Điều khiển công suất trong hệ thống wcdma

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG WCDMA Sinh viên thực : PHAN TUẤN ANH Lớp Cán hướng dẫn : 48K - ĐTVT : ThS LÊ ĐÌNH CƠNG Nghệ An, 01 - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH - BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: PHAN TUẤN ANH Số hiệu sinh viên: 0751080444 Ngành: ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG Khố: 48K- ĐTVT Giảng viên hướng dẫn: ThS LÊ ĐÌNH CÔNG Cán phản biện: TS LƯU TIẾN HƯNG Nội dung thiết kế tốt nghiệp: Nhận xét cán phản biện: Ngày tháng năm Cán phản biện ( Ký, ghi rõ họ tên ) MỤC LỤC TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 12 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 14 LỜI GIỚI THIỆU 15 CHƯƠNG I : CẤU TRÚC MẠNG WCDMA 17 1.1 Sự hình thành phát triển WCDMA 17 1.1.1 Thế hệ thứ nhất: Mạng thông tin di động 1G 17 1.1.2 Thế hệ thứ hai : Mạng thông tin di động 2G 18 1.1.3 Thế hệ thứ ba: Mạng thông tin di động 3G 20 1.2 Cấu trúc mạng WCDMA 22 1.2.1 UE (User Equipment) 22 1.2.2 UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network) 23 1.2.3 CN (Core Network) 24 1.2.4 Các mạng 25 1.2.5 Các giao diện vô tuyến 25 1.3 Các kênh vô tuyến WCDMA 26 1.3.1 Kênh logic 26 1.3.2 Kênh truyền dẫn 28 1.3.3 Kênh vật lý 29 1.4 Các loại chuyển giao WCDMA 31 1.4.1 Chuyển giao hệ thống 32 1.4.2 Chuyển giao hệ thống 32 1.4.3 Chuyển giao cứng 32 1.4.4 Chuyển giao mềm mềm 33 1.4.5 Một số loại chuyển giao khác 34 1.5 Kết luận chương 35 CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG WCDMA 36 2.1 Ý nghĩa việc điều khiển công suất 36 2.2 Phân loại điều khiển công suất 36 2.2.1 Điều khiển công suất cho đường xuống đường lên 37 2.2.2 Điều khiển công suất phân tán tập trung 37 2.2.3 Phân loại điều khiển công suất theo phương pháp đo 38 2.2.4 Điều khiển cơng suất vịng kín, điều khiển cơng suất vịng hở 39 2.3 Điều khiển cơng suất vịng hở WCDMA 42 2.3.1 Kỹ thuật điều khiển cơng suất vịng hở đường lên 42 2.3.2 Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường xuống 43 2.4 Điều khiển công suất kênh chung đường xuống 44 2.5 Các thủ tục điều khiển cơng suất vịng 46 2.5.1 Điều khiển cơng suất vịng đường lên 46 2.5.2 Điều khiển công suất vòng đường xuống 49 2.6 Điều khiển cơng suất vịng ngồi 52 2.6.1 Điều khiển công suất vịng ngồi đường lên 53 2.6.2 Điều khiển cơng suất vịng ngồi đường xuống 54 2.7 Kết luận chương II 55 CHƯƠNG III: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT THEO BƯỚC ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT PHÂN TÁN TRONG WCDMA 56 3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến công suất phát 57 3.1.1 Nhiễu đồng kênh 57 3.1.2 Nhiễu kênh lân cận 58 3.1.3 Hiện tượng gần xa 60 3.1.4 Tải lưu lượng 61 3.1.5 Cấp độ phục vụ GoS (Grade of Service) 62 3.1.6 Hiệu sử dụng kênh 63 3.2 Phương pháp điều khiển công suất theo bước (DSSPC) 64 3.2.1 Khái niệm lợi ích độ dự trữ, cửa sổ cơng suất 64 3.2.2 Sự hoạt động mạng 65 3.2.3 Sự hoạt động trạm di động 67 3.3 Phương pháp điều khiển công suất phân tán (DPC) 70 3.3.1 Tổng quan 70 3.3.2 Mơ hình hệ thống 71 3.3.3 Thuật