Một số vấn đề liên quan đến quy hoạch mạng WCDMA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: Một số vấn đề liên quan đến quy hoạch mạng WCDMA Nội dung đồ án Tổng quan quá trình quy hoạch Yêu cầu thiết kế mạng vô tuyến Mô hình truyền dẫn vô tuyến Quy hoạch cell danh định Tìm kiếm vị trí và khảo sát Thiết kế mạng vô tuyến Mở đầu Tuning

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC HÌNH VẼ 5

DANH MỤC BẢNG BIỂU 7

DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUY HOẠCH WCDMA 12

1.1 Tổng quan quá trình quy hoạch 12

1.2 Yêu cầu thiết kế mạng vô tuyến 13

1.2.1 Yêu cầu vùng phủ 14

1.2.2 Yêu cầu lưu lượng 14

1.2.3 Yêu cầu dịch vụ 14

1.2.4 Mô hình Tuning 14

1.3 Quy hoạch cell danh định 15

1.4 Cân nhắc tìm kiếm vị trí 15

1.4.1 Giới thiệu 15

1.4.2 Dung lượng 16

CHƯƠNG 2 MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN WCDMA 17

2.1 Tổng quan về Mạng truy nhập vô tuyến 17

2.1.1 Kiến trúc Logic 17

2.1.2 Chức năng mạng vô tuyến 18

2.1.3 Nền tảng chung của RNC và RBS 18

2.1.4 Nguyên tắc O&M 19

2.1.5 Kiến trúc mạng truyền dẫn 21

2.2 Chức năng các sản phẩm WCDMA ran 21

2.3 RANOS – Hỗ trợ hoạt động truy cập mạng lưới vô tuyến 23

2.4 TRAM – Công cụ quản lý truy cập vô tuyến 23

2.4.1 Bộ hoạch định WCDMA 24

2.4.2 Bộ truyền tải WCDMA 24

2.4.3 Bộ tối ưu hoá WCDMA 24

2.4.4 Khảo sát TEMS cho WCDMA 24 Trần Quốc Trọng - D08VT5

2.5 Chuyển đổi GSM 24

2.5.1 Hoạch định và triển khai 24

2.5.2 O&M chung 24

2.5.3 Truyền dẫn chung 25

2.5.4 Chuyển giao 25

CHƯƠNG 3 GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA 26

3.1 Hoạch định phổ 26

3.1.1 Chuyển giao các dải tần 26

3.1.2 Quyết định ETSI/SMG 27

3.2 Giới thiệu chung về CDMA 28

3.2.1 Truy cập vô tuyến WCDMA 29

3.2.2 Các chế độ UTRAN 31

3.2.3 Tốc độ ký tự 31

3.2.4 Cân bằng lưu lượng và vùng phủ 32

3.2.5 So sánh đường lên và đường xuống 32

3.2.6 Các đặc điểm chính WCDMA 33

3.3 Kênh truyền 33

3.3.1 Kênh truyền chuyên dụng 34

3.3.2 Kênh truyền thông thường 34

3.3.3 Ánh xạ của các kênh truyền lên các kênh vật lý 35

3.4 Kênh vật lý 36

3.4.1 Tín hiệu vật lý 36

3.4.2 Sự kết hợp giữa các kênh vật lý và tín hiệu vật lý 36

CHƯƠNG 4 LƯU LƯỢNG 37

4.1 Định mức lưu lượng đầu vào chuẩn 37

4.1.1 Các lớp lưu lượng 37

4.1.2 Phân tích đầu vào 37

4.1.3 Xác định hồ sơ người dùng trung bình 38

4.2 Định mức lưu lượng chuẩn 38

4.2.1 Các mạng tiếng nói 39

4.2.2 Các mạng đa dịch vụ 39

4.2.3 Các dư liệu gói 39

CHƯƠNG 5 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ QUY HOẠCH 40

5.1 Dữ liệu chuyển mạch 40

5.2 Dữ liệu gói 40

5.3 Đa sóng mang 40

5.4 Dữ liệu đầu vào 40

5.5 Kích thước mạng 40

CHƯƠNG 6 QUY HOẠCH CELL WCDMA 42

6.1 Các yêu cầu mật độ phổ 42

6.1.1 Băng bảo vệ 42

6.1.2 Phân bổ phổ 43

6.2 Thiết kế mạng vô tuyến 43

6.2.1 Hoạch định năng lượng 43

6.2.2 Hoạch định tần số 45

6.2.3 Hoạch định mã 45

6.2.4 Chuyển giao trên UTRA FDD 46

6.2.5 Phối kết hợp 49

6.3 Lưu lượng và khả năng truy cập mạng vô tuyến 50

6.3.1 Giới thiệu 50

6.3.2 Mở rộng lưu lượng bằng cách thay đổi cấu hình 50

6.3.3 Mở rộng bằng thêm vị trí (site) 52

CHƯƠNG 7 CÁC VẤN ĐỀ QUY HOẠCH MẠNG WCDMA 54

7.1 Trạm vô tuyến gốc RBS 54

7.2 Sự phát triển sản phẩm 55

7.3 Thiết kế dữ liệu mạng vô tuyến cho RBS 55

7.3.1 Điểm tham khảo RBS 55

7.3.2 Bộ khuếch đại đa sóng mang 56

7.3.3 Độ nhạy RBS 56

7.3.4 Cấu hình RBS 56 Trần Quốc Trọng - D08VT5

7.4 Bộ khuếch đại thiết lập tháp TMA 57

7.5 Các băng tần 58

7.6 Cách ly giữa các hệ thống 59

7.6.1 Định nghĩa về sự cách ly giữa các hệ thống 59

7.6.2 Khu vực hoạt động 60

7.6.3 Thiết bị đồng vị với nhau 60

7.7 Nhiễu 60

7.7.1 Các vấn đề ảnh hưởng đến nhiễu 60

7.7.2 Các đặc điểm RF RBS WCDMA 61

7.7.3 Các trường hợp xảy ra nhiễu 62

7.8 Các giải pháp quy hoạch cell 63

7.8.1 WCDMA với WCDMA 63

7.8.2 WCDMA với các tiêu chuẩn khác 64

CHƯƠNG 8 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Quá trình quy hoạch 12

Hình 2.1 Tổng quan mạng lưới vô tuyến 17

Hình 2.2 Nguyên tắc O&M trong WCDMA RAN 19

Hình 2.3 Phần tử quản lý ẩn 20

Hình 2.4 Tương tác giữa RANOS và TRAM cho mạng cấu hình lại 20

Hình 2.5 Đặc tính chức năng của ba lớp quản lý 21

Hình 2.6 Các mối quan hệ sản phẩm phần mềm 22

Hình 2.7 Chức năng RANOS 23

Hình 3.1 Phân bổ phổ 27

Hình 3.2 Khái niệm ETSI WCDMA-Đặc tính kỹ thuật 29

Hình 3.3 Đặc tả kỹ thuật 3GPP WCDMA 29

Hình 3.4 Sự linh hoạt tốc độ bit 30

Hình 3.5 Mã biến đổi tần số lan truyền trực giao 30

Hình 3.6 Cấu trúc kênh 34

Hình 3.7 Kênh truyền ánh xạ lên kênh vật lý 35

Hình 3.8 Liên kết kênh vật lý và tín hiệu vật lý 36

Hình 5.1 Một quá trình phổ biến đo kích thước mạng 41

Hình 6.1 Ví dụ về triển khai UMTS với ba dải tần WCDMA có phổ ít hơn 15 MHz, đã bao gồm băng bảo vệ 42

