MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 4 CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 UMTS 5 I. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỀN THÔNG TIN DI ĐỘNG 5 II. HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 IMT2000 6 III. CÔNG NGHỆ WCDMA 7 IV. HỆ THỐNG UMTS 9 1. Tổng quan 9 2. Mối quan hệ và sự khác nhau giữa WCDMA và UMTS 11 3. Dịch vụ của hệ thống UMTS 13 4. Cấu trúc của cell UMTS 14 5. Cấu trúc của hệ thống UMTS 15 6. Mạng lõi CN (Cora Network) 17 7. Truy cập vô tuyến mặt đất UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network) 18 8. Thiết bị người sử dụng UE (User Equipment) 20 CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG UMTS 22 I. MỤC ĐÍCH CỦA ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 22 II. PHÂN LOẠI ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 24 1. Điều khiển công suất cho đường xuống và đường lên 24 2. Điều khiển công suất phân tán và tập trung 24 3. Điều khiển công suất theo phương pháp đo 25 4. Điều khiển công suất vòng kín và vòng hở 26 III. ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT VÒNG HỞ TRONG UMTS 27 1. Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường lên 27 2. Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường xuống 28 IV. ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT VÒNG KÍN 29 1. Các kỹ thuật điều khiển công suất vòng trong 29 2. Điều khiển công suất vòng ngoài 35 CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT THEO BƯỚC ĐỘNG DSSPC VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT PHÂN TÁN DPC 38 I. MỘT SỐ LÝ THUYẾT SỬ DỤNG TRONG THUẬT TOÁN 39 1. Nhiễu đồng kênh 39 2. Nhiễu kênh lân cận 40 3. Hiện tượng gần xa 41 4. Tải lưu lượng 42 5. Cấp độ phục vụ GoS (Grade of Service) 43 6. Hiệu quả sử dụng kênh 44 II. Độ dự trữ SIR nhiều mức 44 III. Sự hoạt động của mạng 45 V. Điều khiển công suất phân tán DCP 49 1. Mô hình hệ thống 50 2. Thuật toán điều khiển công suất 51
Trang 1KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
-*** -HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
ĐỀ TÀI:
ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
ThS Đặng Xuân Điệp
SV Mạng Máy Tính – Khóa 58Nguyễn Thị Hạnh (1321050519)Nguyễn Mạnh Cường (1321050034)Nguyễn Xuân Hòa (1321050551)Nguyễn Vinh Quỳnh (1321050169)
Hà Nội – 2017
Trang 2MỤC LỤC
Trang 3LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của các nghành công nghệ như điện tử, tin học Công nghệthông tin di động trong những năm qua đã phát triển mạnh mẽ, cung cấp các loại hìnhdịch vụ đa dạng đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng Kể từ khi ra đờivào cuối năm 1940 cho đến nay thông tin di động đã phát triển qua nhiều thế hệ và đãtiến một bước dài trên con đường công nghệ
Trong thế kỷ 21, thế giới đã chứng kiến sự bùng nổ của thông tin vô tuyến trong đóthông tin di động đóng vai trò rất quan trọng Để đáp ứng các nhu cầu ngày càng tăng
về số lượng lẫn chất lượng dịch vụ đặc biệt là dịch vụ truyền số liệu đa phương tiệncông nghệ băng rộng đã ra đời Với khả năng tích hợp nhiều dịch vụ, công nghệ băngrộng đã dần chiếm lĩnh thị trường viễn thông Có nhiều chuẩn thông tin di động thế hệ
ba được đề xuất, trong đó chuẩn WCDMA đã được ITU chấp nhận và hiện nay đangđược triển khai ở một số khu vực Hệ thống UMTS là sự phát triển tiếp theo của các
hệ thống thông tin di động thế hệ hai sử dụng công nghệ TDMA như GSM, PDC, 136… UMTS sử dụng công nghệ CDMA đang là mục tiêu hướng tới của các hệ thốngthông tin di động trên toàn thế giới, điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn hóa giaodiện vô tuyến công nghệ truyền thông không dây trên toàn cầu
IS-Điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động là một trong những khâu quantrọng của hệ thống, hạn chế được ảnh hưởng của hiệu ứng gần xa đến chất lượng dịch
vụ thoại, dung lượng của hệ thống và khả năng chống lại fading vốn là đặc trưng củamôi trường di động Điều khiển công suất cho các hệ thống vô tuyến tế bào đã đượcnghiên cứu tương đối chi tiết trong một số công trình Đối với các hệ thống băng hẹp,các sơ đồ điều khiển công suất đã gợi mở cho nhiều nghiên cứu tiếp theo cho hệ thốngbăng rộng
Trang 4CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 UMTS
I. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỀN THÔNG TIN DI ĐỘNG
Sự phát triền nhanh chóng của dịch vụ số liệu IP đã đặt ra các yêu cầu mới đối vớicông nghệ thông tin di động Thông tin di động thế hệ 2 mặc dù sử dụng công nghệ sốnhưng là hệ thống băng hẹp và được xây dựng trên cơ chế chuyển mạch kênh nênkhông thể đáp ứng được dịch vụ mới này Trước bố cảnh đó hiệp hội viễn thông quốc
tế đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hóa để xây dựng hệ thống thông tin thế hệ thứ ba với têngọi IMT-2000 thông qua dự án 3GPP (Thir Generation Partnership Project) Hệ thốngthông tin di động thế hệ thứ ba được ra đời từ dự án 3GPP được gọi là hệ thống thôngtin di động UMTS/WCDMA
Sơ đồ tóm lược quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động tế bào
Lịch trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP
Trang 5Quá trình nghiên cứu tăng tốc độ số liệu trong 3GPP
II. HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 IMT-2000
Liên minh viễn thông quốc tế ITU(International Telelcommunications Union)cũng đã thành lập một nhóm nghiên cứu để nghiên cứu các hệ thống thông tin di độngthế hệ 3, nhóm nghiên cứu TG8/1, nhóm đặt tên cho hệ thống thông tin di động thế hệ
thứ 3 của mình là Hệ thống thông tin di động mặt đất tương lai(FPLMTS-Future public Lan Mobile Telecommucation System) Sau này, nhóm đổi tên hệ thống thông tin của mình thành Hệ thống thông tin di động toàn cầu cho năm 2000(IMT-2000: Internaltional Mobile Telecommunication for the year 2000) Với các tiêu chí sau:
Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 GHz như sau :
- Đường lên : 1885 – 2025 MHz
- Đường xuống : 2110 – 2200 MHz
Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các hình loại thông tin vô tuyến:
- Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến
- Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông
Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau như : Trong công sở, ngoài đường, trong
xe, vệ tinh
Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyển mạch kênh và
số liệu chuyển mạch gói
Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện
Cung cấp hai mô hình truyền dữ liệu đồng bộ và không đồng bộ
Có khả năng chuyển vùng toàn cầu
Trang 6Có khả năng sử dụng giao thức Internet.
