Các giải pháp nâng cao dung lượng trong hệ thống thông tin di động thế hệ 3 –

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------NGUYỄN BÁ PHI

CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG LƢỢNG TRONG HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 - WCDMA

Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật truyền thông

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Lâm Hồng Thạch

Hà Nội – Năm 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân,
được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Lâm Hồng Thạch.
Để hoàn thành đồ án, tôi đã sử dụng những tài liệu được ghi trong mục tài liệu
tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất kỳ tài liệu tham khảo nào khác mà không
được ghi. Tôi xin cam đoan nội dung của đồ án này không giống hoàn toàn với
công trình hay thiết kế tốt nghiệp đã có trước đây.
Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo qui định.

Hà Nội, ngày 25 tháng 3 năm 2015
Học viên

Nguyễn Bá Phi

Nguyễn Bá Phi – KTTT2B

Trang 2


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Lâm Hồng Thạch – người đã
trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn. Với sự tận tình hướng dẫn của thầy đã
giúp tôi vượt qua nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện luận văn này.
Tôi cũng xin cảm ơn quý thầy, cô giảng dạy chương trình cao học thuộc
trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã truyền dạy cho tôi những kiến thức quý báu,
những kiến thức này rất hữu ích và đã giúp tôi rất nhiều khi thực hiện nghiên cứu.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới đồng nghiệp, gia đình và bạn bè đã động
viên, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Học viên

Nguyễn Bá Phi

Nguyễn Bá Phi – KTTT2B

Trang 3


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................2
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................3
MỤC LỤC ..................................................................................................................4
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT ................................................8

DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................16
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ................................................................................17
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................20
CHƢƠNG 1: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 - WCDMA .22
1.1. Tổng quan về công nghệ WCDMA ...................................................................22
1.2. Phổ tần 3G ..........................................................................................................23
1.3. Các phiên bản phát triển hệ thống thông tin di động thứ 3 UMTS ....................25
1.4. Trải phổ trong W-CDMA...................................................................................26
1.5. Cấu trúc hệ thống vô tuyến UMTS ....................................................................28
1.6. Tổng kết chương ................................................................................................30
CHƢƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG LƢỢNG MẠNG 3G .....31
2.1. Giải pháp nâng cấp cấu hình cho Node B và Sector kéo dài .............................32
2.1.1. Giải pháp nâng cấp cấu hình ....................................................................32
2.1.2. Giải pháp sector kéo dài ...........................................................................32
2.2. Giải pháp Refarming UMTS900 ........................................................................35
2.2.1. Tổng quan về Refarming..........................................................................35
2.2.1.1. Khái niệm Refarming..................................................................35
2.2.1.2. Lợi ích Refarming trên băng tần 900 MHz.................................35

Nguyễn Bá Phi – KTTT2B

Trang 4


2.2.1.3. Lợi ích vùng phủ của UMTS900 ................................................36
2.2.1.4. Lợi ích dung lượng của UMTS900 .............................................37
2.2.1.5. Thiết bị đầu cuối hỗ trợ UMTS900.............................................39
2.2.2. Các trường hợp Refarming mạng.............................................................39
2.2.2.1. Trường hợp trạm GU900 phân tách ............................................39
2.2.2.2. Trường hợp trạm GU900 cùng vị trí (co-site) ............................40