tốn điều khiển cơng suất phân tán DPC 72 3.4 Kết luận chương III 74 CHƯƠMH IV: TÍNH TỐN TRONG ĐIỀU KHIỂN CƠNG SUẤT 75 4.1 Các cơng thức tính tốn điều khiển công suất 75 4.2 Quỹ đường truyền vô tuyến tham khảo cho hệ thống WCDMA/UMTS 77 4.3 Tính tốn cụ thể 79 4.4 Kết luận chương IV 83 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 84 Tài liệu tham khảo 85 TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN Với đề tài “ Điều khiển công suất hệ thống WCDMA” chúng ta sẽ phân tích làm rõ đề cấu trúc phần cứng hệ thống di động 3G, phần tử mạng truy cập vô tuyến, mạng lõi, chức phần tử, giao diện mạng, mơ hình giao thức phân lớp hệ thống W-CDMA Điều quan trọng kỹ thật điều khiển cơng suất phân tích tính tốn cụ thể Đồ án chia làm chương với nội dung sau: Chương 1: “Hệ thống thông tin di động hệ ba UMTS” sẽ giới thiệu tổng quan vấn đề công nghệ WCDMA, cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UMTS, sơ lược dịch vụ ứng dụng hệ thống hệ thống thông tin di động hệ thứ ba Chương 2: “Các kỹ thuật điều khiển công suất hệ thống thông tin di động hệ ba UMTS” sẽ trình bày ý nghĩa phân loại kỹ thuật điều khiển công suất Từ sâu vào phân tích kỹ thuật điều khiển công suất hệ thống thông tin di động hệ ba UMTS Chương 3: “Điều khiển công suất theo bước động DSSPC điều khiển công suất phân tán DPC hệ thống thông tin di động hệ ba UMTS” nhằm nghiên cứu hai mơ hình điều khiển công suất để tối ưu hoạt động mạng Chương 4: “Kết tính tốn” dựa quỹ đường truyền để tính tốn thơng số hai phương pháp điều khiển công suất Đồ án đưa phương thức tính tốn cụ thể để điều khiển cơng suất đường lên với cơng thức tính tốn CÁC TỪ VIẾT TẮT 3G Hệ thống thông tin di động Third Generation Cellular hệ thứ ba GPP Third Generation Patnership Project Dự án hợp tác hệ A AC Admission Cotrol Điều khiển cho phép AI Acquistion Indicator Chỉ thị bắt AICH Acquistion Indication Channel Kênh thị bắt A-P Access Preamble Tiền tố ATM Asynchoronous Transfer Mode Kiểu truyền di AS Access Slot Khe truy nhập B BER Bit Error Rate Tỷ số bit lỗi BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BMC Broadcast/Multicast Control Điều khiển quảng bá / đa phương tiện BS Base Station Trạm gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc C CC Connecting Management Quản lý kết nối CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã CD-P Collision Detection Preamble Tiền tố phát tranh chấp CN Core Network Mạng lõi CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung đường lên CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung D DC Delicated Control DCH Delicated Channel Điều khiển riêng Kênh riêng DL Down Link Hướng xuống DS-CDMA Direct Sequence Code Division Đa truy nhập phân chia Access theo mã dãy trực tiếp DSCH Downlink Shared Channel Kênh đường xuống dùng chung DSSPC dynamic step-size power control Điều khiển công suất theo Multiple bước động DPCCH Delicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý DPDCH Delicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng E ETSI European Telecommunications Standard Institute Học viện viễn thông Châu Âu F