Hiệu quả sử dụng phổ tần cao hơn các hệ thống đã có
Môi trường hoạt động của IMT- 2000 được chia thành bốn vùng với tốc độ bit Rb phục
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access – Truy cập đa phân mã
băng rộng) là công nghệ 3G hoạt động dựa trên CDMA và có khả năng hỗ trợ các dịch
vụ đa phương tiện tốc độ cao như video, truy cập Internet, hội thảo hình… WCDMAnằm truong dải tần 1920 MHz – 1980 MHz, 2110MHz-2170MHz
WCDMA giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cách dùng kỹthuật CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA Trong các công nghệthông tin di động thế hệ ba thì WCDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất nhờ vào tínhlinh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt là dịch vụtốc độ bit thấp và trung bình
WCDMA có các đặc điểm cơ bản sau :
- Là hệ thống đa truy cập phân chia theo mã trải phổ trực tiếp, có tốc độ bit lêncao (lên đến 2 Mbps)
- Tốc độ chip 3,84 Mcps với độ rộng sóng mang 5 MHz, do đó hỗ trợ tốc độ dữliệu cao đem lại nhiều lợi ích như độ lợi đa phân tập
- Hỗ trợ tốc độ người sử dụng thay đổi liên tục Mỗi người sử dụng cung cấp mộtkhung, trong khung đó tốc độ dữ liệu giữ cố định nhưng tốc độ có thể thay đổi
từ khung này đến khung khác
Trang 7- Hỗ trợ hai mô hình vô tuyến FDD và TDD Trong mô hình FDD sóng mang 5MHz sử dụng cho đường lên và đường xuống, còn trong mô hình TDD sóngmang 5 MHz chia xẻ theo thời gian giữa đường lên và đường xuống.
- WCDMA hỗ trợ hoạt động không đồng bộ của các trạm gốc, do đó dễ dàng pháttriển các trạm gốc vừa và nhỏ
- WCDMA sử dụng tách sóng có tham chiếu đến sóng mang dựa trên kênh hoatiêu, do đó có thể nâng cao dung lượng và vùng phủ
- WCDMA được thiết kế dễ dàng nâng cấp hơn các hệ thống CDMA như táchsóng đa người sử dụng, sử dụng anten thông minh để nâng cao dung lượng vàvùng phủ
- WCDMA được thiết kế tương thích với GSM để mở rộng vùng phủ sóng vàdung lượng của mạng
- Lớp vật lý mềm dẻo dễ thích hợp được tất cả thông tin trên một sóng mang
- Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1
- Hỗ trợ phân tập phát và các cấu trúc thu tiên tiến
Nhược điểm chính của WCDMA là hệ thống không cho phép trong băng TDD phátliên tục cũng như không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chống nhiễu các môi trườnglàm việc khác nhau
Hệ thống thông tin di động thế hệ ba WCDMA có thể cung cấp các dịch vụ với tốc độbit lên đến 2 Mbit/s Bao gồm nhiều kiểu truyền dẫn như truyền dẫn đối xứng và khôngđối xứng, thông tin điểm đến điểm và thông tin đa điểm Với khả năng đó, các hệ thốngthông tin di động thế hệ ba có thể cung cấp dễ dàng các dịch vụ mới như: điện thoạithấy hình, tải dữ liệu nhanh, ngoài ra nó còn cung cấp các dịch vụ đa phương tiện khác
Trang 8Các dịch vụ đa phương tiện trong hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3
Các nhà khai thác có thể cung cấp rất nhiều dịch vụ đối với khách hàng, từ các dịch vụ điện thoại khác nhau với nhiều dịch vụ bổ sung cũng như các dịch vụ không liên quan đến cuộc gọi như thư điện tử, FPT…
IV. HỆ THỐNG UMTS
1. Tổng quan
UMTS (Universal Mobile Telefone System) dựa trên công nghệ WCDMA là giải pháptổng quát cho các nước sử dụng công nghệ di động GSM, UMTS do tổ chức 3GPPquản lý 3GPP cũng đồng thời chịu trách nhiệm về các chuẩn mạng di động như GSM,GPRS và EDGE
Được xây dựng với mục đích cung cấp cho một mạng di động toàn cầu với các dịch vụphong phú bao gồm thoại, nhắn tin, Internet và dữ liệu băng rộng Tại Châu Âu hệthống thông tin di động thế hệ thứ 3 đã được tiêu chuẩn hoá bởi học viện tiêu chuẩn
Trang 9viễn thông Châu Âu (ETSI: European Telecommunications Standard Institute) phù hợpvới tiêu chuẩn IMT- 2000 của ITU (International Telecommunication Union)
UMTS đôi khi còn có tên là 3GSM, dùng để nhấn mạnh sự liên kết giữa 3G và chuẩnGSM UMTS hỗ trợ tốc độ truyền tải dữ liệu đến 1920Kbps (gần bằng 2Mbps như một
số liệu công bố), mặc dù trong thực tế hiệu suất đạt được chỉ vào khoảng 384Kbps Tuynhiên tốc độ này vẫn còn nhanh hơn nhiều so với chuẩn GSM (14,4Kbps) và HSCSD(14,4 Kbps) và là sự lựa chọn hoàn hảo đầu tiên cho giải pháp truy cập internet giá rẻbằng thiết bị di động
Hội nghị vô tuyến thế giới năm 1992 đã đưa ra các phổ tần số dùng cho hệ thốngUMTS:
- 1920MHz ÷ 1980MHz và 2110MHz ÷ 2170 MHz dành cho các ứng dụng FDD(Frequency Division Duplex: ghép kênh theo tần số) đường lên và đườngxuống, khoảng cách kênh là 5 MHz
- 1900 MHz ÷ 1902 MHz và 2010 ÷ 2025 MHz dành cho các ứng dụng TDD –TD/CMDA, khoảng cách kênh là 5 MHz
- 1980 MHz ÷ 2010 MHz và 2170 MHz ÷ 2200 MHz dành cho đường xuống vàđường lên vệ tinh
Năm 1998 3GPP đã đưa ra 4 tiêu chuẩn chính của UMTS:
- Dịch vụ
- Mạng lõi
- Mạng truy nhập vô tuyến
- Thiết bị đầu cuối
- Cấu trúc hệ thống
Trang 10Các giải phổ tần dành cho UMTS
WCDMA sử dụng hai phương thức song công: TDD (song công phân chia theo thờigian) và FDD(song công phân chia theo tần số) Phương pháp FDD cần hai băng tầncho đường lên và đường xuống Phương thức TDD chỉ cần một băng tần Thôngthường phổ tần số được bán cho các nhà khai thác theo các dải có thể bằng 2X10MHz,hoặc 2x15MHz cho mỗi bộ điều khiển Mặc dù có một số đặc điểm khác nhau nhưng
cả hai phương thức đều có tổng hiệu suất gần giống nhau Chế độ TDD không chophép giữa máy di động và trạm phát có trễ truyền lớn, bởi vì sẽ gây ra đụng độ giữa cáckhe thời gian thu và phát Vì vậy mà chế độ TDD phù hợp với các môi trường có trễtruyền thấp, cho nên chế độ TDD vận hành ở các pico cell Một ưu điểm của TDD làtốc độ dữ liệu đường lên và đường xuống có thể rất khác nhau, vì vậy mà phù hợp chocác ứng dụng có đặc tính bất đối xứng giữa đường lên và đường xuống, chẳng hạn nhưWeb Browsing Trong quá trình hoạch định mạng, các ưu điểm và nhược điểm của haiphương pháp này có thể bù trừ
2. Mối quan hệ và sự khác nhau giữa WCDMA và UMTS
Ngay từ đầu những năm 20 của thế kỷ 20, Hiệp hội tiêu chuẩn Viễn thông châuÂu(ETSI) đã bắt đầu trung cầu phương án kỹ thuật tiêu chuẩn 3G và đã vội vàng gọi
Trang 11chung kỹ thuật 3G là UMTS (Universal Mobile Telecomunication System) có nghĩa là
hệ thống thông tin di động đa năng CDMA băng rộng (WCDMA) chỉ là một trongnhững phương án được khuyến nghị (băng rộng lên tới 5MHZ) Sau đó, sự tham giatích cực của Nhật Bản vào việc xây dựng các tiêu chuẩn này đã thúc đẩy nhanh chóng
sự phát triển của công nghệ 3G trên phạm vi toàn cầu Năm 1998, châu Âu và Nhật đạtđucợ sự thống nhất về những tham số chủ chốt của khuyến nghị CDMA băng rộng vàđưa nó trở thành phương án kỹ thuật dung giao diện không gian FDD (ghép tần số songcông- Frequency Division Deplex) trong hệ thống UMTS Và từ đó phương án kỹthuật này được gọi là WCDMA để nêu rõ sự khác biệt với tiêu chuẩn CDMA băng hẹpcủa Mỹ ( băng rộng chỉ có 1,25 MHZ)
Tiếp tục phát triển một cách logic, UMTS trở thành một trong những tiêu chuẩn 3G của
tổ chức tiêu chuẩn hóa thế giới 3GPP ( tổ chức những người bạn hợp tác về 3G) vàkhông chỉ định nghĩa giao diện không gian; chủ thể của nó bao gồm các khuyến nghị
về giao diện và một loạt các quy phạm kỹ thuật về các mạch hết nối và mạch phânnhóm nòng cốt của CDMA
Để vừa có thể giữ lại khoản đầu từ về mạng hiện tại vừa có thể ứng dụng một cách linhhoạt các phát minh công nghệ mới, tư tưởng chỉ đạo khi xây dựng tiêu chuẩn 3G là cácphần tử mạng có thể phát triển một cách độc lập, toàn mạng cần quá độ một cách trôichảy và thuận lợi Mục tiêu tổng quát và cuối cùng của nó là : thực hiện một mạngthông tin di động toàn cầu giải rộng được IP hóa Nói cụ thể hơn là kỹ thuật kết nốimạng vô tuyến và kỹ thuật mạng chuyển mạch nòng cốt đều có cách phát triển riêngcủa mình Về kỹ thuật kết nooits, đặc biệt là ở các giao diện không gian, 3GPP ra sứcphấn đấu nâng cao hiệu suất tân phổ, ngoài tiêu chuẩn WCDMA là kỹ thuật kết nốikhông gian đầu tiên được chọn và không ngừng hoàn thiện nâng cao, UMTS còn đưa
ra 2 phương án kỹ thuật khác là TD-SCDMA ( Time Division- Sequence CodeDivision Multiple Access ) và HSDPA ( High- Speed Digital Position Access) Phương
án đầu do Trung Quốc đề xướng, có thể tận dụng tần phổ của đơn biên để cho khả năng
tổ chức mạng thông tin di động với tốc độ cao Phương án sau là đưa vào kỹ thuật kỹthuật điều khiển tốc độ truyền dữ liệu vô tuyến lên tới 10Mbit/s Về mặt kỹ thuật mạngnòng cốt, đã đưa vào khái niệm mạng chuyển mạch mềm phân nhóm, tiếp đó thuậntheo xư thế phát triển ứng dụng tiềm năng IP mà đưa vào khái niệm IP đa phương tiện
Trang 12(IMS-IP Multimedia Service) Dựa trên các nền tảng đó để thực hiện mục tiêu pháttriển cuối cùng là thiết lập một mạng thông tin di động đa phương tiện trên nên tảnghoàn toàn IP.
