đồ án công nghệ thông tin XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH CHUYÊN GIAO PHẦN MỀM WCDMA

Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyên Thanh Thuần. Số hiệu sinh viên: 20043001
Khó: 50 Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: Điện tử tin học
1. Đầu đề đồ án:
Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong mạng WCDMA
2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
 Tổng quan về hệ thống thông tin di động thế 3 UMTS
 Chuyển giao trong hệ thống 3G WCDMA
 Phân tích hiệu suất cấp đường dẫn ,cấp hệ thống và thuật toán chuyển giao
mềm
 Kết quả mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
3. Họ tên giảng viên hướng dẫn:
Thạc sỹ : Vũ Duy Hải
Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 20/12/2009 Ngày hoàn thành đồ án: 05/2010
Ngày tháng năm
Chủ nhiệm Bộ môn Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm
Cán bộ phản biện
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
1
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thanh Thuần Số hiệu sinhviên:.20043001
Ngành: Điện tử tin học Khó: 50…………………….
Giảng viên hướng dẫn:.Vũ Duy Hải
Cán bộ phản biện:
1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:










2. Nhận xét của cán bộ phản biện:












SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
2

Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA



Ngày tháng năm
Cán bộ phản biện
( Ký, ghi rõ họ và tên )
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
3
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
MỤC LỤC
MỤC LỤC 4
DANH MỤC HÌNH VẼ 5
DANH MỤC BẢNG BIỂU 8
LỜI MỞ ĐẦU 9
13
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 14
1.2.1.b Các loại lưu lượng và dịch vụ được 3G WCDMA UMTS hỗ trợ 28
1.2.2 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 30
2.1 KHÁI QUÁT VỀ CHUYỂN GIAO TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 47
2.1.1 Các kiểu chuyển giao trong các hệ thống WCDMA 3G 47
2.1.2. Các mục đích của chuyển giao 49
2.1.3. Các thủ tục và phép đo đạc chuyển giao 50
2.2 CHUYỂN GIAO TRONG CÙNG TẦN SỐ 52
2.2.1. Chuyển giao mềm 52
2.2.2 Lợi ích liên kết chuyển giao mềm 59
2.2.3.Tổng phí của chuyển giao mềm 61
2.2.4. Độ lợi dung lượng mạng của chuyển giao mềm 63
2.3. CHUYỂN GIAO GIỮA CÁC HỆ THỐNG WCDMA VÀ GSM 64
2.4. CHUYỂN GIAO GIỮA CÁC TẦN SỐ TRONG WCDMA 66

2.5. TỔNG KẾT CHUYỂN GIAO 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 104
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
4
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sự phát triển của mạng di động Error: Reference source not found
Hinh1.2 Lộ trình phát triển từ 2G lên 3G Error: Reference source not found
Hình 1.3 Các phổ tần dùngcho hệ thống UMTS Error: Reference source not
found
Hình 1.4. Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 Error: Reference source not
found
Hình 1.5. Vai trò logic của SRNC và DRNC Error: Reference source not
found
Hình 1.7 Hiệu ứng gần xa ( điều khiển công suất hướng lên )Error: Reference
source not found
Hình1.8 Bù nhiễu inter- cell ( điều khiển công suất hướng xuống ) Error:
Reference source not found
Hình 1.9 Thuật toán chung của diều khiển công suất vòng ngoài Error:
Reference source not found
Hình 1.10 Đường cong tải Error: Reference source not found
Hình 2.1 Các kiểu chuyển giao khác nhau. .Error: Reference source not found
Hình2.2 Các thủ tục chuyển giao Error: Reference source not found
Hình 2.3 Lưu đồ kích hoạt chuyển giao cứng Error: Reference source not
found
Hình 2.4 Sự so sánh giữa chuyển giao cứng và chuyển giao mềm Error:
Reference source not found
Hình 2.5 Nguyên lý của chuyển giao mềm Error: Reference source not found
Hình 2.6 Thuật toán chuyển giao mềm IS-95A Error: Reference source not
found

