chuyển giao mềm trong mạng wcdma

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VIỄN THÔNG 2
  


ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
HỆ: ĐÀO TẠO CHÍNH QUY
NIÊN KHÓA : 2005-2010
Tên đề tài:

CHUYỂN GIAO MỀM TRONG MẠNG WCDMA

Mã số đề tài: 09405160029




Sinh viên thực hiện : LÊ TRUNG HIẾU
MSSV : 405160029
Lớp : Đ05VTA1
Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN HUY HÙNG



TP HỒ CHÍ MINH – THÁNG 11/2009

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

  
*V*

Tp. Hồ Chí Minh, ngày …tháng……năm 2009
Giáo viên hướng dẫn


Nguyễn Huy Hùng



NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
  
*V*

Tp. Hồ Chí Minh, ngày …tháng……năm 2009
Giáo viên phản biện





LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường Học viện Công
nghệ Bưu chính Viễn thông đã giảng dạy và truyền đạt cho em những kiến thức trong
thời gian qua. Đặc biệt, em xin cảm ơn thầy Nguyễn Huy Hùng đã định hướng và chỉ
dẫn cho em. Bằng sự nhiệt tình cùng với những góp ý, gợi mở, những kiến thức quý
báu từ Thầy, đã giúp em có thể hiểu được một cách sâu sắc và rõ ràng hơn những điều
còn vướng mắc trong thời gian làm luận án này.
Kế đến, em xin cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ dẫn của các bạn lớp Đ05VT, tuy sự
giúp đỡ đó không lớn nhưng cũng giúp em giải đáp một số thắc mắc khi làm luận án

này.
Và cuối cùng, em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, ba mẹ cũng như các
anh chị em của em, những người đã luôn động viên, củng cố tinh thần cho em trong
suốt thời gian làm luận án này.
Mặc dù Em đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và
năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận
được những đóng góp quí báu của quí thầy cô và các bạn.


Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2009
Sinh viên
Lê Trung Hiếu












Báo cáo tốt nghiệp Mục lục
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 1

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
MỤC LỤC HÌNH VẼ 3

MỤC LỤC BẢNG 4
LỜI MỞ ĐẦU 5
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 6
1.1 Sự phát triển của mạng di động 6
1.1.1 Hệ thống di động tương tự thế hệ đầu tiên 6
1.1.2 Hệ thống di động thế hệ thứ 2 và giai đoạn 2 + 6
1.1.3 Hệ thống di động thế hệ thứ 3 và cao hơn nữa 9
a) Cấu trúc mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 UMTS 11
b) Hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo: 13
1.2 Tổng quan về công nghệ CDMA 13
1.2.1 Nguyên lý trải phổ (CDMA) 13
1.2.2 Trải phổ và giải trải phổ 14
1.2.3 Đa truy xuất 15
1.2.4 Các đặc điểm chính của công nghệ WCDMA 16
1.3 Quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM: Radio Resource Management) 17
1.3.1 RRM trong mạng di động 17
1.3.2 Chức năng của RRM 18
a) Điều khiển công suất (Power Control) 18
b) Điều khiển chuyển giao (Handover control) 21
c) Điều khiển thâm nhập (Admission control) 21
d) Điều khiển Tải (Điều khiển tắc nghẽn) 23
CHƯƠNG II: CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG 3G WCDMA 25
2.1 Tổng quan về chuyển giao trong mạng di động 25
2.1.1 Các kiểu chuyển giao trong hệ thống 3G WCDMA 25
2.1.2 Các mục tiêu của chuyển giao 26
2.1.3 Các thủ tục và phép đo chuyển giao 27
2.2 Chuyển giao mềm (SHO) 28
2.2.1 Nguyên lý của chuyển giao mềm 29
2.2.2 Thuật toán chuyển giao mềm 31
2.2.3 Đặc điểm của chuyển giao mềm 34

CHƯƠNG III : PHÂN TÍCH HIỆU SUẤT CẤP ĐƯỜNG DẪN VÀ CẤP HỆ THỐNG 37
3.1 Phân tích hiệu suất cấp đường dẫn 37
3.1.1 Phân tích nhiễu hướng xuống 37
a) Nhiễu intra-Cell và nhiễu inter-Cell 38
b) Những tác động của chuyển giao mềm đến nhiễu hướng xuống 42
Báo cáo tốt nghiệp Mục lục
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 2

3.1.2 Sự phân bố công suất hướng xuống 43
a) Phân bố công suất không có SHO 43
b) Phân bố công suất với SHO 44
3.1.3 Kết luận 50
3.2 Phân tích hiệu suất câp hệ thống 50
3.2.1 Độ lợi chuyển giao mềm hướng xuống 50
a) Độ lợi chuyển giao mềm 51
b) Những tác động đối với độ lợi chuyển giao mềm 54
3.2.2 Sơ đồ chọn lựa và tái chọn lựa Cell 55
a) Nguyên lý cơ bản của các sơ đồ chọn lựa Cell (CS) khác nhau 56
b) Những tác động của các sơ đồ chọn lựa Cell khác nhau đến độ lợi SHO 58
3.2.3 Các thuật toán chuyển giao mềm 58
a) Các thuật toán SHO khác nhau 59
b) Vùng SHO của các thuật toán chuyển giao mềm khác nhau 62
3.2.4 Điều khiển công suất hướng xuống 62
a) Phân bố công suất dưới 3 điều kiện điều khiển công suất 63
b) Độ lợi SHO dưới những tác động của điều khiển công suất 65
CHƯƠNG IV: CHIẾN LƯỢC ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TỐI ƯU TRONG CHUYỂN
GIAO MỀM 67
4.1 Nguyên lý của cách tiếp cận mới 67
4.2 Đánh giá tính khả thi 68
CHƯƠNG V: CHƯƠNG TRÌNH DEMO 72

KẾT LUẬN 73
BẢNG TỪ VIẾT TẮT 74
PHỤ LỤC 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO 79









Báo cáo tốt nghiệp Mục lục hình vẽ
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 3


