Cùng với sự phát triển của nghành công nghệ điện tử, tin học, công nghệ viễn thông trong những năm vừa qua phát triển rất mạnh mẽ cung cấp ngày càng nhiều các loại hình dịch vụ mới đa dạng, an toàn, chất lượng cao đáp ứng ngày càng tốt yêu cầu của khách hàng. Thế kỷ 21 sẽ chứng kiến sự bùng nổ của thông tin vô tuyến trong đó tin tức di động đóng vai trò rất quan trọng. Nhu cầu về thông tin ngày càng tăng cả về số lượng, chất lượng và các loại hình dịch vụ, điều này đã thúc đẩy thế giới phải tìm kiếm một phương thức thông tin mới. Và công nghệ CDMA đã trở thành mục tiêu hướng tới của lĩnh vực thông tin di động trên thế giới. Hiện nay, mạng thông tin di động của Việt Nam đang sử dụng công nghệ GSM, tuy nhiên trong tương lai mạng thông tin này sẽ không đáp ứng được các nhu cầu về thông tin di động, do đó việc nghiên cứu và triển khai mạng thông tin di động CDMA là một điều tất yếu. Xuất phát từ những suy nghĩ như vậy nên em đã quyết định chọn đề tài : “Ứng dụng công nghệ CDMA trong thông tin di động”.
Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái Mục lục MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN, ĐẶC ĐIỂM TRUYỀN SÓNG VÀ PHÂN LOẠI Lịch sử phát triển Phân loại hệ thống thông tin vô tuyến di động: Các đặc tính có thông tin di động CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3G I TỔNG QUAN II CẤU TRÚC MẠNG CDMA 10 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CDMA TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ .12 I ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 12 Sự cần thiết điều khiển công suất .12 Điều khiển công suất đường lên 12 Điều khiển công suất đường xuống 18 II TÍNH TOÁN DUNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA 21 Dung lượng cực đường truyền hướng lên (Reverse Link Pole Capacity) 22 Dung lượng đường truyền xuống 35 KẾT LUẬN 38 SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH 1.1 LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN TỪ CDMAONE ĐẾN CDMA2000 .5 HÌNH 1.2 LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN TỪ GSM ĐẾN W-CDMA HÌNH 2.1 SƠ ĐỒ BƯỚC TIẾN CÔNG NGHỆ CDMA BĂNG RỘNG HÌNH 2.2 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHUNG MẠNG CDMA 10 HÌNH 3.1 QUY TẮC ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 14 HÌNH 3.2 CÁC NẤC HIỆU CHỈNH THĂM DÒ TRUY NHẬP 15 HÌNH 3.4 VỊ TRÍ PCG Ở CÁC KHUNG ĐƯỜNG LÊN VÀ ĐƯỜNG XUỐNG 17 HÌNH 3.5 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT ĐƯỜNG XUỐNG RS1 19 HÌNH 3.6 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT ĐƯỜNG XUỐNG RS2 20 HÌNH 3.5 ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ SỐ ĐỐI VỚI DUNG LƯỢNG 26 HÌNH 3.6 ẢNH HƯỞNG CỦA TÍCH CỰC THOẠI ĐỐI VỚI DUNG LƯỢNG 27 HÌNH 3.7 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỄU CÁC CELL KHÁC ĐỐI VỚI DUNG LƯỢNG 28 HÌNH 3.8 ẢNH HƯỞNG CỦA TĂNG ÍCH DẢI QUẠT ĐỐI VỚI DUNG LƯỢNG 28 SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển nghành công nghệ điện tử, tin học, công nghệ viễn thông năm vừa qua phát triển mạnh mẽ cung cấp ngày nhiều loại hình dịch vụ đa dạng, an toàn, chất lượng cao đáp ứng ngày tốt yêu cầu khách hàng Thế kỷ 21 chứng kiến bùng nổ thông tin vô tuyến tin tức di động đóng vai trò quan trọng Nhu cầu thông tin ngày tăng số lượng, chất lượng loại hình dịch vụ, điều thúc đẩy