Download miễn phí Điều khiển công suất và quản lý tài nguyên vô tuyến trong hệ thống W-CDMA
MỤC LỤC
MỤC LỤC1
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT4
DANH MỤC BẢNG9
DANH MỤC HÌNH VẼ10
LỜI MỞ ĐẦU12
CHƯƠNG ISỰ PHÁT TRIỂN CỦA THÔNG TIN DI ĐỘNG13
1.1 Xu hướng phát triển hệ thống thông tin di động trên thế giới13
1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1. 16
1.3 Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2. 17
1.3.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA17
1.3.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA18
1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3. 18
1.4.1 UMTS (Universal Mobile Telephone System). 20
1.4.2 FOMA (Freedom Of Mobile multimedia Access). 20
1.5 Tổng quan về công nghệ W-CDMA20
1.5.1 Cấu trúc mạng W-CDMA21
1.5.1.1 Mô hình khái niệm21
1.5.1.2 Mô hình cấu trúc. 22
1.5.2 Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN25
1.5.2.1 Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC). 26
1.5.2.2 Node B26
1.5.2.3 Các chức năng điều khiển của UTRAN26
1.5.3 Cấu trúc mạng lõi theo tiêu chuẩn 3GPP R99. 27
1.5.4 Cấu trúc phân lớp của W-CDMA28
1.5.5 Các loại kênh trong UTRAN30
1.5.6 Kỹ thuật trải phổ. 30
1.6 Quản lý tài nguyên vô tuyến trong hệ thống W-CDMA31
1.6.1 Mục đích chung của quản lý tài nguyên vô tuyến. 31
1.6.2 Các chức năng của quản lý tài nguyên vô tuyến. 32
1.6.2.1 Điều khiển công suất (Power Control). 32
1.6.2.2 Điều khiển chuyển giao (Handover Control). 33
1.6.2.3 Điều khiển thâm nhập (Admission Control). 33
1.6.2.4 Điều khiển tải (điều khiển tắc nghẽn). 35
CHƯƠNG II. 37
ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG W-CDMA37
2.1 Giới thiệu chung. 37
2.1.1 Điều khiển công suất vòng hở (Open-loop power control). 38
2.1.2 Điều khiển công suất vòng kín. 39
2.2 Điều khiển công suất nhanh. 39
2.2.1 Độ lợi của điều khiển công suất nhanh. 39
2.2.2 Phân tập và điều khiển công suất41
2.2.3 Điều khiển công suất trong chuyển giao mềm43
2.2.3.1 Sự trôi công suất đường xuống. 44
2.2.3.2 Độ tin cậy của các lệnh điều khiển công suất đường lên. 46
2.3 Điều khiển công suất vòng ngoài46
2.3.1 Độ lợi của điều khiển công suất vòng ngoài47
2.3.2 Tính toán chất lượng thu. 48
2.3.3 Giới hạn biến động điều khiển công suất49
2.3.4 Đa dịch vụ. 50
2.3.5 Điều khiển công suất vòng ngoài đường xuống. 50
CHƯƠNG III. 52
CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG W-CDMA52
3.1 Tổng quan về chuyển giao trong mạng di động. 52
3.1.1 Các kiểu chuyển giao trong hệ thống W-CDMA52
3.1.2 Các mục tiêu của chuyển giao. 54
3.1.3 Các thủ tục và phép đo chuyển giao. 55
3.2 Chuyển giao mềm (SHO). 56
3.2.1 Nguyên lý của chuyển giao mềm56
3.2.2 Thuật toán chuyển giao mềm60
3.2.3 Đặc điểm của chuyển giao mềm62
3.3 Chuyển giao giữa hệ thống W-CDMA và GSM . 64
3.4 Chuyển giao giữa các tần số trong W-CDMA66
3.5 Tổng kết chuyển giao. 68
CHƯƠNG IV70
QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN W-CDMA70
4.1 Định cỡ mạng. 71
4.1.1 Phân tích vùng phủ vô tuyến. 72
4.1.1.1 Tính toán quỹ đường truyền. 73
4.1.1.2 Hiệu suất vùng phủ vô tuyến. 76
4.1.2 Phân tích dung lượng ô. 77
4.1.2.1 Tính toán hệ số tải79
4.1.2.2 Hiệu suất phổ. 85
4.1.2.3 Dung lượng mềm85
4.2 Quy hoạch vùng phủ và dung lượng chi tiết87
4.2.1 đoán vùng phủ và dung lượng lặp. 87
4.2.2 Công cụ hoạch định. 89
4.3 Tối ưu mạng. 89
4.4 Tính toán tối ưu số cell trong mạng W-CDMA và mô phỏng các kết quả. 92
4.4.1 Tính toán tối ưu số cell93
4.4.1.1 Tính số cell theo dung lượng. 94
4.4.1.2 Tính số cell theo vùng phủ. 96
4.4.1.3 Kết quả tính số cell98
4.4.1.4 Tối ưu giữa vùng phủ và dung lượng. 98
4.4.2 Mô phỏng các kết quả bằng Visual Basic 6.0. 100
4.4.2.1 Lưu đồ thuật toán. 100
4.4.2.2 Kết quả mô phỏng. 103
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI. 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO107
PHỤ LỤC 1: CÁC MÔ HÌNH TRUYỀN SÓNG
PHỤ LỤC 2: CHƯƠNG TRÌNH
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, thông tin liên lạc đóng một vai trò rất quan trọng, nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xã hội, giúp con người nắm bắt nhanh chóng các thông tin văn hóa, kinh tế, khoa học kỹ thuật rất đa dạng và phong phú. Với tốc độ cao, dịch vụ phong phú và đa dạng của thông tin di động không chỉ hạn chế ở tín hiệu thoại thông thường mà còn mở rộng ra các dịch vụ đa phương tiện khác như truyền âm nhạc, số liệu tốc độ cao, hình ảnh, .
