công nghệ w-cdma và giải pháp nâng cấp mạng gsm lên w-cdma

1
Giáo viên hướng dẫn:
Hà Văn Kha Ly
SV thực hiện:
2
Nội dung chính
Chương 5: TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG TRONG W-CDMA
1
Chương 2: MẠNG GSM VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CẤP LÊN 3G
2
Chương 3: GIẢI PHÁP GPRS TRÊN MẠNG GSM3
Chương 4: CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 W-CDMA4
Chương 1: GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
5
3

Sử dụng phương pháp
đa truy cập phân chia theo
tần số FDMA.

Sử dụng phương
pháp đa truy cập
phân chia theo thời
gian TDMA.

Sử dụng phương
pháp đa truy cập
phân chia theo mã
CDMA.

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÁC THẾ HỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG

 Thế hệ 2:
 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.

CDMA2000 là sự nâng cấp của hệ thống thông tin di động thế hệ 2
sử dụng công nghệ CDMA.
Đa truy nhập phân chia theo tần số
Đa truy nhập phân chia theo mã
Đa truy nhập phân chia theo thời gian
 Thế hệ 1:
4
CHƯƠNG 2: MẠNG GSM VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CẤP LÊN 3G
 Sơ đồ khối hệ thống
mạng GSM
 Phương pháp đa truy
nhập trong GSM
Có nhiều phương pháp truy
nhập, trong đó TDMA và
FDMA được sử dụng kết
hợp trong mạng GSM 900.

Uplink: 890 – 915 MHz

Downlink: 935 – 960 MHz

125 kênh, độ rộng một kênh là 200Khz
Sơ đồ khối hệ thống mạng GSM

5
 Lộ trình tiến lên 3G
Lộ trình tiến lên 3G
6
 Hướng nâng cấp ở Việt Nam
7
CHƯƠNG 3: GiẢI PHÁP GPRS TRÊN MẠNG GSM
Kiến trúc mạng GSM
8
Kiến trúc mạng GPRS
KIẾN TRÚC MẠNG GPRS

GPRS: dịch vụ vô
tuyến gói tổng hợp.

GPRS: thế hệ di động
2.5G
9
EDGE (Enhanced Data rate for GSM Evolution)
 Kỹ thuật điều chế trong EDGE
Để tăng tốc độ truyền dữ liệu trong EDGE người ta sử dụng kỹ thuật điều
chế 8PSK thay thế cho GMSK trong GSM.
Sử dụng điều chế 8PSK có tốc độ bit gấp ba lần tốc độ bit của điều chế
GMSK, do đó tốc độ truyền dữ liệu của EDGE gấp ba lần so với GSM.
Giản đồ điều chế 8-PSK
10
CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3 UMTS
Giới thiệu

W-CDMA hoạt động ở chế độ FDD và dựa trên kỹ thuật trải phổ

chuỗi trực tiếp (DSSS- Direct Sequence Spread Spectrum).

Mạng 3G phát triển từ hệ thống GSM được gọi là UMTS. UMTS
sử dụng công nghệ đa truy nhập theo mã băng rộng W-CDMA

Độ rộng kênh vô tuyến 5Mhz.

W-CDMA có tốc độ truyền tối đa 2Mbit/s.

W-CDMA giúp cải thiện dung lượng mạng, cải thiện vùng phủ sóng.
11
Băng tần 3G
12
Tốc độ truyền
Tốc độ truyền của các mạng
13

Nhóm dịch vụ liên lạc bao gồm:
Điện thoại truyền hình (Video Call), Truyền tải đồng thời âm thanh, dữ liệu
(Rich Voice) , Nhắn tin đa phương tiện (MMS).

Nhóm dịch vụ nội dung giải trí bao gồm :
Tải phim ( Video Dowloading), Xem phim trực tuyến (Video Streaming),
Tải nhạc Full Track.

Nhóm thông tin xã hội bao gồm:
Truy cập Internet di động (Mobile Internet), Quảng cáo di động (Mobile
Advertizing).

Nhóm hỗ trợ cá nhân bao gồm:

Truyền dữ liệu, Sao lưu dự phòng dữ liệu, Thông báo gửi và nhận email,
Kết nối từ xa tới mạng Intranet.
Những dịch vụ của mạng 3G
14
Kiến trúc mạng 3G UMTS
KIẾN TRÚC MẠNG 3G UMTS
15
Điều chế QPSK
( )
( )





><
≤≤+−+
=
Ttt
Ttitf
T
E
tS
c
QPSK
;0,0
0,
4
12.2cos
2

)(
θ
π
π
Eb : Năng lượng một bit.
Tb : Thời gian một bit.
E = 2Eb : Năng lượng tín hiệu phát đi trên một ký hiệu.
T = 2Tb : Thời gian của một ký hiệu.
fc : Tần số sóng mang, : góc pha ban đầu.
i = 1, 2, 3, 4.
Xác suất lỗi trong QPSK:








=
0
,
2
N
E
QP
b
QPSKe
 Điều chế trong W-CDMA
16

17
Trải phổ trong W-CDMA
Có ba phương pháp trải phổ cơ bản sau :
- Trải phổ dãy trực tiếp (DSSS : Direct Sequence Spreading Spectrum)
- Trải phổ nhảy tần (FHSS : Frequency Hopping Spreading Spectrum)
- Trải phổ nhảy thời gian (THSS : Time Hopping Spreading Spectrum)
Hệ thống thông tin di động công nghệ CDMA chỉ sử dụng DSSS nên ta chỉ
xét kỹ thuật trải phổ DSSS.
18
 Nguyên lý trải phổ DSSS
19

Trong W-CDMA người ta sử dụng kỹ thuật CDMA, tuy nhiên độ rộng các
kênh vô tuyến lên đến 5Mhz nên được gọi là đa truy nhập theo phân chia
theo mã băng rộng.