giới phải tìm kiếm phương thức thông tin Và công nghệ CDMA trở thành mục tiêu hướng tới lĩnh vực thông tin di động giới Hiện nay, mạng thông tin di động Việt Nam sử dụng công nghệ GSM, nhiên tương lai mạng thông tin không đáp ứng nhu cầu thông tin di động, việc nghiên cứu triển khai mạng thông tin di động CDMA điều tất yếu Xuất phát từ suy nghĩ nên em định chọn đề tài : “Ứng dụng công nghệ CDMA thông tin di động” Nội dung đồ án gồm chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động Chương 2: Tổng quan mạng thông tin di động hệ Chương 3: Ứng dụng công nghệ CDMA thông tin di động hệ Trong trình làm đồ án tốt nghiệp, em cố gắng nhiều trình độ có hạn nên tránh khỏi sai sót, em mong nhận phê bình, hướng dẫn giúp đỡ Thầy cô Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình Thầy Dương Hữu Ái thầy cô khoa Điện tử Viễn thông giúp em hoàn thành đồ án SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG I Lịch sử phát triển, đặc điểm truyền sóng phân loại Lịch sử phát triển a Lịch sử Vào cuối kỷ XIX, thí nghiệm nhà bác học người ý Marconi Guglielmo (1874-1937, giải Nobel vật lý 1909) cho they thông tin vô tuyến cỏ thể thực máy thu phát xa di động., năm 1928 hệ thống vô tuyến truyền thiết lập, tiên cho cảnh sát Đến năm 1933 sở cảnh sát Bayone, New Jersey thiết lập hệ thống thoại vô tuyến di động tương đối hoàn chỉnh giới Từ năm 1997, Liên minh viễn thông quốc tế ITU (International Telecom-munication Union) xây dựng tiêu chuẩn chung cho thông tin di động hệ thứ ba (3G: Generation) dự án IMT – 2000 (International Mobile Telecom-munications-2000) Mục đích IMT-2000 xây dựng tiêu chuẩn chung cho hệ thống thông tin di động toàn cầu, phục vụ nhiều loại hình dịch vụ với tốc độ tối đa lên tới Mb/s b Lộ trình phát triển từ hệ hai đến hệ ba Lộ trình phát triển từ hệ thống IS-95 hệ hai đến CDMA2000 hệ ba: Giai đoạn cdma2000 (hay 1xRTT) (RTT: Radio Transmission Technology) SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái 3G 2G cdmaOne Cdma2000 giai đoạn 2 Mbit/s Cdma2000 giai đoạn 144 Mbit/s 64 kbit/s IS-95B 14,4 kbit/s IS-95A 2002 Hình 1.1 Lộ trình phát triển từ cdmaOne đến cdma2000 Lộ trình phát triển từ hệ thống thông tin di động GSM đến hệ hai sang W-CDMA hệ ba Để đáp ứng dịch vụ truyền thông máy tính hình ảnh đồng thời đảm bảo tính kinh tế, hệ thống thông tin di động hai chuyển đổi bước sang hệ ba Có thể tổng quát giai đoạn chuyển đổi sau: GSM HSCSD GPRS WCDMA pha WCDMA Hình 1.2 Lộ trình phát triển từ GSM đến W-CDMA WCDMA thực dịch vụ vô tuến băng thông rộng sử dụng băngg tần 5Mhz để đạt tốc độ liệu lên tới Mbps R b ≤ 384 Kbps Hiện SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái ytại Châu Âu Nhật Bản thử nghiệm triển khai WCDMA công nghệ tiến triển nhanh cong đường thương mại hoá Phân loại hệ thống thông tin vô tuyến di động: a Phân loại theo cấu trúc: Viễn thông không dây CT (Cordless Telecommunication): Vành vô tuyến nội hạt WLL (Wireless Local Loop) b Phân loại theo đặc tính: Vô tuyến di động tương tự: Vô tuyến di động số: c Phân loại theo phương thức đa truy nhập: Đa truy nhập theo tần số (FDMA): Tần số N Thời gian FDMA Hình 1.3 Đa truy nhập theo tần số SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái Đa truy nhập theo thời gian (TDMA): Tần số N Thời gian TDMA Hình 1.4 Đa truy nhập