KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG WCDMA

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THÔNG II _ ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP ðẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: ðIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HỆ ðÀO TẠO: ðẠI HỌC CHÍNH QUY ðề tài: KỸ THUẬT ðIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG WCDMA Mã số ñề tài: 09405160044 Giáo viên hướng dẫn: TS HỒ VĂN CỪU Sinh viên thực : NGUYỄN VIẾT KHẢI MSSV : 405160044 Lớp : ð05VTA1 TPHCM – 2009 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIỀN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………… Giáo viên hướng dẫn TS Hồ Văn Cừu NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIỀN PHẢN BIỆN …………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………… Giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô Học Viện Công Nghệ BCVT, ñặc biệt thầy cô khoa viễn thông II ñã cung cấp cho em kiến thức bổ ích suốt thời gian học tập Học Viện Xin chân thành cảm ơn thầy Hồ Văn Cừu ñã hướng dẫn, tận tình giúp ñỡ em hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn bố, mẹ người thân gia ñình ñộng viên, nhắc nhở, ñã tiếp sức mạnh che chở cho em bước ñường ñi ñến tương lai Xin gởi lời cảm ơn ñến bạn khóa ñã giúp ñỡ em lúc khó khăn Tp Hồ Chí Minh, ngày 24/11/2009 Sinh viên thực Nguyễn Viết Khải LỜI MỞ ðẦU Cùng với phát triển xã hội, nhu cầu thông tin ngày ñòi hỏi cấp bách ñối với sống người Hiện thời gian tới, yêu cầu phát triển loại hình dịch vụ thoại, phi thoại, Internet ñặc biệt loại hình dịch vụ di ñộng ngày tăng tách rời ñời sống xã hội ðể ñáp ứng lại phát triển ñó, hệ thống thông tin di ñộng ñòi hỏi phải có cấu trúc ñại linh hoạt thỏa mãn nhu cầu dịch vụ ña phương tiện Do ñó mạng thông tin di ñộng hệ thứ ñã ñang ñược phát triển mạnh mẽ Việt Nam ñể cung cấp dịch vụ truyền thông chất lượng cao Và kỹ thuật cốt lõi hệ thống thông tin di ñộng hệ thứ kỹ thuật ñiều khiển công suất ðây kỹ thuật tối quan trọng ñể ñảm bảo dung lượng chất lượng hệ thống giao diện vô tuyến ñặc tính sử dụng chung tần số hệ thống ña truy nhập phân chia theo mã Và ñó nội dung ñề tài mà em tìm hiểu ñồ án tốt nghiệp Bằng việc tìm hiểu khái niệm hệ thống thông tin di ñộng WCDMA, ta thấy ñược vai trò quan trọng kỹ thuật ñiều khiển công suất Từ ñó tiến hành tìm hiểu hoạt ñộng kỹ thuật bao gồm yếu tố ảnh hưởng ñến nó, phân loại, thuật toán Sau ñó tìm hiểu thêm thuật toán nâng cao ñể cải thiện hiệu làm việc kỹ thuật cho môi trường cụ thể Và cuối ta tiến hành mô hình hóa hệ thống tác ñộng tượng phading nhanh xảy người sử dụng di chuyển với vận tốc khác Qua ñó thấy rõ hoạt ñộng thuật toán, lý thuyết ñược trình bày chương trước ðồ án ñược chia làm chương nội dung chương sau : Chương 1: “Tổng quan cấu trúc mạng thông tin di ñộng số WCDMA” giới thiệu tổng quan vấn ñề công nghệ WCDMA, mô hình hệ thống, cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến WCDMA, sơ lược kênh UTRAN, cấu tạo thu phát kỹ thuật chuyển giao hệ thống thông tin di ñộng hệ thứ ba Chương 2: “Kỹ thuật ñiều khiển công suất hệ thống WCDMA” trình bày môi trường vô tuyến, ý nghĩa phân loại kỹ thuật ñiều khiển công suất, yếu tố ảnh hưởng ñến kỹ thuật ðặc biệt tập trung phân tích kiểu ñiều khiển công suất bao gồm : ñiều khiển công suất vòng hở, ñiều khiển công suất vòng kín ( bao gồm vòng vòng ngoài) cho ñường lên ñường xuống Qua ñó trình bày thuật toán bước cố ñịnh ñược ñề xuất tổ chức 3GPP Chương 3: “Các thuật toán ñiều khiển công suất” nhằm nghiên cứu mô hình ñiều khiển công suất bước thích nghi ñường lên vòng ñể thấy hoạt ñộng cuả thuật toán, ưu nhược ñiểm chúng ñối với trường hợp Chương 4: “Kết mô kết luận” dựa mô hình kênh truyền ñể tính toán ñiều chỉnh công suất phát phương pháp ñiều khiển Sau ñó thực so sánh hiệu phương pháp chất lượng ñích tỉ số lỗi ñiều khiển công suất ðồ án ñã ñưa phương thức tính toán cụ thể ñể ñiều khiển công suất ñường lên ñồng thời kết ñược thể xác thông qua chương trình mô sử dụng Matlab Trong thời gian làm ñề tài em ñã cố gắng nhiều thời gian có hạn vốn kiến thức hạn chế nên luận văn không tránh khỏi sai sót , mong bảo bổ sung quý thầy cô bạn ñể ñồ án hoàn thiện Tp Hồ Chí Minh, ngày 24/11/2009 Sinh viên thực Nguyễn Viết Khải MỤC LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG SỐ WCDMA 1.1 Giới thiệu chương 1.2 Tổng quan hình thành phát triển mạng WCDMA 1.3 Cấu trúc mạng WCDMA 1.3.1 Mô hình khái niệm 1.3.2 Mô hình cấu trúc 1.3.2.1 UE 1.3.2.2 UTRAN 1.3.2.3 CN 1.3.2.4 Các mạng 1.3.2.5 Các giao diện vô tuyến 1.3.3 Cấu trúc quản lý tài nguyên 1.3.4 Cấu trúc dịch vụ Các vấn ñề liên quan ñến kỹ thuật ñiều khiển công suất 1.4 1.4.1 Giao diện vô tuyến UTRAN 1.4.1.1 Bộ ñiều khiển mạng vô tuyến 1.4.1.2 Node B 1.4.1.3 Các chức ñiều khiển UTRAN 1.4.2 Các loại kênh UTRAN 1.4.2.1 Các kênh lôgic 1.4.2.2 Các kênh truyền tải 10 1.4.2.3 Các kênh vật lý 11 1.4.3 Các kỹ thuật xử lý số truyền dẫn hệ thống WCDMA 13 1.4.3.1 Sơ ñồ khối chung 13 1.4.3.2 Sơ ñồ khối máy thu/phát 13 1.4.3.3 Máy thu RAKE 15 1.4.4 Kỹ thuật trải phổ thông tin di ñộng 16 1.4.5 Kỹ thuật chuyển giao 17 1.4.5.1 Mục ñích chuyển giao 17 1.4.5.2 Trình tự chuyển giao 17 1.4.5.3 Các loại chuyển giao 18 1.5 Kết luận chương 19 CHƯƠNG KỸ THUẬT ðIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG WCDMA 20 2.1 Giới thiệu chương 20 2.2 Kênh truyền vô tuyến 20 2.2.1 Kênh truyền phạm vi rộng 21 2.2.2 Kênh truyền phạm vi hẹp 21 2.3 Ý nghĩa kỹ thuật ñiều khiển công suất 21 2.4 Phân loại ñiều khiển công suất 22 2.4.1 ðiều khiển công suất cho ñường xuống ñường lên 22 2.4.2 ðiều khiển công suất vòng hở, ñiều khiển công suất vòng kín 22 2.4.3 ðiều khiển công suất phân tán tập trung 23 Các thông số ảnh hưởng ñến kỹ thuật ñiều khiển công suất 23 2.5 2.5.1 Kích thước bước ñiều khiển công suất 23 2.5.2 Lỗi ước lượng SIR 24 2.5.3 Trễ vòng