ĐÁNH GIÁ CÁC THUẬT TOÁN CHUYỂN GIAO TRONG WCDMA KÈM CODE

LOGO

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Đề tài:

Đánh
Đánh giá
giá các
các thuật
thuật toán
toán chuyển
chuyển giao
giao trong
trong WCDMA
WCDMA

SVTH: Châu Phước Khánh
MSSV:406160032
Lớp:

Đ06VTA1

MSĐT:11406160032
GVHD:
.

Nguyễn Văn Lành
1

NỘI DUNG THỰC HIỆN

1

Tổng quan về hệ thống WCDMA

2

Chuyển giao trong WCDMA

3

4

Các thuật toán chuyển giao

Mô phỏng các thuật toán chuyển giao

2


NỘI DUNG BÁO CÁO

1

Tổng quan về hệ thống WCDMA

2

Chuyển giao trong WCDMA

3

Các thuật toán chuyển giao

4

Đánh giá hiệu suất chuyển giao

5

Kết quả mô phỏng
3


1.Tổng quan về WCDMA
Uu

USIM

Iu

Node B

RNS

Node B

Iub

RNC

UE

CS

Iur

Cu
ME

MSC/
VLR

Node B

RNS

Node B

Iub

RNC

GMSC

PLMN,PSTN,ISDN

HLR

SGSN

GGSN

INTERNET

PS

UTRAN

CN

Hình 1: Cấu trúc tổng quát của hệ thống UMTS

4


Thông số

Hệ thống 3G

Băng tần

1920 ~1980, 2110 ~2710 MHz

Đa truy nhập

WCDMA

Song công

FDD

Băng thông

4,4 ~ 5MHz với bội số của 200kHz (4,7 MHz/ sóng mang)

Tốc độ bit

Thay đổi (lên đến 2Mb/s, 384 kb/s outdoor)

Hình dạng xung chip

Cosin tăng (roll-off =0,22)

Điều chế

QPSK

Điều khiển công suất

1500 lệnh/giây

Công suất trạm di động (MS)

250 mW ~ 2W (max)

Tốc độ chip

3,84 Mc/s

Hệ số trải

Thay đổi 4 ~ 512 chip/symbol

Mã trải

OVSF

Mã trộn

Mã Gold

Độ dài khung

10ms(15 khe thời gian)

Mã kênh

CRC + Turbo + mã xoắn + ARQ

Mã hóa kênh thoại

AMR

Độ sâu ghép xen

10ms(thoại); 20, 40, 80ms(dữ liệu)

Dung lượng thoại tối đa tiêu biểu

~ 32 user/sector/MHz

Khoảng cách cell tối đa tiêu biểu

~ 15km (thoại)

Bảng 1: Các đặc điểm của công nghệ WCDMA


2.Chuyển giao trong WCDMA

Phương thức chuyển giao

Phạm vi chuyển giao

CG cùng hệ thống

CG khác hệ thống

•

•

•

CG cùng tần số

CG khác công nghệ

Chuyển giao

Chuyển giao

cứng

mềm và mềm
hơn

truy nhập

CG khác tần số

•

CG khác chế độ
truy nhập

Hình 2: Phân loại chuyển giao trong WCDMA
6


2.Chuyển giao trong WCDMA

Đo lường

Quyết định

Xử lí

 Xác định cell láng
giềng

 Tiêu chuẩn báo cáo đo
lường

 Báo cáo kết quả đo

quyết định

Các thủ tục báo hiệu để kích

thuật toán chuyển giao mềm

hoạt hay xóa bỏ 1 liên kết vô

hay intra-RAT hay inter-

tuyến với các cell khác nhau

RAT để thực thi.

thuộc cùng hay khác RAT

Hệ thống

tùy thuộc vào loại chuyển
giao.

