Bài giảng Thông tin di động: Phần 1 - ThS. Hà Duy Hưng (Chi tiết)

THÔNG TIN DI Đ NGỘ

ThS. Hà Duy H ngư Mobile: (090)988.8605 Email: haduyhung@tdt.edu.vn

haduyhungtdt@yahoo.com

ụ M c đích:

Mobile  anywhere, anytime, anyone, any device, any service

ộ ệ ố ữ

ự

ứ c phát tri n cũng nh tri n khai nhanh trong lĩnh v c vi n c các ki n th c liên quan, các ể n c ta

ế ạ ộ

ấ ả ễ ộ ệ ố H th ng thông tin di đ ng là m t trong nh ng h th ng thông tin ễ ư ể ựơ đang đ ở ướ  hi u đ ệ ể ượ thông hi n nay ư ế ậ ượ ử ụ ỹ k thu t đ c s d ng cũng nh ki n trúc m ng là m t trong ủ ầ ữ nh ng yêu c u cho t t c sinh viên c a nghành vi n thông.

ộ N i Dung:

ự ể ộ Quá trình phát tri n trong lĩnh v c di đ ng

ứ ơ ả ế ạ ộ ế Các ki n th c c b n trong m ng di đ ng t bào

ưở ậ ượ ỹ ư ng chính cũng nh các k thu t đ ụ c áp d ng cho

Các nh h ả m ngạ

ế ạ Ki n trúc m ng GSM, CDMA2000, WCDMA

ề ể ự ế ấ Các v n đ tri n khai trong th c t

ệ ả Tài li u tham kh o:

[1] Mobile Radio Networks, 2nd Edition 2002, Bernhard H. Walke [2] Mobile Fading Channels, 2002, Matthias Pätzold [3] Mobile Communications Design Fundamentals, 1993 2nd

Edition, William C. Y. Lee

[4] Mobile Channel Characteristics, 2000, James K. Cavers [5] Wireless Communications, 1996, Theodore S. Rappaport [6] The Mobile Radio Propagation Channel, 2000 2nd Edition, J. D.

Parsons

[7] Mobile Radio Communications, 1992, R. Steele [8] Microwave Mobile Communications, 1974, W. C. Jakes, Jr.

ấ ử ề V n đ thi c :

ế

t (90 phút) ề ượ ệ

c xem t ượ ổ ạ ấ ả t c các lo i tài li u) ầ c trao đ i khi thi (2đ/l n)

ủ ề ả ả + Thi Vi ề + Nhi u đ (đ ệ ố + Tuy t đ i không đ + Đi u ki n đ ậ c thi: ph i làm đ bài t p v nhà và tham gia gi i

ề bài t p t

ề ầ ở ứ ộ ằ ặ ơ ệ ượ ậ ạ ớ i l p ầ + Không thi l n 3, đ thi l n 2 ề m c đ b ng ho c khó h n đ

thi l n 1ầ ọ ắ ổ ự ế ắ + M i th c m c trao đ i tr c ti p qua email

ử ị ế 1. L ch s Thông Tin Vô Tuy n

ệ ố ế ầ • H th ng thông tin vô tuy n đ u tiên là LOS (Light Of Sight )

ử ươ ng (mirror) và

Dùng khói (smoke), dùng l a (flare), dùng g semaphore

ệ ừ ầ ề • Truy n d n sóng đi n t ẫ đ u tiên (1895)

ượ ở ủ ả ệ Đ c thí nghi m thành công Anh c a h ng Macroni

ệ ố ạ ầ ế ề ượ ử ụ ở c s d ng

• H th ng vô tuy n truy n tho i đ u tiên 1915 đ Mỹ

ầ i 25 thành

ụ ệ ỹ ộ ế ề ạ ượ ử ụ c s d ng t ổ ả ử ụ ệ ng và hi u qu s d ng ph

• D ch v đi n tho i di đ ng đ u tiên đ ị ạ ượ ạ ố ủ ph c a M 1946 (h n ch v dung l ầ ố t n s )

ế ệ ứ ệ ố ủ ộ 5

ế bào (cellular ỹ ậ

ệ ố ươ ự • Th h th I (1G) c a H th ng thông tin di đ ng t mobile communication nerworks) 1983 do At&T dùng k thu t FDMA là h th ng t ng t

ộ ố ệ ố

ầ

M t s h th ng đ u tiên:

Narrowband AMPS (NAMPS).

Total Access Cellular System (TACS).

Extended Total Access Communication System (ETACS).

Nordic Mobile Telephone System (NMT900).

