Công nghệ HSDPA trong 3g luận văn tốt nghiệp đại học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: CÔNG NGHỆ HSDPA TRONG 3G Sinh viên thực hiện : NGÔ VĂN THANH Lớp :48K ĐTVT Giảng viên hướng dẫn :KS. HỒ SỸ PHƯƠNG NGHỆ AN, 01-2012 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ------------------------------------------------ -- Độc lập - Tự do - Hạnh phúc --------------------------------- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: .…………….………….…… Số hiệu sinh viên: ……………… Khoá:…………………….Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: ……………… . 1. Đầu đề đồ án: ……………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……… . 2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: …………………………………… …………………………………………… …… …………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………. … ……………………… ……………………………………………………………………………………. 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: ……………………………………………………………………………………………………………… …. ……………………………………………………………………………………………………………………………… …… …. ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……… ….…………………………………………………………………………………………… 4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): ……………………………………………………………………………………………………………………… …. ………………………………………………………………………………………………………………………… ……….…………………………………………………………………………………………………………. 5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: ……………………………………………………… …………………… 6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ………………………………………………….…………… 7. Ngày hoàn thành đồ án: ……………………………………………………………………… ……… 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH --------------------------------------------------- BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: . Số hiệu sinh viên: . Ngành: Khoá: Giảng viên hướng dẫn: Cán bộ phản biện: . 1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp: 2. Nhận xét của cán bộ phản biện: Ngày tháng năm Cán bộ phản biện ( Ký, ghi rõ họ và tên ) 3 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 TÓM TẮT ĐỒ ÁN 5 CÁC HÌNH VẼ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN .6 CÁC BẢNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN 8 CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .9 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG .13 1.1. Hệ thống thông tin di động thứ nhất .13 1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai .15 1.3. Hệ thống thông tin di động thứ ba .18 CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ WCDMA VÀ SỰ XUẤT HIỆN CỦA HSDPA 2.1. Công nghệ WCDMA .22 2.1.1. Cấu trúc của W-CDMA .23 2.1.2. Các giao diện trong WCDMA .26 2.1.2.1. Giao diện UTRAN – CN, I U .27 2.1.2.2. Giao diện RNC – RNC, I Ur .27 2.1.2.3. Giao diện RNC – Node B, I Ub 28 2.1.3. Các kênh cơ bản của WCDMA .28 2.1.3.1. Kênh logic 29 2.1.3.2. Kênh truyền tải .31 2.1.3.3. Kênh vật lý .32 2.1.4. Bước cải tiến của W- CDMA 36 2.2. Sự xuất hiện của HSDPA 38 2.2.1. Giới thiệu về HSDPA 38 2.2.2. Những cải tiến của HSDPA so với WCDMA .40 CHƯƠNG III CÔNG NGHỆ HSDPA .44 3.1. Nguyên lý hoạt động trong HSDPA .44 3.2. Chuyển giao trong HSDPA 46 3.2.1. Xác định ô tốt nhất và chuyển giao .46 4 3.2.2. Chuyển giao HS-DSCH giữa các ô (hay đoạn ô) trong cùng một RNC 47 3.2.3. Chuyển giao HS-DSCH giữa hai ô (đoạn ô) thuộc hai RNC khác nhau .48 3.2.4. Chuyển giao HS-DSCH sang ô chỉ có DCH .48 3.3. Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao HS-DSCH 50 3.3.1. Điều chế trong HS-DSCH .50 3.3.2. Mã hóa kênh HS-DSCH .52 3.4. Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao HS-SCCH .53 3.5. Kênh điều khiển dành riêng vật lý tốc độ cao .55 3.6. Kỹ thuật sử dụng trong HSDPA 58 3.6.1. Truyền dẫn kênh chia sẻ 58 3.6.2. Lập biểu phụ thuộc kênh .60 3.6.3. Mã hóa và điều chế thích nghi AMC .63 3.6.4. Yêu cầu lặp lại tự động hỗn hợp nhanh HARQ .66 3.6.5. HARQ với kết hợp mềm 69 3.6.6. Lập lịch nhanh và hợp lý tại Node B .72 3.6.7. Khoảng thời gian truyền dẫn ngắn TTI .73 KẾT LUẬN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 5 LỜI NÓI ĐẦU Thông tin di động là hệ thống liên lạc thông qua song vô tuyến, có khả năng vừa di chuyển vừa liên lạc được. Các dịch vụ của hệ thống thông tin di động cho đến đầu những năm 1960 mới xuất hiện. Các hệ thống này chưa tiện lợi và dung lượng rất thấp so với các hệ thống hiện nay. Cùng với quá trình phát triển của công nghệ, ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản phẩm, hệ thống thông tin di động ngày càng hoàn thiện mang lại nhiều dịch vụ nâng cao, phục vụ nhu cầu giao tiếp của con người, mang lại nhiều tiện ích hơn cho người sử dụng. Ngày nay với sự gia tăng nhu cầu sử dụng mạng viễn thông đòi hỏi các công nghệ viễn thông phải không ngừng phát triển đế đáp ứng lại những yêu cầu to lớn đó. Cùng với sự phát