Đồ Án Công nghệ W-CDMA và qui hoạch mạng W-CDMA

Lời nói đầu

Thông tin di động số đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới với những ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thông tin, trong dịch vụ và trong cuộc sống hằng ngày. Các kĩ thuật không ngừng được hoàn thiện đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Công nghệ điện thoại di động phổ biến nhất thế giới GSM đang gặp nhiều cản trở và sẽ sớm bị thay thế bằng những công nghệ tiên tiến hơn, hỗ trợ tối đa các dịch vụ như Internet, truyền hình .
Hệ thống viễn thông di động thế hệ hai là GSM và IS 95. Những công nghệ này ban đầu được thiết kế để truyền tải giọng nói và nhắn tin. Để tận dụng được tính năng của hệ thống 2G khi chuyển hướng sang 3G cần thiết có một giải pháp trung chuyển. Các nhà khai thác mạng GSM có thể bắt đầu chuyển từ GSM sang 3G bằng cách nâng cấp hệ thống mạng lên GPRS (Dịch vụ vô tuyến chuyển mạch gói), tiếp theo là EDGE (tiêu chuẩn 3G trên băng tần GSM và hỗ trợ dữ liệu lên tới 384kbit) và UMTS (công nghệ băng thông hẹp GSM sử dụng truyền dẫn CDMA), và WCDMA.
3G là một bước đột phá của ngành di động, bởi vì nó cung cấp băng thông rộng hơn cho người sử dụng. Điều đó có nghĩa sẽ có các dịch vụ mới và nhiều thuận tiện hơn trong dịch vụ thoại và sử dụng các ứng dụng dữ liệu như truyền thông hữu ích như điện thoại truyền hình, định vị và tìm kiếm thông tin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe nhạc và xem video chất lượng cao, Truyền thông di động ngày nay đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống. Việc vẫn có thể giữ liên lạc với mọi người trong khi di chuyển đã làm thay đổi cuộc sống riêng tư và công việc của chúng ta.
Thế giới đang có 2 hệ thống 3G được chuẩn hóa song song tồn tại, một dựa trên công nghệ CDMA còn gọi là CDMA 2000, chuẩn còn lại do dự án 3rd Generation Partnership Project (3GPP) thực hiện. 3GPP đang xem xét tiêu chuẩn UTRA - UMTS Terrestrial Radio Access TS. Tiêu chuẩn này có 2 sơ đồ truy nhập vô tuyến. Một trong số đó được gọi là CDMA băng thông rộng (WCDMA).
“Ngày 10/3/2005, Bộ BCVT đã tiến hành nghiệm thu đề tài xây dựng tiêu chuẩn thiết bị đầu cuối thông tin di động WCDMA (UTRA-FDD) mã số 49-04-KTKT-TC dành cho công nghệ 3G. Theo đánh giá của các thành viên phản biện, việc xây dựng và hoàn thành công trình là một việc làm cần thiết, có ý nghĩa và đặc biệt là độ khả thi trong giai đoạn hiện nay, khi nhu cầu phát triển lên 3G là một xu hướng tất yếu ở Việt Nam, nhất là các nhà di động mạng GSM” (Theo báo điện tử VietNamNet).
Xuất phát từ ý tưởng muốn tìm hiểu công nghệ W-CDMA và mạng W-CDMA em đã thực hiện đồ án: “Công nghệ W-CDMA và qui hoạch mạng W-CDMA”.
Đồ án này em trình bày 5 chương, với nội dung chính là chương3, chương 4, chương 5, gồm có :
Chương 1 : Tổng quan về thông tin di động, Chương 2 : Giới thiệu hệ thống thông tin di động GSM,
Chương 3 : Công nghệ di động thế hệ ba W-CDMA,Chương 4 : Các giải pháp kỷ thuật trong W-CDMA,
Chương 5 : Quy hoạch mạng W-CDMA.

