Luận Văn Điều Khiển Công Suất Trong Hệ Thống Thông Tin Di Động Thế Hệ Thứ 3 UMTS

Cùng với sự phát triển của các nghành công nghệ như điện tử, tin học . Công nghệ thông tin di động trong những năm qua đã phát triển mạnh mẽ, cung cấp các loại hình dịch vụ đa dạng đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng. Kể từ khi ra đời vào cuối năm 1940 cho đến nay thông tin di động đã phát triển qua nhiều thế hệ và đã tiến một bước dài trên con đường công nghệ
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. Điều khiển công suất cho các hệ thống vô tuyến tế bào đã được nghiên cứu tương đối chi tiết trong một số công trình. Đối với các hệ thống băng hẹp, các sơ đồ điều khiển công suất đã gợi mở cho nhiều nghiên cứu tiếp theo cho hệ thống băng rộng.
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 nghiên cứu, phân tích , kỹ thuật điều khiển công suất là DSSPC nhằm tối ưu hoạt động của mạng đồng thời cải thiện chất lượng của hệ thống.
Đồ án gồm 4 chương với nội dung chính trong từng chương như sau :
Chương 1: “Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS” sẽ giới thiệu tổng quan các vấn đề cơ bản về công nghệ WCDMA, cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UMTS, sơ lược về những dịch vụ và ứng dụng trong hệ thống này trong hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba.
Chương 2: “Các kỹ thuật điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS” sẽ trình bày về ý nghĩa và phân loại các kỹ thuật điều khiển công suất. Từ đó đi sâu vào phân tích các kỹ thuật điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS.
Chương 3: “Điều khiển công suất theo bước động DSSPC và điều khiển công suất phân tán DPC trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS” nhằm nghiên cứu hai mô hình điều khiển công suất để tối ưu hoạt động của mạng.
Chương 4: “Kết quả tính toán và mô phỏng” dựa trên quỹ đường truyền để tính toán các thông số của hai phương pháp điều khiển công suất. Đồ án đã đưa ra phương thức tính toán cụ thể để điều khiển công suất đường lên đồng thời kết quả được thể hiện chính xác thông qua chương trình mô phỏng sử dụng ngôn ngữ Visual Basic.
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 Tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS
1.1 Giới thiệu chương . 3
1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 IMT-2000 . 3
1.3 Công nghệ WCDMA . 4
1.4 Hệ thống UMTS 6
1.4.1 Tổng quan . 6
1.4.2 Dịch vụ của hệ thống UMTS 7
1.4.3 Cấu trúc của hệ thống UMTS . 9
1.4.4 Mạng lõi CN ( Core Network ) 11
1.4.5 Truy nhập vô tuyến mặt đất UTRAN . 12
(UMTS Terrestrial Radio Acess Network)
1.4.6 Thiết bị người sử dụng UE (User Equipment) . 14
1.5 Chuyển giao 14
1.5.1 Tổng quan về chuyển giao trong mạng di động 14
1.5.2 Các loại chuyển giao trong hệ thống 3G WCDMA 15
1.6 Kết luận chương . 18
CHƯƠNG 2 Các kỹ thuật điều khiển công suất trong hệ thống thông tin
di động thế hệ ba UMTS
2.1 Giới thiệu chương 19
2.2 Ý nghĩa của điều khiển công suất 19
2.3 Phân loại điều khiển công suất 21
2.3.1 Điều khiển công suất cho đường xuống và đường lên 21
2.3.2 Điều khiển công suất phân tán và tập trung . 21
2.3.3 Phân loại điều khiển công suất theo phương pháp đo 22
2.3.4 Điều khiển công suất vòng kín và vòng hở . 23
2.4 Điều khiển công suất vòng hở trong WCDMA 26
2.4.1 Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường lên . 26
2.4.2 Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường xuống . 27
2.5 Điều khiển công suất ở các kênh chung đường xuống . 28
2.6 Các thủ tục điều khiển công suất vòng trong 30
2.6.1 Trình bày điều khiển công suất vòng trong đường lên 30
2.6.2 Trình bày điều khiển công suất vòng trong đường xuống . 33
2.7 Điều khiển công suất vòng ngoài 36
2.7.1 Điều khiển công suất vòng ngoài đường lên . 37
2.7.2 Điều khiển công suất vòng ngoài đường xuống 38
2.8 Kết luận chương . 39
Chương 3 Điều khiển công suất theo bước động DSSPC và điều khiển
công suất phân tán DPC trong hệ thống thông tin di động
thế hệ ba UMTS
3.1 Giới thiệu chương 40
3.2 Tổng quan . 40
3.3 Một số lý thuyết sử dụng trong thuật toán . 42
3.3.1 Nhiễu đồng kênh . 42
3.3.2 Nhiễu kênh lân cận 43
3.3.3 Hiện tượng gần xa 43
3.3.4 Tải lưu lượng . 45
3.3.5 Cấp độ phục vụ 47
3.3.6 Hiệu quả sử dụng kênh 48
3.4 Phương pháp điều khiển công suất theo bước động DSSPC 48
(Dynamic Step Size Power Control) .
3.4.1 Khái niệm và lợi ích của độ dự trữ, cửa sổ công suất 48
3.4.2 Sự hoạt động của mạng . 49
3.4.3 Sự hoạt động của trạm di động . 51
3.4.4 các công thức tính toán 54
3.5 Phương pháp điều khiển công suất phân tán DPC . 56
(Distributed Power Control)
3.5.1 Tổng quan . 56
3.5.2 Mô hình hệ thống 57
3.5.3 Thuật toán điều khiển công suất phân tán DPC . 58
3.6 Kết luận chương . 60
Chương 4 Tính toán và mô phỏng
4.1. Giới thiệu chương 61
4.2. Quỹ đường truyền tham khảo cho hệ thống UMTS . 61
4.3. Phương pháp tính toán cụ thể 63
4.4 Kết quả tính toán và mô phỏng . 65
4.5. Kết luận chương . 68
Tài liệu tham khảo 69
Phụ lục 1 . 72
Phụ lục 2 75