MỤC LỤC HÌNH VẼ

Hình I.1 Sự phát triển của mạng di động 7
Hình I.2 Lộ trình phát triển từ 2G đến 3G 10
Hình I.3 Trải phổ và giải trải phổ 15
Hình I.4 Các công nghệ đa truy xuất 15
Hình I.5 Nguyên lý đa truy xuất trải phổ 16
Hình I.6 Các vị trí điển hình của RRM trong mạng WCDMA 18
Hình I.7 Hiệu ứng gần xa (điều khiển công suất hướng lên) 19
Hình I.8 Bù nhiễu inter-cell (điều khiển công suất hướng xuống) 20
Hình I.9 Thuật toán chung của điều khiển công suất vòng ngoài 21
Hình I.10 Đường cong tải 22

Hình II.1 Các viễn cảnh của các kiểu chuyển giao khác nhau 26
Hình II.2 Các thủ tục chuyển giao 28
Hình II.3 Sự so sánh giữa chuyển giao cứng và chuyển giao mềm 30
Hình II.4 Nguyên lý chuyển giao mềm (trường hợp 2 đường) 31
Hình II.5 Thuật toán chuyển giao mềm của IS-95A 32
Hình II.6 Thuật toán chuyển giao mềm WCDMA 33
Hình II.7 Giảm nhiễu hướng lên bằng cách sử dụng SHO 35

Hình III.1 Nhiễu hướng lên 37
Hình III.2 Nhiễu hướng xuống 38
Hình III.3 χ ,Nhiễu inter-Cell hướng xuống tương đối 40
Hình III.4 η, Tỷ số nhiễu inter-Cell và intra-Cell 41
Hình III.5 Độ nhạy của nhiễu hướng xuống tương đối với các thông số vô tuyến 41
Hình III.6 Những tác động của chuyển giao mềm đến nhiễu hướng xuống 42
Hình III.7 Ý nghĩa của β
1
β
2
β
3
với các vị trí MS khác nhau 47
Hình III.8 Hàm phân bố tích luỹ của β
1
β
2
và β
3
48
Hình III.9 Công suất tổng trung bình đối với vị trí của trạm di động 49
Hình III.10 Công suất kênh lưu lượng hướng xuống 49

Hình III.11 Vùng chuyển giao mềm và vùng phủ sóng hiệu quả của Cell 51
Hình III.12 Sự bố trí Cell 52
Hình III.13 Sơ đồ chọn lựa Cell 56
Hình III.14 Lưu đồ chọn lựa Cell hoàn hảo 57
Hình III.15 Lưu đồ chọn lựa Cell bình thường 58
Hình III.16 Lưu đồ thuật toán chuyển giao mềm IS-95A 60
Hình III.17 Lưu đồ thuật toán chuyển giao mềm UTRA 61
Hình III.18 So sánh vùng SHO của các thuật toán khác nhau 62

Hình IV.1 Điều khiển công suất hướng xuống trong Chuyển giao mềm 67
Hình IV.2 Công suất truyền tổng tương đối cho các MS trong chuyển giao mềm. 71

Hình V.1 Mô hình chuyển giao 72
Báo cáo tốt nghiệp Mục lục bảng
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 4

MỤC LỤC BẢNG

TABLE I.1 Các thông số kỹ thuật của hệ thống số thế hệ thứ 2 8

TABLE III.1 Bảng liên kết 54

TABLE IV.1 Các thông số hệ thống 71

Báo cáo tốt nghiệp Lời mở đầu
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 5

LỜI MỞ ĐẦU

Như ta đã biết, các đầu cuối di động cho phép thuê bao truy xuất các dịch vụ
trong khi đang di chuyển, điều này đặc biệt đã thúc đẩy sự phát triển 1 cách nhanh
chóng của ngành công nghiệp mạng di động, và thay đổi nó từ một công nghệ mới
thành một ngành công nghiệp lớn trong vòng ít hơn hai thập kỷ.
Chuyển giao là một chức năng thiết yếu để đối phó với tính di động của các
thuê bao di động. So với chuyển giao cứng truyền thống được sử dụng trong mạng di
động GSM, thì chuyển giao mềm sử dụng trong IS-95 và được đề xuất cho mạng 3G
có hiệu suất tốt hơn trên cả hai cấp độ đường dẫn và hệ thống.

Trong hầu hết các phân tích trước đây về chuyển giao mềm đều tập trung vào
hướng lên. Tuy nhiên, trong các mạng di động tương lai thì hướng xuống lại cực kỳ
quan trọng đối với dung lượng hệ thống bởi tính bất đối xứng của các dịch vụ mới,
chẳng hạn như lưu lượng Internet. Hiểu được vấn đề đó, nên luận án này sẽ đi sâu
nghiên cứu các đặc tính của chuyển giao mềm cũng như những tác động của nó đến
dung lượng hay hiệu suất hướng xuống trong mạng WCDMA. Cụ thể là:
Chương 1: sẽ giới thiệu tổng quan về mạng thông tin di động
Chương 2 + chương 3: giới thiệu về chuyển giao mềm và những tác động của nó ở cấp
độ đường dẫn và hệ thống.
Chương 4: sẽ đưa ra chiến lược điều khiển công suất tối ưu suốt trong quá trình
chuyển giao mềm.
Trong quá trình thực hiện luận án có thể em sẽ không tránh khỏi những sai sót.
Rất mong nhận được sự phê bình, góp ý của quý thầy cô và các bạn. Em xin chân
thành cảm ơn.







Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 6

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
1.1 Sự phát triển của mạng di động
1.1.1 Hệ thống di động tương tự thế hệ đầu tiên
Năm 1980 đã bắt đầu kỷ nguyên mạng điện thoại di động tế bào, và từ đó
truyền thông di động đã trải qua những thay đổi đáng kể và phát triển lớn về mặt kinh
nghiệm.Hình I.2 cho thấy sự tiến triển của mạng di động.

