Tài liệu Nghiên cứu tổng quan công nghệ truy nhập WCDMA trong hệ thống UMTS

Định dạng file word




MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1
Chương 1. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỘNG TOÀN CẦU 4
1.1 Xu hướng phát triển hệ thống thông tin di động trên thế giới. 4
1.2 Các tổ chức chuẩn hoá 2.5 G và 3G trên thế giới 6
1.2.1 Giới thiệu chung về các tổ chức chuẩn hoá. 6
1.2.2 3GPP 7
1.2.3 3GPP2. 9
1.2.4 Mối quan hệ giữa 3GPP và 3GPP2 và ITU 10
1.3 Tình hình chuẩn hoá 2,5G và 3G 11
1.3.1 Mở đầu. 11
1.3.2 Chuẩn hoá công nghệ truy nhập vô tuyến. 12
1.3.3 Phân tích hai nhánh công nghệ chính tiến lên 3G 14
1.3.3.1 Hướng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ WCDMA 14
1.3.3.2 Hướng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ cdma2000. 15
1.3.4 Tổng kết 17
Chương 2. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ WCDMA TRONG HỆ THỐNG UMTS. 18
2.1 Nguyên lý CDMA 18
2.1.1 Nguyên lý trải phổ CDMA 18
2.1.2 Kỹ thuật trải phổ và giải trải phổ. 18
2.1.3. Kỹ thuật đa truy nhập CDMA 19
2.2. Một số đặc trưng của lớp vật lý trong hệ thống WCDMA. 20
2.2.1. Các mã trải phổ . 20
2.2.2. Phương thức song công. 21
2.2. 4. Phân tập đa đường- Bộ thu RAKE. 22
2.2.5. Các kênh giao diện vô tuyến UTRA FDD. 23
2.2.6. Trạng thái cell. 23
2.2.7. Cấu trúc Cell. 24
2.3. Kiến trúc mạng. 25
2.3.1 Kiến trúc hệ thống UMTS. 25
2.3.2. Kiến trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN. 28
a. Bộ điều khiển mạng vô tuyến. 28
b. Nút B (Trạm gốc) 29
2.4. Tổng kết về công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA trong hệ thống UMTS. 32
Chương 3. ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT VÀ CHUYỂN GIAO TRONG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN. 35
3.1 Giới thiệu chung quản lý tài nguyên vô tuyến trong hệ thốngWCDMA. 35
3.1.1 Mục đích chung của quản lý tài nguyên vô tuyến. 35
3.1.2. Các chức năng của quản lý tài nguyên vô tuyến RRM. 35
a. Điều khiển công suất. 36
b. Điều khiển chuyển giao. 36
c. Điều khiển thu nạp. 36
d. Điều khiển tải (điểu khiển nghẽn). 37
3.2 Điều khiển công suất 38
3.2.1 Giới thiệu chung. 38
3.2.2 Điều khiển công suất nhanh. 40
3.2.2.1 Độ lợi của điều khiển công suất nhanh. 40
3.2.2.2 Phân tập và điều khiển công suất. 41
3.2.2.3 Điều khiển công suất trong chuyển giao mềm. 44
3.2.3 Điều khiển công suất vòng ngoài. 46
3.2.3.2 Tính toán chất lượng thu. 47
3.2.3.3 Thuật toán điều khiển công suất vòng ngoài. 48
3.2.3.4 Các dịch vụ chất lượng cao. 49
3.2.3.5 .Giới hạn biến động điều khiển công suất . 49
3.2.3.6 Đa dịch vụ. 50
3.3 Chuyển giao. 50
3.3.1 Khái quát về chuyển giao trong các hệ thống thông tin di động. 50
3.3.1.1 Các kiểu chuyển giao trong các hệ thống WCDMA 3G. 51
3.3.1.2 Các mục đích của chuyển giao. 52
3.3.1.3 Các thủ tục và phép đo đạc chuyển giao. 53
3.3.2 Chuyển giao trong cùng tần số. 54
3.3.2.1 Chuyển giao mềm 54
a. Nguyên lý chuyển giao mềm. 54
b. Các thuật toán của chuyển giao mềm 56
c. Các đặc điểm của chuyển giao mềm. 58
3.3.2.2 Đo đạc chuyển giao. 59
3.3.2.3 Lợi ích liên kết chuyển giao mềm. 61
3.3.2.4 Tổng phí của chuyển giao mềm 63
3.3.2.5 Độ lợi dung lượng mạng của chuyển giao mềm. 65
3.3.3 Chuyển giao giữa các hệ thống WCDMA và GSM. 66
3.3.4 Chuyển giao giữa các tần số trong WCDMA. 68
3.3.5 Tổng kết chuyển giao. 69
3.4 Tổng kết. 70
Chương 4. QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA 72
4.1 Giới thiệu chung. 72
4.2 Định cỡ mạng. 73
4.2.1 Phân tích vùng phủ. 74
4.2.1.1 Tính toán quỹ đường truyền vô tuyến. 74
4.2.2 Phân tích dung lượng. 81
4.2.2.1 Tính toán hệ số tải 82
a. Hệ số tải đường lên. 82
b. Hệ số tải đường xuống. 84
4.2.2.2 Hiệu suất phổ. 88
4.2.2.3 Dung lượng mềm. 88
a. Dung lượng Erlang. 88
b. Các ví dụ về dung lượng mềm đường lên. 90
4.3 Quy hoạch vùng phủ và dung lượng chi tiết. 91
4.3.1 Dự đoán vùng phủ và dung lượng lặp. 91
4.3.2 Công cụ hoạch định. 92
4.3.2.1 Sự lặp lại trên đường lên và đường xuống. 93
4.3.2.2 Mô hình hoá các chỉ tiêu mức liên kết. 93
4.4 Minh hoạ. 94
4.5 Tối ưu mạng. 100
4.6 Tổng kết. 101
KẾT LUẬN 103
PHỤ LỤC A. CÁC TỪ VIẾT TẮT 105
PHỤ LỤC B. CÁC KÊNH UTRA 109
PHỤ LỤC C. CÁC MÔ HÌNH TRUYỀN SÓNG. 111
TÀI LIỆU THAM KHẢO 115




LỜI MỞ ĐẦU
Ra đời vào những năm 40 của thế kỷ XX, thông tin di động được coi như là một thành tựu tiên tiến trong lĩnh vực thông tin viễn thông với đặc điểm các thiết bị đầu cuối có thể truy cập dịch vụ ngay khi đang di động trong phạm vi vùng phủ sóng. Thành công của con người trong lĩnh vực thông tin di động không chỉ dừng lại trong việc mở rộng vùng phủ sóng phục vụ thuê bao ở khắp nơi trên toàn thế giới, các nhà cung dịch vụ, các tổ chức nghiên cứu phát triển công nghệ di động đang nỗ lực hướng tới một hệ thống thông tin di động hoàn hảo, các dịch vụ đa dạng, chất lượng dịch vụ cao. 3G - Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 là cái đích trước mắt mà thế giới đang hướng tới.
