Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong mạng WCDMA

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.56 MB, 106 trang )

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
--------------------------------------------------

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
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
Khoá: 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

Chủ nhiệm Bộ môn

Ngày

tháng
Giảng viên hướng dẫn

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày
tháng
Cán bộ phản biện

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

năm

năm

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............................................Khoá:...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

.......................................................................................................................................

1.2.1a Tổng quan..................................................................................................27
1.2.1.b Các loại lưu lượng và dịch vụ được 3G WCDMA UMTS hỗ trợ................29
1.2.2 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3..............................................................31
1.3 QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN ( RRM)...........................................40
1.3.1 RRM trong mạng di động..............................................................................40
1.3.2 Chức năng của RRM.....................................................................................41
1.3.2.a Điều khiển công suất (Power Control)........................................................41
1.3.2.b Điều khiển chuyển giao (Handover control)................................................45
1.3.2.c Điều khiển thâm nhập (Admission control)................................................45
1.3.2.d Điều khiển Tải (Điều khiển tắc nghẽn).......................................................46
CHƯƠNG II : CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG 3G WCDMA .............45
2.1 KHÁI QUÁT VỀ CHUYỂN GIAO TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG
TIN DI ĐỘNG...............................................................................................................................................48
2.1.1 Các kiểu chuyển giao trong các hệ thống WCDMA 3G..................................48
2.1.2. Các mục đích của chuyển giao.......................................................................50
2.1.3. Các thủ tục và phép đo đạc chuyển giao........................................................51

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

4

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

2.2 CHUYỂN GIAO TRONG CÙNG TẦN SỐ......................................................52
2.2.1. Chuyển giao mềm..........................................................................................52
2.2.1.a Nguyên lý chuyển giao mềm.......................................................................53
2.2.1.b Các thuật toán của chuyển giao mềm..........................................................56
2.2.1.c Các đặc điểm của chuyển giao mềm...........................................................58
2.2.2 Lợi ích liên kết chuyển giao mềm...................................................................60

2.2.3.Tổng phí của chuyển giao mềm......................................................................62
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
CHƯƠNG III : PHÂN TÍCH HIỆU SUẤT CẤP ĐƯỜNG DẪN, CẤP HỆ
THỐNG VÀ THUẬT TOÁN CHUYỂN GIAO MỀM.......................................69
3.1.2 Những tác động của chuyển giao mềm đến nhiễu hướng xuống....................71
3.1.3 Sự phân bố công suất hướng xuống.............................................................72
3.1.3.a Phân bố công suất không có SHO...............................................................73
3.1.3.b Phân bố công suất với SHO.......................................................................74
3.1.4 Kết luận.........................................................................................................76
3.2 PHÂN TÍCH HIỆU SUẤT CẤP HỆ THỐNG...................................................77
3.2.1 Độ lợi chuyển giao mềm hướng xuống.........................................................77
3.2.1.a

Độ lợi chuyển giao mềm...........................................................................77

3.2.1.b Những tác động đối với độ lợi chuyển giao mềm......................................81
3.3.2 Sơ đồ chọn lựa và tái chọn lựa Cell................................................................82
3.3.2.a Nguyên lý cơ bản của các sơ đồ chọn lựa Cell (CS) khác nhau..................83
3.3.2.b Những tác động của các sơ đồ chọn lựa Cell khác nhau đến độ lợi SHO. . .86
3.3 CÁC THUẬT TOÁN CHUYỂN GIAO MỀM.................................................86
3.3.1 Các thuật toán SHO khác nhau......................................................................87
3.3.1.a Thuật toán chuyển giao mềm IS-95A..........................................................88
3.3.1.b Thuật toán chuyển giao mềm UTRA..........................................................89
3.3.2 Vùng SHO của các thuật toán chuyển giao mềm khác nhau..........................90
3.4 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT HƯỚNG XUỐNG.............................................91

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

5

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

3.4.1 Phân bố công suất dưới 3 điều kiện điều khiển công suất..............................91
3.4.1.a Không có điều khiển công suất...................................................................91
3.4.1.b Điều khiển công suất hoàn hảo...................................................................91
3.4.1.c Điều khiển công suất không hoàn hảo........................................................93
3.4.2 Độ lợi SHO dưới những tác động của điều khiển công suất.........................94
3.5 CHIẾN LƯỢC ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TỐI ƯU TRONG CHUYỂN
GIAO MỀM............................................................................................................96
3.5.1 Nguyên lý của cách tiếp cận mới....................................................................96
3.5.2 Đánh giá tính khả thi.....................................................................................98
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................105

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

6

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.......................................................22
Hinh1.2 Lộ trình phát triển từ 2G lên 3G........................................................26
Hình 1.3 Các phổ tần dùngcho hệ thống UMTS.............................................28
Hình 1.4. Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3..................................................32
Hình 1.5. Vai trò logic của SRNC và DRNC..................................................35