FACH Kênh truy nhập đường Forward Access Channel xuống FBI Feedback Information Thông tin hồi tiếp FER Frame Error Rate Tỷ số khung lỗi FDD Fequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Đa truy cập phân chia theo Multiple Access tần số G GC General Control Điều khiển chung GGSN Gateway GPRS Support Node Node dịch vụ GPRS GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ chuyển mạch gói vơ tuyến GoS Grade of Service Cấp độ phục vụ GSM Global System of Mobile Hệ thống thông tin di động Communication toàn cầu H HC Handover Control Điều khiển chuyển giao HDLA History Data Logic Analyzer Bộ phân tích liệu gốc HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú I International Mobile Tiêu chuẩn viễn thông di Telecommunication động toàn cầu 2000 ISDN Integated Service Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ ITU International Telecomunication Liên minh viễn thông quốc tế IMT-2000 Union L LC Load Control MAC Medium Access Control Điều khiển tải M Điều khiển truy nhập môi trường ME Mobile Equipment Thiết bị nhận dạng thuê bao MM Mobility Management Quản lý di động MSC Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di dộng N Nt Notification Thông báo O OFDM OSS Orthogonal Frequency Division Đa phân chia theo tần Multiple số trực giao Operation Support System Hệ thống hỗ trợ hoạt động P PC Power Control Điều khiển cơng suất PCH Paging Channel Kênh tìm gọi PCPCH Physical Common Packet Channel Kênh gói chung vật lý PDCP Packet Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh vật lý chung đường xuống PICH Paging Indication Channel Kênh thị tìm gọi PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PRACH Physical Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý PSH Packet Scheduler Lập biểu gói PSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng Q QI Quality Indicator Chỉ số chất lượng QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ R RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên RAN Random Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RAT Radio Access Technology Kỹ thuật truy nhập vô tuyến RLC Radio Link Control Điều khiển kết nối vô tuyến RNC Radio Network Controler Bộ điều khiển mạng vô tuyến RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RRM Radio Resouce Management Quản lí tài ngun vơ tuyến tuyến RRU Sử dụng tài nguyên vô Radio Resouce Utilization tuyến S Secondary Common Control Kênh vật lý điều khiển Physical Channel chung thứ cấp SCH Synchronization Channel Kênh đồng SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ chuyển mạch gói SIM Subscriber Indentity Module Module nhận dạng thuê bao S-CCPCH 10 tạp mạng thơng tin chi tiết mạng di động nhiều ô liên quan yêu cầu kênh vô tuyến tập trung không sẵn sàng thời gian thực Ngược lại, kỹ thuật điều khiển công suất phân tán không yêu cầu thông tin trạng thái tập trung tất kênh riêng lẻ Thay vào đó, thích nghi mức cơng suất nhờ sử dụng phép đo vô tuyến cục bộ, chú ý tới thay đổi chất lượng dịch vụ động thời giải hiệu ứng tồn hệ thống tế bào Tuy nhiên, phương pháp không xét đến liên quan kết nối cho QoS kết