Đồ án tốt nghiệp: Điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS

Đồ án tốt nghiệp: Điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS

Phụ lục 2 Lời Cam Đoan Em xin cam đoan đồ án này không giống hoàn toàn bất kỳ đồ án hoặc các công trình đã có trước. Sinh viên thực hiện Hà Ngọc Đông 75 Phụ lục 2 MỤC LỤC Lời cam đoan i Mục lục ii Bảng tra cứu từ viết tắt v Lời giới thiệu 1 CHƯƠNG 1 Tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS 1.1 Giới thiệu chương 3 1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 IMT-2000 3 1.3 Công nghệ WCDMA 4 1.4 Hệ thống UMTS 6 1.4.1 Tổng quan 6 1.4.2 Dịch vụ của hệ thống UMTS 7 1.4.3 Cấu trúc của hệ thống UMTS 9 1.4.4 Mạng lõi CN ( Core Network ) 11 1.4.5 Truy nhập vô tuyến mặt đất UTRAN 12 (UMTS Terrestrial Radio Acess Network) 1.4.6 Thiết bị người sử dụng UE (User Equipment) 14 1.5 Chuyển giao 14 1.5.1 Tổng quan về chuyển giao trong mạng di động 14 1.5.2 Các loại chuyển giao trong hệ thống 3G WCDMA 15 1.6 Kết luận chương 18 CHƯƠNG 2 Các kỹ thuật điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS 2.1 Giới thiệu chương 19 2.2 Ý nghĩa của điều khiển công suất 19 2.3 Phân loại điều khiển công suất 21 2.3.1 Điều khiển công suất cho đường xuống và đường lên 21 2.3.2 Điều khiển công suất phân tán và tập trung 21 2.3.3 Phân loại điều khiển công suất theo phương pháp đo 22 76 Phụ lục 2 2.3.4 Điều khiển công suất vòng kín và vòng hở 23 2.4 Điều khiển công suất vòng hở trong WCDMA 26 2.4.1 Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường lên 26 2.4.2 Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường xuống 27 2.5 Điều khiển công suất ở các kênh chung đường xuống 28 2.6 Các thủ tục điều khiển công suất vòng trong 30 2.6.1 Trình bày điều khiển công suất vòng trong đường lên 30 2.6.2 Trình bày điều khiển công suất vòng trong đường xuống 33 2.7 Điều khiển công suất vòng ngoài 36 2.7.1 Điều khiển công suất vòng ngoài đường lên 37 2.7.2 Điều khiển công suất vòng ngoài đường xuống 38 2.8 Kết luận chương 39 Chương 3 Điều khiển công suất theo bước động DSSPC và điều khiển công suất phân tán DPC trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS 3.1 Giới thiệu chương 40 3.2 Tổng quan 40 3.3 Một số lý thuyết sử dụng trong thuật toán 42 3.3.1 Nhiễu đồng kênh 42 3.3.2 Nhiễu kênh lân cận 43 3.3.3 Hiện tượng gần xa 43 3.3.4 Tải lưu lượng 45 3.3.5 Cấp độ phục vụ 47 3.3.6 Hiệu quả sử dụng kênh 48 3.4 Phương pháp điều khiển công suất theo bước động DSSPC 48 (Dynamic Step Size Power Control) 3.4.1 Khái niệm và lợi ích của độ dự trữ, cửa sổ công suất 48 3.4.2 Sự hoạt động của mạng 49 3.4.3 Sự hoạt động của trạm di động 51 3.4.4 các công thức tính toán 54 77 Phụ lục 2 3.5 Phương pháp điều khiển công suất phân tán DPC 56 (Distributed Power Control) 3.5.1 Tổng quan 56 3.5.2 Mô hình hệ thống 57 3.5.3 Thuật toán điều khiển công suất phân tán DPC 58 3.6 Kết luận chương 60 Chương 4 Tính toán và mô phỏng 4.1. Giới thiệu chương 61 4.2. Quỹ đường truyền tham khảo cho hệ thống UMTS 61 4.3. Phương pháp tính toán cụ thể 63 4.4 Kết quả tính toán và mô phỏng 65 4.5. Kết luận chương 68 Tài liệu tham khảo 69 Phụ lục 1 72 Phụ lục 2 75 78 Phụ lục 2 CÁC TỪ VIẾT TẮT 3G Third Generation Cellular Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba 3 GPP Third Generation Patnership Project Dự án hợp tác thế hệ 3 A AC Admission Cotrol Điều khiển cho phép AI Acquistion Indicator Chỉ thị bắt AICH Acquistion Indication Channel Kênh chỉ thị bắt A-P Access Preamble Tiền tố ATM Asynchoronous Transfer Mode Kiểu truyền di bộ 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 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 hiện 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 Điều khiển riêng 79 Phụ lục 2 DCH Delicated Channel Kênh riêng DL Down Link Hướng xuống DS-CDMA Direct Sequence Code Division Đa truy nhập phân chia Multiple 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 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 Học viện viễn thông Standard Institute Châu Âu F FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường 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 vô tuyến GoS Grade of Service Cấp độ phục vụ GSM Global System of Mobile Hệ thống thông tin di động Communication toàn cầu 80 Phụ lục 2 H HC Handover Control Điều khiển chuyển giao HDLA History Data Logic Analyzer Bộ phân tích dữ liệu gốc HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú I IMT-2000 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 Union L LC Load Control Điều khiển tải M MAC Medium Access Control 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 Orthogonal Frequency Division Đa phân chia theo tần Multiple số trực giao OSS Operation Support System Hệ thống hỗ trợ hoạt động P PC Power Control Điều khiển công suất PCH Paging Channel Kênh tìm gọi PCPCH Physical Common Packet Channel Kênh gói chung vật lý 81 Phụ lục 2 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 chỉ 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 nguyên vô tuyến tuyến RRU Radio Resouce Utilization Sử dụng tài nguyên vô tuyến S S-CCPCH Secondary Common Control Kênh vật lý điều khiển Physical Channel chung thứ cấp SCH Synchronization Channel Kênh đồng bộ 82 Phụ lục 2 SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ chuyển mạch gói SIM Subscriber Indentity Module Module nhận dạng thuê bao SIR Signal to Interference Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu SF Spreading Fator Hệ số trải phổ SHO Soft Hand Over Chuyển giao mềm SNR Signal Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu T TCP Transit Control Power Điều khiển công suất phát TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời gian TFCI Transport Format Combination Chỉ thị kết hợp khuôn dạng Indicator truyền tải TPC Transmit Power Command Lệnh công suất phát U UE User Equipment Thiết bị người sử dụng UL Up link Đường lên UMTS Universal Mobile Hệ thống viễn thông di Telecommunication System động toàn cầu USIM UMTS Subscriber Indentity Module nhận dạng thuê bao Module UMTS UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS V VHE Virtual Home Enviroment Môi trường gia đình ảo VLR Vistor Location Register Thanh ghi định vị tạm trú W WCDMA Wideband Code Division Đa truy cập phân chia Multiple Access theo mã băng rộng 83 Phụ lục 2 Lời giới thiệu Lời giới thiệu ùng với sự phát triển của các nghành công nghệ như điện tử, tin học Công nghệ thông tin di động trong những năm qua đã phát triển mạnh mẽ, cung cấp các loại hình dịch vụ đa dạng đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng. Kể từ khi ra đời vào cuối năm 1940 cho đến nay thông tin di động đã phát triển qua nhiều thế hệ và đã tiến 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 đó thông 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 tiện công nghệ băng rộng đã ra đời. Với khả năng tích hợp nhiều dịch vụ, công nghệ băng rộng 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 đang được 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, IS-136… UMTS sử dụng công nghệ CDMA đang là mục tiêu hướng tới của các hệ thống thông tin di động trên toàn thế giới, điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến công nghệ truyền thông không dây trên toàn cầu. Điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động là một trong những khâu quan trọng 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 của môi trường di động. Điều khiển công suất cho các hệ thống vô tuyến tế bào đã được nghiên 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 thống băng rộng. Xuất phát từ những suy nghĩ như vậy nên em đã quyết định chọn đề tài: ”Điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS”. Đồ án 84 C [...]