KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG WCDMA

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA VIỄN THÔNG II
_____________

ðỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ðẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: ðIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
HỆ ðÀO TẠO: ðẠI HỌC CHÍNH QUY

ðề tài:

KỸ THUẬT ðIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT
TRONG HỆ THỐNG WCDMA
Mã số ñề tài:

09405160044

Giáo viên hướng dẫn: TS HỒ VĂN CỪU
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VIẾT KHẢI
MSSV

: 405160044

Lớp

: ð05VTA1

TPHCM – 2009

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIỀN HƯỚNG DẪN

…………………………………………………………………………….……
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………
Giáo viên hướng dẫn

TS. Hồ Văn Cừu

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIỀN PHẢN BIỆN

…………………………………………………………………………….……
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………
Giáo viên phản biện

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô Học Viện Công Nghệ BCVT, ñặc biệt là
các thầy cô khoa viễn thông II ñã cung cấp cho em những kiến thức bổ ích trong suốt
thời gian học tập tại Học Viện.
Xin chân thành cảm ơn thầy Hồ Văn Cừu ñã hướng dẫn, tận tình giúp ñỡ em
hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn bố, mẹ và những người thân trong gia ñình luôn ñộng
viên, nhắc nhở, ñã tiếp sức mạnh và che chở cho em trên bước ñường ñi ñến tương lai.
Xin gởi lời cảm ơn ñến các bạn cùng khóa ñã luôn giúp ñỡ em trong những lúc
khó khăn.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 24/11/2009
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Viết Khải


LỜI MỞ ðẦU
Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu thông tin ngày càng ñòi hỏi cấp bách
ñối với cuộc sống con người. Hiện tại và trong thời gian tới, yêu cầu phát triển các loại
hình dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và ñặc biệt là các loại hình dịch vụ di ñộng ngày
một tăng và không thể tách rời ñời sống xã hội. ðể ñáp ứng lại sự phát triển ñó, các hệ
thống thông tin di ñộng ñòi hỏi phải có cấu trúc hiện ñại linh hoạt và nhất là thỏa mãn
mọi nhu cầu về dịch vụ ña phương tiện. Do ñó mạng thông tin di ñộng thế hệ thứ 3 ñã
và ñang ñược phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam ñể cung cấp dịch vụ truyền thông chất
lượng cao. Và một kỹ thuật cốt lõi trong hệ thống thông tin di ñộng thế hệ thứ 3 là kỹ
thuật ñiều khiển công suất. ðây là một kỹ thuật tối quan trọng ñể ñảm bảo dung lượng
và chất lượng của hệ thống trên giao diện vô tuyến bởi ñặc tính sử dụng chung tần số
của hệ thống ña truy nhập phân chia theo mã. Và ñó cũng là nội dung của ñề tài mà em

tìm hiểu trong ñồ án tốt nghiệp của mình.
Bằng việc tìm hiểu về các khái niệm chính của hệ thống thông tin di ñộng
WCDMA, ta sẽ thấy ñược vai trò quan trọng của kỹ thuật ñiều khiển công suất. Từ ñó
sẽ tiến hành tìm hiểu về hoạt ñộng của kỹ thuật bao gồm các yếu tố ảnh hưởng ñến nó,
phân loại, các thuật toán cơ bản. Sau ñó sẽ tìm hiểu thêm về các thuật toán nâng cao ñể
cải thiện hiệu năng làm việc của kỹ thuật cho từng môi trường cụ thể. Và cuối cùng ta
sẽ tiến hành mô hình hóa hệ thống dưới sự tác ñộng chính của hiện tượng phading
nhanh xảy ra khi người sử dụng di chuyển với những vận tốc khác nhau. Qua ñó sẽ
thấy rõ hơn về hoạt ñộng của những thuật toán, lý thuyết ñược trình bày ở các chương
trước.
ðồ án ñược chia làm 4 chương và nội dung chính của từng chương như sau :
Chương 1: “Tổng quan về cấu trúc mạng thông tin di ñộng số WCDMA” sẽ
giới thiệu tổng quan các vấn ñề cơ bản về công nghệ WCDMA, mô hình của hệ thống,
cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến WCDMA, sơ lược về các kênh trong UTRAN, cấu
tạo bộ thu phát và kỹ thuật chuyển giao trong hệ thống thông tin di ñộng thế hệ thứ ba.
Chương 2: “Kỹ thuật ñiều khiển công suất trong hệ thống WCDMA” sẽ trình
bày về môi trường vô tuyến, ý nghĩa và phân loại các kỹ thuật ñiều khiển công suất,
các yếu tố ảnh hưởng ñến kỹ thuật. ðặc biệt tập trung phân tích các kiểu ñiều khiển
công suất bao gồm : ñiều khiển công suất vòng hở, ñiều khiển công suất vòng kín ( bao
gồm vòng trong và vòng ngoài) cho ñường lên và ñường xuống. Qua ñó cũng trình bày
về thuật toán bước cố ñịnh ñược ñề xuất bởi tổ chức 3GPP.
Chương 3: “Các thuật toán ñiều khiển công suất” nhằm nghiên cứu các mô
hình ñiều khiển công suất bước thích nghi ñường lên vòng trong ñể thấy sự hoạt ñộng
cuả từng thuật toán, ưu nhược ñiểm của chúng ñối với từng trường hợp
Chương 4: “Kết quả mô phỏng và kết luận” dựa trên mô hình kênh truyền ñể
tính toán sự ñiều chỉnh công suất phát của từng phương pháp ñiều khiển. Sau ñó thực


hiện so sánh hiệu quả của các phương pháp bằng chất lượng ñích cũng như tỉ số lỗi
ñiều khiển công suất. ðồ án ñã ñưa ra phương thức tính toán cụ thể ñể ñiều khiển công

suất ñường lên ñồng thời kết quả ñược thể hiện chính xác thông qua chương trình mô
phỏng sử dụng Matlab.
Trong thời gian làm ñề tài em ñã cố gắng rất nhiều nhưng do thời gian có hạn
cũng như vốn kiến thức còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi sai sót , rất mong
sự chỉ bảo bổ sung của quý thầy cô và các bạn ñể ñồ án hoàn thiện hơn.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 24/11/2009
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Viết Khải