nối hữu Trong hệ thống, mong muốn công suất truyền giảm đến mức tối ưu trì chất lượng thơng tin u cầu, đặc biệt kết cuối di động công suất truyền cung cấp pin DPC thuật tốn điều khiển cơng suất phân tán sử dụng thông tin SIR sử dụng kỹ thuật lặp để điều khiển cơng suất truyền Thuật tốn có khả đạt mức SIR yêu cầu tối ưu hố hoạt động mạng 3.3.2 Mơ hình hệ thống Mơ hình hệ thống sử dụng điều khiển công suất đường lên Giả thiết trạm di động (M), J thuê bao di động hệ thống Tại trạm M, tỷ số tín hiệu nhiễu nhận thuê bao thứ i :  S   Eb.Ri   i   i   I   No.W  GMi.Pi J  GMj pj  M  i (3.3.2) j i Trong Eb lượng bit thông tin No mật độ phổ công suất tạp âm Công suất truyền thuê bao thứ i pi giới hạn mức công suất cực đại : Pi≤ Pimax với ≤i≤j Ri tốc độ liệu thuê bao thứ i, GMi độ lợi đường truyền thuê bao thứ i trạm M Giá trị GMi giả thiết Việc giả thiết hợp lý thuật tốn điều khiển cơng suất hội tụ khoảng thời gian ngắn W độ rộng băng tần trải phổ, (M nhiễu Do vậy, 71 việc yếu điều khiển cơng suất tìm vector cơng suất dương p = (p1, p2 pJ) thoả mãn thoả mãn : i  T  i J Trong (T mức SIR tối thiểu yêu cầu xác định dịch vụ hay môi trường BER 3.3.3 Thuật tốn điều khiển cơng suất phân tán DPC Mỗi th bao điều khiển cơng suất truyền giới hạn cực đại dựa thông tin mức công suất phép đo SIR Thuật tốn DPC điều khiển mức SIR tất thuê bao để đạt SIR yêu cầu Chúng ta đề xuất thuật tốn điều khiển cơng suất phân tán sử dụng tham số thay đổi từ thuật tốn truyền thống để cải thiện hiệu Hàm cơng suất vấn đề cần thiết để đạt mức SIR tối thiểu Nếu SIR thuê bao mức cực tiểu suốt thời gian điều khiển cơng suất kết nối thuê bao-trạm gốc sẽ bị cắt Do vậy, tốc độ hội tụ liên quan đến dung lượng hệ thống Thuật tốn mơ tả sau : pi(0) = p pi(n+1) (dBm) = ek (T -  (n)) i + pi(n) (dBm) Trong k tham số dương theo kinh nghiệm chọn k = 0,1 tốt cho cho hầu hết hệ thống, k lớn tốc độ hội tụ sẽ chậm, k nhỏ SIR sẽ dao động Chúng ta đạt tốc độ hội tụ nhanh cách tối ưu hố k pi(0) cơng suất truyền ban đầu thuê bao, pi(n+1) công suất truyền thuê bao thứ i vòng lặp thứ n, (i(n) SIR thuê bao thứ i vòng lặp thứ n Theo kết thực nghiệm n chọn khoảng 10-20 tối ưu Có trường hợp sau : Trường hợp : (i(n) < (T pi(n+1) pi(n) Trường hợp : (i(n) > (T pi(n+1) pi(n) 72 Trường hợp : (i(n) = (T pi(n+1) = pi(n) Mục đích thuật tốn tăng hay giảm công suất truyền thuê bao liên quan SIRi nhận trạm M Bằng cách điều chỉnh thông số k hàm điều khiển công suất, hệ thống sẽ thoả mãn yêu cầu vận hành khác Kết mô thể khả ổn định hệ thống cao phương pháp điều khiển công suất truyền thống Bắt đầu Nhập số thuê bao J Nhập thơng số chương trình i =1 Tính Poi j=0 pi(0) = Poi Sai j  n -1 i = i+1 Đúng Công suất điều khiển : pi (j +1) = ek (T - i(j))) + pi (j ) i J Đúng Sai j = j +1 Kết thúc Hình 3.3.3: Lưu đồ thuật tốn điều khiển công suất phân tán DPC 73 3.4 Kết luận chương III Phương pháp điều khiển cống suất theo bước động DSSPC tập trung vào điều khiển công suất truyền cách dùng khái niệm ngưỡng nhiều mức, lệnh điều khiển công suất TPC Bước động bù cho chậm phương pháp điều khiển công suất cố định cần bù nhanh công