ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Lời nói đầu GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 1 SVTH: Nguyễn Văn Sáu LỜI NÓI ĐẦU Nhu cầu trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống xã hội, trong xã hội hiện đại ngày nay đòi hỏi thông tin cần trao đổi về mọi lĩnh vực phải đảm bảo các yếu tố như tốc độ nhanh chóng, tiện lợi và độ chính xác cao. Với nhu cầu như vậy, ngày nay thông tin di động đã trở thành một ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh và mang lại nhiều lợi nhuận nhất cho các nhà khai thác. Sự phát triển của thị trường viễn thông di động đã thúc đẩy mạnh mẽ việc nghiên cứu và triển khai các hệ thống thông tin di động mới trong tương lai. Hệ thống di động thế hệ hai, với GSM là những ví dụ điển hình đã phát triển mạnh mẽ ở nhiều quốc gia. Tuy nhiên, thị trường viễn thông càng mở rộng càng thể hiện rõ những hạn chế về dung lượng và băng thông của các hệ thống thông tin di động thế hệ hai. Sự ra đời của hệ thống di động thế hệ ba (3G) là một tất yếu, theo hướng cung cấp các dịch vụ đa phương tiện nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và đa dạng của người sử dụng. Trong đề tài của mình, em xin giới thiệu về hệ thống thông tin di động thế hệ ba với công nghệ WCDMA. Công nghệ WCDMA là công nghệ CDMA băng rộng đa truy nhập phân chia theo maõ. Trong đồ án “Tổng quan hệ thống thông tin di động 3G công nghệ WCDMA & triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel” của mình em trình bày một cái nhìn tổng quan về mạng 3G sử dụng công nghệ WCDMA và tiển khai tại mạng 3G tại Viettel, cụ thể gồm có 4 chương như sau: Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động 3G công nghệ WCDMA. Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA. Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mạng 3G WCDMA. Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel. Trong đề tài của mình, em đã cố gắng trình bày thật cô đọng những vấn đề về công nghệ WCDMA. Tuy nhiên, do kiến thức cũng như tài liệu có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót, cũng như còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết thỏa đáng. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo, sự góp ý và phê bình của các bạn. Trong thời gian hoàn thành đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy Th.S Võ Trường Sơn, sự chỉ bảo ân cần của các thầy cô giáo trong khoa Điện – Điện tử. Em xin chân thành cảm ơn! TP.Hồ Chí Minh tháng 05/2010 Sinh viên Nguyễn Văn Sáu
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Lời nói đầu
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 1 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
LỜI NÓI ĐẦU
Nhu cầu trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống xã hội, trong xã hội
hiện đại ngày nay đòi hỏi thông tin cần trao đổi về mọi lĩnh vực phải đảm bảo các yếu tố
như tốc độ nhanh chóng, tiện lợi và độ chính xác cao. Với nhu cầu như vậy, ngày nay
thông tin di động đã trở thành một ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh và mang
lại nhiều lợi nhuận nhất cho các nhà khai thác. Sự phát triển của thị trường viễn thông di
động đã thúc đẩy mạnh mẽ việc nghiên cứu và triển khai các hệ thống thông tin di động
mới trong tương lai. Hệ thống di động thế hệ hai, với GSM là những ví dụ điển hình đã
phát triển mạnh mẽ ở nhiều quốc gia. Tuy nhiên, thị trường viễn thông càng mở rộng càng
thể hiện rõ những hạn chế về dung lượng và băng thông của các hệ thống thông tin di động
thế hệ hai. Sự ra đời của hệ thống di động thế hệ ba (3G) là một tất yếu, theo hướng cung
cấp các dịch vụ đa phương tiện nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và đa dạng của
người sử dụng.
Trong đề tài của mình, em xin giới thiệu về hệ thống thông tin di động thế hệ ba với
công nghệ WCDMA. Công nghệ WCDMA là công nghệ CDMA băng rộng đa truy nhập
phân chia theo maõ. Trong đồ án “Tổng quan hệ thống thông tin di động 3G công nghệ
WCDMA & triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel” của mình em trình bày một cái
nhìn tổng quan về mạng 3G sử dụng công nghệ WCDMA và tiển khai tại mạng 3G tại
Viettel, cụ thể gồm có 4 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động 3G công nghệ WCDMA.
Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA.
Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mạng 3G WCDMA.
Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel.
Trong đề tài của mình, em đã cố gắng trình bày thật cô đọng những vấn đề về công
nghệ WCDMA. Tuy nhiên, do kiến thức cũng như tài liệu có hạn nên không thể tránh khỏi
những sai sót, cũng như còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết thỏa đáng. Em rất mong
nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo, sự góp ý và phê bình của các bạn.
Trong thời gian hoàn thành đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy Th.S
Võ Trường Sơn, sự chỉ bảo ân cần của các thầy cô giáo trong khoa Điện – Điện tử. Em xin
chân thành cảm ơn!
TP.Hồ Chí Minh tháng 05/2010 Sinh viên
Nguyễn Văn Sáu
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục lục
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 2 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................................... 1
Nếu ta xét một hệ thống gồm K người sử dụng được xây dựng trên cơ sở CDMA, thì
sau trải phổ các người sử dụng này sẽ phát vào không gian tập các tín hiệu y như sau:
∑ ∑ (3.1)
Ta xét quá trình xử lý tín hiệu này tại một máy thu k. Nhiệm vụ của máy thu này là
phải lấy ra xk và loại bỏ các tín hiệu khác (các tín hiệu này được gọi là nhiễu đồng kênh vì
trong hệ thống CDMA chúng được phát trên cùng một tần số với xk). Nhân (3.1) với xk và
áp dụng quy tắc trực giao nói trên ta được:
∑ (3.2)
Thành phần thứ nhất trong (3.2) chính là tín hiệu hữu ích còn thành phần thứ hai là
nhiễu của các người sử dụng còn là nhiễu của các người sử dụng khác được gọi là MAI
(Multiple Access Interferrence: nhiễu đa người sử dụng). Để loại bỏ thành phần thứ hai
máy thu sử dụng bộ lọc tương quan trong miền thời gian kết hợp với bộ lọc tần số trong
miền tần số. Hình 3.2 xét quá trình giải trải phổ và lọc ra tín hiệu hữu ích tại máy thu k
trong một hệ thống CDMA có K người sử dụng với giả thiết công suất phát từ K máy phát
như nhau tại đầu vào máy thu k. Hình 3.2a cho thấy sơ đổ giải trải phổ DSSS. Hình 3.2b
cho thấy phổ của tín hiệu tổng được phát đi từ K máy phát sau trải phổ, hình 3.2c cho thấy
phổ của tín hiệu này sau giải trải phổ tại máy thu k và hình 3.2d cho thấy phổ của tín hiệu
sau bộ lọc thông thấp với băng thông băng Rb.
Từ hình 3.2 ta thấy tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SIR: Signal to Interference Ratio) là tỷ
số giữa diện tích hình chữ nhật được tô đậm trên hình 3.2b và tổng diện tích các hình chữ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 39 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
nhật trắng trên hình 3.2c: SIR=S1/S2. Tỷ số này tỷ lệ với tỷ số Rc/Rb. vì thế tỷ số Rc/Rb
được gọi là độ lợi xử lý.
Hình 3.2. Quá trình giải trải phổ và lọc tín hiệu của người sử dụng k từ K tín hiệu.
3.1.2. Giao diện vô tuyến của 3G WCDMA
WCDMA UMTS là một trong các tiêu chuẩn của IMT-2000 nhằm phát triển của
GSM để cung cấp các khả năng cho thế hệ ba. WCDMA UMTS sử dụng mạng đa truy
nhập vô tuyến trên cơ sở WCDMA và mạng lõi được phát triển từ GSM/GPRS. WCDMA
có thể có hai giải pháp cho giao diện vô tuyến: ghép song công phân chia theo tần số
(FDD: Frequency Division Duplex) và ghép song công phân chia theo thời gian (TDD:
Time Division Duplex). Cả hai giao diện này đều sử dụng trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-
CDMA). Giải pháp thứ nhất sẽ được triển khai rộng rãi còn giải pháp thứ hai chủ yếu sẽ
được triển khai cho các ô nhỏ (Micro và Pico).
Giải pháp FDD sử dụng hai băng tần 5 MHz với hai sóng mang phân cách nhau
190MHz: đường lên có băng tần nằm trong dải phổ từ 1920 MHz đến 1980 MHz, đường
xuống có băng tần nằm trong dải phổ từ 2110 MHz đến 2170 Mhz. Mặc dù 5 MHz là độ
rộng băng danh định, ta cũng có thể chọn độ rộng băng từ 4,4 MHz đến 5 MHz với nấc
c) Phổ của tín hiệu thu
sau giải trải phổ XK
b) Phổ của đầu vào máy thu k
của các tín hiệu trải phổ được
phát đi từ K máy phát
d) Phổ của tín
hiệu giải trải phổ
sau bộ lọc B=Rb
XK(f)
XK(f)
X3(f) X2(f) X1(f)
XK(f)
X3(f) X2(f) X1(f)
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SIR) bằng X(f) (diện tích chữ nhật tô đậm trên hình b) chia cho MAI (diện tích chữ nhật trắng trên hình c)
Lọc thông
thấp B=Rc
XK (ước tính x)
a) Sơ đồ giải trải phổ DSSS
K K
K
Ck
f
S1 S2
MAI
XK(f) XK(f)
SIR=S1/S2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 40 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
tăng là 200 KHz. Việc chọn độ rộng băng đúng đắn cho phép ta tránh được nhiễu giao thoa
nhất là khi khối 5 MHz tiếp theo thuộc nhà khai thác khác.
Giải pháp TDD sử dụng các tần số nằm trong dải 1900 đến 1920 MHz và từ 2010
MHz đến 2025 MHz; ở đây đường lên và đường xuống sử dụng chung một băng tần.
Giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD (để đơn giản ta sẽ bỏ qua ký hiệu FDD nếu
không xét đến TDD) hoàn toàn khác với GSM và GPRS, WCDMA sử dung phương thức
trải phổ chuỗi trực tiếp với tốc độ chip là 3,84 Mcps. Trong WCDMA mạng truy nhập vô
tuyến được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network). Các phần tử của
UTRAN rất khác với các phần tử ở mạng truy nhập vô tuyến của GSM. Vì thế khả năng sử
dụng lại các BTS và BSC của GSM là rất hạn chế. Một số nhà sản xuất cũng đã có kế
hoạch nâng cấp các GSM BTS cho WCDMA.
Đối với các nhà sản suất này có thể chỉ tháo ra một số bộ thu phát GSM từ BTS và
thay vào đó các bộ thu phát mới cho WCDMA. Một số rất ít nhà sản suất còn lập kế hoạch
xa hơn. Họ chế tạo các BSC đồng thời cho cả GSM và WCDMA. Tuy nhiên đa phần các
nhà sản suất phải thay thế GSM BSC bằng RNC mới cho WCDMA.
WCDMA sử dụng rất nhiều kiến trúc của mạng GSM, GPRS hiện có cho mạng của
mình. Các phần tử như MSC, HLR, SGSN, GGSN có thể được nâng cấp từ mạng hiện có
để hỗ trợ đồng thời WCDMA và GSM.
Giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD được xây dựng trên ba kiểu kênh: kênh logic,
kênh truyền tải và kênh vật lý. Kênh logic được hình thành trên cơ sở đóng gói các thông
tin từ lớp cao trước khi sắp xếp vào kênh truyền tải. Nhiều kênh truyền tải được ghép
chúng vào kênh vật lý. Kênh vật lý được xây dựng trên công nghệ đa truy nhập CDMA kết
hợp với FDMA/FDD. Mỗi kênh vật lý được đặc trưng bởi một cặp tần số và một mã trải
phổ. Ngoài ra kênh vật lý đường lên còn được đặc trưng bởi góc pha. Trong phần dưới đây
trước hết ta xét kiến trúc giao thức của giao diện vô tuyến sau đó ta sẽ xét giao diện vô
tuyến của WCDMA/FDD, sau đó sẽ xét các kênh này.
3.1.2.1. Kiến trúc ngăn xếp giao thức của giao diện vô tuyến WCDMA/FDD
Kiến trúc giao diện vô tuyến của WCDMA được cho trên hình 3.3.
Ngăn xếp giao thức của giao diện vô tuyến bao gồm ba lớp giao thức:
Lớp vật lý (L1): đặc tả các vấn đề liên quan đến giao diện vô tuyến như điều chế và
mã hóa, trải phổ v.v..
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 41 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Lớp liên kết nối số liệu (L2): lập khuôn số liệu vào các khối số liệu và đảm bảo
truyền dẫn tin cậy giữa các nút lân cận hay các thực thể đồng cấp.
Lớp mạng (L3): đặc tả đánh địa chỉ và định tuyến .
UP: Mặt phẳng người sử dụng
CP: Mặt phẳng điều khiển
Hình 3.3. Kiến trúc giao thức vô tuyến cho UTRA FDD.
Mỗi khối thể hiện một trường hợp của giao thức tương ứng. Đường không liền nét thể
hiện các giao diện điều khiển, qua đó giao thức RRC điều khiển và lập cấu hình các lớp
dưới.
Lớp 2 được chia thành các lớp con: MAC (Medium Access Control: điều khiển truy
nhập môi trường) và RLC (Radio link Control: điều khiển liên kết), PDCP (Packet Data
Convergence Protocol: Giao thức hội tụ số liệu gói) và BMC (Broadcast/Multicast
Control: Điều khiển quảng bá/đa phương tiện).
Lớp 3 và RLC đựơc chia thành hai mặt phẳng: mặt phẳng điều khiển (C-Plane) và mặt
phẳng người sử dụng (U-Plane). PDCP và BMC chỉ có ở mặt phẳng người dùng.
Trong mặt phẳng điều khiển lớp 3 bao gồm RRC kết cuối tại RAN và các lớp con cao
hơn: MM (Mobility Management) và CC (Connection Management), GMM (GPRS
Mobility Management), SM (Session Management) kết cuối tại mạng lõi (CN).
PDCP
MAC
RLC
RLC
RLC
RLC
RRC
RLC
RLC
RLC
RLC
PDCP
BMC
PHY
Báo hiệu CP Thông tin UP
CC, MM, GMM, SMS, SS Giao thức UP
Điều khiển
L3
L2/PDCP
L2/BMC
L2/RLC
Điểm truy nhập dịch vụ (SAP) cho thông tin đồng cấp
Các lớp con
cao hơn của
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 42 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Lớp vật lý là lớp thấp nhất ở giao diện vô tuyến. Lớp vật lý được sử dụng để truyền
dẫn ở giao diện vô tuyến. Mỗi kênh vật lý ở lớp này được xác định bằng một tổ hợp tần số,
mã ngẫu nhiên hoá (mã định kênh) và pha (chỉ cho đường lên). Các kênh được sử dụng vật
lý để truyền thông tin cuả các lớp cao trên giao diện vô tuyến, tuy nhiên cũng có một số
kênh vật lý chỉ được dành cho hoạt động của lớp vật lý.
Để truyền thông tin ở giao diện vô tuyến, các lớp cao phải chuyển các thông tin này
qua lớp MAC đến lớp vật lý bằng cách sử dụng các kênh logic. MAC sắp xếp các kênh
này lên các kênh truyền tải trước khi đưa đến lớp vật lý để lớp này sắp xếp chúng lên các
kênh vật lý.
3.1.2.2. Các thông số lớp vật lý và quy hoạch tần số
a. Các thông số lớp vật lý
Các thông số lớp vật lý của WCDMA đựơc cho trong bảng 3.4
Bảng 3.4. Các thông số lớp vật lý W-CDMA
W-CDMA Sơ đồ đa truy nhập DS-CDMA băng rộng Độ rộng băng tần (MHz) 5/10/15/20 Mành phổ 200 kHz Tốc độ chip (Mcps) (1,28)/3,84/7,68/11,52/15,36 Độ dài khung 10 ms Đồng bộ giữa các nút B Dị bộ/đồng bộ Mã hóa sửa lỗi Mã turbo, mã xoắn Điều chế DL/UL QPSK/BPSK Trải phổ DL/UL QPSK/OCQPSK (HPSK) Bộ mã hóa thoại CS-ACELP/(AMR) Tổ chức tiêu chuẩn 3GPP/ETSI/ARIB
CS-ACELP: Conjugate Structure-Algebraic Code Excited Linear Prediction = Dự báo
tuyến tính kích thích theo mã lđại số cấu trúc phức hợp
3GPP: Third Generation Parnership Project: Đề án của các đối tác thế hệ ba
ETSI: European Telecommunications Standards Institute: Viện tiêu chuẩn viễn thông
Châu Âu
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 43 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
ARIB: Association of Radio Industries and Business: Liên hiệp công nghiệp và kinh
doanh vô tuyến.
b. Quy hoạch tần số
Các băng tần sử dụng cho WCDMA FDD trên toàn cầu được phân bổ như sau:
Bảng 3.5: Phân bổ băng tần trên toàn cầu. Băng
cống tácTên Tổng phổ Đường lên
(MHz)
Đường xuống
(MHz)
Băng VII 2600 2x70 MHz 2500-2570 2620-2690 Băng 3G mới Băng I 2100 2x60 MHz 1920-1980 2110-2170 Băng IMT 2000 (băng WCDMA chủ Băng II 1900 2x60 MHz 1850-1910 1930-1990 Băng PCS tại Mỹ và Châu Mỹ La Tinh Băng IV 1700/2100 2x45 MHz 1710-1755 2100-2155 Băng 3G mới Mỹ và Châu Mỹ La Tinh Băng II 1800 2x75 MHz 1720-1785 1805-1880 Châu Âu, châu Á và Brazil Băng IX 1700 2x35 MHz 1750-1785 1845-1800 Nhật Băng VIII 900 2x35 MHz 880-915 925-960 Châu Âu và châu Á Băng V 850 2x25 MHz 824-849 869-894 Mỹ, châu Mỹ và châu Á Băng VI 800 2x10 MHz 830-840 875-885 Nhật
WCDMA sử dụng phân bố tần số quy định cho IMT-2000. Ở châu Âu và hầu hết
các nước châu Á băng tần IMT-2000 là 2×60 MHz (1920-1980 MHz cộng với 2110-2170
MHz) có thể sử dụng cho WCDMA/ FDD. Băng tần sử dụng cho TDD ở châu Âu thay
đổi, băng tần được cấp theo giấy phép có thể là 25 MHz cho sử dụng TDD ở 1900-1920
(TDD1) và 2020-2025 MHz (TDD2). Băng tần cho các ứng dụng TDD không cần xin
phép (SPA= Self Provided Application: ứng dụng tự cấp) có thể là 2010-2020 MHz. Các
hệ thống FDD sử dụng các băng tần khác nhau cho đường lên và đường xuống với phân
cách là khoảng cách song công, còn các hệ thống TDD sử dụng cùng tần số cho cả đường
lên và đường xuống.
UMTS quy định khai thác song công phân chia theo tần số là chế độ tiêu chuẩn cho
thông tin thọai và số liệu. Hoạt động đồng thời và liên tục của các mạch điện phát và thu là
các thay đổi đáng kể nhất so với họat động của GSM.
