Ở Việt Nam, các hệ thống thông tin di động thứ ba bắt đầu triển khai từnăm 2009 và hệ thống thông tin di động mặt đất toàn cầu UMTS (UniversalMobile Telecommunications System) đã đƣợc Việt Nam lựa chọn cho việc triểnkhai 3G. UMTS sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã băng rộngWCDMA với hệ số sử dụng lại tần số bằng 1, điều này giúp cho dung lƣợng hệthống tăng lên đáng kể.UMTS hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao và tốc độ ngƣời sử dụng thay đổi liêntục, nhƣng sự di chuyển này làm mất tính ổn định cho hệ thống và gây ra nhữngbiến đổi cả trong chất lƣợng liên kết lẫn mức độ nhiễu. Do đó, các kỹ thuật và cácthuật toán chuyển giao trong hệ thống là yếu tố đảm bảo chất lƣợng cho cácdịch vụ vô tuyến, giữ vững thông số QoS yêu cầu, hạn chế nhiễu giao thoa đểtối ƣu hóa mạng. Tuy nhiên, với hệ số sử dụng lại tần số bằng 1 nên qua trìnhchuyển giao mềm trong UMTS gặp phải vấn đề rất lớn về nhiễu, do đó đòi hỏi cầnphải có các phƣơng pháp điều khiển công suất tối ƣu để đảm bảo chất lƣợng dịchvụ mạng.
Đồ án tốt nghiệp Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU Ở Việt Nam, hệ thống thông tin di động thứ ba bắt đầu triển khai từ năm 2009 hệ thống thơng tin di động mặt đất tồn cầu UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) đƣợc Việt Nam lựa chọn cho việc triển khai 3G UMTS sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng W-CDMA với hệ số sử dụng lại tần số 1, điều giúp cho dung lƣợng hệ thống tăng lên đáng kể UMTS hỗ trợ tốc độ liệu cao tốc độ ngƣời sử dụng thay đổi liên tục, nhƣng di chuyển làm tính ổn định cho hệ thống gây biến đổi chất lƣợng liên kết lẫn mức độ nhiễu Do đó, kỹ thuật thuật tốn chuyển giao hệ thống yếu tố đảm bảo chất lƣợng cho dịch vụ vô tuyến, giữ vững thông số QoS yêu cầu, hạn chế nhiễu giao thoa để tối ƣu hóa mạng Tuy nhiên, với hệ số sử dụng lại tần số nên qua trình chuyển giao mềm UMTS gặp phải vấn đề lớn nhiễu, đòi hỏi cần phải có phƣơng pháp điều khiển công suất tối ƣu để đảm bảo chất lƣợng dịch vụ mạng Điều khiển công suất UMTS vấn đề đƣợc quan tâm hàng đầu việc tối ƣu hóa mạng khâu quan trọng hệ thống Việc điều khiển công suất giúp hạn chế đƣợc ảnh hƣởng hiệu ứng “gần-xa” đến chất lƣợng dịch vụ, dung lƣợng hệ thống khả chống lại fading vốn đặc trƣng môi trƣờng di động Xuất phát từ đặc điểm em định chọn đề tài: “Nghiên cứu phƣơng pháp điều khiển công suất trình chuyển giao mềm UMTS” Đồ án thực giới thiệu, nghiên cứu, phân tích chuyển giao phƣơng pháp điều khiển công suất đƣợc thể cụ thể nội dung đồ án Nội dung đồ án đƣợc chia làm chƣơng: SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -i- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Lời mở đầu Chƣơng 1: Tổng quan UMTS Chƣơng trình bày kiến trúc mạng 3G UMTS, loại kênh vô tuyến, phƣơng pháp trải phổ chuỗi trực tiếp công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng việc quản lý tài nguyên vô tuyến UMTS Chƣơng 2: Chuyển giao UMTS Chƣơng trình bày mục đích, vai trò loại chuyển giao thuật toán chuyển giao mềm điển hình UMTS Chƣơng 3: Điều khiển cơng suất UMTS Chƣơng trình bày kỹ thuật phƣơng pháp điều khiển công suất UMTS