MỤC LỤC
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG SỐ
WCDMA

1

1.1

Giới thiệu chương ........................................................................................... 1

1.2

Tổng quan về sự hình thành và phát triển của mạng WCDMA ....................... 1

1.3

Cấu trúc mạng WCDMA ................................................................................ 2

1.3.1

Mô hình khái niệm....................................................................................... 2

1.3.2

Mô hình cấu trúc.......................................................................................... 3

1.3.2.1

UE ..................................................................................................... 4

1.3.2.2

UTRAN ............................................................................................. 4

1.3.2.3

CN ..................................................................................................... 4

1.3.2.4

Các mạng ngoài ................................................................................. 5

1.3.2.5

Các giao diện vô tuyến ...................................................................... 5

1.3.3

Cấu trúc quản lý tài nguyên ......................................................................... 5

1.3.4

Cấu trúc dịch vụ .......................................................................................... 6
Các vấn ñề liên quan ñến kỹ thuật ñiều khiển công suất .................................. 7

1.4
1.4.1

Giao diện vô tuyến UTRAN ........................................................................ 7

1.4.1.1

Bộ ñiều khiển mạng vô tuyến ............................................................ 7

1.4.1.2

Node B .............................................................................................. 8

1.4.1.3

Các chức năng ñiều khiển của UTRAN ............................................. 8

1.4.2

Các loại kênh trong UTRAN ....................................................................... 9

1.4.2.1

Các kênh lôgic ................................................................................... 9

1.4.2.2

Các kênh truyền tải .......................................................................... 10

1.4.2.3

Các kênh vật lý ................................................................................ 11

1.4.3

Các kỹ thuật xử lý số và truyền dẫn ở hệ thống WCDMA.......................... 13

1.4.3.1

Sơ ñồ khối chung .............................................................................. 13

1.4.3.2

Sơ ñồ khối của máy thu/phát.............................................................. 13

1.4.3.3

Máy thu RAKE................................................................................ 15

1.4.4

Kỹ thuật trải phổ trong thông tin di ñộng ................................................... 16

1.4.5

Kỹ thuật chuyển giao ................................................................................. 17

1.4.5.1

Mục ñích của chuyển giao ............................................................... 17


1.4.5.2

Trình tự chuyển giao........................................................................ 17

1.4.5.3

Các loại chuyển giao ....................................................................... 18

1.5

Kết luận chương ........................................................................................... 19

CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT ðIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG WCDMA ............. 20
2.1

Giới thiệu chương ......................................................................................... 20

2.2

Kênh truyền vô tuyến ................................................................................... 20

2.2.1. Kênh truyền trên phạm vi rộng .................................................................. 21

2.2.2. Kênh truyền trên phạm vi hẹp .................................................................... 21
2.3

Ý nghĩa của kỹ thuật ñiều khiển công suất .................................................... 21

2.4

Phân loại ñiều khiển công suất ...................................................................... 22

2.4.1. ðiều khiển công suất cho ñường xuống và ñường lên ............................... 22
2.4.2. ðiều khiển công suất vòng hở, ñiều khiển công suất vòng kín ................... 22
2.4.3. ðiều khiển công suất phân tán và tập trung ................................................ 23
Các thông số ảnh hưởng ñến kỹ thuật ñiều khiển công suất .......................... 23

2.5

2.5.1. Kích thước của bước ñiều khiển công suất ................................................. 23
2.5.2. Lỗi khi ước lượng SIR ............................................................................... 24
2.5.3. Trễ trên vòng hồi tiếp ................................................................................ 24
2.5.4. Tần số hoạt ñộng của kỹ thuật ñiều khiển công suất................................... 25
2.5.5. Lỗi trên kênh hồi tiếp ................................................................................. 25
ðiều khiển công suất trong hệ thống WCDMA............................................. 26

2.6

2.6.1. Kỹ thuật ñiều khiển công suất cho ñường lên ............................................. 26
2.6.1.1.

Kỹ thuật ñiều khiển công suất vòng hở ñường lên ........................... 26

2.6.1.2.

Kỹ thuật ñiều khiển công suất vòng kín ñường lên .......................... 27

2.6.2. Kỹ thuật ñiều khiển công suất cho ñường xuống ........................................ 31
2.6.2.1.

Kỹ thuật ñiều khiển công suất ñường xuống vòng hở....................... 31

2.6.2.2.

Kỹ thuật ñiều khiển công suất ñường xuống vòng kín...................... 31

2.7

Kết luận chương ........................................................................................... 33

CHƯƠNG 3 CÁC THUẬT TOÁN ðIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT.............................. 34
3.1

Giới thiệu chương ......................................................................................... 34

3.2

Thuật toán ñiều khiển công suất bước ñộng dựa vào chất lượng tín hiệu ....... 34

3.2.1

Một số khái niệm liên quan : ñộ dự trữ SIR và cửa sổ công suất ................ 34

3.2.2

Sự hoạt ñộng của mạng .............................................................................. 35


3.2.3

Sự hoạt ñộng của trạm di ñộng................................................................... 35
Thuật toán ñiều khiển công suất bước ñộng ước tính tính di ñộng của UE .... 37

3.3
3.3.1

Tính tương quan giữa các lệnh TPC và ñộ dịch tần số Doppler .................. 37

3.3.2

Thuật toán.................................................................................................. 40

3.4

Thuật toán ñiều khiển công suất bước thích nghi ñiều khiển ......................... 42

3.5

Thuật toán ñiều khiển công suất dùng thanh ghi ước tính tốc ñộ UE ............. 43

3.6

Kết luận chương ........................................................................................... 44

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN ............................................ 45
4.1.

Giới thiệu chương ......................................................................................... 45

4.2.

Mô hình hệ thống , thông số và các công thức áp dụng ................................. 46

4.2.1. Mô hình kênh truyền.................................................................................. 46
4.2.1.1.

Mô hình suy hao Hata-Okamura ...................................................... 46

4.2.1.2.

Mô hình kênh phading Dent ............................................................ 46

4.2.2. Quỹ ñường truyền tham khảo..................................................................... 47
4.3.

Lưu ñồ của các thuật và kết quả mô phỏng ................................................... 48

4.3.1. Thuật toán bước cố ñịnh ñược ñề xuất bởi 3GPP ....................................... 48
4.3.1.1.

Thuật toán thứ nhất .......................................................................... 48

4.3.1.2.

