là chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cập vô tuyến hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay Điểm mạnh của công nghệ này so với công nghệ 2G và 2.5G là cho phép... mục nghiên cứu HSUPA 3GPP bắt đầu danh mục nghiên cứu đờng lên tăng cờng FDD để đặc tả các tính năng của HSUPA theo khuyến nghị của báo cáo Trong thời gian này nghiên cứu TĐ cha đợc tiến hành, nhng nó sẽ đợc nghiên cứu trong kế hoạch R7 Lập biểu nhanh đờng lên dựa trên nút B TTI nngắn hơn cho đờng lên HARQ cho đờng lên HSUPA? Hình 1.5 Các kỹ thuật đợc lựa chọn cho danh mục nghiên cứu HSUPA 22 Do nghiên. .. tế hiện nay chỉ đạt đợc tốc độ tối đa là 384 Kbit/s Bảng 1.3 Các hệ thống thông tin di động từ CDMAOne lên 3G Yêu cầu thiết bị truyền số cdmaOne IS-95 A cdmaOne IS-95 B IMT-2000 CDMA đa sóng IMT-2000 CDMA đa sóng 16 liệu gói mang 1X (MC 1X) mang 3X (MC 3X) Các máy di động Các máy di Các máy di động Các máy di động Các máy di động cầm động cầm tay cầm tay theo cầm tay theo chuẩn tay 1X sẽ làm việc trên... các dịch vụ mới hấp dẫn với khách hàng 1.1.2 Hệ thống di động thế hệ hai (2G) Sự phát triển nhanh chóng về số lợng thuê bao và sự phát triển nhanh chóng của nhiều hệ thống thế hệ thứ nhất là nguyên nhân chính thúc đẩy tiến trình phát triển tới hệ thống cellular thế hệ thứ 2 nhằm cải thiện chất lợng 13 4 thoại, vùng phủ sóng và dung lợng Các hệ thống thế hệ 2 có u điểm của các kỹ thuật nén và mã hoá... động, tổng quan kế hoạch nghên cứu phát triển 3G, LTE trong 3GPP và lộ trình tiến lên 4G Chơng 2 nghiên cứu cấu trúc của 2hệ thống HSUPA, bao gồm kiến trúc giao thức của HSUPA, mối liên hệ giữa HSUPA với UNTRAN, các trạng thái giao thức của HSUPA Chơng 3 sẽ trình bày một số kỹ thuật cơ bản của HSUPA nh lập biểu, HARQ với kết hợp mềm Do thời gian cũng nh khả năng tự nghiên cứu và tài liệu còn nhiều hạn . với hệ thống thông tin di động băng hẹp hiện nay, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 còn đợc gọi là hệ thống thông tin di động băng rộng. Từ năm 2001, các hệ thống IMT 2000 sử dụng công nghệ đa. 1 Chơng 1 Tổng quan về hệ thống thông tin di động 1.1. Lịch sử phát triển 3 1.1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất 3 1.1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai 3 1.1.3. Quá. các hệ thống thông tin di động trên thế giới lên 3G Các hệ thống thông tin số hiện nay đang ở giai đoạn chuyển từ thế hệ 2,5 sang thế hệ ba - IMT 2000. Khác với các hệ thống thông tin di động