Hình 6.2 Chuyển giao mềm và mềm hơn 47

Hình 6.3 Nguyên tắc của thuật toán chuyển giao cứng 48

Hình 6.4 Phối kết hợp mạng 49

Hình 7.1 RBS 3101 54

Hình 7.2 Điểm tham khảo 55

Hình 7.3 Cấu hình MCPA cho đầu ra 20W/40W 56

Hình 7.4 Cấu hình RBS 57

Hình 7.5 Khối song công kép TMA 58

Hình 7.6 Băng tần hoạt động cho hệ thống thông tin di động 2G/3G 58

Hình 7.7 Cách ly giữa 2 hệ thống 59

Hình 7.8 Nhiễu khi truyển từ BS tới BS 62

Hình 7.9 Nhiễu khi truyền từ UE tới BS 62

Hình 7.10 Khoảng cách tối thiểu giữa UE và BS 63

Hình 7.11 Bộ lọc từ chối Uplink: GSM và WCDMA cùng tồn tại, ăng-ten và đườngnhánh riêng biệt 64Hình 7.12 Bộ kết hợp và bộ lọc từ chối uplink cho hệ thống GSM và WCDMA cùng tồntại với đường feeder chia sẻ nhưng ăng ten riêng biệt 65Hình 7.13 Bộ kết hợp và bộ lọc từ chối uplink cho hệ thống GSM và WCDMA cùng tồntại với đường feeder và ăng ten chia sẻ 65Hình 7.14 Bộ kết hợp và bộ lọc từ chối uplink cho hệ thống GSM và WCDMA cùng tồntại với ăng ten chia sẻ nhưng đường feeder riêng biệt 65

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Phân loại cell theo COST 231 13Bảng 1.2 Kiểu Diện tích 13Bảng 6.1 Ví dụ phân bổ công suất trên kênh chung 45

DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT

3GPP 3rd Generation Partnership Project Hiệp hội chuẩn hóa các công nghệ

mạng thông tin di động tế bào

ACLR Adjacent Channel Leakage power

Ratio

Tỷ lệ rò rỉ năng lượng kênh lân cận

ACS Adjacent Channel Selectivity Chọn lọc kênh lân cận

AICH Acquisition Indicator Channel Kênh chỉ thị thu thập

AIUB Antenna Interface Unit Board Bảng khối giao diện ăng-ten

ARIB Association of Radio Industries and

Broadcasting

Hiệp hội Công nghiệp và Truyền

hình vô tuyếnATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền không đồng bộ

CCTrCH Composite Coded Transport

Channel

Kênh truyền mã hoá tổng hợp

COST Co-Operation in the field of

Scientific and Technical research

Tổ chức nghiên cứu khoa học kỹ

thuật châu ÂuCCPCH Common Control Physical

CHannel Kênh điều khiển vật lý chung sơ cấp

DECT Digital Enhanced Cordless

Telecommunications Viễn thông không dây được tăngcường kỹ thuật số

DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuốngETSI European Telecommunications Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu

FACH Forward Access Channel Kênh chuyển giao truy nhậpFDD Frequency Division Duplex Ghép kênh phân chia theo tần số

GPRS General Packet Radio Services Dịch vụ vô tuyến gói thông thườngGSM Global System for Mobile

communication Hệ thống thông tin di động toàn cầu

HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bảnIMT-2000 International Mobile Telephony

system 2000

Hệ thống điện thoại di động quốc tế

2000

ITU International Telecommunications

Union

Liên minh viễn thông quốc tế

Iu UMTS interface between UTRAN

and core

Giao diện vô tuyến giữa UTRAN và

lõiIub UMTS interface between RNC and

RBS

Giao diện vô tuyến giữa RNC và

RBSIur UMTS interface between RNC and

RNC

Giao diện vô tuyến giữa RNC và

RNCMCPA Multi Carrier Power Amplifier Bộ khuếch đại đa sóng mang

PCS Personal Communication System Hệ thống thông tin liên lạc cá nhânPICH Page Indication CHannel Kênh chỉ thị nhắn tin

RANOS Radio Access Network Operating

System

Hệ thống điều hành mạng truy nhập

vô tuyến

RBS Radio Base Station Trạm vô tuyến gốc

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến

SIR Symbol to Interference power Ratio Tỷ lệ ký tự trên công suất nhiễuSTM Synchronous Transfer Mode Phương thức truyền đồng bộTDD Time Division Duplex Ghép kênh phân chia theo thời gian

TMA Tower Mounted Amplifier Bộ khuếch đại thiết lập thápTRAM Tools for Radio Access

Management Công cụ quản lý truy cập vô tuyến

Telecommunications System Hệ thống 3G của Châu âuUTRAN UMTS Terrestrial RAdio Network Mạng viễn thông mặt đất

Uu Denotation for the air interface in

3GPP standards Biểu diễn cho giao diện không khíWCDMA Wideband Code Division Multiple

Access Đa truy nhập phân chia theo mà băngrộng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUY HOẠCH WCDMA

1.1 Tổng quan quá trình quy hoạch

1 Định nghĩa các yêu cầu: khi bắt đầu, điều này cần thiết để xác định yêu cầu hiệusuất của mạng WCDMA được thực hiện

2 Hoạt động của mô hình truyền dẫn vô tuyến: để truyền dẫn vô tuyến đáng tincậy hơn, phù hợp các mô hình WCDMA thực hiện tại cho các khu vực quan trọng đểđược phủ sóng

3 Quy hoạch cell danh định: các yêu cầu, quy định trong pha đầu tiên, kích thướcđầu vào của mạng lưới đáp ứng nhiều thuê bao, bằng cách sử dụng sự định cỡ hoặc cáccông cụ thiết kế

4 Tìm kiếm vị trí và khảo sát : quy hoạch cell, tìm các vị trí phù hợp nhất trongvùng phủ sóng vô tuyến theo các tiêu chuẩn chung

5 Thiết kế mạng vô tuyến: các khía cạnh thiết kế mạng khác nhau được phân tích,đặc biệt

 Sự phân bổ năng lượng kênh đường xuống chung

 Quy hoạch tần số trong trường hợp của các cell với hơn một nhà cung cấp dịch vụcho các yêu cầu lưu lượng

 Mã quy hoạch

 Thông số liên quan trong các thuật toán chuyển giao

6 Mở đầu tuning: các thiết lập mặc định của các thông số dữ liệu cell và các vị trícấu hình được tối ưu hóa bằng cách sử dụng các phép đo trong lĩnh vực này

Hình 1.1 Quá trình quy hoạch

Một số trong những bước này sẽ được thảo luận chi tiết hơn sau đây, ngoài ra cácvấn đề khác được trình bày trong các chương sau

Loại cell Bán kính cell Vị trí của ăng-ten của trạm cơ sở

trong nhà Lên đến 500m Trong nhà hoặc ngoài trời (gắn dưới chiều cao trung bìnhmái nhà)

Bảng 1.1 Phân loại cell theo COST 231

1.2 Yêu cầu thiết kế mạng vô tuyến

Yêu cầu thiết kế mạng vô tuyến có liên quan đến vùng phủ, lưu lượng và dịch vụ

và được quy định cụ thể đối với từng loại diện tích: đô thị đông đúc, đô thị, ngoại ô vànông thôn (xem bảng)

Đô thị đông

đúc

Các khu vực trong vành đai đô thị Bao gồm các khu vực phát triển đôngđúc Chiều cao xây dựng trung bình là dưới 40m Mật độ xây dựng trungbình là> 35%

Đô thị Khác so với các đô thị đông đúc Chiều cao xây dựng trung bình là dưới

40m Mật độ xây dựng trung bình là từ 8% đến 35%

Ngoại ô Mật độ thường liên quan đến việc đặt ra mô hình đường phố, thường bao

gồm thảm thực vật Chiều cao xây dựng trung bình là dưới 20m Mật độxây dựng trung bình

