điều khiển công suất và chuyển giao trong hệ thống thông tin di động wcdma

MỤC LỤC

1
LỜI MỞ ĐẦU
Thông tin di động được coi như là một thành tựu tiên tiến trong lĩnh vực thông tin
viễn thông của con người với đặc điểm các thiết bị đầu cuối có thể truy cập dịch vụ
ngay khi đang di động trong phạm vi vùng phủ sóng. Thành công của con người
trong lĩnh vực thông tin di động không chỉ dừng lại trong việc mở rộng vùng phủ
sóng phục vụ thuê bao ở khắp nơi trên toàn thế giới, mà các nhà cung dịch vụ, các
tổ chức nghiên cứu phát triển công nghệ di động đang nỗ lực hướng tới một hệ
thống thông tin di động hoàn hảo, các dịch vụ đa dạng, chất lượng dịch vụ cao. 3G-
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 là cái đích mà thế giới đang hướng tới.
Hoà chung với xu thế phát triển của thế giới. Các nhà cung cấp dịch vụ thông tin
di động Việt nam đã và đang nỗ lực hết mình để cung cấp tới khách hàng những
dịch vụ với chất lượng tốt nhất và với yêu cầu ngày càng cao của khách hàng thì
việc tiến lên hệ thống thông tin di động thế hệ 3 là điều tất yếu. Đa phần các công ty
cung cấp dịch vụ thông tin di động ở Việt nam áp dụng công nghệ GSM và cung
cấp dịch vụ di động cho phần lớn thuê bao di động ở Việt nam. Vì vậy, để phát triển
lên 3G thì lộ trình bắt buộc sẽ là từ GSM tiến lên WCDMA (Đa truy nhập phân chia
theo mã băng rộng) theo hợp chuẩn IMT_2000. Và em đã chọn đề tài: “ĐIỀU
KHIỂN CÔNG SUẤT VÀ CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG THÔNG
TIN DI ĐỘNG WCDMA” làm đề tài nghiên cứu tốt nghiệp. Nội dung của đề tài
gồm:
Chương I: Tổng quan về hệ thống WCDMA
Chương II: Điều khiển công suất và chuyển giao trong hệ thống thông tin
di động CDMA
Chương III: Điều khiển công suất và chuyển giao trong hệ thống WCDMA
Em xin chân thành thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Bùi Đình
Thịnh cũng như sự dạy bảo tận tình của các thầy, cô trong tổ môn Điên tử viễn
thông khoa Điện- Điện tử hàng hải, trường Đại học Hàng hải Việt Nam. Đã giúp đỡ
em trong suốt bốn năm học tập và trong ba tháng làm đồ án vừa qua.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !
Hải Phòng , tháng 2 năm 2011
Sinh viên: Phạm Văn Linh
2
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WCDMA
1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ WCDMA
- WCDMA (Wide Code Division Multy Access): đa truy nhập phân chia theo mã
băng rộng là công nghệ truy nhập vô tuyến chính của hệ thống thông tin di động
thế hệ thứ 3- hệ thống UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
Nền tảng công nghệ chính của WCDMA là công nghệ đa truy nhập phân chia
theo mã (CDMA). Trong lịch sử thông tin di đông đã tồn tại các phương thức đa
truy nhập khác nhau là: FDMA đa truy nhập phân chia theo tần số; TDMA đa truy
nhập phân chia theo thời gian và CDMA. Sự khác nhau của 3 phưong thức truy
nhập được chỉ ra trong hình 1-1
Hình 1-1 : Các phương thức đa truy nhập
- Trong hệ thống đa truy nhập theo tần số (FDMA), độ rộng băng tần được cấp
phát cho hệ thống là B Mhz được chia thành n băng tần con, mỗi băng tần con được
ấn định cho một kênh riêng có độ rộng băng tần là B/n Mhz. Các tín hiệu cho mỗi
người sử dụng khác nhau được truyền trong các kênh khác nhau với các tần số điều
chế khác nhau. Mỗi người sử dụng khi truy nhập mạng sẽ được ấn định một kênh
tần số. Và vì mỗi người được cấp phát một kênh tần riêng trong dải băng tần của hệ
thống nên cần phải có khoảng bảo vệ giữa từng kênh để phòng ngừa sự không hoàn
thiện của các bộ lọc và các bộ dao động để tránh nhiễu giao thoa kênh lân cận. Vì
vậy, để đảm bảo FDMA tốt tần số phải được phân chia và quy hoạch thống nhất
trong toàn hệ thống.
- Hệ thống đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), các tín hiệu của người
sử dụng khác nhau được truyền đi trong các khe thời gian khác nhau. Máy phát của
mỗi người sử dụng không phát liên tục mà chỉ phát vào đúng khe thời gian đã được
ấn định cho người sử dụng. Sự truyền dẫn này được gọi là cụm. Sự phát đi một cụm

3
được đưa vào một cấu trúc thời gian được gọi là khung, tất cả các máy đầu cuối vô
tuyến phải phát theo cấu trúc này. Ở TDMA vấn đề đồng bộ rất quan trọng. Đồng
bộ cho phép xác định đúng vị trí của cụm cần lấy ra ở máy thu hay cần phát đi ở
máy phát tương ứng. Ngoài ra, đồng bộ còn phải xét đến cả vị trí của các máy di
động so với trạm gốc. So với FDMA, TDMA cho phép tiết kiệm tần số và thiết bị
thu nhỏ phát nhỏ gọn hơn. Tuy nhiên, ở nếu chỉ sử dụng một cặp tần số sóng mang
thì không đủ đảm bảo dung lượng của mạng. Vì thế TDMA thường được sử dụng
kết hợp với FDMA để tăng cao dung lượng của mạng. Do đó, vấn đề quy hoạch
mang là một vấn đề rất quan trọng trong các mạng TDMA đặc biệt là cơ chế tái sử
dụng tần số.
- CDMA là phương thức đa truy nhập mà ở đó mỗi kênh được cung cấp một tần
số và một mã duy nhất. Đây là phương thức đa truy nhập mới, phương thức này dựa
trên nguyên lý trải phổ. Trong các hệ thống thông tin, thông thường độ rộng băng
tần là vấn đề quan tâm chính và các hệ thống này được thiết kế để sử dụng càng ít
độ rộng băng tần càng tốt. Trong các hệ thống thông tin trải phổ (SS: Spread
Spectrum) độ rộng băng tần của tín hiệu được mở rộng trước khi phát đi. Khi chỉ có
một người sủ dụng trong băng tần của hệ thống SS thì không có hiệu quả. Tuy
nhiên, ở môi trường nhiều người sử dụng, các người sử dụng này có thể dùng chung
một bằng tần SS khi đó việc sử dụng băng tần có hiệu suất cao hơn. Một hệ thống
thông tin được coi là hệ thống SS nếu: Tín hiệu phát chiếm độ rộng băng tần lớn
hơn độ rộng băng tần tối thiểu cần thiết để phát tin; Trải phổ được thực hiện bằng
một mã độc lập với số liệu. Với các công nghệ khác nhau số người sử dụng lớn nhất
có thể chia sẻ đồng thời các kênh vật lý là cố định. Tuy nhiên trong hệ thống
CDMA, các tín hiệu cho người sử dụng khác nhau được truyền đi trong cùng một
băng tần tại cùng một thời điểm. Trong CDMA tài nguyên vô tuyến được phân bổ
dựa trên các mã giả ngẫu nhiên. Do vậy, những người sử dụng đồng thời có thể
chiếm dụng cùng một băng tần trong cùng một khoảng thời gian. Mỗi người sử
dụng được gán cho một hoặc nhiều mã riêng biệt. Và những mã đó được sử dụng để
phân biệt cell, kênh truyền dẫn và người sử dụng. Mỗi tín hiệu người sử dụng đóng