Hình 2.7 Thuật toán chuyển giao mềm trong WCDMA Error: Reference
source not found
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
5
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
Hình 2.8 Sự suy giảm nhiễu do có chuyển giao mềm trong UL Error:
Reference source not found
Hình 2.9 Độ lợi chuyển giao mềm của công suất phát đường lên(giá trị dương
= độ lợi, giá trị âm = suy hao) Error: Reference source not found
Hình 2.10 Độ lợi chuyển giao mềm trong công suất phát đường xuống (Giá trị
dương =độ lợi, âm =suy hao) Error: Reference source not found
Hình 2.11 Tổng phí chuyển giao mềm Error: Reference source not found
Hình 2.12 Chuyển giao giữa các hệ thống GSM và WCDMA Error:
Reference source not found
Hình 2.13Thủ tục chuyển giao giữa các hệ thống Error: Reference source not
found
Hình 2.1 Nhiễu hướng xuống Error: Reference source not found
Hình 3.2 Những tác động của chuyển giao mềm đến nhiễu hướng xuốngError:
Reference source not found
Hình 3.3 Vùng chuyển giao mềm và vùng phủ sóng hiệu quả của Cell Error:
Reference source not found
Hình 3.4 Sự bố trí cell Error: Reference source not found
Hình 3.5 Sơ đồ chọn lựa Cell Error: Reference source not found
Hình 3.6 Lưu đồ chọn lựa Cell hoàn hảo Error: Reference source not found
Hình 3.7 Sơ đồ chon cell Error: Reference source not found
Hình 3.8 Lưu đồ chọn lựa Cell bình thường.Error: Reference source not found
Hình 3.9 Lưu đồ thuật toán chuyển giao mềm IS-95AError: Reference source
not found
Hình 3.10 Lưu đồ thuật toán chuyển giao mềm UTRAError: Reference source
not found

Hình 3.11 So sánh vùng SHO của các thuật toán khác nhau Error: Reference
source not found
Hình 3.12 Điều khiển công suất hướng xuống trong Chuyển giao mềm Error:
Reference source not found
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
6
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
Hình 3.13 Công suất truyền tổng tương đối cho các MS trong chuyển giao
mềm Error: Reference source not found
Hình 4.1 Trạng thái chưa chuyển giao Error: Reference source not found
Hình 4.2 Quá trình đầu của chuyển giao Error: Reference source not found
Hình 4.3 Quá trình chuyển giao mềm trong WCDMAError: Reference source
not found
Hình 4.4 Kết thúc quá trình chuyển giao Error: Reference source not found
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
7
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
DANH MỤC BẢNG BIỂU
MỤC LỤC 4
DANH MỤC HÌNH VẼ 5
DANH MỤC BẢNG BIỂU 8
LỜI MỞ ĐẦU 9
13
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 14
1.2.1.b Các loại lưu lượng và dịch vụ được 3G WCDMA UMTS hỗ trợ 28
1.2.2 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 30
2.1 KHÁI QUÁT VỀ CHUYỂN GIAO TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 47
2.1 KHÁI QUÁT VỀ CHUYỂN GIAO TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 47
2.1.1 Các kiểu chuyển giao trong các hệ thống WCDMA 3G 47
2.1.1 Các kiểu chuyển giao trong các hệ thống WCDMA 3G 47

2.1.2. Các mục đích của chuyển giao 49
2.1.2. Các mục đích của chuyển giao 49
2.1.3. Các thủ tục và phép đo đạc chuyển giao 50
2.1.3. Các thủ tục và phép đo đạc chuyển giao 50
2.2 CHUYỂN GIAO TRONG CÙNG TẦN SỐ 52
2.2 CHUYỂN GIAO TRONG CÙNG TẦN SỐ 52
2.2.1. Chuyển giao mềm 52
2.2.1. Chuyển giao mềm 52
2.2.2 Lợi ích liên kết chuyển giao mềm 59
2.2.2 Lợi ích liên kết chuyển giao mềm 59
2.2.3.Tổng phí của chuyển giao mềm 61
2.2.3.Tổng phí của chuyển giao mềm 61
2.2.4. Độ lợi dung lượng mạng của chuyển giao mềm 63
2.2.4. Độ lợi dung lượng mạng của chuyển giao mềm 63
2.3. CHUYỂN GIAO GIỮA CÁC HỆ THỐNG WCDMA VÀ GSM 64
2.3. CHUYỂN GIAO GIỮA CÁC HỆ THỐNG WCDMA VÀ GSM 64
2.4. CHUYỂN GIAO GIỮA CÁC TẦN SỐ TRONG WCDMA 66
2.4. CHUYỂN GIAO GIỮA CÁC TẦN SỐ TRONG WCDMA 66
2.5. TỔNG KẾT CHUYỂN GIAO 66
2.5. TỔNG KẾT CHUYỂN GIAO 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 104
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
8
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày này thông tin di động là ngành công nghiệp viễn thông phát triển
nhanh nhất với con số thuê bao đã đạt đến 3,6 tỷ tính đến cuối năm 2008. Khởi
nguồn từ dịch vụ thoại đắt tiền cho một số ít người đi xe, đến nay với sự ứng dụng
ngày càng rộng rãi các thiết bị thông tin di động thể hệ ba, thông tin di động có thể
cung cấp nhiều hình loại dịch vụ đòi hỏi tốc độ số liệu cao cho người sử dụng kể cả