Hệ thống di động thế hệ đầu tiên đã sử dụng phương thức truyền tương tự đối
với các dịch vụ thoại. Năm 1979, hệ thống di động đầu tiên trên thế giới đã được đưa
vào hoạt động bởi Nippon Telephone and Telegraph (NTT) ở Tokyo, Japan.Hệ thống
đã sử dụng 600 kênh hai chiều trên phổ tần 30 MHz ở băng tần 800 MHz, với khoảng
cách kênh là 25 kHz. 2 năm sau, kỷ nguyên di động tế bào đã hướng tới Châu Âu. 2
phổ biến nhất của hệ thống tương tự là Nordic Mobile Telephones (NMT) và Total
Access Communication Systems (TACS).Năm 1981, hệ thống NMT-450 đã được
thương mại hoá bởi NMT ở Scandinavia. Hệ thống hoạt động ở dải tần 450 MHz và
900 MHz với băng thông tổng cộng là 10 MHz. TACS, được ra mắt tại Anh vào năm
1982, hoạt động tại tần số 900 MHz với băng tần dành cho mỗi đường là 25 MHz và
băng thông mỗi kênh là 25 kHz. TACS được mở rộng triển khai vào năm 1985. Ngoài
NMT và TACS, một số hệ thống tương tự khác cũng đã được giới thiệu vào năm 1980
trên toàn Châu Âu. Ví dụ, ở Đức, hệ thống di động tế bào C-450 , hoạt động tại băng
tần 450 MHz và 900 MHz (sau này) , được triển khai vào tháng Chín năm 1985. Tất cả
các hệ thống này cung cấp khả năng chuyển vùng và chuyển giao nhưng mạng di động
tế bào lại không cho phép liên kết nối giữa các quốc gia. Đây là một trong những khó
khăn không thể tránh khỏi của mạng di động thế hệ đầu tiên. Tại Hoa Kỳ, mạng điện
thoại di động AMPS (Advanced Mobile Phone System) được đưa ra vào năm 1982.
Hệ thống được phân bổ một băng thông 40 MHz trong dải tần từ 800 đến 900 MHz.
Năm 1988, AMPS được bổ sung thêm 10 MHz băng thông và gọi là phổ mở rộng
Expanded Spectrum (ES).
1.1.2 Hệ thống di động thế hệ thứ 2 và giai đoạn 2 +
Hệ thống di động thế hệ thứ 2 được giới thiệu vào cuối những năm 1980.Các
dịch vụ dữ liệu tốc độ thấp cũng như các dịch vụ thoại truyền thống được hỗ trợ. Các
hệ thống này sử dụng kỹ thuật truyền dẫn số chứ không phải truyền dẫn tương tự. Do
vậy, so với hệ thống di động thế hệ thứ nhất, hiệu suất phổ của thế hệ thứ 2 cao hơn,
dịch vụ dữ liệu và khả năng chuyển vùng tốt hơn. Ở Châu Âu, hệ thống toàn cầu dành
cho truyền thông di động có tên gọi là GSM (Global System for Mobile
Communications) được triển khai để cung cấp một tiêu chuẩn mang tính thống nhất.
Điều này cho phép các dịch vụ không có đường nối ra khỏi Châu Âu bằng phương

thức chuyển vùng quốc tế. Hệ thống GSM sớm nhất hoạt động ở băng tần 900 MHz
với băng thông tổng cộng là 50 MHz. Suốt trong quá trình phát triển hơn 20 năm, công
nghệ GSM đã liên tục được cải tiến để cung cấp các dịch vụ tốt hơn trên thị trường.
Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 7

Những công nghệ mới tiên tiến hơn được biết đến như là hệ thống thế hệ 2,5 (2,5G)
đều được phát triển dựa trên nền tảng của hệ thống GSM gốc. Cho đến nay, như là một
hệ thống di động lớn nhất trên toàn thế giới, GSM là công nghệ của sự lựa chọn tại
hơn 190 quốc gia với khoảng 787.000.000 thuê bao.

Hình I.1 Sự phát triển của mạng di động

Tại Hoa Kỳ, đã có 3 dòng phát triển của hệ thống di động tế bào số. Hệ thống
đầu tiên, được giới thiệu vào năm 1991, đó là IS-54 (North America TDMA Digital
Cellular), trong đó có một phiên bản mới hỗ trợ các dịch vụ bổ sung (IS 136) được
giới thiệu vào năm 1996. Trong đó, IS-95 đã được triển khai vào năm 1993. Sự uỷ
nhiệm truyền thông liên bang Mỹ Federal Communications Commision (FCC) cũng
bán đấu giá một khối phổ mới trong dải tần 1900 MHz (PCS), cho phép GSM 1900
nhập vào thị trường Mỹ. Ở Nhật Bản, hệ thống Personal Digital Celluar (PDC), ban
đầu được biết đến như là JDC (Japanese Digital Cellular) bước đầu được định nghĩa
vào năm 1990. Dịch vụ thương mại đã được bắt đầu bởi NTT vào năm 1993 ở băng
tần 800 MHz và năm 1994 ở băng tần 1,5 GHz. Bảng I.1 cho thấy các thông số kỹ
thuật của bốn hệ thống di động số thế hệ thứ hai điển hình.

Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 8

GSM IS-136 IS-95 PDC
Đa truy xuất TDMA TDMA CDMA TDMA

Điều chế


GMSK
π/4-DQPSK
Coherent π/4-DQPSK
Coherent 8-PSK

QPSK/O-QPSK

π/4-DQPSK

Độ rộng kênh 200 kHz 30 kHz 1.25 kHz 25 kHz
Tốc độ bit 270.833 kbit/s 48.6 kbit/s(π/4-DQPSK)
72.9 kbit/s(8-PSK)
1.2288 Mchip/s 42 kbit/s
Độ dài khung 4.615 ms 40 ms 20 ms 20 ms
Số khe/khung 8/16 6 1 3/6
Băng tần
(lên/xuống)
(MHz)
880 915/935 960
1720-1785/1805-1880

1930-1990/1850-1910
824-849/869-894
1930-1990/1850-1910
824-849/869-894
1930-1990/1850-
1910
810 826/910 956
1429-1453/1477-
1501
Tốc độ dữ liệu
cho phép tối đa
(kbit/s)
HSCSD: 57.6
GPRS: 115.2-182.4
IS-136+: 43.2 IS 95A: 14.4
IS 95B: 115.2
28.8
Chuyển giao Cứng Cứng Mềm Cứng