vai trò như là nhiễu đối với tín hiệu của người sử dụng khác, do đó dung lượng của
hệ thống CDMA gần như là mức nhiễu, và không có con số lớn nhất cố định, nên
dung lượng của hệ thống CDMA được gọi là dung lượng mềm. CDMA là công
nghệ thực hiện trải tín hiệu gốc thành tín hiệu băng rộng trước khi truyền đi. Ngoài
ra thì do sử dụng cùng một băng tần cho tất cả mọi người sử dụng nên hệ số tái sử
dụng tần số của hệ thống CDMA là bằng một.
4
- WCDMA sử dụng kĩ thuật trải phổ chuỗi trưc tiếp DS- CDMA với tốc độ Chip
là 3.84Mps làm việc ở băng tần 5Mhz và áp dụng phương pháp ghép song công
phân chia theo tần số FDD. Giải pháp FDD là sử dụng hai băng tần 5 MHz với
hai sóng mang phân cách nhau 190 MHz: đường lên có băng tần nằm trong
dải phổ từ 1920 MHz đến 1980 MHz, đường xuống có băng tần nằm trong dải
phổ từ 2110 MHz đến 2170 Mhz. Mặc dù 5 MHz là độ rộng băng danh định,
ta cũng có thể chọn độ rộng băng từ 4,4 MHz đến 5 MHz với nấc tăng là 200
KHz. Việc chọn độ rộng băng đúng đắn cho phép ta tránh được nhiễu giao
thoa nhất là khi khối 5 MHz tiếp theo thuộc nhà khai thác khác. Băng tần rộng
hơn và tốc độ trải phổ cao làm tăng độ lợi xử lý và một giải pháp thu đa
đường tốt hơn
- Hệ thống WCDMA sử dụng chế độ không đồng bộ giữa các BS vì vậy
không cần duy trì một quá trình đồng bộ chính xác giữa tất cả các BS. Nó
được sử dụng để nhằm mục đích đảm bảo dễ dàng việc triển khai phủ kín sóng
bởi các BS cho các môi trường truyền sóng trong nhà và ngoài trời, cũng như
dễ dàng trong việc lắp thêm các BS để tăng lưu lượng phục vụ tai các BS bị
quá tải
- WCDMA hỗ trợ trọn vẹn cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói tốc
độ cao và đảm bảo sự hoạt động đồng thời các dịch vụ hỗn hợp với chế độ gói hoạt
động ở mức hiệu quả cao nhất. Hơn nữa, WCDMA có thể hỗ trợ các lớp tốc độ số
liệu khác nhau, dựa trên thủ tục điều chỉnh tốc độ. Chuẩn WCDMA hiện thời sử
dụng phương pháp điều chế QPSK, một phương pháp điều chế tốt hơn 8-PSK, cung
cấp tốc độ số liệu đỉnh là 2Mbps với chất lượng truyền tốt trong vùng phủ rộng. Vì

hỗ trợ các tốc độ số liệu khác nhau cho nhiều loại dịch vụ lên cần có phương thức
hiệu quả để kết hợp các dịch vụ với các tốc độ khác nhau. Vì vậy, trong WCDMA
đối với đường xuống mã trải phổ OVSF được ứng dụng các mã trong bộ mã này
được tạo ra trực giao với nhau cho dù hệ số trải phổ SF là khác nhau. Điều này cho
phép cung cấp các dịch vụ với tốc độ bít khác nhau qua các kênh trực giao với nhau.
Đường lên sử dụng các mã ngẫu nhiên để phân biệt giữa các người sử dụng khác
nhau. Các mã ngẫu nhiên này được mạng ấn định. MS sẽ nhận được thông báo mã
ngẫu nhiên nào được cấp cho mình trong bản tin cho phép truy nhập trên kênh tìm
gọi ở đường xuống.
5
Bảng 1-1 chỉ ra một số dịch vụ của hệ thống thông tin di động thế hệ 3
Bảng 1-1 Các loại loại dịch vụ chính của WCDMA
Kiểu kênh Dịch vụ hỗ trợ
CS 12.2Kb/s Voice
CS 64Kb/s Video Phone
PS 64Kb/s Email, Web
PS 384Kb/s Email, Web ,Video Streaming, Mobil TV
1.2 CẤU TRÚC HỆ THỐNG WCDMA
1.2.1 Cấu trúc mạng WCDMA
Cấu trúc mạng viễn thông di động toàn cầu (UMTS) với cơ sở nền tảng là hệ
thống đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng (WCDMA) được khái quát bởi
hình 1-2
Hình 1-2 Cấu trúc tổng quan hệ thống UMTS
Theo chức năng thì các phần tử mạng được nhóm thành các nhóm:
+ Mạng truy nhập vô tuyến RAN (Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS là
UTRAN). Mạng này thiết lập tất cả các chức năng liên quan đến vô tuyến. Mã hóa,
điều chế, ghép kênh . . .
+ Mạng lõi (CN): Thực hiện chức năng chuyển mạch và định tuyến cuộc gọi và
kết nối dữ liệu đến các mạng ngoài.
+ Thiết bị người sử dụng (UE) giao tiếp với người sử dụng và giao diện vô tuyến.