suất truyền cửa sổ chấp nhận được, cân ổn định hệ thống Phương pháp điều khiển công suất phân tán DPC dùng thông tin tỷ số tín hiệu nhiễu giao thoa SIR mức ngưỡng SIRi điều chỉnh cho phù hợp với đường truyền vô tuyến để đạt chất lượng đường truyền tốt Do DPC có khả đạt mức SIR yêu cầu hệ thông hoạt động ổn định phương pháp điều khiển công suất truyền thống Tuy nhiên DPC cần nhiều thời gian để tối thiểu hoá mức SIR Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng, nhiên hai phương pháp điều chỉnh công suất truyền hiệu phương pháp điều khiển công suất truyền thống 74 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN TRONG ĐIỀU KHIỂN CƠNG SUẤT Sau nghiên cứu hai mơ hình điều khiển công suất DSSPC DPC chương sẽ vào tính tốn số cụ thể mơ kết hai phương pháp điều khiển công suất 4.1 Các cơng thức tính tốn điều khiển cơng suất  Tỷ số tín hiệu nhiễu SIR Theo phương thức song cơng FDD tín hiệu đường lên tín hiệu đường xuống truyền dải thơng phân biệt Mã trải phổ dùng cho tín hiệu đường xuống từ BS mã trực giao mã trải phổ đường lên hay đường xuống từ BS khác mã giả ngẫu nhiên Vì mơi trường truyền sóng thơng tin di động môi trường đa đường nên sử dụng mã trực giao đường xuống thành phần nhiễu tín hiệu người sử dụng khác BS gây không bị triệt tiêu Tỷ số công suất tín hiệu tạp âm đường lên SIR thuê bao SIR  SF xác định sau : Pr  Iintra  Iinter  PN Trong SF hệ số trãi phổ (spreading factor) , Pr công suất thu,  hệ số giảm trực giao (0  1) Iin nhiễu gây tín hiệu BS, Iout nhiễu gây tín hiệu từ BS khác PN công suất nhiệt tạp âm (nhiễu nền) Đối với đường lên, khơng có trực giao nên Ġ = Trước nén phổ SIR tính theo phương trình sau : SIR  Pr Iintra  Iinter  PN Sau nén phổ tổng công suất can nhiễu I = Iintra + Iinter +PN , SIR viết lại sau : SIR  SF Pr Io.Bw với : I = Io Bw hay SIR = SF (dB) +Pr (dB) – Io – 10 lg(Bw) (dB) (4.1.1) 75  Hệ số trải phổ SF  3,84 Rt SF  10lg 3,84 Rt hay (dB) (4.1.2) Trong : Rt tốc độ liệu (Mbps)  Khuếch đại công suất di động Pma = Pme - Lm - Gm ( dBm ) (4.1.3) Pma : công suất khuếch đại công suất di động (dBm) Pme : ERP từ anten phát MS (dBm) Lm : suy hao cáp đầu khuếch đại công suất đầu vào anten MS (dB) Gm : tăng ích anten phát MS (dBm)  Công suất thu BS người sử dụng Pr = Pme + Lp + Al + Gt + Lt (dBm) (4.1.4) Pr : công suất kênh lưu lượng thu BS phục vụ từ MS (dBm) Lp : tổn hao truyền sóng trung bình MS BS (dB) Al : suy hao pha dinh chuẩn lg (dB) Gt : tăng ích anten thu BS (dB) Lt : tổn hao conector cáp thu BTS (dB)  Mật độ công suất MS khác BTS phục vụ Iutr = Pr + 10 lg(Nt - 1) + 10 lgCa – 10 lgBw (dBm/Hz) (4.1.5) Iutr : mật độ nhiễu giao thoa từ MS khác BTS phục vụ (dBm/Hz) Ca : hệ số tích cực thoại kênh lưu lượng (0,4 ÷ 0,6) Nt : số kênh lưu lượng cell xét Bw : độ rộng băng tần (Hz)  Mật độ nhiễu giao thoa từ trạm di động BTS khác Ictr = Iutr + 10 lg(1/ fr -1 ) (dBm/Hz) (4.1.6) Ictr : mật độ nhiễu giao thoa từ MS BS khác (dBm/Hz) 76 fr : hệ số tái sử dụng tần số (0,6)  Mật độ nhiễu giao thoa từ MS khác BS phục vụ từ BS khác Itr = 10 lg (10 0,1 Iutr + 10 0,1 Ictr ) (dBm/Hz) (4.1.7) Itr : mật độ nhiễu giao