Nippon Telephone and Telephone (NTT).

ộ ố ặ

ể

M t s đ c đi m:

ổ ầ ố ạ

ế Phân b t n s h n ch .

ượ

ấ

Dung l

ng th p.

ễ

ể

ả

ườ

ề

ng fading nhi u

ộ Nhi u x y ra khi máy di đ ng di chuy n trong môi tr tia.

ộ ọ

ậ ủ

ả

Không đ m b o tính bí m t c a các cu c g i.

ươ

ệ ố

ữ

ớ

Không t

ng thích gi a các h th ng v i nhau

ệ ố ủ ế ộ

bào 1987 ệ ố ế ợ

ề ữ ệ ố ộ ỹ ể ố • Th h th II (2G) ở ế ệ ứ c a H th ng thông tin di đ ng t ậ Châu Âu dùng k thu t TDMA, CDMA k t h p FDMA là h th ng thông tin s có th truy n d li u t c đ 19.2 kbps

ộ ố ệ ố ể M t s h th ng tiêu bi u:

United States Digital Cellular (USDC) standards IS54, IS136, IS95.

Global System for Mobile communications (GSM).

Pacific Digital Cellular (PDC).

CdmaOne.

ủ ế ệ ơ

ế ệ

ầ ố ơ ố ữ ỗ ợ ả ế ợ ộ i, b cân

ạ ệ Ư ể ậ ả ử ụ u đi m c a th h này hi u qu s d ng t n s cao h n, b o m t ấ ượ ượ ố ơ ng cũng cao h n th h 1, k t h p ng và ch t l t h n, dung l t ạ ụ ị ạ ề nhi u lo i hình d ch v , dùng m ch tích h p (s ), mã s a l ễ ươ ằ b ng, t ng thích m ng khác d dàng.

ế ệ ứ

ượ ề

ệ ố

ủ

ế

c a H th ng thông tin di đ ng t

ấ c đ xu t vào

bào đ

ộ ử c g i là IMT2000 (International Mobile Telecommunications) s

ế ợ

ụ

ậ

ầ

ớ

• Th h th III (3G) ượ ọ năm 2000 còn đ ỹ d ng k thu t TDMA, CDMA k t h p FDMA v i các yêu c u:

ố ộ

ể

ộ

T c đ 144 kbps cho thuê bao di đ ng chuy n đ ng t c đ cao

ố ộ

ể

ộ

T c đ 384 kbps cho thuê bao di đ ng chuy n đ ng t c đ th p ố ộ ấ

ố ộ

ể

ộ

T c đ 2 Mbps cho thuê bao di đ ng không chuy n đ ng

ấ ượ

ụ ả

ấ ượ

ị

ố ị

ị

ng d ch v ph i không thua kém ch t l

ụ ạ ng d ch v m ng c đ nh

ạ

Ch t l ố ớ ấ nh t là đ i v i tho i.

ạ

ử ụ

ả

ầ

ả

ồ

M ng ph i có kh năng s d ng toàn c u, nghĩa là bao g m c thông tin v ệ tinh

ượ ề

ấ

ệ ố Có 3 h th ng đ

c đ xu t:

WCDMA (Wideband –CDMA)

CDMA – 2000

ượ

ể ừ

c phát tri n t

UMTS (Universal Mobile Telecommunication system) đ GSM

ệ ố ế ệ ể ừ H th ng th h 2.5G phát tri n t GSM

GPRS – General Packet Radio Services

HSCSD – High Speed Circuit Switch Data

ướ • Xu h ể ng phát tri n

Macrocell >600 m

Microcell 60 to 600 m

Picocell 6 to 60 m

Packet

Interactive Cable

Video

Fixed Wireless(802.16) /LAN(802.11)

Visual

Video Conference

Video phone

Medical Imaging

Image

Networked Computing

3G Mobile

Fax

Interactive Games

PDA

Data

ComputerComputer

Cellullar/PCS WAN

Voice Messaging

Circuit

Voice

Narrowband (Copper) 64 Kbps

Wideband (Copper/Fiber) 64 Kbps~1.5Mbps

Broadband (Fiber) 45Mbps

(cid:0) (cid:0)

Cellular

Indoor W-LAN W-PAN

Satellite Communica tions

Radio Broadcasting

TV Broadcasting

ự ế ế ệ • Th h 4G (d ki n)

ế ệ • Th h 4G (vision 2010???)