Thuật toán thứ hai............................................................................ 49

4.3.2. Thuật toán ñiều khiển công suất dựa vào QoS............................................ 50
4.3.3. Thuật toán ñiều khiển công suất dựa vào tốc ñộ chuyển ñộng của UE........ 52
4.3.4. Thuật toán ñiều khiển công suất dựa vào hệ số thích nghi .......................... 54
4.3.5. Thuật toán ñiều khiển công suất dựa sử dụng thanh ghi ở UE .................... 55
4.4.

So sánh hiệu quả của các phương pháp ......................................................... 57

4.4.1. So sánh dựa trên công suất phát của các phương pháp ............................... 57
4.4.2. So sánh dựa trên chất lượng tín hiệu với mức chuẩn là 10dB ..................... 57
4.4.3. Tỉ số lỗi ñiều khiển công suất ................................................................... 58
4.5.

ðánh giá kết quả mô phỏng .......................................................................... 58

4.6.

Kết luận chương ........................................................................................... 59

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .................................................................. 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………….............................61
PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG…………………………………………62


MỤC LỤC HÌNH
Hình I.1

Mô hình khái niệm mạng WCDMA. .......................................................... 3

Hình I.2

Mô hình cấu trúc hệ thống UMTS. ............................................................. 4

Hình I.3

Cấu trúc quản lý tài nguyên........................................................................ 6

Hình I.4

Cấu trúc dịch vụ. ........................................................................................ 7

Hình I.5

Cấu trúc UTRAN ....................................................................................... 8

Hình I.6

Các loại kênh trong UTRAN. ..................................................................... 9

Hình I.7

Kênh truyền tải ñường lên và ñường xuống. ............................................. 11

Hình I.8

Sơ ñồ khối của thiết bị vô tuyến ở hệ thống thông tin số.................... 13

Hình I.9

Sơ ñồ khối máy thu phát ở hệ thống WCDMA ......................................... 14

Hình I.10

Cấu trúc máy thu RAKE........................................................................ 16

Hình I.11

Tín hiệu trải phổ....................................................................................... 16

Hình I.12

Trình tự chuyển giao ................................................................................ 18

Hình II.1

Các hiện tượng trong truyền sóng ............................................................ 20

Hình II.2

Sơ ñồ ñiều khiển công suất trong hệ thống WCDMA ............................... 23

Hình II.3

Lược ñồ thời gian trễ trong vòng ñiều khiển công suất ............................. 25

Hình II.4

ðiều khiển công suất ñường lên vòng ngoài ............................................. 28

Hình II.5

Ảnh hưởng của bước công suất ñến chất lượng ñiều khiển ....................... 30

Hình II.6

Dịch công suất ñể cải thiện chất lượng báo hiệu ñường xuống ................. 32

Hình III.1

ðộ dữ trữ SIR với những chất lượng dịch vụ khác nhau ........................... 35

Hình III.2

Mô hình ñiều khiển công suất thích nghi ñường lên ................................. 37

Hình III.3

ðộ lợi kênh khi UE di chuyển với tốc ñộ thấp .......................................... 38

Hình III.4

ðộ lợi kênh khi UE di chuyển với tốc ñộ thấp .......................................... 39

Hình III.5

Tương quan giữa CTR với tốc ñộ di chuyển và kích thước bước .............. 40

Hình III.6

Tương quan giữa CTR với sự thay ñổi trong kích thước bước .................. 41

Hình III.7

Tương quan giữa CTR với sự thay ñổi trong kích thước bước .................. 41

Hình III.8

Mô hình thuật toán DKCS bước thích nghi ñiều khiển ............................. 42

Hình III.9

Sự hoạt ñộng của thuật toán ..................................................................... 43

Hình III.10

Sơ ñồ khối phương pháp ñiều khiển công suất sử dụng thanh ghi............. 44

Hình IV.1

Giao diện của chương trình ...................................................................... 45

Hình IV.2

Giao diện của quá trình thiết lập kênh truyền ........................................... 47

Hình IV.3

Lưu ñồ thuật toán DKCS bước cố ñịnh loại 1 ........................................... 48

Hình IV.4

Kết quả DKCS bước cố ñịnh loại 1 ......................................................... 49

Hình IV.5

Kết quả DKCS bước cố ñịnh loại 2 .......................................................... 49

Hình IV.6

Lưu ñồ thuật toán DKCS bước cố ñịnh loại 2 ........................................... 50

Hình IV.7

Lưu ñồ thuật toán DKCS dựa vào chất lượng tín hiệu .............................. 51

Hình IV.8

Kết quả DKCS dựa vào QOS .................................................................. 52

Hình IV.9

Kết quả DKCS dựa vào CTR .................................................................. 52

Hình IV.10

Lưu ñồ thuật toán DKCS dựa vào vận tốc di chuyển ................................ 53

Hình IV.11

Lưu ñồ thuật toán DKCS dựa vào hệ số thích nghi ................................... 54

Hình IV.12

Kết quả DKCS dựa vào hệ số thích nghi ................................................. 55

Hình IV.13

Kết quả DKCS dựa vào thanh ghi ........................................................... 56

Hình IV.14

Thuật toán DKCS bằng phương pháp thanh ghi ....................................... 56

Hình IV.15

Sự khác biệt trong công suất phát của các phương pháp ........................... 57

Hình IV.16

Sự khác biệt trong chất lượng tín hiệu của các phương pháp .................... 57


CÁC TỪ VIẾT TẮT

3G

Third Generation Cellular

3 GPP

BER
BCH
BMC

Third Generation Patnership Project
A
Admission Cotrol
Adaptive control factor
Adaptive factor
Acquistion Indication Channel
Access Preamble
Asynchoronous Transfer Mode
B
Bit Error Rate
Broadcast Channel
Broadcast/Multicast Control

BS
BSC
BTS

Base Station
Base Station Controller
Base Transceiver Station

AC

ACF
AF
AICH
A-P
ATM

Hệ thống thông tin di ñộng
thế hệ thứ ba
Dự án hợp tác thế hệ 3
ðiều khiển cho phép
Chỉ số ñiều khiển thích nghi
Hệ số thích nghi
Kênh chỉ thị bắt
Tiền tố
Kiểu truyền di bộ
Tỷ số bit lỗi
Kênh quảng bá
ðiều khiển quảng bá / ña
phương
Trạm gốc
Bộ ñiều khiển trạm gốc
Trạm thu phát gốc