thoa từ MS khác đến BS phục vụ từ BS khác (dBm/Hz)  Mật độ tạp âm nhiệt N0 = 10 lg (290 * 1,38 10 -23) + Nf + 30 (dBm/Hz) (4.1.8) Trong : No : mật độ tạp âm nhiệt nhiệt độ tham khảo 290K Nf : hệ số tạp âm máy thu BTS (dB)  Mật độ phổ công suất nhiễu I0 = 10 lg ( 10 0,1 Itr + 10 0,1 N0 ) (dBm/Hz) (4.1.9) 4.2 Quỹ đường truyền vô tuyến tham khảo cho hệ thống WCDMA/UMTS Quỹ đường truyền sử dụng để tính tốn vùng phủ chất lượng cho trạm gốc trạm di động Các thành phần bao gồm hệ số truyền lan để tính tốn tổn hao đường truyền thông số hệ thống (công suất phát, hệ số tạp âm máy thu, hệ số khuếch đại an ten, độ rộng băng tần máy thu, độ lợi xử lý nhiễu giao thoa) Các tổn hao khác : lổi điều khiển công suất, truy nhập toàn nhà nhiễu từ nguồn khác Bảng 4.1 Quỹ đường truyền cho tham khảo cho dịch vụ thoại 12,2 Kbps 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 BS (dB) 18 Hệ số tạp âm máy thu trạm gốc (dB) 77 Suy hao đường truyền cho phép vùng phủ ô (dB) Suy hao pha đinh log chuẩn (dB) -141,9 -7,3 Tổn hao cáp lọc máy phát BS (dBm) -2 Hệ số tích cực thoại 67% Hệ số tái sử dụng tần số 0,65 Độ rộng băng tần (MHz ) Bảng 4.2 Quỹ đường truyền tham khảo cho dịch vụ số liệu thời gian thực 144 Kbps 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) 26 Máy thu trạm gốc Hệ số khuếch đại anten trạm gốc BS (dB) 18 Hệ số tạp âm máy thu trạm gốc (dB) Suy hao đường truyền cho phép vùng phủ ô (dB) Suy hao pha đinh log chuẩn (dB) -133,8 -4,2 Tổn hao cáp lọc máy phát BS (dBm) -2 Hệ số tích cực thoại 100% Hệ số tái sử dụng tần số 0,65 Độ rộng băng tần (MHz ) Bảng 4.3 Quỹ đường truyền tham khảo cho dịch vụ số liệu phi thoại 384 Kbps 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 78 Máy thu trạm gốc Hệ số khuếch đại anten trạm gốc BS (dB) 18 Hệ số tạp âm máy thu trạm gốc (dB) Suy hao đường truyền cho phép vùng phủ ô (dB) -139,9 Suy hao pha đinh log chuẩn (dB) -7,3 Tổn hao cáp lọc máy phát BS (dBm) -2 Hệ số tích cực thoại 100% Hệ số tái sử dụng tần số 0,65 Độ rộng băng tần (MHz ) 4.3 Tính tốn cụ thể Bài toán đưa lấy số liệu bảng (4.2) luỹ đường truyền tham khảo cho dịch vụ số liệu thời gian thực 144 Kbps  Khuếch đại công suất di động Pma = Pme - Lm - Gm = 26 - (- 3) - = 27 (dBm)  Công suất thu BS người sử dụng Pr = Pme + Lp + Al + Gt + Lt = 26 - 133,8 - 4,2 + 18 - = -96 (dBm)  Tải lưu lượng - Lưu lượng thuê bao : A  n.T 1.90   0,025 3600 3600 (Erl) Thời gian trung bình gọi T = 90 (s) - Lưu lượng 45 thuê bao/1cell = 45 0,025 = 1,125 (Erl) Cấp bậc phục vụ GoS = 2% Sử dụng bảng Erlang B (phụ lục) ta xác định số kênh Nt =  Mật độ công suất MS khác BTS phục vụ Iutr = Pr + 10 lg(Nt - 1) + 10 lgCa – 10 lgBw = -96 + 10 lg(4 - 1) + 10 lg(0,6) – 10 lg3840000 = -159,29 (dBm/Hz) 79  Mật độ nhiễu giao thoa từ trạm di động BTS khác Ictr = Iutr + 10 lg(1/ fr -1 ) = -159,29 + 10 lg(1/ 0,65 -1 ) = -161,98 (dBm/Hz)  Mật độ nhiễu giao thoa từ MS khác BS phục vụ từ BS khác Itr = 10 lg (10 0,1 Iutr + 10 0,1 Ictr ) = 10 lg (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 = 10 lg ( 10 0,1 Itr + 10 0,1 N0 ) = 10 lg ( 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) – = 