2.2.3. Kịch bản áp dụng và chiến lược triển khai ..............................................41
2.2.3.1. Mở rộng vùng phủ sóng UMTS vùng rural ................................41
2.2.3.2. Phủ sóng hotspot trong vùng đô thị urban ..................................42
2.2.3.3. Triển khai diện rộng trên mạng...................................................43
2.2.4. Hiện trạng sử dụng tài nguyên tần số băng 900 MHz và những hạn chế
UMTS 2100 trên mạng Vinaphone .........................................................44
2.2.4.1. Hiện trạng sử dụng tài nguyên tần số băng 900 MHz trên mạng
Vinaphone ...................................................................................44
2.2.4.2. Hạn chế của UMTS2100, lý do Refarming UMTS 900 mạng
Vinaphone ...................................................................................52
2.3. Tổng kết chương ................................................................................................52
CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP REFARMING UMTS 900 VÀ
TRIỂN KHAI THỰC TẾ TRÊN MẠNG VINAPHONE KHU VỰC NGOẠI
THÀNH HÀ NỘI .....................................................................................................53
3.1. Giải pháp phân bổ tần số UMTS 900 MHz .......................................................53
3.1.1. Quan hệ tần số và (U) ARFCN ................................................................53
3.1.2. Ứng dụng băng thông UMTS không tiêu chuẩn (Non-Standard) ............56
3.1.3. Phân bổ tần số cho GU (GSM-UMTS) ....................................................58
3.1.3.1. Phân bổ tần số kiểu Edge cho GU ..............................................58
Nguyễn Bá Phi – KTTT2B

Trang 5


3.1.3.2. Phân bổ tần số kiểu Sandwich ....................................................59
3.1.3.3. Khả năng phân bổ tần số GU linh động trong thiết bị SRAN ....61
3.1.3.4. Phân bổ tần số Refarming GU 900 MHz băng không tiêu chuẩn
....................................................................................................62
3.2. Phân tích nhiễu GU giữa hai loại hệ thống (inter-system) .................................63
3.2.1. Độ nhạy kênh kề - ACS ...........................................................................63

3.2.2. Tỉ lệ công suất rò kênh kề - ACLR ..........................................................63
3.2.3. Tỉ số nhiễu kênh kề (ACIR) .....................................................................64
3.2.4. Các dạng nhiễu GU trong Refarming U900 MHz ...................................64
3.2.5. Xử lý can nhiễu khi Refarming GU 900 MHz .........................................65
3.3. Giải pháp vùng đệm Buffer Zone cho GU .........................................................66
3.3.1. Khái niệm vùng đệm buffer zone.............................................................66
3.3.2. Kích thước vùng đệm buffer zone ...........................................................67
3.3.3. Xác định vùng buffer zone .......................................................................68
3.4. Giải pháp Antenna cho Refarming UMTS 900MHz .........................................69
3.5. Triển khai UMTS 900 tại khu vực ngoại thành Hà Nội.....................................71
3.5.1. Các bước thực hiện Refarming UMTS 900 .............................................71
3.5.2. Tối ưu 2G/3G sau khi thực hiện Refarming UMTS 900 .........................81
3.5.2.1. Các chỉ số KPIs đánh giá chất lượng dịch vụ .............................81
3.5.2.2. Thực hiện tối ưu sau khi triển khai UMTS 900 ..........................82
3.5.2.2.1. Thu thập dữ liệu .......................................................................82
3.5.2.2.2. Thực hiện tối ưu vùng phủ .......................................................86
3.5.2.3. Đánh giá vùng phủ sóng trước và sau tối ưu ..............................89
3.5.2.4. Đánh giá kết quả sau khi tối ưu vùng phủ ..................................94
Nguyễn Bá Phi – KTTT2B

Trang 6


3.5.2.5. Xử lý can nhiễu đường lên (Uplink Interference) ......................96
3.6. Kết luận chương .................................................................................................98
KẾT LUẬN ..............................................................................................................99
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................100
PHỤ LỤC ...............................................................................................................101

Nguyễn Bá Phi – KTTT2B

Trang 7


DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT
Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