Băng tần cho hoạt động FDD cho các băng I, II và III được cho trên bảng 3.6. Băng
I (B1) là ấn định băng chính ở Châu Âu. Quy định dành hai cấp phát 60MHz với khoảng
cách song công chuẩn 190MHz, tuy nhiên quy định cũng cho phép song công khả biến,
trong đó khoảng cách phát thu nằm trong khoảng 130 đến 250MHz. Hệ thống song công
khả biến đặt ra các yêu cầu bổ sung đối với thiết kế máy phát thu vì các bộ tổ tần số máy
phát và máy thu phải hoạt động độc lập vơi nhau. Băng II (B2) tái sử dụng băng hiện có
của hệ thống thông tin di động cá nhân và dự định để sử dụng ở Mỹ để đảm bảo đồng tồn
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 44 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
tại UMTS và GSM. Khoảng cách song công chỉ bằng 80MHz đối với băng II vì thế đặt ra
các yêu cầu khó khăn hơn đối với phần cứng của máy thu phát.
Hình 3.4: Cấp phát băng tần WCDMA/FDD
Tại Việt Nam băng tần 3G được cấp phát tần số theo tám khe tần số như cho trong
bảng 3.7, trong đó hai hoặc nhiều nhà khai thác có thể cùng tham gia xin cấp phát chung
một khe.
Bảng 3.6. Cấp phát tần số 3G tại Việt Nam
Khe tần số FDD TDD BSTx* BSRx** BSTx/BSRx
A 2110-2125 MHz 1920-1935 MHz 1915-1920 MHz B 2125-2140 MHz 1935-1950 MHz 1910-1915 MHz C 2140-2155 MHz 1950-1965 MHz 1905-1910 MHz D 2155-2170 MHz 1965-1980 MHz 1900-1905 MHz
* BSTx: máy phát trạm gốc
** BSRx: máy thu trạm gốc
Lý do cấp phát các kênh 5MHz khác nhau tại các nước khác nhau là ở chỗ các nhà
khai thác phải quy hoạch mã và phải tránh việc sử dụng các mã gây ra nhiễu kênh lân cận
trong cùng một nước hoặc các nhà khai thác khác trong nước liền kề. Vì thế cần phải
nghiên cứu quan hệ giữa các tổ hợp mã trải phổ và hoạt động của các kênh lân cận.
3.1.2.3. Các kênh của WCDMA
Các kênh của WCDMA được chia thành các loại kênh sau đây:
Kênh vật lý (PhCH): kênh mang số liệu trên giao diện vô tuyến. Mỗi PhCH có một
trải phổ mã định kênh duy nhất để phân biệt với kênh khác. Một người sử dụng tích cực có
thể sử dụng các PhCH riêng, chung hoặc cả hai. Kênh riêng là kênh PhCH dành riêng cho
một UE còn kênh chung được chia sẻ giữa cácUE trong một ô.
Đường lên B3 1710-1785MHz
Đường xuống B31850-1880MHz
Đường lên B21850-1910MHz
Đường xuống B21930-1990MHz
Đường lên B11920-1980MHz
Đường xuống B12110-2170MHz
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 45 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Kênh truyền tải (TrCH): kênh do lớp vật lý cung cấp cho lớp 2 để truyền số liệu.
Các kênh TrCH được sắp xếp lên các PhCH
Kênh Logic (LoCH): kênh được lớp con MAC của lớp 2 cung cấp cho lớp cao hơn.
Kênh LoCH được xác định bởi kiểu thông tin mà nó truyền.
a. Các kênh logic (LoCH)
Nói chung các kênh logic (LoCH: Logical Channel) được chia thành hai nhóm: các
kênh điều khiển (CCH: Control Channel) để truyền thông tin điều khiển và các kênh lưu
lượng (TCH: Traffic Channel) để truyền thông tin của người sử dụng. Các kênh logic và
ứng dụng của chúng được tổng kết như sau:
CCH: Control Channel: Kênh điều khiển
BCCH: (Broadcast Control Channel: Kênh điều khiển quảng bá): kênh
đường xuống để phát quảng bá thông tin hệ thống.
PCCH: (Paging Control Channel: Kênh điều khiển tìm gọi): kênh đường
xuống để phát quảng bá thông tin tìm gọi.
CCCH: (Common Control Channel: Kênh điều khiển chung): kênh hai
chiều để phát thông tin điều khiển giữa mạng và UE. Được sử dụng khi
không có kết nối RRC hoặc khi truy nhập một ô mới.
DCCH: (Dedicated Control Channel: Kênh điều khiển riêng): kênh hai
chiều điểm đến điểm để phát thông tin điều khiển riêng giữa UE và mạng.
Được thiết lập bởi thiết lập kết nối của RRC.
TCH: Traffic Channel: Kênh lưu lượng
DTCH: (Dedicated Traffic Channel: Kênh lưu lượng riêng): kênh hai
chiều điểm đến điểm riêng cho một UE để truyền thông tin của người sử
dụng. DTCH có thể tồn tại cả đường lên lẫn đường xuống.
CTCH: (Common Traffic Channel: Kênh lưu lượng chung): kênh một
chiều điểm đa điểm để truyền thông tin của một người sử dụng cho tất cả hay
một nhóm người sử dụng quy định hoạc chỉ cho một người sử dụng. Kênh
này chỉ có ở đường xuống.
b. Các kênh truyền tải (TrCH)
Các kênh logic được lớp MAC chuyển đổi thành các kênh truyền tải. Tồn tại hai
kiểu kênh truyền tải: các kênh riêng và các kênh chung. Điểm khác nhau giữa chúng là:
kênh chung là tài nguyên được chia sẻ cho tất cả hoặc một nhóm các người sử dụng trong
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 46 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
ô, còn kênh kênh riêng được ấn định riêng cho một người sử dụng duy nhất. Các kênh
truyền tải chung bao gồm: BCH (Broadcast channel: Kênh quảng bá), FACH (Fast Access
Kênh chỉ thị phát hiện va chạm CPCH/ấn định kênh): kênh chung đường xuống đi
cặp với PCPCH. Được sử dụng để điều khiển va chạm PCPCH.
CSICH (CPCH Status Indicator Channel: Kênh chỉ thị trạng thái CPCH): kênh
chung đường xuống liên kết với AP-AICH để phát thông tin về trạng thái kết nối của
PCPCH.
Các các kênh truyền tải đựơc chuyển thành các kênh vật lý như bảng 3.7:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 50 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Bảng 3.7: Chuyển đổi giữa các kênh truyền tải và các kênh vật lý
Các kênh truyền tải Các kênh vật lý
DCH Kênh số liệu vật lý riêng (DPDCH) Kênh điều khiển vật lý riêng (DPCCH)
RACH Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý (PRACH)
CPCH Kênh gói chung vật lý (PCPCH) Kênh hoa tiêu chung (CPICH)
BCH Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp (P-CCPCH) FACH Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp (S-CCPCH) PCH
DSCH
Kênh đồng bộ (SCH) Kênh chia sẻ đường xuống vật lý (PDSCH) Kênh chỉ thị bắt (AICH) Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập (AP-AICH) Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH) Kênh chỉ thị trạng thái CPCH (CSICH) Kênh chỉ thị phát hiện va chạm/ấn định kênh (CD/CA-ICH)
Hình 3.7 cho thấy việc ghép hai kênh truyền tải lên một kênh vật lý và cung cấp chỉ thị lỗi
cho từng khối truyền tải tại phía thu.
TFI= Transport Format Indicator: Chỉ thị khuôn dạng truyền tải
TFCI= Transport Format Combination Indicator: Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải
Hình 3.7: Ghép các kênh truyền tải lên kênh vật lý
Khối
truyền tải
Khối
truyền tải
TFI Khối
truyền tải
TFI
Khối
truyền tải
Khối truyền tải
và chỉ thị lỗi
Khối truyền tải
và chỉ thị lỗi
TFI Khối truyền tải
và chỉ thị lỗi
TFI
Khối truyền tải
và chỉ thị lỗi
Giải mã và
giải ghép kênh
Giải TFCIMã hóa và
ghép kênh
TFCI
Kênh điều
khiển vật lý
Các kênh số
liệu vật lý
Các kênh số
liệu vật lý Kênh điều
khiển vật lý
Máy phát Máy thu
Các lớp cao hơn
Lớp vật lý
Kênh truyền tải 1 Kênh truyền tải 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 51 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
3.1.2.4. Cấu trúc kênh vật lý riêng
Cấu trúc kênh vật lý riêng được trình bày trên hình 3.8. Trong mô hình này mỗi cặp
hai bit thể hiện một cặp I/Q (một ký hiệu) của điều chế QPSK. Từ hình vẽ ta thấy, cấu trúc
khung bao gồm một chuỗi các khung vô tuyến, mỗi khung bao gồm 15 khe (dài 10 ms,
chứa 38400 chip) và mỗi khe chứa 2560 chip (dài 0,667 ms) bằng một chu kỳ điều khiển
công suất (tần số điều khiển công suất là 1500 lần trong một giây).
Hình 3.8. Cấu trúc kênh vật lý riêng cho đường lên và đường xuống
Cấu trúc kênh vật lý riêng đường lên cho một khe (một chu kỳ điều khiển công
suất) được cho trên hình 3.8. Thông tin riêng lớp cao hơn bao gồm số liệu người sử dụng
và báo hiệu được mang bởi DPDCH đường lên và thông tin điều khiển tạo ra bởi lớp 1
được mang bởi DPCCH. DPCCH bao gồm các ký hiệu hoa tiêu quy định trước (được sử
dụng để ước tính kênh và tách sóng nhất quán), các lệnh điều khiển công suất (TPC:
Transmit Power Control), thông tin phản hồi (FBI: Feedback Information) cho phân tập
phát vòng kín và kỹ thuật phân tập chọn trạm (SSDT: Site Selection Diversity Technique),
TFCI (tùy chọn). Có thể không có, một hay một số (nhiều nhất là 6) kênh DPDCH trên
một liên kết vô tuyến, nhưng chỉ có một DPCCH cho liên kết này. DPDCH (hoặc các
DPDCH) và DPCCH được ghép chung theo mã I/Q với ngẫu nhiên hóa phức.