1.2.1 Yêu cầu vùng phủ

Đối với từng khu vực, phần mở rộng trong km2 của vùng phủ sóng xác định Cóthể làm tăng giá trị của khu vực có phạm vi phủ yêu cầu thông qua một số giai đoạn trong

sự phát triển của mạng

Ưu tiên phủ nên được xác định theo vùng sử dụng, phân bố dân cư hoặc phân phối

xe Các khu vực lưu lượng cao (có phạm vi phủ ưu tiên cao nhất) thì vùng phủ liên tụcđược đảm bảo, ví dụ đường cao tốc, đường giao thông công cộng với mật độ cao, khuvực kinh doanh và các loại tương tự

Các khu vực với những hạn chế về vị trí và cấu hình nên được xác định

1.2.2 Yêu cầu lưu lượng

Đối với mỗi khu vực, số lượng thuê bao và thông tin của họ (kinh doanh, thôngthường, dữ liệu hoặc giọng nói) được xác định Việc dự báo thuê bao hàng năm là cầnthiết để lập kế hoạch mạng tăng trưởng

Khối lượng lưu lượng cho mỗi thuê bao và các loại hình dịch vụ xác định dựa vàotrung bình trong giờ bận rộn Thường, số liệu này được đưa ra trong Erlang cho các dịch

vụ tiếng nói và trong Kbyte/h cho các dịch vụ dữ liệu

Phân phối thuê bao không đồng đều nên được phân biệt và định lượng mật độ đểlập kế hoạch vùng phủ "nóng tại chỗ "

1.2.3 Yêu cầu dịch vụ

Các loại dịch vụ được cung cấp phải được đưa ra Đối với từng lĩnh vực, cũng cầnđược sử dụng ước tính của từng dịch vụ Các dịch vụ được đặc trưng bởi chất lượng (QoScủa Dịch vụ) tham số liên quan cho người có thẻ truy cập vô tuyến khác nhau Các thuộctính chính để xác định một dịch vụ là bit rate, trễ chuyển giao, Tỉ lệ Lỗi Bit (BER) và tỷ

lệ lỗi khối (BLER)

Các khu vực với độ tin cậy vùng phủ khác nhau nên phân biệt để xác định dịch vụ

1.2.4 Mô hình Tuning

Trong quá trình lập quy hoạch cell, công cụ quy hoạch WCDMA được sử dụng để

dự đoán phủ sóng bởi các mô hình lan truyền, phương tiện, đối với một cấu hình đặc biệt.Các mô hình truyền khác nhau được xem xét theo môi trường khác nhau như sóng vôtuyến, cáp đồng trục, cáp quang, vệt tinh Mô hình thuật toán 9999 thực hiện bởiEricsson và dựa trên mô hình Okumura-Hata được khuyến khích cho macrocell, môitrường đô thị, ngoại ô và nông thôn Mô hình (mô hình hiệu chuẩn) được thực hiện để cóđược dự đoán truyền đáng tin cậy hơn Đo và dự đoán mẫu tín hiệu được so sánh, vàgiảm thiểu lỗi giữa chúng Từ đó rút ra được kết quả thực tiễn cho quá trình quy hoạchmạng cụ thể sau này

1.3 Quy hoạch cell danh định

Phạm vi của một hoạt động quy hoạch cell danh định thường phụ thuộc vào cácyêu cầu theo giai đoạn cụ thể của quá trình quy hoạch mạng ví dụ đăng ký ứng dụng hoặcthiết kế mạng vô tuyến

Trong trường hợp của một hoạt động đăng ký, vị trí cần thiết để đạt được các yêucầu vùng phủ và lưu lượng là cần thiết

Ngoài số lượng cần các vị trí, các trạm phát và độ bao phủ dịch vụ cho mỗi vị trí.Trong việc dự đoán thu được sóng vô tuyến, công cụ lập kế hoạch WCDMA làWCDMAplanner, dựa trên các mô hình truyền sóng vôt tuyến điều hưởng được sử dụng.

Thiết kế mạng vô tuyến là một hoạt động dựa trên các dự đoán bởi các công cụthiết kế và kiến thức về môi trường thực tế của địa phương Các kết quả của hoạt độngnày là một quy hoạch mạng vô tuyến hoàn chỉnh với số lượng thực tế các vị trí và cấuhình RBS

 Sử dụng nhiều hơn của các cell cho mỗi khu vực với bán kính phủ sóng nhỏ hơn(cell tách)

 Giới thiệu microcell để tăng vùng phủ sóng

 Thực hiện vùng phủ nóng để nâng cao lưu lượng

 Thực hiện điều khiển nâng cao năng lực mạng vô tuyến điện

 Thông qua các biện pháp cụ thể để phủ sóng trong nhà

Các loại diện tích khác nhau (mô tả trong Bảng) cũng có thể đặc trưng bởi các môhình kênh khác nhau

Trong trường hợp sử dụng các cấu hình macrocell cung cấp phủ sóng trong nhà,dung sai xuyên qua cấc toà nhà, thường từ 15 đến 20dB, phải được đưa vào tính toán liênkết

Khi lập quy hoạch cho các dịch vụ dữ liệu không dây, cùng một tốc độ bit có thểđược quy định thống nhất trong khu vực cell hoặc nó có thể khác nhau và nhỏ hơn ở vùngbiên cell hơn là gần các trạm cơ sở, do đó cho phép phạm vi cell lớn hơn Sự lựa chọngiữa hai chiến lược phụ thuộc vào dịch vụ mạng

Đối với việc triển khai macrocell, phương pháp tiếp cận khác nhau và các giảipháp được xem xét theo môi trường cụ thể: xây dựng bố trí, vị trí, giao thông và mật độ.Như một hệ quả khác nhau, ba môi trường, đô thị đông đúc/ đô thị, ngoại ô/nông thôn vàđường rậm có thể được quy hoạch một cách riêng biệt trong suốt toàn bộ các khu vực

 Khu ngoại ô: Các khu vực ngoại thành được đặc trưng bởi mật độ giao thôngthống nhất Tuy nhiên, khu vực này cũng có thể có sự hiện diện của "điểm nóng",khu vực có lưu lượng giao thông cao hơn, ví dụ như các khu công nghiệp Dunglượng phụ thuộc vào mật độ và sẽ biến đổi trong trong ngày và các ngày trong mộttuần.

 Nông thôn: Các khu vực nông thôn được đặc trưng bởi một lưu lượng truy cập mật

độ thấp, do sự phân phối địa lý không đồng nhất và các trung tâm dân cư phân tán

 Đường bộ: Trong môi trường đường bộ mật độ giao thông có thể thay đổi đáng kểtrong ngày và trong những ngày khác nhau trong tuần Hơn nữa, lưu lượng thường

là tốc độ cao

CHƯƠNG 2 MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN WCDMA

2.1 Tổng quan về Mạng truy nhập vô tuyến

2.1.1 Kiến trúc Logic

Kiến trúc WCDMA RAN bao gồm

 Trạm vô tuyến cơ sở (RBS, trong 3GPP được gọi là Node B)

 Các sản phẩm giải pháp vị trí , ví dụ như ăng-ten và các hệ thống điện

 Khối điều khiển mạng vô tuyến (RNC)

 Các khối chức năng WCDMA RAN (phần mềm cho RNC và RBS)

 Chương trình hỗ trợ hoạt động truy cập mạng lưới vô tuyến (RANOS)

 Công cụ quản lý truy cập vô tuyến (TRAM)