bao gồm: điều khiển cơng suất vòng hở, điều khiển cơng suất vòng kín; phƣơng pháp điều khiển cơng suất theo bƣớc động DSSPC phƣơng pháp điều khiển công suất phân tán DPC Chƣơng 4: Nghiên cứu phƣơng pháp điều khiển cơng suất q trình chuyển giao mềm UMTS Chƣơng nghiên cứu đặc tính đƣờng truyền vô tuyến, hoạt động hệ thống q trình chuyển giao mềm để từ đƣa đƣợc chiến lƣợc điều khiển công suất tối ƣu trình chuyển giao mềm UMTS Vì thời gian có hạn nhƣ hạn chế kiến thức nên đồ án em khó tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến quý thầy cô giáo bạn bè Em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 04 năm 2014 Ký tên Đinh Ngọc Tuấn SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -ii- Ngô Thế AnhLớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Mục lục MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU i MỤC LỤC ii DANH MỤC VIẾT TẮT iii DANH MỤC HÌNH VẼ xiii DANH MỤC BẢNG xvi CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ UMTS 1.1 Hệ thống thông tin di động hệ ba UMTS 1.1.1 Các yêu cầu UMTS 1.1.2 Cấu trúc UMTS 1.1.2.1 Thiết bị ngƣời sử dụng UE 1.1.2.2 Mạng truy nhập vơ tuyến mặt đất tồn cầuUTRAN 1.1.2.3 Mạng lõi CN 1.1.2.4 Các giao diện vô tuyến 1.1.3 Các loại kênh vô tuyến UMTS 1.1.3.1 Các kênh logic 1.1.3.2 Các kênh truyền tải 10 1.1.3.3 Các kênh vật lý 12 1.1.4 Công nghệ W-CDMA UMTS 15 1.1.4.1 Phƣơng pháp trải phổ công nghệ W-CDMA UMTS 15 1.1.4.2 Các đặc điểm công nghệ W-CDMA 16 1.2 Quản lý tài nguyên vô tuyến 17 1.2.1 Quản lý tài nguyên vô tuyến UMTS 17 SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -ii- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Mục lục 1.2.2 Các chức RRM 18 1.2.2.1 Điều khiển công suất 18 1.2.2.2 Điều khiển chuyển giao 20 1.2.2.3 Điều khiển thâm nhập 20 1.2.2.4 Điều khiển tải 22 1.3 Kết luận 23 CHƢƠNG CHUYỂN GIAO TRONG UMTS 25 2.1 Tổng quan chuyển giao 25 2.1.1 Vai trò chuyển giao 25 2.1.2 Các mục tiêu chuyển giao 26 2.1.3 Các thủ tục phép đo chuyển giao 27 2.2 Các loại chuyển giao UMTS 28 2.2.1 Chuyển giao hệ thống 28 2.2.2 Chuyển giao hệ thống 29 2.2.3 Chuyển giao cứng 29 2.2.4 Chuyển giao mềm mềm 31 2.3 Kỹ thuật chuyển giao mềm 33 2.3.1 Nguyên lý chuyển giao mềm 33 2.3.2 Các thuật toán chuyển giao mềm 37 2.3.2.1 Thuật toán chuyển giao mềm IS-95A 38 2.3.2.2 Thuật toán chuyển giao mềm UTRA 40 2.3.2.3 Vùng SHO thuật toán SHO khác 42 2.3.3 Các đặc điểm chuyển giao mềm 43 2.4 Kết luận 46 SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -iii- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG Mục lục ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG UMTS 47 3.1 Tổng quan điều khiển công suất PC 47 3.2 Điều khiển cơng suất vòng hở UMTS 48 3.2.1 Điều khiển công suất vòng hở đƣờng lên 49 3.2.2 Điều khiển cơng suất vòng hở đƣờng xuống 50 3.3 Điều khiển công suất vòng kín UMTS 50 3.3.1 Tổng quan 50 3.3.2 Điều khiển cơng suất vòng 53 3.3.2.1 Điều khiển cơng suất vòng đƣờng lên 54 3.3.2.2 Điều khiển cơng suất vòng đƣờng xuống 57 3.3.3 Điều khiển cơng suất vòng ngồi 60 3.3.3.1 Điều khiển công suất vòng ngồi đƣờng lên 61 3.3.3.2 Điều khiển cơng suất vòng ngồi đƣờng xuống 62 3.4 Điều khiển công