Cấu trúc kênh vật lý riêng đường xuống được mô tả trên hình 3.8.Trên đường
xuống kênh riêng (DPCH) đường xuống bao gồm DPDCH đường xuống và DPCCH
đường xuống ghép theo thời gian với ngẫu nhiên hóa phức. Số liệu riêng được tạo ra tại
các mức cao hơn trên DPDCH được ghép theo thời gian với các bit hoa tiêu, các lệnh TPC
và các bit TFCI (tùy chọn) được tạo ra tại lớp vật lý. TFCI có thể có hoặc không có, nếu
không có các bit TFCI, DTX (phát không liên tục) được sử dụng trong trường tương ứng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 52 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
3.1.3. Truy nhập gói tốc độ cao (HSPA)
3.1.3.1. Tổng quan truy nhập gói tốc độ cao (HSPA)
Truy nhập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA: High Speed Down Link Packet
Access) được 3GPP chuẩn hóa ra trong R5 với phiên bản tiêu chuẩn đầu tiên vào năm
2002. Truy nhập gói đường lên tốc độ cao (HSUPA) được 3GPP chuẩn hóa trong R6 và
tháng 12 năm 2004. Cả hai HSDPA và HSUPA được gọi chung là HSPA. Các mạng
HSDPA đầu tiên được đưa vào thương mại vào năm 2005 và HSUPA được đưa vào
thương mại vào năm 2007. Các thông số tốc độ đỉnh của R6 HSPA được cho trong bảng
3.8.
Bảng 3.8: Các thông số tốc độ đỉnh R6 HSPA
HSDPA (R6) HSUPA (R6)
Tốc độ đỉnh (Mbps) 14,4 5,7
Tốc độ số liệu đỉnh của HSDPA lúc đầu là 1,8Mbps và tăng đến 3,6 Mbps và
7,2Mbps vào năm 2006 và 2007, trên 14,4Mbps năm 2008. Trong giai đoạn đầu tốc độ
đỉnh HSUPA là 1-2Mbps trong giai đoạn hai tốc độ này đạt đến 4 - 5,7 Mbps vào năm
2008. HSPA được triển khai trên WCDMA hoặc trên cùng một sóng mang hoặc sử dụng
một sóng mang khác để đạt được dung lượng cao.
HSPA chia sẻ chung hạ tầng mạng với WCDMA. Để nâng cấp WCDMA lên HSPA
chỉ cần bổ sung phần mềm và một vài phần cứng nút B và RNC. Lúc đầu HSPA được thiết
kế cho các dịch vụ tốc độ cao phi thời gian thực, tuy nhiên R6 và R7 cải thiện hiệu suất
cuả HSPA cho VoIP và các ứng dụng tương tự khác.
Khác với WCDMA trong đó tốc độ số liệu trên các giao diện như nhau (384 kbps
cho tốc độ cực đại chẳng hạn), tốc độ số liệu HSPA trên các giao diện khác nhau. Hình 4.2
minh họa điều này cho HSDPA. Tốc độ đỉnh (14,4Mbps trên 2 ms) tại đầu cuối chỉ xẩy ra
trong thời điểm điều kiện kênh truyền tốt vì thế tốc độ trung bình có thể không quá 3Mbps.
Để đảm bảo truyền lưu lượng mang tính cụm này, nút cần có bộ đệm để lưu lại lưu lượng
và bộ lập biểu để truyền lưu lượng này trên hạ tầng mạng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 53 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Hình 3.9: Tốc độ số liệu khác nhau trên các giao diện (trường hợp HSDPA)
3.1.3.2. Truy nhập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA)
HSDPA được thiết kế để tăng thông lượng số liệu gói đường xuống bằng cách kết
hợp các công nghệ lớp vật lý: truyền dẫn kết hợp phát lại nhanh và thích ứng nhanh được
truyền theo sự điều khiển của nút B.
Đặc điểm chủ yếu của HSDPA là truyền dẫn kênh chia sẻ. Trong truyền dẫn kênh
chia sẻ, một bộ phận của tổng tài nguyên vô tuyến đường xuống khả dụng trong ô (công
suất phát và mã định kênh trong WCDMA) đựơc coi là tài nguyên chung được chia sẻ
động theo thời gian giữa các người sử dụng. Truyền dẫn kênh chia sẻ được thực hiện thông
qua kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH: High-Speed Dowlink Shared
Channel). HS-DSCH cho phép cấp phát nhanh một bộ phận tài nguyên đường xuống để
truyền số liệu cho một người sử dụng đặc thù. Phương pháp này phù hợp cho các ứng dụng
số liệu gói thường được truyền theo dạng cụm và vì thể có các yêu cầu về tài nguyên thay
đổi nhanh.
Cấu trúc cơ sở thời gian và mã của HS-DSCH được cho trên hình 3.10. Tài nguyên
mã cho HS-DSCH bao gồm một tập mã định kênh có hệ số trải phổ 16 (xem phần trên của
hình 3.10), trong đó số mã có thể sử dụng để lập cấu hình cho HS-DSCH nằm trong
khoảng từ 1 đến 15. Các mã không dành cho HS-DSCH được sử dụng cho mục đích khác,
chẳng hạn cho báo hiệu điều khiển, các dịch vụ MBMS hay các dịch vụ chuyển mạch
kênh.
Phần dưới của hình 3.10 mô tả ấn định tài nguyên mã HS-DSCH cho từng người sử
dụng trên cở sở TTI=2ms (TTI: Transmit Time Interval: Khoảng thời gian truyền dẫn).
HSPDA sử dụng TTI ngắn để giảm trễ và cải thiện quá trình bám theo các thay đổi của
kênh cho mục đích điều khiển tốc độ và lập biểu phụ thuộc kênh (sẽ xét trong phần dưới).
Ngoài việc được ấn định một bộ phận cuả tổng tài nguyên mã khả dụng, một phần tổng
công suất khả dụng của ô phải được ấn định cho truyền dẫn HS-DSCH. Lưu ý rằng HS-
DSCH không được điều khiển công suất mà được điều khiển tốc độ. Trong trường hợp sử
Tốc độ HS-DSCH đỉnh
14 4 Mbps trên 2ms
Tốc độ bit Iub
0-3 Mbps
Thông số QoS: Tốc độ
bit cực đại: 3Mbps
UE
Iub Iu-cs Nút B RNC SGSN
Số liệu từ
GGSN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 54 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
dụng chung tần số với WCDMA, sau khi phục vụ các kênh WCDMA, phần công suất còn
lại có thể được sử dụng cho HS-DSCH, điều này cho phép khai thác hiệu quả tổng tài
nguyên công suất khả dụng.
Hình 3.10. Cấu trúc thời gian-mã của HS-DSCH
Ta thấy rằng các kỹ thuật HSDPA dựa trên thích ứng nhanh đối với các thay đổi
nhanh trong các điều kiện kênh. Vì thế các kỹ thuật này phải đựơc đặt gần với giao diện vô
tuyến tại phía mạng, nghĩa là tại nút B. Ngoài ra một mục tiêu quan trọng của HSDPA là
duy trì tối đa sự phân chia chức năng giữa các lớp và các nút của R3. Cần giảm thiểu sự
thay đổi kiến trúc, vì điều này sẽ đơn giản hóa việc đưa HSDPA vào các mạng đã triển
khai cũng như đảm bảo hoạt động trong các môi trường mà ở đó không phải tất cả các ô
đều được nâng cấp bằng chức năng HSDPA.
Vì thế HSDPA đưa vào nút B một lớp con MAC mới, MA-hs, chịu trách nhiệm cho
lập biểu, điều khiển tốc độ và khai thác giao thức HARQ. Do vậy ngoại trừ các tăng cường
cho RNC như điều khiển cho phép HSDPA đối với các người sử dụng, HSDPA chủ yếu
tác động lên nút B (hình 3.11).
Mỗi UE sử dụng HSDPA sẽ thu truyền dẫn HS-DSCH từ một ô (ô phục vụ). Ô phục
vụ chịu trách nhiệm lập biểu, điều khiển tốc độ, HARQ và các chức năng MAChs khác
cho HSDPA. Chuyển giao mềm đường lên được hỗ trợ trong đó truyền dẫn số liệu đường
lên sẽ thu được từ nhiều ô và UE sẽ nhận được các lệnh điều khiển công suất từ nhiều ô.
Di động từ một ô hỗ trợ HSDPA đến một ô không hỗ trợ HSDPA được xử lý dễ ràng. Có
Thời gian
Các
mã
định
HS-DSCH TTI
2ms
SF=1
SF=2
SF=4
SF=8
Các mã định kênh được sử dụng cho truyền dẫn HS-DSCH (10 trong vd này)
Người sử dụng 1
Người sử dụng 2
Người sử dụng 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 55 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
thể đảm bảo dịch vụ không bị gián đoạn cho người sử dụng (mặc dù tại tốc độ số liệu thấp
hơn) bằng chuyển mạch kênh trong RNC trong đó người sử dụng được chuyển mạch đến
kênh dành riêng (DCH) trong ô không có HSDPA. Tương tự, một người sử dụng được
trang bị đầu cuối có HSDPA có thể chuyển mạch từ kênh riêng sang HSDPA khi người
này chuyển vào ô có hỗ trợ HSDPA.
Hình 3.11. Kiến trúc HSDPA
Cấu trúc kênh tổng thể của HSDPA kết hợp WCDMA được cho trên hình 3.12.