Ví dụ: màn hình, bàn phím, micro, loa . . .
Theo các đặc tả chỉ ra trong quan điểm chuẩn hóa, cả UE và UTRAN đều bao gồm
các giao thức hoàn toàn mới, việc thiết kế chúng dựa trên nhu cầu của công nghệ vô
tuyến WCDMA mới. Ngược lại, việc định nghĩa mạng lõi (CN) được kế thừa từ
GSM. Điều này đem lại cho hệ thống có công nghệ truy nhập vô tuyến mới một nền
tảng mang tính toàn cầu là công nghệ mạng lõi đã có sẵn, như vậy sẽ thúc đẩy sự
6
quảng bá của nó, mang lại ưu thế cạnh tranh chẳng hạn như khả năng roaming toàn
cầu.
Và các thành phần của mạng WCDMA được chỉ ra trong hình 1-3.
Hình 1-3 Các thành phần của mạng WCDMA
Thiết bị người sử dụng (UE) bao gồm 2 phần:
• Thiết bị di động (ME) là đầu cuối vô tuyến sử dụng để giao tiếp vô tuyến qua
giao diện Uu.
• Modul nhận dạng thuê bao UMTS (USIM- User Identity Module) là một thẻ
thông minh đảm nhận việc xác nhận thuê bao, thực hiện thuật toán nhận thực, và
lưu giữ khoá mã mật, khoá nhận thực và một số các thông tin về thuê bao cần
thiết tại đầu cuối.
UTRAN: nhiệm vụ chính của UTRAN là tạo và duy trì các kênh mạng truy nhập
vô tuyến để thực hiện thông tin giữa thiết bị di động UE với mạng lõi CN.
UTRAN bao gồm 2 phần tử:
• Nút B: chuyển đổi dữ liệu truyền giữa giao diện Iub và Uu. Nó cũng tham gia
vào quản lý tài nguyên vô tuyến.
• Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC-Radio Network Controller) sở hữu và điều
khiển nguồn tài nguyên vô tuyến trong vùng của nó (gồm các Nút B nối với nó).
. Các phần tử chính của mạng lõi
• HLR (Bộ đăng ký thường trú) là một cơ sở dữ liệu trong hệ thống thường trú của
người sử dụng, lưu trữ các bản gốc các thông tin hiện trạng dịch vụ người sử
dụng, hiện trạng về dịch vụ bao gồm: thông tin về dịch vụ được phép sử dụng,
các vùng roaming bị cấm, thông tin các dịch vụ bổ sung như: trạng thái các cuộc

gọi đi, số các cuộc gọi đi… Nó được tạo ra khi người sử dụng mới đăng ký thuê
bao với hệ thống, và được lưu khi thuê bao còn thời hạn. Với mục đích định
7
tuyến các giao dịch tới UE (các cuộc gọi và các dịch vụ nhắn tin ngắn), HLR
còn lưu trữ các thông tin vị trí của UE trong phạm vi phục vụ của MSC/VLR
hoặc SGSN.
• MSC/VLR (Trung tâm chuyển mạch di động/Bộ đăng ký tạm trú) là một bộ
chuyển mạch (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) phục vụ cho UE ở vị trí tạm thời
của nó cho các dịch vụ chuyển mạch kênh. Chức năng MSC được sử dụng để
chuyển mạch các giao dịch sử dụng chuyển mạch kênh, chức năng VLR là lưu
trữ bản sao về hiện trạng dịch vụ người sử dụng là khách và thông tin chính xác
về vị trí của thuê bao khách trong toàn hệ thống. Phần của hệ thống được truy
nhập thông qua MSC/VLR thường là chuyển mạch kênh.
• GMSC – (MSC cổng): là một bộ chuyển mạch tại vị trí mà mạng di động mặt đất
UMTS kết nối với mạng ngoài. Tất các kết nối chuyển mạch kênh đến và đi đều
phải qua GMSC.
• SGSN (Node hỗ trợ GPRS phục vụ) có chức năng tương tự như MSC/VLR
nhưng thường được sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói.
• GGSN (Node cổng hỗ trợ GPRS) có chức năng gần giống GMSC nhưng phục vụ
các dịch vụ chuyển mạch gói.
Mạng ngoài có thể chia thành 2 nhóm:
• Các mạng chuyển mạch kênh: Các mạng này cung cấp các kết nối chuyển mạch
kênh, giống như dịch vụ điện thoại đang tồn tại Ví dụ như PSTN.
• Các mạng chuyển mạch gói: Các mạng này cung cấp các kết nối cho các dịch vụ
dữ liệu gói, chẳng hạn như mạng Internet.
Các tiêu chuẩn của hệ thống viễn thông di động toàn cầu (UMTS) được cấu trúc
sao cho không định nghĩa chi tiết chức năng bên trong của các phần tử mạng mà chỉ
định nghĩa giao diện giữa các phần tử mạng logic
Các giao diện mở chính được định nghĩa:
• Giao diện Cu: Đây là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME. Giao diện

này tuân theo tiêu chuẩn cho các thẻ thông minh.
• Giao diện Uu: Đây là giao diện vô tuyến WCDMA. Uu là giao diện nhờ đó UE
truy cập được với phần cố định của hệ thống, và vì thế có thể là phần giao diện
mở quan trọng nhất trong UMTS.
• Giao diện Iu: Giao diện này kết nối UTRAN tới mạng lõi. Tương tự như các
giao diện tương thích trong GSM, là giao diện A (đối với chuyển mạch kênh), và
8
Gb (đối với chuyển mạch gói), giao diện Iu đem lại cho các bộ điều khiển UMTS
khả năng xây dựng được UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau.
• Giao diện Iur: Giao diện mở Iur hỗ trợ chuyển giao mềm giữa các RNC từ các
nhà sản xuất khác nhau, và vì thế bổ sung cho giao diện mở Iu.
• Giao diện Iub: Iub kết nối một Nút B và một RNC. UMTS là một hệ thống điện
thoại di động mang tính thương mại đầu tiên mà giao diện giữa bộ điều khiển và
trạm gốc được chuẩn hoá như là một giao diện mở hoàn thiện. Giống như các giao
diện mở khác, Iub thúc đẩy hơn nữa tính cạnh tranh giữa các nhà sản xuất trong
lĩnh vực này.
1.2.2 Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3- WCDMA được xây dựng trên cơ sở mạng
của hệ thống GSM với việc sử dụng công nghệ mạng lõi của GSM. Chính vì vậy
mà điểm khác biệt lớn nhất về mặt công nghệ giữa WCDMA với GSM là mạng truy
nhập vô tuyến UTRAN với việc áp dụng kĩ thuật đa truy nhập theo mã hoàn toàn
mới.
Kiến trúc UTRAN được mô tả như hình 1-4
Hình 1-4: Kiến trúc UTRAN.
UTRAN bao gồm một hay nhiều phân hệ mạng vô tuyến (RNS). Một RNS là
một mạng con trong UTRAN và bao gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC)
và một hay nhiều Nút B. Các RNC có thể được kết nối với nhau thông qua một giao
diện Iur. Các RNC và Nút B được kết nối với nhau qua giao diện Iub.
Các yêu cầu chính để thiết kế kiến trúc, giao thức và chức năng UTRAN:
9