C
CC
CDMA

Connecting Management
Code Division Multiple Access

CTR
CN
CPCH
CPICH

Consecutive TPC ratio
Core Network
Common Packet Channel
Common Pilot Channel

Quản lý kết nối
ða truy cập phân chia theo
mã
Tỉ số TPC liên tục
Mạng lõi
Kênh gói chung ñường lên
Kênh hoa tiêu chung

D
DC
DCH
DL
DS-CDMA
DSCH
DSSPC
DPCCH
DPDCH
ETSI
EDGE

Delicated Control
Delicated Channel
Down Link
Direct Sequence Code Division
Multiple Access
Downlink Shared Channel
dynamic step-size power control

ðiều khiển riêng
Kênh riêng
Hướng xuống
ða truy nhập phân chia
theo mã dãy trực tiếp
Kênh ñường xuống dùng chung
ðiều khiển công suất theo
bước ñộng
Kênh ñiều khiển vật lý
Kênh số liệu vật lý riêng

Delicated Physical Control Channel
Delicated Physical Data Channel
E
European Telecommunications
Học
viện
Standard Institute
Châu Âu
Enhanced Data Rates for GSM Evolution

viễn

thông


F
FACH

Forward Access Channel

FBI
FER
FDD

Feedback Information
Frame Error Rate
Fequency Division Duplex
theo tần số
Frequency Division
Multiple Access

FDMA

GC
GGSN
GPRS
GSM

Kênh truy nhập ñường
xuống
Thông tin hồi tiếp

Tỷ số khung lỗi
Ghép song công phân chia
ða truy cập phân chia theo
tần số

G
General Control
Gateway GPRS Support Node
General Packet Radio Service
Global System of Mobile
Communication

ðiều khiển chung
Node dịch vụ GPRS
Dịch vụ chuyển mạch gói
vô tuyến
Hệ thống thông tin di ñộng
toàn cầu

H
HC
HDLA
HLR
HSCSD

Handover Control
History Data Logic Analyzer
Home Location Register
High speed circuit switch data

ðiều khiển chuyển giao
Bộ phân tích dữ liệu gốc
Thanh ghi ñịnh vị thường trú
Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc
ñộ cao

I
IMT-2000

MAC

International Mobile
Telecommunication
Integated Service Digital Network
International Telecomunication
Union
L
Load Control
M
Medium Access Control

ME
MM
MSC

Mobile Equipment
Mobility Management
Mobile Services Switching Center

OSS

Operation Support System

ISDN
ITU

LC

Tiêu chuẩn viễn thông di
ñộng toàn cầu 2000
Mạng số tích hợp ña dịch vụ
Liên minh viễn thông quốc tế

ðiều khiển tải
ðiều khiển truy nhập môi
trường
Thiết bị nhận dạng thuê bao
Quản lý di ñộng
Trung tâm chuyển mạch
dịch vụ di dộng

O
Hệ thống hỗ trợ hoạt ñộng
P
PC
PCE
PCH
PCPCH

Power Control

Power control error rate
Paging Channel
Physical Common Packet Channel

ðiều khiển công suất
Tỉ số lỗi ñiều khiển công suất
Kênh tìm gọi
Kênh gói chung vật lý


PDCP
PDSCH

Packet Data Convergence Protocol
Physical Downlink Shared Channel

PICH
PLMN

Paging Indication Channel
Public Land Mobile Network

PRACH

Physical Random Access Channel

PSTN

Public Switch Telephone Network

Giao thức hội tụ số liệu gói
Kênh vật lý chung ñường
xuống
Kênh chỉ thị tìm gọi
Mạng di ñộng mặt ñất công
cộng
Kênh truy nhập ngẫu nhiên
vật lý
Mạng ñiện thoại chuyển
mạch công cộng

Q
QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ
R

RACH
RAN
RLC
RNC
RRC

Random Access Channel
Random Access Network
Radio Link Control
Radio Network Controler
Radio Resource Control

RRM

Radio Resouce Management

S-CCPCH
SCH
SGSN
SIM
SIR
SF
SHO
SNR
TCP
TDD
TFCI
TPC
UE
UL
UMTS
USIM

S
Secondary Common Control
Physical Channel
Synchronization Channel
Serving GPRS Support Node
Subscriber Indentity Module
Signal to Interference Ratio
Spreading Fator

Soft Hand Over
Signal Noise Ratio
T
Transit Control Power
Time Division Duplex
theo thời gian
Transport Format Combination
Indicator
Transmit Power Command
U
User Equipment
Up link
Universal Mobile
Telecommunication System
UMTS Subscriber Indentity
Module

Kênh truy nhập ngẫu nhiên
Mạng truy nhập vô tuyến
ðiều khiển kết nối vô tuyến
Bộ ñiều khiển mạng vô tuyến
ðiều khiển tài nguyên
vô tuyến
Quản lí tài nguyên vô tuyến
tuyến
Kênh vật lý ñiều khiển
chung thứ cấp
Kênh ñồng bộ
Node hỗ trợ chuyển mạch gói
Module nhận dạng thuê bao

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
Hệ số trải phổ
Chuyển giao mềm
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
ðiều khiển công suất phát
Ghép song công phân chia
Chỉ thị kết hợp khuôn dạng
truyền tải
Lệnh công suất phát
Thiết bị người sử dụng
ðường lên
Hệ thống viễn thông di
ñộng toàn cầu
Module nhận dạng thuê bao
UMTS