theo thời gian Đa truy nhập theo mã (CDMA) Mã Tần số N CDMA Thời gian Hình 1.5 Đa truy nhập theo mã Các đặc tính có thông tin di động Sử dụng hiệu băng tần cấp phát để đạt dung lượng cao hạn chế dải tần vô tuyến sử dụng cho thông tin di động Đảm bảo chất lượng truyền dẫn yêu cầu Đảm bảo an toàn thông tin tốt SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái Giảm tối đa rớt gọi thuê bao di động chuyển từ vùng phủ sang vùng phủ khác Cho phép phát triển dịch vụ mới, dịch vụ phi thoại Để mang tính toàn cầu phải cho phép chuyển mạng quốc tế (International Roarming) Các thiết bị cầm tay phải gọn nhẹ tiêu thụ lượng SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3G I Tổng quan Tốc độ bit Mbit/s 384 Kbit/s IMT-2000 GSM 144 2G (GSM, HSCSD GPRS , IS -95B) Kbit/s 10 Cơ sở 2G (GSM, IS-95, IS-136, PDC) Kbit/s Cố định/ Tốc độ di Vùng rộng/ Tốc độ di động thấp động cao Hình 2.1 Sơ đồ bước tiến công nghệ CDMA băng rộng Hệ thống thông tin di động hệ ba xây dựng chủ yếu công nghệ CDMA, WCDMA CDMA2000, kỹ thuật trải phổ (SS: Spreading Sprectrum), kỹ thuật xử lý số quan trọng sử dụng cho hệ thống thông tin di động CDMA Công nghệ CDMA với đặc tính ưu việt chất lượng dịch vụ tốt,vùng phủ sóng rộng, dung lượng lớn, bị can nhiễu fa-đinh, quy hoạch tần số đơn giản Hiện mở rộng nghiên cứu ứng dụng hệ thống CDMA vai trò sơ đồ đa truy nhập giao diện vô tuyến IMT-2000/ UMTS CDMA ứng cử viên triển vọng cho hệ thống thông tin cá nhân (PCS), không dây hệ thứ (3G) SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái Động lực hướng tới 3G nhu cầu xúc dịch vụ liệu tốc độ cao sử dụng phổ hiệu Từ năm 1985 ITU phát triển ITM-2000, từ 1990 ETSI bắt đầu tiêu chuẩn hoá UMTS Mục tiêu chủ yếu giao diện vô tuyến IMT-2000 là: Phủ sóng di động hoàn hảo thông tin di động 144Kbit/s, mong muốn đạt 384 Kbit/s Phủ sóng di động hạn chế thông tin 2Mbit/s Nâng cao hiệu suất sử dụng phổ so với hệ thống có Có độ linh hoạt cao để cung cấp dịch vụ II Cấu trúc mạng CDMA WTP OS IWF PSPD N MS BT S BS ASS BSC BSM MSC ISN PSPD N CSS PSPD N PSPD N HLR EIR AC Quản lý di động Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc chung mạng CDMA SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc 10 Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái Để tính toán dung lượng N cách xác hơn, ta đưa vào thông số sau: thông số kể đến không hoàn hảo điều khiển công suất thống số biểu thị can nhiễu dải quạt mặt BTS Ta có phương trình dung lượng cực hướng lên thông tin di động CDMA N= W R 1+ E’b N’0 + I’0 ρ Gs (2.11) Với W/R tăng ích xử lý E’b N’0 + I’0 Eb N0 + I0 tỷ số điều kiện điều khiển công suất không hoàn hảo Gs tăng ích dải quạt hoá Cụ thể là: E’b = N’0 + I’0 Với Eb N0 + I0 e Eb (βσe)2 N +I 0 (2.12) tỷ số tín hiệu/ nhiễu + tạp âm cần thiết điều kiện ly tưởng điều khiển công suất e phương sai điều khiển công suất số có gía trị 0,1 ln10 Ta dùng thông số F thay cho f F= Can nhiễu cell xét Can nhiễu cell xét SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc 24 = 1+f (2.13) Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái Khi (2.11) trở thành: N= W R E’b N’0 + I’0 F (2.14) Gs ρ Kết ứng với GOS=2%, cho biết dải quạt tối đa đạt 19 người (12,3 erlang), toàn mặt BTS phục vụ 19x3=57 người dùng tối đa Nếu f=0 (cell cô lập) N=32 (2.11) Dung lượng cực dung