TABLE I.1 Các thông số kỹ thuật của hệ thống số thế hệ thứ 2

Ngày nay, hệ thống di động tế bào số thế hệ thứ hai vẫn chiếm ưu thế trong
ngày công nghiệp di động trên toàn thế giới. Tuy nhiên, họ đang tiến triển theo hướng
hệ thống thế hệ thứ ba (3G) vì những nhu cầu về lưu lượng di động và sự xuất hiện của
các loại hình dịch vụ mới. Các hệ thống mới, chẳng hạn như là HSCSD (High Speed
Circuit Switched Data), GPRS (General Packet Radio Service), và IS 95B, thường
được gọi chung là thế hệ 2,5 (2,5G).
HSCSD, GPRS và EDGE tất cả đều dựa trên nền tảng của hệ thống GSM ban
đầu. HSCSD là sự cải tiến đầu tiên của giao tiếp vô tuyến GSM: nó bó các khe thời
gian GSM để cho ra một tốc độ dữ liệu tối đa về mặt lý thuyết là 57,6 Kbit/s ( 4

bit/s). HSCSD cung cấp cả 2 loại hình dịch vụ đối xứng và bất đối xứng và nó
được triển khai tương đối dễ dàng. Tuy nhiên, HSCSD không dễ dàng về mặt giá cả
cạnh tranh.
Sau HSCSD, GPRS là bước phát triển tiếp theo của giao tiếp vô tuyến GSM.
Ngoài bó các khe thời gian, thì 4 sơ đồ mã hoá kênh mới được đề xuất. GPRS cung
cấp “always on” các gói dữ liệu chuyển mạch gói với băng thông chỉ được sử dụng khi
cần thiết. Vì vậy, GPRS cho phép GSM truy xuất Internet với hiệu suất phổ cao bằng
cách sử dụng các khe thời gian khác nhau giữa các User. Về mặt lý thuyết, GPRS có
Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 9

thể hỗ trợ tốc độ dữ liệu lên tới 160 Kbit/s (hiện tại GPRS cung cấp 40 Kbit/s). Triển
khai GPRS không dễ dàng như là HSCSD vì mạng lõi cần phải được nâng cấp tốt.
EDGE sử dụng cấu trúc vô tuyến GSM và khung TDMA nhưng với một sơ đồ
điều chế mới, 8QPSK, thay vì GMSK, qua đó tăng gấp 3 lần so với GSM thông qua
việc sử dụng cùng một băng thông. EDGE kết hợp với GPRS sẽ cung cấp tốc độ dữ
lieu cho mỗi User lên đến 384 Kbit/s.
1.1.3 Hệ thống di động thế hệ thứ 3 và cao hơn nữa
Hệ thống thông tin di động chuyển từ thế hệ 2 sang thế hệ 3 qua một giai đoạn
trung gian là thế hệ 2,5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợp nhiều khe hoặc
nhiều tần số hoặc sử dụng công nghệ CDMA trong đó có thể chồng lên phổ tần của thế
hệ hai nếu không sử dụng phổ tần mới, bao gồm các mạng đã được đưa vào sử dụng
như: GPRS, EDGE và CDMA2000-1x. Ở thế hệ thứ 3 này các hệ thống thông tin di
động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc
độ bit lên đến 2 Mbit/s. Để phân biệt với các hệ thống thông tin di động băng hẹp hiện
nay, các hệ thống thông tin di động thế hệ 3 gọi là các hệ thống thông tin di động băng
rộng.
Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3 IMT-2000 đã được đề
xuất, trong đó 2 hệ thống W-CDMA và CDMA2000 đã được ITU chấp thuận và đưa
vào hoạt động trong những năm đầu của những thập kỷ 2000. Các hệ thống này đều

sử dụng công nghệ CDMA, điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho
giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin di động thế hệ 3.
- W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là sự nâng cấp của các
hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng công nghệ TDMA như: GSM, IS-136.
- CDMA2000 là sự nâng cấp của hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng
công nghệ CDMA: IS-95.

Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 10


Hình I.2 Lộ trình phát triển từ 2G đến 3G
Yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3:
Thông tin di động thế hệ thứ 3 xây dựng trên cơ sở IMT-2000 được đưa vào
phục vụ từ năm 2001. Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưng
cũng đồng thời bảo đảm sự phát triển liên tục của thông tin di động thế hệ 2.
 Tốc độ của thế hệ thứ ba được xác định như sau:
- 384 Kb/s đối với vùng phủ sóng rộng.
- 2 Mb/s đối với vùng phủ sóng địa phương.
 Các tiêu chí chung để xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ ba (3G):
- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau:
+ Đường lên : 1885-2025 MHz.
+ Đường xuống : 2110-2200 MHz.
- Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô
tuyến:
+ Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến.
+ Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông.
- Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: trong công sở,ngoài
đường trên xe, vệ tinh.
- Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:

Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 11

+Môi trường thông tin nhà ảo (VHE: Virtual Home Environment)
trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng
toàn cầu.
+Đảm bảo chuyển mạng quốc tế.
+Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu
chuyển mạch theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói.
- Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.
a) Cấu trúc mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 UMTS
Hệ thống W-CDMA được xây dựng trên cơ sở mạng GPRS. Về mặt chức năng
có thể chia cấu trúc mạng W-CDMA ra làm hai phần : mạng lõi (CN ) và mạng truy
nhập vô tuyến (UTRAN ), trong đó mạng lõi sử dụng toàn bộ cấu trúc phần cứng của
mạng GPRS còn mạng truy nhập vô tuyến là phần nâng cấp của W-CDMA. Ngoài ra
để hoàn thiện hệ thống, trong W-CDMA còn có thiết bị người sử dụng (UE) thực hiện
giao diện người sử dụng với hệ thống. Từ quan điểm chuẩn hóa, cả UE và UTRAN
đều bao gồm những giao thức mới được thiết kế dựa trên công nghệ vô tuyến
WCDMA, trái lại mạng lõi được định nghĩa hoàn toàn dựa trên GSM. Điều này cho
phép hệ thống W-CDMA phát triển mang tính toàn cầu trên cơ sở công nghệ GSM.