ế ệ • Th h 4G: nguyên lý

Vehicle

r o o d

Walk

u O

Fixed

r Walk o o d n

Fixed/ desktop

ế ệ ộ • Th h 4G: t c đ d li u và tính di đ ng ố ộ ữ ệ

ệ ử ụ ế ệ • Th h 4G: công ngh s d ng

100

802.11b

3G Cellular

Bluetooth

MIMO

10M

100M

10G

R a n g e (m e t e r s )

Peak Data Rate

802.11a

ạ ộ

ặ ộ ớ

ầ ự ệ ớ ộ ế 2. Nguyên lý m ng Di Đ ng T Bào (Cellular Mobile Nertwork) • M ng di đ ng ban đ u d a trên tr m thu phát đ t cao v i công su t ấ ạ ạ ủ ộ ớ l n ph m t vùng v i di n tích r ng:

ử ụ Không s d ng l ạ ầ ố i t n s

ượ ế Dung l ị ạ ng b h n ch

ấ Máy c m tay có kích th ướ ớ c l n

ấ ớ ạ ạ

ằ ừ ủ ể ủ ộ

ụ ế ộ 1970s thay th các tr m thu phát công su t l n b ng các tr m thu ể ử ớ phát v i công su t bé ph m t vùng di n tích v a đ đ có th s ạ d ng l ế ấ i ph t n ổ ầ  m ng di đ ng t ạ ệ bào (cell)

ộ ạ ể ệ ủ ủ

Cell là vùng ph sóng c a m t tr m thu phát (BTS) th hi n là hình ụ l c giác

ạ ầ ố ạ ầ ố ộ S d ng l ử ụ i t n s là dùng l i kênh t n s cho m t cell khác

ế ị ầ ượ ộ ứ ạ t b c m tay bé, và đ ph c t p tăng (handover, 16

Dung l ng tăng, thi roaming, signaling and mornitoring)

ộ ằ ượ

ượ

ữ ế

1 ằ • Cell đ ể ệ c th hi n b ng m t ặ ố c p s nguyên (i,j). Trong đó i là ớ ể ố s cell khi di chuy n vuông góc v i ố ủ ụ ộ ạ m t c nh c a l c giác, j là s cell ề ổ ướ c chi u 0 ng ng 60 khi đ i h ả ư ồ ồ kim đ ng h (nh hình bên). Gi ả t kho ng cách gi a tâm 2 cell thi ộ ẩ ượ ề c chu n hoá b ng m t k nhau đ

ị ữ

ể • Đ nh lý: kho ng cách gi a 2 ả đi m có to đ (u ạ ộ 1,v1) và (u2,v2) là

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

u *

v *

a = 6 0 o u * , v * : c o o r d i n a t e s o f p o i n t P

- 1

ụ ỗ ụ ạ ộ ơ ị

Tr c to đ (u,v) có chi u dài đ n v theo m i tr c ề là

ộ ặ ố ể ệ ằ ỗ Tâm m i cell th hi n b ng m t c p s nguyên

( u 2 , v 2 )

d 1 2

v 2

( u 1 , v 1 )

( u 2 , 0 )

v 1

( u 2 u 1 ) s i n 3 0 o

( u 1 , 0 )

3 0 o

x = ( u 2 u 1 ) c o s 3 0 o

(cid:0)2

0 x

(cid:0)

cos

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

sin

y 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

cos

sin

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

sin

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

• Bán kính cell

R (cid:0)

ố ượ ộ ụ ng cell trong m t c m

1 3

D 23 R

• S l là

ả ữ

• Kho ng cách gi a 2 cell (0,0) và cell (i,j) ữ ồ

• Kho ng cách gi a 2 cell đ ng ả kênh là

D R N

D R

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

ụ ượ ộ c gán

ộ ộ ầ

ễ ẫ ữ ụ ả ớ • C m cell (nhóm cell – cluster) là m t nhóm các cell đ ở b i m t b t n sao cho không gây nhi u l n nhau. Bán kính ủ ụ c a c m là (xem D là kho ng cách gi a 2 cell l n – 2 c m)

R c

D 3

(cid:0)

i 1

j N 1 0

1 1 3

2 0 4

2 1 7

2 2 12

3 0 9

3 1 13

3 2 19

4 0 16

4 1 21

5 0 25

i 1

j N 1 0

1 1 3

2 0 4

2 1 7

2 2 12

3 0 9

3 1 13

3 2 19

4 0 16

4 1 21

5 0 25

ướ • Các lo i kích th ạ c cell

ủ Megacells: ph hàng trăm km (satellite BS)

ủ ụ ủ ố Macrocells: ph hàng ch c km (ph thành ph )

ươ ộ ạ ng m i, h i

ị ộ ợ ủ Microcells: ph hàng trăm m (tòa nhà, khu th ngh , h i ch ,…)

Picocells: WLAN (trong toà nhà)

ậ ụ ạ ậ ồ

Femtocells: M ng truy c p cá nhân, đ dùng, v t d ng trong nhà PAN.