lượng lý thuyết, thiết kế không vượt 75% dung lượng cực, có nghĩa thực tế dải quạt không 14 người (8,2 erlang) tính cho hướng lên Ta có quan hệ biểu diễn (2.11): +Dung lượng cực hướng lên lướn tốc độ liệu thoại thấp +Dung lượng cực hướng lên lớn hạ thấp yêu cầu E0/N0+I0 +Dung lượng cực hướng lên lớn giảm nhỏ tích cực thoại +Dung lượng cực hướng lên lớn tỉ lệ can nhiễu cell so với cell giảm +Dung lượng cực hướng lên lớn tăng ích giải quạt hoá tăng +Dung lượng cực hướng lên lớn điều khiển công suất hoàn hảo SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc 25 Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái Số lượg người sử dụng a Tốc độ mã hoá thoại 70, 9,6 Kb 60, 14,4 Kb 50, 40, 30, E Giá trị trung bình [dB] b 20, N0+I0 10, Hình 3.5 Ảnh hưởng tỷ số Eb dung lượng 0,0 N0+I0 Dung lượng sóng mang CDMA phụ thuộc vào tốc độ mã hoá thoại Vocoder sử dụng (2.11) chứng tỏ quan hệ tỷ lệ nghịch Các đồ thị tương ứng: +Tốc độ nhóm 9600 bit/s Vocoder Kbit +Tốc độ nhóm 14400 bit/s Vocoder 13 Kbit SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc 26 Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái Số lượg người sử dụng b Tích cực thoại 35, 9,6 30, Kb 14,4 25, Kb 20, 15, Tích cực thoại 10, Hình 3.6 ảnh hưởng tích cực thoại dung lượng 5,0 Nếu 0,0 tích cực thoại thấp nhờ mã hoá thoại tốc độ khả biến, mà 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, tốc độ liệu tương giảm nhỏ, ứng giảm can thoại4và công5 suất phát nhiễu chung Khi tích cực thoại tăng số người dùng giảm c Can nhiễu Hình cho biết: tỉ lệ nhiễu cell so với nhiễu cell tăng dung lượng giảm SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc 27 GVHD: Dương Hữu Ái 35, 30,0 9,6 Kb 25,0 14,4 Kb 20, 15,0 10, 5,0 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 d Tăng ích dải quạt 0,7 0,6 0,5 Hình 3.7 ảnh hưởng nhiễu cell khác dung lượng 0,4 0,0 f Số lượng người dùng Số lượng người dùng Bài tập lớn 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 9,6 Kb 14,4 Kb 5,0 Hình 0,0 3.8 Ảnh hưởng tăng ích dải quạt dung lượng 2,0 2,1 2,2 SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc 2,3 2,4 2,5 2,6 Tăng ích dải quạt 28 2,7 2,8 2,9 3,0 Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái Tăng ích dải quạt hoá thông số mức can nhiễu lên cho dải quạt khác cho dải quạt xét Gọi tăng ích dải quạt hoá việc dải quạt hoá làm tăng số người sử dụng so với Ommi, Khi số dải quạt mặt tăng lên dải quạt nhỏ làm giảm can nhiễu dải quạt gây cho dải quạt khác, số dải quạt gây nhiễu cho dải quạt xét lại tăng lên Hình 3.8 trình bày cho trường hợp mặt có ba dải quạt tăng ích dải quạt hoá tính cho mặt 0,8 x = 2,4 e Điều khiển công suất xác Sai số điều khiển công suất xem gần logarit, điều khiển tốc độ thấp chống lại pha đinh chậm có hiệu Nhưng điều khiển tốc độ cao không giải pha đinh nhanh, lúc kỹ thuật cài xen tỏ ưu f Phân tích tắc nghẽn (phương pháp truyền thống) Trong hệ thống thông tin di động FDMA, TDMA người dùng cấp phát kênh tài nguyên kênh Với lưu lượng muốn truyền ta dùng mô hình erlang B để xác định số kênh cần thiết tương ứng với GOS cho trước Mô hình erlang B mô hình dịch vụ xếp hàng, gọi tắc nghẽn bị huỷ bỏ Tải lưu lượng tích số số gọi tổng với thời gian tiến hành gọi Tải lưu lượng số lượng không thứ nguyên Một erlang lưu lượng kênh liên