các chức năng camera, MP3 và PDA. Với các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao ngày các
trở nên phổ biến này, nhu cầu 3G cũng như phát triển nó lên 4G ngày càng trở nên
cấp thiết.
ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hoá hệ thống thông tin di động thế hệ ba với
tên gọi IMT-2000 để đạt được các mục tiêu chính sau đây:
√ Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo các dịch vụ băng rộng như truy nhập
internet nhanh hoặc các ứng dụng đa phương tiện, do yêu cầu ngày càng
tăng về các dịch vụ này.
√ Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu và điện
thoại vệ tinh. Các tính năng này sẽ cho phép mở rộng đáng kể tầm phủ của
các hệ thống thông tin di động.
√ Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để đảm bảo sự phát
triển liên tục của thông tin di động .
Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ ba IMT-2000 đã
được đề xuất, trong đó hai hệ thống WCDMA UMTS và cdma-2000 đã được ITU
chấp thuận và đã được đưa vào hoạt động. 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 động thế hệ ba.
Hiện nay tai 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. Trong
các năm tới 3GWCDMA UMTS sẽ được triển khai trên băng tần này.
Và trong WCDMA chuyển giao là một chức năng thiết yêu để đối phó với tính di
động của các thuê bao di động. So với chuyển giao cứng truyền thống được sử dụng
trong mang 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.
Đồ án này đi sâu vào nghiên cứu các đặc tính của chuyển giao mềm cũng
như tác động của nó đến dung lượng hay hiệu suất hướng xuống trong mạng
WCDMA. Đồ án được chia làm 4 chương với các nội dung chính như sau :
Chương 1 - Tổng quan về hệ thống thông tin di động thế 3 UMTS :
Giới thiệu tổng quan về mạng thong tin di động , cấu trúc của mạng thông tin di

động thế hệ thứ 3 UMTS , đặc điểm của công nghệ WCDMA và quản lý tài nguyên
vô tuyến (RRM)
Chương 2– Chuyển giao trong hệ thống 3G WCDMA : Trình bày về
các kiểu chuyển giao trong hệ thống WCDMA , thuật toán chuyển giao IS-95A và
thuật toán chuyển giao mềm WCDMA ở dạng hình vẽ . Bên cạnh đó phần này cũng
giới thiệu khái quát về : đặc điểm , tổng phí và độ lợi dung lượng mang của chuyển
giao mềm
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
9
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
Chương 3 – Phân tích hiệu suất cấp đường dẫn ,cấp hệ thống và
thuật toán chuyển giao mềm : Chương này nguyên cứu về sự phân bố công suất
hướng xuống, phân tích hiêu suất cấp hê thống thuật toán chuyên giao mềm và
chuyến lược điều khiên công suất tối ưu trong chuyển giao mềm
Chương 4- Chương trình mô phỏng : Phần này sẽ đưa ra mô hình của
một user trong 1 ô tô đang chuyển động từ cell trực thuộc sang cell khác.
Sản phẩm giao nộp kèm theo đề tài gồm 01 chương trình viết bằng VB6 và Mã
nguồn của các chương trình này cộng với nội dung của đề tài trong CD-ROM sản
phẩm. Em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của quý thầy cô, đồng nghiệp
để hoàn thiện thêm kiến thức trong lĩnh vực này. Qua đây, em xin bày tỏ lòng biết
ơn, cám ơn sâu sắc đến các thầy cô trong trường đại học Bách Khoa Hà Nội , thầy
cô trong khoa Điện tử viển thông đại học Bách Khoa Hà Nội . Và đặc biệt em xin
cảm ơn Thạc sỹ Vũ Duy Hải , giáo viên hướng dẫn đã giúp đỡ em trong suốt quá
trình thực hiện đồ án , thầy đã nhiệt tình chỉ bảo , góp ý ,cũng như định hướng cho
em trong suốt quá trình làm đồ án này , thầy đã cho em những lời khuyên quý báu
trong suốt quá trình thực hiện đồ án.
Hà Nội, tháng 5 năm 2010
Sinh viên
Nguyễn Thanh Thuần