ượ ủ ệ ố ế • Dung l ng kênh c a h th ng t bào

ỗ ộ

s có N cells, m i cell đ ộ ụ ậ ố ọ

kN=

ượ ả ử Gi c phân (gán) m t nhóm kênh k, N ạ cells t o thành m t c m (nhóm cell) g i là Cluster. V y s kênh trên ộ ụ m t c m là:

ượ i c a Cluster M, t ng dung l ủ ệ ố ng c a h th ng là S l n l p l

C kNM MS ướ ủ

ố ầ ặ ạ ủ = ổ =

ượ ọ ễ c g i là kích th ồ ố c c a Cluster th  ch t l

ổ

ỹ ặ ng 4, 7 ho c 12. N ượ ạ c l ng t i t. Ng ượ ả ướ ng  k thu t chia cell. M i cell trong m t Cluster chi m ế

ườ ấ ượ c cell gi m thì dung l ộ 24 ủ ệ ố N là đ ớ càng l n thì nhi u đ ng kênh càng bé ướ c Cluster không đ i và kích th kích th ỗ ậ ẽ kênh s tăng 1/N kênh c a h th ng

ố ượ ụ ụ ồ ờ S users đ c ph c v đ ng th i

ầ ả ổ ủ ệ Atot là t ng di n tích c n b o ph

ủ ệ ộ Ac là di n tích c a m t cell

ủ ệ ố ả ổ BW là t ng d i thông c a h th ng

ộ B là băng thông c a m t kênh song công ủ

1 B N

A BW tot A c

N là h s s d ng l ụ ụ ồ ệ ố ử ụ ượ ố ạ ầ ố i t n s ờ S users đ c ph c v đ ng th i là:

ệ ố ế ớ c dùng cho h th ng DĐ t

ầ ố ử ụ

ố ượ ộ Ví d : ụ Băng thông 33MHz đ bào v i kênh song công 50kHz. Khi h s tái s d ng t n s N=4, N=7 xác ị đ nh s l ượ ệ ố ng kênh trên m t cell?

ệ ố ượ ế bào

c dùng cho h th ng DĐ t ố ỗ ị

ử ụ ể ụ ụ Ví d : ụ Băng thông 25 MHz đ ớ ệ v i m i user s d ng kênh song công 30kHz. Xác đ nh s users h ố th ng có th ph c v khi:

ộ Dùng m t BTS

ầ ố ử ụ ệ ố Dùng 20 BTS và h s tái s d ng t n s là 4

2 đ

ộ ượ ụ ụ ở ệ c ph c v b i h

ế ượ

ệ ố ầ c dùng cho vùng này và đ ch t ệ ố ≥ 18dB) thì h s tái s d ng

ể ự ờ

ệ t 200 kênh đ ỏ ng h th ng th a yêu c u (SIR ị ế Ví d : ụ M t vùng có di n tích 2500 km ể ấ ố th ng AMPS. Bi ử ụ ượ l ệ ố ộ ọ ồ ầ ố t n s N = 7. Xác đ nh s cu c g i đ ng th i có th th c hi n t bán kính cell là 5 km) trong vùng này? (bi

ễ ồ • Nhi u đ ng kênh (CoChannel Interference CCI)

ả ệ  tăng

ệ

ằ

ệ ỷ ố C i thi n SNR ủ ấ công su t phát c a user, tuy ả nhiên không c i thi n SIR (Signal To Interference Ratio)  c i thi n SIR b ng cách ả tăng t s Q=D/R

ớ ạ thi

ấ ế t công su t tín hi u t ệ ố ụ ả ệ ỷ ệ ớ n, ả l V i cell d ng l c giác, gi v i d ườ ng n = 4) trong đó d là kho ng cách, n là h s suy hao mũ âm (th

SIR

C 6

C I

= � � D i

= 1

(

)

ậ ả

= D R

= SIR R

SIR =

C I

R 6

)3 N 6

Các cell lân c n có cùng kho ng cách (

ượ ả ử ụ ệ ố ệ ầ ố c c i thi n khi h s tái s d ng t n s

SIR đ l nớ

ố ng sóng t

ớ ệ ố ệ ố t thì SIR ặ ằ ơ ≥ 18 dB ≥

ả ớ ồ ể ấ ượ V i h th ng AMPS đ ch t l  h s tái s d ng t n s N ph i l n h n ho c b ng 7 (N ầ ố ử ụ ữ ả 7) ??? Và kho ng cách gi a cell đ ng kênh là D ≥ 4.4 R ???