Hình 3.12. Cấu trúc kênh HSDPA kết hợp WCDMA
Dưới đây ta tổng kết chức năng của các kênh trong HSDPA:
HS-DSCH (High Speed- Downlink Shared Channel) là kênh truyền tải được sắp xếp lên
nhiều kênh vật lý HS-PDSCH để truyền tải lưu lượng gói chia sẻ cho nhiều người sử dụng,
trong đó mỗi HS-PDSCH có hệ số trải phổ không đổi và bằng 16. Cấu hình cực đại của
HS-DSCH là 15SF16 (tương ứng với tốc độ đỉnh khi điều chế 16QAM và tỷ lệ mã 1/1 là
14,4Mbps). Các người sử dụng chia sẻ HS-DSCH theo số kênh vật lý HS-PDSCH (số mã
với SF=16) và khoảng thời gian truyền dẫn TTI=2ms.
HS-DSCHSố liệu người
sử dụng
đ ờ ố
HS-SCCHBáo hiệu điều
khiển cho
HS DSCH
(F-)DPCHCác lệnh
điều khiển
ô ất
DPDCH Số liệu người
sử dụng
đ ờ lê
DPCCH Báo hiệu
điều khiển
h DPDCH
HS-DPCCHBáo hiệu điều
khiển liên quan
đế HS DSCH
Kênh chia sẻ, cho một ô Kênh riêng, cho một UE
Trạm phát gốc
Thiết bị đầu cuối
…… …… ……
UE
RNC RNC
Truyền dẫn
HSDPA
Đến mạng lõi
Đến các
nút B khác
Đến các
nút B khác(F-)DPCH trên DL
DCH trên ULChức năng MAC-hs
-Lập biểu
-Thích ứng tốc độ
Ô phục vụ Ô không phục vụ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 56 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
HS-SCCH (High Speed-Shared Control Channel) sử dụng hệ số trải phổ 128 và có cấu
trúc thời gian dựa trên một khung con có độ dài 2ms bằng độ dài cuả HSDSCH. Các thông
tin sau đây được mang trên HS-SCCH:
Số mã định kênh,
Sơ đồ điều chế,
Kích thước khối truyền tải,
Gói được phát là gói mới hay phát lại (HARQ) hoặc HARQ theo RNC RLC,
Phiên bản dư,
Phiên bản chùm tín hiệu.
Khi HSDPA hoạt động trong chế độ ghép theo thời gian, chỉ cần lập cấu hình một
HS-SCCH, nhưng kho HSDPA hoạt động trong chế độ ghép theo mã thì cần có nhiều HS-
SCCH hơn. Một UE có thể xem xét được nhiều nhất là 4 HS-SCCH tùy vào cấu hình được
lập bởi hệ thống.
HS-DPCCH (High Speed- Dedicated Physical Control Channel) đường lên có hệ số trải
phổ 256 và cấu trúc từ 3 khe 2ms chứa các thông tin sau đây:
Thông tin phản hồi (CQI: Channel Quality Indicator: chỉ thị chất lượng kênh) để
báo cho bộ lập biểu nút B về tôc độ số liệu mà UE mong muốn,
ACK/NAK (công nhận và phủ nhận) cho HARQ.
DPCCH (Dedicated Physical Control Channel) đi cùng với HS-DPCCH đường lên chứa
các thông tin giống như ở R3.
F-DPCH (Fractional- Dedicated Physical Channel) đường xuống có hệ số trải phổ 256
chứa thông tin điều khiển công suất cho 10 người sử dụng để tiết kiệm tài nguyên mã trong
truyền dẫn gói
3.1.3.3. Truy nhập gói tốc độ cao đường lên (HSUPA)
Cốt lõi của HSUPA cũng sử dụng hai công nghệ cơ sở như HSDPA: lập biểu nhanh
và HARQ nhanh với kết hợp mềm. Cũng giống như HSDPA, HSUPA sử dụng khoảng thời
gian ngắn 2ms cho TTI đường lên. Các tăng cường này được thực hiện trong WCDMA
thông qua một kênh truyền tải mới, E-DCH (Enhanced Dedicated Channel: kênh riêng
tăng cường).
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 57 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Mặc dù sử dụng các công nghệ giống HSDPA, HSUPA cũng có một số khác biệt
căn bản so với HSDPA và các khác biệt này ảnh hưởng lên việc thực hiện chi tiết các tính
năng:
Trên đường xuống, các tài nguyên chia sẻ là công suất và mã đều được đặt trong
một nút trung tâm (nút B). Trên đường lên, tài nguyên chia sẻ là đại lượng nhiễu
đường lên cho phép, đại lượng này phụ thuộc vào công suất của nhiều nút nằm phân
tán (các nút UE),
Trên đường xuống bộ lập biểu và các bộ đệm phát được đặt trong cùng một nút, còn
trên đường lên bộ lập biểu được đặt trong nút B trong khi đó các bộ đệm số liệu
được phân tán trong các UE. Vì thế các UE phải thông báo thông tin về tình trạng
bộ đệm cho bộ lập biểu,
Đường lên WCDMA và HSUPA không trực giao và vì thế xẩy ra nhiễu giữa các
truyền dẫn trong cùng một ô. Trái lại trên đường xuống các kênh được phát trực
giao. Vì thế điều khiển công suất quan trọng đối với đường lên để xử lý vấn đề gần
xa. E-DCH được phát với khoảng dịch công suất tương đối so với kênh điều khiển
đường lên được điều khiển công suất và bằng cách điều chỉnh dịch công suất cho
phép cực đại, bộ lập biểu có thể điều khiển tốc độ số liệu E-DCH. Trái lại đối với
HSDPA, công suất phát không đổi (ở mức độ nhất định) cùng với sử dụng thích ứng
tốc độ số liệu,
Chuyển giao được E-DCH hỗ trợ. Việc thu số liệu từ đầu cuối tại nhiều ô là có lợi
vì nó đảm bảo tính phân tập, trong khi đó phát số liệu từ nhiều ô trong HSDPA là
phức tạp và chưa chắc có lợi lắm. Chuyển giao mềm còn có nghĩa là điều khiển
công suất bởi nhiều ô để giảm nhiễu gây ra trong các ô lân cận và duy trì tương tích
ngược với UE không sử dụng E-DCH,
Trên đường xuống, điều chế bậc cao hơn (có xét đến hiệu quả công suất đối với
hiệu quả băng thông) được sử dụng để cung cấp các tốc độ số liệu cao trong một số
trường hợp, chẳng hạn khi bộ lập biểu ấn định số lượng mã định kênh ít cho truyền
dẫn nhưng đại lượng công suất truyền dẫn khả dụng lại khá cao. Đối với đường lên
tình hình lại khác; không cần thiết phải chia sẻ các mã định kênh đối với các người
sử dụng khác và vì thế thông thường tỷ lệ mã hóa kênh thấp hơn đối với đường lên.
Như vậy khác với đường lên điều chế bậc cao ít hữu ích hơn trên đường lên trong
các ô vĩ mô và vì thế không được xem xét trong phát hành đầu của HSUPA.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 58 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
3.2. Thiết lập cuộc gọi của 3G WCDMA
Thủ tục thiết lập một cuộc gọi cơ sở ở W-CDMA UMTS được cho ở hình 3.13. Quá
trình này bắt đầu bằng yêu cầy truy nhập từ UE. Yêu cầu truy nhập này hoặc được phát
trên kênh truyền tải RACH hoặc trên kênh truyền tải CPCH. Bản tin được phát là một yêu
cầu để thiết lập một kết nối RRC trước khi thực hiện các giao dịch báo hiệu hay thiết lập
vật mang. Yêu cầu kết nối RRC bao gồm cả lý do yêu cầu kết nối.
RNC trả lời bằng một bản tin Thiết lập kết nối RRC. Bản tin này được phát ở kênh
logic CCCH ( thường được truyền trên kênh truyền tải FACH). Nếu một kênh truyền tải
UE RNC MSC/VLR CCCH: yêu cấu kết nối RRC
CCCH: Thiết lập kết nối RRC
DCCH: Kết nối RRC đã hoàn thành
DCCH: Truyền trực tiếp khởi đầu.
DCCH: Truyền trực tiếp (Yêu cầu nhật thực)
DCCH: Truyền trực tiếp (Trả lời nhật thực)
DCCH: Lệnh chế độ bảo mật
DCCH: Hoàn thành chế độ bảo mật
DCCH: Truyền trực tiếp (Thiết lập)
DCCH: Truyền trực tiếp (Tiếp tục cuộc gọi)
DCCH: Thiết lập vật mang hay lập lại cấu hình
vật mang vô tuyến
DCCH: Thiết lập vật mang vô tuyến đã hoàn thàn
hay lập lại cấu hình đã hoàn thành
DCCH: Truyền trực tiếp (Báo chuông)
DCCH: Truyền trực tiếp (Kết nối)
DCCH: Truyền trực tiếp công nhận kết nối
RANAP: Bản tin UE khởi đầu
(Yêu cầu dịch vụ CM)
RANAP: Truyền trực tiếp (Yêu cầu nhật thực)
RANAP: Truyền trực tiếp (Trả lời nhật thực)
RANAP: Lệnh chế độ bảo mật
RANAP: Hoàn thành chế độ bảo mật
RANAP: Truyền trực tiếp (Thiết lập)
RANAP: Truyền trực tiếp (Tiếp tục cuộc gọi)
RANAP: Yêu cầu ấn định RAB
RANAP: Hoàn thành ấn định RAB
RANAP: Truyền trực tiếp (Báo chuông)
RANAP: Truyền trực tiếp (Kết nối)
RANAP: Tryuền trực tiếp công nhận kết nối
Hình 3.13: Thủ tục thiết lập cuộc gọi ở W-CDMA UMTS.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 59 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
DCH được cấp phát, thì bản tin thiết lập kết nối RRC sẽ chỉ ra một mã ngẫu nhiên để UE
sử dụng ở đường lên. UE tự xác định mã định kênh và mã này được thực hiện ở đường lên.