Vận hành và bảo trì được xử lý qua quản lý được lồng trong RNC và RBS, mạngcon quản lý chương trình hỗ trợ hoạt động truy cập mạng lưới vô tuyến (RANOS) và cáccông cụ thiết lập kế hoạch, thiết kế, kiểm tra và giám sát hoạt động, quản lý truy nhập vôtuyến (TRAM)

Hình 2.2 Tổng quan mạng lưới vô tuyến

2.1.2 Chức năng mạng vô tuyến

Chức năng ban đầu có sẵn tập trung vào triển khai mạng và vùng phủ Một số ví

dụ về vùng phủ liên quan đến các giải pháp

 Tháp gắn trên bộ khuếch đại, công suất đầu ra RBS cao và truyền đa dạng

 Giải pháp đa khu vực và đa tần số

 Kiểm soát vô tuyến với các dịch vụ chất lượng khác biệt/vùng phủ

Chức năng tiên tiến mới sau đó dễ dàng để thêm vào cơ sở này Các chức năngban đầu có thể được tóm tắt như:

Chức năng truy nhập vô tuyến Bearer (RAB) cung cấp cho mạng lõi với một tập

hợp các dịch vụ giữa các mạng lõi và các UE

 Cung cấp mạng lõi với RABs phù hợp với giọng nói, mạch dữ liệu và dữ liệu gói,bao gồm cả yêu cầu dữ liệu người dùng và báo hiệu

 Xử lý nhiều các kết nối RAB đến một UE, ví dụ như cả thoại và gói chuyển mạchdịch vụ đồng thời tới một thiết bị đầu cuối

Chức năng điều khiển kết nối, ví dụ như đánh số, quản lý tín hiệu kênh, dịch vụ

RAB, phân bổ và kiểm soát vô tuyến và các nguồn khác cần thiết cho RABs

Chức năng di động, ví dụ như chuyển giao, lựa chọn lại cell, kết hợp đa dạng quản lý

và cập nhật vị trí

Các chức năng quản lý lưu lượng rất quan trọng trong WCDMA, như là một sự trao

đổi giữa lưu lượng, chất lượng, và vùng phủ Giải pháp Ericsson WCDMA RAN dễ dàng

để điều chỉnh lưu lượng vùng phủ và chất lượng với nhau Thông số giá trị tính bằngTRAM được sử dụng cho việc kiểm soát này

 Vùng phủ kiểm soát xử lý phân bố các tài nguyên vô tuyến Phân bố được dựa trêntài nguyên thông tin từ các cell liên quan cũng như các ngay cạnh chúng

 Thu nhận kiểm soát sự kiểm soát truy cập của người dùng mới vào mạng dựa trên

ví dụ tình hình tải mạng, thuê bao ưu tiên và nguồn sẵn có

 Kiểm soát tắc nghẽn làm giảm tải khi lượng tải cao

 Chất lượng dựa trên việc điều khiển năng lượng cho việc sử dụng công suất cao

Chức năng khác liên quan đến mạng vô tuyến

và hệ thống hoạt động thời gian thực với viễn thông Hệ thống truyền dẫn nội bộ sử dụngsubracks, có khả năng chuyển mạch 16Gbit/s, và phù hợp cho các giải pháp mạng STM,

ATM và IP Nền tảng này hỗ trợ phần cứng tăng tốc chuyển mạch cho ATM, AAL2 và

IP cả hai version 4 và 6

Chuyển mạch ATM và chức năng định tuyến IP có sẵn trong tất cả các các nút,cung cấp sự tự do lớn khi xác định mạng topo Quản lý sử dụng định tuyến IP để tạo ramột mạng nội bộ O & M, cho phép tất cả các nút được truy cập từ bất cứ nơi nào, tức làbất kỳ RBS hoặc vị trí RNC Quản lý riêng biệt liên kết truyền dẫn không cần thiết nhưmạng nội bộ IP sử dụng cùng một liên kết vật lý như các dữ liệu người dùng

Mô đun nền tảng dễ dàng để tạo các nút và sản phẩm với cấu hình, chức năng, lưulượng, độ tin cậy và hiệu suất khác nhau

2.1.4 Nguyên tắc O&M

Hình 2.3 Nguyên tắc O&M trong WCDMA RAN

Các hoạt động đầy đủ và hệ thống bảo trì trong WCDMA RAN được xây dựngtrên bốn nguyên tắc:

 Quản lý phần tử ẩn thực hiện trong các phần tử mạng, có nghĩa là mỗi node chứa

tất cả chức năng quản lý của nó, xem hình 2.3

 Mạng nội bộ O&M, tất cả các nút mạng bao gồm cả RANOS đều kết nối với

Hình 2.4 Phần tử quản lý ẩn

Quản lý phần tử ẩn loại bỏ sự cần thiết cho việc đồng bộ hóa công cụ quản lý vàcác phiên bản hệ thống, chức năng O&M nằm bên trong các nút Chỉ có một trình duyệtweb yêu cầu để truy cập Các tính năng quản lý phần tử khác:

 Đa ngôn ngữ ẩn (không tùy chọn tiếng Anh) giao diện người dùng và dữ liệu, vớisiêu văn bản liên kết tới dữ liệu, các bộ phận có liên quan và các nút hàng xóm

 Hỗ trợ mạng nội bộ O&M , bằng cách sử dụng HTTP và các giao thức tiêu chuẩnkhác Kết nối với trình duyệt web, ví dụ như một máy tính, thông qua Ethernet nộihạt hoặc từ xa qua mạng nội bộ O&M

 Hỗ trợ cho các thiết bị khác trên RNC/RBS Ethernet và sử dụng các chức năngmạng nội bộ O&M cho phép kiểm soát từ xa và giám sát các thiết bị đó Mạng nội

bộ O&M cung cấp các khả năng truy cập vào nút ở bất cứ nơi nào

 Truy nhập đơn cho mỗi người dùng để toàn bộ mạng lưới có thể ngăn sử dụng tráiphép hệ thống và các cuộc tấn công an ninh

 Thông thường các chức năng thiết bị chẳng hạn như khóa và mở khóa thiết bị vànguồn, bao gồm khả năng chặn mềm, bản sao lưu lượng, giám sát hoạt động

 Cài đặt phần mềm từ xa và nâng cấp, với rối loạn lưu lượng tối thiểu

RANOS và TRAM có thể trao đổi hiệu suất và dữ liệu cấu hình Sau khi quyhoạch với TRAM, dữ liệu cấu hình mạng được tinh lọc và nạp vào các RBS và RNCthông qua sự hỗ trợ của RANOS Dữ liệu thu được bởi RANOS có thể được sử dụng bởiTRAM như là đầu vào để đánh giá mạng lưới và tiếp tục quy hoạch, xem hình 2.4

Hình 2.5 Tương tác giữa RANOS và TRAM cho mạng cấu hình lại

Phần tử quản lý, RANOS và quản lý mạng cho phép ba lớp kiến trúc O&M, xemHình 2.5 RANOS có chức năng là cổng vào cho sự tương tác với hệ thống quản lý mạnghiện có, bằng cách sử dụng các giao diện mở và các giao thức.