Nhu cầu ngày càng tăng làm cho các hệ thống sử dụng công nghệ 2G và 2,5G hiện nay không đáp ứng được. Người ta đã nghiên cứu thành công thông tin di động thế hệ mới là hệ thống di dộng 3G đảm bảo được các yêu cầu đó và đang được các nước trên thế giới thử nghiệm và triển khai sự dụng. Ở nước ta thông tin di động thế hệ 3 đã và đang được đưa vào sử dụng nhằm đáp ứng được nhu cầu sử dụng của mọi người, giúp Việt Nam hội nhập nhanh chóng với các nước trên thế giới.
Với mong muốn tìm hiểu về một lĩnh vực viễn thông còn mới mẻ ở Việt Nam cùng với kiến thức trong những đã tích lũy được trong quá trình học tập và sự giúp đỡ của các thầy cô, bạn bè, em đã đăng ký đề tài tốt nghiệp “Điều khiển công suất và quản lý tài nguyên vô tuyến trong hệ thống W-CDMA”.
Nội dung đồ án gồm 4 chương:
Chương I: Sự phát triển của thông tin di động.
Chương II: Điều khiển công suất trong hệ thống W-CDMA.
Chương III: Chuyển giao trong hệ thống W-CDMA.
Chương IV: Quy hoạch mạng vô tuyến W-CDMA.
Em xin chân thành Thank thầy giáo ThS.Đào Minh Hưng đã nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Mặc dù đã rất cố gắng trong việc tìm tòi và học hỏi nhưng do hạn chế về thời gian cũng như về sự hiểu biết nên không tránh khỏi sai sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để đồ án này được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành Thank !
Quy Nhơn, tháng 6 năm 2010
Sinh viên thực hiện
http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/06/25/dieu_khien_cong_suat_va_quan_ly_tai_nguyen_vo_tuye.VgvfnyBo6Z.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-30766/Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
c nhau sẽ tác động khác nhau lên vùng phủ sóng: hệ số tải càng lớn thì nhiễu đồng kênh càng lớn tức là càng cần có dự trữ nhiễu lớn ở đường lên và cần thu hẹp vùng phủ. Đối với trường hợp bị giới hạn bởi vùng phủ cần đề xuất dự trữ nhiễu nhỏ, và ngược lại, dự trữ nhiễu lớn cho trường hợp bị hạn chế bởi dung lượng.
Dự dự trữ fading nhanh: để duy trì điều khiển công suất nhanh vòng kín cần một lượng dự trữ fading nhất định ở công suất phát của máy di động. Dự trữ fading nhanh điển hình 2,0¸5,0 dB cho các MS chuyển động chậm.
Độ lợi chuyển giao mềm: chuyển giao mềm hay cứng đảm bảo độ lợi để chống fading bằng cách giảm dự trữ fading chuẩn log. Lý do là, fading chậm thường không tương quan giữa các trạm gốc nên máy di động có thể chọn được trạm gốc tốt hơn nhờ thực hiện chuyển giao. Chuyển giao mềm cung cấp độ lợi phân tập vĩ mô bổ sung để chống lại fading nhanh bằng cách giảm tỷ số Eb/N0 liên quan đến một đường truyền đơn nhờ việc kết hợp phân tập vĩ mô. Độ lợi chuyển giao mềm được coi bằng 2 dB hay 3 dB.
Dự trữ fading chuẩn log phụ thuộc vào yêu cầu độ tin cậy vùng phủ của ô (xác suất phủ sóng).