2G

Second Generation

Thế hệ thứ 2

3G

Third Generation

Thế hệ thứ 3

3GPP

3rd Genaration Partnership Project

Đề án các đối tác thế hệ thứ ba

3GPP2

3rd Generation Patnership Project Đề án đối tác thế hệ thứ ba 2
2

ACIR

Adjacent

Channel

Interference Tỉ lệ nhiễu kênh kề

Ratio
ACLR

Adjacent Channel Leakage power Tỉ số công suất rò kênh kề
Ratio

ACS

Adjacent channel selectivity

Độ nhạy kênh kề

AMR

Adaptive Multi Rate

Thích ứng đa tốc độ

AMR

Adaptive Multirate Code

Mã hóa đa tốc độ thích ứng

ARFCN

Absolute

Radio

Frequency Số kênh tần số vô tuyến tuyệt đối

Channel Number
ARQ

Automatic Repeat-reQuest

Yêu cầu phát lại tự động

ATM

Asynchronous Transfer Mode

Chế độ truyền dị bộ

BBU

Baseband Unit

Đơn vị xử lý tín hiệu băng gốc

Broadcast Control Channel

Kênh điều khiển quảng bá

BCCH

Nguyễn Bá Phi – KTTT2B

Trang 8


Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

BCH

Broadcast Channel

Kênh quảng bá

BER

Bit Error Rate

Tỷ số lỗi bit

BLER

Block Error Rate

Tỷ số lỗi khối

BMC

Broadcast/Multicast Control

Điều khiển quảng bá/đa phương

Base Station

Trạm gốc

BTS

Base Tranceiver Station

Trạm thu phát gốc

C/I

Carrier to Interference

Sóng mang trên nhiễu

Code Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

CDR

Call drop rate

Tỉ lệ rớt cuộc gọi

CN

Core Network

Mạng lõi

Common Pilot Channel

Kênh hoa tiêu chung

BS

CDMA

CPICH
CPRI

Common Protocol Radio Interface Giao diện vô tuyến giao thức
chung

CQI

Channel Quality Indicator

Chỉ thị chất lượng kênh

CS

Circuit Switch

Chuyển mạch kênh

CSSR

Call Successful Rate

Tỉ lệ cuộc gọi thành công

DCCH

Dedicated Control Channel

Kênh điều khiển riêng

Dedicated Channel

Kênh điều khiển

DCH

Nguyễn Bá Phi – KTTT2B

Trang 9


Viết tắt
DCHSDPA

Tiếng Anh

Tiếng Việt

Dual Cell-High Speed Downlink Truy nhập gói đường xuống tốc độ
Packet Access

cao sử dụng hai sóng mang

DCS -

Digital Communication System - Hệ thống truyền thông kỹ thuật số -

1800

1800

1800

Downlink

Đường xuống

DPCH

Dedicated Physical Channel

Kênh vật lý riêng

DRD

Directed Retry Decision

Quyết định chuyển hướng

DSSS

Direct-Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp

DL

DT
DTX
EDGE

FDD
F-DPCH
FHSS

Driving Test
Discontinuous Transmission

Truyền đứt quãng

Enhanced Data rates for GPRS Tốc độ số liệu tăng cường để phát
Evolution

triển GPRS

Frequence Division Duplex

Ghép song công theo tần số

Fractional DPCH

DPCH một phần (phân đoạn)