• Tính hỗ trợ của UTRAN và các chức năng liên quan: Yêu cầu tác động tới thiết kế
của UTRAN là các yêu cầu hỗ trợ chuyển giao mềm (một thiết bị đầu cuối kết nối
tới mạng thông qua 2 hay nhiều cell đang hoạt động) và các thuật toán quản lý
nguồn tài nguyên vô tuyến đặc biệt của WCDMA.
• Làm tăng sự tương đồng trong việc điều khiển dữ liệu chuyển mạch gói và chuyển
mạch kênh, với một ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến duy nhất và với việc sử
dụng cùng một giao diện cho các kết nối từ UTRAN đến miền chuyển mạch gói
và chuyển mạch kênh của mạng lõi.
• Làm tăng tính tương đồng với GSM.
• Sử dụng phương thức vận chuyển ATM như là cơ cấu chuyển vận chính trong
UTRAN
a. Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC)
Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều
khiển nguồn tài nguyên vô tuyến của UTRAN. Nó giao tiếp với mạng lõi (thường là
với một MSC và một SGSN) và cũng là phần tử cuối cùng của giao thức điểu khiển
nguồn tài nguyên vô tuyến, xác định các thông điệp và thủ tục giữa máy di động và
UTRAN, về mặt logic, nó tương ứng với BSC trong GSM.
• RNC phục vụ (SRNC): RNC cho mỗi máy di động là một RNC mà xác định
biên giới cả liên kết Iu cho sự vận chuyển dữ liệu người sử dụng và báo hiệu .
SRNC cũng xác định biên giới của Báo hiệu điều khiển nguồn tài nguyên vô
tuyến, nó là giao thức báo hiệu giữa UE và UTRAN. Nó thực hiện xử lý các dữ
liệu chuyển qua giao diện vô tuyến. Hoạt động quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến
cơ bản, như là ánh xạ các thông số mang thông tin truy nhập vô tuyến thành các
thông số kênh chuyển vận giao diện vô tuyến, quyết định chuyển giao, và điều
khiển công suất vòng bên ngoài. Các hoạt động này được thực thi trong SNRC.
SRNC cũng có thể là CRNC của một số Nút B sử dụng bởi máy di động cho kết
nối với UTRAN. Một UE kết nối với UTRAN thì chỉ có duy nhất một SRNC.
• Bộ RNC trôi (Drif RNC) : DRNC là một RNC bất kỳ khác với SRNC để điều
khiển các ô được MS sử dụng. Khi cần DRNC có thể thực hiện kết hợp và phân
tập vĩ mô. DRNC không thực hiện xử lý số liệu trong lớp kết nối số liệu mà chỉ

định tuyến số liệu giữa các giao diện I
Ub
và I
Ur
. Một UE có thể không có hoặc có
một hay nhiều DRNC.
Chú ý rằng một RNC ở mức vật lý bao gồm toàn bộ các chức năng CRNC,
SRNC và DRNC.
10
b. Nút B (Trạm gốc)
Chức năng chính của Nút B là để thực hiện xử lý ở giao diện vô tuyến (ghép xen
và mã hoá kênh, thích ứng tốc độ, trải phổ .v.v.). Nó cũng thực hiện một số hoạt
động quản lý tài nguyên vô tuyến như là điều khiển công suất vòng bên trong. Về
mặt logic nó tương thích với trạm gốc trong hệ thống GSM. Lúc đầu nút B được sử
dụng là một thuật ngữ tạm thời trong quá trình chuẩn hoá nhưng sau đó nó không bị
thay đổi.
1.3 CÁC KÊNH VÔ TUYẾN
1.3.1 Kênh vật lý
Trong hệ thống CDMA thì các kênh vật lý tương ứng với tần số và mã định kênh.
Ở hệ thống WCDMA thì độ rộng băng tần là 5 MHz với hai sóng mang phân
cách nhau 190 MHz: đường lên có băng tần nằm trong dải phổ từ 1920 MHz
đến 1980 MHz, đường xuống có băng tần nằm trong dải phổ từ 2110 MHz
đến 2170 Mhz. Mặc dù 5 MHz là độ rộng băng danh định, ta cũng có thể chọn
độ rộng băng từ 4,4 MHz đến 5 MHz với nấc tăng là 200 KHz. Khung vô
tuyến là một khối xử lý bao gồm 15 khe thời gian có chiều dài 38400 chip,
một khe thời gian có chiều dài 10ms gồm 2560 chip. Vì thế số bit trên một
khe có thể khác nhau và trong một vài trường hợp có thể biến đổi theo thời
gian. Cấu trúc khung vô tuyến được biểu diễn trên hình 1- 5
Hình !-5: Cấu trúc khung vô tuyến
Ngoài ra thì mỗi kênh còn được ấn định bởi một mã định kênh. Mã định

kênh là các mã trực giao có hệ số trải phổ biến đổi (OVSF) đảm bảo sự trực
Khe 0
Khe 14
Khe 1 Khe i
Data
T
slot
=2560 chip, 10.2
k
bit (k=0,1 ,6)
T
f
= 10ms
11
giao giữa các kênh vật lý. Các mã OVSF được định nghĩa theo cây mã trên
hình 1- 6. Mỗi mức trên cây mã xác định một mã định kênh với chiều dài
bằng hệ số trải phổ SF. Tất cả các mã trong cây không thể dùng đồng thời
trong cùng một cell. Một mã chỉ được sử dụng trong một cell khi trong cell
đó không sử dụng một mã nào khác nằm trên đường từ một mã cụ thể tới gốc
cây hay trong cây con dưới mã ấy. Điều ấy có nghĩa rằng số mã định kênh
khả dụng là không cố định mà phụ thuộc vào tốc độ và hệ số trải phổ của mỗi
kênh vật lý. Các mã định kênh được kí hiệu là C
ch,SF,k
trong đó ch là kênh, SF
là hệ số trải phổ và 0≤ k ≤ SF-1 là số mã. Hệ số trải phổ là tỉ số giữa tốc độ
chip với tốc độ kí hiệu đưa lên trải phổ và nó cũng bằng chu kỳ hay độ dài
của chuỗi trải phổ. Mỗi cây mã được xác định bởi một mã ngẫu nhiên hóa
nhận dạng BS hoặc UE.

Hình 1-6: Cấu trúc cây mã của mã định kênh

Phương pháp xác định mã định kênh được xây dựng trên cơ sở ma trân
Hadamard như sau:
C
ch,4,0
= (1,1,1,1)
C
ch,4,1
= (1,1,-1,-1)
C
ch,4,2
= (1,-1,1,-1)
C
ch,4,3
= (1,-1,-1,1)
C
ch,2,0
= (1,1)
C
ch,2,1
= (1,-1)
C
ch,1,0
= (1)
SF= 1 SF= 2 SF= 4
12
Giá trị ngoài cùng bên trái trong từng từ mã định kênh là chuỗi chip được
truyền đầu tiên. Khi kết nối sử dụng hệ số trải phổ khả biến việc sử dụng đúng đắn
cây mã cũng cho phép giải trải phổ theo hệ số trải phổ nhỏ nhất. Do vậy, chỉ cần sử
dụng mã định kênh chọn từ nhánh được chỉ thị bởi mã có hệ số trải phổ nhỏ nhất.
Để đảm bảo tính trực giao giữa các mã trong một cây mã cần thỏa mãn quy định

sau cho việc chọn mã định kênh ở cùng một cây mã (cùng 1 BS hoặc cung 1 UE):
chỉ có thể sử dụng một mã khi và chỉ khi không có mã nào khác được sử dụng ở
cùng ô nằm trên đường dẫn từ mã này đến gốc cây hoặc ở cây con phía dưới mã
này. Các mã trực giao đường xuống trong một trạm gốc được quản lý bởi bộ điều
khiển mạng vô tuyến RNC trong mạng.
1.3.2 Kênh logic
Các kênh logic là một nhóm các bit mang một thông tin cụ thể nào đó: có thể là
thông tin về lưu lượng hay thông tin báo hiệu , điêu khiển. Các kênh này được phân
chia theo đường xuống (từ BS đến MS) và các kênh đường lên ( từ MS đến BS).
Các kênh logic ở WCDMA gồm: kênh hoa tiêu PiCH (đường xuống), kênh tìm gọi
PCH (đường xuống), kênh đồng bộ SCH (đường xuống), kênh quảng bá BCH
(đường xuống), kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH (đường lên), các kênh lưu lượng
TCH được sử dụng để mang thông tin của người sử dụng (thoại hoặc số liệu) cùng
với báo hiệu giữa BS và MS, đây là các kênh hai chiều
C
ch,1,0
= 1
C
ch,2,0
C
ch,2,0
C
ch,1,0
C
ch,1,0
C
ch,1,0
- C
ch,1,0
1 1

