Luận Văn Điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS

LỜI MỞ ĐẦU


Khả năng liên lạc thông tin với những người đang di động đã tiến triển mạnh mẽ kể từ khi Guglielm Marrconi lần đầu tiên chứng minh khả năng sóng radio có thể liên lạc liên tục với các con tàu đang chạy trên eo biển Anh, đó là vào năm 1897. Kể từ khi đó các phương pháp truyền thông không dây mới và các dịch vụ đã được con người đón nhận trên toàn thế giới.
Trong thế kỷ 21, thế giới đã chứng kiến sự bùng nổ của thông tin vô tuyến trong đó thông tin di động đóng vai trò rất quan trọng. Để đáp ứng các nhu cầu ngày càng tăng về số lượng lẫn chất lượng dịch vụ đặc biệt là dịch vụ truyền số liệu đa phương tiện công nghệ băng rộng đã ra đời. Với khả năng tích hợp nhiều dịch vụ, công nghệ băng rộng đã dần chiếm lĩnh thị trường viễn thông. Có nhiều chuẩn thông tin di động thế hệ ba được đề xuất, trong đó chuẩn WCDMA đã được ITU chấp nhận và hiện nay đang được triển khai ở một số khu vực. Hệ thống UMTS là sự phát triển tiếp theo của các hệ thống thông tin di động thế hệ hai sử dụng công nghệ TDMA như GSM, PDC, IS-136 UMTS sử dụng công nghệ CDMA đang là mục tiêu hướng tới của các hệ thống thông tin di động trên toàn thế giới, điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến công nghệ truyền thông không dây trên toàn cầu.
Điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động là một trong những khâu quan trọng của hệ thống, hạn chế được ảnh hưởng của hiệu ứng gần xa đến chất lượng dịch vụ thoại, dung lượng của hệ thống và khả năng chống lại fading vốn là đặc trưng của môi trường di động.
Xuất phát từ những suy nghĩ như vậy nên em đã quyết định chọn đề tài: “Điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS”. Đồ án thực hiện giới thiệu,nghiên cứu, phân tích, kỹ thuật điều khiển công suất là DSSPC và DPC nhằm tối ưu hoạt động của mạng đồng thời cải thiện chất lượng của hệ thống.
Nội dung đồ án chia làm 4 chương:
 Chương 1: Giới thiệu các hệ thống thông tin di động.
 Chương 2: Tìm hiểu mạng 3G WCDMA UMTS
 Chương 3: Điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS
 Chương 4: Tính toán và mô phỏng
Vì thời gian có hạn cũng như còn hạn chế về kiến thức nên đồ án của em khó tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô giáo và bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN cùng các thầy cô giáo trong khoa Kỹ Thuật và Công Nghệ đã nhiệt tình hướng dẫn giúp em hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn !
Quy Nhơn, tháng 6 năm 2010



MỤC LỤC
1. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT i
2. DANH MỤC CÁC BẢNG viii
3. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3
1.1 Giới thiệu chương 3
1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 3
1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 4
1.3.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA 5
1.3.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA 6
1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 8
1.5 Hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo 10
1.6 Kết luận chương 11
CHƯƠNG 2:TÌM HIỂU MẠNG 3G WCDMA UMTS 12
2.1 Giới thiệu chung 12
2.1.1 Mục đích chương 12
2.1.2 Các chủ đề được trình bày trong chương 12
2.2 kiến trúc chung của một hệ thống thông tin di động 3G 12
2.3 Chuyển mạch kênh (CS), chuyển mạch gói (PS), dịch vụ chuyển mạch kênh và dịch vụ chuyển mạch gói. 14
2.4 Các loại lưu lượng và dịch vụ được 3G WCDMA UMTS hỗ trợ 18
2.5 kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 21
2.5.1 Thiết bị người sử dụng (UE) 22
2.5.2 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS 24
2.5.3 Mạng lõi 26
2.5.4 Các mạng ngoài 30
2.5.5 Các giao diện 30
2.6 kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4 31
2.7 kiến trúc 3G WCDMA UMTS R5 và R6 33
2.8 Chiến lược dịch chuyển từ GSM sang UMTS 36
2.8.1 3GR1 : kiến trúc mạng UMTS chồng lấn 37
2.8.2 3GR2 : Tích hợp các mạng UMTS và GSM 38
2.8.3 3GR3 : kiến trúc RAN thống nhất 39
2.9 Cấu hình địa lý của hệ thống thông tin di động 3G 40
2.9.1 Phân chia theo vùng mạng 40
2.9.2 Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR và SGSN 41
2.9.3 Phân chia theo vùng định vị và vùng định tuyến 41
2.9.4 Phân chia theo ô 42
2.9.5 Mẫu ô 43
2.9.6 Tổng kết phân chia vùng địa lý trong các hệ thống thông tin di động
3G 44
2.10 TỔNG KẾT 45
CHƯƠNG 3:ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ BA UMTS 46
3.1 Giới thiệu chương 46
3.2 Ý nghĩa của điều khiển công suất 46
3.3 Điều khiển công suất vòng hở trong UMTS 48
3.3.1 Giới thiệu 48
3.3.2 Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường lên 48
3.3.3 Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường xuống 49
3.4 Điều khiển công suất vòng kín trong UMTS 50
3.4.1 Giới thiệu 50
3.4.2 Các thủ tục điều khiển công suất vòng trong 53
3.4.3 Điều khiển công suất vòng ngoài 61
3.5 Điều khiển công suất ở các kênh chung đường xuống 65
3.6 Phương pháp điều khiển công suất theo bước động DSSPC 67
3.6.1 Khái niệm và lợi ích của độ dự trữ, cửa sổ công suất 67
3.6.2 Sự hoạt động của mạng 68
3.6.3 Sự hoạt động của trạm di động 70
3.6.4 Các công thức tính toán 73
3.7 Phương pháp điều khiển công suất phân tán DPC 75
3.7.1 Tổng quan 75
3.7.2 Mô hình hệ thống 77
3.7.3 Thuật toán điều khiển công suất phân tán DPC 77
3.8 Kết luận chương 80
CHƯƠNG 4:KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG 81
4.2 Quỹ đường truyền vô tuyến tham khảo cho hệ thống UMTS 81
4.3 Phương pháp tính toán cụ thể 83
4.4 Kết quả mô phỏng 85
4.5 Kết luận chương 90
KẾT LUẬN CHUNG 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO I
PHỤ LỤC III