Do những đặc điểm khác nhau, quỹ đường truyền cần được tính riêng cho cả đường xuống và đường lên cũng như cho các tốc độ khác nhau để xác định tổn hao cực đại cho phép mỗi đường, từ đó căn cứ vào mô hình truyền sóng sẽ tính được bán kính phủ sóng tương ứng đối với mỗi loại hình dịch vụ.
Tổng công suất tạp âm nhiệt được tính theo công thức sau:
NT = (N x NF) [dB] = 10lg(290 x 1,38.10 -23) + NF + 30 + 10lgBw [dBm/Hz] (4.1)
Trong đó: + N là tạp âm nhiệt đầu vào máy thu.
+ NF là hệ số tạp âm của máy thu.
+ Bw là độ rộng kênh bằng tốc độ trải phổ.
Độ nhạy cần thiết của máy thu để đảm bảo tỷ số (Eb/N’0)req được xác định như sau:
Pmin / (NT+I) = (1/GP)x[Eb/(N0+I0)req] = (1/GP)x[Eb/(N’0)req] (4.2)
Trong đó: + Pmin là độ nhạy của máy thu cần thiết để đảm bảo tỷ số (Eb/N’0)req theo yêu cầu.
+ NT là tạp âm nhiệt.
+ I là nhiễu người sử dụng khác.
+ GP là độ lợi xử lý.
+ N0 là mật độ năng lượng tạp âm.
+ I0 là mật độ năng lượng can nhiễu.
+ N’0 là mật độ phổ công suất tạp âm tương đương.
Tính theo dB ta có:
Pmin [dB] = (NT + I)[dBm] – GP[dB] + (Eb/(N’0)req) [dB] (4.3)
(NT +I)[dBm] = NT[dB] + MT[dB] (4.4)
Trong đó: + MT là dự trữ nhiễu giao thoa của các người sử dụng khác.
Suy hao đường truyền lớn nhất được tính theo công thức sau:
LMax = EIRPhần mềm – Pmin + Gb – Lf – Mf-F (4.5)
Trong đó: + EIRPhần mềm = PTxm – Lfm – L b + Gm là công suất phát xạ hiệu dụng của máy phát.
+ PTxm là công suất phát xạ của máy phát.
+ Lfm, Lb là tổn hao phi đơ và suy hao cơ thể.
+ Mf-F là độ dự trữ fading nhanh.
+ Gm là hệ số khuyếch đại của anten máy phát.
+ Gb, Lf là hệ số khuyếch đại và tổn hao phiđơ, connector của máy thu.
Suy hao truyền sóng được phép đối với phạm vi của cell:
L’max = Lmax – Ml-F + GHO – Lpenet (4.6)
Trong đó: + Lpenet là tổn hao thâm nhập.
+ GHO là độ lợi chuyển giao mềm.
+ M l-F là độ dự trữ fading chuẩn-log.
Dưới đây ta sẽ xét ba thí dụ về quỹ đường truyền đường lên cho các dịch vụ W-CDMA: dịch vụ thoại 12,2 kbps, dịch vụ số liệu 64 kbps, 144 kbps, 384 kbps. Độ dự trữ nhiễu 3 dB được sử dụng cho mức tăng công suất đường lên. Các giá trị cho trước được dùng để tính toán quỹ đường truyền được cho ở bảng 4.1 và 4.2.