1 -1
C
ch,2
n
,0


C
ch,2
n
,0


C
ch,2
n
,0
- C
ch,2
n
,0
C
ch,2
n
,1
C
ch,2
n
,1
C

ch,2
n
,1
- C
ch,2
n
,1
.
.
C
ch,2
n
,2
n
-1 C
ch,2
n
,2
n
-1
C
ch,2
n
,2
n
-1 - C
ch,2
n
,2
n

-1
C
ch,2
n
,2
n
-1
C
ch,2
n
,0
C
ch,2
n
,1
C
ch,2
n
,1

………….
…………
C
ch,2
n
,2
n
-1
C
ch,2

n
,2
n
-1
C
ch,2
n
,0
C
ch,2
n
,1
C
ch,2
n
,1

………….
…………
C
ch,2
n
,2
n
-1
C
ch,2
n
,2
n

-1
C
ch,2
(n+1)
,0
C
ch,2
(n+1)
,1
C
ch,2
(n+1)
,2
C
ch,2
(n+1)
,3
.
.
C
ch,2
(n+1)
,2
(n+1)
-2
C
ch,2
(n+1)
,2
(n+1)

-1


=
=
=
13
a. Kênh hoa tiêu (PiCH)
Kênh hoa tiêu PiCH luôn được trạm gốc phát ở mọi kênh WCDMA đường
xuống. Kênh hoa tiêu được sử dụng để cung cấp tham số chuẩn cho tất cả các tram
di động, nó cung cấp tham chuẩn pha cho giải điều chế nhất quán. PiCH không
mang thông tin và là một tín hiệu trải phổ không được điều chế được sử dụng để
đồng bộ các trạm di động nằm trong vùng phủ của trạm gốc, vì thế cấu trúc của
kênh này là một chuỗi toàn không được trải phổ bởi hàm Walsh 0. Tín hiệu hoa
tiêu được duy trì ở mức cao hơn kênh lưu lượng với công suất tín hiệu không đổi.
Tín hiệu hoa tiêu được sử dụng để so sánh cường độ tín hiệu giữa các BS khác
nhau khi thực hiện chuyển giao và là cơ sở để MS điều khiển công suất phát khi
truy nhập mạng.
c. Kênh đồng bộ (SCH)
Kênh đồng bộ được sử dụng để đảm bảo đồng bộ khung, thời gian và cấu hình
hệ thống cho trạm di động. Ở kênh này chỉ có một bản tin được phát đi đó là bản
tin kênh đồng bộ. Các thông số của bản tin đồng bộ là:
- Nhận dạng hệ thống (SID: System Identification): số nhận dạng cho hệ
thống
- Nhận dạng mạng (NID: Network Identificatin): số nhận dạng mạng
- Trạng thái mã dài: mã dài tại một thời điểm xác định ở thời gian hệ thống
- Thời gian hệ thống
- Tốc độ số liệu kênh tìm gọi số kênh tìm gọi, thứ tự khe của kênh tìm gọi
Bản thân các bản tin kênh đồng bộ có thể chiếm nhiều khung
b. Kênh tìm gọi (PCH)

Kênh tìm gọi mang thông tin từ trạm gốc tới trạm di động. Tồn tại bốn kiểu
bản tin chính: bổ sung, tìm gọi, lệnh và ấn định kênh. Nội dung của các bản tin này
như sau:
- Cấu hình của hệ thống được truyền ở các bản tin bổ sung: bản
tin thông số hệ thống, bản tin thông số truy nhập, bản tin danh sách
trạm lân cận và bản tin danh sách kênh CDMA
- Các bản tin tìm gọi chứa các tìm gọi đến một hay nhiều trạm di
động. Các tìm gọi này thường được phát đi khi trạm gốc nhận được
C
ch,2
n
,0


C
ch,2
n
,0


C
ch,2
n
,0
- C
ch,2
n
,0
C
ch,2

n
,1
C
ch,2
n
,1
C
ch,2
n
,1
- C
ch,2
n
,1
.
.
C
ch,2
n
,2
n
-1 C
ch,2
n
,2
n
-1
C
ch,2
n

,2
n
-1 - C
ch,2
n
,2
n
-1
C
ch,2
n
,2
n
-1
C
ch,2
n
,0
C
ch,2
n
,1
C
ch,2
n
,1

………….
…………
C

ch,2
n
,2
n
-1
C
ch,2
n
,2
n
-1
C
ch,2
n
,0
C
ch,2
n
,1
C
ch,2
n
,1

………….
…………
C
ch,2
n
,2

n
-1
C
ch,2
n
,2
n
-1
14
một cuộc gọi cho một trạm di động và chúng thường được phát từ
nhiều trạm gốc khác nhau.
- Các bản tin ấn định kênh cho phép trạm gốc ấn định một kênh lưu
lượng cho một trạm di động, hay thay đổi ấn định kênh tìm gọi cho
trạm di động này.
Kênh tìm gọi có một chế độ đặc biệt được gọi là chế độ được định khe. Ở chế
độ này các bản tin cho một trạm di động chỉ được phát đi ở các khoảng thời gian
định trước. Khả năng này cho phép trạm di động có thể giảm công suất ở các khe
thời gian không dành cho nó, nhờ vậy có thể tiết kiệm đáng kể năng lượng nguồn
ác quy của máy cầm tay. Mỗi MS sẽ được mạng ấn định một khe của kênh tìm gọi.
MS sẽ lấy thông tin khe tìm gọi trên các bản tin của kênh đồng bộ.
d. Kênh quảng bá (BCH)
Là kênh đường xuống được phát trên toàn bộ cell. BCH được dùng để phát các
thông tin mang tính chất quảng bá thông tin được truyền dưới dạng kiểu truyền đơn
e. Kênh truy nhập ngẫu nhiên (RACH)
Kênh truy nhập chỉ có ở đường lên. Nó được trạm di động sử dụng để khởi đầu
thông tin với trạm gốc và trả lời các bản tin của kênh tìm gọi. Mỗi kênh truy nhập
đều đi cặp với một kênh tìm gọi. Các kênh truy nhập được phân biệt với nhau bởi
một mã PN dài
f. Kênh lưu lượng (TCH)
Kênh lưu lượng có cả ở đường xuống và lên. Kênh lưu lượng để truyền:

