KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ THUÊ BAO TRONG HỆ THỐNG UMTS

KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ THUÊ BAO TRONG HỆ THỐNG UMTS Do nhu cầu thông tin liên lạc của con người phát triển với tốc độ nhanh và đặc biệt thông tin liên lạc không dây đã trở thành nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày. Sự phát triển nhanh của thông tin di động cùng với sự đa dạng về dịch vụ được cung cấp. Với tính chất di động của người sử dụng truyền thông không dây, việc xác định vị trí đầu cuối không dây trở thành một yêu cầu quan trọng và cần được quan tâm. Khi số lượng thuê bao sử dụng dịch vụ định vị thuê bao tăng thì các kỹ thuật định vị có độ chính xác cao sẽ được xem xét, trong đó có kỹ thuật TOA và TDOA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BÁO CÁO LUẬN VĂN CAO HỌC

KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ THUÊ BAO TRONG

HỆ THỐNG UMTS

CBHD: TS TRỊNH QUANG KHẢI HVTH: TRẦN VĂN KHANH

LỚP : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ K19

Tp.HỒ CHÍ MINH - 06/2013

1

• Do nhu cầu thông tin liên lạc của con người phát triển với tốc

độ nhanh và đặc biệt thông tin liên lạc không dây đã trở thành nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày

• Sự phát triển nhanh của thông tin di động cùng với sự đa dạng

về dịch vụ được cung cấp

• Với tính chất di động của người sử dụng truyền thông không dây, việc xác định vị trí đầu cuối không dây trở thành một yêu cầu quan trọng và cần được quan tâm

• Khi số lượng thuê bao sử dụng dịch vụ định vị thuê bao tăng thì các kỹ thuật định vị có độ chính xác cao sẽ được xem xét, trong đó có kỹ thuật TOA và TDOA

2

Ưu điểm:

- Tăng độ chính xác trong định vị thuê bao

- Không lệ thuộc vào thiết bị đầu cuối

- Thời gian định vị nhanh

- Ít tốn năng lượng cho thiết bị đầu cuối

- Họat động tốt trong môi trường indoor

Chương I: Tổng quan về hệ thống thông tin di động.

Chương II: Kỹ thuật định vị TOA và TDOA.

Chương III: Ứng dụng của kỹ thuật định vị thuê bao trong

hệ thống UMTS.

Kết luận và hướng phát triển của đề tài.

Chương I

Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G

Mô hình hệ thống GSM

Mô hình hệ thống 3G WCDMA UMTS

Phân loại định vị phổ biến:

* Standalone: Tiêu chuẩn nhất là phương pháp định vị Cell-ID

* Radio-based: Đây là kỹ thuật dựa trên các trạm phát sóng,

tín hiệu được truyền từ thuê bao di động đến các trạm gốc để xác định vị trí của thuê bao đó ( Kỹ thuật tiêu biểu: AOA, TOA…)

* Satellite-based: GPS là hệ thống định vị độc lập và không

cung cấp bất kỳ tính năng truyền thông nào

Chương II

* Kỹ thuật dựa trên AOA xác định góc bằng cách so sánh hướng truyền sóng và một hướng tham khảo.

* Hướng tham khảo thường được chọn là hướng Bắc Góc hợp bởi hướng truyền sóng và hướng Bắc gọi là góc tuyệt đối, còn góc hợp bởi 2 hướng truyền sóng gọi là góc tương đối

* Sự định hướng là sự xác định được hướng của đối tượng cần xác định vị trí so với hướng Bắc

Mô hình kỹ thuật định vị AOA

- Trong đó, u là đối tượng cần xác định vị trí, b1, b2 là trạm đã biết

vị trí ▲θ là góc định hướng của đối tượng

- Khi đó, góc tới tuyệt đối của trạm b1 là (θ1+▲θ), do đó vị trí của đối tượng sẽ nằm trên tia xuất phát từ trạm 1 hợp với hướng Bắc

- Trong hình trên, những góc b1ub2, b1ub3, b2ub3 là những AOA

tương đối Kiến thức hình học cơ bản cho thấy những góc trên

đường tròn căng cùng 1 dây cung thì chúng sẽ bằng nhau

- Trong hình trên, góc b1ub2 căng dây cung b1b2 nên vị trí đối

tượng u sẽ nằm trên cung b1b2, tương tự, vị trí đối tượng u cũng nằm trên cung b2b3 và cung b1b3 Giao của 3 cung này sẽ xác định