Hình 2.6 Đặc tính chức năng của ba lớp quản lý

2.1.5 Kiến trúc mạng truyền dẫn

Thông qua việc chuyển mạch linh hoạt, AAL2 và chức năng chuyển mạch IP tíchhợp trong các RBS và RNC, công nghệ mạng và cấu trúc liên kết khác nhau được hỗ trợ.Người ta sử dụng dịch vụ hấp dẫn hoặc để đơn giản hóa quản lý của một mạng truyền dẫnphổ biến cho nhiều hệ thống

Các giao diện logic, Iu, Iur, Iub linh hoạt có thể được trộn lẫn trên đường truyềnvật lý Một ví dụ của việc này là sử dụng các liên kết tương tự được sử dụng để truy cậpvào mạng lõi để thực hiện Iur

Các nút có thể được liên kết vật lý với nhau bằng cách sử dụng topo mạng thíchhợp hơn, có thể là hình sao, sao xếp chồng hoặc vòng Trong một số các cấu hình các núthoạt động như hub tập trung lưu lượng Cả RBS và RNC hỗ trợ giao diện vật lý trongkhoảng 1,5 Mbit/s đến 155Mbit /s

2.2 Chức năng các sản phẩm WCDMA ran

Các chức năng mạng vô tuyến cho RBSs và RNC được cung cấp bởi các sản phẩmphần mềm Cơ bản và ít nhất một gói sản phẩm tùy chọn là cần thiết cho hoạt động củamạng, hãy xem Hình 2.6

Hình 2.7 Các mối quan hệ sản phẩm phần mềm

Basic, bao gồm các chức năng thiết yếu cần cho mạng vô tuyến, mạng truyền dẫn,

đồng bộ hóa và tính năng quản lý, chẳng hạn như:

 Điều khiển cung cấp và tắc nghẽn

 Điều khiển năng lượng

 Chuyển mạch kênh

 Chuyển giao cứng / mềm / mềm hơn

 Chuyển đổi ATM và AAL2

Voice, cung cấp hỗ trợ cho truyền thông tiếng nói ví dụ như Đàm thoại RAB cho

Interactive, cung cấp các dữ liệu gói nỗ lực cao nhất lên đến 384 kbps.

Multiple, cung cấp hỗ trợ cho nhiều RABs kết nối đồng thời cùng một UE.

GSM Interoperability, cung cấp chức năng chuyển giao để tạo điều kiện vùng

phủ được liền mạch bảo hiểm

Transmission Co-siting, cung cấp khả năng chia sẻ liên kết truyền tải hệ thống

với mạng 2G và các nút WCDMA RAN, để tiết kiệm chi phí mạng lưới truyền tải và đơngiản triển khai mạng

2.3 RANOS – Hỗ trợ hoạt động truy cập mạng lưới vô tuyến

RANOS là sự hỗ trợ hoạt động cho hệ thống nút WCDMA RAN Nó bổ sung cácyếu tố chức năng quản lý mạng triển khai thực hiện trong các nút để tạo ra một phần tửmạng đầy đủ quản lý môi trường cho mạng

RANOS cung cấp quản lý phối hợp của nhiều nút cho một số nhiệm vụ, chẳng hạnnhư tải các phần mềm, lưu trữ và cấu hình WCDMA RAN RANOS cũng định nghĩa cáccảnh báo thuê bao trong tất cả các nút Việc kiểm kê chức năng làm cho nó dễ dàng cóđược một cái nhìn tổng quan cũng như là một cái nhìn chi tiết về các tài nguyên mạng.Cấu hình mạng cũng như cấu hình trong mỗi node đơn giản khi xử lý thông qua RANOS

RANOS được thiết kế dễ dàng tích hợp vào quản lý bất kỳ môi trường nào Các

hệ thống khác có thể liên hệ với RANOS để đăng ký các cảnh báo liên quan

RANOS thống kê và ghi sự kiện thông tin từ các nút có thể được thu thập bởi các thuê.RANOS cũng có thể giám sát mạng thông giám sát hiệu suất mà một cảnh báo có thểđược xác định để được cấp nếu một tiêu chí nhất định được đáp ứng

Hình 2.8 Chức năng RANOS

2.4 TRAM – Công cụ quản lý truy cập vô tuyến

TRAM cho phép triển khai và quản lý nhanh chóng, dễ dàng và chất lượng caoWCDMA RAN TRAM cung cấp tích hợp mạng lưới thiết kế, giám sát và quản lý hiệusuất trạm phát và mạng lưới truyền dẫn

2.4.2 Bộ truyền tải WCDMA

Có giá trị cho cả quy hoạch ban đầu và mở rộng quy hoạch mạng truyền tải Cáccông cụ nhập dữ liệu từ hoạch định WCDMA và từ mạng thực tế sau đó đưa kết quả chocác nút qua RANOS Công cụ hỗ trợ chia sẻ các tài nguyên truyền dẫn với các ứng dụngkhác, lập kế hoạch truyền vật lý Một thuật toán đo kích thước tiên tiến sẽ giúp các nhàquy hoạch mạng định vị và đo kích thước của các nút mạng RNC

2.4.3 Bộ tối ưu hoá WCDMA

Theo dõi các trạm phát và thực hiện mạng truyền tải , do đó hình thành một nềntảng cho việc phân tích và tối ưu hóa mạng Kết quả từ phân tích có thể được sử dụng đểthay đổi dữ liệu cấu hình nút hoặc để mở rộng hoạch định Đầu vào cho công cụ này làlưu lượng và dữ liệu cấu hình thu thập thông qua RANOS Công cụ này sử dụng số liệuthống kê, dữ liệu sự kiện, các bản ghi cũng như khảo sát TEMS cho dữ liệu WCDMA

2.4.4 Khảo sát TEMS cho WCDMA

Khảo sát TEMS cho WCDMA là việc kiểm tra ổ đĩa và dữ liệu từ các công cụ để

đo hiệu suất của mạng vô tuyến trên đường xuống Nó phù hợp cho các ổ đĩa thử nghiệm,cho điều chỉnh ban đầu và tối ưu hóa mạng, cũng như nền tảng lâu dài cho việc thu thập

số liệu thống kê Kết quả được sử dụng bởi các công cụ khác

2.5 Chuyển đổi GSM

2.5.1 Hoạch định và triển khai

Các công cụ hoạch định WCDMA, truyền tải WCDMA và các công cụ thiết kế cóthể được sử dụng cùng với thông tin từ mạng GSM hiện có để đơn giản hóa việc phối hợphoạch định Các thông tin chung cũng được sử dụng để cung cấp bản đồ vùng phủ chung,thông tin di động hàng xóm, và mạng truyền tải Điều này làm cho quá trình thiết kế vàtriển khai mạng WCDMA phối hợp với mạng GSM trở nên đơn giản Một khía cạnhquan trọng trong quy hoạch là các site mới nên tránh để hạn chế chi phí và thời gian triểnkhai

2.5.2 O&M chung

Điều này sẽ được hỗ trợ trên các cài đặt cơ sở cũng như cho các mạng mới, ví dụnhư GPRS Thiết kế này được tập trung vào các khái niệm về hội nhập điểm tham khảo,được cung cấp bởi các nhà quản lý mạng, RANOS trong trường hợp của WCDMA RAN

Nhiều trong số các nguyên tắc cơ bản cho sự tương tác điều hành được giữ lại từcác hệ thống hiện có và có thể được công nhận, nhưng trong hầu hết các trường hợp sửađổi đôi chút để tăng hiệu suất trong O&M.