Sự phát triển liên tục của các tiêu chuẩn kỹ thuật nêu trên được thể hiện bằng 4 môthức về tiêu chuẩn UMTS của tổ chức 3GPP là : R99, R4, R5 và R6, tạo thành một bộtiêu chuẩn đồ sộ nhưng trong nó lại gồm những hệ tiêu chuẩn tương đối độc lập.WCMDA là một tiêu chuẩn về giao diện không gian đầu tiên, sớm nhất và hoàn thiệnnhất trong các hệ tiêu chuẩn đó và được các nhà khai thác và sản xuất thiết bị viễnthông ở cả 3 châu lục : Âu, Á, Mỹ sử dụng rộng rãi
3. Dịch vụ của hệ thống UMTS
So với GSM và các mạng di động đang tồn tại, UMTS cung cấp các đặc tính mới vàquan trọng Nó cho phéo thỏa thuận các đặc tính của một bộ mang vô tuyến Các thuộctính định nghĩa đặc trưng của chuyển vận bao gồm: thông lượng, trễ truyền và tỷ số lỗi
dữ liệu Là một hệ thống hoàn hảo, UMTS phải hỗ trợ rất nhiều các dịch vụ có các yêucầu chất lượng dịch vụ (QoS) khác nhau 3GPP đã xây dựng tiêu chuẩn cho các dịch
vụ của hệ thống UMTS nhằm đáp ứng :
- Định nghĩa và các đặc điểm yêu cầu của dịch vụ
- Phát triển dung lượng và cấu trúc dịch vụ cho các ứng dụng mạng tổ ong, mạng
cố định và mạng di động
- Thuê bao và tính cước
UMTS cung cấp các loại dịch vụ xa (teleservices) như thoại hoặc bản tin ngắn (SMS)
và các loại dịch vụ mạng (bearer services: một dịch vụ viễn thông cung cấp khả năngtruyền tín hiệu giữa hai giao diện người sử dụng–mạng) Các mạng có các tham số Q0S(Quality of Service: chất lượng dịch vụ) khác nhau cho độ trễ truyền dẫn tối đa, độ trễtruyền biến thiên và tỉ lệ lỗi bit (BER) Những tốc độ dữ liệu được yêu cầu là :
- 144 Kbps cho môi trường vệ tinh và nông thôn
- 384 Kbps cho môi trường thành phố (ngoài trời)
- 2084 Kbps cho môi trường trong nhà và ngoài trời với khoảng cách gần
Hệ thống UMTS có 4 loại QoS sau:
- Loại hội thoại (thoại, thoại hình)
Trang 13- Loại luồng (đa phương tiện, video theo yêu cầu…).
- Loại tương tác (duyệt web, trò chơi qua mạng, truy nhập cơ sở dữ liệu)
- Loại cơ bản (thư điện tử, SMS, tải dữ liệu xuống)
Yếu tố chủ yếu để phân biệt các loại này là độ nhạy cảm với trễ, ví dụ như hội thoại rấtnhạy với trễ còn loại cơ bản thì ít nhạy cảm với trễ nhất
4. Cấu trúc của cell UMTS
Cấu trúc của Cell UMTS
Trong suốt quá trình thiết kế hệ thống UMTS cần phải chú ý nhiều hơn đến sự phân tậpcủa môi trường sử dụng.Các môi trường nông thôn ngoài trời,đô thị ngoài trời,hay đôthị trong nhà được hỗ trợ bên cạnh các mô hình di động khác nhau gồm những người
sử dụng tĩnh,người đi bộ đến người sử dụng trong môi trường xe cô đang chuyển độngvới vận tốc rất cao.Để yêu cầu một vùng phủ sóng rộng khắp và khả năng roaming toàncầu, UMTS đã phát triển cấu trúc lớp các miền phân cấp với khả năng phủ sóng khácnhau.Lớp cao nhất bao gồm các vệ tinh bao phủ toàn bộ trái đất; Lớp thấp hơn hìnhthành nên mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UTRAN.Mỗi lớp được xây dựng từ cáccell,các lớp càng thấp các vùng địa lý bao phủ bởi các cell càng nhỏ.Vì vậy các cellnhỏ được xây dựng để hỗ trợ mật độ người sử dụng cao hơn.Các cell macro đề nghịcho vùng phủ mặt đất rộng kết hợp với các micro cell để tăng dung lượng cho các vùng
Trang 14mật độ dân số cao.Các cell pico được dùng cho các vùng được coi như là các "điểmnóng" yêu cầu dung lượng cao trong các vùng hẹp(ví dụ sân bay ).Những điều nàytuân theo 2 nguyên lý thiết kế đã biết trong việc triển khai các mạng tế bào:các cell nhỏhơn có thể được sử dụng để tăng dung lượng trên một vùng địa lý,các cell lớn hơn cóthể mở rộng vùng phủ sóng.
Do các nhu cầu và các đặc tính của một môi trường văn phòng trong nhà khác với yêucầu của người sử dụng đang đi với tốc độ cao tại vùng nông thôn,diễn đàn UMTS đãphát triển 6 môi trường hoạt động.Đối với mỗi mô hình mật độ người sử dụng có thểtrên một km2 và các loại cell được dự đoán cho các mô hình có tính di động thấp,trungbình,cao
5. Cấu trúc của hệ thống UMTS
Tổng quan cấu trúc hệ thống UMTS bao gồm các phần tử mạng logic và các giao diện
Hệ thống UMTS sử dụng cấu trúc như hệ thống thế hệ 2, thậm chí một phần cấu trúccủa hệ thống thế hệ 1 Mỗi phần tử mạng logic có một chức năng xác định Trong tiêuchuẩn các phần tử mạng được định nghĩa cũng thường được thực hiện ở dạng vật lítương tự, nhất là có một số giao diện mở (giao diện sao cho ở mức chi tiết có thể sửdụng được thiết bị của hai nhà sản xuất khác nhau ở các điểm cuối) Có thể nhóm cácphần tử mạng theo các chức năng giống nhau hay theo mạng con mà chúng trực thuộc
Cấu trúc của hệ thống UMTS
Về mặt chức năng có 2 nhóm phần tử mạng:
Trang 15- Mạng truy nhập vô tuyến (RAN: Random Access Network hay UTRAN: UMTSTerrestrial RAN) thực hiện chức năng liên quan đến vô tuyến
- Mạng lõi (CN: Core Network) thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyếncuộc gọi và kết nối số liệu
Để hoàn thiện, hệ thống còn có thiết bị người sử dụng (UE :User Equipment) để thựchiện giao diện người sử dụng với hệ thống và cần định nghĩa giao diện vô tuyến
Cấu trúc hệ thống mức cao được thể hiện trong hình 1.7 Từ quan điểm chuẩn hoá, cả
UE và UTRAN đều bao gồm các giao thức mới Việc thiết kế các giao thức này dựatrên những nhu cầu của công nghệ vô tuyến WCDMA mới Trái lại, việc định nghĩa
CN dựa trên GSM Điều này cho phép hệ thống với công nghệ vô tuyến mới mang tínhtoàn cầu dựa trên công nghệ CN đã biết và đã phát triển
Một phương pháp chia nhóm khác cho mạng UMTS là chia chúng thành các mạng con.Trên khía cạnh này, hệ thống UMTS được thiết kế theo Modun Vì thế, có thể có nhiềuphần tử mạng cho cùng một kiểu Khả năng có nhiều phần tử của cùng một kiểu chophép chia hệ thống UMTS thành các mạng con hoạt động hoặc độc lập hoặc cùng vớicác mạng con khác Các mạng con này được phân biệt bởi các nhận dạng duy nhất.Một mạng con như vậy được gọi là mạng di động mặt đất công cộng UMTS (UMTSPLMN:UMTS Public Land Mobite Network) Thông thường, mỗi PLMN được khaithác duy nhất, và nó được nối đến các PLMN khác như ISDN, PSTN, Internet
Các tiêu chuẩn UMTS được cấu trúc sao cho không định nghĩa chi tiết chức năng bêntrong của các phần tử mạng nhưng 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 tuântheo 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 diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố định của hệ thống
- vì thế nó là giao diện mở quan trọng nhất ở UMTS
- Giao diện Iu nối UTRAN với CN Nó cung cấp cho các nhà khai thác khả năngtrang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau
• Iu- CS dành cho dữ liệu chuyển mạch kênh
• Iu- PS dành cho dữ liệu chuyển mạch gói
Trang 16- Giao diện Iur: giao diện giữa hai RNC Đây là giao diện mở, cho phép chuyểngiao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất khác nhau
- Giao diện Iub: kết nối một nút B với một RNC Nó cho phép hỗ trợ sự cạnhtranh giữa các nhà sản xuất trong lĩnh vực này UMTS là hệ thống điện thoại diđộng đầu tiên có Iub được tiêu chuẩn hoá như một giao diện mở hoàn toàn
6. Mạng lõi CN (Cora Network)
Những chức năng chính của việc nghiên cứu mạng lõi UMTS là:
- Quản lí di động, điều khiển báo hiệu thiết lập cuộc gọi giữa UE vàmạng lõi
- Báo hiệu giữa các nút trong mạng lõi
- Định nghĩa các chức năng giữa mạng lõi và các mạng bên ngoài
- Những vấn đề liên quan đến truy nhập gói
- Giao diện Iu và các yêu cầu quản lí và điều hành mạng
Mạng lõi UMTS có thể chia thành 2 phần: chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói Thành phần chuyển mạch kênh gồm: MSC, VLR và cổng MSC Thành phần chuyểnmạch gói gồm nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN: Serving GPRS Support Node) và cổng
nút hỗ trợ GPRS (GGSN: Gateway GPRS Support Node) Một số thành phần của mạng
như HLR và AUC được chia sẽ cho cả hai phần Cấu trúc của mạng lõi có thể đượcthay đổi khi các dịch vụ mới và các đặc điểm mới của hệ thống được đưa ra
Các phần tử chính của mạng lõi như sau :
- HLR (Home Location Register: Thanh ghi định vị thường trú) là một cơ sở dữliệu được đặt tại hệ thống chủ nhà của người sử dụng để lưu trữ thông tin chính
về lý lịch dịch vụ của người sử dụng, bao gồm thông tin về các dịch vụ bổ sungnhư trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi
- MSC/VLR (Mobile Service Switching Center: Trung tâm chuyển mạch dịch vụ
di động) là tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp các dịch vụchuyển mạch kênh cho UE tại vị trí hiện thời của nó Nhiệm vụ của MSC là sửdụng các giao dịch chuyển mạch kênh VLR làm nhiệm vụ giữ bản sao về lý
Trang 17lịch của người sử dụng cũng như vị trí chính xác hơn của UE trong hệ thốngđang phục vụ CS là phần mạng đựơc truy nhập qua MSC/VLR.
- GMSC (Gateway MSC) là chuyển mạch tại điểm kết nối UMTS PLMN vớimạng CS bên ngoài
- SGSN (Serving GPRS: General Packet Radio Network Service Node) có chứcnăng giống như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạchgói PS (Packet Switch) Vùng PS là phần mạng được truy nhập qua SGSN
- GGSN (Gateway GPRS Support Node) có chức năng giống như các dịch vụđiện thoại, ví dụ như ISDN hoặc PSTN
- Các mạng PS đảm bảo các kết nối cho những dịch vụ chuyển mạch gói, ví dụnhư Internet
7. Truy cập vô tuyến mặt đất UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)
Trang 18- Tính hỗ trợ của UTRAN và tất cả các chức năng liên quan Đặc biệt là các ảnhhưởng chính lên việc thiết kế là yêu cầu hỗ trợ chuyển giao mềm (một đầu cuốikết nối qua hai hay nhiều ô tích cực) và các thuật toán quản lý tài nguyên đặcthù WCDMA.
- Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh và chuyểnmạch gói bằng một ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến duy nhất và bằngcách sử dụng cùng một giao diện để kết nối từ UTRAN đến cả hai vùng PS và
CS của mạng lõi
- Đảm bảo tính chung nhất với GSM khi cần thiết
- Sử dụng truyền tải ATM là cơ chế truyền tải chính ở UTRAN
- Sử dụng kiểu chuyển vận trên cơ sở IP như là cơ cấu chuyện vận thay thế trongUTRAN kể từ Reasle 5 trở đi
Hai thành phần trong UTRAN: bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) và node B
Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC: RNC là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều
khiển các tài nguyên vô tuyến của UTRAN Nó giao tiếp với mạng lõi CN (thôngthường với một MSC và một SGSN) và kết cuối giao thức điều khiển tài nguyên vô
tuyến RRC (Radio Resource Control), giao thức này định nghĩa các bản tin và các thủ tục giữa MS và UTRAN Nó đóng vai trò như BSC trong GSM.