- Thông tin của người sử dụng: thoại, số liệu
- Thông tin báo hiệu
- Thông tin mào đầu
- Thông tin điều khiển
Có bốn loại bản tin được phát trên TCH: các bản tin điều khiển cuộc gọi, các
bản tin điều khiển chuyển giao, các bản tin điều khiển công suất đường xuống, các
bản tin bảo mật và nhận thực, các bản tin cung cấp các thông tin đặc biệt từ/tới trạm
di động
15
1.4 QUY HOẠCH PHỔ TẦN CỦA WCDMA
Các băng tần sử dụng cho WCDMA FDD trên toàn cầu được cho trên hình 1-7
WCDMA sử dụng phân bố tần số quy định cho IMT-2000 (International Mobile
Telecommunications-2000) như sau. Ở châu Âu và hầu hết các nước châu Á băng
tần IMT-2000 là 2×60 MHz (1920-1980 MHz cộng với 2110-2170 MHz) có thể sử
dụng cho WCDMA/ FDD. Băng tần sử dụng cho TDD ở châu Âu thay đổi, băng tần
được cấp theo giấy phép có thể là 25 MHz cho sử dụng TDD ở 1900-1920 (TDD1)
và 2020-2025 MHz (TDD2). Băng tần cho các ứng dụng TDD không cần xin phép
(SPA= Self Provided Application: ứng dụng tự cấp) có thể là 2010-2020 MHz. Các
hệ thống FDD sử dụng các băng tần khác nhau cho đường lên và đường xuống với
phân cách là khoảng cách song công, còn các hệ thống TDD sử dụng cùng tần số
cho cả đường lên và đường xuống.
UMTS quy định khai thác song công phân chia theo tần số là chế độ tiêu
chuẩn cho thông tin thoại và số liệu. Hoạt động đồng thời và liên tục của các mạch
điện phát và thu là các thay đổi đáng kể nhất so với họat động của GSM.
Hình 1-7. Phân bố tần số cho WCDMA/FDD.
a) Các băng có thể dùng cho WCDMA FDD toàn cầu; b) Băng tần IMT-2000.
16
Băng tần cho họat động FDD cho các băng I, II và III được cho trên hình 1-7.
Băng I (B1) là ấn định băng chính ở Châu Âu. Quy định dành hai cấp phát 60MHz
với khoảng cách song công chuẩn 190MHz, tuy nhiên quy định cũng cho phép song

công khả biến, trong đó khoảng cách phát thu nằm trong khoảng 130 đến 250MHz.
Hệ thống song công khả biến đặt ra các yêu cầu bổ sung đối với thiết kế máy phát
thu vì các bộ tổ hợp tần số ở máy phát và máy thu phải hoạt động độc lập với nhau.
Băng II (B2) tái sử dụng băng hiện có của hệ thống thông tin di động cá nhân và dự
định để sử dụng ở Mỹ để đảm bảo đồng tồn tại UMTS và GSM. Khoảng cách song
công chỉ bằng 80MHz đối với băng II vì thế đặt ra các yêu cầu khó khăn hơn đối
với phần cứng của máy thu phát.
Tại Việt Nam băng tần 3G được cấp phát tần số theo tám khe tần số như cho trong
bảng 1-2, trong đó hai hoặc nhiều nhà khai thác có thể cùng tham gia xin cấp phát
chung một khe.
Bảng 1-2. Cấp phát tần số 3G tại Việt Nam
Khe tần số FDD TDD
BSTx* BSRx** BSTx/BSRx
A 2110-2125 MHz 1920-1935 MHz 1915-1920 MHz
B 2125-2140 MHz 1935-1950 MHz 1910-1915 MHz
C 2140-2155 MHz 1950-1965 MHz 1905-1910 MHz
D 2155-2170 MHz 1965-1980 MHz 1900-1905 MHz
* BSTx: máy phát trạm gốc
** BSRx: máy thu trạm gốc
Lý do cấp phát các kênh 5MHz khác nhau tại các nước khác nhau là ở chỗ các
nhà khai thác phải quy hoạch mã và phải tránh việc sử dụng các mã gây ra nhiễu
kênh lân cận trong cùng một nước hoặc các nhà khai thác khác trong nước liền kề.
Vì thế cần phải nghiên cứu quan hệ giữa các tổ hợp mã trải phổ và hoạt động của
các kênh lân cận. Hiện nay tại Việt Nam băng tần I dành cho WCDMA đã được
chia là bốn khe và được cấp phát cho bốn nhà khai thác: Viettel, VMS, GPC,
EVN+HT
Chương II
17
ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT VÀ CHUYỂN GIAO TRONG HỆ
THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG ĐA TRUY NHẬP PHÂN

CHIA THEO MÃ
Trong hệ thống thông tin di động để đảm bảo tính di động của thuê bao thì các
trạm phát phải được đặt ở khắp nơi. Mỗi trạm sẽ phủ sóng một vùng nhất định và
chịu trách nhiệm với các thuê bao nằm trong vùng phủ sóng của mình và hệ thống
phải đảm bảo tính liên tục của tín hiệu liên lạc khi thuê bao di chuyển giữa các trạm
phát. Mặt khác, do trong hệ thống CDMA các thuê bao cùng sử dụng chung một
băng tần lên xảy ra hiện tượng tín hiệu mạnh lấn át tín hiệu yếu (hiệu ứng gần – xa),
nhiễu đồng kênh. Vì vậy, để đảm bảo chất lượng QoS yêu cầu của dịch vụ hệ thống
phải áp dụng các kĩ thuật điều khiển công suất và chuyển giao nhằm hạn chế nhiễu
đồng kênh, giải quyết vấn đề gần – xa và làm tăng dung lượng hệ thống, thỏa mãn
yêu cầu roanming.
2.1 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT
2.1.1 Cở sở của điều khiển công suất
Ở các hệ thống thông tin di động tổ ong CDMA, các máy di động đều phát chung
một tần số ở cùng thời gian nên chúng gây nhiễu đồng kênh đối với nhau. Chất
lượng truyền dẫn của đường truyền vô tuyến đối với từng người sử dụng trong môi
trường đa người sử dụng phụ thuộc vào tỉ số E
b
/N’
0
, trong đó E
b
là năng lượng bit
còn N
0
là mật độ tạp âm trắng Gausơ cộng bao gồm tự tạp âm và tạp âm quy đổi từ
máy phát của các người sử dụng khác. Để đảm bảo tỷ số E
b
/N’
0

không đổi và lớn
hơn ngưỡng yêu cầu cần điều khiển công suất của các máy phát của các người sử
dụng theo khoảng cách của nó với trạm gốc. Nếu như ở các hệ thống FDMA và
TDMA việc điều chỉnh công suất này không bắt buộc thì ở hệ thống CDMA điều
chỉnh công suất là bắt buộc và điều chỉnh này phải nhanh nếu không dung lượng
của hệ thống sẽ giảm. Chẳng hạn nếu công suất thu được của một người sử dụng
nào đó ở trạm gốc lớn hơn mười lần công suất phát của các người sử dụng khác, thì
nhiễu giao thoa đồng kênh do người sử dụng này gây ra cũng lớn gấp mười lần
nhiễu của các người sử dụng khác. Như vậy dung lượng của hệ thống sẽ giảm đi
một lượng bằng chín. Công suất thu được ở trạm gốc phụ thuộc vào khoảng cách
của các máy di động so với trạm gốc và có thể thay đổi đến 80 dB. Hiện tượng công
18
suất thu thay đổi theo khoảng cách giữa MS và BS được gọi là hiện tượng gần- xa
hiện tượng này ảnh hưởng lớn tới hệ thống, có thể được minh họa như sau:
Hình 2-1 : Mô tả hiện tượng gần- xa
Giả sử có hai trạm di động MS
1
và MS
2
cách đều trạm gốc BS một khoảng là d và
phát đi cùng một công suất là Pt
1
= Pt
2
phát cùng thời gian và tần số nên MS
1
và
MS
2
sẽ gây nhiễu lẫn nhau. Do cả hai trạm di động có cùng công suất phát và cách