ớ ệ ố ể ấ ượ ố V i h th ng GSM đ ch t l ng sóng t t thì SIR ≥ 9 dB 

ệ ố ặ ằ ầ ố ả ớ ử ụ ơ

ả ồ H s tái s d ng t n s N ph i l n h n ho c b ng bao ữ nhiêu ??? và kho ng cách gi a cell đ ng kênh D ≥ ???

ế ế • Lý thuy t trung k (trunking theory)

ề ơ

 s có ngh n xu t ấ ẽ c? (GOS

ố ị ộ m kênh có th ph c v nhi u h n m users ể ụ ụ ẽ hi n ệ  xác su t ngh n là bao nhiêu là ch p nh n đ ậ ượ ẽ ấ ườ Grade Of Service, th ấ ng 2% cho di đ ng, 1% cho c đ nh)

Blocking GOS

Công th c Erlang B ứ

Tl=

m i A

ộ Traffic c a ủ m t user (cid:0)

A c

c nhân t ng s user)

ườ ộ ị ố ổ ơ ng đ traffic, đ n v Erlang (A A là c

ộ ọ ế ố ộ (cid:0) là t c đ trung bình các cu c g i đ n

ủ ụ ế ờ ộ ọ Th là th i gian chi m d ng trung bình c a các cu c g i

ủ ệ ố ụ ố ượ ơ ớ ng user l n h n 30

m s kênh c a h th ng (áp d ng khi s l ố ề ố nhi u s kênh)

ờ ủ ộ ộ

ệ ự ộ ọ ệ ố ộ ọ ầ

ể ượ ố ị c ph v b i

Ví d :ụ Trung bình th i gian c a m t cu c g i di đ ng là 200s, và th c hi n cu c g i trung bình 15 phút. H th ng yêu c u GOS = ụ ụ ở 1%, và có 100 kênh. Hãy xác đ nh s user có th đ ệ ố h th ng?

ả ượ • C i thi n dung l ệ ệ ố ng h th ng

ộ l ủ ệ v i s tr m BTS và danh thu c a h

ượ ỷ ệ ớ ố ạ  tăng l l ng khách hàng  tăng dung

ạ ủ Giá c a m ng di đ ng t ỷ ệ ớ ố ố v i s khách hàng th ng t ượ ng: l

ả ầ Dùng d i t n m i ớ  r t đ t ấ ắ

ả ệ ấ ồ

C i thi n c u trúc: chia cell (cell splitting), ch ng cell (cell overlay), dùng anten sector (sectorizing cell)

ộ Gán kênh đ ng (dynamic allocation of channels  more complex)

ổ ệ

ả  tăng s l n s d ng l c cell

ả

ạ ầ i t n ầ ệ ố ế ấ ả

ầ 32 Thay đ i công ngh truy c p (FDMATDMACDMA) ậ ố ầ ử ụ ướ + Chia cell là gi m kích th ể ố ượ ố ế ng cell tăng lên 4 l n. Đ s . N u gi m bán kính cell đi ½ thì s l ả ả ả đ m b o SIR thì công su t cell ph i gi m đi 16 l n n u h s suy ườ hao đ ề ng truy n n = 4

ồ + Ch ng cell

ượ ượ ở ư ở c dùng b i a thì đ c dùng ỉ A nh ng ch trong bán

Kênh đ kính R/2

ượ ượ ở c dùng b i a thì đ ớ ả c dùng trong A v i c

Kênh không đ cell

ị ướ ớ ố + Dùng anten sector (anten đ nh h ng trong vùng v i g c 120

ợ ở ỉ

ộ ợ ườ ệ ng h p này m t cell ch cón b nhi u b i 2 cell (không  c i thi n 6dB đ i v i ố ớ

ễ ả ế ườ ị Trong tr ả ng h p anten omni) ph i 6 cell trong tr ả ử ụ ệ ả SIR tuy nhiên gi m hi u qu s d ng trung k

ụ

(

SIR

13.8

19.9 34

Vi d : n =4, N = 4 Anten omni ) 4 n =4, N = 4 Anten Sector ) 4

ộ ọ ủ ờ ộ

Ví d :ụ Th i gian trung bình c a m t cu c g i là 2 phút, GOS = ộ 1%, N = 7 và có 395 kênh cho m t cluster

ộ ủ  theo Erlang B thì traffic c a m t ộ

395/7 = 57 kênh cho m t cell cell A = 45 Erlang

1350

calls hr /

calls hr

calls 2 min

A 45 = T h

(cid:0)

ộ ộ

Dùng anten sector 1200  57/3 = 19 kênh /1 sector  theo Erlang B s = 11 Erlang  traffic trên m t cell là thì traffic trên m t sector là A A = 33 Erlang

calls hr

990

calls hr

calls 2 min

A 33 = T h

(cid:0)

ể ộ ọ

ệ ế ự c th c c

ượ ộ ọ ượ cell này đ n cell khác nên cu c g i đ ể ộ ọ ủ ể ớ ng m i (c a cell m i) đ cu c g i không

h a n d o f f t h r e s h o l d

B S 1

B S 2

M i n . u s a b l e s i g n a l

ớ ứ ề ể • Chuy n giao (handoff – handover): khi cu c g i đang đ ể ừ hi n, user di chuy n t ư ượ chuy n sang kênh l u l bi gián đo n ạ  chuy n giao c ng và chuy n giao m n ??? ể

ệ ng tín hi u bé

ấ ệ ấ ượ ơ ấ

ớ ưỡ ớ ộ ể ấ ả Công su t x y ra chuy n giao l n h n m t ít ng ậ ượ c (Min. usable ng tín hi u còn ch p nh n đ nh t mà ch t l signal from 90dBm to – 100dbm). N u ế Δ quá lớn thì xảy ra quá trình chuyển giao không cần thiết và nếu Δ quá bé thì chuyển giao chưa hoàn thành thì cuộc gọi bị kết thúc. 1G thì Δ kho ngả 610dB, th i gian 10s. 2G th ì Δ khoảng 6dB, thời gian 12s

ứ ớ ẽ ượ ệ ố ườ ệ ạ ế ố ế ậ ng k t n i m i s đ ng k t n i hi n t t l p sau khi đ c thi i

switching

Cell A

Cell B

Hard handoff : connect (new cell B) after break (old cell A)

– Chuy n giao c ng (Hard Handoff). Trong h th ng FDMA, TDMA, ể ế ố ườ đ không còn n aữ

ế ố ế ậ ườ ệ ố ng k t n i hi n t t l p ngay khi đ ườ ng ệ ạ ẫ i v n c thi

transmitting same signal from both BS A and BS B simultaneously to the MS

Cell B

Cell A

Soft handoff : break (old cell A) after connect (new cell B)

– Chuy n giao m m (Soft Handoff). Trong h th ng CDMA, đ ề ể ớ ẽ ượ ế ố k t n i m i s đ ồ ạ i còn t n t

ủ ề ườ ệ ượ ế • Sóng đi n t ề ể truy n trong môi tr ng vô tuy n v i các hi n t ng

ặ 3. Đ c đi m c a kênh truy n trong thông tin di ớ ệ ừ đ ngộ ạ ả Ph n x (reflection)

ạ Khúc x (refraction)

ễ ạ Nhi u x (difraction)

ạ Tán x (scattering)

ế ộ ớ

ề ệ

ườ ượ ị ả ề ầ ố ưở ộ ệ ừ Trong thông tin di đ ng tín hi u t ộ con đ thu đ ồ ngu n phát đ n máy thu v i nhi u ng khác nhau (user di đ ng) tín hi u fading nhi u tia. Tín hi u c b nh h ệ suy hao, méo biên đ và méo t n s ng:

ầ ố • Méo t n s (Doppler effect)

ự ị

ớ ầ ố ượ ệ ố ể ươ ng đ i thì ủ ự c có s khác bi

ữ Khi gi a máy phát và máy thu có s d ch chuy n t ầ ố t n s thu đ mang

cos

t so v i t n s phát c a sóng D = l

v t

D = j

q cos

p 2 l

D D

cos

q cos

v l

1 p 2

ầ ố • Méo t n s (Doppler effect)

S f (

)