Cấu trúc của UMTS

 UE (User Equipment)
Thiết bị người sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp người sử dụng với hệ thống.
UE gồm hai phần :
Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 12

- Thiết bị di động (ME : Mobile Equipment) : Là đầu cuối vô tuyến được sử dụng

cho thông tin vô tuyến trên giao diện Uu.
- Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM) : Là một thẻ thông minh chứa thông
tin nhận dạng của thuê bao, nó thực hiện các thuật toán nhận thực, lưu giữ các khóa
nhận thực và một số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối.
 UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network)
Mạng truy nhập vô tuyến có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đến truy
nhập vô tuyến. UTRAN gồm hai phần tử :
- Nút B : Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu. Nó cũng
tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến.
- Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC : Có chức năng sở hữu và điều khiển các tài
nguyên vô tuyến ở trong vùng (các nút B được kết nối với nó). RNC còn là điểm truy
cập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN.
 CN (Core Network)
- HLR (Home Location Register) : Là thanh ghi định vị thường trú lưu giữ thông
tin chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng. Các thông tin này bao gồm : Thông tin
về các dịch vụ được phép, các vùng không được chuyển mạng và các thông tin về dịch
vụ bổ sung như : trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi.
- MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register) : Là
tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh
cho UE tại vị trí của nó. MSC có chức năng sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh.
VLR có chức năng lưu giữ bản sao về lý lịch người sử dụng cũng như vị trí chính xác
của UE trong hệ thống đang phục vụ.
- GMSC (Gateway MSC) : Chuyển mạch kết nối với mạng ngoài.
- SGSN (Serving GPRS) : Có chức năng như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho
các dịch vụ chuyển mạch gói (PS).
- GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Có chức năng như GMSC nhưng chỉ
phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói.
 Các mạng ngoài
- Mạng CS : Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch kênh.
- Mạng PS : Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch gói.

 Các giao diện vô tuyến
- Giao diện CU : Là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME. Giao diện này
tuân theo một khuôn dạng chuẩn cho các thẻ thông minh.
- Giao diện UU : Là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố định của hệ
thống và vì thế mà nó là giao diện mở quan trọng nhất của UMTS.
Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 13

- Giao diện IU : Giao diện này nối UTRAN với CN , nó cung cấp cho các nhà khai
thác khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau.
- Giao diện IUr : Cho phép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất
khác nhau.
- Giao diện IUb : Giao diện cho phép kết nối một nút B với một RNC. IUb được
tiêu chuẩn hóa như là một giao diện mở hoàn toàn.
b) Hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo:
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 sang thế hệ 4 qua giai đoạn trung gian là
thế hệ 3,5 có tên là mạng truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA. Thế hệ 4 là
công nghệ truyền thông không dây thứ tư, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ tối đa
trong điều kiện lý tưởng lên tới 1 cho đến 1.5 Gb/giây. Công nghệ 4G được hiểu là
chuẩn tương lai của các thiết bị không dây. Các nghiên cứu đầu tiên của NTT
DoCoMo cho biết, điện thoại 4G có thể nhận dữ liệu với tốc độ 100 Mb/giây khi di
chuyển và tới 1 Gb/giây khi đứng yên, cho phép người sử dụng có thể tải và truyền lên
hình ảnh động chất lượng cao. Chuẩn 4G cho phép truyền các ứng dụng phương tiện
truyền thông phổ biến nhất, góp phần tạo nên các những ứng dụng mạnh mẽ cho các
mạng không dây nội bộ (WLAN ) và các ứng dụng khác.
Thế hệ 4 dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trực giao
OFDM, là kỹ thuật nhiều tín hiệu được gởi đi cùng một lúc nhưng trên những tần số
khác nhau. Trong kỹ thuật OFDM, chỉ có một thiết bị truyền tín hiệu trên nhiều tần số
độc lập (từ vài chục cho đến vài ngàn tần số). Thiết bị 4G sử dụng máy thu vô tuyến
xác nhận bởi phần mềm SDR (Software - Defined Radio) cho phép sử dụng băng

thông hiệu quả hơn bằng cách dùng đa kênh đồng thời. Tổng đài chuyển mạch mạng
4G chỉ dùng chuyển mạch gói, do đó, giảm trễ thời gian truyền và nhận dữ liệu.
1.2 Tổng quan về công nghệ CDMA
1.2.1 Nguyên lý trải phổ (CDMA)
Hệ thống truyền thông số được thiết kế để tối đa hoá dung lượng sử dụng.Từ
nguyên tắc dung lượng kênh của Shannon được biểu diễn ở (1.1), hiển nhiên rằng
dung lượng kênh có thể được tăng lên bằng cách tăng băng thông kênh.

(1.1)

Trong đó B là băng thông (Hz), C là dung lượng kênh (bit/s), S là công suất tín
hiệu và N là công suất nhiễu.Do đó, đối với một tỷ số S/N cụ thể (Signal to Noise
ratio:SNR), dung lượng sẽ được tăng lên nếu băng thông sử dụng để truyền thông tin
được tăng lên.CDMA là một công nghệ trải phổ của tín hiệu băng hẹp thành tín hiệu
băng rộng trước khi truyền.CDMA thường được gọi là Spread-Spectrum Multiple
Access (SSMA).
)1(log.
2
N
S
BC 

Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 14

Tỷ số của băng thông truyền và băng thông dữ liệu được gọi là độ lợi xử lý G
p

(cũng được gọi là hệ số trải phổ):

Hoặc (1.2)

Trong đó B
t
là băng thông truyền, B
i
là băng thông của tín hiệu mang thông tin,
B là băng thông RF và R là tốc độ thông tin dữ liệu.Tỷ số S/N liên quan đến tỷ số
E
c
/N
0
, trong đó E
b
là năng lượng của 1 bit, và N
0
là mật độ phổ công suất nhiễu, điều
này dẫn đến:

(1.3)


Do vậy, đối với yêu cầu E
b
/N
0
cố định, độ lợi xử lý cao thì tỷ số S/N phải nhỏ.
Trong hệ thống CDMA đầu tiên IS 95, băng thông truyền là 1,25 MHz. Trong hệ
thống WCDMA, băng thông truyền là khoảng 5 MHz.