Frequency

Hopping

Spreading Chuỗi trải phổ nhảy tần

Spectrum
FR

Full Rate

Toàn tốc

GGSN

Gateway GPRS Support Node

Nút hỗ trợ GPRS cổng

GPRS

General Packet Radio Service

Dịch vụ vô tuyến gói chung

Nguyễn Bá Phi – KTTT2B

Trang 10


Viết tắt
GSM

Tiếng Anh
Global

System

For

Tiếng Việt
Mobile Hệ thống thông tin di động toàn

Communications

cầu

GU

GSM - UTSM

HHO

Hard Handover

Chuyên giao cứng

HLR

Home Location Register

Bộ ghi định vị thường trú

Hand over out success rate

Hand over out success rate

Half Rate

Bán tốc

HOSR
HR
HSDPA

High Speed Downlink Packet Truy nhập hói đường xuống tốc độ
Access

HSUPA

cao

High-Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ
cao

IM

Intermodulation

Xuyên điều chế

IMS

IP Multimedia Subsystem

Phân hệ đa phương tiện IP

IMT-

International

2000

Telecommunications 2000

IP
ITU

Mobile Thông tin di động quốc tế 2000

Internet Protocol

Giao thức Internet

International Telecommunication Tổ chức viễn thông quốc tế
Union

KPI

Key Performance Indicators

Chỉ số đánh giá hiệu suất

LTE

Long Term Evolution

Phát triển dài hạn

Nguyễn Bá Phi – KTTT2B

Trang 11


Viết tắt

MAC
MBMS

Tiếng Anh

Tiếng Việt

Medium Access Control

Điều khiển truy nhập môi trường

Multimedia Broadcast Multicast Dịch vụ quảng bá và phát đa hướng
Service

đa phương tiện

MGW

Media Gateway

Cổng đa phương tiện

MIMO

Multi-Input Multi-Output

Nhiều đầu vào nhiều đầu ra

Measurement Report

Bản tin đo lường

Multi-Mode Transceiver Unit

Khối thu phát vô tuyến đa chế độ

MR
MRFU
MSC

Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch các dịch
vụ di động

NodeB
NSFS

Nút B
Non-Standard

Frequency Phân tách tần số không tiêu chuẩn

Separation
OFDMA Orthogonal frequency

PAPR

Ghép kênh phân chia theo tần số

division multiplexing

trực giao

Peak to Average Power Ratio

Tỷ số công suất đỉnh trên công suất
trung bình

PDCH

Packet Data Channel

Kênh dữ liệu gói

PIM

Passive Intermodulation

Xuyên điều chế thụ động

PN

Pseudo Noise

Mã giả ngẫu nhiên

PS

Packet Switch

Chuyển mạch gói

Nguyễn Bá Phi – KTTT2B

Trang 12


Viết tắt
PSTN

Tiếng Anh
Public

Switched

Tiếng Việt
Telephone Mạng điện thoại chuyển mạch công

Network
QAM

Quadrature

cộng
Amplitude Điều chế biên độ vuông góc

Modulation
Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

QPSK

Quatrature Phase Shift Keying

Khóa chuyển pha vuông góc

RAN

Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến

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

RNS

Radio Network Subsystem

Hệ thống mạng vô tuyến

RRC

Radio Resource Control

Điều khiển tài nguyên vô tuyến

RRU

Remote Radio Unit

Đơn vị điều khiển vô tuyến

RSCP

Received signal code power

Công suất thu được trên kênh hoa

QoS

RF

tiêu
RTWP

Received Total Wideband Power

Tổng công suất băng rộng nhận
được

RxLevel
SRAN

Received Level

Mức thu

Single Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến đơn

Nguyễn Bá Phi – KTTT2B

Trang 13


Viết tắt
SASU
SDR

Tiếng Anh

Tiếng Việt

Same Antenna Sharing Unit

Đơn vị chia sẻ cùng anten

Software Defined Radio

Vô tuyến định nghĩa bằng phần
mềm

SF

Spreading Factor

Hệ số trải phổ

SGSN

Serving GPRS Support Node

Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

SHO

Soft Handover

Chuyển giao mềm

SIM

Subscriber Identity Module

Mô đun nhận dạng thuê bao

SINR

Signal to Interference plus Noise Tỉ số tin hiệu trên nhiều và tạm âm
Ratio

SMS

Short Message Service

Dịch vụ nhắn tin

SNR

Signal to Noise Ratio

Tỷ số tín hiệu trên tạp âm

TCH

Traffic Channel

Kênh lưu lượng

TDD

Time Division Duplex

Ghép song công phân chia theo
thời gian

TDM
TDMA

Time Division Multiplex

Ghép kênh phân chia theo thời gian

Time Division Mulptiple Access

Đa truy nhập phân chia theo thời
gian

THSS

Time

Hopping

Spreading Trải phổ nhảy tần thời gian

Spectrum

Nguyễn Bá Phi – KTTT2B

Trang 14


Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

TrCH

Transport Channel

Kênh truyền tải

TRX

Tranceiver

Bộ thu – phát

TTI

Transmission Time Interval

Khoảng thời gian phát

UE

User Equipment

Thiết bị người sử dụng

UL

Uplink

Đường lên

UMTS

Universal

Mobile Hệ thống thông tin di động toàn

Telecommunications System
UTRAN

cấu

UMTS Terrestrial Radio Access Mạng truy nhập vô tuyến UMTS
Network

WBBP

WCDMA Baseband Process unit

Đơn vị xử lý tín hiệu băng gốc
WCDMA

WCDMA Wideband Code Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo mã
Access