lạc chiếm giữ GOS thông số để định lượng tắc nghẽn cac hệ thống thông tin đường trục (trung kế), biểu thị xác suất tắc nghẽn phát đựơc FDMA TDMA xảy tắc nghẽn kênh vật lý bị chiếm giữ hết Các giá trị tải lưu lượng GOS dịch vụ thông tin di động cellular thường xác định bận (BH) BH khoảng thời gian liên tục dìa ngày hệ thống kê cho biết mật độ lưu lượng cao so với khác ngày Công thức erlang B có dạng sau: SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc 29 Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái Ac C! Ptấc nghẽn = K ∑ AK! K (2.17) Với A lưu lượng muốn truyền C số kênh Các giả thiết mô hình erlang B là: - Số người dùng tiềm vô hạn - Khoảng cách thời điểm khởi tạo gọi ngẫu nhiên - Thời gian tiến hành gọi ngẫu nhiên - Thời gian thiết lập gọi ngắn không đáng kể g Phân tích tắc nghẽn mềm CDMA Khác với thiết kế truyền thống nói trên, hệ thống CDMA đạt cân hướng lên hướng xuống, hai dạng sóng hai hướng thiết kế khác Cả hai hướng có đường truyền dung lượng hạn chế Tắc nghẽn mềm CDMA xảy tổng thể người dùng gây mật độ can nhiễu lớn mật độ phổ tạp âm giá trị ngưỡng tiềm định Giả thiết hệ thống CDMA không bị hạn chế phần cứng, phân tích tắc nghẽn mềm để tính dung lượng Các giả thiết là: Số gọi tích cực biến ngẫn nhiên phân bố Poisson có gí trị trung bình, lưu lượng muốn truyền Mỗi người dùng tích cực với xác suất ρ (không tích cực với xác suất 1- ρ) Tỷ số N0 = Eb/I0 cần cho người dùng thay đổi theo điều kiện truyền sóng để đảm bảo độ sai khung FER quy định Thông thường FER = 1% SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc 30 Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái Tất dải quạt có số lượng người dùng Số người dùng phân bố dải quạt * Sự phân tích lý thuyết Chúng ta công thức hoá tắc nghẽn sau: Can nhiễu cell + can nhiễu cell + tạp âm nhiệt = can nhiễu tổng Tắc nghẽn xảy khi: K K ∑ vi Ebi R + ∑ ∑ vi(j) Ebi(j) R + N0W > I0W i=1 (2.18) j i=1 Với K hệ số người dùng đồng thời dải quạt W bề rộng băng tần mã trải phổ CDMA R tốc độ liệu Eb lượng bit I0 mật độ can nhiễu tổng cho phép Tích cực thoại v biến ngẫu nhiên nhị thức co xác suất p = Pr (v=1) thông số tích cực thoại Ta có thông số Eb/T0, sau chia hai vế (2.18) cho I0R ta có dạng mới: K K ∑vi εi +∑ ∑vi(j) εi i= (2.19) > (1- W R j i= η) W/R tăng ích xử lý η =N0/I0 giá trị ngưỡng tiền định Xác suất tắc nghẽn hệ thống CDMA xác suất để điều kiện thực Ptấc nghẽn = P Z = K K ∑vi εi +∑ ∑vi(j) εi i= SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc j i= η) 31 > (1- W R (2.20) Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái Vậy xác suất tắc nghẽn hệ thống CDMA xác định yếu tố sau: - Chất lượng hệ thống E0/I0 - Tích cực thoại - Bề rộng băng tần trải phổ - Tốc độ dự liệu - Mức cực đại cho phép can nhiễu Phân tích tắc nghẽn giảm bớt tăng ngưỡng can nhiễu 1/η = I0/N0 Đây trường hợp hệ thống CDMA chịu giảm chất lượng dịch vụ để tăng thêm người dùng Giá trị ngưỡng can nhiễu nhà khai thác vận hành mạng thiết lập phần mềm xử lý gọi “Tắc nghẽn mềm” “dung lượng mềm” Sự phân bố kiện Z (2.20) phụ thuộc vào cac biến ngẫu nhiên sau: - Tích cực thoại v - Tỷ số lượng bit can nhiễu - Số thuê bao dải quạt xét Ns - Số người dùng tích cực dải quạt K Sự phân bố biến ngẫu nhiên v sau: Ns - K P(v=K) = ρK (1 - ρ)Ns-K-1 (2.21) Sự phân bố theo luật