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
10
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Đồ án tốt nghiệp của em dưới sự hướng dẫn của thạc sỹ Vũ Duy Hải trình bày
về chuyển giao mềm trong WCDMA và xây dựng chương trình mô phỏng quá trình
chuyển giao mềm trong mạng WCDMA .
Chuyển giao là một phần cần thiết cho việc xử lý sự di động của người sử
dụng đầu cuối. Nó đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ vô tuyến khi người sử
dụng di động di chuyển từ qua ranh giới các ô tế bào.
Một đặc trưng khác biệt nhất của WCDMA so với các hệ thống khác là thuật
toán điều khiển chuyển giao. Chuyển giao diễn ra khi người sử dụng máy di động di
chuyển từ cell này đến cell khác trong mạng thông tin di động tế bào. Nhưng
chuyển giao cũng có thể được sử dụng để cân bằng tải trong mạng thông tin, và
chuyển giao mềm có thể tăng cường dung lượng và vùng phủ của mạng.
Đồ án cũng thảo luận khá chi tiết về chuyển giao mềm và mềm hơn xuất hiện
khi máy di động ở trong vùng phủ sóng chồng lấn của 2 cell. Trường hợp chuyển
giao mềm hơn các cell thuộc cùng một trạm gốc, hai tín hiệu đồng thời được kết hợp
ở Nút B sử dụng bộ xử lý RAKE. Trong suốt quá trình chuyển giao mềm, hai tín hiệu
thu từ các trạm gốc khác nhau được định tuyến đến RNC để được so sánh hết khung
này đến khung khác. Độ lợi chuyển giao mềm là độ lợi được cung cấp bởi sự kết hợp
nhiều tín hiệu (được gọi là độ lợi phân tập macro). Khi độ dự trữ chuyển giao mềm
thích hợp được sử dụng độ lợi chuyển giao mềm sẽ tăng cường đáng kể hiệu năng
của hệ thống .
Qua những phân tích và nghiên cứu về quá trình chuyển giao mềm, chúng ta
đã thấy được những đặc điểm cũng như những lợi ích mà nó mang lại.
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
11
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
ABSTRACT

MY GRADUATION PROJECT UNDER THE GUI DANCE OF MASTER VU DUY HAI
DELIVERED A PRESENTATION ABOUT SOFT HANDOVER IN WCDMA AND BUILD A
PROGRAM WHICH SIMULATE THE SOFT HANDOVER IN WCDMA NETWORKS.
HANDOVER IS THE NECESSARY PART FOR THE HANDLING OF THE USER'S
MOBILE TERMINAL. IT ENSURES THE CONTINUITY OF THE WIRELESS SERVICE WHEN
MOBILE-USERS MOVE ACROSS BETWEEN BOUNDARIES OF CELLS.
The most difference characteristic of WCDMA which other systems don’t have is the algorithm of
control handover. Handover occurs when the mobile-users moves from cell to cell is different in the mobile
communication cells network. But the transfer can also be used for load balancing in communication
networks, and software can be transferred to strengthen the capacity of the network and
PROJECTS ARE ALSO PRETTY DETAILED DISCUSSION ABOUT THE
TRANSFER OF SOFT AND SOFTER WHEN THE DEVICE APPEARS IN
THE OVERLAPPING COVERAGE OF TWO CELLS. WHERE THE TRANSFER
OF SOFTWARE OVER THE SAME BASE STATION CELL, TWO SIGNALS ARE COMBINED
AT THE SAME TIME THE B BUTTON TO USE THE RAKE HANDLE. DURING THE
TRANSFER OF SOFTWARE, THE SIGNAL FROM DIFFERENT BASE STATIONS ARE
ROUTED TO THE RNC TO COMPARE THIS FRAME TO ALL OTHER FRAMES. GAIN IS THE
GAIN TRANSFER SOFTWARE PROVIDED BY A COMBINATION OF MULTIPLE SIGNALS
(CALLED MACRO DIVERSITY GAIN). WHEN THE TRANSFER OF RESERVES
APPROPRIATE SOFTWARE IS USED TO TRANSFER SOFT GAIN WILL GREATLY IMPROVE
THE PERFORMANCE OF THE SYSTEM.
THROUGH ANALYSIS AND RESEARCH ON SOFT TRANSITION, WE HAVE SEEN
THESE CHARACTERISTICS AS WELL AS THE BENEFITS THAT IT BRINGS
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
12
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
MỤC LỤC

