Tiểu luận Nghiên cứu Kỹ thuật chuyển giao & Điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA

 i 
MỤC LỤC 
Chương 1 
KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ 
THỐNG WCDMA 
1.1.Giới thiệu chương .............................................................................................. 1 
1.2.Kỹ thuật chuyển giao ......................................................................................... 1 
1.2.1.Sự cần thiết của việc chuyển giao trong hệ thống thông tin di động ................ 1 
1.2.2.Tiêu chuẩn khi thực hiện chuyển giao ............................................................. 2 
1.2.3.Trình tự của chuyển giao ................................................................................ 3 
1.2.4.Các loại chuyển giao trong hệ thống WCDMA ............................................... 5 
1.2.4.1.Chuyển giao trong cùng hệ thống (Intra-system Handover).......................... 5 
1.2.4.2.Chuyển giao ngoài hệ thống (Inter-System Handover) ................................. 5 
1.2.4.3.Chuyển giao cứng (HHO: Hard Handover) .................................................. 6 
1.2.4.4.Chuyển giao mềm (Soft HO) và mềm hơn (Softer HO) ................................ 7 
1.3.Kỹ thuật chuyển giao mềm ...............................................................................10 
1.3.1.Nguyên lý chuyển giao mềm..........................................................................10 
1.3.2.Đặc điểm cơ bản của chuyển giao mềm .........................................................11 
1.4.Điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA .................................................13 
1.4.1.Ý nghĩa của việc điều khiển công suất ...........................................................13 
1.4.2.Phân loại điều khiển công suất .......................................................................15 
1.4.2.1.Điều khiển công suất cho đường xuống và đường lên .................................15 
1.4.2.2.Điều khiển công suất phân tán và tập trung .................................................15 
1.4.2.3.Điều khiển công suất vòng hở, điều khiển công suất vòng kín, điều khiển 
công suất vòng ngoài ..............................................................................................15 
1.4.3.Phân phối công suất đường xuống .................................................................18 
1.5.Kết luận chương ...............................................................................................19 
Chương 2 
ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT THEO BƯỚC ĐỘNG DSSPC VÀ ĐIỀU KHIỂN 
CÔNG SUẤT PHÂN TÁN DPC 
2.1. Giới thiệu chương ............................................................................................20 
2.2.Một số lý thuyết sử dụng trong thuật toán .........................................................20 
2.2.1.Hệ số tái sử dụng tần số (Frequency Reuse Factor) ........................................20 
2.2.2.Nhiễu đồng kênh ............................................................................................22 
 ii 
2.2.3.Nhiễu kênh lân cận ........................................................................................23 
2.2.4.Hiệu ứng gần xa (Near-Far Effect) .................................................................24 
2.2.5.Tải lưu lượng .................................................................................................26 
2.2.6.Cấp độ phục vụ GoS (Grade of Service) ........................................................27 
2.2.7.Hiệu quả sử dụng kênh ..................................................................................28 
2.3.Thuật toán điều khiển công suất theo bước động DSSPC ..................................28 
2.3.1.Tổng quan ......................................................................................................28 
2.3.2.Thuật toán điều khiển công suất bước động DSSPC ......................................29 
2.3.2.1. Khái niệm và lợi ích của độ dự trữ công suất (cửa sổ công suất) ................30 
2.3.2.2.Sự hoạt động của mạng ...............................................................................31 
2.3.2.4.Sự hoạt động của UE ..................................................................................32 
2.4. Phương pháp điều khiển công suất phân tán ( DPC) ........................................35 
2.4.1. Mô hình hệ thống ..........................................................................................35 
2.4.3. Thuật toán điều khiển công suất phân tán ( DPC ) .........................................35 
2.5.Kết luận chương ...............................................................................................36 
Chương 3 
LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ TÍNH TOÁN 