Poisson biến ngẫu nhiên K là: PK = λ µ K! Ip SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc (2.22) -λ µ 32 Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái Trong đó: λ đặc trưng cho tốc độ kiện µ đặc trưng cho lưu lượng muốn truyền λ/µ đặc trưng cho lưu lượng muốn truyền Sự phân bố I0=Eb/I0 phụ thuộc vào chế điều khiển công suất Người ta xác định ε cell đầy tải với FER cố định Dữ liệu thử nghiệm chứng tỏ biến ngẫu nhiên ε có phân bố chuẩn logarit x ε = 1010 (2.23) X biến ngẫu nhiên Gaussian có giá trị trung bình m phương sai ε Momen bậc hai ε là: (βσ)2 Ip (βm) E(ε) = E[exp(βx)] = exp E(ε2) = E[exp(2βx)] = Ip (2βm) exp[2(βσ)2] (2.24) với β = 0,1ln10 * Trường hợp cell độc lập Đối với cell độc lập, Z tổng K biến ngẫu nhiên, với K số người dùng đồng thời cell Xác suất tắc nghẽn = Q A - E(Z) STD(Z) (2.25) E kỳ vọng toán học STD phương sai Ta có phương trình: W/R (1 - η) exp(βm) λ ρ exp (βσ) µ Xác suất tắc nghẽn = Q λ µ ρ exp[2(ρσ) ] SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc 33 (2.26) Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái * Hệ thống nhiều cell Trong hệ thống cần nghĩ đến can nhiễu người dùng tất cell gây * Đặc tính suy hao đường truyền Điều khiển công suất có ý nghĩa định đến đặc tính chất lượng hệ thống CDMA Nếu cho suy hao đường truyền phụ thuộc vào cự ly từ máy di động đến trạm gốc máy di động điều khiển công suất BTS gần Suy hao đường truyền thường đo cự ly tối thiểu km nhằm tránh hiệu ứng trường gần * Can nhiễu từ cell khác Mật độ nhiễu chuẩn hoá cell khác gây viết: J0 = Ioc/I0 Vì Ioc = nhiễu tổng từ cell khác chia cho W nên: J0 = Tổng nhiễu từ cell khác I0W γ ξ r E RvK rm =∫ allcell r 10 Φ ξ’ ro 0I W dA(2.27) m o s ∫ Cự ly từ máy di động đến BTS khác xét rm cự ly từ máy di động đến BTS mà liên lạc r0 khoảng cách từ thuê bao đến cell γ số mũ biểu thị tốc độ đến BTS mà liên lạc v hệ số tích cực thoại Ioc mật độ nhiễu cell khác I0 mật độ nhiễu tổng cho phép W băng tần trải rộng EbR lượng bit* tốc độ số liệu SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc 34 Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái Tích số công suất tín hiệu mà BTS nhận tà MS, với giả thiết áp dụng điều khiển công suất “*” đặc trưng cho suy hao đường truyền Dung lượng đường truyền xuống Dung lượng đường truyền hướng xuống tính toán tương tự trên, nghĩa phải tính tỷ số lượng bit mật độ can nhiễu với người dùng Ở hướng xuống, kênh pilot, nhắn tin đồng can nhiễu kênh lưu lượng Do đó, để xác định lưu lượng đường xuống, ta phải xét đến ảnh hưởng nói điều kiện truyền sóng đa đường, tốc độ người dùng E0/I0 = 2- 20 dB a Tính gần bậc dung lượng đường truyền hướng xuống N< Vef (3S3wayξ3way (1 - ξ) + 2S2wayξ2way +S1wayξ1way) Eb ξiway = Niway (Ion(i) - λ(i)) iλ(i) + FPCerror (2.28) /10 (2.29) W R Ion(i) = i + δIocn(i) (2.30) N dung lượng tính erlang Veff hệ số tích cực thoại hiệu dụng FPC tỷ lệ tổng công suất cell kênh pilot, nhắn tín, đồng Siway tỷ lệ người dùng bị chuyển giao đường i SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc 35 Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái Ion(i) can nhiễu chuẩn hoá tổng người dùng đường i Iocn(i) nhiễu chuẩn hoá cell khác (không bao gồm sóng mang liền kề) ξ(i) tỷ lệ công suất phục hồi cho đường kết nối i Bảng sau tham số điển hình Với