14,25 - 96 = 9,53 Io – 10 lg(Bw) - (-157,13) – 10 lg(3840000) (dB) 80 Xét tốn điều mơ hình điều khiển công suất DSSPC với thông số sau khởi tạo ban đầu: SIRmax= 33dB , SIRmin= 8dB, SIRopt_min= 19dB, SIRopt_max= 27dB, Alpha(α) = 0.5, Petamin(β) = 1, Petamax(β) = 2, gamma(γ)=  Theo lưu đồ thuật toán lưu đồ thuật tốn điều khiển cơng suất theo bước động (hình 3.2.2) Xét thuê bao thứ i ta có:  Cơng suất phát ban đầu th bao: P0i = Pme – Lm - Gm = 26 - (- 3) - = 27 (dBm) Ta có trường hợp xẩy ra:  Trường hợp 1: Nếu SIR_reali > SIR _max Lệnh giảm công suất truyền : Pdki = Poi - .max Ex: SIR_reali = 34 (dB) > SIR _max = 33(dB) Lệnh giảm công suất truyền: Pdki = Poi - .max =27- 0.5 ×2= 26 (dBm)  Trường hợp : Nếu SIRopt_max  SIR_reali  SIR_max Lệnh giảm công suất truyền : Pdki = Poi - .min Ex: SIRopt_max=27(dB)  SIR_reali=30(dB)  SIR_max=33(dB) Lệnh giảm công suất truyền : Pdki = Poi - .min = 27- 0.5×1= 26.5(dBm)  Trường hợp : Nếu SIRopt_min  SIR_reali < SIR_opt_max Công suất nhận tối ưu : Pdki = Poi 81  Trường hợp : Nếu SIR_min  SIR_reali < SIR_opt_min Lệnh tăng công suất truyền : Pdki = Poi + .min Ex: SIR_min = 8(dB)  SIR_reali= 9(dB) < SIRopt_min= 19(dB) Lệnh tăng công suất truyền: Pdki = Poi + .min= 27 + 0.5×1= 27.5 (dB)  Trường hợp : Nếu SIR_reali < SIR_min Lệnh tăng công suất truyền : Pdki = Poi + .max Ex: SIR_reali = (dB) < SIR_min = (dB) Lệnh tăng công suất truyền : Pdki = Poi + .max= 27 + 0.5×2= 28 (dB) Nhận xét: Điều khiển công suất vấn đề quan trọng đem lại lợi to lớn cho hệ thống thông tin di động việc nâng cao dung lượng, chất lượng hệ thống hạn chế can nhiễu mà khơng địi hỏi nâng cấp cơng nghệ Kỹ thuật điều khiển công suất theo bước động DSSPC dựa tham số tỷ số tín hiệu nhiễu giao thoa SIR để điều khiển công suất truyền cách dùng khái niệm ngưỡng nhiều mức Tốc độ điều chỉnh công suất nhanh Do phương pháp có khả chi phối linh hoạt thay đổi fading tín hiệu truyền phương pháp truyền thống Kỹ thuật điều khiển công suất phân tán DPC không yêu cầu thông tin trạng thái tập trung tất kênh riêng lẻ Thay vào đó, thích nghi mức công suất nhờ sử dụng phép đo vô tuyến cục bộ, chú ý tới thay đổi chất lượng dịch vụ đồng thời giải hiệu ứng tồn hệ thống tế bào Tuy nhiên, phương pháp không xét đến liên quan kết nối 82 cho QoS kết nối hữu cần nhiều thời gian để tối ưu hoá mức SIR 4.4 Kết luận chương IV Trong chương chúng ta đề xuất hai phương pháp điều khiển công suất hệ thống thông tin di động hệ ba WCDMA phương pháp điều khiển công suất theo bước động DSSPC phương pháp điều khiển công suất phân tán DPC Đối với phương pháp điều khiển công suất theo bước động DSSPC tập trung vào điều khiển công suất truyền cách dùng khái niệm ngưỡng nhiều mức, lệnh điều khiển công suất TPC Bước động bù cho chậm phương pháp điều khiển công suất cố định cần bù nhanh công suất truyền cửa sổ chấp nhận được, cân ổn định hệ thống Trong đó, phương pháp điều khiển cơng suất phân tán DPC dùng thông tin tỷ số tín hiệu nhiễu giao thoa SIR mức ngưỡng SIR(i) điều chỉnh cho phù hợp với đường truyền vô tuyến để đạt chất lượng đường truyền tốt Do DPC có khả đạt mức SIR yêu