Kỹ thuật dựa trên TOA: là việc xác định vị trí đối tượng dựa

trên thời gian tới của tín hiệu Để thực hiện kỹ thuật này đòi hỏi phải đồng bộ về thời gian giữa các trạm và đầu cuối di động

Trong ví dụ minh họa dưới đây sử dụng thời gian tới của tín

hiệu tại 3 trạm khác nhau Bởi vì tín hiệu truyền với vận tốc ánh sáng (c=300.000 km/s) nên khoảng cách giữa đối tượng và 1 trạm là :

ri=(ti-t0)*c , i=1,2,3

Trong đó, t0 là thời gian bắt đầu truyền sóng và ti là thời gian nhận được sóng tại trạm hay gọi là thời gian tới (TOA)

Các khoảng cách r1, r2, r3 được sử dụng để tính tọa độ đối

tượng u (xm,ym) bằng cách giải hệ sau :

r12=xm2 + ym2

r22=(x2-xm)2+(y2-ym)2

r32=(x3-xm)2+(y3-ym)2

Dễ dàng thấy được các phương trình trên là những phương

trình đường tròn nên nghiệm của chúng là giao của 3 đường tròn đó Từ đó vị trí của đối tượng sẽ được ước tính

• Một biến thể khác trong phép đo TOA là phép đo TDOA, phép đo này sử dụng sự chênh lệch trong các phép đo TOA

để định vị thiết bị di động

• Phép đo TDOA liên quan đến phần giao nhau giữa các

hypebol so với phần giao nhau giữa các đường tròn trong kỹ thuật TOA

• Điểm lợi chính của phép đo TDOA dựa trên phương pháp TOA đó là không cần phải nắm rõ về mặt thời gian tại tại đầu

cuối (thời gian t 0 ), nhưng cần thiết phải có sự đồng bộ hóa

giữa các hệ số tham chiếu trên mặt đất

17

Do có nhiều tranh cãi về tính riêng tư nên:

• Trên thế giới, các nước chỉ sử dụng cho dịch vụ gọi khẩn cấp

• Quản lý thuê bao của các nhà mạng

Khai thác ở Viêt Nam: dưới dạng SMS

• Dịch vụ FamilyCare của Vinaphone và VDC.

• Mobifone khai thác dịch vụ định vị thuê bao Q-kids

• Viettel cung cấp gói cước 7Colors

Chương III

• Với tính đơn giản và chi phí thấp, Cell-ID sẽ là sự lựa chọn tốt nhất để bắt đầu đưa dịch vụ định vị (LBS - Location-

based Service) vào mạng mặc dù độ chính xác vị trí và tính

ổn định không cao và chỉ hỗ trợ số lượng dịch vụ rất hạn chế

• Mặc dù kỹ thuật định vị TOA và TDOA được nghiên cứu

có độ chính xác cao hơn nhưng kỹ thuật này cần một khoản chi phí đầu tư ban đầu rất lớn vào khối đo đạc vị trí (LMU - Location Measurement Unit)

• Ngày nay, định vị GPS được sử dụng nhiều cho hệ thống

giao thông công cộng, cụ thể như gắn trên xe khách, tải…

Tuy nhiên không phải lúc nào tín hiệu GPS cũng tốt khi vào đường hầm, toà nhà… Khi đó, định vị thuê bao sẽ đóng vai trò quan trọng kết nối với các trạm BTS gần nhất xác định vị trí thiết bị thông qua Simcard gởi tín hiệu về trạm

Do thời gian làm luận văn có hạn và những hạn chế không tránh khỏi của việc hiểu biết các vấn đề chủ yếu dựa trên lý

thuyết là chính nên luận văn tốt nghiệp của em chắc chắn

không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong có được những

ý kiến đánh giá, góp ý của quý thầy và các bạn để luận văn

thêm hoàn thiện

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô

trong khoa Điện – Điện tử Trường Đại học Giao thông vận tải,

đặc biệt là Thầy TS Trịnh Quang Khải đã hướng dẫn nhiệt

tình, chỉ bảo giúp đỡ em hoàn thành luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn!

21