Cần lưu ý một DPCCH liên kết với một DPDCH. DPDCH chứa TFCI, TFCI chứa thông
tin về hệ số trải phổ SF và cho phép UTRAN xác định mã định kênh cho DPDCH. Nếu
RNC không ấn định một kênh DCH thì báo hiệu tiếp tục được phát trên FACH đường
xuống và RACH hay CPCH đường lên.
UE trả lời bằng bản tin Kết nối RRC đã hoàn thành. Bản tin này được mang trên
kênh logic DCCH đường lên. Sau đó UE phát bản tin cho mạng lõi CN. Bản tin này được
phát ở bản tin Truyền trực tiếp khởi đầu, vì khi này chưa có thiết lập quan hệ báo hiệu trực
tiếp giữa UE và mạng lõi. Tải trọng của bản tin này được chuyển trực tiếp giữa UE và
mạng lõi. Bản tin này chỉ thị cho RNC và mạng lõi là cần thiết lập một mối quan hệ báo
hiệu mới giữa UE và mạng lõi.
RNC đặt bản tin Truyền trực tiếp khởi đầu vào bản tin UE khởi đầu của RANAP và
gửi bản tin này đến mạng lõi. Trong trường hợp này bản tin được gởi đến MSC. Việc chọn
MSC hay SGSN phụ thuộc vào thông tin ở tiêu đề của bản tin Truyền khởi đầu phát đi từ
UE. Tải trọng của bản tin Truyền trực tiếp khởi đầu được đặt vào tải trọng của bản tin đến
MSC: UE khởi đầu của RANAP.
Tiếp theo, MSC sẽ khởi đầu các thủ tục bảo an. Thủ tục này bắt đầu bằng nhận thực
trên nguyên tắc Hiệu lệnh-Trả lời giống như ở GSM. Ở đây có một điểm khác là UE và
mạng nhận thực lẫn nhau. Nghĩa lã mạng không chỉ phát mã ngẫu nhiên đến UE để nhận
được trả lời đúng mà còn phát cả Thẻ nhận dạng mạng (AUTN: Authentication Token
Network) được tính toán độc lập ở mạng trong HLR để so sánh với AUTN được tính toán
độc lập ở UE trong USIM. AUTN này phải trùng với AUTN ở mạng. UE phát Yêu cầu
nhận thực bằng cách phát bản tin truyền trực tiếp của RANAP và giao thức RRC.
Nếu nhận thực thành công, UE phát trả lời bằng một bản tin Trả lời nhận thực để
MSC kiểm tra. Bản tin này được mang bằng cách sử dụng các khả năng truyền trực tiếp
của RANAP và RRC.
Sau đó mạng lõi khởi đầu các thủ tục mã hóa và kiểm tra trung thực. Quá trình này
được thực hiện giống như ở GSM ngoại trừ một khả năng bổ sung là: đảm bảo tính trung
thực. Khả năng này cho phép mạng hoặc UE kiểm tra xem các bản tin báo hiệu từ thực thể
kia có bị kẻ khác thay đổi hay không. Quá trình mật mã và kiểm tra tính trung thực đều do
mạng lõi khởi xướng, nhưng được thực hiện giữa UE và UTRAN. Vì thế MSC gửi bản tin
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 60 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Lệnh chế độ bảo mật RRC đến UE. UE trả lời MSC bằng bản tin RANAP: Hoàn thành chế
độ bảo mật.
Tại thời điểm này, thông tin thiết lập cuộc gọi thực sự như: số điện thoại bị gọi
được gửi ở bản tin Thiết lập từ UE đến MSC bằng cách sử dụng báo hiệu truyền trực tiếp.
Nếu có thể xử lý được cuộc gọi này, MSC sẽ trả lời bằng bản tin Đang tiến hành cuộc gọi
rất giống như ở GSM. Sau đó RNC cần thiết lập Vật mang truy nhập vô tuyến (RAB) để
truyền tải luồng tiếng thực sự của người sử dụng.
RAB là một vật mang giữa UE và mạng lõi để truyền tải số liệu của người sử dụng:
tiếng hoặc số liệu gói. RAB được đặt trên một hoặc nhiều vật mang vô tuyến ở giao diện
vô tuyến. Mỗi RAB có số nhận dạng riêng của mình để sử dụng trong quá trình báo hiệu
giữa UE và mạng. Mạng lõi phát yêu cầu thiết lập RAB thông qua bản tin Yêu cầu ấn định
RAB của RANAP.
Trên cơ sở thông tin ở Yêu cầu ấn định RAB, RNC có thể thiết lập một vật mang vô
tuyến mới cho UE hoặc có thể lập lại cấu hình cho vật mang hiện UE đang hoạt động.
RNC sử dụng hoặc bản tin RRC Thiết lập vật mang vô tuyến hoặc Lập lại cấu hình vật
mang vô tuyến để hướng dẫn UE sử dụng các vật mang mới hay lập lại cấu hình. UE trả lời
hoặc bằng bản tin Thiết lập vật mang vô tuyến đã hoàn thành hoặc bản tin Lập lại cấu
hình vật mang vô tuyến đã hoàn thành. Đến lượt mình, RNC trả lời MSC bằng bản tin
RANAP: Hoàn thành ấn định RAB. Khi này đã có một đường dẫn vật mang từ UE đến
MSC. Lưu ý rằng việc thiết lập đường dẫn vật mang cũng đòi hỏi thiết lập phương tiện mặt
đất giữa nút B, RNC và giữa RNC,MSC.
Phần còn lại của quá trình thiết lập cuộc gọi hoàn toàn giống như thiết lập cuộc gọi
ở GSM. Phần còn lại này bao gồm: các bản tin báo chuông, kết nối và xác nhận kết nối
được truyền ở báo hiệu truyền trực tiếp.
3.3. Chuyển giao của 3G WCDMA
3.3.1. Khái quát về chuyển giao trong các hệ thống thông tin di động.
Các mạng di động cho phép người sử dụng có thể truy nhập các dịch vụ trong khi di
chuyển nên có thuật ngữ “tự do” cho các thiết bị đầu cuối. Tuy nhiên tính “tự do” này gây
ra một sự không xác định đối với các hệ thống di động. Sự di động của các người sử dụng
đầu cuối gây ra một sự biến đổi động cả trong chất lượng liên kết và mức nhiễu, người sử
dụng đôi khi còn yêu cầu thay đổi trạm gốc phục vụ. Quá trình này được gọi là chuyển
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 61 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
giao. 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.
Trong các hệ thống tế bào thế hệ thứ nhất như AMPS, việc chuyển giao tương đối
đơn giản. Sang hệ thống thông tin di động thế hệ 2 như GSM và PACS thì có nhiều cách
đặc biệt hơn bao gồm các thuật toán chuyển giao được kết hợp chặt chẽ trong các hệ thống
này và trễ chuyển giao tiếp tục được giảm đi. Khi đưa ra công nghệ CDMA, một ý tưởng
khác được đề nghị để cải thiện quá trình chuyển giao được gọi là chuyển giao mềm.
3.3.1.1. Các kiểu chuyển giao trong các hệ thống WCDMA 3G.
Có 4 kiểu chuyển giao trong các mạng di động WCDMA. Đó là:
Chuyển giao bên trong hệ thống (Intra-system HO): chuyển giao bên trong hệ
thống xuất hiện trong phạm vi một hệ thống. Nó có thể chia nhỏ thành chuyển giao bên
trong tần số (Intra-frequency HO) và chuyển giao giữa các tần số (Inter- frequency HO).
Chuyển giao trong tấn số xuất hiện giữa các cell thuộc cùng một sóng mang WCDMA, còn
chuyển giao giữa các tần số xuất hiện giữa các cell hoạt động trên các sóng mang
WCDMA khác nhau.
Chuyển giao giữa các hệ thống (Inter-system HO): kiểu chuyển giao này xuất hiện
giữa các cell thuộc về 2 công nghệ truy nhập vô tuyến khác nhau (RAT) hay các chế độ
truy nhập vô tuyến khác nhau (RAM). Trường hợp phổ biến nhất cho kiểu đầu tiên dùng
để chuyển giao giữa các hệ thống WCDMA và GSM/EDGE. Chuyển giao giữa 2 hệ thống
CDMA cũng thuộc kiểu này. Một ví dụ của chuyển giao Inter-RAM là giữa các chế độ
UTRA FDD và UTRA TDD.
Chuyển giao cứng (HHO- Hard Handover): HHO là một loại thủ tục chuyển giao
trong đó tất cả các liên kết vô tuyến cũ của một máy di động được giải phóng trước khi các
liên kết vô tuyến mới được thiết lập. Đối với các dịch vụ thời gian thực, thì điều đó có
nghĩa là có một sự gián đoạn ngắn xảy ra, còn đối với các dịch vụ phi thời gian thực thì
HHO không ảnh hưởng gì. Chuyển giao cứng diễn ra như là chuyển giao trong cùng tần số
và chuyển giao ngoài tần số.
Chuyển giao mềm (SHO) và chuyển giao mềm hơn(Softer HO): Trong suốt quá
trình chuyển giao mềm, một máy di động đồng thời giao tiếp với cả 2 hoặc nhiều cell ( đối
với cả 2 loại chuyển giao mềm) thuộc về các trạm gốc khác nhau của cùng một bộ điều
khiển mạng vô tuyến (intra-RNC) hoặc các bộ điều khiển mạng vô tuyến khác nhau (inter-
ĐỒ ÁN
GVHD
RNC)
nhất. T
SHO)
điều k
Trong
sector
hoạt đ
sóng m
các ki
3.3.1.
xướng
bộ chu
một ch
RNC
khởi x
chẳng
là chu
toán t
N TỐT NG
D: Th.S Võ
). Trên đườ
Trên đườn
), và được
khiển công
g trường hợ
r trong cùn
động. Chuy
mang, do đ
iểu chuyển
2. Các mụ
Chuyển g
g, mạng kh
Máy di đ
uyển mạch
hất lượng l
Mạng kh
sẽ đưa ra q
xướng đượ
g hạn như đ
uyển giao v
thay đổi ng
GHIỆP
õ Trường S
ờng xuống
ng lên (UL)
định tuyến
g suất tích
ợp chuyển
ng một BS,
yển giao m
đó chúng l
n giao khác
ục đích của
giao có thể
hởi xướng v
động khởi x
h tốt nhất, v
liên kết ng
hởi xướng:
quyết định
ợc thực hiện
điều khiển
với lý do l
gưỡng chuy
Sơn
g (DL), má
), kênh mã
n đến bộ đi
cực đều th
giao mềm
, RNC khô
mềm và chu
là các quá
nhau.