UTRAN

UMTS Terrestrial Radio Access

Mạng truy nhập vô tuyến
mặt ñất UMTS

V
VLR

Thanh ghi ñịnh vị tạm trú

Vistor Location Register

W

WCDMA

Wideband Code Division
Multiple Access

ða truy cập phân
theo mã băng rộng

chia


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG WCDMA

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG SỐ WCDMA

1.1

Giới thiệu chương

Trong chương này ñầu tiên ta sẽ giới thiệu sơ lược về quá trình hình thành và
phát triển của hệ thống thông tin di ñộng thứ 3 sử dụng kỹ thuật WCDMA.Sau ñó sẽ
phân tích cấu trúc của hệ thống di ñộng WCDMA: mô hình khái niệm, cấu trúc phần
cứng : các phần tử mạng truy cập vô tuyến, mạng lõi; chức năng của các phần tử, các
giao diện mạng, mô hình giao thức phân lớp của hệ thống WCDMA. Và cuối cùng là
trình bày những vấn ñề liên quan ñến nội dung chính của ñề tài bao gồm : cấu trúc của
giao diện UTRAN, ngoài ra giới thiệu về các loại kênh trong UTRAN , các kỹ thuật xử
lý số và truyền dẫn, cấu tạo của bộ thu phát, trình bày về kỹ thuật trải phổ, chuyển

giao trong WCDMA.
1.2

Tổng quan về sự hình thành và phát triển của mạng WCDMA

Các hệ thống thông tin di ñộng thế hệ hai ñược xây dựng theo tiêu chuẩn: GSM,
IS-95, PDC, IS-136 phát triển rất nhanh những năm 1990. Ngay từ những năm ñầu của
thập niên 90, Liên minh Viễn thông quốc tế - Vô tuyến ITU-R ñã chú ý phát triển các
hệ thống thông tin di ñộng thế hệ 3, tiến hành công tác tiêu chuẩn hóa cho hệ thống
thông tin di ñộng toàn cầu IMT-2000 nhằm cải thiện và phát triển hệ thống di ñộng
hiện tại. Ở châu Âu, ETSI tiến hành tiêu chuẩn hóa phiên bản của hệ thống này với tên
gọi là UMTS (hệ thống viễn thông di ñộng toàn cầu).
ðể ñến 3G có lẽ cần phải ñi qua giai ñoạn 2,5G. Nói chung, 2.5 G bao gồm một
hoặc tất cả các công nghệ sau: Dữ liệu chuyển mạch gói tốc ñộ cao (HSCSD), Dịch vụ
vô tuyến gói chung (GPRS), Tốc ñộ dữ liệu nâng cao cho sự phát triển GSM hay toàn
cầu (EDGE).
HSCSD là phương thức ñơn giản nhất ñể nâng cao tốc ñộ. Thay vì một khe thời
gian, một trạm di ñộng có thể sử dụng một số khe thời gian ñể kết nối dữ liệu. Trong
các ứng dụng thương mại hiện nay, thông thường sử dụng tối ña 4 khe thời gian, một
khe thời gian có thể sử dụng tốc ñộ 9,6kbit/s hoặc 14,4kbit/s. ðây là cách không tốn
kém nhằm tăng dung lượng dữ liệu chỉ bằng cách nâng cấp phần mềm của mạng (dĩ
nhiên là cả các máy tương thích HSCSD). Nhưng nhược ñiểm lớn nhất của nó là cách
sử dụng tài nguyên vô tuyến. Bởi ñây là hình thức chuyển mạch kênh, HSCSD chỉ
ñịnh việc sử dụng các khe thời gian một cách liên tục, thậm chí ngay cả khi không có
tín hiệu trên ñường truyền.
Giải pháp tiếp theo là GPRS và dường như là giải pháp ñược nhiều nhà cung
cấp lựa chọn. Tốc ñộ dữ liệu của nó có thể lên tới 115,2kbit/s bằng việc dùng 8 khe
thời gian. GPRS ñược quan tâm vì là hệ thống chuyển mạch gói, do ñó nó không sử
SVTH: Nguyễn Viết Khải

ð05VTA1

Trang 1


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG WCDMA

dụng tài nguyên vô tuyến một cách liên tục mà chỉ thực hiện khi có một cái gì ñó ñể
gửi ñi. GPRS ñặc biệt thích hợp với các ứng dụng phi thời gian thực như email, lướt
web. Triển khai hệ thống GPRS thì tốn kém hơn hệ thống HSCSD. Mạng này cần các
thành phần mới, cũng như cần sửa ñổi các thành phần hiện có nhưng nó ñược xem là
bước ñi cần thiết ñể tiến tới tăng dung lượng, dịch vụ.
Công nghệ EDGE là một bước cải tiến của chuẩn GPRS ñể ñạt tốc ñộ truyền dữ
liệu theo yêu cầu của thông tin di ñộng thế hệ ba. Tăng tốc ñộ dữ liệu lên tới 384kbit/s
với 8 khe thời gian. Thay vì 14,4kbit/s cho mỗi khe thời gian, EDGE ñạt tới 48kbit/s
cho một khe thời gian.Ý tưởng của EDGE là sử dụng một phương pháp ñiều chế mới
ñược gọi là 8PSK. EDGE là một phương thức nâng cấp hấp dẫn ñối với các mạng
GSM vì nó chỉ yêu cầu một phần mềm nâng cấp trạm gốc. Nó không thay thế hay nói
ñúng hơn cùng tồn tại với phương pháp ñiều chế khóa dịch tối thiểu Gaussian
(GMSK), ñược sử dụng trong GSM, nên các thuê bao có thể tiếp tục sử dụng máy di
ñộng cũ của mình nếu không cần ñược cung cấp chất lượng dịch vụ tốt hơn. Nếu
EDGE ñược sử dụng cùng với GPRS thì sự kết hợp này ñược gọi là GPRS nâng cấp
(EGPRS), còn sự kết hợp của EDGE và HSCSD ñược gọi là ECSD.
Hiệp hội viễn thông quốc tế ITU ñã ñưa ra ñề án tiêu chuẩn hoá ñể xây dựng hệ
thống thông tin di ñộng thế hệ ba với với tên gọi là IMT- 2000. ðồng 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
ñộng thế hệ ba ñược ra ñời từ dự án 3GPP ñược gọi là hệ thống thông tin di ñộng
UMTS/WCDMA. WCDMA thực sự là một dịch vụ vô tuyến băng thông rộng sử dụng
băng tần 5MHz ñể ñạt ñược tốc ñộ dữ liệu lên tới 2Mbit/s. 3G hứa hẹn tốc ñộ truyền

dẫn lên ñến 2,05Mbps cho người dùng tĩnh, 384Kbps cho người dùng di chuyển chậm
và 128Kbps cho người sử dụng trên ôtô. Công nghệ 3G dùng sóng mang 5MHz chứ
không phải là sóng mang 200KHz như của CDMA nên 3G nhanh hơn rất nhiều so với
công nghệ 2G và 2,5G
1.3

Cấu trúc mạng WCDMA

Cấu trúc mạng 3G WCDMA có thể ñược mô hình hóa theo nhiều cách khác
nhau. Ở ñây sẽ giới thiệu một số cấu trúc mạng cơ bản bao gồm:
•
•
•
•

Mô hình khái niệm.
Mô hình cấu trúc.
Cấu trúc quản lý tài nguyên.
Cấu trúc dịch vụ mạng UMTS.