Trong CDMA, mỗi User được gán một chuỗi mã duy nhất (mã trải phổ) được
sử dụng để trải tín hiệu băng hẹp thành tín hiệu băng rộng trước khi được truyền đi.
Đối với máy thu, do biết đựơc chuỗi mã đối với mỗi User nên nó có thể giải mã phục
hồi lại dữ liệu ban đầu.
1.2.2 Trải phổ và giải trải phổ
Trải phổ và giải trải phổ là những hoạt động cơ bản nhất của hệ thống
DS-CDMA, được đưa ra ở hình I.3. Dữ liệu ngừơi dùng ở đây được giả sử là điều chế
BPSK với tốc độ chuỗi bit là R. Nguyên lý trải phổ là nhân mỗi bit dữ liệu người dùng
với một chuỗi mã chu kỳ n bit, được gọi là chips.Ở đây, n=8, do đó hệ số trải phổ là
8.Dữ liệu sau khi trải phổ có tốc độ là 8 × R và nó có cùng dạng ngẫu nhiên giống như
là mã trải phổ.Sự gia tăng tốc độ dữ liệu bằng hệ số 8 tương ứng với sự mở rộng phổ
đang sử dụng của tín hiệu dữ liệu người dùng. Tín hiệu băng rộng sau đó sẽ được
truyền đi thông qua một kênh vô tuyến đến đầu cuối nhận.

i
t
p
B
B
G 
R
B
G
p


p
bb
GI
E

BI
RE
N
S 1
00





Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 15


Hình I.3 Trải phổ và giải trải phổ
Trong giải trải phổ, tín hiệu cao tần nhận được từ máy thu sẽ được nhân trở lại
với một chuỗi mã giống hệt như trong quá trình trải phổ.Như được hiển thị trên hình,
dữ liệu người dùng ban đầu đã được phục hồi hoàn toàn.
1.2.3 Đa truy xuất
Một mạng truyền thông di động là một hệ thống đa người dùng, trong đó một số
lượng lớn người sử dụng cùng chia sẻ chung một tài nguyên vật lý để truyền và nhận
thông tin.Khả năng đa truy xuất là một trong những thành phần cơ bản. Việc trải phổ
tín hiệu được truyền cho một tính khả thi về đa truy xuất của hệ thống CDMA. Hình
I.4 đưa ra ba công nghệ đa truy xuất khác nhau đó là : CDMA, TDMA, FDMA
Hình I.4 Các công nghệ đa truy xuất

Trong FDMA (Fequency Devision Multiple Access), các tín hiệu của các User
khác nhau được truyền trong mỗi kênh khác nhau với một tần số điều chế khác nhau.
Trong TDMA (Time Division Multiple Access), tín hiệu của các User khác nhau được
truyền trong các khe thời gian khác nhau. Với hai công nghệ trên, số User tối đa có thể

chia sẻ các kênh vật lý đồng thời là cố định. Tuy nhiên, trong CDMA, tín hiệu của các
User khác nhau được truyền trên cùng một băng tần tại cùng một thời gian. Mỗi tín
hiệu của User này như là nhiễu đối với tín hiệu của User khác và do đó dung lượng của
hệ thống CDMA có mối liên quan chặt chẽ đến cấp độ nhiễu: không có số lượng tối đa
Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 16

cố định, do đó, dung lượng giới hạn mềm được đưa vào sử dụng. Hình I.5 đưa ra một
ví dụ về cách 3 User có thể truy xuất đồng thời trong một hệ thống CDMA.
Tại đầu thu, User 2 thực hiện giải trải phổ tín hiệu thông tin của nó trở lại dạng
tín hiệu băng hẹp, nhưng các User khác không làm được. Điều này là bởi mối tương
quan chéo giữa mã của User chủ định và mã của các User khác là rất nhỏ: mạch dò chỉ
đặt công suất của tín hiệu chủ định và một phần nhỏ tín hiệu từ các User khác vào
trong băng thông thông tin.
Độ lợi xử lý, cùng với bản chất băng rộng của quá trình xử lý đã đưa ra những
lợi ích của hệ thống CDMA, như là dung lượng mềm và hiệu suất phổ cao.
Tuy nhiên, tất cả những lợi ích này đòi hỏi việc sử dụng chuyển giao mềm và
điều khiển công suất chặt chẽ để tránh tín hiệu của một User che khuất tín hiệu của
User khác.Điều khiển công suất và chuyển giao mềm sẽ được giải thích chi tiết hơn ở
các phần sau.
Hình I.5 Nguyên lý đa truy xuất trải phổ
1.2.4 Các đặc điểm chính của công nghệ WCDMA
WCDMA (Wideband CDMA) là công nghệ thông 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 công nghệ thông 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 nhau đặc biệt là dịch vụ tốc độ bit thấp
và trung bình.
WCDMA có các đặc điểm cơ bản sau :
- Là hệ thống đa truy cập phân chia theo mã trải phổ trực tiếp, có tốc

độ bit lên cao (lên đến 2 Mbps).
- Tốc độ chip 3,84 Mcps với độ rộng sóng mang 5 MHz, do đó hỗ trợ
tốc độ dữ liệu cao đem lại nhiều lợi ích như độ lợi đa phân tập.
Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 17