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
13

Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
2G Second Generation Thế hệ thứ 2
3G Third Generation Thế hệ thứ ba
3GPP 3
ird
Genaration Partnership Project Đề án các đối tác thế hệ thứ ba
3GPP2 3
ird
Generation Patnership Project 2 Đề án đối tác thế hệ thứ ba 2
AICH Acquisition Indication Channel Kênh chỉ thị bắt
AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa và điều chế thích ứng
AMR Adaptive MultiRate Đa tốc độ thích ứng
ARQ Automatic Repeat-reQuest Yêu cầu phát lại tự động
AP-
AICH
Access Preamble Acquisition
Indicator Channel
Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập
ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dị bộ
BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá
BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá
BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit
BLER Block Error Rate Tỷ số lỗi khối
BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa chuyển pha hai trạng thái
BS Base Station Trạm gốc
BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc
CC Convolutional Code Mã xoắn
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã
CD/CA-

ICH:
CPCH Collision Detection/ Channel
Assignment Indicator Channel
Kênh chỉ thị phát hiện va chạm
CPCH/ấn định kênh
CN Core Network Mạng lõi
CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung
CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung
CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh
CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra vòng dư
CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh
CSICH CPCH Status Indicator Channel Kênh chỉ thị trạng thái CPCH
DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng
DCH Dedicated Channel Kênh điều khiển
DL Downlink Đường xuống
DPCCH Dedicated Physycal Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng
DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
14
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng
DRX Discontinuous Reception Thu không liên tục
DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống
DSSS Direct-Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp
E-AGCH
Enhanced Absolute Grant Channel
Kênh cho phép tuyệt đối tăng
cường
E-DCH Enhanced Dedicated Channel Kênh riêng tăng cường
EDGE

Enhanced Data rates for GPRS
Evolution
Tốc độ số liệu tăng cường để phát
triển GPRS
EIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị
E-
DPCCH
Enhanced Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng tăng cường
E-
DPDCH
Enhanced Dedicated Data Channel Kênh số liệu riêng tăng cường
E-RGCH
Enhanced Relative Grant Channel
Kênh cho phép tương đối tăng
cường
FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống
FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo
thời gian
F-DPCH Fractional DPCH DPCH một phần (phân đoạn)
GERAN GSM EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến GSM
EDGE
GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung
GSM Global System For Mobile
Communications
Hệ thống thông tin di động tòan
cấu
HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lại tự động linh hoạt
HHO Hard Handover Chuyên giao cứng
HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú

HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập hói đường xuống tốc độ
cao
HS-
DPCCH
High-Speed Dedicated Physical
Control Channel
Kênh điều khiển vật lý riêng tốc độ
cao
HS-
DSCH
High-Speed Dedicated Shared
Channel
Kênh chia sẻ riêng tốc độ cao
HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
15
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
HS-
PDSCH
High-Speed Physical Dedicated
Shared Channel
Kênh chia sẻ riêng vật lý tốc độ cao
HSS Home Subsscriber Server Server thuê bao nhà
HS-
SCCH
High-Speed Shared Control Channel Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao
HSUPA High-Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao
IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP
IMT-
2000