Nguyễn Bá Phi – KTTT2B

băng rộng

Trang 15


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Nâng cấp từ GSM lên WCDMA (R99) ....................................................26
Bảng 2.1. Tốc độ (Kbps) so sánh giữa UMTS900 và UMTS2100 vùng nông thôn .39
Bảng 2.2. Phân bổ tần số 900 MHz được cấp phép của mạng Vinaphone ...............44
Bảng 2.3. Phân bố sử dụng băng tần số 900/1800 trên mạng Vinaphone ................44
Bảng 2.4. Phân bố BTS/Cell sử dụng băng tần số 900/1800 trên mạng Vinaphone 49
Bảng 2.5. Phân bổ TRX sử dụng băng tần số 900 trên mạng Vinaphone ................49
Bảng 3.1. Ánh xạ giữa tần số ARFCN và các tần số của GSM ................................53
Bảng 3.2. Ánh xạ giữa tần số ARFCN và các tần số của UMTS .............................54
Bảng 3.3. Bảng đánh giá ưu/nhược điểm của các giải pháp antenna........................69
Bảng 3.4. Phân chia tần số GSM 900 và UMTS 900 Vinaphone .............................74
Bảng 3.5. Thống kê tải các cell cần nâng cấp thêm 1800 .........................................77
Bảng 3.6. Danh sách tính năng SRAN Huawei cần có để thực hiện Refarming ......79
Bảng 3.7. Bảng tiêu chí đánh giá chỉ số KPIs ...........................................................82
Bảng 3.8. Bài đo Drving Test GSM ..........................................................................83
Bảng 3.9. Bài đo Driving Test UMTS ......................................................................85
Bảng 3.10. Phân tích chỉ số mức thu – RxlevSub .....................................................90
Bảng 3.11. Thống kê mẫu chỉ số C/I.........................................................................91
Bảng 3.12. Các chỉ số KPI trước và sau tối ưu .........................................................96

Nguyễn Bá Phi – KTTT2

Trang 16

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Phổ tần số WCDMA cho các hệ thống thông tin di động .........................24
Hình 1.2. Các phiên bản của hệ thống thông tin di động thứ 3.................................25
Hình 1.3. Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)................................................................27
Hình 1.4. Cấu trúc hệ thống UMTS ..........................................................................28
Hình 2.1. Sơ đồ kết nối 6-sector của Node B............................................................32
Hình 2.2. Sơ đồ kết nối Node B phân tán 3900 của Huawei ....................................33
Hình 2.3. Minh họa triển khai mô hinh hình sector kéo dài .....................................33
Hình 2.4. So sánh vùng phủ của các loại mạng di động ...........................................36
Hình 2.5. So sánh suy hao thâm nhập giữa UMTS900 và UMTS2100 ....................37
Hình 2.6. So sánh thông lượng đỉnh giữa UMTS900 và UMTS2100 trong khu vực
đông dân cư ...............................................................................................................38
Hình 2.7. So sánh thông lượng throughput cell giữa UMTS900 và UMTS2100 vùng
nông thôn ...................................................................................................................38
Hình 2.8. Hiệu ứng Near-far khi các trạm phân tách ................................................40
Hình 2.9. Can nhiễu trong trường hợp trạm GU cùng vị trí .....................................40
Hình 2.10. Mở rộng vùng dịch vụ 3G với UMTS900...............................................42
Hình 2.11. Phủ sóng điểm nóng hotspot bằng UMTS900 ........................................42
Hình 2.12. Refarming UMTS900 diện rộng trên mạng ............................................43
Hình 3.1. Ứng dụng phân tách nhỏ trong phổ công suất GU....................................56
Hình 3.2. Dạng phổ UMTS với các độ rộng băng thông khác nhau .........................57
Hình 3.3. Phân bổ tần số kiểu Edge ..........................................................................58
Hình 3.4. Phân bổ tần số kiểu Sandwich...................................................................59
Hình 3.5. Các chế độ phân bổ tần số GU ..................................................................61
Nguyễn Bá Phi – KTTT2