Các chức năng chính của RNC :
- Điều khiển tài nguyên vô tuyến
- Cấp phát kênh
- Thiết lập điều khiển công suất
- Điều khiển chuyển giao
- Phân tập Macro
- Mật mã hóa
- Báo hiệu quảng bá
- Điều khiển công suất vòng hở
Node B (trạm gốc)
Chức năng chính của Node B là thực hiện xử lý lớp 1 của giao diện vô tuyến (mã hoákênh, ghép xen, thích ứng tốc độ, trải phổ,…) Nó cũng thực hiện một phần khai thác
Trang 19quản lý tài nguyên vô tuyến như điều khiển công suất vòng bên trong Về phần chứcnăng nó giống như trạm gốc ở GSM Lúc đầu Node B được sử dụng như là một thuậtngữ tạm thời trong quá trình chuẩn hoá nhưng sau đó nó không bị thay đổi
Dung lượng của node B phụ thuộc vào 5 yếu tố: công suất Signal quality (Ec/no.RxQuality), code OVFS, Channal Element, Iub bandwidth (băng thông từ node B vềRNC)
8. Thiết bị người sử dụng UE (User Equipment)
UE là sự kết hợp giữa thiết bị di động và module nhận dạng thuê bao USIM (UMTSsubscriber identity) Giống như SIM trong mạng GSM/GPRS, USIM là thẻ có thể gắnvào máy di động và nhận dạng thuê bao trong mạng lõi
- Thiết bị di động (ME: Mobile Equipment) là đầu cuối vô tuyến được sử dụngcho thông tin vô tuyến giao diện Uu
- Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM: UMTS Subscriber Identity Modul)
là một thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng thuê bao, thực hiện các thuậttoán nhận thực và lưu giữ các khoá nhận thực cùng một số thông tin thuê baocần thiết cho đầu cuối
Trong GSM, Sim card lưu trữ thông tin cá nhân (đăng ký thuê bao) cài cứng trên card.Nhưng trong UMTS, Modul nhận dạng thuê bao được cài như một ứng dụng UICC Nócho phép lưu trữ nhiều ứng dụng hơn và nhiều khóa điện tử hơn cùng với USIM chocác mục đihcs khác Ngoài ra, có thể có nhiều USIM trên cùng một UICC để hỗ trợtruy nhập đến nhiều mạng
USIM chứa các hàm và số liệu cần để nhận dạng và nhận thực thuê bao trong mạngUMTS Nó có thể lưu cả bản sao hồ sơ của thuê bao Người sửa dụng phải tự mìnhnhận thực đối với USIM bằng cách nhập mã PIN Điều này đảm bảo rằng chỉ người sửdụng đích thực mới được truy cập mạng UMTS Mạng sẽ chỉ cung cấp các dịch vụ chongười nào sử dụng đầu cuối dựa trên nhận dạng USIM được đăng ký
Trang 20CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ
THỐNG UMTS
I. MỤC ĐÍCH CỦA ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT
Điều khiển công suất trong thông tin di động nhằm:
- Tiết kiệm nguồn cho máy di động nhằm kéo dài thời gian giữa 2 lần sạc
- Khắc phục hiệu ứng gần-xa trên đường lên
- Giảm thiểu can nhiễu giữa các người sử dụng, mục đích này khác biệt giữa các
hệ thống khác nhau (CDMA và TDMA)
Đối với các hệ thống TDMA/ FDMA như GSM, các máy di động làm việc trên các khethời gian khác nhau hoặc trên các tần số khác nhau, do vậy khả năng gây nhiễu lẫnnhau rất nhỏ nếu việc đồng bộ và căn chỉnh thời gian (time alignment) được thực hiệntốt Kiểm soát và điều khiển công suất đối với các hệ thống này đòi hỏi không quá ngặtnghèo và chủ yếu nhằm tiết kiệm nguồn ắc quy cho máy di động
Đối với các hệ thống CDMA, có vấn đề về hiệu ứng xa - gần (là hiện tượng khi các MS
ở gần trạm gốc có công suất phát lấn át hơn so với công suất phát của các MS xa trạmgốc hơn, gây can nhiễu đến việc truyền tin giữa MS và trạm gốc), dẫn dến đòi hỏi vềkiểm soát và điều khiển công suất rất ngặt nghèo Điều khiển công suất không tốt sẽdẫn đến số người sử dụng đồng thời trong một cell giảm mạnh
Trong hệ thống UMTS các UE đều phát chung một tần số ở cùng thời gian nên chúnggây nhiễu đồng kênh với nhau Chất lượng truyền dẫn của đường truyền vô tuyến đốivới từng người sử dụng trong môi trường đa người sử dụng phụ thuộc vào tỷ số Eb/No
(SNR là tỷ số giữa công suất tín hiệu và công suất tạp âm Khái niệm này dùng chung cho cả thông tin số lẫn analog Đối với thông tin số thì SNR được thể hiện cụ thể qua
tỷ số Eb/No.) Để đảm bảo tỉ số này không đổi và lớn hơn ngưỡng yêu cầu, cần điều
khiển công suất UE
Để minh hoạ việc điều khiển công suất cần thiết như thế nào trong hệ thống WCDMA,chúng ta xem xét một ô đơn lẻ có hai thuê bao giả định Thuê bao 1 gần trạm gốc hơnthuê bao 2 Nếu không có điều khiển công suất, cả hai thuê bao sẽ phát một mức côngsuất cố định p, tuy nhiên do sự khác nhau về khoảng cách nên công suất thu từ thuê
Trang 21bao 1 là pr1 sẽ lớn hơn công suất thu từ thuê bao 2 là pr2 Giả sử rằng vì độ lệch vềkhoảng cách như vậy mà pr1 lớn gấp 10 lần pr2 thì thuê bao 2 sẽ chịu một sự bất lợilớn Nếu tỷ số SNR yêu cầu là (1/10) thì chúng ta có thể nhận ra sự chênh lệch giữa cácSNR của hai thuê bao Nếu chúng ta bỏ qua tạp âm nhiệt thì SNR của thuê bao 1 sẽ là
10 và SNR của thuê bao 2 sẽ là (1/10) Thuê bao 1 có một SNR cao hơn nhiều và nhưvậy nó sẽ có được một chất lượng rất tốt, nhưng SNR của thuê bao 2 chỉ vừa đủ so vớiyêu cầu Sự không cân bằng này được xem là bài toán “xa-gần” kinh điển trong một hệthống đa truy cập trải phổ
Hệ thống nói trên được coi như đã đạt tới dung lượng của nó Lý do là nếuchúng ta thử đưa thêm một thuê bao thứ 3 phát cùng mức công suất p vào bất cứ chỗnào trong ô thì SNR của thuê bao thứ 3 đó sẽ không thể đạt được giá trị yêu cầu Hơnnữa, nếu chúng ta cố đưa thêm thuê bao thứ 3 vào hệ thống thì thuê bao thứ 3 đó sẽkhông những không đạt được SNR yêu cầu mà còn làm cho SNR của thuê bao 2 bịgiảm xuống dưới mức SNR yêu cầu