- Hỗ trợ tốc độ người sử dụng thay đổi liên tục. Mỗi người sử dụng
cung cấp một khung, trong khung đó tốc độ dữ liệu giữ cố định
nhưng tốc độ có thể thay đổi từ khung này đến khung khác.
- Hỗ trợ hai mô hình vô tuyến FDD và TDD. Trong mô hình FDD
sóng mang 5 MHz sử dụng cho đường lên và đường xuống, còn trong
mô hình TDD sóng mang 5 MHz chia xẻ theo thời gian giữa đường
lên và đường xuống.
- WCDMA hỗ trợ hoạt động không đồng bộ của các trạm gốc, do đó
dễ dàng phát triển các trạm gốc vừa và nhỏ.
- WCDMA sử dụng tách sóng có tham chiếu đến sóng mang dựa trên
kênh hoa tiêu, do đó có thể nâng cao dung lượng và vùng phủ.
- WCDMA được thiết kế dễ dàng nâng cấp hơn các hệ thống CDMA
như tách sóng đa người sử dụng, sử dụng anten thông minh để nâng
cao dung lượng và vùng phủ.
- WCDMA được thiết kế tương thích với GSM để mở rộng vùng phủ
sóng và dung lượng của mạng.
- Lớp vật lý mềm dẻo dễ thích hợp được tất cả thông tin trên một sóng
mang.
- Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1
- Hỗ trợ phân tập phát và các cấu trúc thu tiên tiến.
Nhược điểm chính của W_CDMA là hệ thống không cho phép trong băng TDD
phát liên tục cũng như không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chống nhiễu các môi
trường làm việc khác nhau.
Hệ thống thông tin di động thế hệ ba WCDMA có thể cung cấp các dịch vụ với

tốc độ bit lên đến 2 Mbps. Bao gồm nhiều kiểu truyền dẫn như truyền dẫn đối xứng và
không đối xứng, thông tin điểm đến điểm và thông tin đa điểm. Với khả năng đó, các
hệ thống thông tin di động thế hệ ba có thể cung cấp dễ dàng các dịch vụ mới như:
điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh, ngoài ra nó còn cung cấp các dịch vụ đa
phương tiện khác.
1.3 Quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM: Radio Resource Management)
1.3.1 RRM trong mạng di động
Radio Resource Management (RRM) trong mạng 3G có trách nhiệm cải thiện
việc sử dụng các nguồn tài nguyên giao tiếp không gian.Các mục tiêu của RRM có thể
được tóm tắt như sau:
 Đảm bảo QoS đối với các ứng dụng khác nhau.
 Duy trì vùng phủ sóng theo kế hoạch.
 Tối ưu hoá dung lượng hệ thống.
Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 18

Trong mạng 3G, tiền phân bố (pre-allocating) tài nguyên và quá kích thước
(over-dimensioning) mạng là không khả thi bởi vì không dự đoán trước được sự cần
thiết và các yêu cầu khác nhau của các dịch vụ khác nhau. Vì vậy, quản lý tài nguyên
vô tuyến bao gồm 2 phần: cấu hình tài nguyên vô tuyến và tái cấu hình. Cấu hình tài
nguyên vô tuyến có trách nhiệm phân bố tài nguyên một cách hợp lý khi có các yêu
cầu mới vào hệ thống để mạng ổn định và không rơi vào tình trạng quá tải. Nhưng, sự
tắc nghẽn có thể xảy ra trong mạng 3G bởi vì tính di động của người dùng, tái cấu hình
tài nguyên vô tuyến chịu trách nhiệm phân bố lại tài nguyên trong mạng khi tải tăng
lên hoặc tắt nghẽn bắt đầu xuất hiện. Nó có trách nhiệm điều chỉnh lại hệ thống quá tải
một cách nhanh chóng và điều khiển trở lại tải mục tiêu.
1.3.2 Chức năng của RRM
Quản lý tài nguyên vô tuyến có thể được chia thành các chức năng đó là điều khiển
công suất, chuyển giao, điều khiển thâm nhập và điều khiển tải. Hình I.6 thể hiện các
vị trí điển hình của RRM trong mạng WCDMA.

Hình I.6 Các vị trí điển hình của RRM trong mạng WCDMA

a) Điều khiển công suất (Power Control)
Điều khiển công suất là một yếu tố cần thiết trong tất cả các hệ thống di động
bởi các vấn đề về pin và các lý do an toàn, nhưng trong hệ thống CDMA, điều khiển
công suất là điều cần thiết bởi bản chất nhiễu được giới hạn trong hệ thống CDMA.
Trong GSM, điều khiển công suất chậm (tần số xấp xỉ 2 Hz) được triển
khai.Trong IS-95 điều khiển công suất nhanh với tần số 800 Hz được hỗ trợ ở đường
lên, nhưng ở đường xuống, một vòng điều khiển công suất tương đối chậm (xấp xỉ 50
Hz) điều khiển công suất truyền đi.Trong WCDMA, điều khiển công suất nhanh với
tần số 1,5 kHz được hỗ trợ trong cả 2 đường lên và đường xuống. Điều khiển công
suất nhanh và chặt chẽ là một trong những khía cạnh quan trọng của hệ thống
WCDMA.
Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 19

Các lý do để sử dụng điều khiển công suất là khác nhau đối với đường lên và
đường xuống. Các mục tiêu của điều khiển công suất có thể được tóm tắt như sau:
 Khắc phục hiệu ứng gần xa ở đường lên
 Tối ưu hoá dung lượng hệ thống bằng cách điều khiển nhiễu

 Tối đa hoá tuổi thọ pin của đầu cuối di động
Hình I.7 cho thấy vấn đề gần xa ở hướng lên. Các tín hiệu từ các MS (mobile
station) khác nhau được truyền đi đồng thời trên cùng một băng tần trong hệ thống
WCDMA. Nếu không có điều khiển công suất, tín hiệu đến từ một MS ở gần BS nhất
sẽ có thể chặn các tín hiệu từ các MS khác đang ở xa hoặc rất xa BS (Base station).
Trong trường hợp xấu nhất một MS công suất quá cao có thể chặn toàn bộ các MS
trong một cell. Giải pháp đưa ra là sử dụng điều khiển công suất để đảm bảo rằng các
tín hiệu đến từ các đầu cuối khác nhau có cùng một công suất và SIR (Signal-to-
interference Ratio) khi chúng đến trạm gốc BS.