suất kênh chung đƣờng xuống 63 3.5 Phƣơng pháp điều khiển công suất theo bƣớc động DSSPC 64 3.5.1 Khái niệm lợi ích độ dự trữ, cửa sổ công suất 64 3.5.2 Sự hoạt động mạng 66 3.5.3 Sự hoạt động trạm di động 67 3.5.4 Các cơng thức tính tốn 70 3.6 Phƣơng pháp điều khiển công suất phân tán DPC 72 3.6.1 Tổng quan 72 3.6.2 Thuật tốn điều khiển cơng suất phân tán DPC 74 3.7 Kết luận 76 SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -iv- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Mục lục CHƢƠNG NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CƠNG SUẤT TRONG Q TRÌNH CHUYỂN GIAO MỀM TRONG UMTS 77 4.1 Phân tích đặc tính đƣờng truyền vơ tuyến trình chuyển giao mềm 78 4.1.1 Nhiễu cell nhiễu cell 78 4.1.2 Những ảnh hƣởng trình chuyển giao mềm lên nhiễu đƣờng xuống 80 4.1.3 Sự phân bố công suất đƣờng xuống 81 4.1.3.1 Sự phân bố cơng suất khơng có SHO 82 4.1.3.2 Sự phân bố cơng suất có SHO 83 4.2 Các hoạt động hệ thống trình chuyển giao mềm 89 4.2.1 Độ lợi chuyển giao mềm đƣờng xuống 89 4.2.1.1 Độ lợi chuyển giao mềm 90 4.2.1.2 Những tác động đến độ lợi chuyển giao mềm 93 4.2.2 Sự chọn lựa tái chọn lựa cell CS 94 4.2.2.1 Nguyên lý CS 95 4.2.2.2 Những tác động chọn lựa cell khác đến độ lợi chuyển giao mềm SHO 97 4.3 Phƣơng pháp điều khiển cơng suất q trình chuyển giao mềm 98 4.3.1 Nguyên lý cách tiếp cận 98 4.3.1 Đánh giá tính khả thi 100 4.5 Các quỹ đƣờng truyền vô tuyến tham khảo thực tế cho UMTS phƣơng pháp tính toán cụ thể 103 4.5.1 Các quỹ đƣờng truyền vô tuyến tham khảo thực tế cho UMTS 103 SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -v- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Mục lục 4.5.2 Phƣơng pháp tính tốn cụ thể 106 4.6 Kết luận 108 KẾT LUẬN 109 LỜI CẢM ƠN 111 NHẬN XÉT CỦA GIAO VIÊN HƢƠNG DẪN 112 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -vi- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Danh mục viết tắt DANH MỤC VIẾT TẮT 1G First Generation Thế hệ thứ 1G First Generation Thế hệ thứ 2G Second Generation Thế hệ thứ 3G Third Generation Thế hệ thứ 3GPP 3rd Generation Partnership Đề án đối tác hệ thứ ba Project A AC Admission Control Điều khiển cho phép AICH Acquistion Indicator Channel Kênh thị bắt AP-AICH Access Preamble Acquisition Kênh thị bắt tiền tố truy Indicator Channel nhập AMPS Analog Mobile Phone Systems Hệ thống di động tƣơng tự AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực B BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit BLER Block Error Rate Tỷ số lỗi khối SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -iii- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Danh mục viết tắt BS Base Station Trạm gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc C C/I Carrier-to-Interference Ratio Tỉ số sóng mang nhiễu CD/CA- CPCH Collision Detection/ Kênh thị phát va ICH Channel Assignment Indicator chạm CPCH/ấn định kênh Channel CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung CDCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CN Core Network Mạng lõi CPCH Common Packet Chanel Kênh gói chung CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung CRNC Control RNC Điều