Đồ Án Tối ưu số cell trong tính toán mạng di động CDMA

Lời mở đầu

Cùng với sự phát triển của các ngành công nghệ như điện tử, tin học, công nghệ thông tin di động trong những năm qua đã phát triển rất 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.

Trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện tại. Các hệ thống thông tin di động ra đời tạo cho con người khả năng thông tin mọi lúc, mọi nơi. Phát triển từ hệ thống thông tin di động tương tự, các hệ thống thông tin di động số thế hệ 2 (2G) ra đời với mục tiêu chủ yếu là hổ trợ dịch vụ thoại và truyền số liệu tốc độ thấp. Hệ thống thông tin di động động 2G đánh dấu sự thành công của công nghệ GSM với hơn 70% thị phần thông ti di động trên toàn cầu hiện nay. Trong tương lai, nhu cầu các dịch vụ số liệu sẻ ngày càng tăng và có khả năng vượt quá nhu cầu thông tin thoại. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) ra đời nhằm đáp ứng các nhu cầu các dịch vụ số liệu tốc độ cao như: điện thoại thấy hình, video streamming, hội nghị truyền hình, nhắn tin đa phương tiện (MMS)
Hiện nay, mạng thông tin di động của Việt Nam đang sử dụng công nghệ GSM, mạng GMS không đáp ứng các yêu cầu về dịch vụ cũng như đòi hỏi về chất lượng dịch vụ, và mạng thông tin di động CDMA đã và đang tiếp tục được mở rộng trên toàn quốc có khả năng đáp ứng nhu cầu về chất lượng và dịch vụ hiện nay. Do đó việc nghiên cứu và triển khai mạng thông tin di động CDMA là một điều tất yếu. Xuất phát từ những suy nghĩ như vậy nên em đã quyết định chọn đề tài: " Tối ưu số cell trong tính toán mạng di động CDMA ".
Nội dung đồ án gồm 5 chương :

Chương 1: Tổng quan về thông tin di động CDMA

Chương này trình bày tổng quan về quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động và mạng di động CDMA.

Chương 2: Kỹ thuật trải phổ
Trình bày các khái niệm: trải phổ trực tiếp (SS), trải phổ dịch tần (FH), trải phổ dịch thời gian (TH) và các hệ thống trải phổ trực tiếp DSSS-BPSK và DSSS-QPSK.

Chương 3 : Chuyển giao và điều khiển công suất
Trình bày hai vấn đề chuyển giao và điều khiển công suất: trình tự chuyển giao và các loại chuyển giao, điều khiển công suất vòng kín và điều khiển công suất vòng hở trong hệ thống thông tin di động CDMA.

Chương 4 : Quy hoạch mạng CDMA
Trình bày quá trình quy hoạch mạng CDMA: định cỡ mạng, phân tích đường truyền, phân tích suy hao, phân tích dung lượng.

Chương 5 : Tính toán một vùng cụ thể
Tính toán số cell cho một vùng đảm bảo về chất lượng, dung lượng và vùng phủ. Sau khi tính toán dùng thuật toán tối ưu số cell để tiết kiệm chi phí đầu tư.

Chương 6 : Chương trình tính toán và kết quả mô phỏng
Trình bày lưu đồ thuật toán tổng quát, lưu đồ thuật toán cụ thể và kết quả mô phỏng.