đều trạm gốc nên tỉ số tín hiệu trên can nhiễu sẽ bằng 1:
C/I=Pr
1
/Pr
2
= 1
Trong đó: Pr
1
, Pr
2
là các tín hiệu mà BS thu được từ MS
1
và MS
2
. Bây giờ nếu
MS
1
đứng yên còn MS
2
tiến gần lại trạm gốc sao cho khoảng cách từ MS
2
tới trạm
gốc là d/2. Giả sử suy hao đường truyền tỷ lệ với mũ 4 khoảng cách thì công suất
thu ở trạm gốc đối với MS
1
sẽ suy hao với tỉ lệ d
4
còn đối với MS
2
sẽ suy hao theo

tỉ lệ (d/2)
4
= d
4
*1/16. Do đó công suất thu được ở trạm gốc của MS
2
sẽ lớn hơn công
suất thu được của MS
1
là 16 lần và tỉ số tín hiệu trên can nhiễu trong trường hợp
này sẽ là:
C/I=Pr
1
/Pr
2
= 1/16
Điều đó có nghĩa là tỉ số tín hiệu trên can nhiễu giảm 16 lần so với trường hợp
hai trạm di động ở cùng khoảng cách. Để giải quyết vấn đề này người ta cần điều
khiển công suất phát của các trạm di động sao cho các trạm di động ở gần trạm gốc
sẽ phát công suất nhỏ hơn so với các trạm di động ở xa trạm gốc. Trong trường hợp
này công suất phát của trạm MS
2
sẽ phải giảm 16 lần để C/I=1.
Dung lượng của một hệ thống di động CDMA đạt giá tri cực đại nếu công suất
phát của các máy di động được điều khiển sao cho ở trạm gốc công suất thu được là
như nhau đối với tất cả các người sử dụng. Ngoài việc giảm hiện tượng gần – xa,
điều khiển công suất còn được sử dụng để giảm hiện tượng che tối và duy trì công
19
suất phát trên một người sử dụng, cần thiết để đảm bảo tỉ số lỗi bit ở mức cho trước,
mức tối thiểu. Như vậy, điều khiển công suất còn cho một cái lợi khác là kéo dài

tuổi thọ của ác quy của MS.
- Ngoài ra thì việc điều khiển công suất còn làm tăng khả năng giải trải phổ tín
hiệu thu, làm cho việc thu, tách tách tín hiệu được dễ dàng hơn: Nếu có hai trạm di
động MS
1
và MS
2
cùng thu, phát trên một kênh CDMA có phổ tín hiệu tương ứng
là D
1
(f) và D
2
(f). Phổ D
1
(f) và D
2
(f) có thể nằm gần hoặc xa nhau trên dải tần.
Trước khi truyền đi các phổ này sẽ được trải rộng ra nhờ mã trải phổ c
1
(t) và c
2
(t)
tương ứng. Lúc này phổ của tín hiệu có dạng gần giống phổ của tạp âm.
Giả sử tín hiệu của trạm di động MS
1
là tín hiệu cần thu, thì tín hiệu của MS
2
coi
như là nhiễu. Tại phía thu tín hiệu cần thu sẽ được đưa vào giải trải phổ với mã giải
trải phổ c

1
(t) là bản sao đồng bộ của mã trải phổ tại phía phát. Như vậy phổ tín hiệu
D
1
(f) sẽ được nén lại giống như phổ ban đầu. Các nhiễu dải hẹp sinh ra trong quá
trình truyền tin sẽ được trải phổ ra với mã c
1
(t) và như vậy ta sẽ thu được tín hiệu
cần thu của MS
1
. Nhưng nếu tại phía thu tín hiệu trải phổ tín hiệu của MS
2
thu được
vẫn còn cao hơn (do công suất phát lớn) phổ tín hiệu của MS
1
sau khi đã nén (nói
cách khác phổ tín hiệu D
1
(f) bị chìm trong nền nhiễu) thì máy thu cũng sẽ không
thu được tín hiệu của MS
1
làm mất thông tin. Như vậy để thu được tín hiệu của MS
1
thì phải điều chỉnh công suất phát của để nền tạp âm thu được tại máy thu của BTS
là đồng đều nhau
20
Hình 2-2: Mô tả sự tác động của công suất đến việc giải trải phổ
Như vậy công suất của các máy di động được điều chỉnh sao cho sau khi giải trải
phổ thì phổ của tín hiệu cần thu sẽ lớn hơn nền nhiễu để máy thu có thể tách và giải
điều chế.