2.5.3 Truyền dẫn chung

WCDMA RAN truyền giải pháp đã thông qua tích hợp chức năng chuyển đổi đặcbiệt linh hoạt khả năng kết hợp hiệu quả với các hệ thống 2G Các chức năng mô phỏngmạch cho phép lưu lượng 2G truy cập đến và thực hiện thông qua mạng truyền dẫn đượcxây dựng cho WCDMA RAN, và hỗ trợ cho các liên kết phân đoạn mà không yêu cầutính toàn vẹn khe thời gian cho phép các mạng hỗn hợp hiện có cũng có thể được sử dụnghiệu quả cho lưu lượng truy cập 3G

2.5.4 Chuyển giao

Chuyển giao đến và từ GSM có lẽ là tính năng quan trọng nhất cho một chuyểnđổi GSM hiệu quả Để hạn chế tải cho cập nhật vị trí khu vực, trong không khí và hướngtới đăng ký vị trí nhà , HLR, khu vực chồng lấn vị trí được hỗ trợ

CHƯƠNG 3 GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA

3.1 Hoạch định phổ

Công nghệ thế hệ thứ ba (3G) được thiết kế để cách mạng hóa khả năng của truyềnthông di động Các hệ thống 3G dự kiến sẽ được tích hợp tất cả các dịch vụ hiện tại vàtương lai vào một hệ thống Để áp ứng được tất cả các ứng dụng đa phương tiện và tiếtkiệm tài nguyên phổ tần, mạng 3G sử dụng cả cả hai phương pháp chuyển mạnh làchuyển mạnh kênh và chuyển mạch gói Tốc độ truyển dữ liệu rất cao (lên đến 2 Mbps)

sẽ cho phép truyền thông tin bằng nhiều phương tiện truyền thông khác nhau như bằnggiọng nói, tranh, ảnh, ký tự và chữ số, video clip, sound tracks và các phần mềm ứngdụng WCDMA/UMTS là một trong các hệ thống 3G nằm trong họ IMT-2000

3.1.1 Chuyển giao các dải tần

ITU đã khuyến nghị sử dụng 2 dải tần từ 1885-2025 MHz và 2110-2200 MHz choviệc phát triển hệ thống viễn thông di động mặt đất công cộng tương lai.(Hình 3.1)

 Châu Âu

Ủy ban truyền thông vô tuyến châu Âu (ERC) vào ngày 30/07/1997 đã đưa raquyết định về các dải tần cho hệ thống truyền thông di động toàn cầu bao gồm các điểmchính sau đây:

 Dùng các dải tần 1900-1980 MHz, 2010-2025 MHz, 2110-2170 MHz cho các ứngdụng UMTS mặt đất

 Dùng các dải tần 1980-2010 MHz và 2170-2200 MHz cho các ứng dụng UMTS

vệ tinh

 Ít nhất là 2x40 MHz trong dải tần 1900-1980 MHz và 2010-2170 MHz được cungcấp cho UMTS vào ngày 1 tháng 1 năm 2002 Sau đó việc mở rộng thêm các dảitần sẽ được quyết định trong quyết định 2 vào ngày 1 tháng 1 năm 2005 tùy theonhu cầu sử dụng thực tế

 Các yêu cầu về dải tần và ngày đưa vào hoạt động các dải tần mới sẽ được cânnhắc sau khi có thêm kinh nghiệm về quá trình hoạt động thực tế của hệ thốngUMTS

Dự kiến là nhiều dải tần hơn sẽ được cung cấp sau năm 2005 và nhiều nhà cungcấp hơn có thể được cấp phép hoạt động sau ngày này Các nhà cung cấp cũ cũng sẽ được

mở rộng dải tần mà họ đang sử dụng CEPT ở châu Âu có thể mở rộng thêm cho tất cảcác ITU 1 dải tần 15MHz với việc đã sử dụng cho DECT Kết quả là một dải tần155MHz cho các dịch vụ mặt đất và một dải tần 60Mhz cho các ứng dụng vệ tinh UMTS

đã được dưa vào sử dụng trong số 2GHz dải tần của MSS

 Châu Á / Thái Bình Dương

Việc phân bổ cái dải tần tại các quốc gia châu Á Thái Bình Dương có thể sẽ tương

tự như ở châu Âu Vì vậy, kịch bản tương tự sẽ xuất hiện như ở Châu Âu

 Bắc Mỹ

Tình hình là khác hẳn ở Bắc Mỹ Việc giới thiệu các dịch vụ PCS chia thành cácdải tần 2x15 MHz và 2x5 MHz đến 1990 MHz Tốc độ chip cho WCDMA vàCDMA2000 hiện tại là bằng nhau (3,84 Mcps) Bắc Mỹ chỉ có thể sử dụng các dai tần 5đến 15 MHz trong băng tần PCS Do đó, băng thông tối thiểu 5 MHz cho mỗi nhà điềuhành là một yêu cầu quan trọng để đáp ứng được các tiêu chuẩn, nó cũng đã bao gồmkhoảng bảo vệ Phần trên của phổ IMT-2000 từ 2110 đến 2160 MHz có thể được sử dụngbởi IMT-2000/UMTS Ở Mỹ, các băng tần PCS là đã có sẵn cho các nhà khai thác

Ví dụ về việc chuyển giao dải tần được minh họa trong hình bên dưới

Do sự thành công của hệ thống thế hệ thứ hai, việc phân bổ phổ gốc tại WARC '92

sẽ là không đủ về lâu dài Diễn đàn UMTS do đó tập trung vận động hành lang cho cácphần mở rộng, mà sẽ được quyết định tại WRC 2000 Nó dự đoán một nhu cầu về mộtdải phổ 400 MHz vào năm 2005 và khoảng 600 MHz vào năm 2010

 Một chế độ Time Division Duplex (TDD) sẽ được áp dụng cho tư nhân, các dịch

vụ trong nhà với hai dải tần riêng biệt(1900-1920 MHz và 2010 - 2025 MHz (chủ

Lưu ý: Tốc độ quét kênh là 200 kHz, có nghĩa là tần số trung tâm phải là một bội sốcủa 200 kHz Ngoài ra các chế độ TDD được xem là một bổ sung cho WCDMA để tăngcường khả năng hoạt động tại các khu vực nội bộ Ban đầu, Ericsson sẽ cung cấpWCDMA, trong khi các thiết bị TDD sẽ đưcọ cung cấp ở giai đoạn sau (cung cấpWCDMA là cung cấp dịch vụ còn cung cấp TDD là cung cấp thiết bị để cho tư nhân cóthể tự thiết lập và quản lý hệ thống mạng di động nội bộ).

3.2 Giới thiệu chung về CDMA

Trong một mạng vô tuyến, số lượng lớn thuê bao mỗi mét vuông (mật độ thuê baolớn) là yếu tố hạn chế khả năng thu nhận tín hiệu Trong môi trường vô tuyến, nếu cầnxem xét mở rộng băng thông, kỹ thuật phổ lan truyền (spread spectrum) có thể giúp cảitiến đáng kể khả năng thu nhận tín hiệu

Việc cải thiện khả năng phát hiện tín hiệu có ảnh hưởng quan trọng và trực tiếpđến việc mở rộng băng thông Mỗi bit thông tin được mã hóa với một chuỗi ngẫu nhiênhoặc mã (random sequence or code) Mỗi bit thông tin được đại diện bởi một chuỗi các

"chip" Điều này cho phép mở rộng băng thông đáng kể,vì tốc độ chip cao hơn rất nhiều

so với tốc độ thông tin Số lượng chip được dùng để mã hóa cho mỗi biểu tượng dữ liệuđược gọi là Spreading Factor (SF) Trong WCDMA, tốc độ chip được thiết lập cơ bản là3,84 Mcps

Nếu việc mở rộng băng thông là đầy đủ, chất lượng truyền dẫn có thể được chấpnhận là thu được ngay cả khi các tín hiệu nhiễu mạnh hơn so với tín hiệu mong muốn tạiđầu vào máy thu Điều này tương ứng với một tỷ số bảo vệ âm (C/I) dB Trong một hệthống phổ lan truyền thuật ngữ được sử dụng là biên độ gây nhiễu (the jamming margin)(J/C) dB Đây là thước đo mức tối đa của các tín hiệu nhiễu trên tổng công suất, J, tại đầuvào máy thu, mà chất lượng truyền dẫn vẫn chấp nhận được