Hình 3: Quá trình chuyển giao trong WCDMA

7


3.Thuật toán chuyển giao

3.1. Thuật toán ngưỡng tương đối:
- Thêm cell i vào tập tích cực (sự kiện 1A)
Nếu tập tích cực chưa đầy và Ec/N0 thỏa:

N  E   
 Ec 
 Ec 
H 
10 log  > (1 − β )10 log 
+ β 10 log ∑  c   −  R1 A − 1 A 
2 
 N 0 i
 N 0 bestAS
 j =1  N 0  j  
c

Và trong khoảng thời gian ΔT thỏa

N  E   
 Ec 
 Ec 
H 
10 log  > (1 − β )10 log 
+ β 10 log ∑  c   −  R1 A + 1 A 
2 

 N 0 i
 N 0 bestAS
 j =1  N 0  j  
c

- Xóa cell khỏi tập tích cực (sự kiện 1B)

N  E   
 Ec 
 Ec 
H 
10 log  < (1 − β )10 log 
+ β 10 log ∑  c   −  R1B + 1B 
2 
 N 0 i
 N 0 bestAS
 j =1  N 0  j  
c

8


3.Thuật toán chuyển giao

3.1. Thuật toán ngưỡng tương đối:(tt)
Và trong khoảng thời gian ΔT thỏa

N  E   
 Ec 
 Ec 

H 
10 log  < (1 − β )10 log 
+ β 10 log ∑  c   −  R1B − 1B 
2 
 N 0 i
 N 0 bestAS
 j =1  N 0  j  
c

 Thay thế cell trong tập tích cực bởi cell mạnh nhất tập giám sát (sự kiện 1C)
Hoạt động này được thực thi khi tập tích cực đầy

E 
E 
H
10 log c 
> 10 log c 
+ 1C
2
 N 0 bestMS
 N 0  worstAS

Và trong suốt khoảng thời gian ΔT thỏa

E 
E 
H
10 log c 
> 10 log c 
− 1C

2
 N 0 bestMS
 N 0  worstAS
9


Hình 4: Lưu đồ thuật
toán chuyển giao
ngưỡng tương đối

10


Ví dụ

Hình 5: Ví dụ minh họa thuật toán chuyển giao mềm ngưỡng tương đối
11


3.Thuật toán chuyển giao

3.2. Thuật toán ngưỡng tuyệt đối:
- Thêm cell i vào tập tích cực (sự kiện 1E)
Nếu tập tích cực chưa đầy và Ec/N0 thỏa:

E 
10 log C  > T _ ADD + H A / 2
 N 0 i
Và trong khoảng thời gian ΔT thỏa

E 
10 log C  > T _ ADD − H A / 2
 N 0 i
- Xóa cell khỏi tập tích cực (sự kiện 1F)

E 
10 log C  < T _ DROP − H D / 2
 N 0 i
12


3.Thuật toán chuyển giao

3.2. Thuật toán ngưỡng tuyệt đối:(tt)
Và trong khoảng thời gian ΔT thỏa

E 
10 log C  < T _ DROP + H D / 2
 N 0 i
- Thay thế cell trong tập tích cực bởi cell mạnh nhất tập giám sát
Hoạt động này được thực thi khi tập tích cực đầy

E 
E 
H
10 log c 
> 10 log c 
+ R
2
 N 0  bestMS

 N 0  worstAS
Và trong suốt khoảng thời gian ΔT thỏa

E 
E 
H
10 log c 
> 10 log c 
− R
2
 N 0  bestMS
 N 0  worstAS
13


Hình 6: Lưu đồ thuật
toán chuyển giao
ngưỡng tuyệt đối

14


Ví dụ

Hình 7: Ví dụ minh họa thuật toán chuyển giao mềm ngưỡng tuyệt đối
15


Ảnh hưởng của các thông số đến hiệu suất chuyển giao

Hình 8: Ảnh hưởng của cửa sổ thêm vào
16


Ảnh hưởng của các thông số đến hiệu suất chuyển giao

Hình 9: Ảnh hưởng của cửa sổ xóa

17


Ảnh hưởng của các thông số đến hiệu suất chuyển giao

Hình 10: Ảnh hưởng của cửa sổ thay thế

18


Ảnh hưởng của các thông số đến hiệu suất chuyển giao

Hình 11: Ảnh hưởng của kích thước tập tích cực tối đa

19


4.Đánh giá hiệu suất chuyển giao

Phân tích hiệu suất chuyển giao

Cấp đường dẫn:

Sử dụng tài nguyên:



Nhiễu intra-cell





Nhiễu inter-cell

Kích thước tập tích cực trung
bình.




Cấp hệ thống:



Các thông số có liên quan đến chất
lượng dịch vụ, như xác suất quá tải, tỉ số
chuyển giao thất bại…




Độ lợi chuyển giao mềm.
Dung lượng hướng xuống.

20

Tốc độ update tập tích cực.
Số lần chuyển giao.


4.1.Phân tích hiệu suất cấp đường dẫn

 Nhiễu intra-cell
−α

Trong đó:

I int ra−cell = PT 1 (1 − a )r1 10



PT1 là công suất truyền tổng của BS1



a là hệ số trực giao hướng xuống, giá trị điển hình là 0,6



r1 là khoảng cách từ trạm di động đến BS1




ζ1

10

α là hệ số mũ suy hao, giá trị điển hình là 4
ζ (dB) suy hao do hiệu ứng bóng râm, có phân bố Gaussian, với trung bình 0 và một độ lệch chuẩn σ độc lập
với khoảng cách.

21


4.1.Phân tích hiệu suất cấp đường dẫn(tt)

 Nhiễu inter-cell
Trong đó:

I int er −cell = ∑ PTi ri 10



PT1 là công suất truyền tổng của BS1



ri là khoảng cách từ trạm di động đến BSi





M

−α

ζi

10

i =2

α là hệ số mũ suy hao, giá trị điển hình là 4
ζ (dB) suy hao do hiệu ứng bóng râm, có phân bố Gaussian, với trung bình 0 và độ lệch chuẩn σ độc lập với
khoảng cách.

22


4.2.Phân tích hiệu suất cấp hệ thống





Độ lợi chuyển giao mềm hướng xuống



Ps1.ds

∫∫


A
SHO gain = 
− 1 × 100
 ∫∫ Ps1.ds + ∫∫ Ps1 _ SHO .ds 
S

S'

[ %]

Dung lượng hướng xuống

-γ là tỷ lệ công suất truyền của trạm gốc dành cho các kênh dành

3 3 2
R .γ .PT 1
2
N=
∫∫ Ps1 .ds + ∫∫ Ps1 _ SHO .ds
S

riêng;

-N là số User hoạt động trung bình trên mỗi Cell;
-S đại diện cho vùng không có chuyển giao mềm
-S’ đại diện cho vùng có chuyển giao mềm,
-ρ là mật độ User.

S'

23


4.3.Phân tích hiệu suất sử dụng tài nguyên

 Tốc độ cập nhật tập tích cực


Là thời gian giữa các yêu cầu cập nhật tập tích cực liên tiếp bao gồm các sự kiện: thêm vào, xóa bỏ
và thay thế.



Việc đo này có liên quan đến kích thước (dimensioning) RNC vì báo hiệu update tập tích cực là tải
đối với RNC.



Giá trị này phụ thuộc vào tính di động của user, kích cỡ cell, các thông số của thuật toán chuyển giao

24


4.3.Phân tích hiệu suất sử dụng tài nguyên

 Kích thước tập tích cực trung bình
N

AS average =
Trong đó:

∑ i.∆t
i =1
N

∑ ∆t
i =1

i

i



Δti là khoảng thời gian mà tập tích cực có kích thước là i.



N là kích thước tối đa của tập tích cực.

Giá trị tập tích cực trung bình lớn hơn hoặc bằng 1.

25