2.1.2 Phân loại điều khiển công suất
Điều khiển công suất nhanh và nghiêm ngặt là nét quan trọng nhất ở các hệ
thống thông tin di động CDMA, nhất là ở đường lên. Thiếu điều khiển công suất,
một MS phát công suất lớn hơn sẽ chặn một bộ phận lớn ô dẫn đến hiện tượng gần-
xa ở CDMA làm giảm dung lượng hệ thống. Để điều khiển công suất của một hệ
thống thì người ta căn vào các tham số sau:
- Trên cơ sở đo cường độ tín hiệu
- Trên cơ sở tỉ số tín hiệu trên tạp âm SIR
- Trên cơ sở tỉ lệ lỗi bít BER
Dựa vào các tham số trên chúng ta có các phương pháp điều khiển công suất sau:
a/ Điều khiển công suất cho đường xuống và đường lên
Điều khiển công suất cho đường lên (từ MS đến BS) ở hệ thống DS-CDMA là
một yêu cầu rất quan trọng vì hiệu ứng gần-xa. Trong trường hợp này, có một dải
động để điều khiển công suất chừng 80 dB. Trên đường xuống, không có hiệu ứng
21
gần-xa do mô hình một-tới nhiều. Điều khiển công suất có nhiệm vụ bù nhiễu bên
trong cell gây ra bởi các trạm di động, đặc biệt là nhiễu gần biên giới của của các
cell này (được chỉ ra trong hình 2-3). Hơn thế nữa, điều khiển công suất trên đường
xuống có nhiệm vụ làm giảm thiểu nhiễu bằng cách giữ QoS tại mức giá trị mục
tiêu.
Hình 2-3 Bù nhiễu bên trong cell (điều khiển công suất ở đường xuống)
b/ 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 độ lợi 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 trong mạng và không thể ứng dụng trong thực tế. Chúng có thể sử dụng để đưa
ra giới hạn về hiệu suất của thuật toán phân tán.
Bộ điều khiển phân tán chỉ điều khiển công suất của một trạm phát đơn và thuật
toán chỉ phụ thuộc vào nội bộ, như SIR hay độ lợi kênh của người sử dụng đặc biệt.
Những thuật 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 một
kênh 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 khách
quan hợp lý.
22
c/ Điều khiển công suất vòng kín, điều khiển công suất vòng hở
Tồn tại ba phương pháp điều khiển công suất sau đây:
• Điều khiển công suất vòng hở (chỉ có UE thực hiện quá trình điều
khiển)
• Điều khiển công suất nhanh vòng kín (cả UE và BS cùng tham gia quá
trình điều khiển công suất) gồm điều khiển công suất vòng trong và
điều khiển công suất vòng ngoài.
Hệ thống WCDMA cung cấp chức năng điều khiển công suất hai chiều, chiều
về (từ BS đến máy di động), chiều lên (từ máy di động đến BS) kết hợp với quá
trình điều khiển công suất vòng hở và vòng kín. Nhằm năng cao dung lượng hệ
thống, đảm bảo các dịch vụ chất lượng cao…
2.2 CHUYỂN GIAO
Do tính chất di động của thuê bao di động nên mạng di động phải tổ chúc theo
một cấu trúc địa lý nhất định để tiện cho việc kết nối mạng và thông tin liên lạc của
UE cũng như cho việc theo dõi và quản lý thuê bao di động của nhà mạng. Một
phương pháp tổ chức hợp lý mà ngày nay hầu như tất cả các mạng điện thoại di
động đều áp dụng đó là phương pháp tổ chức mạng có cấu trúc như mạng tổ ong.
Trong thông tin di động CDMA nói riêng, thông tin di động nói chung thì các thuê
bao di động MS luôn di chuyển từ vùng này sang vùng khác, nói cách khác là MS
luôn di chuyển qua lai giữa các ô tế bào của mạng. Việc di chuyển này có thể dẫn
tới việc đăng kí vị trí mới vào VLR, sự canh nghe trên kênh tìm gọi, đường truyền

thông tin trên các kênh lưu lượng cụng phải thay đổi để phù hợp với sự thay đổi của
từng trạm gốc BS khác nhau. Quá trình thay đổi cho phù hợp đó gọi là quá trình
chuyển giao. Chuyển giao là phương tiện cần thiết để thuê bao có thể di động trong
mạng. Khi thuê bao di chuyển từ vùng phủ sóng của cell này sang vùng phủ sóng
của một cell khác thì kết nối với cell mới phải được thiết lập và kết nối với cell cũ
phải bị hủy bỏ.
2.2.1 Mục đích của chuyển giao ( Handoff)
Có nhiều lý do cần phải thực hiện việc chuyển giao. Lý do cơ bản của chuyển
giao là kết nối vô tuyến không thỏa mãn một bộ tiêu chuẩn nhất định và do đó hoặc
UE hoặc UTRAN sẽ thực hiện các công việc để cải thiện kết nối đó. Các điều kiện
chuyển giao thường gặp là: điều kiện chất lượng tín hiệu, tính chất di chuyển của
thuê bao, sự phân bố lưu lượng, băng tần…
23
Điều kiện chất lượng tín hiệu là điều kiện khi chất lượng hay cường độ tín hiệu
vô tuyến bị suy giảm dưới một ngưỡng nhất định được định nghĩa bởi RNC, sự suy
giảm tín hiệu sẽ được nhận biết bằng cách đo mức tín hiệu. Việc đo tín hiệu được
thực hiện ở cả UE và RNC. Chuyển giao phụ thuộc vào chất lượng tín hiệu được
thực hiện cho cả hướng lên và hướng xuống cảu đường truyền dẫn vô tuyến.
Chuyển giao do nguyên nhân lưu lượng xảy ra khi dung lượng lưu lượng của
cell đạt tới một giới hạn tối đa cho phép hoặc vượt quá ngưỡng giới hạn đó. Khi đó
các thuê bao ở ngoài rìa của cell (có mật độ tải cao) sẽ được chuyển giao sang cell
bên cạnh (có mật độ tải thấp). Bằng cách thực hiện chuyển giao như vậy, tải hệ
thống sẽ được phân bố đều và như cầu về dung lượng và vùng phủ sóng được điều
chỉnh một cách có hiệu quả để đáp ứng nhu cầu lưu lượng trong mạng.
Số lượng chuyển giao phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của thuê bao. Khi UE di
chuyển theo một hướng nhất định không thay đổi, tốc độ di chuyển của UE càng
cao thì càng có nhiều chuyển giao thực hiện trong RAN. Để tránh những chuyển
giao không cần thiết, thuê bao chuyển động với tốc độ cao có thể được thực hiện
chuyển giao từ các cell vi mô (micro-cell) đến các cell vĩ mô (macro-cell). Trong
trường hợp ngược lại thuê bao di chuyển với tốc độ chậm, thuê bao này có thể được

chuyển giao từ cell vĩ mô sang cell vi mô nhằm cải thiện chất lượng tín hiệu.
Quyết định thực hiện chuyển giao thông thường được thực hiện bởi RNC đang
phục vụ thuê bao đó, loại trừ trường hợp chuyển giao vì lý do lưu lượng. Chuyển
giao do nguyên nhân lưu lượng được thực hiện bởi trung tâm chuyển mạch di động
(MSC)
24
Đo lường:
- Đo các tham số
- Báo cáo các tham số
đo được
Quyết định:
-Các tham số thuật
toán
-Các đặc tính chuyển
giao
Thực hiện;
- Tín hiệu chuyển giao
- Phân bổ tài nguyên
vô tuyến
2.2.2 Trình tự chuyển giao
Trình tự chuyển giao gồm có ba pha như hình vẽ, bao gồm : pha đo lường, pha
quyết định và pha thực hiện.
Hình 2-4: Tiến trình thực hiện chuyển giao
a/ Đo lường
Đo lường là một nhiệm vụ quan trọng trong quá trình chuyển giao vì hai lý do cơ
bản sau :
- Mức tín hiệu trên đường truyền dẫn vô tuyến thay đổi rất lớn tùy thuộc
vào pha đinh và tổn hao đường truyền. Những thay đổi này phụ thuộc vào
môi trường trong cell và tốc độ di chuyển của thuê bao.
- Số lượng các báo cáo đo lường quá nhiều sẽ làm ảnh hưởng đến tải hệ

thống
Để thực hiện chuyển giao, trong suốt quá trình kết nối, UE liên tục đo cường độ
tín hiệu của các cell lân cận và thông báo kêt quả tới mạng, tới bộ điều khiển truy
nhập vô tuyến RNC. Dữ liệu đo lường của UE có thể chia thành các nhóm sau :
- Dữ liệu đo cùng tần số là dữ liệu đo cường độ tín hiệu cùng tần số của các
kênh vật lý đường xuống.
- Dữ liệu đo ở các tần số khác nhau là dữ liệu đo cường độ tín hiệu có tần số
khác nhau của các kênh vật lý đường xuống.
25