K p f 2

� f - � �

2 �- f c � f �

ổ ậ ộ M t đ ph

• Méo biên độ

ộ ạ ậ i thi t b di đ ng không nh n duy

ả ấ

ộ ề ệ ừ ng và hi n t

ủ ề ệ

ậ ố ớ ả

ị ả ệ i h n trung tâm thì c là tín hi u thông d i có phân b Gausian, thành

ầ ớ ố

ị

ươ ấ ủ ậ ộ ạ ộ ế ị Mô hình fading Rayleigh: t ỉ ệ ạ ạ nh t m t lo i suy hao c a tín hi u phát (ch là tia ph n x ) mà là ệ ượ ườ ấ ng khác nhau. nhi u con đ r t nhi u tín hi u t ẫ ủ ề Xét v pha c a các tín hi u này thì co pha ng u hiên trong (cid:0) ]. Theo lu t s l n và đ nh lý gi ớ ạ kho ng [0, 2 ố ượ ệ tín hi u thu đ ph n cùng pha và vuông pha có phân b Gausian v i trung bình ng sai nên theo đ nh lý trung tâm ta có hàm không và cùng ph m t đ xác su t c a biên đ có d ng Rayleigh

s / 2

r 2

= (cid:0)

p r ( )

(cid:0) - (cid:0) (cid:0)

(cid:0) (cid:0)

Mô hình fading Rayleigh

= -

< p r R

)

(

)

p r dr ( )

1 exp

Hàm tích lũy

F R ( r

R s 2

� � �

� -� � 43

(cid:0)

Mô hình fading Rayleigh

ấ ủ ả ằ ấ

ủ

ể ị ố ạ ấ

ệ Công su t trung bình c a tín hi u thông d i b ng ½ công su t trung ộ ứ ủ P = ½E[|r|2], nên ta có th đ nh nghĩa bình c a biên đ ph c c a nó, ờ u = r2/2. Nên công su t có d ng phân b hàm mũ ấ ứ công su t t c th i âm

)

( dg u

u 2

2 s 2

)

( p u

( p r

u 2 2

1 2

= s

1 u 2

- -

ọ Mô hình fading Rician (đ c thêm)

ề • Fading nhi u tia

ề ườ ậ ượ ừ ế c t nhi u đ

ệ ổ ơ

ậ ượ ng vô tuy n khác nhau s đ ể ớ c, các m c tín hi u bé h n đ

ứ ượ ọ ệ ệ ượ ị ẽ ượ c ơ i v i nhau làm cho tín hi u t ng có th l n h n hay bé h n ơ ượ c ng fading c g i là hi n t ng đ

ề ệ Tín hi u nh n đ ạ ớ ộ c ng l ệ ứ m c tín hi u trung bình nh n đ ộ ệ ượ ọ g i là b fade. Tòan b hi n t nhi u tia (multipath fading)

Small Area Average

) B d (

h g n e r t S

a n g S

Distance

(cid:0)

ệ ộ Fading di n r ng (large scale fading)

ệ ế

ữ ệ ỏ

ủ ổ ệ ộ ữ ộ ớ ủ Fading di n r ng là mô hình quan tâm đ n đ l n c a tín hi u gi a ớ t (vài trăm m) và dùng phát và thu v i nh ng kh ang cách riêng bi ể ướ ượ đ ng vùng ph sóng c l  t n hao kênh truy n ề

ệ ẹ Fading di n h p (small scale fading)

ổ ộ ớ ủ

ế ự ắ ướ ệ ỏ ộ ẹ c trong m t kh ang cách ng n (vài b

ệ Fading di n h p là mô hình quan tâm đ n s thay đ i đ l n c a tín ượ ộ hi u thu đ c sóng) hay m t ắ ờ ả kho ng th i gian ng n

ậ Fading nhanh (fast fading) và fading ch m (slow fading)

ộ c là hàm c a kh ang cách

ễ ể ờ ủ ượ ể ượ t b c m tay di chuy n đ

ủ ổ ỏ

ể ệ ự ượ ộ ổ c g i ỏ 47

ệ ỏ r(x) mà thông tin Biên đ tín hi u thu đ ế ị ầ ủ ộ di đ ng thi c bi u di n là hàm c a th i ự gian r(t). S thay đ i (variance) trong không gian là hàm c a kh ang ượ ọ ụ cách đ c th hi n s thay đ i ph thu c vào kh ang cách đ là fading nhanh và fading ch m. ậ

ướ c sóng th

ự ỏ ạ

ẳ ướ ỏ

c sóng thì đ ổ ủ

ắ ủ ườ ằ ượ ọ c g i là ứ ệ ượ ọ c g i là đ

sector average

ổ ự ng Fading nhanh xét s thay đ i trong kh ang cách ½ b ể ể ủ ậ do s di chuy n c a các v t th tán x (scatters). Fading nhanh b ng ừ ộ 20 – 40 b ph ng trong m t kh ang dài t ự trung bình sector (sector average). S thay đ i c a m c tín hi u trung ề ộ ự bình theo s che ch n c a tòa nhà (b r ng tòa nhà) fading ch mậ

)

( ( ( r t m t r t

Power

B C

distance ề ưở ệ ộ ổ ườ Ả A nh h ng di n r ng (t n hao đ ng truy n – large scale fading)

ưở ệ ắ ng di n trung (do che ch n – shadowing – medium scale

Ả B nh h fading)

ưở ủ ệ ẹ ộ i n i thu đa ệ ạ ơ ng di n h p (do dao đ ng c a tín hi u t 49

Ả C nh h ườ ng – small scale fading) đ

)

( rP d

• Suy hao kênh truy nề - (cid:0)

ự Suy hao trong không gian t do (LOS)

ả ế ấ ạ ấ ạ i kho ng cách d khi bi t công su t t i

ả Xác đ nh công su t t ị kho ng cách d

Pr(d0)

)(

dP )( r

dP ( r

d 20 ) d

(cid:0) d0 Pr(d)

ườ ả ng giao thoa, khi kho ng cách

ứ Mô hình 2 tia – công th c tr ứ ớ l n, công th c vendensky

)

( rP d

( E d

d 50

- - (cid:0) (cid:0)

ề ổ • Các mô hình tính t n hao kênh truy n cho Macro Cell

Mô hình Okumura (đã h c)ọ

Mô hình Hata (đã h c)ọ

ở ộ ọ Mô hình Hata m r ng (đã h c)

ọ Mô hình Longley – Rice (đ c thêm)

ọ Mô hình Durkin (đ c thêm)

ọ Mô hình Walfisch – Bertoni (đ c thêm)

ề ọ ổ • Mô hình tính t n hao kênh truy n cho Micro Cell (đ c thêm)

ề ọ ổ • Mô hình tính t n hao kênh truy n cho Indoor (đ c thêm)

ố ề ữ ậ trong môi tr

ộ ạ ườ ề ng truy n sóng gi a t b di đ ng là tích c a nhi u quá trình ng u nhiên

ệ ế ị ớ ủ ứ ủ ẫ ẫ ệ

ủ ề ạ ổ

ế ủ ậ ạ ố

ứ ệ

ượ ố • Th ng kê c a fading ch m: ủ ố tr m g c và thi lên tín hi u. Nên v i thang dB thì m c c a các tín hi u ng u nhiên là ố ẫ ổ t ng. mà t ng c a nhi u bi n ng u nhiên thì có d ng phân b ố Gausian. Do đó th ng kê c a fading ch m có d ng phân b Gausian ố lognomal hay là m c tín hi u ượ ọ theo thang dB và đ thu đ c g i là phân b ạ c theo thang dB có d ng phân b Gausian

) 2

(

)

L m L s 22 L

( < p L l

erf

)

( p L

1 = + 2

1 2

� �- l m l � �� s 2 � �

1 ps 2

L ệ ở

- -

ứ ụ ể ỏ L là m c tín hi u kh ang cách c th

ạ ụ ể ỏ ộ i m t kh ang cách c th mL là suy hao trung bình t

L là đ l ch chu n c a suy hao trung bình

(cid:0) ẩ ủ ộ ệ

ộ ủ ệ ậ ượ c do

• Th ng kê c a fading nhanh: ủ ố biên đ c a tín hi u nh n đ ố ườ fading nhanh th ng có phân b Rayleigh hay Rician.

ỷ ố ữ ổ

ộ ớ ạ ấ ả ướ ớ ứ ượ t t c các m c v ờ ỏ c v i kh ang th i - ỏ p

s gi a t ng t ờ i h n trong kh ang th i gian cho tr r s ụ ệ ượ ộ ớ ng Doppler

ỷ ố ữ ổ ờ ti/N average duration of fades là t

ướ ớ ổ ờ

ủ s gi a t ng th i gian c a 53 c ướ ố c v i t ng s fades ậ ấ ố ỹ ị n(r) = N/T level crossing rate là t trên m t gi r gian này. V i fading ( ) e s 22 n r Rayleigh Ph thu c vào hi n t t(r) = (cid:0) ỏ các fades trong kh ang th i gian cho tr ượ ng s bit m t trong lúc fade l   xác đ nh k thu t mã hóa kênh

t = t0 + (cid:0)

(cid:0) ề • Mô hình kênh fading nhi u tia

Multipath Received Signals

Transmit t=t0

)

a k

q i

• Mô hình kênh fading nhi u tia

t (

)

a k

Mean Delay Spread