MỤC LỤCCác từ viết tắt . 4Mở đầu . 11
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG SỐ.1.1. Giới thiệu . 13
1.2. Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 1 14
1.3. Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2 . 15
1.3.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA . 15
1.3.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA . 16
1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ ba . 17
1.5 Kết luận chương . 18
Chương 2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM.
2.1. Giới thiệu lịch sử phát triển . 19
2.2. Cấu trúc mạng GSM 20
2.2.1. Trạm di động 21
2.2.2. Hệ thống con trạm gốc 22
2.2.3. Hệ thống mạng con 22
2.2.4 Đa truy cập trong GSM . 23
2.2.5 Các thủ tục thông tin 24
2.2.5.1 Đăng nhập thiết bị vào mạng . 24
2.2.5.2 Chuyển vùng . 25
2.2.5.3 Thực hiện cuộc gọi . 25
2.2.5.3.1 Cuộc gọi từ thiết bị di động vào điện thoại cố định 25
2.2.5.3.2 Cuộc gọi từ điện thoại cố định đến thiết bị di động 26
2.2.5.3.3 Cuộc gọi từ thiết bị di động đến thiết bị di động . 27
2.2.5.3.4 Kết thúc cuộc gọi 27
2.3 Sự phát triển mạng GSM lên 3G 28
2.3.1 Hệ thống GSM sẽ được nâng cấp từng bước lên thế hệ ba . 28
2.3.2 Các giải pháp nâng cấp . 28
2.4 Kết luận chương 30
Chương 3 CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ BA W-CDMA.3.1 . Giới thiệu công nghệ W-CDMA . 32
3.2 . Cấu trúc mạng W-CDMA 34
3.2.1 Mạng truy nhập vô tuyến 36
3.2.1.1 Đặc trưng của UTRAN . 37
3.2.1.2 Bộ điều khiển mạng vô tuyến UTRAN . 37
3.2.1.3 Node B . 38
3.2.2 Giao diện vô tuyến 38
3.2.2.1. Giao diện UTRAN – CN, I[SUB]U [/SUB] . 39
3.2.2.2. Giao diện RNC – RNC, I[SUB]Ur[/SUB] 40
3.2.2.3. Giao diện RNC – Node B, I[SUB]Ub [/SUB] 41
3.3 Kết luận chương 41
Chương 4 CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT TRONG W-CDMA.
4.1 Giới thiệu 43
4.2 Mã hóa 43
4.2.1 Mã vòng . 43
4.2.2 Mã xoắn 45
4.2.3. Mã Turbo 45
4.3 Điều chế BIT/SK và QPSK . 45
4.3.1 Điều chế BIT/SK 45
4.3.2 Điều chế QPSK 45
4.4 Trải phổ trong W-CDMA . 48
4.4.1 Giới thiệu . 48
4.4.2 Nguyên lý trải phổ DSSS . 50
4.4.3 Mã trải phổ . 51
4.4.4 Các hàm trực giao . 53
4.5 Cấu trúc phân kênh của WCDMA 53
4.5.1 Kênh vật lý 54
4.5.1.1 Kênh vật lý riêng đường lên . 54
4.5.1.2 Kênh vật lý chung đường lên 56
4.5.1.3 Kênh vật lý riêng đường xuống (DPCH) . 60
4.5.1.4 Kênh vật lý chung đường xuống . 60
4.5.2. Kênh truyền tải 65
4.5.2.1 Kênh truyền tải riêng 65
4.5.2.2. Kênh truyền tải chung . 65
4.5.2.3 Sắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý . 67
4.6 Truy nhập gói trong W-CDMA . 67
4.6.1 Tổng quan về truy nhập gói trong W-CDMA 68
4.6.2. Lưu lượng số liệu gói . 68
4.6.3 Các phương pháp lập biểu gói 69
4.6.3.1 Lập biểu phân chia theo thời gian . 69
4.6.3.2. Lập biểu phân chia theo mã . 70
4.7. Kết luận chương 70
Chương 5 QUY HOẠCH MẠNG W-CDMA.
5.1 Giới thiệu 71
5.2 Tính suy hao đường truyền cho phép 72
5.3. Xác định kích thước ô . 73
5.3.1. Mô hình Hata – Okumura . 73
5.3.2. Mô hình Walfsch – Ikegami . 74
5.4. Tính toán dung lượng và vùng phủ 76
5.5 Chương trình mô phỏng và tính toán . 78
5.5.1 Lưu đồ tính toán 79
5.5.2 Kết quả chương trình . 80
5.6. Kết luận chương . 82
Kết luận . 83
Tài liệu tham khảo 84
Phụ lục . 85