khiển RNC CS Circuit Switched Chuyển mạch kênh CSICH Status Indicator Channel Kênh thị trạng thái CPCH CTCH Kênh lƣu lƣợng chung Common Traffic Channel SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -iv- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Danh mục viết tắt D DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng DCH Dedicated Channel Kênh riêng DL Downlink Đƣờng xuống DL-CPCH Downlink Common Physical Kênh vật lý dùng chung Channel đƣờng xuống Dedicated Common Physical Kênh vật lý dành riêng Channel đƣờng xuống Dedicated Physical Control Kênh điều khiển vật lý Channel riêng DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng DPDCH Dedicated Physical Data Kênh số liệu vật lý riêng PL-DPCH DPCCH Channel DRNC Drift Radio Network Controler Bộ điều khiển mạng vô tuyến trôi DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia đƣờng xuống DSS Dynamic Step-Size Kích thƣớc bƣớc DSSS Direct Sequence Spread Trải phổ chuỗi trực tiếp Spectrum DSSPC DTCH Dynamic step-size Power Điều khiển công suất theo Control bƣớc động Dedicated Traffic Channel Kênh lƣu lƣơng dành riêng SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -v- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Đánh giá tính khả thi Gọi Pt giá trị đại diện cho công suất tổng mà UE tiêu thụ thực chiến lƣợc phân chia công suất cân chuẩn suốt trình chuyển giao mềm Thay P1 P2 vào (4.27), Pt đƣợc biểu diễn là: [Tr 120, 7] E 2. b I0 Pt M 1 a i 2 vR PT t W Li L1 (4.28) 1 a M Lj j 1, j L2 Để giảm bớt cơng suất tổng phải thoả theo bất đẳng thức sau đây: [Tr 120, 7] Pt Pt Đặt (4.29) X M 1 a i 2 Li L1 Y 1 a M Lj j 1, j L2 Khi đó, (4.29) viết lại nhƣ sau: B X Y X Y B 1 Do X Y X Y Nên B X Y X Y X Y B X Y B X Y B B 1 Suy ra: X Y SVTH: Đinh Ngọc Tuấn 1 X Y X Y B B B -100- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Suy ra: 1 .Y 1 X B (4.30) B Để thỏa (4.30), B phải tuỳ thuộc vào mối quan hệ X Y Nếu X Y , B 1 B (4.31) Nếu X Y , B 1 B (4.32) Gọi Ec I0 1 M L j i (1 a) j i Li (4.33) Phƣơng tr nh (4.33) tỷ số Ec / I kênh Pilot nhận đƣợc từ trạm gốc BSi Trong đó: γ tỷ lệ công suất truyền tổng trạm gốc dành cho kênh lƣu lƣợng; a hệ số trực giao hƣớng xuống Do đó: [Tr 121, 7] Ec I 1 X M L 1 1 a i i L1 Ec I0 2 Y M Lj 1 1 a j 1, j L2 (4.34) Khi đó, (4.31) (4.32) đƣợc viết lại thành: Nếu Ec Ec , B B I 1 I (4.35) Nếu Ec Ec , B B I 1 I (4.36) Khi tải đƣợc phân bố đồng toàn hệ thống, tất kênh hoa tiêu hƣớng xuống đƣợc phân bổ giá trị cơng suất, việc nhận đƣợc Ec / I cao từ trạm gốc BSi tƣơng ứng với suy giảm lan truyền từ BSi đến ngƣời sử dụng thấp Do đó, việc chọn B L1 / L2 thoả mãn đƣợc (4.35) (4.36) đồng thời thoả mãn đƣợc (4.29) Điều có nghĩa tỷ số công suất trạm gốc tập tích cực tỷ số suy giảm lan SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -101- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Chương truyền chúng mức tiêu thụ cơng suất tổng suốt q trình chuyển giao mềm đƣợc giảm bớt so với phân chia cơng suất cân Do đó, điều khiển cơng suất tối ƣu, trạm gốc tập tích cực thay đổi công suất truyền chúng cách phụ thuộc tỷ số công suất đƣợc giữ với tỷ số suy giảm lan truyền ƣu ý việc chọn