Khả năng nhận biết tín hiệu mong muốn trong môi trường nhiễu mạnh dựa trên cơ

sở đầu thu có thể nhận biết các tín hiệu có mã đánh dấu Lan truyền phổ cung cấp một sựđối xử khác biệt giữa tín hiệu được đánh dấu và các tín hiệu khác Đây là CDMA có thểlàm

CDMA cho phép một số liên kết vô tuyến đồng thời sử dụng một tần số chung.Phân biệt đối xử giữa các tín hiệu mong muốn và tín hiệu nhiễu đạt được bằng cách xử lýtín hiệu một cách thích hợp trong thu nhận Yêu cầu cơ bản là tín hiệu mong muốn được

mã hoá Đầu thu sẽ chỉ nhận, với độ nhạy lớn nhất(full), các tín hiệu được mã hóa đúng

và được đồng bộ hóa đúng thời điểm (tức là các tín hiệu khác vẫn được nhận nhưngkhông phải với độ nhạy lớn nhất)

3.2.1 Truy cập vô tuyến WCDMA

Hình 3.10 Khái niệm ETSI WCDMA-Đặc tính kỹ thuật

WCDMA được dành cho các dịnh vụ băng rộng và cần tốc dộ ít nhất là 384 kbit/svới một vùng phủ sóng tốt và tính di động đầy đủ (Hình 3.3) Có thể hỗ trợ cục bộ với tốc

độ lên đến 2Mb/s và dải tẩn 5MHz Đối với một kết nối có các dịch vụ hỗn hợp, mỗi dịch

vụ được tối ưu hóa để đưa ra những yêu cầu đặc biệt cho riêng nó(BER, delay tối đa,công suất, ) Sau khi được mã hóa và đan xen, các dịch vụ khác nhau được ghép vớinhau trên kênh vật lý

Đề án truy nhập là Direct-Sequence Code Division Multiple Access( Tên “directsequence CDMA “ có nghĩa là một chuỗi mã được trực tiếp sử dụng để điều chế các tínhiệu các tín hiệu vô tuyến được truyền) với thông tin lan truyền chiếm khoảng 5MHzbăng thông Tốc độ chip cơ bản là 3,84 Mcps với khoảng cách giữa các dải tần là khoảng5MHz

Khoảng cách giữa các dải tần là linh hoạt để thích ứng với các yêu cầu tách khácnhau Một số thông số quan trọng của 3PP WCDMA được liệt kê trong Hình 3.3

Hình 3.11 Đặc tả kỹ thuật 3GPP WCDMA

Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của WCDMA là công suất mà tài nguyên chia

Hình 3.12 Sự linh hoạt tốc độ bit

Điều này làm cho WCDMA rất linh hoạt trong việc xử lý các dịch vụ và các dịch

vụ hỗ hợp với các yêu cầu về tố độ khác nhau Quản lý tài nguyên vô tuyến là để đảm bảophân bổ công suất cho mỗi người dùng (call), và bảo đảm nhiễu không vượt quá mức tối

đa cho phép Không cấp phát mã , time-slots là cần thiết vì nhu cầu về tố đột bit có thểthay đổi, điều đó có nghĩa là cấp phát các kênh vật lý vẫn không thay đổi khi yêu cầu vềtốc độ bit thay đổi

Hơn nữa, WCDMA yêu cầu không quy hoạch tần số, vì có sự tái sử dụng cell.(chú

ý yêu cầu không được làm sẽ khác với không yêu cầu làm)

Sự linh hoạt về tốc độ được hỗ trợ trong WCDMA, vì nó sử dụng mã biến đổi hệ

số lan truyền trực giao (OVSF), cho việc kênh hóa những người sử dụng khác nhau (Hình3.5)

Hình 3.13 Mã biến đổi tần số lan truyền trực giao

Channelization codes of different length, depending of the bit (kênh hóa mã có độ dài

khác nhau, phụ thuộc vào bit)

Ensures orthogonality even with different rates and spreading factors (đảm bảo trực

giao ngay cả với các tốc độ dòng bit và yếu tố lan truyền khác nhau)

Các mã này có đặc điểm là duy trì sự tách biệt giữa những người sử dụng (hoặc làgiwuax các ứng dụng khác nhau của cùng một người sử dụng) ngay cả khi họ có tốc dộbit khác nhau Do đó một nguồn tài nguyên vật lý có thể được sử dụng cho nhiều dịch vụvới những tốc độ bit khác nhau Vì có sự thay đôi về tốc độ bit, công suất được điềuchỉnh để có thể đảm bảo được chất lượng dịch vụ ở bất kỳ thời điểm nào

Mỗi một khung vô tuyến (radio frame) 10ms được chia thành 15 slots Mỗi slotstương ứng với một đơn vị điều khiển công suất Điều khiển công suất bằng SIR (Signal toInterference Ratio) sẽ dùng một vòng lặp để đạt đến SIR mục tiêu và SIR mục tiêu có thểthay đổi bởi một vòng lặp ngoài

3.2.2 Các chế độ UTRAN

Có hai chế độ UTRAN được đưa ra FDD (Frequency Division Duplex) &TDD(Time Division Duplex) – ghép kênh phân chia theo tần số và thời gian, hoạt động vớicác dải tần ghép đôi và không ghép đôi Chế độ FDD và TDD có các đặc trưng sau:

 FDD: ghép kênh phân chia theo tần số trong đó uplink và downlink sử dụng haidải tần vô tuyến cách biệt (hai dải tần không liên tiếp nhau ví dụ như 1000-2000

và 2000-3000 MHz là hai dải tần liên tiếp 1000-2000 3000-4000MHz thì khôngliên tiếp) Mỗi uplink và downlink sử dụng hai dải tần khác nhau Một cặp ghépđôi dải tần được sử dụng bởi hệ thống

 TDD ghép kênh phân chia theo thời gian trong đó uplink và downlink được thựchiện trên cùng một dải tần số bằng cách sử dụng đồng bộ hóa về thời gian TrongTDD, khe cắm thời gian trên kênh vất lý đưcọ chia thành phần truyền tải và phầntiếp nhận Thông tin trên uplink và downlink được truyền tải qua lại

Các chế độ TDD được xem là một bổ sung cho WCDMA để tăng cường khả nănghoạt động tại các khu vực nội bộ sử dụng các dải tần không ghép (unpaired) Các dải tầnkhông ghép đôi có thể không cần thiết cho việc triển khai ban đầu do nhu cầu về côngsuất chỉ ở mức trung bình trong giai đoạn đó Ban đầu, Ericsson sẽ cung cấp WCDMA,trong khi các thiết bị TDD sẽ được cung cấp ở giai đoạn sau

uplink (downlink), và với TDD tốc độ điều chế biểu tượng tạm thời sẽ là từ 3.84 Mspsđến 240 ksps.