International Mobile
Telecommunications 2000
Thông tin di động quốc tế 2000
IP Internet Protocol Giao thức Internet
IPv4 IP version 4 Phiên bản IP bốn
IPv6 IP version 6 Phiên bản IP sáu
IR Incremental Redundancy Phần dư tăng
Iu Giao diện được sử dụng để thông tin giữa RNC và mạng lõi
Iub Giao diện được sử dụng để thông tin giữa nút B và RNC
Iur Giao diện được sử dụng để thông tin giữa các RNC
LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn
MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường
MIMO Multi-Input Multi-Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra
MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện
MSC Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch các dịch
vụ di động
NodeB Nút B
OVSF Orthogonal Variable Spreading Factor Hệ số trải phổ khả biến trực giao
PAPR
Peak to Average Power Ratio
Tỷ số công suất đỉnh trên công suất
trung bình
P-
CCPCH
Primary Common Control Physical
Channel
Kênh vật lý điều khiển chung sơ
cấp
PCH Paging Channel Kênh tìm gọi
PCPCH Physical Common Packet Channel Kênh vật lý gói chung

PDCP Packet-Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói
PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống vật lý
PHY Physical Layer Lớp vật lý
PICH Page Indication Channel Kênh chỉ thị tìm gọi
PRACH Physical Random Access Channel Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên)
PS Packet Switch Chuyển mạch gói
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
16
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công
cộng
QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
QPSK Quatrature Phase Shift Keying Khóa chuyển pha vuông góc
RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên
RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến
RAT Radio Access Technology Công nghệ truy nhập vô tuyến
RF Radio Frequency Tần số vô tuyến
RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến
RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến
RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến
RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực
S-
CCPCH
Secondary Common Control Physical
Channel
Kênh vật lý điều khiển chung sơ
cấp
SCH Synchronization channel Kênh đồng bộ
SF Spreading Factor Hệ số trải phổ

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ
SIM Subscriber Identity Module Mođun nhận dạng thuê bao
SMS Short Message Service Dịch vụ nhắn tin
SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm
SHO Soft Handover Chuyển giao mềm
TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo
thời gian
TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian
TDMA
Time Division Mulptiple Access
Đa truy nhập phân chia theo thời
gian
TFC Transport Format Combination Kết hợp khuôn dạng truyền tải
TFCI Transport Format Combination
Indicator
Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền
tải
TrCH Transport Channel Kênh truyền tải
TTI Transmission Time Interval Khỏang thời gian phát
UE User Equipment Thiết bị người sử dụng
UL Uplink Đường lên
UMB Ultra Mobile Broadband Băng thông di động siêu rộng
UMTS Universal Mobile Hệ thống thông tin di động toàn
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
17
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
Telecommunications System cấu
USIM UMTS SIM
UTRA UMTS Terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS
UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access

Network
Mnạg truy nhập vô tuyến mặt đất
UMTS
Uu Giao diện được sử dụng để thông tin giữa nút B và UE
WCDM
A
Wideband Code Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo mã
băng rộng
WiFi Wireless Fidelitity Chất lượng không dây cao
WiMAX Worldwide Interoperability for
Microwave Access
Tương hợp truy nhập vi ba toàn cầu
VoIP Voice over IP Thoại trên IP
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
18
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI
ĐỘNG THẾ HỆ 3 UMTS
Giới thiệu chương
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, để đáp ứng nhu
cầu ngày càng cao về các dịch vụ của hệ thống thông tin di động, nhất là các dịch
vụ truyền số liệu đòi hỏi các nhà khai thác phải đưa ra hệ thống thông tin di động
mới. Trước bối cảnh đó hiệp hội viễn thông quốc tế ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn
hoá để xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ ba với với tên gọi là IMT-
2000 . Đồng thời các cơ quan về tiêu chuẩn hoá xúc tiến việc xây dựng một tiêu
chuẩn hoá áp dụng cho IMT- 2000 thông qua dự án 3GPP (Third Generation
Partnership Project). Hệ thống thông tin di động thế hệ ba được ra đời từ dự án
3GPP được gọi là hệ thống thông tin di động UMTS/WCDMA.

Trong chương này sẽ trình bày tổng quan về hệ thống thông tin di động thế
hệ ba và một bộ phận quan trọng của nó là hệ thống UMTS thông qua tìm hiểu cấu
trúc mạng.
1.1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG DI ĐỘNG
1.1.1 Hệ thống di động tương tự thế hệ 1
Hệ thống thông tin 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). Với FDMA, khách hàngđược cấp
phát một kênh trong tập hợp có trật tự các kênh trong lĩnh vực tần số. Sơ đồ báo
hiệu của hệ thống FDMA khá phức tạp, khi MS bật nguồn để hoạt động thì nó dò
sóng tìm đến kênh điều khiển dành riêng cho nó. Nhờ kênh này, MS nhận được dữ
liệu báo hiệu gồm các lệnh về kênh tần số dành riêng cho lưu lượng người dùng .
Trong trường hợp số thuê bao nhiều hơn số lượng kênh tần số có thể, thì một số
người bị chặn lại không được truy cập. Phổ tần số quy định cho liên lạc di động
được chia thành 2N dải tần số kế tiếp, và được cách nhau bởi một dải tần số phòng
vệ . Mỗi dải tần số được gán cho một kênh liên lạc. N dải kế tiếp dành riêng cho
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
19
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
liên lạc hướng lên, sau một dải tần phân cách là N dải kế tiếp dành riêng cho liên lạc
hướng xuống.
Đặc điểm :
- Mỗi MS được cấp phát một đôi kênh liên lạc trong suốt thời gian thông
tuyến.
- Nhiễu giao thoa do các kênh lân cận là đáng kể.
- BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS.2
Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di động AMPS (Advanced Mobile
Phone System). Hệ thống di động này 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. Vì thế, hệ thống di động thứ 2 ra đời được cải thiện về cả

dung lượng và tốc độ.
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. 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.
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
20
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
Hình 1.1 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 1.1 cho thấy các thông số kỹ thuật của bốn hệ thống di động số
thế hệ thứ hai điển hình.

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
21
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
Bảng 1.1 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 vụ 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 ( Kbit/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 vụ tuyến GSM.
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
22
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
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 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 liệu cho mỗi User lên đến 384 Kbit/s.
1.1.3 Hệ thống di động thế hê thứ 3 và cao hơn nữa
Hệ thống thông tin di động thế hệ ba xây dựng trên cơ sở tiêu chuẩn chung
IMT- 2000 (Internaltional Mobile Telecommunications 2000–Viễn thông di động
quốc tế 2000). Các tiêu chí chung để xây dựng IMT- 2000 như sau :
 Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 GHz như sau :
• Đường lên : 1885 – 2025 MHz
• Đường xuống : 2110 – 2200 MHz
 Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các hình loại thông tin vô
tuyến:
• Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến
• Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông
 Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau như :
• Trong công sở
• Ngoài đường
• Trên xe
• Vệ tinh
 Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyển
mạch kênh và số liệu chuyển mạch gói.
 Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
23
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
 Cung cấp hai mô hình truyền dữ liệu đồng bộ và không đồng bộ.
 Có khả năng chuyển vùng toàn cầu.

 Có khả năng sử dụng giao thức Internet.
 Hiệu quả sử dụng phổ tần cao hơn các hệ thống đã có.
Môi trường hoạt động của IMT- 2000 được chia thành bốn vùng với tốc độ
bit Rb phục vụ như sau :
 Vùng 1 : trong nhà, ô pico, RbĠ 2 Mbps
 Vùng 2 : thành phố, ô micro, RbĠ 384 Mbps
 Vùng 3 : ngoại ô, ô macro, RbĠ 144 Kbps
 Vùng 4 : toàn cầu, Rb = 9,6 Kbps
Hiện nay hai tiêu chuẩn đã được chấp thuận cho IMT- 2000 là :
 WCDMA được xây dựng trên cơ sở cộng tác của Châu Âu và Nhật Bản
 Cdma2000 do Mỹ xây dựng
Hinh1.2 Lộ trình phát triển từ 2G lên 3G
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
24
Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA
1.2 TỔNG QUAN VỀ 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 dựng 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.
 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.
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50
25