Hình 3.14
a chuyển g
ể được kh
và máy di đ
xướng: Má
với sự hỗ t
hèo nàn đư
: BS tiến h
liệu có thự
n cho các m
phân bố lư
lưu lượng (
yển giao ch
Chương 3:
Trang
áy di động
di động đư
iều khiển v
ham gia và
m hơn, một
ông quan tâ
uyển giao m
trình chuy
4: Các kiểu
giao.
hởi tạo từ 3
động hỗ trợ
áy di động
trợ của mạ
ược đo bởi
hành đo đạ
ực hiện chu
mục đích k
ưu lượng g
(TRHO) đư
ho một hay
Kỹ thuật
g 62
nhận các
ược tách só
vô tuyến ch
ào chuyển g
t máy di độ
âm và chỉ c
mềm hơn c
yển giao tro
u chuyển gi
3 cách khá
ợ.
g tiến hành
ạng. Kiểu c
máy di độ
c và báo c
uyển giao h
khác ngoài
giữa các ce
ược điều k
y nhiều sự r
cơ bản củ
S
tín hiệu để
óng bởi cả
ho sự kết h
giao mềm:
ộng được đ
có một vòn
chỉ có thể x
ong cùng t
iao khác nh
ác khác nh
đo chất lư
chuyển giao
ộng.
cáo với bộ
hay không
việc điều k
ell. Một ví
khiển bởi B
rời đi sang
ủa mang 3
SVTH: Ngu
ể kết hợp
2 BS (đối
hợp lựa ch
mỗi vòng
điều khiển
ng điều khi
xảy ra tron
tần số. Hìn
hau
hau: máy d
ượng, chọn
o này nhìn
điều khiển
g. Chuyển g
khiển liên
dụ của trư
BS. TRHO
g cell liền k
G WCDM
uyễn Văn S
với tỷ số l
với cả 2 ki
họn. Hai vò
cho một B
bởi ít nhấ
iển công su
ng một tần
nh 3.14 chỉ
di động kh
ra các BS
n chung tạo
n mạng RN
giao do mạ
kết vô tuy
ường hơp n
O là một thu
kề từ một c
MA
Sáu
lớn
iểu
òng
BS.
ất 2
uất
số
ỉ ra
hởi
và
o ra
NC,
ạng
ến,
này
uật
cell
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 63 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
cụ thể tuỳ thuộc vào tải của cell đó. Nếu tải của cell này vượt quá mức cho trước, và tải ở
cell lân cận ở dưới một mức cho trước khác, thì cell nguồn sẽ thu hẹp lại vùng phủ sóng
của nó, chuyển lưu lượng đến cell lân cận. Vì thế, tốc độ nghẽn (block) tổng thể bị giảm đi,
tận dụng tốt hơn nguồn tài nguyên các cell.
Hỗ trợ máy di động: Trong phương pháp này cả mạng và máy di động đều tiến
hành đo đạc. Máy di động báo cáo kết quả đo đạc từ các BS gần nó và mạng sẽ quyết định
có thực hiện chuyển giao hay không.
Các mục đích của chuyển giao có thể tóm tắt như sau:
Đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ vô tuyến khi người sử dụng di động di
chuyển qua ranh giới của các tế bào,
Giữ cho QoS đảm bảo mức yêu cầu,
Làm giảm nhỏ mức nhiễu trong toàn bộ hệ thống bằng cách giữ cho máy di
động được kết nối với BS tốt nhất,
Roaming giữa các mạng khác nhau,
Cân bằng tải.
Sự khởi xướng cho một quá trình chuyển giao có thể bắt nguồn từ chất lượng dịch
vụ của liên kết (UL hoặc DL), sự thay đổi của dịch vụ, sự thay đổi tốc độ, các lý do lưu
lượng hoặc sự can thiệt để vận hành và bảo dưỡng.
3.3.1.3. Các thủ tục và phép đo đạc chuyển giao.
Thủ tục chuyển giao có thể chia thành 3 pha : đo đạc, quyết định, và thực thi chuyển
giao minh họa trong hình 3.15.
Hình 3.15: Các thủ tục chuyển giao
- Hoàn thành quá trình chuyển giao - Cập nhật các thông số lien quan
Đo đạc các thông tin cần thiết cho việc quyết định chuyển giao. (ví dụ: Ec /Io của kênh CPICH của các cell phục vụ và các cell lân
cận, các thông tin định thời giữa các cell)
Các tiêu chuẩn của chuyển giao có đáp ứng không
Pha đo đạc
Pha quyết định
Pha thực thi
YES
NO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 64 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Trong pha đo đạc chuyển giao, các thông tin cần thiết để đưa ra quyết định chuyển
giao được đo đạc. Các thông số cần đo thực hiện bởi máy thường là tỷ số Ec/I02 (Ec: là
năng lượng kênh hoa tiêu trên một chip, và I0 : là mật độ phổ công suất nhiễu tổng thể) của
kênh hoa tiêu chung (CPICH) của cell đang phục vụ máy di động đó và của các cell lân
cận. Đối với các kiểu chuyển giao xác định, cần đo các thông số khác. Trong mạng không
đồng bộ UTRA FDD (WCDMA ), các thông số định thời liên quan giữa các cell cần được
đo để điều chỉnh việc định thời truyền dẫn trong chuyển giao mềm để thực hiện việc kết
hợp thống nhất trong bộ thu Rake. Mặt khác, sự truyền dẫn giữa các BS khác nhau sẽ khó
để kết hợp, đặc biệt là hoạt động điều khiển công suất trong chuyển giao mềm sẽ phải chịu
ảnh hưởng của trễ bổ sung.
Trong pha quyết định chuyển giao, kết quả đo được so sánh với các ngưỡng đã xác
định và sau đó sẽ quyết định có bắt đầu chuyển giao hay không. Các thuật toán khác nhau
có điều kiện khởi tạo chuyển giao khác nhau.
Trong pha thực thi, quá trình chuyển giao được hoàn thành và các thông số liên
quan được thay đổi tuỳ theo các kiểu chuyển giao khác nhau. Chẳng hạn như, trong pha
thực thi của chuyển giao mềm, máy di động sẽ thực hiện hoặc rời bỏ trạng thái chuyển
giao mềm, một BS mới sẽ được bổ sung hoặc giải phóng, tập hợp các BS đang hoạt động
sẽ được cập nhật và công suất của mỗi kênh liên quan đến chuyển giao mềm được điều
chỉnh.
3.3.2. Chuyển giao trong cùng tần số.
3.3.2.1. Chuyển giao mềm
Chuyển giao mềm chỉ có trong công nghệ CDMA. So với chuyển giao cứng thông
thường, chuyển giao mềm có một số ưu điểm. Tuy nhiên, nó cũng có một số các hạn chế
về sự phức tạp và việc tiêu thụ tài nguyên tăng lên. Việc quy hoạch chuyển giao mềm ban
đầu là một trong các phần cơ bản của của việc hoạch định và tối ưu mạng vô tuyến. Trong
phần này sẽ trình bày nguyên lý của chuyển giao mềm.
a. Nguyên lý chuyển giao mềm.
Chuyển giao mềm khác với quá trình chuyển giao cứng truyền thống. Đối
với chuyển giao cứng, một quyết định xác định là có thực hiện chuyển giao hay không và
máy di động chỉ giao tiếp với một BS tại một thời điểm. Đối với chuyển giao mềm, một
quyết định có điều kiện được tạo ra là có thực hiện chuyên giao hay không. Tuỳ thuộc vào
sự thay đổi cường độ tín hiệu kênh hoa tiêu từ hai hay nhiều trạm gốc có liên quan, một
ĐỒ ÁN
GVHD
quyết
diễn r
Trong
tập hợ
từ cel
MS sẽ
giao c
sau:
và BS
ping-p
chuyể
N TỐT NG
D: Th.S Võ
định cứng
ra sau khi t
g thời kỳ ch
ợp tích cực
Hình 3.
Hình 3.16
G
l này sang
ẽ liên tục đ
cứng được
If (p
Trong đó
S2, D là hệ
Lý do đư
pong”, hiệu
ển giao cứn
GHIỆP
õ Trường S
g cuối cùng
tín hiệu đến
huyển tiếp
(Tập hợp
.16 chỉ ra s
6: Sự so sá
Giả sử rằng
cell khác,
đo cường đ
chỉ ra tron
ilot_E0/I0)
H
Else
D
End.
ó: (pilot_Ec
số dự trữ t
ưa ra độ dự
u ứng này
ng sẽ xuất h
Sơn
g sẽ được t
n từ một B
của chuyể
tích cực là
sự khác nha
ánh giữa ch
g có một đầ
BS1 là trạ
độ của tín h
ng hình 3.1
)2 – (pilot_
Handover t
Do not han
c/I0)1 và (p
trễ.