cầu hệ thống hoạt động ổn định phương pháp điều khiển công suất truyền thống Tuy nhiên DPC cần nhiều thời gian để tối thiểu hố mức SIR Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng, nhiên hai phương pháp điều chỉnh công suất truyền hiệu phương pháp điều khiển công suất truyền thống Do hai phương pháp hi vọng sẽ sở để nghiên cứu nhằm điều khiển công suất cho số hệ thống thông tin di động hệ ba 83 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI  Kết luận Kỹ thuật điều khiển công suất W-CDMA kỹ thuật nghiên cứu mạnh mẽ toàn giới với khả truyền tốc độ cao, tính bền vững với fading, sử dụng băng thơng hiệu quả, tính bảo mật cao giảm độ phức tạp hệ thống thừa hưởng tất ưu điểm WCDMA W-CDMA cho hệ thống thông tin di động đưa vào sử dụng hệ thống tương lai Chính vậy, việc tìm hiểu thuật tốn điều khiển cơng suất hệ thống thơng tin di động W-CDMA cần thiết có ý nghĩa thực tế Trong nội dung đồ án đề cập cách tổng quan hệ thống thông tin di động W-CDMA, nêu lên ưu điểm, khuyết điểm W-CDMA Từ để em tìm hiểu có nhìn tổng qt kỹ thuật điều khiển công suất W-CDMA dựa viêc ước tính tỷ số SIR, BER để đưa định điều khiển công suất Đi sâu vào nghiên cứu hai thuật tốn điều khiển cơng DSSPC DPC W-CDMA  Hướng phát triển đề tài Tìm hiểu ứng dụng kỹ thuật toán điều khiển công suất việc cải thiện chất lượng đường truyền Xây dựng hệ thống thông tin kết hợp kỹ thuật điều khiển công suất anten thông minh để cải thiện chất lương kênh truyền tốt Với cácphương pháp điều khiển công suất hi vọng sẽ sở để nghiên cứu nhằm điều khiển công suất cho số hệ thống thông tin di động hệ ba 84 Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Thông tin di động hệ “, Tập 2, Nhà xuất Bưu Điện, 12-2001 [2] Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Bài giảng thông tin di động bổ túc kỹ thuật”, Tổng cơng ty Bưu Chính Viễn Thơng – Học viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, 10 – 2004 [3] Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Giáo trình thông tin di động”, Nhà xuất Bưu Điện, 02-2003 [4] Trần Hồng Quân, PGS TS Nguyễn Bính Lân, KS Lê Xuân Công, KS Phạm Hồng Kỳ, “Thông tin di động”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [5] ”The ATM & CDMA techology”, LGIC, LG Information & Communications, Ltd, 1996 [6] Nguyễn Ngô Hồng , “Mối quan hệ khác biệt UMTS WCDMA” tạp chí bưu viễn thơng kỳ 1, 8-2003 [7] Trần Hồng Qn, PGS Nguyễn Bính Lân, Lê Xn Cơng, Phạm Hồng Kỳ, “Thông tin di động”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 03-2007 85 ... 2.2.4 Điều khiển công suất vịng kín, điều khiển cơng suất vịng hở Tồn ba phương pháp điều khiển công suất sau đây:  Điều khiển cơng suất vịng hở  Điều khiển cơng suất nhanh vịng kín gồm điều khiển. .. Chương 2: Lý thuyết điều khiển công suất WCDMA Chương : Kỹ thuật điều khiển công suất theo bước động điều khiển công suất phân tán WCDMA Chương 4: Tính tốn điều khiển công suất Trong thời gian làm... II: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG WCDMA 36 2.1 Ý nghĩa việc điều khiển công suất 36 2.2 Phân loại điều khiển công suất 36 2.2.1 Điều khiển công suất cho đường