Trang 17


Hình 3.6. Quy hoạch tần số ARFCN khi phân tách tần số không tiêu chuẩn ...........62

Hình 3.7. Độ nhạy kênh kề ACS ...............................................................................63
Hình 3.8. Tỉ lệ công suất rò kênh kề ACLR .............................................................64
Hình 3.9. Các loại nhiễu giữa GMS900 và UMTS900 .............................................64
Hình 3.10. Vùng buffer zone.....................................................................................67
Hình 3.11. Nguyên lý xác định buffer zone dựa trên dự đoán vùng phủ ..................68
Hình 3.12. Mô phỏng vùng phủ U900 bằng Atool ...................................................68
Hình 3.13. Antenna GU riêng lẻ ...............................................................................69
Hình 3.14. Antenna 4 cổng GU chung ......................................................................69
Hình 3.15. Antenna 2 cổng GU chung ......................................................................69
Hình 3.16. Sơ đồ các bước triển khai Refarming UMTS 900 ..................................72
Hình 3.17. Phân bố site 2G/3G và U900...................................................................75
Hình 3.18. Khu vực Refaming & Buffer zone ..........................................................80
Hình 3.19. Chiến lược Multi-RAT ...........................................................................83
Hình 3.20. Route Test ...............................................................................................85
Hình 3.21. VHX-Me-Linh-MLH_HNI chéo hướng 2 và 3 ......................................87
Hình 3.22. VHX-Me-Linh-MLH_HNI sau hiệu chỉnh .............................................87
Hình 3.23. Điều vùng phủ bằng việc chỉnh góc phương vị ......................................88
Hình 3.24. Điều chỉnh góc tilt để cải thiện chỉ số Ec/I0 ...........................................88
Hình 3.25. Mức thu 2G trước hiệu chỉnh ..................................................................89
Hình 3.26. Mức thu 2G Sau hiệu chỉnh ....................................................................89
Hình 3.27. Biểu đồ đánh giá mức thu trước và sau khi tối ưu ..................................90
Hình 3.28. Tỷ số C/I trước hiệu chỉnh ......................................................................91
Hình 3.29. Tỷ số C/I sau hiệu chỉnh .........................................................................91
Nguyễn Bá Phi – KTTT2

Trang 18


Hình 3.30. Biểu đồ đánh giá chỉ số C/I trước và sau khi tối ưu ................................92
Hình 3.31. Vùng phủ UMTS 2100 trước tối ưu ........................................................93

Hình 3.32. Vùng phủ UMTS 2100 sau tối ưu ...........................................................93
Hình 3.33. Vùng phủ của UMTS 900 .......................................................................94
Hình 3.34. Phân bố các cell có tổng công suất băng rộng nhận được RTWP cao ....97
Hình 3.35. Hài của các tần số PIM được tạo ra từ 2 tần số cơ bản .........................101
Hình 3.36. Hài nhiễu xuyên điều chế bậc 3 ............................................................102