Hình I.7 Hiệu ứng gần xa (điều khiển công suất hướng lên)

Ở hướng xuống, không có vấn đề gần xa trong viễn cảnh một MS ảnh hưởng
đến nhiều MS khác.Điều khiển công suất có trách nhiệm bù nhiễu inter-cell mà các
trạm di động phải chịu, đặc biệt là ranh giới giữa các cell gần nhau như trong hình I.8.
Hơn nữa, điều khiển công suất ở hướng xuống có nhiệm vụ giảm thiểu nhiễu tổng để
giữ giá trị QoS cho phép.



Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 20


Hình I.8 Bù nhiễu inter-cell (điều khiển công suất hướng xuống)

Trong hình I.8, mobile 2 phải chịu nhiễu inter-cell nhiều hơn mobile 1. Do đó,
để đáp ứng cùng một mục tiêu chất lượng, phần công suất thêm vào cần thiết phải
được phân bổ cho các kênh hướng xuống giữa BS và mobile 2.
Có 3 kiểu điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA đó là: điều khiển công

suất vòng hở, điều khiển công suất vòng đóng và điều khiển công suất vòng ngoài.
 Điều khiển công suất vòng hở
Điều khiển công suất vòng hở được sử dụng ở chế độ FDD UMTS dành cho
thiết lập công suất ban đầu cho di động.Trạm di động ước tính suy hao đường truyền
giữa trạm gốc và trạm di động bằng cách sử dụng một mạch điều khiển độ lợi tự động
(AGC:Automatic Gain Control) để đo cường độ tín hiệu nhận được.Theo ước tính suy
hao đường truyền đó, trạm di động có thể quyết định công suất truyền hướng lên. Điều
khiển công suất vòng hở có hiệu quả trong hệ thống TDD bởi vì hướng lên và hướng
xuống là đối ứng, nhưng nó không phải rất hiệu quả cho hệ thống FDD bởi các kênh
hướng lên và hướng xuống hoạt động ở các dải tần khác nhau và fading Rayleigh ở
đường lên và đường xuống là độc lập nhau. Vì vậy, điều khiển công suất vòng hở có
độ chính xác không cao.Và đó là lý do tại sao nó chỉ được sử dụng như là để thiết lập
công suất ban đầu trong hệ thống FDD.
 Điều khiển công suất vòng kín
Điều khiển công suất vòng kín, cũng còn được gọi là điều khiển công suất
nhanh trong hệ thống WCDMA, có nhiệm vụ điều khiển công suất truyền của MS
(hướng lên) hoặc của trạm gốc (hướng xuống) để chống lại fading của kênh vô tuyến
và đáp ứng SIR mục tiêu thiết lập bởi vòng ngoài. Lấy ví dụ, ở hướng lên, trạm gốc so
sánh SIR nhận được từ MS với SIR mục tiêu. Nếu SIR nhận được lớn hơn mục tiêu,
BS sẽ truyền một lệnh TPC ‘0’ đến MS thông qua kênh điều khiển được chỉ định
hướng xuống. Còn nếu SIR nhận được nhỏ hơn mục tiêu, BS sẽ truyền một lệnh TPC
‘1’ đến MS.Bởi vì tần số của điều khiển công suất vòng kín là rất lớn nên nó có thể bù
fading nhanh cũng như fading chậm.Một ví dụ khác ở hướng xuống, MS sẽ căn cứ vào
Báo cáo tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về mạng thông tin di động
SVTH: Lê Trung Hiếu Lớp Đ05VTA1 Trang 21

SIR nhận được từ BS và sự điều khiển công suất từ trạm gốc, nó sẽ điều khiển công
suất phát của nó một cách thích hợp.
 Điều khiển công suất vòng ngoài
Điều khiển công suất vòng ngoài là cần thiết để duy trì chất lượng của truyền

thông tại mức độ yêu cầu bằng cách thiết lập giá trị mục tiêu cho điều khiển công suất
vòng kín. Nó nhằm mục đích cung cấp chất lượng yêu cầu đó là không xấu và không
tốt. Tần số của điều khiển công suất vòng ngoài điển hình là từ 10-100 kHz. Hình I.9
thể hiện các thuật toán chung của điều khiển công suất vòng ngoài.










Hình I.9 Thuật toán chung của điều khiển công suất vòng ngoài
Điều khiển công suất vòng ngoài so sánh chất lượng thu được với chất lượng
yêu cầu. Thông thường chất lượng được định ngh ĩa như là một BER (Bit Error Rate)
hoặc FER (Fame Error Rate) mục tiêu nhất định. Mối quan hệ giữa SIR mục tiêu và
chất lượng mục tiêu phụ thuộc vào tốc độ di động và cấu hình đa đường. Nếu chất
lượng nhận được là tốt, điều đó có nghĩa là SIR mục tiêu hiện tại đủ cao để đảm bảo
QoS yêu cầu. Để giảm thiểu khoảng thừa, SIR mục tiêu sẽ được giảm. Tuy nhiên, nếu
chất lượng thu được xấu hơn chất lượng yêu cầu, SIR mục tiêu cần phải được tăng lên
để đảm bảo yêu cầu về QoS.
b) Điều khiển chuyển giao (Handover control)
Chuyển giao là một phần cần thiết của các hệ thống truyền thông di động tế
bào. Tính di động là nguyên nhân dẫn đến những biến động về chất lượng đường dẫn
và mức độ nhiễu trong hệ thống di động tế bào, đôi khi đòi hỏi một User cụ thể phải
thay đổi trạm gốc dịch vụ của nó. Và sự thay đổi này được gọi là Chuyển Giao
(Handover). Phần sau sẽ trình bày chi tiết hơn về vấn đề này.
c) Điều khiển thâm nhập (Admission control)

Nếu tải giao tiếp không gian được phép tăng quá mức thì vùng phủ sóng của
Cell sẽ giảm xuống dưới giá trị mong muốn ( còn được gọi là “tế bào thở”) và QoS của
các kết nối đang tồn tại sẽ không thể đảm bảo. Lý do của hiện tượng “tế bào thở” là vì
Chất lượng nhận
được tốt hơn chất
lượng yêu cầu
Đúng Sai
Tăng SIR mục tiêu Giảm SIR mục tiêu