1.3.1 Mô hình khái niệm
Theo quan ñiểm này, cấu trúc mạng ñược phân thành các hệ thống con dựa trên
cấu trúc thủ tục, lưu lượng cũng như các phần tử vật lý. Các giao diện là phương tiện
SVTH: Nguyễn Viết Khải

ð05VTA1

Trang 2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG WCDMA

ñể các khối chức năng giao tiếp với nhau. Dựa trên cấu trúc thủ tục và nhiệm vụ của
chúng, mô hình mạng 3G ñược chia thành hai tầng: tầng truy cập và tầng không truy
cập.
Tầng truy cập bao gồm các thủ tục xử lý giao tiếp giữa thiết bị người sử dụng
(UE) với mạng truy cập. Tầng không truy cập chứa các thủ tục xử lý giao tiếp giữa UE
với mạng lõi (khối chức năng CS/PS) tương ứng.
Mạng thường trú chứa các thông tin ñăng ký và thông tin bảo mật. Mạng phục
vụ là một phần của mạng lõi. Mạng truyền tải là phần mạng lõi thực hiện kết nối thông
tin giữa mạng phục vụ với các mạng bên ngoài.

Hình I.1 Mô hình khái niệm mạng WCDMA.
1.3.2 Mô hình cấu trúc
Hệ thống WCDMA ñược xây dựng trên cơ sở mạng GPRS. Về mặt chức năng
có thể chia cấu trúc mạng WCDMA ra làm hai phần : mạng lõi (CN) và mạng truy cập
vô tuyến (UTRAN), trong ñó mạng lõi sử dụng toàn bộ cấu trúc phần cứng của mạng
GPRS, còn mạng truy cập vô tuyến là phần nâng cấp của WCDMA. Ngoài ra ñể hoàn
thiện hệ thống, trong WCDMA còn có thiết bị người sử dụng (UE) thực hiện giao diện
người sử dụng với hệ thống.
Từ quan ñiểm chuẩn hóa, cả UE và UTRAN ñều bao gồm những giao thức mới
ñược thiết kế dựa trên công nghệ vô tuyến WCDMA, trái lại mạng lõi ñược ñịnh nghĩa
hoàn toàn dựa trên GSM. ðiều này cho phép hệ thống WCDMA phát triển mang tính
toàn cầu trên cơ sở công nghệ GSM.

SVTH: Nguyễn Viết Khải

ð05VTA1

Trang 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG WCDMA

Hình I.2 Mô hình cấu trúc hệ thống UMTS.
WCDMA là một giao diện vô tuyến phức tạp và tiên tiến trong lĩnh vực thông
tin di ñộng, nó sẽ là công nghệ xây dựng cơ sở hạ tầng và kiến trúc mạng tế bào của
hầu hết mạng 3G trên thế giới, hình thành kết nối giữa thiết bị di ñộng của người sử
dụng cùng với mạng lõi.
Như trên hình I.2 ta thấy mạng thông tin di ñộng thế hệ 3 WCDMA gồm hai
phần mạng: mạng lõi và mạng truy cập vô tuyến.
1.3.2.1 UE
Thiết bị người sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp người sử dụng với hệ
thống. UE gồm hai phần:
Thiết bị di ñộng (ME) : Là ñầu cuối vô tuyến ñược sử dụng cho thông tin
vô tuyến trên giao diện Uu.
Module nhận dạng thuê bao (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 ñầu cuối.
1.3.2.2 UTRAN
Mạng truy cập vô tuyến có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan ñến
truy cập vô tuyến. UTRAN gồm hai phần tử :
Nút B: Thực hiện chuyển ñổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu.
Nó cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến.
Bộ ñiều khiển mạng vô tuyến RNC: Có chức năng sở hữu và ñiều khiển
các tài nguyên vô tuyến ở trong vùng (các nút B ñược kết nối với nó). RNC còn là
ñiểm truy cập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN.
1.3.2.3 CN
Các phần tử chính của mạng lõi như sau:
-

HLR : Là thanh ghi ñịnh vị thường trú lưu giữ thông tin chính về lý lịch

SVTH: Nguyễn Viết Khải

ð05VTA1

Trang 4


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG WCDMA

dịch vụ của người sử dụng. Các thông tin này bao gồm : Thông tin về các dịch vụ
ñược phép, các vùng không ñược 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: Là tổng ñài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) ñể 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 ñang phục vụ.
GMSC : Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di ñộng cổng kết nối với
mạng ngoài.
SGSN : Node hỗ trợ GPRS (dịch vụ vô tuyến gói chung) ñang phục vụ,
có chức năng như MSC/VLR nhưng ñược sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói .
GGSN : Node hỗ trợ GPRS cổng, có chức năng như GMSC nhưng chỉ
phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói.
ðể kết nối MSC với mạng ngoài cần có thêm phần tử làm chức năng tương tác
mạng (IWF). Ngoài mạng lõi còn chứa các cơ sở dữ liệu cần thiết cho các mạng di
ñộng như: AuC và EIR.
1.3.2.4 Các mạng ngoài
-

Mạng CS: Mạng ñảm bảo các kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch

kênh.
Ví dụ: Mạng ISDN, PSTN.
-

Mạng PS: Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch gói.
Ví dụ: mạng Internet.