B L1 / L2 cho điều khiển cơng suất tối ƣu suy giảm lan truyền từ trạm gốc cụ thể thu đƣợc cách đo kênh Pilot đƣờng xuống trạm gốc Điều đảm bảo tính khả thi cách tiếp cận điều khiển công suất việc đo kênh Pilot thủ tục chuyển giao mềm Trong SHO đƣờng việc phân tích hồn tồn tƣơng tự Giả sử BS1, BS2 BS3 ba trạm gốc tập tích cực, mối quan hệ P1 , P2 P3 là: P1 L1 , P2 L2 P1 L1 , P3 L3 P2 L2 P3 L3 Hình 4.13 biểu diễn cơng suất tổng tƣơng đối trung bình mà UE cần trình chuyển giao mềm Trục x biểu diễn khoảng cách tiêu chuẩn hoá từ UE đến trạm gốc gần tập tích cực Những giả định hệ thống mơ hình kênh vơ tuyến giống nhƣ đƣợc đƣa chƣơng trƣớc thông số hệ thống đƣợc lấy từ Bảng 4.2 bảng thông số Pt / PT Pt / PT đƣợc tính tốn tƣơng ứng từ (4.27) (4.28) Những kết Hình 4.13 cho thấy so với phân chia cơng suất cân bằng, phân chia công suất không cân điều khiển công suất tối ƣu làm giảm cơng suất tổng mà UE tiêu thụ trình chuyển giao mềm Bảng Các thông số hệ thống [Tr 98, 7] Thông số Giá trị Mật độ đƣờng dẫn Độ lệch chuẩn hiệu ứng chắn SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -102- 8dB Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Chương Tỷ lệ công suất lƣu lƣợng 0.8 a Hệ số trực giao 0.6 W Tốc độ chip 3.84Mchip/s R Tốc độ bit dịch vụ 12.2kbit/s Hệ số hoạt động 0.5 Hình 4.13: Cơng suất truyền tƣơng đối cho UE SHO [Tr 123, 7] 4.5 Các quỹ đƣờng truyền vô tuyến tham khảo thực tế cho UMTS phƣơng pháp tính tốn cụ thể 4.5.1 Các quỹ đƣờng truyền vô tuyến tham khảo thực tế cho UMTS Các quỹ đƣờng truyền đƣợc sử dụng để tính tốn vùng phủ chất lƣợng cho trạm gốc trạm di động Các thành phần bao gồm hệ số truyền lan để tính tốn tổn hao đƣờng truyền thông số hệ thống nhƣ công suất phát, hệ số tạp âm máy thu, hệ số khuếch đại anten, độ rộng băng tần máy thu, độ lợi xử lý nhiễu giao thoa Các tổn hao khác nhƣ: lỗi điều khiển công suất, truy nhập toàn nhà nhiễu từ nguồn khác SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -103- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Chương Bảng 3: Quỹ đƣờng t uyền tham khảo cho dịch vụ thoại 12,2Kbps Máy phát MS Hệ số khuếch đại anten phát MS (dB) Tổn hao cáp thu lọc máy thu MS (dBm) -3 Công suất xạ ERP MS (dBm) 21 Máy thu trạm gốc Hệ số khuếch đại anten trạm gốc (dB) 18 Hệ số tạp âm máy thu trạm gốc (dB) Suy hao đƣờng truyền cho phép vùng phủ cell (dB) -141,9 Suy hao fading log chuẩn (dB) -7,3 Tổn hao cáp lọc máy phát trạm gốc (dBm) -2 Hệ số tích cực thoại 67% Hệ số tái sử dụng tần số 0,65 Độ rộng băng tần (MHz ) Bảng 4.4: Quỹ đƣờng t uyền tham khảo cho dịch vụ số liệu thời gian thực 144Kbps Máy phát MS Hệ số khuếch đại anten phát MS (dB) (Gm ) Tổn hao cáp thu lọc máy thu MS (dBm) (Lm ) -3 Công suất xạ ERP MS (dBm) (Pme ) 26 Máy thu trạm gốc SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -104- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Chương Hệ số khuếch đại anten trạm gốc (dB) (Gt ) Hệ số tạp âm máy thu trạm gốc (dB) (Nf) Suy hao đƣờng truyền cho phép vùng phủ cell (dB) Suy hao pha đinh log chuẩn (dB) ( Lp ) (Al ) Tổn hao cáp lọc máy phát trạm gốc (dBm) (Lt) Hệ số tích cực thoại 18 -133,8 -4,2 -2 100% Hệ số tái sử dụng tần số (fr) Độ rộng băng tần (MHz ) (Bw) 0,65 Bảng 5: Quỹ đƣờng t uyền tham khảo cho dịch vụ số liệu phi thoại 384Kbps Máy phát MS Hệ số khuếch đại anten phát MS (dB) Tổn hao cáp thu lọc máy thu MS (dBm) -3 Công suất xạ ERP MS (dBm) 18 Máy thu trạm gốc Hệ số khuếch đại anten trạm gốc (dB) 18 Hệ số tạp âm máy thu trạm gốc (dB) Suy hao đƣờng truyền cho phép vùng phủ cell (dB) Suy hao fading log chuẩn (dB) -7,3 Tổn hao cáp lọc máy phát trạm gốc (dBm) -2 Hệ số tích cực thoại SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -139,9 100% -105- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Chương Hệ số tái sử dụng tần số 0,65 Độ rộng băng tần (MHz ) 5 Phƣơng pháp tính tốn cụ thể Dựa vào quỹ đƣờng truyền tham khảo cho dịch vụ số liệu thời gian thực 144Kbps đƣợc mơ tả Bảng 4.4 tính đƣợc cụ thể tỷ số tín hiệu nhiễu SIR Khuếch đại công suất di động: Pma = Pme - Lm - Gm Công suất thu BS ngƣời sử dụng: Pr = Pme + Lp + Al + Gt + Lt = 26 - 133,8 - 4,2 + 18 - = -96 (dBm) Tải lƣu lƣợng: ƣu lƣợng thuê bao: A n.T 1.90 0,025 3600 3600 (Erl) Trong đó, A lƣu lƣợng thông tin ngƣời sử dụng (Erlang); n số gọi trung bình ngƣời sử dụng; T thời gian trung bình cho gọi (s), thời gian trung bình gọi T = 90 (s) ƣu lƣợng 45 thuê bao/1cell = 45.0,025 = 1,125 (Erl) Cấp bậc phục vụ GoS = 2% Sử dụng bảng Erlang B xác định đƣợc số kênh Nt = Mật độ công suất MS khác BTS phục vụ: Iutr = Pr + 10lg(Nt - 1) + 10lgCa - 10lgBw = -96 + 10lg(4 - 1) + 10lg(0,6) - 10lg3840000 = -159,29 (dBm/Hz) Mật độ nhiễu giao thoa từ trạm di động BTS khác: SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -106- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Chương Ictr = Iutr + 10lg(1/ fr -1) = -159,29 + 10lg(1/ 0,65 - 1) = -161,98 (dBm/Hz) Mật độ nhiễu giao thoa từ MS khác trạm gốc phục vụ từ trạm gốc khác: Itr = 10lg (10 0,1 Iutr + 10 0,1 Ictr) = 10lg (10 0,1 (-159,29) + 10 0,1 (-161,98)) = -157,42 (dBm/Hz) Mật độ tạp âm nhiệt: N0 = 10 lg (290 1,38 10 -23) + Nf + 30 = 10 lg (290 1,38 10 -23) + + 30 = -168,98 (dBm/Hz) Mật độ phổ công suất nhiễu: I0 = 10lg (10 0,1 Itr + 10 0,1 N0) = 10lg (10 0,1.(-157,42) + 10 0,1.(-168,98)) = -157,13 (dBm/Hz) Hệ số trải phổ: SF 10lg Hay: SF 10lg 3,84 Rt 3,84 3840 10lg 14,25 Rt 144 (dB) Tỷ số tín hiệu nhiễu SIR: SIR SF Pr Io.Bw Hay: SIR = SF (dB) + Pr (dB) – Io – 10lg(Bw) SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -107- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Chương = 14,25 - 96 - (-157,13) – 10lg(3840000) = 9,77 (dB) Theo khuyến nghị ITU đƣa cho UMTS thơng số SIR nằm khoảng giá trị từ -3dB đến 18dB khoảng giá trị tốt Nhƣ vậy, giá trị SIR = 9,77dB tính đƣợc dựa vào quỹ đƣờng truyền tham khảo cho dịch vụ số liệu thời gian thực 144Kbps đƣợc mô tả Bảng 4.4 đảm bảo đƣợc yêu cầu 4.6 Kết luận Tóm lại, nội dung Chƣơng phân tích đặc tính đƣờng truyền vô tuyến, hoạt động hệ thống q trình chuyển giao mềm để từ đƣa đƣợc chiến lƣợc điều khiển công suất tối ƣu tr nh chuyển giao mềm Cụ thể, chƣơng phân tích đƣợc vấn đề nhiễu, ảnh hƣởng tr nh chuyển giao mềm đến nhiễu đƣờng xuống, đánh giá chất lƣợng nhiễu phân bố công suất hệ thống; độ lợi chuyển giao mềm, chọn lựa cell tác động chọn lựa cell đến độ lợi chuyển giao mềm; giải pháp điều khiển công suất q trình chuyển giao mềm Việc phân tích hoạt động hệ thống trình chuyển giao mềm đƣợc đánh giá tiêu khác mà số có liên quan đến thơng số QoS, chẳng hạn nhƣ xác suất chặn gọi tỷ lệ lỗi chuyển giao; loại khác có liên quan đến tối ƣu hố hệ thống nhƣ độ lợi dung lƣợng vùng phủ sóng yêu cầu QoS đƣợc đƣa Do nhu cầu ngày tăng nhanh dung lƣợng đƣờng xuống mạng di động tƣơng lai, tính bất đối xứng loại dịch vụ nên Chƣơng làm rõ đƣợc tác động chuyển giao mềm đến dung lƣợng đƣờng xuống hoạt động hệ thống trình chuyển giao mềm UMTS Từ đó, Chƣơng đƣa đƣợc giải pháp điều khiển công suất tối ƣu tr nh chuyển giao SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -108- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Kết luận KẾT LUẬN Tóm lại, sau thời gian thực nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp, đề tài “Nghiên cứu phƣơng pháp điều khiển cơng suất q trình chuyển giao mềm UMTS” đƣợc hoàn thành thời hạn Nội dung đề tài thực đƣợc nhiệm vụ đặt Các nội dung đƣợc thể chi tiết chƣơng đồ án tốt nghiệp này, cụ thể nhƣ sau: Nội dung đồ án tr nh bày chuyển giao nói chung, chuyển giao mềm nói riêng điều khiển công suất vấ đề quan trọng, chúng đảm bảo truyền thông không bị ngắt qng tối ƣu hóa cơng suất truyền dẫn Qua đồ án thực nhiệm vụ làm rõ đƣợc tác động chuyển giao mềm đến vấn đề cải thiện chất lƣợng đƣờng truyền hệ thống tr nh bày thuật toán chuyển giao mềm đƣợc sử dụng hệ thống thông tin di động hệ ba đặc biệt tìm hiểu đƣợc thuật tốn UTRA đƣợc sử dụng UMTS Bên cạnh đó, đồ án làm rõ đƣợc kỹ thuật phƣơng pháp điều khiển công suất, đặc biệt phƣơng pháp điều khiển công suất phân tán có khả đạt đƣợc mức SIR yêu cầu tối thiểu hóa hoạt động mạng Chuyển giao mềm có hai tác động đối lập đến hƣớng xuống phân tập đa dạng tiêu thụ nguồn tài nguyên bổ sung Phân tập đa dạng cải thiện hiệu suất cấp đƣờng dẫn, nhƣng hiệu suất cấp hệ thống đòi hỏi có cân hai tác động Để tối đa hóa dung lƣợng đƣờng xuống phải có tổng phí chuyển giao mềm tối ƣu đƣợc mơ tả Bảng 4.1 Tổng phí chuyển giao mềm tối ƣu nhạy cảm với chọn lựa cell, điều kiện điều khiển công suất đa dạng tham số vô tuyến Dung lƣợng tập tích cực khơng bị chi phối tính chất lớn tốt Việc bổ sung thêm trạm gốc thực chuyển giao mềm kèm theo với phức tạp gia tăng báo hiệu hệ thống SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -109- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Kết luận Phƣơng pháp điều khiển công suất phân tán đƣợc dùng để điều khiển phân chia công suất trạm gốc tập tích cực cho thấy hiệu suất tốt s ự điều khiển công suất cân truyền thống đƣợc thông qua 3GPP Phƣơng pháp điều khiển công suất phân tán giảm thiểu can nhiễu trì lợi ích thu đƣợc từ phân tập đa dạng thời điểm; cải thiện dung lƣợng đƣờ n g xuống làm cho hệ thống di động trở nên vững trƣớc suy giảm biến động môi trƣờng vô tuyến Mặt khác, phƣơng pháp điều khiển cơng suất phân tán đặc biệt thích hợp với hệ thống UMTS có tổng phí chuyển giao mềm cao hoạt động môi trƣờng vô tuyến có fading che khuất cao Qua q trình nghiên cứu, phân tích q trình chuyển giao mềm phƣơng pháp điều khiển công suất UMTS, nội dung đồ án cho thấy đƣợc đặc điểm nhƣ lợi ích mà việc điều khiển công suất mang lại Do thời gian nghiên cứu có hạn vài mặt hạn chế khác nên đồ án không tránh khỏi sai sót, kính mong nhận đƣợc góp ý q thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -110- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin xin đƣợc tỏ lòng kính trọng, biết ơn sâu sắc chân thành đến gia đ nh, Cha Mẹ nhƣ anh chị em em, ngƣời động viên, củng cố tinh thần đầu tƣ cách vô điều kiện cho em suốt quãng thời gian vừa qua Kế đến, em xin chân thành cảm ơn thầy Bộ môn Điện - Điện tử trƣờng Đại học Giao thông Vận tải – Cơ sở II giảng dạy truyền đạt cho em kiến thức suốt bốn năm học Đặc biệt, em nhận đƣợc ý kiến dẫn, định hƣớng tận tình kiến thức quý báu từ thầy Ngô Thế Anh giúp em hoàn thành đồ án Em xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Mặc dù em có nhiều cố gắng hồn thiện đồ án tất cố gắng lực mình, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đƣợc đóng góp q báu q thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -111- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Nhận xét giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIAO VIÊN HƢƠNG DẪN Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 2014 Giáo viên hƣớng dẫn Ngô Thế Anh SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -112- Ngô Thế Anh Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Nhận xét giáo viên đọc duyệt NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 2014 Giáo viên đọc duyệt SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -113- Lớp: KTVTK51 Đồ án tốt nghiệp Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Thuận, “Hệ thống thống tin di động W-CDMA”, Nhà xuất Bƣu Điện, 2004 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Giáo trình thông tin di động”, Nhà xuất Bƣu Điện, 02-2003 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Thông tin di động hệ ba”, Tập 1+2, Nhà xuất Bƣu Điện, 12-2001 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Lý thuyết trải phổ ứng dụng”, Nhà xuất Bƣu Điện, 2006 TS Trần Hồng Quân, PGS TS Nguyễn Bích Lân, KS Lê Xuân Công, KS Phạm Hồng Kỳ, “Thông tin di động”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2007 Huawei echnologies, “WCDMA UE Behaviors in ldle Mode”, Huawei Technologies Co, 2008 YueChen, “Soft Handover Issues in Radio Resourse Management for 3G WCDMA Networks”, Department of Electronic Engineering Queen Mary University of London, 09-2003 SVTH: Đinh Ngọc Tuấn -114- Lớp: KTVTK51 ... pháp điều khiển công suất UMTS bao gồm: điều khiển công suất vòng hở, điều khiển cơng suất vòng kín; phƣơng pháp điều khiển công suất theo bƣớc động DSSPC phƣơng pháp điều khiển công suất phân tán... 2: Chuyển giao UMTS Chƣơng trình bày mục đích, vai trò loại chuyển giao thuật tốn chuyển giao mềm điển hình UMTS Chƣơng 3: Điều khiển công suất UMTS Chƣơng trình bày kỹ thuật phƣơng pháp điều khiển. .. 4: Nghiên cứu phƣơng pháp điều khiển công suất trình chuyển giao mềm UMTS Chƣơng nghiên cứu đặc tính đƣờng truyền vơ tuyến, hoạt động hệ thống trình chuyển giao mềm để từ đƣa đƣợc chiến lƣợc điều