Bảng 4.1 Các thông số cho trạm di động MS [9]
Thông số
Đầu cuối thoại
Đầu cuối số liệu
Công suất phát cực đại (PTxm )
21 dBm
24 dBm
Hệ số khuếch đại anten (Gm)
0 dBi
2 dBi
Tổn hao cơ thể (Lb)
3 dB
0 dB
Bảng 4.2 Các thông số cho trạm gốc BS [9]
Hệ số tạp âm (NF)
5,0 dB
Hệ số khuếch đại anten (Gb)
18,5 dBi ( cấu hình 3 sector)
Yêu cầu Eb/N’0:
- Thoại
- Dịch vụ số liệu tốc độ 144 kbps thời gian thực
- Dịch vụ số liệu tốc độ 384 kbps phi thời gian thực
6,0 dB
1,5 dB
1,0 dB
Tổn hao cáp (Lf)
2,0 dB
Bảng 4.3 Quỹ đường truyền tham khảo cho các dịch vụ khác nhau [9, 10]
Loại dịch vụ
Thoại
Dữ liệu
Dữ liệu
Dữ liệu
Tốc độ bit đường lên [kbps]
12,2
64
124
384
R
Trạm phát (MS)
Công suất phát cực đại [dBm]
21
21
24
24
PTxm
Tăng ích anten phát [dBi]
0
0
2
2
Gm
Tổn hao cơ thể [dB]
3
0
0
0
Lb
Suy hao cáp phía phát [dB]
0
0
0
0
Lfm
EIRP [dBm]
18
21
26
26
EIRPm=PTxm-Lfm-Lb+Gm
Trạm thu (BTS)
Mật độ tạp âm nhiệt [dBm/Hz]
-174
-174
-174
-174
N0
Hệ số nhiễu bộ thu trạm gốc [dB]
5
5
5
5
NF
Mật độ tạp âm bộ thu [dBm/Hz]
-169
-169
-169
-169
N0 + NF
Công suất tạp âm bộ thu [dBm]
-103,2
-103,2
-103,2
-103,2
NT=N0+NF+10lg(3,84x106)
Hệ số tải [%]
50
50
50
50
ηUL
Độ dự trữ nhiễu [dB]
3
3
3
3
MT= -10lg(1- ηUL)
Tổng tạp âm hiệu dụng + nhiễu
-100,2
-100,2
-100,2
-100,2
NT + MT
Độ lợi xử lý [dB]
25
17,8
14,3
10
Gp=10lg(3840/R)
Eb/N0 yêu cầu
6
2
1,5
1
Eb/N0’
Độ nhạy máy thu [dBm]
-119,2
-116
-113
-109,2
Pmin=NT+MT-Gp+ Eb/N0’
Tăng ích anten thu [dBi]
18,5
18,5
18,5
18,5
Gb
Suy hao cáp phía thu [dB]
2
2
2
2
Lf
Dự trữ fading nhanh [dB]
3
3
3
3
Mf-F
Suy hao đường truyền lớn nhất [dB]
150,7
150,5
152,5
148,7
Lmax= EIRPm- Pmin+Gb-Lf -Mf-F
Các thông số khác
Dự trữ fading chuẩn-log [dB]
7
7
7
7
Ml-F
Độ lợi chuyển giao mềm [dB]
4
4
4
4
GHO
Tổn hao trong nhà, xe
6
6
6
6
Lpenet
Suy hao đường truyền cho phép [dB]
141,7
141,5
143,5
139,7
L’max=Lmax-Ml-F+GHO-Lpenet
4.1.1.2 Hiệu suất vùng phủ vô tuyến
Hiệu suất vùng phủ vô tuyến của hệ thống W-CDMA được định nghĩa là diện tích vùng phủ trung bình trên một đài trạm đối với môi trường truyền sóng tham khảo quy định trước và mật độ lưu lượng cần hỗ trợ, được tính bằng Km2/đài trạm.
Từ việc phân tích và tính toán quỹ đường truyền cho phép ta tính toán được bán kính phủ sóng (R) của ô trong một mô hình truyền sóng cho trước, chẳng hạn như mô hình Hata-Okumura, Walfish-Ikegami. Khi xác định được bán kính phủ sóng R của cell thì ta có thể xác định được diện tích phủ sóng của cell (phụ thuộc vào cấu hình phân đoạn của anten trạm gốc) theo công thức:
S = K x R2 (4.7)
Trong đó: + S là diện tích vùng phủ.
+ R là bán kính cell.
+ K là hệ số ứng với số sector trong cell được cho trong bảng sau:
Bảng 4.4 Giá trị K theo cấu hình site [5]
Cấu hình ô
Omni
2 Sector
3 Sector
6 Sector
K
2,6
1,3
1,95
2,6
Quá trình tính toán bán kính cell có thể tóm tắt trong hình vẽ sau:
Hình 4.3 Tính toán bán kính cell
4.1.2 Phân tích dung lượng ô
Dựa trên quỹ đường truyền đường lên và sử dụng mô hình truyền sóng ta có thể đưa ra quy hoạch phủ sóng bước đầu. Thông thường việc này được thực hiện bằng phần mềm công cụ quy hoạch. Bước tiếp theo ta cần kiểm tra lại việc quy hoạch này để đảm bảo tải dự kiến. Cần nhắc lại rằng quỹ đường truyền bao gồm cả dự trữ nhiễu giao thoa và nhiễu này phụ thuộc vào tải dự kiến trong ô. Tải càng lớn thì nhiễu càng lớn, vì thế cần có dự trữ nhiễu giao thoa lớn để loại bỏ nhiễu đó.
Dự trữ nhiễu được sử dụng để xét đến nhiễu do những người sử dụng khác gây ra. Đây là nhiễu bổ sung thêm vào tạp âm nhiệt. Nói cách khác tải càng lớn thì tạp âm càng lớn và ta cần đưa ra dự trữ nhi
