Xem mẫu
L I NÓI ð U
Ngày này thông tin di ñ ng là ngành công nghi p vi n thông phát tri n nhanh
nh t v i con s thuê bao ñã ñ t ñ n 3,6 t tính ñ n cu i năm 2008. Kh i ngu n t d ch
v tho i ñ t ti n cho m t s ít ngư i ñi xe, ñ n nay v i s ng d ng ngày càng r ng rãi
các thi t b thông tin di ñ ng th h ba, thông tin di ñ ng có th cung c p nhi u hình
lo i d ch v ñòi h i t c ñ s li u cao cho ngư i s d ng k c các ch c năng camera,
MP3 và PDA. V i các d ch v ñòi h i t c ñ cao ngày các tr nên ph bi n này, nhu
c u 3G cũng như phát tri n nó lên 4G ngày càng tr nên c p thi t.
ITU ñã ñưa ra ñ án tiêu chu n hoá h th ng thông tin di ñ ng th h ba v i tên
g i IMT-2000 ñ ñ t ñư c các m c tiêu chính sau ñây:
√ T c ñ truy nh p cao ñ ñ m b o các d ch v băng r ng như truy nh p internet
nhanh ho c các ng d ng ña phương ti n, do yêu c u ngày càng tăng v các
d ch v này.
√ Linh ho t ñ ñ m b o các d ch v m i như ñánh s cá nhân toàn c u và ñi n
tho i v tinh. Các tính năng này s cho phép m r ng ñáng k t m ph c a các
h th ng thông tin di ñ ng.
√ Tương thích v i các h th ng thông tin di ñ ng hi n có ñ ñ m b o s phát
tri n liên t c c a thông tin di ñ ng .
Nhi u tiêu chu n cho h th ng thông tin di ñ ng th h ba IMT-2000 ñã ñư c
ñ xu t, trong ñó hai h th ng WCDMA UMTS và cdma-2000 ñã ñư c ITU ch p
thu n và ñã ñư c ñưa vào ho t ñ ng. Các h th ng này ñ u s d ng công ngh CDMA
ñi u này cho phép th c hi n tiêu chu n toàn th gi i cho giao di n vô tuy n c a h
th ng thông tin ñ ng th h ba.
HSDPA (High Speech Downlink Packet Access: truy nh p gói ñư ng xu ng
t c ñ cao) là m t m r ng c a các h th ng 3G WCDMA UMTS ñã có th cung c p
t c ñ lên ñ n 10 Mbps trên ñư ng xu ng. HSDPA là m t chu n tăng cư ng c a
3GPP-3G nh m tăng dung lư ng ñư ng xu ng b ng cách thay th ñi u ch QPSK
trong 3G UMTS b ng 16QAM trong HSDPA. HSDPA ho t ñ ng trên cơ s k t h p
ghép kênh theo th i gian (TDM) v i ghép kênh theo mã và s d ng thích ng ñư ng
truy n. Nó cũng ñưa ra m t kênh ñi u khi n riêng ñ ñ m b o t c ñ truy n d n s
li u. Các k thu t tương t cũng ñư c áp d ng cho ñư ng lên trong chu n HSUPA
(High Speech Uplink Packet Access). Hai công ngh truy nh p HSDPA và HSUPA
ñư c g i chung là HSPA (High Speed Packet Data). ð làm cho công ngh 3GPP
UTRA/UTRAN mang tính c nh tranh hơn n a (ch y u là ñ c nh tranh v i các công
ngh m i c a 3GPP2 và WiMAX), 3GPP quy t ñ nh phát tri n E-UTRA và EUTRAN (E: Elvolved ký hi u cho phát tri n) còn ñư c g i là siêu 3G (Super-3G) hay
LTE (Long Term Evolution) mà th c ch t là giai ño n ñ u 4G. Công vi c phát tri n s
ti n hành trong 10 năm và sau ñó như là s phát tri n dài h n (LTE: Long Term
Evolution) c a công ngh truy nh p vô tuy n 3GPP. Trong giai ño n này t c ñ s li u
ñ t ñư c 30-100Mbps v i băng thông 20MHz. Ti p sau LTE, IMT-Adv (IMT tiên
ti n) s ñư c phát tri n, ñây s là th i kỳ phát tri n c a 4G v i t c ñ t 100 ñ n 1000
Mbps và băng thông 100MHz. Hình L.1 cho th y vi n c nh c a thông tin di ñ ng 4G
v kh năng ñáp ng t c ñ chuy n ñ ng và và t c ñ truy n s li u.
TS. Nguy n Ph m Anh Dũng
1
B3G: Broad Band 3G: 3G băng r ng
WLAN: Wirless Local Area Network: M ng n i vùng không dây
BWA: Broad Band Wirless Access: truy nh p không dây băng r ng
Hình L.1. Vi n c nh thông tin di ñ ng 4G theo kh năng h tr t c ñ chuy n
ñ ng và t c ñ truy n s li u
Hi n nay tai Vi t Nam băng t n I dành cho WCDMA ñã ñư c chia là b n khe
và ñư c c p phát cho b n nhà khai thác: Viettel, VMS, GPC, EVN+HT. Trong các
năm t i 3GWCDMA UMTS s ñư c tri n khai trên băng t n này.
Bài gi ng “Gi i thi u công ngh 3G WCDMA UMTS” nh m cung c p các khái
ni m cơ b n v công ngh 3G WCDMA UMTS cho các cán b T ng Công ty Vi n
Thông Quân ð i (Viettel).
Bài gi ng bao g m b n chương. Chương ñ u trình bày khái quát chung v s
phát tri n c a các h th ng thông tin di ñ ng lên 4G, ki n trúc chung c a m t m ng
3G; các ki n trúc R3, R4, R5 và R6 c a m ng thông tin di ñ ng 3G WCDMA UMTS.
Chương hai trình b y ña truy nh p CDMA và các k thu t liên quan ñư c áp d ng cho
WCDMA. Chương ba gi i thi u giao di n vô tuy n c WCDMA. Chương b n gi i
thiêu công ngh ña truy nh p t c ñ cao HSPA
Các chương c a tài li u này ñ u ñư c k t c u theo modul ñ h c viên d h c
h c. M i chương ñ u có ph n gi i thi u chung, n i dung và t ng k t.
Hà ðông ngày 12 tháng 6 năm 2009
Tác gi
TS. Nguy n Ph m Anh Dũng
2
M CL C
Chương 1 T NG QUAN M NG 3G WCDMA UMTS ................................................ 5
1.1. GI I THI U CHUNG ......................................................................................... 5
1.2. L TRÌNH PHÁT TRI N THÔNG TIN DI ð NG LÊN 4G ........................... 5
1.3. KI N TRÚC CHUNG C A M T H TH NG THÔNG TIN DI ð NG 3G .. 7
1.4. CHUY N M CH KÊNH (CS), CHUY N M CH GÓI (PS), D CH V
CHUY N M CH KÊNH VÀ D CH V CHUY N M CH GÓI. .......................... 8
1.5. CÁC LO I LƯU LƯ NG VÀ D CH V ðƯ C 3GWCDMA UMTS H
TR ........................................................................................................................... 11
1.6. KI N TRÚC 3G WCDMA UMTS R3 .............................................................. 12
1.7. KI N TRÚC 3G WCDMA UMTS R4 .............................................................. 19
1.8. KI N TRÚC 3G WCDMA UMTS R5 và R6 ................................................... 21
1.9. CHI N LƯ C D CH CHUY N T GSM SANG UMTS .............................. 23
1.10. C U HÌNH ð A LÝ C A H TH NG THÔNG TIN DI ð NG 3G .......... 26
1.11. T NG K T...................................................................................................... 29
Chương 2 CÔNG NGH ðA TRUY NH P C A WCDMA ..................................... 30
2.1. GI I THI U CHUNG ....................................................................................... 30
2.2. TR I PH VÀ ðA TRUY NH P PHÂN CHIA THEO MÃ .......................... 30
2.3. ðI U KHI N CÔNG SU T ............................................................................. 34
2.4. CHUY N GIAO TRONG H TH NG CDMA............................................... 34
2.5. MÁY THU PHÂN T P ðA ðƯ NG HAY MÁY THU RAKE ..................... 36
2.6. CÁC MÃ TR I PH S D NG TRONG WCDMA ...................................... 37
2.7. TR I PH VÀ ðI U CH ðƯ NG LÊN ...................................................... 39
2.8. TR I PH VÀ ðI U CH ðƯ NG XU NG................................................ 41
2.9. T NG K T........................................................................................................ 44
Chương 3 GIAO DI N VÔ TUY N C A WCDMA UMTS ..................................... 45
3.1. GI I THI U CHUNG ....................................................................................... 45
3.2. M ð U ........................................................................................................... 45
3.3. KI N TRÚC NGĂN X P GIAO TH C C A GIAO DI N VÔ TUY N
WCDMA/FDD.......................................................................................................... 46
3.4. CÁC THÔNG S L P V T LÝ VÀ QUY HO CH T N S ....................... 48
3.5. CÁC KÊNH C A WCDMA ............................................................................. 51
3.6. C U TRÚC KÊNH V T LÝ RIÊNG .............................................................. 59
3.7. SƠ ð T NG QUÁT MÁY PHÁT VÀ MÁY THU WCDMA ...................... 60
3.8. PHÂN T P PHÁT............................................................................................. 61
3.9. ðI U KHI N CÔNG SU T TRONG WCDMA ............................................. 63
3.10. CÁC KI U CHUY N GIAO VÀ CÁC S KI N BÁO CÁO TRONG
WCDMA ................................................................................................................... 66
3.11. CÁC THÔNG S MÁY THU VÀ PHÁT VÔ TUY N C A UE ................. 68
3.12. AMR CODEC CHO W-CDMA ...................................................................... 68
3.13. T NG K T...................................................................................................... 69
Chương 4 TRUY NH P GÓI T C ð CAO (HSPA) ................................................ 70
TS. Nguy n Ph m Anh Dũng
3
4.1. GI I THI U CHUNG ....................................................................................... 70
4.2. T NG QUAN TRUY NH P GÓI T C ð CAO (HSPA)............................. 70
4.3. KI N TRÚC NGĂN X P GIAO TH C GIAO DI N VÔ TUY N HSPA
CHO S LI U NGƯ I S D NG ......................................................................... 71
4.4. TRUY NH P GÓI T C ð CAO ðƯ NG XU NG (HSDPA) ................... 73
4.5. TRUY NH P GÓI T C ð CAO ðƯ NG LÊN (HSUPA) .......................... 84
4.6. CHUY N GIAO TRONG HSDPA ................................................................... 90
4.7. T NG K T........................................................................................................ 93
Thu t ng và vi t t t...................................................................................................... 95
Tài li u tham kh o…………………………………………………………………..100
TS. Nguy n Ph m Anh Dũng
4
Chương 1
T NG QUAN M NG 3G WCDMA UMTS
1.1. GI I THI U CHUNG
1.1.1. M c ñích chương
• Hi u l trình phát tri n thông tin di ñ ng lên 4G
• Hi u ñư c ki n trúc t ng quát c a m t m ng thông tin di ñ ng 3G.
• Hi u các ki n trúc m ng 3G WCDMA UMTS: R3, R4 và R5 và chi n lư c
chuy n d ch GSM lên 3G UMTS
1.1.2. Các ch ñ ñư c trình b y trong chương
• L trình phát tri n các công ngh thông tin di ñ ng lên 4G
• Ki n trúc chung c a m t m ng thông tin di ñ ng 3G
• Các khái ni m v các d ch v chuy n m ch kênh và các d ch v chuy n m ch
gói
• Các lo i lưu lư ng và các lo i d ch vù mà 3G WCDMA UMTS có th h tr
• Ki n trúc 3G WCDMA UMTS qua các phát hành khác nhau: R3, R4, R5 và R6
• Chi n lư c chuy n d ch GSM lên 3G UMTS
1.1.3. Hư ng d n
• H c k các tư li u ñư c trình b y trong chương
• Tham kh o thêm các tái li u tham kh o cu i tài li u
1.2. L
TRÌNH PHÁT TRI N THÔNG TIN DI ð NG LÊN 4G
L trình phát tri n các công ngh thông tin di ñ ng lên 4G ñư c cho trên hình
1.1 và l trình nghiên c u phát tri n trong 3GPP ñư c cho trên hình 1.2..
TS. Nguy n Ph m Anh Dũng
5
nguon tai.lieu . vn
Ngày này thông tin di ñ ng là ngành công nghi p vi n thông phát tri n nhanh
nh t v i con s thuê bao ñã ñ t ñ n 3,6 t tính ñ n cu i năm 2008. Kh i ngu n t d ch
v tho i ñ t ti n cho m t s ít ngư i ñi xe, ñ n nay v i s ng d ng ngày càng r ng rãi
các thi t b thông tin di ñ ng th h ba, thông tin di ñ ng có th cung c p nhi u hình
lo i d ch v ñòi h i t c ñ s li u cao cho ngư i s d ng k c các ch c năng camera,
MP3 và PDA. V i các d ch v ñòi h i t c ñ cao ngày các tr nên ph bi n này, nhu
c u 3G cũng như phát tri n nó lên 4G ngày càng tr nên c p thi t.
ITU ñã ñưa ra ñ án tiêu chu n hoá h th ng thông tin di ñ ng th h ba v i tên
g i IMT-2000 ñ ñ t ñư c các m c tiêu chính sau ñây:
√ T c ñ truy nh p cao ñ ñ m b o các d ch v băng r ng như truy nh p internet
nhanh ho c các ng d ng ña phương ti n, do yêu c u ngày càng tăng v các
d ch v này.
√ Linh ho t ñ ñ m b o các d ch v m i như ñánh s cá nhân toàn c u và ñi n
tho i v tinh. Các tính năng này s cho phép m r ng ñáng k t m ph c a các
h th ng thông tin di ñ ng.
√ Tương thích v i các h th ng thông tin di ñ ng hi n có ñ ñ m b o s phát
tri n liên t c c a thông tin di ñ ng .
Nhi u tiêu chu n cho h th ng thông tin di ñ ng th h ba IMT-2000 ñã ñư c
ñ xu t, trong ñó hai h th ng WCDMA UMTS và cdma-2000 ñã ñư c ITU ch p
thu n và ñã ñư c ñưa vào ho t ñ ng. Các h th ng này ñ u s d ng công ngh CDMA
ñi u này cho phép th c hi n tiêu chu n toàn th gi i cho giao di n vô tuy n c a h
th ng thông tin ñ ng th h ba.
HSDPA (High Speech Downlink Packet Access: truy nh p gói ñư ng xu ng
t c ñ cao) là m t m r ng c a các h th ng 3G WCDMA UMTS ñã có th cung c p
t c ñ lên ñ n 10 Mbps trên ñư ng xu ng. HSDPA là m t chu n tăng cư ng c a
3GPP-3G nh m tăng dung lư ng ñư ng xu ng b ng cách thay th ñi u ch QPSK
trong 3G UMTS b ng 16QAM trong HSDPA. HSDPA ho t ñ ng trên cơ s k t h p
ghép kênh theo th i gian (TDM) v i ghép kênh theo mã và s d ng thích ng ñư ng
truy n. Nó cũng ñưa ra m t kênh ñi u khi n riêng ñ ñ m b o t c ñ truy n d n s
li u. Các k thu t tương t cũng ñư c áp d ng cho ñư ng lên trong chu n HSUPA
(High Speech Uplink Packet Access). Hai công ngh truy nh p HSDPA và HSUPA
ñư c g i chung là HSPA (High Speed Packet Data). ð làm cho công ngh 3GPP
UTRA/UTRAN mang tính c nh tranh hơn n a (ch y u là ñ c nh tranh v i các công
ngh m i c a 3GPP2 và WiMAX), 3GPP quy t ñ nh phát tri n E-UTRA và EUTRAN (E: Elvolved ký hi u cho phát tri n) còn ñư c g i là siêu 3G (Super-3G) hay
LTE (Long Term Evolution) mà th c ch t là giai ño n ñ u 4G. Công vi c phát tri n s
ti n hành trong 10 năm và sau ñó như là s phát tri n dài h n (LTE: Long Term
Evolution) c a công ngh truy nh p vô tuy n 3GPP. Trong giai ño n này t c ñ s li u
ñ t ñư c 30-100Mbps v i băng thông 20MHz. Ti p sau LTE, IMT-Adv (IMT tiên
ti n) s ñư c phát tri n, ñây s là th i kỳ phát tri n c a 4G v i t c ñ t 100 ñ n 1000
Mbps và băng thông 100MHz. Hình L.1 cho th y vi n c nh c a thông tin di ñ ng 4G
v kh năng ñáp ng t c ñ chuy n ñ ng và và t c ñ truy n s li u.
TS. Nguy n Ph m Anh Dũng
1
B3G: Broad Band 3G: 3G băng r ng
WLAN: Wirless Local Area Network: M ng n i vùng không dây
BWA: Broad Band Wirless Access: truy nh p không dây băng r ng
Hình L.1. Vi n c nh thông tin di ñ ng 4G theo kh năng h tr t c ñ chuy n
ñ ng và t c ñ truy n s li u
Hi n nay tai Vi t Nam băng t n I dành cho WCDMA ñã ñư c chia là b n khe
và ñư c c p phát cho b n nhà khai thác: Viettel, VMS, GPC, EVN+HT. Trong các
năm t i 3GWCDMA UMTS s ñư c tri n khai trên băng t n này.
Bài gi ng “Gi i thi u công ngh 3G WCDMA UMTS” nh m cung c p các khái
ni m cơ b n v công ngh 3G WCDMA UMTS cho các cán b T ng Công ty Vi n
Thông Quân ð i (Viettel).
Bài gi ng bao g m b n chương. Chương ñ u trình bày khái quát chung v s
phát tri n c a các h th ng thông tin di ñ ng lên 4G, ki n trúc chung c a m t m ng
3G; các ki n trúc R3, R4, R5 và R6 c a m ng thông tin di ñ ng 3G WCDMA UMTS.
Chương hai trình b y ña truy nh p CDMA và các k thu t liên quan ñư c áp d ng cho
WCDMA. Chương ba gi i thi u giao di n vô tuy n c WCDMA. Chương b n gi i
thiêu công ngh ña truy nh p t c ñ cao HSPA
Các chương c a tài li u này ñ u ñư c k t c u theo modul ñ h c viên d h c
h c. M i chương ñ u có ph n gi i thi u chung, n i dung và t ng k t.
Hà ðông ngày 12 tháng 6 năm 2009
Tác gi
TS. Nguy n Ph m Anh Dũng
2
M CL C
Chương 1 T NG QUAN M NG 3G WCDMA UMTS ................................................ 5
1.1. GI I THI U CHUNG ......................................................................................... 5
1.2. L TRÌNH PHÁT TRI N THÔNG TIN DI ð NG LÊN 4G ........................... 5
1.3. KI N TRÚC CHUNG C A M T H TH NG THÔNG TIN DI ð NG 3G .. 7
1.4. CHUY N M CH KÊNH (CS), CHUY N M CH GÓI (PS), D CH V
CHUY N M CH KÊNH VÀ D CH V CHUY N M CH GÓI. .......................... 8
1.5. CÁC LO I LƯU LƯ NG VÀ D CH V ðƯ C 3GWCDMA UMTS H
TR ........................................................................................................................... 11
1.6. KI N TRÚC 3G WCDMA UMTS R3 .............................................................. 12
1.7. KI N TRÚC 3G WCDMA UMTS R4 .............................................................. 19
1.8. KI N TRÚC 3G WCDMA UMTS R5 và R6 ................................................... 21
1.9. CHI N LƯ C D CH CHUY N T GSM SANG UMTS .............................. 23
1.10. C U HÌNH ð A LÝ C A H TH NG THÔNG TIN DI ð NG 3G .......... 26
1.11. T NG K T...................................................................................................... 29
Chương 2 CÔNG NGH ðA TRUY NH P C A WCDMA ..................................... 30
2.1. GI I THI U CHUNG ....................................................................................... 30
2.2. TR I PH VÀ ðA TRUY NH P PHÂN CHIA THEO MÃ .......................... 30
2.3. ðI U KHI N CÔNG SU T ............................................................................. 34
2.4. CHUY N GIAO TRONG H TH NG CDMA............................................... 34
2.5. MÁY THU PHÂN T P ðA ðƯ NG HAY MÁY THU RAKE ..................... 36
2.6. CÁC MÃ TR I PH S D NG TRONG WCDMA ...................................... 37
2.7. TR I PH VÀ ðI U CH ðƯ NG LÊN ...................................................... 39
2.8. TR I PH VÀ ðI U CH ðƯ NG XU NG................................................ 41
2.9. T NG K T........................................................................................................ 44
Chương 3 GIAO DI N VÔ TUY N C A WCDMA UMTS ..................................... 45
3.1. GI I THI U CHUNG ....................................................................................... 45
3.2. M ð U ........................................................................................................... 45
3.3. KI N TRÚC NGĂN X P GIAO TH C C A GIAO DI N VÔ TUY N
WCDMA/FDD.......................................................................................................... 46
3.4. CÁC THÔNG S L P V T LÝ VÀ QUY HO CH T N S ....................... 48
3.5. CÁC KÊNH C A WCDMA ............................................................................. 51
3.6. C U TRÚC KÊNH V T LÝ RIÊNG .............................................................. 59
3.7. SƠ ð T NG QUÁT MÁY PHÁT VÀ MÁY THU WCDMA ...................... 60
3.8. PHÂN T P PHÁT............................................................................................. 61
3.9. ðI U KHI N CÔNG SU T TRONG WCDMA ............................................. 63
3.10. CÁC KI U CHUY N GIAO VÀ CÁC S KI N BÁO CÁO TRONG
WCDMA ................................................................................................................... 66
3.11. CÁC THÔNG S MÁY THU VÀ PHÁT VÔ TUY N C A UE ................. 68
3.12. AMR CODEC CHO W-CDMA ...................................................................... 68
3.13. T NG K T...................................................................................................... 69
Chương 4 TRUY NH P GÓI T C ð CAO (HSPA) ................................................ 70
TS. Nguy n Ph m Anh Dũng
3
4.1. GI I THI U CHUNG ....................................................................................... 70
4.2. T NG QUAN TRUY NH P GÓI T C ð CAO (HSPA)............................. 70
4.3. KI N TRÚC NGĂN X P GIAO TH C GIAO DI N VÔ TUY N HSPA
CHO S LI U NGƯ I S D NG ......................................................................... 71
4.4. TRUY NH P GÓI T C ð CAO ðƯ NG XU NG (HSDPA) ................... 73
4.5. TRUY NH P GÓI T C ð CAO ðƯ NG LÊN (HSUPA) .......................... 84
4.6. CHUY N GIAO TRONG HSDPA ................................................................... 90
4.7. T NG K T........................................................................................................ 93
Thu t ng và vi t t t...................................................................................................... 95
Tài li u tham kh o…………………………………………………………………..100
TS. Nguy n Ph m Anh Dũng
4
Chương 1
T NG QUAN M NG 3G WCDMA UMTS
1.1. GI I THI U CHUNG
1.1.1. M c ñích chương
• Hi u l trình phát tri n thông tin di ñ ng lên 4G
• Hi u ñư c ki n trúc t ng quát c a m t m ng thông tin di ñ ng 3G.
• Hi u các ki n trúc m ng 3G WCDMA UMTS: R3, R4 và R5 và chi n lư c
chuy n d ch GSM lên 3G UMTS
1.1.2. Các ch ñ ñư c trình b y trong chương
• L trình phát tri n các công ngh thông tin di ñ ng lên 4G
• Ki n trúc chung c a m t m ng thông tin di ñ ng 3G
• Các khái ni m v các d ch v chuy n m ch kênh và các d ch v chuy n m ch
gói
• Các lo i lưu lư ng và các lo i d ch vù mà 3G WCDMA UMTS có th h tr
• Ki n trúc 3G WCDMA UMTS qua các phát hành khác nhau: R3, R4, R5 và R6
• Chi n lư c chuy n d ch GSM lên 3G UMTS
1.1.3. Hư ng d n
• H c k các tư li u ñư c trình b y trong chương
• Tham kh o thêm các tái li u tham kh o cu i tài li u
1.2. L
TRÌNH PHÁT TRI N THÔNG TIN DI ð NG LÊN 4G
L trình phát tri n các công ngh thông tin di ñ ng lên 4G ñư c cho trên hình
1.1 và l trình nghiên c u phát tri n trong 3GPP ñư c cho trên hình 1.2..
TS. Nguy n Ph m Anh Dũng
5