3.1.Giới thiệu chương .............................................................................................37 
3.2.Tổng quan.........................................................................................................37 
3.3.Quỹ đường truyền vô tuyến hướng lên trong hệ thống WCDMA ......................37 
3.4. Điều khiển công suất theo bước động DSSPC và điều khiển công suất phân tán 
DPC trong hệ thống WCDMA ................................................................................40 
3.4.1.Thông số đầu vào ...........................................................................................41 
3.4.2.Các công thức tính toán ................................................................................42 
3.4.3. Điều khiển công suất theo bước động DSSPC ...............................................43 
3.4.3.1. Lưu đồ thuật toán điều khiển ......................................................................43 
3.4.3.2. Kết quả tính toán ........................................................................................45 
3.5.3. Điều khiển công suất phân tán DPC ..............................................................48 
3.5.3.1. Lưu đồ thuật toán điều khiển .....................................................................48 
3.5.3.2. Kết quả tính toán ........................................................................................50 
3.6. Kết luận .........................................................................................................51 
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 531 
 iii 
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 
  
A 
AWGN Additive White Gaussian Noise - Nhiễu Gauss trắng cộng 
AMPS Advance Mobile Phone System - Hệ thống điện thoại di động tiên tiến 
B 
BER Bit Error Rate - Tỉ lệ lỗi bit 
BPSK Binary Phase Shift Keying - Khóa dịch pha nhị phân 
BCCH Broadcast Control Channel - Kênh quảng bá điều khiển 
BCH Broadcast Channel - Kênh quảng bá 
BS Base Station - Trạm gốc 
BSC Base Station Controller - Bộ điều khiển trạm gốc 
BTS Base Tranceiver Station - Trạm vô tuyến gốc 
C 
CCCH Common Control Channel - Kênh điều khiển chung 
CDMA Code Division Multiple Access - Đa truy cập phân chia theo mã 
CCPCH Common Control Physial Channel - Kênh vật lý điều khiển chung 
CPCC Common Power Control Channel - Kênh điều khiển công suất chung 
CPCH Common Packet Channel - Kênh gói chung 
CPICH Common Pilot Channel - Kênh hoa tiêu chung 
CN Core Network - Mạng lõi 
CS Circuit Switch - Chuyển mạch kênh 
CSICH CPCH Status Indication Channel - Kênh chỉ thị trạng thái cho CPCH 
C/I Carrier to Interference Ratio - Tỷ số sóng mang trên nhiễu 
CD/CA-ICH Collision Detection/Channel Assignment- Indication Channel 
 Kênh chỉ thị phát hiện tranh chấp/ ấn định kênh 
D 
DCCH Dedicated Control Channel - Kênh điều khiển dành riêng 
DPCCH Dedicated Physical Control Channel - Kênh điều khiển vật lý riêng 
DPCH Dedicated Physical Channel - Kênh vật lý riêng 
DPC Distributed Power Control - Điều khiển công suất phân tán 
DPDCH Dedicated Physical Data Channel - Kênh số liệu vật lý riêng 
DL Down Link - Đường xuống 
DTCH Dedicated Traffic Channel - Kênh lưu lượng riêng 
DSCH Downlink Share Channel - Kênh dùng chung đường xuống 
 iv 
DSSPC Dynamic Step-Size Power Control 
 Điều khiển công suất theo bước động 
DSSS Direct Sequence Spread Spectrum - Trải phổ chuỗi trực tiếp 
EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution 
 Tốc độ bit tăng cường sử dụng cho nhánh tiến hoá GSM 
EIR Equipment Indentification Register - Thanh ghi nhận dạng thiết bị 
FACH Forward Access Channel - Kênh truy nhập đường xuống 
FCCCH Forward Common Control Channel 
 Kênh điều khiển chung đường xuống 
FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum - Trải phổ nhảy tần 
FDD Frequency Division Duplexing 
 Ghép kênh song công phân chia theo tần số 
FDMA Frequency Division Multiple Access - Đa truy cập phân chia theo tần số 
FDCCH Forward Dedicated Control Channel 
 Kênh điều khiển riêng đường xuống 
FOMA Freedom of Mobile Multimedia Access- Truy nhập đa phương tiện tự do 
GOS Grade Of Service - Cấp độ phục vụ 
GSM Global System for Mobile Communication 
 Hệ thống thông tin di động toàn cầu 
GPRS General Packet Radio Service 
 Dịch vụ vô tuyến gói chung 
H 
HSCSD High Speed Circuit Switch Data 
 Kỹ thuật truyền dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao 
I 
ICI Inter Channel Interference - Nhiễu xuyên kênh 
IMT-2000 Internation Mobile Telecommunications 2000 
 Tiêu chuẩn viễn thông di động quốc tế 
ISDN Integrates Service Digital Network - Mạng số liệu đa dịch vụ 
IS-95 North Amarican version of the CDMA standard 
 Một phiên bản CDMA ở Bắc Mỹ 
ISI Intersymbol Interference - Nhiễu xuyên ký tự 