MỤC LỤC
Lời cam đoan i
MỤC LỤC ii
Bảng tra cứu từ viết tắt vii
Lời mở đầu 1
Chương1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG CDMA 3
1.1. Giới thiệu chương 3
1.2. Tổng quan về hệ thống thông tin di động 3
1.2.1. Hệ thống thông tin di động tổ ong 3
1.2.2. Quá trình phát triển 4
1.3. Hệ thống thông tin di động CDMA 5
1.3.1. Cấu trúc hệ thống thông tin di động CDMA 5
1.3.1.1. Máy di động MS 6
1.3.1.2. Hệ thống trạm gốc BSS 6
1.3.1.3. Hệ thống chuyển mạch SS 6
1.3.1.4. Trung tâm vận hành bảo dưỡng OMC 7
1.3.2. Nguyên lý kỹ thuật mạng CDMA 7
1.3.3. Các đặc tính của CDMA 8
1.3.3.1. Tính đa dạng của phân tập 8
1.3.3.2. Điều khiển công suất CDMA 8
1.3.3.3. Công suất phát thấp 9
1.3.3.4. Chuyển giao (handoff) ở CDMA 9
1.3.3.5. Giá trị Eb/No thấp (hay C/I) và chống lỗi 10
1.3.4. Tổ chức các cell trong mạng CDMA 11
1.4. So sánh hệ thống CDMA với hệ thống sử dụng TDMA 12
1.4.1. Các phương pháp đa truy nhập 12
1.4.2. So sánh hệ thống CDMA và hệ thống sử dụng TDMA 13
1.5. Kết luận chương 14
Chương 2 KỸ THUẬT TRẢI PHỔ 15
2.1. Giới thiệu chương 15
2.2. Các hệ thống trải phổ 15
2.2.1. Hệ thống trải phổ trực tiếp (DS) 15
2.2.2. Hệ thống dịch tần (FH) 16
2.2.3. Hệ thống dịch thời gian 16
2.3 Các hệ thống DS/SS 17
2.3.1. Các hệ thống DS/SS BPSK 17
2.3.1.1. Máy phát DS/SS BPSK 17
2.3.1.2. Máy thu DS/SS – BPSK 19
2.3.2. Các hệ thống DS/SS–QPSK 20
2.3.2.1. Máy phát 20
2.3.2.2. Máy thu 22
2.3.3. So sánh hệ thống DS/SS-BPSK và DS/SS-QPSK 23
2.4. Kết luận chương 24
Chương 3 CHUYỂN GIAO VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 25
3.1. Giới thiệu chương 25
3.2. Chuyển giao 25
3.2.1. Mục đích của chuyển giao 25
3.2.2. Trình tự chuyển giao 26
3.2.3 Các loại chuyển giao 28
3.2.3.1 Chuyển giao mềm và mềm hơn 29
3.2.3.2 Chuyển giao cứng: 29
3.3. Điều khiển công suất trong CDMA 30
3.3.1. Điều khiển công suất vòng hở (OLPC) 31
3.3.2. Điều khiển công suất vòng kín (CLPC) 32
3.4. Kết luận chương 33
Chương 4 QUY HOẠCH MẠNG CDMA 34
4.1. Giới thiệu chương 34
4.2. Định cỡ mạng 34
4.2.1. Quá trình định cỡ mạng 34
4.2.2. Phân tích quỹ năng lượng đường truyền 35
4.2.2.1. Quỹ năng lượng đường lên 35
4.2.2.2. Quỹ năng lượng đường xuống 37
4.3. Suy hao đường truyền 39
4.3.1. Suy hao đường truyền cực đại 39
4.3.2. Các mô hình truyền sóng 40
4.3.2.1. Mô hình Hata – Okumura 41
4.3.2.2. Mô hình Walfsch – Ikegami 43
4.4. Tính toán dung lượng 45
4.4.1. Tính dung lượng cực 46
4.4.2. Tính dung lượng hệ thống 48
4.5. Kết luận chương 50
Chương 5 TÍNH TOÁN TỐI ƯU SỐ CELL TRONG MẠNG DI ĐỘNG CDMA 51
5.1. Giới thiệu chương 51
5.2. Nhu cầu về dung lượng và vùng phủ 51
5.3. Các thông số của hệ thống 52
5.4. Các bước tính toán 53
5.4.1. Tính số cell theo dung lượng 53
5.4.1.1. Tính dung lượng cực 53
5.4.1.2. Tính hệ số tải và dự trữ nhiễu 54
5.4.1.3. Tính số cell 54
5.4.2. Tính số cell theo vùng phủ 54
5.4.2.1. Tính suy hao cho phép 54
5.4.2.2. Tính bán kính cell 55
5.4.2.3. Tính số cell 56
5.4.3. Kết quả tính số cell 56
5.5. Tối ưu giữa vùng phủ và dung lượng 57
5.6. Kết luận chương 58
Chương 6 CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 59
6.1. Giới thiệu chương 59
6.2. Lưu đồ thuật toán 60
6.2.1. Lưu đồ thuật toán chương trình chính 60
6.2.2. Lưu đồ thuật toán tối ưu 61
6.3. Kết quả mô phỏng 62
6.3.1. Giao diện chính 62
6.3.2. Giao diện tính suy hao cho phép 62
6.3.3. Giao diện tính bán kính theo suy hao 63
6.3.4. Giao diện tính dung lượng cực 63
6.3.5. Giao diện tính số cell 64
6.3.6 Giao diện tối ưu cell 64
6.3.7. Giao diện tính cho một vùng bất kỳ 65
6.4. Kết luận chương 65
Kết luận và hướng phát triển đề tài 66
Tài liệu tham khảo 67
Phụ lục 68