Nguyễn Bá Phi – KTTT2

Trang 19


MỞ ĐẦU
Thông tin di động ngày nay đã trở thành một nền công nghiệp phát triển vô
cùng nhanh chóng. Sự xuất hiện ngày càng nhiều loại thiết bị thông minh (như
smartphone, máy tính bảng, USB 3G…) với mức giá hợp lý đã tạo cơ sở cho nhu
cầu sử dụng dữ liệu ngày càng cao ở Việt Nam và 3G là môi trường thích hợp đáp
ứng nhu cầu thực tế đó của người sử dụng. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về
số lượng lẫn chất lượng dịch vụ, đặc biệt là dịch vụ truyền số liệu đa phương tiện,
công nghệ băng rộng đã ra đời. Với khả năng tích hợp nhiều dịch vụ, công nghệ
băng rộng đã dần chiếm lĩnh thị trường viễn thông. Hiện nay, công nghệ UMTS
trong băng tần 1920-1980/2110-2170MHz đã phát triển rộng khắp, được nhiều nhà
mạng xây dựng và đưa vào sử dụng. Tuy nhiên, do suy hao về mặt truyền sóng do
sử dụng băng tần cao gây không ít khó khăn về mặt đầu tư cũng như phát triển tại
những vùng xa.
Xuất phát từ tình hình thực tiễn như vậy, nên tôi đã quyết định chọn đề tài:
“Các giải pháp nâng cao dung lƣợng trong hệ thống thông tin di động thế hệ 3
– WCDMA”. Nâng cao dung lượng hệ thống có nhiều giải pháp: sử dụng băng tần
900MHz cho 3G (Refarming UMTS 900), nâng cấp cấu hình phần cứng, sử dụng
sector kéo dài, điều khiển công suất, phân tập không gian thời gian, tăng tốc độ
truyền tải dữ liệu bằng áp dụng công nghệ HSDPA, DC-HSDPA... Do điều kiện

giới hạn thời gian nên trong luận văn này, tôi tập trung: nghiên cứu và triển khai
thực tế giải pháp Refarming UMTS 900MHz. Luận văn thực hiện nghiên cứu, phân
tích, đánh giá kết quả thực tế khi triển khai UMTS 900 trên mạng di động
Vinaphone tại khu vực ngoại thành Hà Nội.
Bố cục luận văn gồm 3 chương:
Chƣơng 1: Công nghệ thông tin di động thế hệ 3 – WCDMA.
Chƣơng 2: Các giải pháp nâng cao dung lượng mạng 3G.
Chƣơng 3: Nghiên cứu giải pháp Refarming UMTS 900 và triển khai thực tế
trên mạng Vinaphone khu vực ngoại thành Hà Nội.
Nguyễn Bá Phi – KTTT2

Trang 20


Thời gian nghiên cứu đề tài có hạn và với kinh nghiệm làm việc thực tế chưa
nhiều nên luận văn còn nhiều sai sót. Tôi rất mong nhận được sự phê bình, các ý
kiến đóng góp chân thành của các thầy cô trong hội đồng.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của TS. Lâm Hồng Thạch đã
giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.

Hà Nội, Ngày 25 tháng 03 năm 2015
Học viên thực hiện

Nguyễn Bá Phi

Nguyễn Bá Phi – KTTT2

Trang 21

CHƢƠNG 1: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 – WCDMA

CHƢƠNG 1: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 –
WCDMA
1.1. Tổng quan về công nghệ WCDMA
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). Với các tiêu chí chung 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 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: 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.

-

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.

-

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.

+

CDMA 2000 do Mỹ xây dựng.

Nguyễn Bá Phi – KTTT2

Trang 22


CHƢƠNG 1: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 – WCDMA
WCDMA (Wideband CDMA) là công nghệ thông tin di động thế hệ 3, 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. WCDMA có các đặc điểm cơ bản:
-

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.

-

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 tương thích với GSM để mở rộng vùng phủ sóng và
dung lượng của mạng.

-

Lớp vật lý mềm dẻo tích hợp được 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.