tham số đó, ta áp dụng phương trình (2.28) (2.30) tính dung lượng đường truyền hướng xuống: - Nếu Vocoder tốc độ nhóm 1, N = 14,7 erlang - Nếu Vocoder tốc độ nhóm 2, N = 7,5 erlang PARAMETER 1-WAY 2-WAY 3-WAY Siway 0,4 0,35 0,25 Iocn(i) 0,134 0,3 0,3 λ(i) 0,92 0,92 0,8 Eb/Ntiwayfor 13 Kb Eb/Ntiway for Kb FPCerror 15,5 dB 13 dB dB dB dB dB 1,2 dB (13 Kb) 1,5 dB (8 Kb) ξiway 0,37 W/R 85,33 (13 kB) 128 (8 kB) Vef 0,48 (13 kB) 0,56 (8 kB) Bảng Ví dụ tham số phục vụ tính toán dung lượng SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc 36 Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái b Tính dung lượng: số người dung C(1+g) ∑ avg i=1 C= FiVi = - β (2.31) 1-β vihFavg (2.32) v2)+ 3P3c,3s h = (P1c,1s + 2P2c,2s) + (2P2c,2s + 3P2c,3s v1 v3 v1 (2.33) Với C dung lượng cell (số người dùng) g tham số chuyển giao mềm Fi tỷ lệ công suất cấp phát cho thuê bao i Vi tham số tích cực tiếng thuê bao i β tỷ lệ công suất cấp phát cho kênh báo hiệu H hệ số giảm chuyển giao công suất thêm vào kênh điều khiển công suất Pic,js xác suất chuyển giao cell i, dải quạt j vi tích cực tiếng chuyển giao đường i (2.34) vi = ρ + α i 2 4 vi = 0,43; v2 = 0,48; v3 = 0,51 vi tăng ích điều khiển công suất chuyển giao đường i (tính so với kênh lưu lượng) ρ tích cực tiếng (giá trị trung bình) SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc 37 Bài tập lớn GVHD: Dương Hữu Ái KẾT LUẬN Như vậy, sau nghiên cứu vấn đề hệ thống thông tin di động hệ thứ ba từ khái niệm, cấu trúc tổng quan kĩ thuật điều chế, trải phổ đưa kết luận sau : Hệ thống thông tin di động hệ thứ ba hệ thống đa dịch vụ đa phương tiện phủ khắp toàn cầu thực dịch vụ thông tin liệu cao thông tin đa phương tiện Do đặc điểm băng tần rộng nên hệ thống thông tin di động hệ thứ ba cung cấp dịch vụ truyền hình ảnh, âm , cung cấp dịch vụ điện thoại thấy hình Hệ thống thông tin di động hệ có cấu trúc tổng quan dựa cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM có bao gồm hai phần mạng lõi mạng truy nhập vô tuyến Hệ thống thông tin di động hệ xây dựng chủ yếu công nghệ CDMA (mà cụ thể sử dụng CDMA băng rộng W- CDMA),trong kỹ thuật trải phổ kĩ thuật xử lí số quan trọng sử dụng hệ thống thông tin di động 3G Hệ thống thông tin di động sử dụng W- CDMA truyền dẫn tín hiệu cách xếp kênh truyền tải lên kênh vật lí đường lên đường xuống Với ưu điểm trội thông tin di động thé hệ ba với tương thích mặt cấu trúc so với hệ thống GSM với hạ tầng sở có Việt Nam nay, việc tiến tới triển khai 3G hoàn toàn có thẻ thực Chúng ta bước triển khai hệ thống thông tin di động hệ ba với lộ trình : GSM - GPRS - W CDMA Việc triển khai 3G dựa hạ tầng GSM không loại bỏ nó, giảm chi phí SVTH: Đỗ Nguyễn Văn Quốc 38 ... thông tin Và công nghệ CDMA trở thành mục tiêu hướng tới lĩnh vực thông tin di động giới Hiện nay, mạng thông tin di động Việt Nam sử dụng công nghệ GSM, nhiên tương lai mạng thông tin không đáp ứng. .. ứng nhu cầu thông tin di động, việc nghiên cứu triển khai mạng thông tin di động CDMA điều tất yếu Xuất phát từ suy nghĩ nên em định chọn đề tài : Ứng dụng công nghệ CDMA thông tin di động Nội... chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động Chương 2: Tổng quan mạng thông tin di động hệ Chương 3: Ứng dụng công nghệ CDMA thông tin di động hệ Trong trình làm đồ án tốt nghiệp, em