1.3.2.5 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 ñó UE truy cập các phần tử cố ñịnh
của hệ thống và vì thế mà nó là giao diện mở quan trọng nhất của UMTS.
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
ñược tiêu chuẩn hóa như là một giao diện mở hoàn toàn.
1.3.3 Cấu trúc quản lý tài nguyên
Cấu trúc quản lý tài nguyên dựa trên cơ sở phân chia các chức năng quản lý chủ
yếu sau:
SVTH: Nguyễn Viết Khải

ð05VTA1

Trang 5

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG WCDMA

•
Quản lý kết nối (CM): bao gồm tất cả các thủ tục, các chức năng liên
quan ñến việc quản lý kết nối của người sử dụng.
•
Quản lý di ñộng (MM): gồm tất cả các chức năng , các thủ tục quản lý
di ñộng và bảo mật như các thủ tục bảo mật kết nối, các thủ tục cập nhật vị trí.
•
Quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM): bao gồm các thủ tục thực hiện việc
quản lý tài nguyên vô tuyến (ñiều khiển công suất, chuyển giao và ñiều khiển tải hệ
thống).
Các chức năng ñiều khiển ñược kết hợp với nhóm các dịch vụ ñiều khiển sau:
•
ðiều khiển thông tin : duy trì các cơ chế như ñiều khiển cuộc gọi, ñiều
khiển phiên trong chuyển mạch gói.
•

ðiều khiển di ñộng : duy trì ñiều khiển cập nhật vị trí và bảo mật.

•
ðiều khiển tài nguyên vô tuyến : thực hiện chức năng quản lý thiết lập
kết nối vô tuyến và duy trì kết nối giữa UE với UTRAN.

Hình I.3 Cấu trúc quản lý tài nguyên
1.3.4 Cấu trúc dịch vụ
Hệ thống 3G ñược xây dựng theo ñịnh hướng dịch vụ nhiều hơn so với mạng
thông tin di ñộng truyền thống. Theo quan ñiểm dịch vụ, mô hình mạng 3G có dạng
như sau:

SVTH: Nguyễn Viết Khải

ð05VTA1

Trang 6


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG WCDMA

Hình I.4 Cấu trúc dịch vụ.
Lớp thấp nhất là nền tảng cho các lớp còn lại là lớp truyền tải vật lý. Các nút sử
dụng phương tiện truyền tải vật lý hình thành một lớp gọi là lớp phần tử mạng. Lớp
thứ ba chứa các phần tử và chức năng tạo ra mỗi khối chức năng trong ñó hình thành
các dịch vụ phục vụ người sử dụng ñầu cuối. Lớp dịch ụ ở trên cùng trong mô hình
dịch vụ tạo ra ngữ cảnh cho các dịch vụ phức tạp.
1.4
Các vấn ñề liên quan ñến kỹ thuật ñiều khiển công suất
1.4.1 Giao diện vô tuyến UTRAN
Nhiệm vụ chính của UTRAN là tạo và duy trì các kênh mang truy cập vô tuyến
ñể thực hiện truyền thông tin giữa thiết bị di ñộng (UE) với mạng lõi (CN). UTRAN
nằm giữa hai giao diện mở Uu và Iu. Nhiệm vụ của UTRAN là phối hợp với mạng lõi
thực hiện các dịch vụ mạng qua các giao diện này.
UTRAN bao gồm nhiều hệ thống con mạng vô tuyến RNS (Radio Network
Subsystem). Mỗi RNS bao gồm một số trạm gốc (node B) và một bộ ñiều khiển mạng
vô tuyến RNC. RNC kết nối với node B bằng giao diện Iub. Các RNS giao tiếp với
nhau sử dụng giao diện mở Iur mang cả thông tin báo hiệu và lưu lượng.
Các ñặc tính của UTRAN là cơ sở ñể thiết kế cấu trúc UTRAN, các chức năng
và giao thức. UTRAN có các ñặc tính chính sau:
- Hỗ trợ các chức năng truy cập vô tuyến, ñặc biệt là chuyển giao mềm và các

thuật toán quản lý tài nguyên ñặc thù của WCDMA.
- ðảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh và chuyển
mạch gói ñể kết nối từ UTRAN ñến cả hai vùng PS và CS của mạng lõi.
- ðảm bảo tính chung nhất với GSM.
- Sử dụng cơ chế truyền tải ATM là cơ chế truyền tải chính ở UTRAN.
1.4.1.1 Bộ ñiều khiển mạng vô tuyến
RNC là phần tử mạng chịu trách nhiệm ñiều khiển tài nguyên vô tuyến của
UTRAN. RNC kết nối với CN (thông thường với một MSC và một SGSN) qua giao
diện vô tuyến Iu. RNC ñiều khiển node B chịu trách nhiệm ñiều khiển tải và tránh tắc
nghẽn cho các cell của mình.

SVTH: Nguyễn Viết Khải

ð05VTA1

Trang 7


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG WCDMA

Hình I.5 Cấu trúc UTRAN
Khi một kết nối UE-UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên từ nhiều RNC thì các
RNC này sẽ có hai vai trò logic riêng biệt:
RNC phục vụ (Serving RNC): thực hiện xử lý số liệu truyền từ lớp kết
nối số liệu tới các tài nguyên vô tuyến. SRNC cũng là CRNC của một node B nào ñó
ñược MS sử dụng ñể kết nối với UTRAN.
RNC trôi (Drift RNC): là một RNC bất kỳ khác với SRNC ñể ñiều khiển
các cell ñược UE sử dụng. Khi cần DRNC có thể thực hiện kết hợp và phân chia ở
phân tập vĩ mô. DRNC không thực hiện xử lý số liệu trong lớp kết nối số liệu mà chỉ
ñịnh tuyến số liệu giữa các giao diện Iub và Iur. Một UE có thể không có hoặc có một

hay nhiều DRNC.
1.4.1.2 Node B
Chức năng chính của node B là thực hiện xử lý trên lớp vật lý của giao diện vô
tuyến như mã hóa kênh, ñan xen, thích ứng tốc ñộ, trải phổ…Nó cũng thực hiện phần
khai thác quản lý tài nguyên vô tuyến như ñiều khiển công suất vòng trong. Về phần
chức năng nó giống như trạm gốc của GSM.
1.4.1.3 Các chức năng ñiều khiển của UTRAN
ðể có thể ñiều khiển và quản lý các kênh mang vô tuyến , UTRAN thực hiện
các chức năng khác ngoài chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến RRM. Các chức
năng ñó bao gồm:
•

Phát quảng bá thông tin hệ thống.

•

Thiết lập các kênh mang báo hiệu và truy cập ngẫu nhiên.

•

Quản lý kênh mang vô tuyến .