1.2. Phổ tần 3G
ITU (International Telecommunication Union) đã phân bổ 230 MHz tần số
cho các hệ thống thông tin di động 3G IMT-2000: 1885 ~ 2025MHz ở đường lên và
2110 ~ 2200MHz ở đường xuống. Trong đó, các dải tần số 1980MHz ~ 2010 MHz
(uplink) và của 2170 ~ 2200MHz (downlink) được sử dụng cho các dịch vụ vệ tinh
di động. Hệ thống WCDMA sử dụng phổ tần số sau đây (các băng tần khác ngoài
quy định của 3GPP cũng có thể được sử dụng): Uplink 1920 ~ 1980MHz và
downlink 2110 ~ 2170MHz. Mỗi tần số sóng mang có độ rộng 5MHz và khoảng
Nguyễn Bá Phi – KTTT2

Trang 23


CHƢƠNG 1: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 – WCDMA
cách song công là 190 MHz. Tại Mỹ, các phổ tần số được sử dụng là 1850 ~
1910MHz trong đường lên đến 1930 ~ 1990 MHz ở đường xuống và khoảng cách
song công là 80 MHz.

Hình 1.1. Phổ tần số WCDMA cho các hệ thống thông tin di động
-

Băng tần chính 2GHz: 1920 ~ 1980MHz / 2110 ~ 2170MHz. Vinaphone đang
sử dụng băng C trong băng tần 3G.

-

-

Các băng tần phụ:
+

1900Mhz: 1850 ~ 191 MHz / 1930 ~ 1990MHz (Mỹ).

+

1800Mhz: 1710 ~ 1785MHz / 1805 ~ 1880MHz (Nhật).

+

900Mhz: 890 ~ 915MHz / 935 ~ 960MHz (Úc).

Số tần số vô tuyến (UARFCN) = tần số trung tâm * 5. Đối với băng tần chính,
tần số như sau:
+

UL: 9612 ~ 9888MHz.

+

DL: 10562 ~ 10838MHz. 3 tần số chính (DL) của mạng 3G Vinaphone
là: f1:10788MHz, f2: 10813 MHz, f3: 10838MHz (uplink: 1965 –
1980Mhz và downlink: 2155 – 2170Mhz).

Nguyễn Bá Phi – KTTT2

Trang 24

CHƢƠNG 1: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 – WCDMA
1.3. Các phiên bản phát triển hệ thống thông tin di động thứ 3 UMTS
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là một công nghệ truy
nhập vô tuyến của UMTS trên một cặp băng tần. WCDMA hỗ trợ cho cả dịch vụ
chuyển mạch kênh, dịch vụ chuyển mạch gói tốc độ cao và đảm bảo sự hoạt động
đồng thời của các dịch vụ hỗn hợp với phương thức gói hiệu quả.

Hình 1.2. Các phiên bản của hệ thống thông tin di động thứ 3
Các cấu trúc tổng thể của mạng WCDMA được định nghĩa trong 3GPP TS
23,002. Hiện tại, có các phiên bản sau: R99, R4, R5, R6…
-

3GPP đã bắt đầu xây dựng chi tiết kỹ thuật 3G vào cuối năm 1998 và đầu năm
1999. Theo kế hoạch, phiên bản R99 sẽ được hoàn thành vào cuối năm 1999,
nhưng trong thực tế nó đã không hoàn thành cho đến tháng 3 năm 2000. Để
bảo đảm quyền lợi đầu tư của các nhà khai thác, miền chuyển mạch thoại của
phiên bản R99 về cơ bản không thay đổi, do đó hỗ trợ việc chuyển đổi suôn sẻ
của GSM/GPRS/3G. Sau khi phiên bản R99, phiên bản không còn đặt tên theo
năm. Đồng thời, các chức năng của R2000 được thực hiện bởi hai phiên bản
sau: R4 và R5. Trong mạng R4, MSC được chia thành MSC Server và các
MGW, đồng thời, một SGW được thêm vào, và HLR có thể được thay thế
bằng HSS (không rõ ràng trong đặc tả kỹ thuật).
Với nhà khai thác GPRS hoặc EDGE khi triển khai WCDMA cần thực hiện
(theo R99):

Nguyễn Bá Phi – KTTT2

Trang 25