... thơng tin di động thế hệ thứ ba Chương 2: “Các kỹ thuật điều khiển cơng suất trong hệ thống thơng tin di động thế hệ ba UMTS sẽ trình bày về ý nghĩa và phân loại các kỹ thuật điều khiển cơng suất Từ đó đi sâu vào phân tích các kỹ thuật điều khiển cơng suất trong hệ thống thơng tin di động thế hệ ba UMTS Chương 3: Điều khiển cơng suất theo bước động DSSPC và điều khiển cơng suất phân tán DPC trong hệ thống. .. dụng của nó trong hệ thống thơng tin di động thế hệ ba Trong chương 2, ta sẽ tiếp tục tìm hiểu về các kỹ thuật điều khiển cơng suất trong hệ thống thơng tin di động thế hệ ba 101 Phụ lục 2 CHƯƠNG 2 CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN CƠNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 UMTS 2.1 Giới thiệu chương Vì trong một mạng WCDMA rất nhiều người sử dụng cùng hoạt động trên cùng một tần số, nên nhiễu đồng kênh... là hệ thống thơng tin di động UMTS/ WCDMA Trong chương này sẽ trình bày tổng quan về hệ thống thơng tin di động thế hệ ba và một bộ phận quan trọng của nó là hệ thống UMTS thơng qua tìm hiểu cấu trúc mạng 1.2 Hệ thống thơng tin di động thế hệ 3 IMT-2000 Hệ thống thơng tin di động thế hệ ba xây dựng trên cơ sở tiêu chuẩn chung IMT- 2000 (Internaltional Mobile Telecommunications 2000–Viễn thơng di động. .. trung bình Trong trường hợp này, BER là cơ sở đo đạt chất lượng tốt hơn 2.3.4 Điều khiển cơng suất vòng kín, điều khiển cơng suất vòng hở Tồn tại ba phương pháp điều khiển cơng suất sau đây: • Điều khiển cơng suất vòng hở • Điều khiển cơng suất nhanh vòng kín gồm điều khiển cơng suất vòng trong và điều khiển cơng suất vòng ngồi Điều khiển cơng suất vòng hở thực hiện đánh giá gần đúng cơng suất đường... nhiệm điều chỉnh cơng suất trên đường lên và đường xuống để giảm thiểu mức nhiễu này nhằm đảm bảo QoS u cầu Trong chương này chúng ta đi sâu vào phân tích một số kỹ thuật điều khiển cơng suất trong hệ thống thơng tin di động thế hệ ba UMTS 2.2 Ý nghĩa của điều khiển cơng suất Để minh hoạ việc điều khiển cơng suất cần thiết như thế nào trong hệ thống WCDMA, chúng ta xem xét một ơ đơn lẻ có hai th bao... thuật điều khiển cơng suất là DSSPC nhằm tối ưu hoạt động của mạng đồng thời cải thiện chất lượng của hệ thống Đồ án gồm 4 chương với nội dung chính trong từng chương như sau : Chương 1: Hệ thống thơng tin di động thế hệ ba UMTS sẽ giới thiệu tổng quan các vấn đề cơ bản về cơng nghệ WCDMA, cấu trúc mạng truy nhập vơ tuyến UMTS, sơ lược về những dịch vụ và ứng dụng trong hệ thống này trong hệ thống. .. thu từ 2 th bao tại trạm gốc Việc điều khiển cơng suất được đưa vào để giải quyết vấn đề “xa–gần” và để tăng tối đa dung lượng hệ thống Điều khiển cơng suất là điều khiển cơng suất phát từ mỗi th bao sao cho cơng suất thu của mỗi th bao ở trạm gốc là bằng nhau Trong một ơ, nếu cơng suất phát của mỗi th bao được điều khiển để cơng suất thu của mỗi th bao ở trạm gốc là bằng với Pr thì nhiều th bao hơn có... thơng tin di động mới Trước bối cảnh đó hiệp hội viễn thơng quốc tế ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hố để xây dựng hệ thống thơng tin di động thế hệ ba với với tên gọi là IMT- 2000 Đồng thời các cơ quan về tiêu chuẩn hố xúc tiến việc xây dựng một tiêu chuẩn hố áp dụng cho IMT- 2000 thơng qua dự án 3GPP (Third Generation Partnership Project) Hệ thống thơng tin di động thế hệ ba được ra đời từ dự án 3GPP... Nhật Bản Cdma2000 do Mỹ xây dựng Cơng nghệ WCDMA WCDMA (Wideband CDMA) là cơng nghệ thơng tin di động thế hệ ba giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cách dùng kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA Trong các cơng nghệ thơng tin di động thế hệ ba thì WCDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất nhờ vào tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác... hiệu đo lường và điều khiển cần thời gian dẫn đến làm xuất hiện thời gian trễ trong mạng 2.3.1 Điều khiển cơng suất cho đường xuống và đường lên Điều khiển cơng suất cho đường lên (từ MS đến BS) DS-CDMA là một u cầu hệ thống rất quan trọng vì hiệu ứng gần-xa Trong trường hợp này, cần có một dải động để điều khiển khoảng chừng 80 dB Ở đường xuống, khơng u cầu điều khiển cơng suất trong hệ thống đơn tế bào, . dụng trong hệ thống này trong hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba. Chương 2: “Các kỹ thuật điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ. hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS. Chương 3: Điều khiển công suất theo bước động DSSPC và điều khiển công suất phân tán DPC trong hệ thống thông