Hình 1.7 Hiệu ứng gần xa ( điều khiển công suất hướng lên )........................42
Hình1.8 Bù nhiễu inter- cell ( điều khiển công suất hướng xuống )...............43
Hình 1.9 Thuật toán chung của diều khiển công suất vòng ngoài...................44
Hình 1.10 Đường cong tải...............................................................................46
Hình 2.1 Các kiểu chuyển giao khác nhau.....................................................50
Hình2.2 Các thủ tục chuyển giao....................................................................52
Hình 2.3 Lưu đồ kích hoạt chuyển giao cứng.................................................54
Hình 2.4 Sự so sánh giữa chuyển giao cứng và chuyển giao mềm.................54
Hình 2.5 Nguyên lý của chuyển giao mềm....................................................56
Hình 2.6 Thuật toán chuyển giao mềm IS-95A...............................................56
Hình 2.7 Thuật toán chuyển giao mềm trong WCDMA................................58
Hình 2.8 Sự suy giảm nhiễu do có chuyển giao mềm trong UL....................59
Hình 2.9 Độ lợi chuyển giao mềm của công suất phát đường lên(giá trị dương
= độ lợi, giá trị âm = suy hao).........................................................................61
Hình 2.10 Độ lợi chuyển giao mềm trong công suất phát đường xuống (Giá trị
dương =độ lợi, âm =suy hao)..........................................................................62
Hình 2.11 Tổng phí chuyển giao mềm............................................................63
Hình 2.12 Chuyển giao giữa các hệ thống GSM và WCDMA......................65
Hình 2.13Thủ tục chuyển giao giữa các hệ thống...........................................66
Hình 2.1 Nhiễu hướng xuống..........................................................................70
Hình 3.2 Những tác động của chuyển giao mềm đến nhiễu hướng xuống.....73
Hình 3.3 Vùng chuyển giao mềm và vùng phủ sóng hiệu quả của Cell.........79

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

7

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

Hình 3.4 Sự bố trí cell....................................................................................80
Hình 3.5 Sơ đồ chọn lựa Cell.........................................................................85
Hình 3.6 Lưu đồ chọn lựa Cell hoàn hảo........................................................86
Hình 3.7 Sơ đồ chon cell.................................................................................86
Hình 3.8 Lưu đồ chọn lựa Cell bình thường...................................................87
Hình 3.9 Lưu đồ thuật toán chuyển giao mềm IS-95A...................................89
Hình 3.10 Lưu đồ thuật toán chuyển giao mềm UTRA..................................90
Hình 3.11 So sánh vùng SHO của các thuật toán khác nhau.........................91
Hình 3.12 Điều khiển công suất hướng xuống trong Chuyển giao mềm.......97
Hình 3.13 Công suất truyền tổng tương đối cho các MS trong chuyển giao
mềm...............................................................................................................102
Hình 4.1 Trạng thái chưa chuyển giao..........................................................103
Hình 4.2 Quá trình đầu của chuyển giao.......................................................104
Hình 4.3 Quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA.................................104
Hình 4.4 Kết thúc quá trình chuyển giao.......................................................105

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

8

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

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của hệ thống số thế hệ thứ 2.........................23
Bảng 1.2. Phân loại các dịch vụ ở 3GWDCMA UMTS..................................30
Bảng 2.2 Tổng kết chuyển giao......................................................................67
Bảng liên kết 3.1..............................................................................................81
Bảng 3.2 Các thông số hệ thống....................................................................101

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

9

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

10

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

11

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

12

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

13

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

MỤC LỤC

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

14

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

ird

3GPP

3 Genaration Partnership Project

Đề án các đối tác thế hệ thứ ba

3GPP2

3ird 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

APAICH

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- CPCH Collision Detection/ Channel Kênh chỉ thị phát hiện va chạm
ICH:
Assignment Indicator Channel
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

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

Kênh vật lý riêng
15

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

Enhanced Absolute Grant Channel

Kênh cho phép tuyệt đối tăng
cường

E-AGCH
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

EEnhanced Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng tăng cường
DPCCH
EEnhanced Dedicated Data Channel
DPDCH

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
HSHigh-Speed Dedicated Physical
DPCCH Control Channel

Kênh điều khiển vật lý riêng tốc độ
cao

HSDSCH

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

16

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

HSHigh-Speed Physical Dedicated
PDSCH Shared Channel

Kênh chia sẻ riêng vật lý tốc độ cao

HSS

Home Subsscriber Server

Server thuê bao nhà

HSSCCH

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

IMT2000

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

PPrimary Common Control Physical
CCPCH Channel

Kênh vật lý điều khiển chung sơ
cấp

PCH

Kênh tìm gọi

Paging Channel

PCPCH Physical Common Packet Channel

Kênh vật lý gói chung

PDCP

Giao thức hội tụ số liệu gói

Packet-Data Convergence Protocol

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

Chuyển mạch gói

Packet Switch

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

17

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

SSecondary Common Control Physical Kênh vật lý điều khiển chung sơ
CCPCH Channel
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

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 cấu

TDMA

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

18

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

Telecommunications System
USIM

UMTS SIM

UTRA

UMTS Terrestrial Radio Access

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access

Network
Uu

Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS
Mnạg truy nhập vô tuyến mặt đất
UMTS

Giao diện được sử dụng để thông tin giữa nút B và UE

WCDM Wideband Code Division Multiple
A
Access

Đa truy nhập phân chia theo mã
băng rộng

WiFi

Chất lượng không dây cao

Wireless Fidelitity

WiMAX Worldwide Interoperability for
Microwave Access

Tương hợp truy nhập vi ba toàn cầu

VoIP

Thoại trên IP

Voice over IP

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

19

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

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

20

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

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 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
SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

21

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

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.

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

22

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 vô 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 ( 4 �14, 4 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 vô tuyến GSM.

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

23

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.

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

24

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

 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.
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

SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50

25

Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong mạng WCDMA

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về