3.2.4 Cân bằng lưu lượng và vùng phủ

Để đạt hiệu suất tối đa WCDMA hỗ trợ kiểm soát nhanh chóng chất lượng dựatrên kiểm soát công suất Kiểm soát chất lượng dựa trên việc kiểm soát công suất dẫn tới

sự cân bằng giữa phủ sóng và công suất Hành vi này cũng được tăng lên vì công suất làtài nguyên dùng chung và vì sự tái sử dụng tần số

Khi tải của hệ thống là thấp, người dùng không tạo ra nhiễu quá lớn Do đó nhiễuhầu hết là không ảnh hưởng đến kiểm soát công suất (non-power controlled) Ví dụ nhưnhiễu do môi trường và những loai nhiễu không ảnh hưởng công suất của kênh downlink.Trong trường hợp tải thấp, phạm vi phủ sóng là lớn vì người dùng trong cell không gây ranhiễu quá lớn Hơn nữa nhưng thay đổi về số lượng người dùng trong một cell hầu nhưkhông làm ảnh hưởng đến nhiễu vì hầu hết các nhiễu là không ảnh hưởng đến kiểm soátcông suất

Mặt khác khi tải của hệ thống là cao, các nhiễu làm ảnh hưởng công suất controlled interference) hầu hết đều được gây ra bởi người dùng Điều này có nghĩa phạm

(power-vi phủ sóng tối đa là giảm Vì hầu hết các nhiễu đều ảnh hưởng đến công suất, nên (power-việcthay đổi số lượng người dùng có ảnh hưởng lớn đến hệ thống Để ứng phó với nhữngthay đổi tương đối lớn và nhanh chóng việc năng cao tính năng của mạng vô tuyến là cầnthiết

Trong giai đoạn đầu, khuyến cáo là tải cảu hệ thống chỉ nên chiếm khoảng từ 50đến 60% công suất Điều này không nên được coi là một hạn chế, vì trong giai đoạn banđầu mục tiêu chính là việc phủ sóng.(Tức là trong giai đoạn đầu cứ phử sóng toàn bộ đi

đã đến giai đoạn kế tiwwps mới quan tâm đến chất lượng) Trong quá trình mở rộng yêucầu về tải trong một số phần của hệ thống có thể tăng lên, điều đó có nghĩa là hệ thốngphải có khả năng chịu được tải trọng cao hơn Điều này sẽ được thực hiện bằng việc thêmvào các chức năng mới ví dụ như chức năng kiểm soát truy nhập và kiểm soát ùn tắc

Một cách khác để tạo ra sự cân băng giữa phạm vi phủ sóng và công suất là sửdụng các giải pháp lặp như lặp RF hay hệ thống phân phối quang Mục đích của việc sửdụng giải pháp lặp trong hệ thống là mở rộng phạm vi phủ sóng bằng việc phân phối lạicông suất có sẵn

3.2.5 So sánh đường lên và đường xuống

Một khía cạnh khác ảnh hưởng đến việc thiết kế hệ thống mạng là công suất đầu racủa downlink có thể được coi là một tài nguyên dùng chung Điều này có nghĩa là cácngười dùng khác nhau sẽ cso những công suất đầu ra khác nhau phụ thuộc vào dịch vụcủa họ và cũng phụ thuộc vào nhiễu của downlink

Trong downlink các loại dịch vụ tham gia vào quá trình điều chỉnh công suất tối

đa, có nghĩa là người sử dụng sẽ nhận được công suất đầu ra tối đa để tất cả các dịch vụđều có phạm vi phủ sóng downlink là như nhau Đó là do công suất là nguồn tài nguyêndùng chung Tuy nhiên trong uplink không xảy ra điều này, bởi vì mỗi thiết bị đầu cuối

có giá trị công suất tối đa riêng Có nghĩa là các dịch vụ khác nhau sẽ được phạm vi phủsóng uplink khác nhau, vì các dịch vụ khác nhau đòi hỏi công suất đầu ra uplink khácnhau

Trong các giải pháp để có phạm vi phủ sóng cao, tức là tải thấp, có thể nhận thấydownlink có công suất cao hơn so với upink Người dùng sẽ nhận được công suất cao hơn

từ downlink so với uplink Đây là một ưu điểm vì có nhiều downlink hơn là uplink Đểcải tiến downlink hơn nữa Ericsson’s macro RBSs cho phép ghép Multi Channel PowerAmplifiers (MCPAs) và bằng cách đó tăng gấp đôi công suất đầu ra downlink

3.2.6 Các đặc điểm chính WCDMA

Để đáp ứng các yêu cầu về hỗ trợ linh hoạt và hiệu quả các dịch vụ UMTS, hệthống mạng truy nhập vô tuyến cần phải hỗ trợ một số tính năng chính WCDMA có khảnăng để thực hiện điều này

Một số tính năng chính về dịch vụ và hoạt động của hệ thống vô tuyến WCDMAđược tóm tắt như sau:

 Hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu cao (384 kbps với vùng phủ sóng rộng và 2 Mbps vớivùng phủ sóng cục bộ) Điều này có thể đạt được với băng thông 5Mhz

 Độ linh hoạt dịch vụ cao, tức là có khả năng hỗ trợ các thiết bị và tốc độ bit đadạng trong mỗi kết nối Gói truy nhập hiệu quả với kiểm soát kênh rất linh hoạtcho việc báo hiệu gói tin truy nhập và nhận biết gói tin

 Kiếm soát năng lượng hiệu quả Giảm nhiễu phát ra (Tăng công suất) và giảmtruyền tải năng lượng (tăng thời gian hoạt động của pin)

 Thiết kế để hỗ trợ các mở rộng trong tương lai/ các công nghệ làm tăng phạm viphủ sóng ví dụ như các ăng ten thích nghi, cấu trúc thu nhận tiên tiến, và đa dạngtruyền tải

 Hệ thống cơ bản có công suất và phạm vị bao phủ tốt mà không cần các kỹ thuậtphức tạp (đa dạng người dùng/phát hiện tín hiệu, các thuật toán quản lý tài nguyên

vô tuyến động, đáp ứng liên kết phức tạp, hoạch định tần số, vv)

 Hỗ trợ chuyển giao liên tần với cấu trúc phân cấp cell, và chuyển giao với các hệthống khác, bào gồm chuyển giao với GSM

 Không có tính chu kỳ trong việc truyền tín hiệu của uplink để tránh các vấn đề củaviệc cản trở âm thanh

 E-WCDMA tăng cường hơn nữa tốc độ dữ liệu

3.3 Kênh truyền

Hình 3.14 Cấu trúc kênh

Một kênh truyền được định nghĩa là đặc tính của dữ liệu và cách thức truyền dữliệu đó thông qua các cổng vô tuyến(air interface) Có thể phân loại kênh truyền thành hainhóm:

 Kênh riêng, sử dụng địa chỉ riêng của UE

 Kênh thông thường, sử dụng địa chỉ cụ thể của UE nếu cần thiết

3.3.1 Kênh truyền chuyên dụng

Chỉ tồn tại một loại kênh truyền chuyên dụng, kênh riêng (DCH)

Kênh riêng (DCH) là kênh truyền hai chiều up và down DCH mang tất cả cácthông tin riêng biệt của người dùng, đó là dữ liệu và các thông tin điều khiển lớp cao.DCH hỗ trợ chuyển giao mềm, kiểm soát công suất nhanh và thay đổi tốc độ dữ liệunhanh trên cơ sở frame-by-frame DCH truyền tải trên toàn bộ cell hoặc một phần cell sửdụng chùm tia ăng-ten (beam-forming antennas)

3.3.2 Kênh truyền thông thường

Có sáu loại kênh truyền thông thường BCH, FACH, PCH, RACH, CPCH vàDSCH (DSCH và CPCH là các kênh quang)

BCH - Kênh Quảng bá (Broadcast Channel) là kênh truyền downlink được sử

dụng để phát các thông tin quảng bá và các thông tin riêng về cell Dữ liệu được truyền là

mã truy cập ngẫu nhiên và khe cắm truy cập trong cell BCH luôn truyền qua toàn bộ cáccell và có định dạng truyền duy nhất

FACH - Kênh chuyển giao truy nhập (Forward Access Channel) là kênh truyền

downlink mang thông tin điều khiển dể nhận biết các thiết bị đầu cuối ví dụ sau mộtthông báo truy cập ngẫu nhiên FACH cũng có thể mang gói dữ liệu FACH truyền tảitrên toàn bộ cell hoặc một phần cell sử dụng chùm tia ăng ten FACH có thể truyền sửdụng kiểm soát công suất chậm