Từ thập niên 1990, Liên minh Viễn thông Quốc tế đã bắt tay vào việc phát triển một nền tảng chung cho các hệ thống viễn thông di động. Kết quả là một sản phẩm được gọi là Thông tin di động toàn cầu 2000 (IMT-2000). IMT-2000 không chỉ là một bộ dịch vụ, nó đáp ứng ước mơ liên lạc từ bất cứ nơi đâu và vào bất cứ lúc nào. Để được như vậy, IMT-2000 tạo điều kiện tích hợp các mạng mặt đất và/hoặc vệ tinh. Hơn thế nữa, IMT-2000 cũng đề cập đến Internet không dây, hội tụ các mạng cố định và di động, quản lý di động (chuyển vùng), các tính năng đa phương tiện di động, hoạt động xuyên mạng và liên mạng
Các hệ thống thông tin di động thế hệ 2 được xây dựng theo tiêu chuẩn GSM, IS-95, PDC, IS-38 phát triển rất nhanh vào những năm 1990. Trong hơn một tỷ thuê bao điện thoại di động trên thế giới, khoảng 863,6 triệu thuê bao sử dụng công nghệ GSM, 120 triệu dùng CDMA và 290 triệu còn lại dùng FDMA hoặc TDMA. Khi chúng ta tiến tới 3G, các hệ thống GSM và CDMA sẽ tiếp tục phát triển trong khi TDMA và FDMA sẽ chìm dần vào quên lãng. Con đường GSM sẽ tới là CDMA băng thông rộng (WCDMA) trong khi CDMA sẽ là cdma2000.
Tại Việt Nam, thị trường di động trong những năm gần đây cũng đang phát triển với tốc độ tương đối nhanh. Cùng với hai nhà cung cấp dịch vụ di động lớn nhất là Vinaphone và Mobifone, Công Ty Viễn thông Quân đội (Vietel), S-fone và mới nhất là Công ty cổ phần Viễn thông Hà Nội và Viễn Thông Điện Lực tham gia vào thị trường di động chắc hẳn sẽ tạo ra một sự cạnh tranh lớn giữa các nhà cung cấp dịch vụ, đem lại một sự lựa chọn phong phú cho người sử dụng. Vì vậy, các nhà cung cấp dịch vụ di động Việt Nam không chỉ sử dụng các biện pháp cạnh tranh về giá cả mà còn phải nỗ lực tăng cường số lượng dịch vụ và nâng cao chất lượng dịch vụ để chiếm lĩnh thị phần trong nước . Điều đó có nghĩa rằng hướng tới 3G không phải là một tương lai xa ở Việt Nam. Trong số các nhà cung cấp dịch vụ di động ở Việt Nam, ngoài hai nhà cung cấp dịch vụ di động lớn nhất là Vinaphone và Mobifone, còn có Vietel đang áp dụng công nghệ GSM và cung cấp dịch vụ di động cho phần lớn thuê bao di động ở Việt Nam. Vì vậy khi tiến lên 3G, chắc chắn hướng áp dụng công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA để xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ 3 phải được xem xét nghiên cứu.
Bai giang này không nghiên cứu cụ thể lộ trình phát triển từ mạng thông tin di động thế hệ 2 GSM tiến lên UMTS như thế nào, mà nghiên cứu những khía cạnh kỹ thuật của công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA (chế độ FDD) trong hệ thống UMTS. Bai giang gồm có 4 chương:
Chương 1. Xu hướng phát triển của hệ thống thông tin di động toàn cầu: Chương này trình bày xu hướng phát triển lên 3G cầu, các tổ chức chuẩn hoá và quá trình chuẩn hóa các hệ thống thông tin di động toàn cầu.
Chương 2. Nghiên cứu tổng quan công nghệ truy nhập WCDMA trong hệ thống UMTS: Chương này nghiên cứu từ những vấn đề lý thuyết liên quan đến công nghệ WCDMA đến những đặc trưng của công nghệ WCDMA, của hệ thống UMTS.
Chương 3. Điều khiển công suất và điều khiển chuyển giao trong quản lý tài nguyên vô tuyến WCDMA: Chương này đề cập các thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến trong hệ thống WCDMA, trong đó trình bày cụ thể về điều khiển công suất và điều khiển chuyển giao, 2 thuật toán quan trọng và đặc trưng nhất trong hệ thống WCDMA.
Chương 4. Quy hoạch mạng vô tuyến: Chương này trình bày về một bài toán quan trọng khi thiết kế và xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ 3 sử dụng công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA với những đặc trưng riêng.