hồi tiếp 24 2.5.4 Tần số hoạt ñộng kỹ thuật ñiều khiển công suất 25 2.5.5 Lỗi kênh hồi tiếp 25 ðiều khiển công suất hệ thống WCDMA 26 2.6 2.6.1 Kỹ thuật ñiều khiển công suất cho ñường lên 26 2.6.1.1 Kỹ thuật ñiều khiển công suất vòng hở ñường lên 26 2.6.1.2 Kỹ thuật ñiều khiển công suất vòng kín ñường lên 27 2.6.2 Kỹ thuật ñiều khiển công suất cho ñường xuống 31 2.6.2.1 Kỹ thuật ñiều khiển công suất ñường xuống vòng hở 31 2.6.2.2 Kỹ thuật ñiều khiển công suất ñường xuống vòng kín 31 2.7 Kết luận chương 33 CHƯƠNG CÁC THUẬT TOÁN ðIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 34 3.1 Giới thiệu chương 34 3.2 Thuật toán ñiều khiển công suất bước ñộng dựa vào chất lượng tín hiệu 34 3.2.1 Một số khái niệm liên quan : ñộ dự trữ SIR cửa sổ công suất 34 3.2.2 Sự hoạt ñộng mạng 35 3.2.3 Sự hoạt ñộng trạm di ñộng 35 Thuật toán ñiều khiển công suất bước ñộng ước tính tính di ñộng UE 37 3.3 3.3.1 Tính tương quan lệnh TPC ñộ dịch tần số Doppler 37 3.3.2 Thuật toán 40 3.4 Thuật toán ñiều khiển công suất bước thích nghi ñiều khiển 42 3.5 Thuật toán ñiều khiển công suất dùng ghi ước tính tốc ñộ UE 43 3.6 Kết luận chương 44 CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN 45 4.1 Giới thiệu chương 45 4.2 Mô hình hệ thống , thông số công thức áp dụng 46 4.2.1 Mô hình kênh truyền 46 4.2.1.1 Mô hình suy hao Hata-Okamura 46 4.2.1.2 Mô hình kênh phading Dent 46 4.2.2 Quỹ ñường truyền tham khảo 47 4.3 Lưu ñồ thuật kết mô 48 4.3.1 Thuật toán bước cố ñịnh ñược ñề xuất 3GPP 48 4.3.1.1 Thuật toán thứ 48 4.3.1.2 Thuật toán thứ hai 49 4.3.2 Thuật toán ñiều khiển công suất dựa vào QoS 50 4.3.3 Thuật toán ñiều khiển công suất dựa vào tốc ñộ chuyển ñộng UE 52 4.3.4 Thuật toán ñiều khiển công suất dựa vào hệ số thích nghi 54 4.3.5 Thuật toán ñiều khiển công suất dựa sử dụng ghi UE 55 4.4 So sánh hiệu phương pháp 57 4.4.1 So sánh dựa công suất phát phương pháp 57 4.4.2 So sánh dựa chất lượng tín hiệu với mức chuẩn 10dB 57 4.4.3 Tỉ số lỗi ñiều khiển công suất 58 4.5 ðánh giá kết mô 58 4.6 Kết luận chương 59 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………… 61 PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG…………………………………………62 MỤC LỤC HÌNH Hình I.1 Mô hình khái niệm mạng WCDMA Hình I.2 Mô hình cấu trúc hệ thống UMTS Hình I.3 Cấu trúc quản lý tài nguyên Hình I.4 Cấu trúc dịch vụ Hình I.5 Cấu trúc UTRAN Hình I.6 Các loại kênh UTRAN Hình I.7 Kênh truyền tải ñường lên ñường xuống 11 Hình I.8 Sơ ñồ khối thiết bị vô tuyến hệ thống thông tin số 13 Hình I.9 Sơ ñồ khối máy thu phát hệ thống WCDMA 14 Hình I.10 Cấu trúc máy thu RAKE 16 Hình I.11 Tín hiệu trải phổ 16 Hình I.12 Trình tự chuyển giao 18 Hình II.1 Các tượng truyền sóng 20 Hình II.2 Sơ ñồ ñiều khiển công suất hệ thống WCDMA 23 Hình II.3 Lược ñồ thời gian trễ vòng ñiều khiển công suất 25 Hình II.4 ðiều khiển công suất ñường lên vòng 28 Hình II.5 Ảnh hưởng bước công suất ñến chất lượng ñiều khiển 30 Hình II.6 Dịch công suất ñể cải thiện chất lượng báo hiệu ñường xuống 32 Hình III.1 ðộ trữ SIR với chất lượng dịch vụ khác 35 Hình III.2 Mô hình ñiều khiển công suất thích nghi ñường lên 37 Hình III.3 ðộ lợi kênh UE di chuyển với tốc ñộ thấp 38 Hình III.4 ðộ lợi kênh UE di chuyển với tốc ñộ thấp 39 Hình III.5 Tương quan CTR với tốc ñộ di chuyển kích thước bước 40 CHƯƠNG IV : KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN Hình IV.13 Kết DKCS dựa vào ghi Hình IV.14 Thuật toán DKCS phương pháp ghi Ta thấy với phương pháp sử dụng ghi này, ý ñồ thuật toán giống với phương pháp ñiều khiển dựa vào mức ngưỡng chất lượng Nhưng ưu ñiểm phương pháp so với phương phát ña mức chất lượng ñó tiết kiệm ñược băng thông hệ thống truyền ñi 1bit TPC so với bit phương pháp trước ñó SVTH: Nguyễn Viết Khải ð05VTA1 Trang 56 CHƯƠNG IV : KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN 4.4 So sánh hiệu phương pháp 4.4.1 So sánh dựa công suất phát phương pháp Hình IV.15 Sự khác biệt công suất phát phương pháp Dựa vào sơ ñồ ta thấy phương pháp sử dụng biến CTR có khả ñáp ứng nhanh phương pháp bước cố ñịnh loại chậm Tuy nhiên dao ñộng công suất phát sử dụng CTR lớn Còn lại phương pháp khác hoạt ñộng tương ñối ổn ñịnh 4.4.2 So sánh dựa chất lượng tín hiệu với mức chuẩn 10dB Hình IV.16 Sự khác biệt chất lượng tín hiệu phương pháp SVTH: Nguyễn Viết Khải ð05VTA1 Trang 57 CHƯƠNG IV : KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN Ta thấy phương pháp ñã thực tốt ñưa Eb/No tín hiệu dao ñộng quanh mức 10dB mà yêu cầu ñặt dù có thay ñổi lớn ñộ lợi kênh truyền 4.4.3 Tỉ số lỗi ñiều khiển công suất PCE (power control error rate) tỉ số cho thấy chất lượng hoạt ñộng thuật toán ñược tính sau ଵ PCE=ට ‫்∑ כ‬௧ୀଵ൫ܵ‫ ܴܫ‬ሺ‫ݐ‬ሻ െ ܵ‫ܴܫ‬௧௔௥ ሺ‫ݐ‬ሻ൯ ் ଶ Qua công thức ta thấy PCE có giá trị nhỏ hoạt ñộng tốt vận tốc thấp phương pháp cho PCE ñồng ñều thấp vận tốc lớn ñiều khiển công suất bước cố ñịnh không bắt kịp thay ñổi kênh truyền ñó PCE phương pháp lớn so với phương pháp bước thích nghi 4.5 ðánh giá kết mô Chương trình ñã thực mô tiến trình ñiều khiển công suất vòng ñường lên ñiều kiện chịu ảnh hưởng fading nhanh UE di chuyển vận tốc khác Bằng việc thiết lập thành công kênh truyền có ñộ lợi thay ñổi theo vận tốc di chuyển, ta ñã thấy rõ ảnh hưởng môi trường ñến chất lượng tín hiệu Và ảnh hưởng lớn nên kỹ thuật ñiều khiển không tốt không theo kịp thay ñổi dẫn ñến dung lượng hay chất lượng hệ thống suy giảm nghiêm trọng Và ñể khác phục ảnh hưởng phading nhanh, ta ñưa giá trị Eb/No mong muốn ñể chất lượng dịch vụ ñảm bảo Với tốc ñộ liệu khác nhau, chương trình tính ñược mức SIR yêu cầu theo (4.6) Và mục tiêu ñặt sử dụng kỹ thuật ñiều khiển công suất nhanh ñường lên bước cố ñịnh bước thích nghi ñể ñưa SIR (hay EB/No) tương ứng dao ñộng quanh mức tiêu ñặt Ta thấy chương trình mô ñã thực tốt nhiên có thời ñiểm trũng phading xảy nhanh tần số ñiều khiển công suất ñã không theo kịp Ví dụ hay chu kỳ ñiều khiển công suất mà ñộ lợi kênh giảm ñến 15dB thuật toán ñưa ñã bắt kịp với thay ñổi nhanh ñó Phần cuối chương trình so sánh thuật toán công suất phát, chất lượng tín hiệu sau ñiều khiển tí lệ lỗi ñiều khiển công suất Qua ñó ta thấy ñược ưu ñiểm nhược ñiểm thuật toán ñể áp dụng hiệu lên UE ứng với tốc ñộ di chuyển UE ñó Cụ thể UE ñứng im hay di chuyển với vận tốc thấp (ñi bộ) thuật toán ñiều khiển công suất bước cố ñịnh loại ñược áp dụng tính ổn ñịnh tốn băng thông (chỉ cập nhật có thay ñổi chu kỳ ñiều khiển công suất liên tiếp) Còn ñối với UE di chuyển với tốc ñộ vừa phải (10-40km/h) áp dụng thuật toán ñiều khiển công suất bước cố ñịnh thứ , ña mức chất lượng dụng ghi UE Do thuật toán ñược quy SVTH: Nguyễn Viết Khải ð05VTA1 Trang 58 CHƯƠNG IV : KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN ñịnh sẵn bước cụ thể ñiều chỉnh (multi-step).Nếu môi trường người dùng nên dùng thuật toán ña mức chất lượng băng thông bị giới hạn dụng bước cố ñịnh loại hay phương pháp ghi Cuối UE di chuyển với vận tốc cao ( 40km/h) thuật toán sử dụng biến CTR hay DF hoạt ñộng tốt bước công suất thay ñổi khoảng lớn (5dB) Tuy nhiên áp dụng phương pháp cho trường hợp di chuyển gây nên dao ñộng lớn không cần thiết công suất phát tín hiệu 4.6 Kết luận chương Trong chương ñã tiến hành mô thuật toán ñược ñưa chương ñể thấy ñược hoạt ñộng thuật toán so sánh khả làm việc chúng Ta thấy kênh truyền tĩnh thuật toán bước cố ñịnh (ñặc biệt bước cố ñịnh loại 2) làm cho công suất phát ổn ñịnh tốn băng thông ñiều khiển Còn với môi trường có biến ñổi nhanh thuật toán bước thích nghi hoạt ñộng hiệu SVTH: Nguyễn Viết Khải ð05VTA1 Trang 59 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Hệ thống thông tin di ñộng hệ thứ dựa tảng kỹ thuật WCDMA ñã ñang ñược triển khai rộng khắp giới vấn ñề nghiên cứu kỹ thuật ñiều khiển công suất vấn ñề hoàn toàn cần thiết có ý nghĩa thực tế Trong phạm vi ñịnh, ñề tài ñã nêu ñược tảng phương pháp ñiều khiển công suất hệ thống WCDMA thuật toán cải tiến ñể ñảm bảo cho hệ thống hoạt ñộng ổn ñịnh ñiều kiện xấu Và thuật toán ñược ñề xuất ñã chứng tỏ ñược khả hoạt ñộng ổn ñịnh so với phương pháp bước cố ñịnh mà 3GPP ñề xuất qua kết mô ñược thể chương trình Tuy nhiên trình tìm hiểu kỹ thuật ñiều khiển công suất hệ thống WCDMA có nhiều hạn chế, thiếu sót Em cỗ găng tìm hiểu thêm Hướng phát triển ñề tài : - Tìm hiểu thêm phương pháp ñiều khiển công suất khác phương pháp dự ñoán kênh truyển, phương pháp ñiều khiển công suất vòng - Ở chương trình mô phỏng, ñưa thêm nhiều khối chức vào chương trình ñiều chế, mã hóa, ñể mô thành hệ thống hoàn chỉnh, thực ñiều khiển công suất từ giai ñoạn ñầu tiên ñiều khiển vòng hở, kết hợp máy thu phân tập Rake… - Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy Hồ Văn Cừu, thầy cô khoa ðiện tử-Viễn thông II học viện công nghệ bưu viễn thông tất bạn ñã giúp ñỡ em nhiều năm học vừa qua Tp Hồ Chí Minh, ngày 24/11/2009 Sinh viên thực Nguyễn Viết Khải SVTH: Nguyễn Viết Khải ð05VTA1 Trang 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Hồ Văn Cừu, Ths Phạm Thanh ðàm, “Thông tin di ñộng số” [2] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Giáo trình thông tin di ñộng” [3] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Lý thuyết trải phổ ứng dụng” [4] KS Nguyễn Văn Thuận, “Hệ thống thông tin di ñộng WCDMA” [5] Phạm Hồng Liên, ðặng Trần Khoa, Trần Thanh Phương, “Matlab ứng dụng viễn thông” [6] Harri Holma, Annti Toskala, “WCDMA for UMTS” [7] Keiji Tachikawa, “WCDMA - Mobile Communications System” [8] Jaana Laiho, Achim Wacker, Tomas Novosad, “Radio Network Planning and Optimisation for UMTS network” [9] 3GPP TS 25.214 Physical layer procedures (FDD) [10] Rachod Patachaianand, Kumbesan Sandrasegaran, “A New Adaptive Power Control Algorithm for UMTS” [11] Rintamaki , “Adaptive power control in CDMA cellular communication systems” [12] Hyejeong Lee, Dong Ho Cho, “A new adaptive power control scheme based on mobile velcity in wireless mobile communication systems” [13] Loutfi Nuaymi, Xavier Lagrange, Philippe Godlewski, “A Power Control Algorithm for 3G WCDMA System” [14] Rachod Patachaianand, Kumbesan Sandrasegaran, “An adaptive step size power control with transmit power control command aided mobility estimation” [15] Siamak Naghian, Matti Rintamaki, “Dynamic step size power control in UMTS” [16] M P J Baker, T J Moulsley, “Power control in UMTS release 99” [17] P Dent, G E Bottomley, T Croft, “Jakes fading model revisited” Một số Website tham khảo : [18] http://www.mathworks.com [19] http://umtsworld.com SVTH: Nguyễn Viết Khải ð05VTA1 Trang 61 PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG 1/ Hàm thiết lập kênh truyền function gain = kenh(v,vecto,d0,moitruong) global dl; somau=100; NumAngles=2^7;pcRate=1500; NumWaveforms=5; fc=1950;c=3e8; N0 = NumAngles/4; omega_m = (2*pi) * (v/8.6)* fc*1000000/c; %W doppler %khoi tao cac pha ban dau alpha_n = []; beta_n = []; theta_n = []; Ak = mthadamard(N0);%khoi tai ma tran hadamard n=[1:N0]; alpha_n = 2*pi*n/NumAngles - pi/NumAngles; beta_n = pi*n/N0; t=[1/pcRate:1/pcRate:somau/pcRate]; fading = []; sh=[];gain=[]; %suy hao voi huong di chuyen(vecto=1 : xa dan;vecto=-1 gan lai);khoang cach %ban dau d0 for q=1: NumWaveforms for j=1 : somau if moitruong == sh(q,j)=-137.4-log10(d0+vecto*t(j)*v/3600);%suy hao cho vung urban voi fc=1950;anten cao 30m;UE cao 1,5m; else sh(q,j)=-129.4-log10(d0+vecto*t(j)*v/3600); %cho vung suburban end end end %fading for q = : NumWaveforms rand('state',sum(100*clock)) ; % reset randomizer theta_n = rand(1,length(n))*2*pi;% phan bo deu [0,2pi] sumRes = 0; for i = : N0 term1=0; term2=0; term3=0; term1 = Ak(NumWaveforms,i); term2 = cos(beta_n(i)) + j*sin(beta_n(i)); term3 = cos(omega_m * t * cos(alpha_n(i)) + theta_n(i)); sumRes = sumRes + (term1 * term2 * term3); end fading(q,:) = sqrt(2/N0) * sumRes; fading(q,:)=10*log10(fading(q,:)); SVTH: Nguyễn Viết Khải ð05VTA1 Trang 62 end for q = : NumWaveforms gain(q,:)=fading(q,:)+sh(q,:); gain(q,:)=-abs(gain(q,:)); end dl=gain; plot(t,gain(1,:)); xlabel('TIME (s)'); ylabel('GAIN OF CHANNEL (dB)'); 2/ Hàm tính nhiễu function n=noise(numuser,d0,moitruong) hb=30;hm=1.5;fc=1950;pn=10; global nh; %gia su tat ca cac thue bao khac dung cach tram kcach co dinh la trung %binh ngau nhien voi mean=d,phuong sai d; n=0; csn=[]; d= d0+sqrt(d0).*randn(1,numuser); for i=1 : numuser if moitruong==1 suyhao=-137.4-log10(d(i));%suy hao cho vung urban voi fc=1950;anten cao 30m;UE cao 1,5m; else suyhao=-129.4-log10(d(i)); %cho vung suburban end %suyhao =-69-26.16*log10(fc)+13.82*log10(hb)+a-(44.96.55*log10(hb))*log10(d(i)); csn(i)=pn+suyhao; suyhao=0; end for i=1 : numuser csn(i)=10^(csn(i)/10); n=n+csn(i); end n=10*log10(n+10^(-13));%nhieu MAI cong voi nhieu nhiet (-130dbm) n=-abs(n); nh=n; 3/ Hàm tính SIR function chatluong=sir(i) global p; global nh; global dl; gr=15;lc=2;margin=10; nhieu=nh; SVTH: Nguyễn Viết Khải ð05VTA1 Trang 63 doloi=dl; chatluong=p(i)+doloi(i)-nhieu+gr-lc-margin; 4/ Hàm ñiều khiển công suất bước cố ñịnh loại function dkcsbcd1(p0,sirtarget) global delta; somau=100; global pmax; global Gp; pmax=25; ktra=[]; global p; p(1)=p0; for i=1 : somau ktra(i)=sir(i)+Gp; if sir(i)< sirtarget p(i+1)=p(i)+delta; if p(i+1)> pmax p(i+1)=pmax; end elseif sir(i)> sirtarget p(i+1)=p(i)-delta; else p(i+1)=p(i); end end Y=p; bar([Y]','group'); xlabel('STEP'); ylabel('TRANMISSION POWER (dBm)'); title('FIX STEP 1'); grid on 5/ Hàm ñiều khiển công suất bước cố ñịnh loại function dkcsbcd2(p0,sirtarget) somau=100; delta=1; global pmax; global Gp; global p; pmax=25; ktra=[]; t=[]; for i=1:somau p(i)=0; end for i=1:5 SVTH: Nguyễn Viết Khải ð05VTA1 Trang 64 p(i)=p0; end for i=1:4 ktra(i)=sir(i)+Gp; if sir(i)sirtarget t(i)=-1; else t(i)=0; end end for i=5 : somau ktra(i)= sir(i)+Gp; if sir(i)< sirtarget t(i)=1; s=0; for j=i-4:i s=s+t(j); end if (s == 5) p(i+1)=p(i)+delta; if p(i+1)> pmax p(i+1)=pmax; end else p(i+1)=p(i); end elseif sir(i)> sirtarget t(i)=-1;s=0; for j=i-4:i s=s+t(j); end if s == -5 p(i+1)=p(i)-delta; else p(i+1)=p(i); end else t(i)=0; p(i+1)=p(i); end end Y=p; bar([Y]','group'); xlabel('STEP'); ylabel('TRANMISSION POWER (dBm)'); title('FIX STEP 2'); SVTH: Nguyễn Viết Khải ð05VTA1 Trang 65 grid on 6/ Hàm ñiều khiển công suất dựa vào CTR function dkcsctr1(p0,sirtarget) global p; global pmax; global Gp; somau=100; m=10;tpc=[];ctr=[];anpha=2;beta=1;delta=1;ktra=[]; p(1)=p0; for i=1 : somau ctr(i)=0; p(i)=0; end p(1)=p0; ktra(1)=sir(1)+Gp; if sir(1) pmax p(2)=pmax; end elseif sir(1)> sirtarget tpc(1)=-1; p(2)=p(1)-delta; else tpc(1)=0; p(2)=p(1); end s=0; for i=2 : somau ktra(i)=sir(i)+Gp; if i>m+1 for j= (i-m) : (i-1) s= abs(tpc(j)+tpc(j-1)); ctr(i)=ctr(i)+s/(2*m); s=0; end else m1 = i-1; for j= (i-m1+1) : (i-1) s= abs(tpc(j)+tpc(j-1)); ctr(i)=ctr(i)+s/(2*m1); s=0; end end if sir(i)< sirtarget p(i+1)=p(i)+ anpha/(1-beta*ctr(i)); tpc(i)=1; SVTH: Nguyễn Viết Khải ð05VTA1 Trang 66 if p(i+1)> pmax p(i+1)=pmax; end elseif sir(i)> sirtarget p(i+1)=p(i)- anpha/(1-beta*ctr(i)); tpc(i)=-1; else p(i+1)=p(i); tpc(i)=0; end end Y=p; bar([Y]','group'); xlabel('STEP'); ylabel('TRANMISSION POWER (dBm)'); title('BASED ON CTR'); grid on 7/ Hàm ñiều khiển công suất dựa vào ña mức SIR function dkcsqos(p0,sirtarget) global p; global pmax; global Gp; somau=100; for i=1:somau p(i)=0; end ktra=[]; SIRMin = sirtarget-2; SIROptMin = sirtarget-0.2; SIROptMax = sirtarget+0.2; SIRMax = sirtarget+2; a = 1; b1 = 0.5; b2 = 2; p(1)=p0; for i=1 : somau ktra(i)=sir(i)+Gp; if sir(i) pmax p(i+1)=pmax; end elseif (sir(i)>=SIRMin) & (sir(i) < SIROptMin) p(i+1)=p(i)+a*b1; if p(i+1)> pmax p(i+1)=pmax; SVTH: Nguyễn Viết Khải ð05VTA1 Trang 67 end elseif (sir(i)>=SIROptMin) & (sir(i) < SIROptMax) p(i+1)=p(i); elseif (sir(i)>=SIROptMax) & (sir(i) < SIRMax) p(i+1)=p(i)-a*b1; else sir(i)>= SIRMax p(i+1)=p(i)-a*b2; end end Y=p; bar([Y]','group'); xlabel('STEP '); ylabel('TRANMISSION POWER (dBm)'); title('BASED ON QOS'); grid on; 8/ Hàm ñiều khiển công suất dựa vào biến DF function dkcsdf(p0,sirtarget) global p; global pmax; global Gp; somau=100; delta=1; p(1)=p0;tpc=[];df=[];af=[];ktra=[]; acf=5;deltamin=0.2;deltamax=10; df(1)=0;ktra(1)=sir(1)+Gp; if sir(1)< sirtarget tpc(1)=1; p(2)=p(1)+delta; if p(2)> pmax p(2)=pmax; end elseif sir(1)> sirtarget tpc(1)=-1; p(2)=p(1)-delta; else tpc(1)=0; p(2)=p(1); end for i=2 : somau ktra(i)=sir(i)+Gp; if sir(i)< sirtarget tpc(i)=1; elseif sir(i)> sirtarget tpc(i)=-1; else tpc(i)=0; end df(i)=1+df(i-1)-abs(tpc(i)-tpc(i-1)); SVTH: Nguyễn Viết Khải ð05VTA1 Trang 68 af(i)=min(max(1+df(i)/acf,deltamin),deltamax); p(i+1)=p(i)+af(i)*delta*tpc(i); if p(i+1)> pmax p(i+1)=pmax; end end Y=p; bar([Y]','group'); xlabel('STEP '); ylabel('TRANMISSION POWER (dBm)'); title('BASED ON DF '); grid on; 9/ Hàm ñiều khiển công suất dựa vào ghi function dkcstg(p0,sirtarget) %sirtarget=0;p0=-5; somau=100; delta=1; global pmax; global Gp; global p; %pmax=25; ktra=[]; t=[]; for i=1:somau p(i)=0; end for i=1:1 p(i)=p0; end for i=1:2 ktra(i)=sir(i)+Gp; if sir(i)sirtarget t(i)=-1; p(i+1)=p(i)-delta; end end for i=3 : somau ktra(i)= sir(i)+Gp; if sir(i)< sirtarget t(i)=1; if (t(i-1)==1 & t(i-2)==1) k=1.5; elseif (t(i-1)==1 & t(i-2)==0) SVTH: Nguyễn Viết Khải ð05VTA1 Trang 69 k=1; else t(i-1)==0 k=0.66; end p(i+1)=p(i)+k*delta; if p(i+1)> pmax p(i+1)=pmax; end elseif sir(i)> sirtarget t(i)=-1; if (t(i-1)==-1 & t(i-2)==-1) k=1.5; elseif (t(i-1)==-1 & t(i-2)==-1) k=1; else t(i-1)==0 k=0.66; end p(i+1)=p(i)-k*delta; end end Y=p; bar([Y]','group'); xlabel('STEP'); ylabel('TRANMISSION POWER (dBm)'); title('SHIFT REGISTER'); grid on SVTH: Nguyễn Viết Khải ð05VTA1 Trang 70