Trong hệ thống CDMA, mỗi một cuộc gọi được phát trên tần số chung
nhưng theo các khoá mã khác nhau. CDMA có thể thực hiện nhiều cuộc gọi
cùng trong một kênh, mỗi cuộc gọi gắn với một chuỗi mã xác định. Vì vậy
dung lượng cuộc gọi trong một kênh được tăng lên đáng kể.
 Đa truy nhập trong W-CDMA
Đa truy nhập phân chia theo mã
20
 Mã trải phổ

Trong quá trình trên có hai loại mã được sử dụng là mã trộn và mã định kênh
Quá trình trải phổ và trộn
21
 Các kiểu chuyển giao
22

 Quy hoạch mạng
Suy hao đường truyền lớn nhất cho phép xác định như sau:
P
min
= N
0
+ F
b
+ E
b
/N
0
’ + 10lgB.
L
p
: Tổn hao đường truyền cho phép.
P
m
: Công suất phát xạ hiệu dụng của MS.
P
min
: Cường độ tín hiệu tối thiểu yêu cầu.
G
b
: Hệ số khuếch đại của Anten phát BS.
L
c
: Tổn hao cáp Anten thu BS.
L
b

: Tổn hao cơ thể.
L
h
: Tổn hao truy nhập tòa nhà.
B : Tốc độ bit (Bps)
N
0
: Tạp âm nền của BS.
F
b
: Hệ số tạp âm máy thu.
E
b
/N
0
’ : Độ dự trữ cần thiết của anten phát BS.
L
p
= P
m
– P
min
+ G
b
– L
c
– L
b
– L
h

Suy hao đường truyền
23
Tính bán kính cell
Mô hình Hata - Okumura

Mô hình chỉ áp dụng cho 4 thông số thỏa điều kiện:
● Tần số sóng mang f
c
: 150 ÷ 1500 (Mhz) ● Khoảng cách từ trạm gốc d: 1 ÷ 20 (km)
● Độ cao anten trạm gốc h
b
: 30 ÷ 200 (m) ● Độ cao anten trạm di động h
m
: 1 ÷ 10 (m)
( )
[ ]
b
mbcp
h
hahfL
r
lg.55,69,44
lg.82,13lg.16,2655,69
lg
−
++−−
=
a(h
m
) (dB)= (1,11lgf

c
-0,7)h
m
– (1,56lgf
c
– 0,8)
a(h
m
) là hệ số hiệu chỉnh cho độ cao anten di động
Tp nhỏ và trung bình:

a(h
m
) =
8.29[lg(1,54h
m
)]2 – 1,1 (f
c
≤ 400 MHz) [dB]
3,2[lg11,75h
m
)]2 – 4,97 (f
c
> 400 MHz) [dB]
{
Tp lớn
L
no
(dB)= L
p

- 2








−














4,5
28
lg
2
c
f

Ngoại ô
Nông thôn
L
nt
(dB) = L
p
– 4,78.(lgf
c
)
2
+18,33(lgf
c
) - 40,94
24
Mô hình Walfish-Ikegami (hay COST 231)

Mô hình chỉ áp dụng cho 4 thông
số thỏa điều kiện:
● Tần số sóng mang f
c
:
800 ÷ 2000 (Mhz)
● Khoảng cách từ trạm gốc d:
0,02 ÷ 5 (km)
● Độ cao anten trạm gốc h
b
:
4 ÷ 50 (m)
● Độ cao anten trạm di động h
m

:
1 ÷ 3 (m)
( )
( )
d
cfambshorip
k
fkbkhWLLL
r
+
−+−+−∆−+−−
=
20
7,15lg30lg9lg20lg10
lg
Công thức tính bán kính cell:
L
ori
là sai số do tán xạ và nhiễu xạ, được xác định bởi:





≤Φ≤−Φ−
≤Φ≤−Φ+
≤Φ≤−
=
9055),)(55(114,04
5535),)(55(075,05,2

350),(646,9
dB
dB
dB
Lo
25



<
>∆+−
=
rb
rbb
bsh
hh
hhh
L
,0
),1lg(.18





<
≥
∆
∆
−

=
rb
rb
m
b
d
hh
hh
h
h
k
,18
,
15
18






−+= 1
925
5,14
c
f
f
k







−+= 1
925
7,04
c
f
f
k
Với thành phố lớn
Với thành phố trung bình