Công suất thu từ 2 thuê bao tại trạm gốc
Việc điều khiển công suất được đưa vào để giải quyết vấn đề “xa–gần” và để tăng tối
đa dung lượng hệ thống Điều khiển công suất là điều khiển công suất phát từ mỗi thuêbao sao cho công suất thu của mỗi thuê bao ở trạm gốc là bằng nhau Trong một ô, nếucông suất phát của mỗi thuê bao được điều khiển để công suất thu của mỗi thuê bao ởtrạm gốc là bằng với Pr thì nhiều thuê bao hơn có thể sử dụng trong hệ thống
Trang 22II. PHÂN LOẠI ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT
Có nhiều phương pháp điều khiển công suất trong hệ thống thông tin tế bào Khi xétđến một hệ thống điều khiển công suất thực tế, cần xem xét những mặt sau:
- Tiêu chuẩn chất lượng: tiêu chuẩn chất lượng được đánh giá thông qua tỉ số SIR
(Signal to Interference) và BER (Bit Error Rate) Nếu cường độ tín hiệu vànhiễu không đổi SIR và BER bao gồm các thông tin tương đương về chất lượng
- Những phép đo: thông thường những phép đo được đưa ra trong báo cáo bao
gồm các chỉ số chất lượng QI (Quality Indicator) phản ánh chất lượng và chỉ sốcường độ tín hiệu nhận được RRSI (received signal strength indicator) phản ánhcường độ tín hiệu thu được của máy thu Những giá trị này được lượng tử hoáthô để sử dụng ít mẫu
- Thời gian trễ : tín hiệu đo lường và điều khiển cần thời gian dẫn đến làm xuất
hiện thời gian trễ trong mạng
1. Điều khiển công suất cho đường xuống và đường lên
Điều khiển công suất cho đường lên (từ MS đến BS) DS-CDMA là một yêu cầu hệthống rất quan trọng vì hiệu ứng gần-xa Trong trường hợp này, cần có một dải động đểđiều khiển khoảng chừng 80 dB Ở đường xuống, không yêu cầu điều khiển công suấttrong hệ thống đơn tế bào, từ đó các tín hiệu được truyền cùng nhau và thay đổi cùngnhau Tuy nhiên trong hệ thống đa tế bào, nhiễu giao thoa từ các ô bên cạnh làm giảm
sự độc lập từ vị trí các ô đã cho và do đó làm giảm hiệu suất Như vậy, phải sử dụngđiều khiển công suất trong trường hợp này để làm giảm sự giao thoa giữa các ô
2. Điều khiển công suất phân tán và tập trung
Một bộ điều khiển tập trung có tất cả các thông tin về các kết nối được thiết lập và độlợi kênh, và điều khiển tất cả các mức công suất trong mạng hay một phần của mạng.Điều khiển công suất tập trung theo yêu cầu tín hiệu điều khiển phạm vi rộng trongmạng và không thể ứng dụng trong thực tế Chúng có thể sử dụng để đưa ra giới hạn vềhiệu suất của thuật toán phân tán
Bộ điều khiển phân tán chỉ điều khiển công suất của một trạm phát đơn và thuật toánchỉ phụ thuộc vào nội bộ, như SIR hay độ lợi kênh của người sử dụng đặc biệt Những
Trang 23thuật toán này thực hiện tốt trong trường hợp lý tưởng, nhưng trong các hệ thống thực
tế có một số hiệu ứng không thích hợp như :
- Tín hiệu đo và điều khiển làm mất thời gian dẫn đến thời gian trễ trong hệ thống
- Công suất phát hợp lý của máy phát bị hạn chế bởi giới hạn vật lý và sự lượng
tử hóa Những hạn chế bên ngoài khác như công suất phát cực đại trên mộtkênh đặc biệt tác động đến công suất ra
- Chất lượng là một sự đo đạc chủ quan và cần phải tận dụng sự đo đạc kháchquan hợp lý
3. Điều khiển công suất theo phương pháp đo
Theo phương pháp đo, kỹ thuật điều khiển công suất được phân thành 3 loại:
- Trên cơ sở cường độ
- Trên cơ sở SIR
- Trên cơ sở BER
Trên cơ sở cường độ, cường độ một tín hiệu đến BS từ MS được đánh giá để xác định
là nó cao hơn hay thấp hơn cường độ mong muốn Sau đó BS sẽ gởi lệnh để điều khiểncông suất cao hơn hay thấp hơn thích hợp
Trên cơ sở SIR, phương pháp đo là SIR khi mà tín hiệu bao gồm nhiễu kênh và nhiễugiữa các người sử dụng Điều khiển công suất dựa vào cường độ dễ thực hiện hơn điềukhiển công suất dựa vào SIR, nó phản ánh hiệu suất sử dụng hệ thống tốt hơn như:QoS và dung lượng Một vấn đề quan trọng gắn với điều khiển công suất dựa vào SIR
là có khả năng gây hồi tiếp dương làm nguy hiểm đến sự vững vàng của hệ thống Hồitiếp dương xuất hiện trong trừơng hợp khi một MS dưới sự chỉ dẫn của BS đã tăngcông suất của nó và điều đó lặp lại với các MS khác Trong trường hợp có N-MS trong
hệ thống, điều này làm tê liệt cả N-MS
Trong điều khiển công suất dựa vào BER, BER được định nghĩa là một số lượng trungbình của các bit lỗi so với chuỗi bit chuẩn Nếu công suất tín hiệu và nhiễu là hằng sốthì BER là hàm của SIR, và trong trường hợp này thì QoS là tương đương Tuy nhiên,trong thực tế SIR là hàm thời gian và như vậy SIR trung bình sẽ không tương ứng vớiBER trung bình Trong trường hợp này, BER là cơ sở đo đạt chất lượng tốt hơn
4. Điều khiển công suất vòng kín và vòng hở
Trang 24Tồn tại các phương pháp điều khiển công suất:
- Điều khiển công suất vòng hở
- Điều khiển công suất nhanh vòng kín gồm điều khiển công suất vòng trong vàđiều khiển công suất vòng ngoài
Điều khiển công suất vòng hở thực hiện đánh giá gần đúng công suất đường xuống
của tín hiệu kênh hoa tiêu dựa trên tổn hao truyền sóng của tín hiệu này Nhược điểmcủa phương pháp này là do điều kiện truyền sóng của đường xuống khác với đường lênnhất là do fading nhanh nên sự đánh giá sẽ thiếu chính xác Ở hệ thống CDMA trướcđây, người ta sử dụng phương pháp này kết hợp với điều khiển công suất vòng kín, còn
ở hệ thống WCDMA phương pháp điều khiển công suất này chỉ được sử dụng để thiếtlập công suất gần đúng khi truy cập mạng lần đầu
Điều khiển công suất nhanh vòng kín: Ở phương pháp này BS (hoặc MS) thường
xuyên ước tính tỷ số tín hiệu trên can nhiễu thu được SIR và so sánh nó với tỷ số SIRđích (SIR_đích) Nếu SIR_ướctính cao hơn SIR_đích thì BS (MS) thiết lập bit điềukhiển công suất để lệnh cho MS (BS) hạ thấp công suất, trái lại nó ra lệnh MS (BS)tăng công suất Chu kỳ đo-lệnh-phản ứng này được thực hiện 1500 lần trong một giây
ở CDMA 2000 Tốc độ này sẽ cao hơn mọi sự thay đổi tổn hao đường truyền và thậmchí có thể nhanh hơn fading nhanh khi MS chuyển động tốc độ thấp
Điều khiển công suất vòng ngoài thực hiện đánh giá dài hạn chất lượng đường truyềntrên cơ sở tỷ lệ lỗi khung FER hoặc BER để quyết định SIR đích cho điều khiển côngsuất vòng trong Điều khiển công suất vòng ngoài thực hiện điều chỉnh giá trị SIR đích
ở BS (MS) cho phù hợp với từng yêu cầu của từng đường truyền vô tuyến để đạt đượcchất lượng các đường truyền vô tuyến như nhau Chất lượng của các đường truyền vôtuyến thường được đánh giá bằng tỷ số bit lỗi BER hay tỷ số khung lỗi FER (FrameError Rate) Lý do cần đặt lại SIRđích như sau : SIR yêu cầu (tỷ lệ với Eb/No) chẳnghạn là FER=1% phụ thuộc vào tốc độ của MS và đặc điểm truyền nhiều đường Nếu tađặt SIRđích cho trường hợp xấu nhất (cho tốc độ cao nhất) thì sẽ lãng phí dung lượngcho các kết nối ở tốc độ thấp Như vậy, tốt nhất là để SIRđích thả nổi xung quanh giátrị tối thiểu đáp ứng được yêu cầu chất lượng
Trang 25Điều khiển công suất vòng ngoài
Để thực hiện điều khiển công suất vòng ngoài, mỗi khung số liệu của người sử dụngđược gắn chỉ thị chất lượng khung là CRC Việc kiểm tra chỉ thị chất lượng này sẽthông báo cho RNC về việc giảm chất lượng và RNC sẽ lệnh cho BS tăng SIRđích Lý
do đặt điều khiển vòng ngoài ở RNC vì chức năng này thực hiện sau khi thực hiện kếthợp các tín hiệu ở chuyển giao mềm
III. ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT VÒNG HỞ TRONG UMTS
Điều khiển công suất vòng hở được sử dụng trong UMTS FDD cho việc thiếtlập năng lượng ban đầu của EU ( trong khi truy cập) và kênh đường xuống Trạm diđộng sẽ tính toán suy hao đường truyền giữa các trạm gốc và trạm di động bằng cách
đo cường độ tín hiệu nhận sử dụng mạch điều khiển độ tăng ích tự động (AGC) Tùytheo sự tính toán suy hao đường truyền này, trạm di động có thể quyết định công suấtphát đường lên của nó Điều khiển công suất vòng mở có ảnh hưởng trong hệ thốngTDD vì đường lên và đường xuống là tương hỗ nhưng không ảnh hưởng nhiều trong hệthống FDD bởi vì đường lên và đường xuống hoạt động trên các băng tần khác nhau vàhiện tượng Fadinh Rayleigh trên đường lên và xuống độc lập nhau Vậy nên điều khiểncông suất vòng hở chỉ có thể bù một cách đại khái suy hao do khoảng cách Đó là lý dotại sao điều khiển công suất vòng hở chỉ được sử dụng như là việc thiết lập năng lượngban đầu trong hệ thống FDD Điều khiển công suất vòng hở biến đổi từ ±9dB trongđiều kiện bình thường và ±12dB trong điều kiện cực đại
1. Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường lên
Chức năng PC (Power Control) được thực hiện cả ở đầu cuối và UTRAN Chức năngnày đòi hỏi một số thông số điều khiển được phát quảng bá trong ô và công suât mã tín
Trang 26hiệu thu được RSPC (Received Signal Code Power) được đo tại UE trên P-CPICH tíchcực Dựa trên tính toán vòng hở, UE thiết lập các công suất khởi đầu trên tiền tốPRACH và cho DPCCH đường lên trước khi khởi đầu PC vòng trong Trong thủ tụctruy cập ngẫu nhiên, công suất của AP đầu tiên được thiết lập bởi UE như sau :
Preamble_Initial_Power = CPICH_Tx_power – CPICH_RSCP
+ UL_interference +UL_required_CI
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 quyhoạch vô tuyến) và nhiễu đường lên (UL_interference) (trong 3GPP là tổng công suấtbăng rộng tại máy thu) được đo tại Node B và được truyền quảng bá trên BCH UEcũng sẽ tiến hành thủ tục khi lập mức công suất ban đầu cho CD-AP
Khi tính toán DPCCH đầu tiên, UE khởi đầu PC vòng trong tại công suất như sau :
DPCCH_Initial_power = DPCCH_Power_offset – CPICH_RSCP
Trong đó công suất mã tín hiệu thu của P_CPICH (CPICH_RSCP) được đo tại UE vàdịch công suất DPCCH (DPCCH_Power_offset) được tính toán bởi điều khiển chophép AC trong RNC và được cung cấp cho UE khi kết nối RRC hay trong quá trình vậtmang vô tuyến hay khi lập lại cấu hình kênh vật lý như sau :
DPCCH_Power_offset = CPICH_Tx_power + UL_interference + SIR DPCCH
+10lg(SF DPDCH )
Trong đó SIR DPCCH là SIR đích khởi đầu do AC tạo ra đối kết nối cụ thể này là SIR DPCCH là hệ số trải phổ đối với DPDCH tương ứng
2. Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường xuống
Trên đường xuống, PC vòng hở để thiết lập công suất khởi đầu các kênh đường xuốngtrên cơ sở báo cáo đo đạt từ UE Chức năng này được thực hiện cả ở UE và UTRAN.Giải thuật để tính toán giá trị công suất khởi đầu DPCCH khi dịch vụ mang đầu tiênđược thiết lập như sau :
P Tx Intinial
power Tx
CPICH W
No Eb Rb
CPICH
DL
./
)
/.(
vô tuyến khởi đầu có thể được đơn giản hóa khi chuyển giao được thiết lập hay đoạnnối vô tuyến thay đổi Khi bổ sung nhánh, cần chỉ định cỡ lại công suất mã phát của