triển bùng nổ của các loại hình dịch vụ trên Internet, các công nghệ truy cập cũng liên tục được phát triển để đáp ứng những đòi hỏi ngày càng cao về băng thông cho truy cập Internet. Các công nghệ truy cập băng rộng đã được phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây bao gồm các công nghệ truy cập hữu tuyến và công nghệ vô tuyến. Trong vài năm qua, các nhà cung cấp dịch vụ di động và sản xuất thiết bị di động đã đề cập khá nhiều tới một khái niệm tưởng chừng như quen thuộc 3G. Mặc dù đã tồn tại từ khá lâu nhưng không phải ai cũng hiểu đích xác cụm từ 3G dùng để mô tả dịch vụ điện thoại di động thế hệ thứ ba. Có 2 mạng chính được xây dựng trên nền tảng công nghệ 3G: UMTS (Universal Mobile Telephone Service)- hiện đang được triển khai trên mạng GSM sẵn có; và CDMA2000 – mang đến khả năng truyền tải dữ liệu ở mức 3G cho mạng CDMA. Trong khi đó, các công nghệ di động tương lai như 3,5G và 4G (HSDPA và WiMax) sẽ có khả năng kết nối bằng modem cáp, và tốc độ kết nối tương đương với mạng Gigabyte Ethernet. Xuất phát từ thực tế trên em đã chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp là “ Công nghệ HSDPA trong 3G”. Tìm hiểu về đề tài này em chủ yếu tập trung 6 nghiên cứu và tìm hiểu công nghệ HSDPA ở các khía cạnh các kỷ thuật sử dụng trong HSDPA, chuyển giao và nguyên lý hoạt động của HSDPA Trước hết em xin chân thành cảm ơn KS. Hồ Sỹ Phương đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô và bạn bè đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong suốt thời gian theo học trên ghế nhà trường cũng như trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp này Do thời gian và trình độ có hạnh nên chắc chắn những vấn đề em nêu ra trong đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo và những ý kiến đóng góp của giáo viên các bạn hay những ai quan tâm đến đề tài này Nghệ An, ngày…./…/… Sinh viên Ngô Văn Thanh 7 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Trong quá trình phát triển từ hệ thống thông tin di động thứ nhất (1G) cho đến nay. Các công nghệ không ngừng được cải tiến và phát triển để có thể đáp ứng nhu cầu của người dùng. Tiền thân của 3G là hệ thống điện thoại 2G như GSM, CDMA, PHS… GSM sau đó được nâng cấp lên thành GPRS, hay còn gọi là thế hệ 2.5G. GPRS hỗ trợ tốc độ 144kb/s nhưng trong thực tế là 56kb/s và được xếp vào hệ thống 2.75G. Năm 2006 mạng UMTS tại nhật đã nâng cấp lên HSDPA là một tính năng mới được đề cập trong các phiên bản R5 của 3GPP (3 rd Generation Partnership Project- dự án đối tác thế hệ thứ 3) cho hệ thống truy nhập vô tuyến WCDMA/UTRA-FDD và được xem là một trong những công nghệ tiên tiến cho hệ thống thông tin di động 3.5G. Nội dung đồ án bao gồm ba chương Chương 1. Giới thiệu về lịch sử phát triển và các công nghệ triển khai qua các thế hệ thông tin di động. Chương 2. Giới thiệu một số đặc điểm của W-CDMA, và sự xuất hiện của HSDPA Chương 3. Đề cập về nguyên lý hoạt động, chuyển giao và các kỹ thuật được sử dụng trong HSDPA. 8 CÁC HÌNH VẼ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN Hình 1.1 Lộ trình phát triển hệ thống thông tin di động từ 1G-3G 20 Hình 2.1 Cấu trúc UMTS . 23 Hình 2.2 Mô hình tổng quát các giao diện vô tuyến của UTRAN . 25 Hình 2.3 Cấu trúc kênh của WCDMA . 27 Hình 2.4 Cấu trúc kênh logic . 28 Hình 2.5 Ánh xạ giữa kênh logic và kênh giao vận . 31 Hình 2.6 Tốc độ truyền WCDMA đường lên 32 Hình 2.7 Cấu trúc kênh dành riêng 33 Hình 2.8 Cấu trúc kênh CCPCH 33 Hình 2.9 Cấu trúc kênh đồng bộ SCH . 34 Hình 2.10 Chất lượng khe thời gian của kênh truy cập RACH . 35 Hình 2.11 Tổng quan về HSDPA . 38 Hình 2.12 So sánh cơ bản giữa WCDMA và HSDPA 40 Hình 3.1 Kiến trúc HSDPA . 43 9 Hình 3.2 Đo và báo cáo ô (đoạn ô) phục vụ HS-DSCH tốt nhất . 46 Hình 3.3 Chuyển giao HS-DSCH giữa hai đoạn ô cùng một RNC 46 Hình 3.4 Chuyển giao HS-DSCH giữa các đoạn ô hai RNC khác nhau 47 Hình 3.5 Chuyển giao HS - DSCH từ Node B có HS - DSCH sang một Node B chỉ có DCH . 48 Hình 3.6 Sơ đồ chùm sao tín hiệu QPSK và 16-QAM 50 Hình 3.7 Sơ đồ mã hóa turbo trong HSDPA 52 Hình 3.8 Cấu trúc kênh HS-DPCCH . 56 Hình 3.9 Cơ cấu truyền dẫn HS-DSCH . 59 Hình 3.10 Trạng thái kênh của các user khi lập biểu phụ thuộc kênh 61 Hình 3.11 Nguyên lý lập biểu HSDPA của nút B 62 Hình 3.12 Kiến trúc giao thức phẳng HSDPA cho người sử dụng 66 Hình 3.13 Quá trình truyền lại block dữ liệu IR 68 Hình 3.14 HARQ trong HSDPA . 69 Hình 3.15 HARQ kết hợp mềm phần dư tăng sử dụng mã hóa Turbo . 71 10 . TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: CÔNG NGHỆ HSDPA TRONG 3G Sinh viên thực hiện : NGÔ VĂN THANH Lớp. tài cho đồ án tốt nghiệp là “ Công nghệ HSDPA trong 3G . Tìm hiểu về đề tài này em chủ yếu tập trung 6 nghiên cứu và tìm hiểu công nghệ HSDPA ở các khía