ự trữ trễ tro
xảy ra khi
hiện. Ngoà
Chương 3:
Trang
ạo ra để gi
BS chắc chắ
ển giao mề
à danh sách
au cơ bản c
huyển giao
ầu cuối di đ
ạm gốc phụ
hiệu hoa tiê
16-a, việc k
_Ec/I0)1>
to BS2;
ndover;
pilot_Ec/I0
ong thuật t
một máy d
ài sự di độn
Kỹ thuật
g 65
iao tiếp vớ
ắn sẽ mạnh
m, MS gia
h các cell h
của chuyển
o cứng và c
động trong
ục vụ đầu t
êu nhận đư
khởi xướng
D and BS1
0)2 là Ec/I
toán chuyể
di động di
ng của MS,
cơ bản củ
S
i duy nhất
h hơn các t
ao tiếp đồn
hiện đang c
n giao cứng
chuyển giao
g một chiếc
tiên của MS
ược từ các
g chuyển g
1 is serving
I0 của kên
n giao cứn
chuyển qu
, ảnh hưởn
ủa mang 3
SVTH: Ngu
1 BS. Điều
tín hiệu đến
ng thời với
ó kết nối v
g và chuyể
o mềm.
c ô tô đang
S. Trong k
BS gần nó
giao được t
g BS
nh hoa tiêu
ng là để trá
ua lại biên g
ng phadinh
G WCDM
uyễn Văn S
u này thườ
n từ BS kh
các BS tro
với MS).
ển giao mềm
chuyển độ
khi di chuy
ó. Với chuy
thực hiện n
nhận từ B
ánh “hiệu ứ
giới một ce
của các kê
MA
Sáu
ờng
hác.
ong
m.
ộng
ển,
yển
như
BS1
ứng
ell,
ênh
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 66 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
vô tuyến có thể ảnh hưởng nghiêm trọng bởi hiệu ứng “ping-pong”. Bằngviệc đưa ra độ
dự trữ trễ, hiệu ứng “ping-pong” có thể được giảm nhẹ bởi vì máy di động sẽ không thực
hiện chuyển giao ngay tức thì đến các BS tốt hơn. Độ dữ trữ càng lớn, hiệu ứng “ping-
pong” càng ít ảnh hưởng. Tuy nhiên khi độ dữ trữ lớn thì độ trễ càng nhiều. Hơn thế nữa,
máy di động còn gây ra nhiễu bổ sung tới các cell lân cận do liên kết có chất lượng kém
khi bị trễ. Vì thế, với chuyển giao cứng, giá trị của độ dữ trữ trễ khá là quan trọng. Khi
chuyển giao xuất hiện, liên kết lưu lượng đầu tiên với BS1 sẽ bị ngắt trước khi thiết lập
liên kết mới với BS2 , cho nên chuyển giao cứng là quá trình “cắt trước khi thực hiện”.
Trường hợp chuyển giao mềm được chỉ ra trong hình 3.16-b, trước khi (pilot_
Ec/I0)2 vượt quá (pilot_ Ec/I0)1 , miễn là điều kiện khới xướng chuyển giao mềm được
đáp ứng, MS vẫn chuyển sang trạng thái chuyển giao mềm và một liên kết mới được thiết
lập. Trước khi BS1 bị cắt (điều kiện ngắt chuyển giao được đáp ứng), thì MS sẽ giao tiếp
đồng thời với cả BS1 và BS2. Vì thế, khác với chuyển giao cứng, chuyển giao mềm là quá
trình “thực hiện trước khi cắt”. Một số các thuật toán được đề nghị để hỗ trợ chuyển giao
mềm và các điều kiện của nó được sử dụng trong các thuật toán khác nhau.
Quá trình chuyển giao mềm khác nhau trên các hướng truyền dẫn khác nhau. Hình
3.16-c minh hoạ điều này. Trên đường lên, MS phát tín hiệu vào không trung nhờ anten đa
hướng của nó. Hai BS trong tập hợp tích cực có thể đồng thời nhận tín hiệu nhờ hệ số sử
dụng lại tần số các hệ thống CDMA. Sau đó, các tín hiệu được chuyển đến bộ điều khiển
mạng vô tuyến RNC cho sự kết hợp có chọn lựa. Khung tốt hơn được chọn và những
khung khác thì bị loại bỏ. Vì thế trên đường lên không cần có kênh mở rộng hỗ trợ chuyển
giao mềm.
Trên đường xuống, các tín hiệu tương tự cũng được phát ra nhờ các BS và MS có
thể kết hợp các tín hiệu từ các BS khác nhau khi nó phát hiện thấy các tín hiệu đó là các
thành phần đa đường bổ sung. Thường thì sử dụng chiến lược kết hợp có tỉ số lớn nhất,
việc này sẽ tăng thêm lợi ích được gọi là phân tập vĩ mô. Tuy nhiên, để hỗ trợ chuyển giao
mềm trên đường xuống, cần thiết ít nhất một kênh đường xuống mở rộng (đối với cả 2 loại
chuyển giao mềm). Kênh đường xuống mở rộng tác động tới người sử dụng khác như là
nhiễu bố sung trên giao diện vô tuyến. Vì thế để hỗ trợ chuyển giao mềm trên đường
xuống cần nhiều tài nguyên hơn. Kết quả là, trên đường xuống, hiệu suất của chuyển giao
mềm phụ thuộc sự điều chỉnh giữa hệ số tăng ích phân tập vĩ mô và sự tiêu tốn tài nguyên
tăng thêm.
ĐỒ ÁN
GVHD
b. C
thuật t
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
Tậ
cử là
giá trị
N TỐT NG
D: Th.S Võ
Các thuật to
Hiệu suất
toán chuyể
) Ec/I0 pil
truyền tín
) BS gửi m
) MS chuy
giao (HC
) Ec/I0 pilo
) Bộ định t
) BS gửi m
) MS gửi m
ập hợp tích
danh sách
ị Ec/I0 pilo
GHIỆP
õ Trường S
oán của ch
t của chuy
ển giao mề
H
ot vượt qu
n hiệu pilot
một thông đ
yển tín hiệu
CM- Hando
ot xuống dư
thời ngắt ch
một HDM.
một tín hiệu
h cực là mộ
các cell h
ot của chún
Sơn
Hình 3.17
huyển giao
yển giao mề
m của IS-9
Hình 3.18:
uá T_ADD
t đến tập hợ
điệp điểu kh
u pilot đến
over Compl
ưới mức T
huyển giao
u pilot từ tậ
ột danh sác
iện không
ng đủ để bổ
Chương 3:
Trang
7: Nguyên l
o mềm
ềm thường
95A (còn g
Thuật toán
D, MS gửi
ợp ứng cử.
hiển chuyể
tập hợp tíc
letion Mes
T_DROP, M
o kết thúc h
ập hợp tích
ch các cell
được sử d
ổ sung vào
Kỹ thuật
g 67
lý của chuy
g liên quan
gọi là thuật
n chuyển gi
thông điệp
.
ển giao (HD
ch cực và g
sage).
MS bắt đầu
hoạt động.
h cực đến t
l hiện đang
dụng trong
o tập hợp tí
cơ bản củ
S
yển giao m
n đến thuật
toán cdma
iao mềm IS
p đo cườn
DM).
gửi thông đ
u bộ định th
MS gửi m
ập hợp lân
g có kết nố
kết nối ch
ích cực; Tậ
ủa mang 3
SVTH: Ngu
mềm
toán. Hình
aOne đơn g
S-95A
ng độ pilot
điệp hoàn t
hời ngắt ch
một PSMM.
n cận và gử
ối với MS;
huyển giao
ập hợp lân
G WCDM
uyễn Văn S
h 3.18 đưa
giản).
t (PSMM)
thành chuy
huyển giao.
ửi HCM.
; tập hợp ứ
mềm, như
cận (tập h
MA
Sáu
a ra
và
yển
.
ứng
ưng
hợp
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 68 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
giám sát) là danh sách các cell mà MS liên tục kiểm đo, nhưng giá trị Ec/I0 pilot của chúng
không đủ để bổ sung vào tập hợp tích cực.
Trong IS-95A, ngưỡng chuyển giao là một giá trị cố định của Ecc/I0 pilot nhận được.
Nó có thể dễ dàng thực hiện, nhưng khó khăn trong việc xử lý sự thay đổi tải động. Dựa
vào thuật toán của IS-95A, một vài thuật toán cdma One có hiệu chỉnh được đề xuất cho
IS-95B và cdma2000 với sự biến đổi động chứ không phải ngưỡng cố định.
Trong hệ thống WCDMA, sử dụng thuật toán phức tạp hơn nhiều, được minh hoạ trong
hình 3.19
Hình 3.19: Thuật toán chuyển giao mềm trong WCDMA
Trong đó:
Reporting_range là ngưỡng cho chuyển giao mềm.
Hysteresis_event1A là độ trễ bổ sung
Hysteresis_event1B là độ trễ loại bỏ
Hysteresis_event1C là độ trễ thay thế
Reporting_range – Hysteresis_event1A được gọi là Window_add
Reporting_range + Hysteresis_event1B được gọi là Window_drop
∆T : là khoảng thời gian khởi xướng.
pilot_Ec/I0 :chất lượng được lọc và được đo Ec/I0 của CPICH;
Best_pilot_Ec/I0 là cell được đo và có cường độ mạnh nhất trong tập hợp tích
cực;
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 69 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Best_candidate_pilot_Ec/I0 là cell được đo có cường độ mạnh nhất trong tập
hợp giám sát.
Worst_candidate_pilot_Ec/I0 là cell được đo có cường độ yếu nhất trong tập
hợp tích cực.
Tập hợp tích cực “Active Set” : Là tập hợp các cell có kết nối chuyển giao
mềm với UE.
Tâp hợp lân cận/ tập hợp giám sát (Neighbour set/Monitored set): Là danh
sách các cell mà UE liên tiếp đo, nhưng pilot_Ec/I0 không đủ mạnh để bổ sung vào
tập hợp tích cực.
Thuật toán chuyển giao mềm có thể được mô tả tóm tắt như sau: