Đồ Án Tốt Nghiệp - Chuyển Giao Mềm Trong Hệ Thống WCDMA

ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỀ TÀI: Chuyển giao mềm trong hệ thống WCDMA






MỤC LỤC
1

GVHD : NGUYỄN TRƯỜNG GIANG
LỚP : ĐH ĐT 3A
KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
THÀNH VIÊN : NHÓM 13
1. PHẠM XUÂN TÂM
2. HOÀNG THỊ HƯƠNG
3. LÊ VĂN LANH
Hà Nội – 01/2014
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 4
LỜI MỞ ĐẦU 8
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN W-
CDMA 10
I. CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 10
1.Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 1 10
2. Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2 11
3. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 11
4. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4 12
II.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ BA W-

CDMA 13
1.Cấu trúc mạng W-CDMA 14
2. Điều chế trong W-CDMA 17
CHƯƠNG II : CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG 3G WCDMA
19
I. TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN GIAO TRONG MẠNG DI ĐỘNG19
1. Sự cần thiết của việc chuyển giao trong hệ thống thông tin di động 19
2. Các kiểu chuyển giao trong hệ thống 3G WCDMA 19
3. Các mục tiêu của chuyển giao: 21
4. Trình tự của chuyển giao 21
II/ CHUYỂN GIAO MỀM (SHO) 22
1. Nguyên lý của chuyển giao mềm 23
2. Đặc điểm của chuyển giao mềm 25
Có thể tóm tắt các đặc điểm chính của chuyển giao mềm như sau: 25
2
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
CHƯƠNG III : PHÂN TÍCH HIỆU SUẤT CẤP ĐƯỜNG DẪN VÀ
CẤP HỆ THỐNG 26
I. PHÂN TÍCH HIỆU SUẤT CẤP ĐƯỜNG DẪN 26
1. Phân tích nhiễu hướng xuống 26
1.1 Nhiễu intra-Cell và nhiễu inter-Cell 28
1.2 Những tác động của chuyển giao mềm đến nhiễu hướng xuống 29
II. PHÂN TÍCH HIỆU SUẤT CẤP HỆ THỐNG 30
1. Độ lợi chuyển giao mềm hướng xuống 30
1.2 Những tác động đối với độ lợi chuyển giao mềm 33
2. Sơ đồ chọn lựa và tái chọn lựa Cell 34
2.1 Nguyên lý cơ bản của các sơ đồ chọn lựa Cell (CS) khác nhau 34
2.2 Những tác động của các sơ đồ chọn lựa Cell khác nhau đến độ lợi SHO.36
3
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

A
AWGN Additive White Gaussian Noise - Nhiễu Gauss trắng cộng
AMPS Advance Mobile Phone System - Hệ thống điện thoại di động tiên tiến
B
BER Bit Error Rate - Tỉ lệ lỗi bit
BPSK Binary Phase Shift Keying - Khóa dịch pha nhị phân
BCCH Broadcast Control Channel - Kênh quảng bá điều khiển
BCH Broadcast Channel - Kênh quảng bá
BS Base Station - Trạm gốc
BSC Base Station Controller - Bộ điều khiển trạm gốc
BTS Base Tranceiver Station - Trạm vô tuyến gốc
C
CCCH Common Control Channel - Kênh điều khiển chung
CDMA Code Division Multiple Access - Đa truy cập phân chia theo mã
CCPCH Common Control Physial Channel - Kênh vật lý điều khiển chung
CPCC Common Power Control Channel - Kênh điều khiển công suất chung
CPCH Common Packet Channel - Kênh gói chung
CPICH Common Pilot Channel - Kênh hoa tiêu chung
CN Core Network - Mạng lõi
CS Circuit Switch - Chuyển mạch kênh
CSICH CPCH Status Indication Channel - Kênh chỉ thị trạng thái cho CPCH
C/I Carrier to Interference Ratio - Tỷ số sóng mang trên nhiễu
CD/CA-ICH Collision Detection/Channel Assignment- Indication Channel
Kênh chỉ thị phát hiện tranh chấp/ ấn định kênh
D
DCCH Dedicated Control Channel - Kênh điều khiển dành riêng
DPCCH Dedicated Physical Control Channel - Kênh điều khiển vật lý riêng
DPCH Dedicated Physical Channel - Kênh vật lý riêng

DPC Distributed Power Control - Điều khiển công suất phân tán
DPDCH Dedicated Physical Data Channel - Kênh số liệu vật lý riêng
DL Down Link - Đường xuống
4
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
DTCH Dedicated Traffic Channel - Kênh lưu lượng riêng
DSCH Downlink Share Channel - Kênh dùng chung đường xuống
DSSPC Dynamic Step-Size Power Control
Điều khiển công suất theo bước động
DSSS Direct Sequence Spread Spectrum - Trải phổ chuỗi trực tiếp
EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
Tốc độ bit tăng cường sử dụng cho nhánh tiến hoá GSM
EIR Equipment Indentification Register - Thanh ghi nhận dạng thiết bị
FACH Forward Access Channel - Kênh truy nhập đường xuống
FCCCH Forward Common Control Channel
Kênh điều khiển chung đường xuống
FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum - Trải phổ nhảy tần
FDD Frequency Division Duplexing
Ghép kênh song công phân chia theo tần số
FDMA Frequency Division Multiple Access - Đa truy cập phân chia theo tần số
FDCCH Forward Dedicated Control Channel
Kênh điều khiển riêng đường xuống
FOMA Freedom of Mobile Multimedia Access- Truy nhập đa phương tiện tự do
GOS Grade Of Service - Cấp độ phục vụ
GSM Global System for Mobile Communication
Hệ thống thông tin di động toàn cầu
GPRS General Packet Radio Service
Dịch vụ vô tuyến gói chung
H
HSCSD High Speed Circuit Switch Data

Kỹ thuật truyền dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao
I
ICI Inter Channel Interference - Nhiễu xuyên kênh
IMT-2000 Internation Mobile Telecommunications 2000
Tiêu chuẩn viễn thông di động quốc tế
5
E
F
G
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
ISDN Integrates Service Digital Network - Mạng số liệu đa dịch vụ
IS-95 North Amarican version of the CDMA standard
Một phiên bản CDMA ở Bắc Mỹ
ISI Intersymbol Interference - Nhiễu xuyên ký tự
L
LA Location Area - Khu vực định vị
LOS Line of Sight - Tuyến truyền dẫn thẳng
M
ME Mobile Equipment - Thiết bị di động
MS Mobile Station - Trạm di động
MSC Mobile Switch Center - Trung tâm chuyển mạch di động
MAC Medium Access Control - Điều khiển truy nhập môi trường
N
NAS Non Access Statum - Tầng không truy nhập
O
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao
OPC Open-loop Power Control - Điều khiển công suất vòng hở
P
PCCH Paging Control Channel - Kênh điều khiển tìm gọi

PDCP Packet Data Convergence Protocol - Giao thức hội tụ số liệu gói
PN Pseudo Noise - Nhiễu giả ngẫu nhiên
PS Packet Switch - Chuyển mạch gói
PLMN Public Land Mobile Network - Mạng di động công cộng mặt đất
PSTN Public Switched Telephone Network
Mạng chuyển mạch thoại công cộng
Q
QAM Quadrature Amplitude Modulation- Điều biên cầu phương
QoS Quality of Service - Chất lượng dịch vụ
(Q)PSK (Quadrature) Phase-Shift Keying - Khóa dịch pha (vuông góc)
R
RACH Random Access Channel - Kênh truy cập ngẫu nhiên
RRM Radio Resource Management - Quản lý tài nguyên vô tuyến
RNC Radio Network Control - Bộ điều khiển mạng vô tuyến
RLB Radio Link Budgets - Quỹ năng lượng đường truyền vô tuyến
6
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
RLC Radio Link Control - Điều khiển kết nối vô tuyến
S
SNR Signal to Noise Ratio - Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu
SCH Synchronization Channel - Kênh đồng bộ
SDCCH Stand alone Dedicated Control Channel - Kênh điều khiển dành riêng
T
TDMA Time Division Multiple Access - Đa truy cập phân chia theo thời gian
TDD Time Division Duplexing - Ghép song công phân chia thời gian
THSS Time Hopping Spread Spectrum - Trải phổ nhảy thời gian
U
UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network
Mạng truy cập vô tuyến toàn cầu
UMTS Universal Mobile Telecommunication System

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu
UL Uplink - Đường lên
V
VLR Visitor Location Register - Bộ định vị tạm trú
W
WCDMA Wideband Code Division Multiple Access
Đa truy cập phân chia theo mã băng rộng
7
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của các ngành công nghệ như điện tử , tin học,…công
nghệ thông tin di động trong những năm qua đã phát triển rất 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 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 về nhu cầu truyền thông
không dây cả về số lượng, chất lượng và các loai hình dịch vụ. Tuy nhiên, theo
đánh giá thì công nghệ truyền thông không dây hiện thời vẫn còn quá chậm và
không đáp ứng được các yêu cầu về dịch vụ mới đặc biệt là các dịch vụ truyền số
liệu đa phương tiện. Điều này đòi hỏi các nhà khai thác phải có được công nghệ
truyền thông không dây nhanh hơn và tốt hơn. Để đáp ứng yêu cầu đó, ngay từ
những năm đầu của thập kỷ 90 người ta đã tiến hành nghiên cứu, hoạch định hệ
thống thông tin di động thế hệ ba.
Có nhiều chuẩn thông tin di động thế hệ ba được đề xuất, trong đó chuẩn
W-CDMA đã được ITU chấp thuận và hiện nay đang được triển khai ở một số khu
vực. Hệ thống W-CDMA 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
Hiện nay, mạng thông tin di động của Việt Nam đang sử dụng công nghệ
GSM, tuy nhiên mạng GSM không đáp ứng được các yêu cầu về dịch vụ mới cũng

như đòi hỏi chất lượng dịch vụ ngày càng cao của người sử dụng. Do đó việc
nghiên cứu và triển khai mạng thông tin di động thế hệ ba W-CDMA là một điều
tất yếu. Một trong những khâu quan trọng chính là Vấn đề chuyển giao và điều
khiển công suất nhằm hạn chế ảnh hưởng “Hiệu ứng gần - xa” đến chất lượng
thoại, tăng dung lượng hệ thống, khả năng chống lại fading,… Xuất phát từ tầm
8
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
quan trọng đó nên nhóm em chọn đã đề tài “ Chuyển giao mềm trong hệ thống
WCDMA”.
Nội dung đồ án được chia làm 3 chương:
Chương I : Tổng quan về hệ thống thông tin di động W-CDMA.
Chương II : Chuyển giao trong hệ thống 3G W-CDMA.
Chương III: Phân tích hiệu suất cấp đường dẫn và cấp hệ thống.
9
Hà Nội , ngày 20 tháng 1 năm 2014
Nhó
m sinh viên thực hiện
Phạm Xuân Tâm
Hoàng Thị Hương
Lê Văn Lanh
Giáo viên hướng dẫn
Nguyễn Trường Giang
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN W-CDMA
I. CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
1.Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 1
Hệ thống di động thế hệ 1 chỉ hổ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sử dụng kỹ
thuật điều chế tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi người, và sử dụng phương
pháp đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA)
Đặc điểm:

- Mỗi MS (Mobile Station- Trạm di động) được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt
thời gian thông tuyến.
- Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể.
10
Ph
ổ
Tần
số
Băng tần hệ
thống
Khoảng bảo
vệ
Kênh
1
Kênh
2
Kênh
3
Kênh
N



Người
dùng 2
Người
dùng 1
Người
dùng 3
Người

dùng 5
Người
dùng 4
Thời
gian
Kênh
2
Tần
số
Kênh
1
Kênh
3
Thời
gian
Người dùng
1,4
Người dùng
2,5
Người dùng
3
Hình 1.1 Khái niệm về hệ thống FDMA:
(a) Phổ tần của hệ thống FDMA; (b) Mô hình khởi đầu
và duy trì cuộc gọi với 5 người dùng; (c) Phân bố
kênh.
Băng
tần
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
- BTS (Base Tranceiver Station - Trạm vô tuyến gốc) phải có bộ thu phát riêng
làm việc với mỗi MS.

Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di dộng tiên tiến (Advanced
Mobile phone System - AMPS).
Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản. Tuy nhiên
hệ thống không thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng về cả dung
lượng và tốc độ.
2. Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2
Với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao, hệ thống thông tin di động thế hệ 2
được đưa ra để đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên công
nghệ số.
Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng điều chế số. Và chúng sử
dụng 2 phương pháp đa truy cập:
- Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA).
- Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA).
3. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3
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
11
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
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.
4. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4
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 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.
12
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
II.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ BA W-CDMA
W-CDMA (Wideband CDMA) là công nghệ thông tin di động thế hệ ba (3G)
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 W-CDMA 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.
* W-CDMA có các tính năng cơ sở sau :
- Hoạt động ở CDMA băng rộng với băng tần 5MHz.
- Lớp vật lý mềm dẻo để tích 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 cấp phép trong băng
TDD phát liên tục cũng như không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chống nhiễu ở
các môi trường làm việc khác nhau.
Hệ thống thông tin di động thế hệ ba W-CDMA có thể cung cấp các dịch vụ với
tốc độ bit lên đến 2MBit/s. 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 dể dàng các dịch
vụ mới như
13
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
1.Cấu trúc mạng W-CDMA
Hệ thống W-CDMA được xây dựng trên cơ sở mạng GPRS. Về mặt chức
năng có thể chia cấu trúc mạng làm 2 phần : Mạng lõi(CN) và mạng truy cập vô
tuyến (UTRAN).
Trong đó,
+ Mạng lõi sử dụng toàn bộ cấu trúc phần cứng của mạng GPRS.
+ Mạng truy cập 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.

UE (User Equipment)
Thiết bị người sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp người sử dụng với hệ
thống. UE gồm hai phần :

- Thiết bị di động (ME : Mobile Equipment) : Là đầu cuối vô tuyến được sử
dụng cho thông tin vô tuyến trên giao diện Uu.
14
KBit/s
Đối xứng Không đối xứng Đa phương
Điểm đến điểm Đa điểm
Đa phương tiện di động Quảng bá
Truyền hình hội
nghị
(Chất lượng
cao)
Truyền hình hội
nghị
(Chất lượng
thấp)
Đàm thoại hội
nghị
Điện thoại
Truy
nhập
Intern
et
WWW
Thư
điện
tử
FTP
Điện
thoại
IP

vv…
Y tế từ
xa
Thư
tiếng
Truy nhập cơ sở dữ
liệu
Mua
hàng
theo
Catalo
g
Video
Video
theo
yêu
cầu
Báo
điện
tử
Karaok
e
ISDN
Xuất bản
điện tử
Thư điện tử FAX
Các dịch
vụ phân
phối thông
tin

Tin tức
Dự báo
thời tiết
Thông
tin
lưu
lượng
Thông
tin
nghỉ
ngơi
Truyền
hình di
động
Truyền
thanh
di động
Tiếng
Số liệu
H.ảnh
1.2
2.4
9.6
16
32
64
384
2M
Các dịch vụ đa phương tiện trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A

- 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 I
ub
và U
u
. 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.
15
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
- 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 C
U
: 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 U
U
: 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.
- Giao diện I
U
: 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 I
Ur
: Cho phép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất
khác nhau.
- Giao diện I
Ub
: Giao diện cho phép kết nối một nút B với một RNC. I
Ub
được
tiêu chuẩn hóa như là một giao diện mở hoàn toàn.
16

ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
2. Điều chế trong W-CDMA
Điều chế QPSK
Tín hiệu điều chế QPSK có dạng:
( )
( )





><
≤≤+−+
=
Ttt
Ttitf
T
E
tS
c
QPSK
;0,0
0,
4
12.2cos
2
)(
θ
π
π

Trong đó,
E
b
: Năng lượng một bit.
T
b
: Thời gian một bit.
E = 2E
b
: Năng lượng tín hiệu phát đi trên một ký hiệu.
T = 2T
b
: Thời gian của một ký hiệu.
f
c
: Tần số sóng mang,
θ
: góc pha ban đầu.
i = 1, 2, 3, 4.
Xác suất lỗi trong QPSK:








=
0

,
2
N
E
QP
b
QPSKe
3. Trải phổ trong W-CDMA
Trong các hệ thống thông tin việc sử dụng hiệu quả băng tần là vấn đề được
quan tâm hàng đầu. Các hệ thống được thiết kế sao cho độ rộng băng tần càng nhỏ
càng tốt.
Trong W-CDMA để tăng tốc độ truyền dữ liệu, phương pháp đa truy cập kết
hợp TDMA và FDMA trong GSM được thay thế bằng phương pháp đa truy cập
phân chia theo mã CDMA hoạt động ở băng tần rộng (5MHz) gọi là hệ thống
thông tin trải phổ. Đối với các hệ thống thông tin trải phổ (SS : Spread Spectrum)
độ rộng băng tần của tín hiệu được mở rộng trước khi được phát. Tuy độ rộng
17
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
băng tần tăng lên rất nhiều nhưng lúc này nhiều người sử dụng có thể dùng chung
một băng tần trải phổ, do đó mà hệ thống vẫn sử dụng băng tần có hiệu quả đồng
thời tận dụng được các ưu điểm của trải phổ. Ở phía thu, máy thu sẽ khôi phục tín
hiệu gốc bằng cách nén phổ ngược với quá trình trải phổ bên máy phát.
Có ba phương pháp trải phổ cơ bản sau :
- Trải phổ dãy trực tiếp (DSSS : Direct Sequence Spreading Spectrum) : Thực
hiện trải phổ bằng cách nhân tín hiệu nguồn với một tín hiệu giả ngẫu nhiên có tốc
độ chip cao hơn rất nhiều so với tốc độ bit
- Trải phổ nhảy tần (FHSS : Frequency Hopping Spreading Spectrum) : Hệ
thống FHSS thực hiện trải phổ bằng cách nhảy tần số mang trên một tập các tần số.
Mẫu nhảy tần có dạng mã ngẫu nhiên. Tần số trong khoảng thời gian một chip T
C

được cố định không đổi . Tốc độ nhảy tần có thể thực hiện nhanh hoặc chậm, trong
hệ thống nhảy tần nhanh nhảy tần thực hiện ở tốc độ cao hơn tốc độ bit của bản tin,
còn trong hệ thống nhảy tần thấp thì ngược lại.
- Trải phổ nhảy thời gian (THSS : Time Hopping Spreading Spectrum) : Thực
hiện trải phổ bằng cách nén một khối các bit số liệu và phát ngắt quảng trong một
hay nhiều khe thời gian. Mẫu nhảy tần thời gian sẽ xác định các khe thời gian được
sử dụng để truyền dẫn trong mỗi khung.
18
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
CHƯƠNG II : CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG 3G WCDMA
I. TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN GIAO TRONG MẠNG DI ĐỘNG
1. Sự cần thiết của việc chuyển giao trong hệ thống thông tin di động
Hệ thống thông tin di động WCDMA là hệ thống sử dụng trải phổ trực tiếp. Cấu
trúc mạng gồm tập hợp các cell có hình lục giác liên kết với nhau tạo thành một
mạng tổ ong. Trong mỗi cell có một BS đặt ở trung tâm của cell, đảm bảo việc phủ
sóng cho các UE trong cell đó. Do đặc điểm của UE trong thông tin di động luôn
luôn di chuyển, vì thế khi UE càng ở gần trạm gốc thì chất lượng tín hiệu tốt,
nhưng khi UE di chuyển càng ra gần biên của cell thì chất lượng cuộc thoại càng
giảm xuống và dần dần cuộc thoại sẽ bị ngắt. Do đó, cần phải có một kỹ thuật để
chuyển cuộc thoại của UE vừa rời khỏi cell cũ sang cell mới để đảm bảo tính liên
tục của cuộc thoại. Kỹ thuật này gọi là chuyển giao.
2. Các kiểu chuyển giao trong hệ thống 3G WCDMA
Có 4 kiểu chuyển giao khác nhau trong mạng di động WCDMA. Đó là:
 Chuyển giao trong cùng một hệ thống ( Intra-system HO )
Chuyển giao trong cùng hệ thống có thể được chia thành chuyển giao cùng tần
số và chuyển giao khác tần số. Chuyển giao cùng tần số xuất hiện giữa các cell
thuộc cùng sóng mang WCDMA. Chuyển giao khác tần số xuất hiện giữa các cell
hoạt động trên các tần số sóng mang khác nhau
 Chuyển giao ngoài hệ thống ( Inter-system HO )
Chuyển giao ngoài hệ thống xuất hiện giữa các Cell thuộc 2 công nghệ truy

xuất vô tuyến (RAT) khác nhau hoặc các chế độ truy xuất khác nhau. Trường hợp
được mong đợi thường gặp nhất trong kiểu thứ nhất đó là giữa hệ thống WCDMA
và GSM/EDGE. Chuyển giao giữa các hệ thống CDMA khác nhau cũng thuộc
kiểu chuyển giao này. Lấy một ví dụ về chuyển giao giữa các chế độ truy xuất
khác nhau đó là giữa UTRA FDD và UTRA TDD.
 Chuyển giao cứng ( Hard Handover:HHO )
Chuyển giao cứng là một thể loại của các thủ tục chuyển giao, trong đó tất cả
19
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
các kết nối cũ của một trạm di động được giải phóng trước khi một kết nối mới
được thiết lập. Đối với các kênh yêu cầu thời gian thực thì nó có nghĩa là ngắt một
kết nối ngắn của kênh, còn đối với các kênh không yêu cầu thời gian thực thì HHO
có nghĩa là không tổn hao. Chuyển giao cứng có thể đặt trong kiểu chuyển giao
cùng tần số hoặc khác tần số.
 Chuyển giao mềm ( SHO ) và chuyển giao mềm hơn ( Softer HO )
Chuyển giao mềm là chuyển giao giữa hai BS khác nhau, còn chuyển giao mềm
hơn là chuyển giao giữa ít nhất 2 sector của cùng một BS. Trong suốt quá trình
chuyển giao mềm, MS giao tiếp một cách tức thì với hai (chuyển giao hai đường)
hoặc nhiều cell của các BS khác nhau thuộc cùng RNC (Intra-RNC) hoặc các RNC
khác nhau (Inter-RNC). Trên đường xuống máy di động nhận hai tín hiệu với tỉ số
kết hợp lớn nhất; ở đường lên, kênh mã hoá di động được phát hiện bởi cả hai BS
(chuyển giao hai đường), và được gởi đến RNC cho việc lựa chọn kết hợp. Hai
vòng điều khiển công suất tích cực tham gia vào quá trình chuyển giao mềm, mỗi
vòng cho một BS. Trong trường hợp chuyển giao mềm hơn, MS được điều khiển ít
nhất bởi hai sector của cùng BS, do đó RNC không được tham gia và chỉ có một
vòng điều khiển công suất tích cực. Chuyển giao mềm và mềm hơn chỉ sử dụng
một sóng mang, do đó chúng là các quá trình chuyển giao trong cùng một tần số.
Các loại chuyển giao trong hệ thống WCDMA
20
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A

3. Các mục tiêu của chuyển giao:
- Đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ không dây khi các thuê bao di
động di chuyển qua các ranh giới của Cell.
- Giữ QoS (Quality of Service - Chất lượng dịch vụ được yêu cầu )
- Giảm tối đa mức nhiễu của toàn hệ thống
- Chuyển vùng giữa các mạng khác nhau
- Phân phối tải từ các khu vực điểm nóng.(Cân bằng tải)
Các yếu tố có thể được sử dụng để khởi xướng quá trình chuyển giao có đó là:
chất lượng đường dẫn (hướng lên hoặc hướng xuống), sự thay đổi dịch vụ, thay
đổi tốc độ, vì các lý do lưu lượng hoặc sự can thiệp của O&M (Operation and
Maintenance).
4. Trình tự của chuyển giao
Trình tự của chuyển giao gồm ba giai đoạn chính:


Giai đoạn đánh giá.


Giai đoạn quyết định.


Giai đoạn thực thi.
Trong giai đoạn quyết định chuyển giao, các kết quả đo lường được so sánh với
ngưỡng được xác định trước đó và sau đó nó quyết định có bắt đầu thực hiện
21
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
chuyển giao hay không. Các giải thuật chuyển giao khác nhau sẽ có các điều kiện
kích hoạt khác nhau.
Trong giai đoạn thực hiện, quá trình chuyển giao được hoàn thành và các thông
số liên quan cũng được thay đổi tuỳ theo các kiểu chuyển giao khác nhau.

Ví dụ: trong giai đoạn thực hiện của chuyển giao mềm, khi trạm di động vào
hoặc rời bỏ trạng thái chuyển giao mềm thì một trạm gốc mới sẽ được đưa vào
hoặc giải phóng, các cài đặt tích cực được cập nhật và công suất của mỗi kênh
tham gia vào quá trình chuyển giao mềm được điều chỉnh.
II/ CHUYỂN GIAO MỀM (SHO)
Chuyển giao mềm được giới thiệu bởi công nghệ CDMA. So với tiêu chuẩn
22
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
chuyển giao cứng thì chuyển giao mềm có một số ưu điểm lợi thế hơn. Tuy nhiên,
nó cũng có những nhược điểm như sự phức tạp và sự tiêu thụ nguồn tài nguyên bổ
sung.
1. Nguyên lý của chuyển giao mềm
UE phát đến và thu từ hai BS này đồng thời. UE thu đồng thời thông tin từ các
BS và kết hợp chúng để được thông tin tốt nhất. Ở đường lên thông tin phát đi từ
UE được các BS thu lại rồi chuyển đến RNC ( Radio Network Control - Bộ điều
khiển mạng vô tuyến ) để được kết hợp chung. Trong chuyển giao mềm các BS
đều phát lệnh điều khiển công suất UE ở vùng chồng lấn vùng phủ của hai đoạn
cell thuộc hai trạm gốc khác nhau (chuyển giao hai đường). Thông tin giữa UE và
BS xảy ra đồng thời ở hai kênh của giao diện vô tuyến từ hai (hoặc hơn) BS khác
nhau.
Chuyển giao mềm chỉ có thể được thực hiện khi cả BS cũ lẫn BS mới đều làm
việc ở cùng một tần số. UE thông tin với 2 sector của 2 cell khác nhau (chuyển
giao 2 đường) hoặc với 3 sector của 3 cell khác nhau (chuyển giao 3 đường). BS
điều khiển trực tiếp quá trình xử lý cuộc gọi trong quá trình chuyển giao gọi là BS
sơ cấp, các BS khác không điều khiển quá trình cuộc gọi gọi là các BS thứ cấp.
Chuyển giao mềm kết thúc khi hoặc BS sơ cấp hoặc BS thứ cấp bị loại bỏ. Nếu BS
sơ cấp bị loại thì BS sơ cấp trở thành BS thứ cấp của cuộc gọi này. Chuyển giao ba
23
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A
đường có thể kết thúc bằng cách loại bỏ một trong số các BS và trở thành chuyển

giao hai đường.
Lợi ích của chuyển giao mềm là quá trình thông tin trên kênh lưu lượng
hướng đi và hướng về. Hệ số thu phải đủ lớn để đảm bảo thu được vì công suất
phát thấp được yêu cầu trên kênh lưu lượng hướng đi và hướng về. Điều này có ý
nghĩa là tổng nhiễu của hệ thống giảm và kết quả là dung lượng của hệ thống tăng
lên, đồng nghĩa với chất lượng cuộc thoại tốt hơn. Ngoài ra công suất phát thấp từ
UE cũng làm tăng tuổi thọ và thời gian làm việc của pin. Trong chuyển giao mềm,
nếu một trạm di động thu được tín hiệu điều khiển công suất tăng từ một trạm gốc
và thu được tín hiệu điều khiển công suất giảm từ một trạm gốc khác thì UE sẽ
giảm công suất phát của nó. Để thực hiện điều này có hiệu quả thì phải đảm bảo có
một tuyến liên kết thông tin tin cậy từ trạm gốc thứ hai.
Chuyển giao mềm khác với tiến trình chuyển giao cứng truyền thống. Đối
với chuyển giao cứng quyết định có chuyển giao hay không là xác định và di động
chỉ liên lạc với một BS. Với chuyển giao mềm quyết định chuyển giao hay không là
có điều kiện. Phụ thuộc vào sự thay đổi của cường độ tín hiệu hoa tiêu từ hai hay
nhiều BS có liên quan, một quyết định cứng sẽ xảy ra để chỉ liên lạc với một BS.
Điều này thường xảy ra sau khi xác định rõ tín hiệu từ một BS này lớn hơn đáng
kể so với các BS khác. Tại thời điểm chuyển tiếp của chuyển giao mềm di động
liên lạc cùng lúc với tất cả các BS trong tập tích cực. Sự khác biệt giữa chuyển
giao cứng và mềm là chuyển giao cứng xảy ra trong một điểm thời gian trong khi
chuyển giao mềm kết thúc sau một giai đoạn thời gian.
Ở đường lên, di động truyền tín hiệu lên không trung qua một anten đa
hướng. Hai BS đang thiết lập hiện hành có thể đồng thời cùng lúc nhận tín hiệu.
Do đó tín hiệu được truyền thẳng tới RNC để kết hợp lựa chọn. Khung tốt hơn sẽ
được lựa chọn, khung còn lại sẽ bị loại bỏ. Do đó ở đường lên không cần thêm
kênh để chuyển giao mềm.
Ở đường xuống, các tín hiệu giống nhau được truyền qua cả hai BS và di
động có thể dễ dàng kết hợp các tín hiệu từ các BS khác nhau do nó xem chúng chỉ
24
ĐỒ ÁN NHÓM 13 LỚP ĐHDT3A

là các thành phần đa đường phụ thêm. Phương án kết hợp hệ số cực đại thường
được sử dụng sẽ cung cấp một lợi ích gọi là sự đa dạng vĩ mô (macrodiversity).
Tuy nhiên để hỗ trợ chuyển giao mềm trong đường xuống ta cần thêm ít nhất một
kênh đường xuống (chuyển giao mềm hai đường). Với những thuê bao khác, kênh
đường xuống thêm vào này tựa như nhiễu thêm trong giao diện vô tuyến. Như thế
để hỗ trợ chuyển giao mềm trong đường xuống cần thêm nhiều tài nguyên. Kết quả
là ở phương đường xuống hoạt động của chuyển giao mềm phụ thuộc vào độ lợi đa
dạng vĩ mô và độ tiêu tốn thêm tài nguyên.
2. Đặc điểm của chuyển giao mềm
Chuyển giao mềm là một hình thức phân tập đường truyền (phân tập vĩ mô). Độ
lợi phân tập cao vì cần ít công suất ở các đường lên và đường xuống hơn. Điều này
có nghĩa tổng nhiễu giao thoa giảm. Kết quả là dung lượng trung bình của hệ thống
tăng. Ngoài ra, công suất phát thấp hơn sẽ tăng tuổi thọ acquy của UE và thời gian
đàm thoại sẽ lâu hơn.
So với chuyển giao cứng truyền thống thì chuyển giao mềm cho thấy những ưu
điểm rõ ràng hơn, ví dụ như là loại bỏ hiện tượng “ping pong” và làm cho đường
truyền dẫn liên tục hơn, không bị gẫy khúc. Không có hiện tượng “ping pong” có
nghĩa là số lượng tải trên mạng báo hiệu thấp hơn và với chuyển giao mềm cũng sẽ
không bị mất dữ liệu do sự phá vỡ truyền dẫn tạm thời (xảy ra trong chuyển giao
cứng).
Về phía máy di động, thì có lý do khác để thực hiện chuyển giao mềm trong
mạng WCDMA: cùng với điều khiển công suất, chuyển giao mềm dùng để giảm
nhiễu máy thu.
Có thể tóm tắt các đặc điểm chính của chuyển giao mềm như sau:
 Ưu điểm
- Giảm hiện tượng “ping-pong”, từ đó dẫn tới giảm tổng phí và số lượng
tải trên mạng báo hiệu
- Truyền dẫn liên tục, không xảy ra gián đoạn suốt trong quá trình chuyển
25