SVTH: Nguyễn Viết Khải

ð05VTA1

Trang 8


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG

NG WCDMA

•

Các chức năng
ăng an toàn
to trong mạng UTRAN.

•

Quản lý di ñộ
ñộng lớp UTRAN.

•

Xử lý cơ sở
ở dữ liệu.

•

ðịnh vị thuêê bao.

1.4.2 Các loại kênh
ênh trong UTRAN
Trong hệ thống
ng WCDMA, ñể xử lý linh hoạt các dịch vụ khác nhau và
v các khả
năng gọi hội nghị,, giao diện vô tuyến
tuy ñược cấu trúc dựa vào 3 lớp kênh
ênh cơ

c bản : các
kênh logic, các kênh truyền
ền tải
tả và các kênh vật lý.
Ở ñây ta chỉ phân tích các kkênh trong chế ñộ FDD

Hình I.6 Các loại kênh trong UTRAN.
Kênh logic là các kênh ñược cung cấp từ lớp con MAC ñếnn lớp con RNC, nó
ñược phân loại theo chức
ức nă
năng của các tín hiệu truyền dẫn và các ñặc
ặc tính logic ccủa
chúng và ñược gọi tên
ên theo nnội dung mà nó truyền.
Kênh truyền tải làà các kênh ñược cung cấp từ lớp vật lý ñếnn lớp con MAC, nó
ñược phân loạii theo khuôn dạng
d
truyền và ñược ñịnh rõ ñặcc tính theo cách truy
truyền và
loại thông tin ñược truyền
ền qua giao di
diện vô tuyến.
Các kênh vật lý ñược
ợc phân lo
loại theo các chức năng của lớp vật
ật lý vvà ñược nhận
biết bởi mã trải phổ,, sóng mang vvà dạng ñiều chế của ñường lên(
ên( pha I, pha Q).
1.4.2.1 Các kênh lôgic
Người ta ñịnh nghĩa

ĩa m
một bộ các kênh logic khác nhau sử dụng
ụng cho các dịch
d
vụ
truyền số liệu khác nhau ở lớp
lớ con MAC. Các kênh logic có thể chia thành hai nhóm
chủ yếu là : nhóm kênh ñiều
ều khiển
khi và nhóm kênh lưu lượng.
Nhóm kênh ñiềuu khiển
khiể bao gồm:
•

Kênh ñiềuu khiể
khiển quảng bá – BCCH.

•

Kênh ñiềuu khiể
khiển tìm gọi – PCCH.

•

Kênh ñiềuu khiể
khiển dành riêng – DCCH.

•

Kênh ñiềuu khiể

khiển chung – CCCH.

SVTH: Nguyễn Viết Khải

ð05VTA1

Trang 9


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG WCDMA

Nhóm kênh lưu lượng bao gồm:
•

Kênh lưu lượng dành riêng – DTCH.

•

Kênh lưu lượng chung – CTCH.

1.4.2.2 Các kênh truyền tải
Trong UTRAN số liệu ñược tạo ra ở các lớp cao ñược truyền tải trên ñường vô
tuyến bởi các kênh truyền tải bằng cách sắp xếp các kênh này lên các kênh vật lý khác
nhau. Lớp vật lý ñược yêu cầu ñể hỗ trợ các kênh truyền tải với các tốc ñộ bit thay ñổi
nhằm cung cấp các dịch vụ với ñộ rộng băng tần theo yêu cầu và ñể ghép nhiều dịch
vụ trên cùng một kết nối.
Có hai kiểu kênh truyền tải: Các kênh riêng và các kênh chung. ðiểm khác
nhau giữa chúng là: Kênh chung là tài nguyên ñược chia sẻ cho tất cả hoặc một nhóm
người sử dụng trong cell, còn tài nguyên kênh riêng ñược ấn ñịnh bởi một mã và một
tần số nhất ñịnh ñể dành riêng cho một người sử dụng duy nhất.

•

Kênh truyền tải riêng:

Kênh truyền tải dành riêng (DCH : Dedicated Channel) là kênh thực hiện việc
truyền thông tin ñiều khiển và thông tin thuê bao giữa UE và UTRAN. DCH ñược
truyền trên toàn bộ ô hoặc chỉ truyền trên một phần ô ñang sử dụng. Thông thường chỉ
có một kênh truyền tải dành riêng sử dụng cho ñường lên hoặc ñường xuống ở chế ñộ
TDD hoặc FDD.
•
Kênh truyền tải chung: UTRAN ñịnh nghĩa 6 kiểu kênh truyền tải chung.
- Kênh quảng bá (BCH: Broadcast Channel): là một kênh truyền tải ñường xuống
ñược sử dụng cho hệ thống quảng bá và thông tin cụ thể về ô BCH. ðược truyền trên
toàn bộ ô và phải ñược phát ở công suất khá cao ñể ñảm các các UE có thể nhận ñược
thông tin của cell.
- Kênh truy cập ñường xuống (FACH: Forward Access Channel): là một kênh
truyền tải ñường xuống truyền thông tin ñiều khiển tới trạm di ñộng khi hệ thống biết
ñược việc ñịnh vị cell của trạm di ñộng. FACH có thể ñược truyền trên toàn bộ cell
hoặc chỉ trên một phần cell ñang sử dụng và nó cũng có thể ñược sử dụng ñể truyền
các lệnh ñiều khiển công suất chậm.
- Kênh tìm gọi (PCH: Paging Channel) là một kênh truyền tải ñường xuống
thường ñược truyền trên toàn bộ cell, ñược dùng ñể truyền thông tin ñiều khiển tới
trạm di ñộng khi hệ thống không biết vị trí cell của trạm di ñộng. Nó mang số liệu liên
quan ñến thủ tục tìm gọi, chẳng hạn khi mạng muốn khởi ñầu thông tin với UE. UE
phải có khả năng thu ñược thông tin tìm gọi trong toàn bộ vùng phủ của cell.
- Kênh truy cập ngẫu nhiên (RACH: Random Access Channel) là kênh truyền tải
ñường lên, thường thu ñược từ toàn bộ cell, thực hiện truyền thông tin ñiều khiển từ
trạm di ñộng. Nó ñược sử dụng ñể mang thông tin ñiều khiển từ UE như: yêu cầu thiết
lập một kết nối.
SVTH: Nguyễn Viết Khải

ð05VTA1

Trang 10