E 
F 
G 
 v 
L 
LA Location Area - Khu vực định vị 
LOS Line of Sight - Tuyến truyền dẫn thẳng 
M 
ME Mobile Equipment - Thiết bị di động 
MS Mobile Station - Trạm di động 
MSC Mobile Switch Center - Trung tâm chuyển mạch di động 
MAC Medium Access Control - Điều khiển truy nhập môi trường 
N 
NAS Non Access Statum - Tầng không truy nhập 
O 
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing 
 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao 
OPC Open-loop Power Control - Điều khiển công suất vòng hở 
P 
PCCH Paging Control Channel - Kênh điều khiển tìm gọi 
PDCP Packet Data Convergence Protocol - Giao thức hội tụ số liệu gói 
PN Pseudo Noise - Nhiễu giả ngẫu nhiên 
PS Packet Switch - Chuyển mạch gói 
PLMN Public Land Mobile Network - Mạng di động công cộng mặt đất 
PSTN Public Switched Telephone Network 
 Mạng chuyển mạch thoại công cộng 
Q 
QAM Quadrature Amplitude Modulation- Điều biên cầu phương 
QoS Quality of Service - Chất lượng dịch vụ 
(Q)PSK (Quadrature) Phase-Shift Keying - Khóa dịch pha (vuông góc) 
R 
RACH Random Access Channel - Kênh truy cập ngẫu nhiên 
RRM Radio Resource Management - Quản lý tài nguyên vô tuyến 
RNC Radio Network Control - Bộ điều khiển mạng vô tuyến 
RLB Radio Link Budgets - Quỹ năng lượng đường truyền vô tuyến 
RLC Radio Link Control - Điều khiển kết nối vô tuyến 
S 
SNR Signal to Noise Ratio - Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu 
 vi 
SCH Synchronization Channel - Kênh đồng bộ 
SDCCH Stand alone Dedicated Control Channel - Kênh điều khiển dành riêng 
T 
TDMA Time Division Multiple Access - Đa truy cập phân chia theo thời gian 
TDD Time Division Duplexing - Ghép song công phân chia thời gian 
THSS Time Hopping Spread Spectrum - Trải phổ nhảy thời gian 
U 
UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network 
 Mạng truy cập vô tuyến toàn cầu 
UMTS Universal Mobile Telecommunication System 
 Hệ thống viễn thông di động toàn cầu 
UL Uplink - Đường lên 
V 
VLR Visitor Location Register - Bộ định vị tạm trú 
W 
WCDMA Wideband Code Division Multiple Access 
 Đa truy cập phân chia theo mã băng rộng 
 vii 
LỜI MỞ ĐẦU 
 
 Ngày nay thông tin di động đóng góp một vai trò vô cùng to lớn trong cuộc 
sống. Các loại hình dịch vụ viễn thông phát triển rất đa dạng, chất lượng được nâng 
cao một cách rõ rệt đã đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người. Sở dĩ có 
được những thành quả như vậy là do sự phát triển không ngừng các công nghệ viễn 
thông trên thế giới, trong đó có công nghệ băng rộng WCDMA. Hệ thống WCDMA 
ra đời đã làm cho viễn thông thế giới bước sang một kỷ nguyên mới. 
 Hiện nay, ở Việt Nam các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đang từng bước 
triển khai và đưa vào sử dụng hệ thống thông tin di động thứ ba này, nhằm mang lại 
những dịch vụ tốt nhất cho người sử dụng. 
 Một trong những khâu quan trọng của hệ thống thông tin di động nói chung 
và hệ thống WCDMA nói riêng là Vấn đề chuyển giao và điều khiển công suất 
nhằm hạn chế ảnh hưởng “Hiệu ứng gần - xa” đến chất lượng thoại, tăng dung 
lượng hệ thống, khả năng chống lại fading, Xuất phát từ tầm quan trọng đó nên 
em chọn đề tài tiểu luận “Nghiên cứu Kỹ thuật chuyển giao & Điều khiển công 
suất trong hệ thống WCDMA”. Tiểu luận được chia làm 3 chương: 
 Chương 1:“Kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong hệ thống 
WCDMA”. Trong chương này sẽ tập trung đi sâu vào tìm hiểu ý nghĩa, nguyên lý 
cũng như cách phân loại về chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA. 
 Chương 2: “Điều khiển công suất theo bước động DSSPC và điều khiển 
công suất phân tán DPC”. Do đó trong chương này sẽ giới thiệu về lưu đồ thuật 
toán cũng như nguyên lý cơ bản của hai phương pháp này. 
 Chương 3: “Tính toán và đưa ra kết quả”. Đây là chương quan trọng nhất 
của tiểu luận. Nội dung chương này sẽ kiểm chứng lại lý thuyết về hai thuật toán 
điều khiển công suất DSSPC và DPC. 
 Việc tính toán và vẽ đồ thị theo từng bước lặp giúp cho chương trình điều 
khiển hoạt động theo bước động, đồ thị được vẽ liền nét liên tục, giá trị điều khiển 
(SIR, Pdk) được điều chỉnh liên tục đến khi đạt giá trị tối ưu, các thông số điều 
khiển không phải là mặc định mà người điều khiển có thể thiết lập lại cho phù hợp 
với hệ thống. 
Chương 1 Kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA 
 1 
Chương 1 
 KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG 
SUẤT TRONG HỆ THỐNG WCDMA 
1.1 Giới thiệu 
Ở trong chương này chúng ta sẽ tập trung tìm hiểu về kỹ thuật chuyển giao, 
đặc biệt là chuyển giao mềm cũng như các phương pháp điều khiển công suất trong 
hệ thống WCDMA. Bởi kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất là những vấn 
đề quan trọng nhằm đảm bảo cho các dịch vụ vô tuyến, giữ vững chất lượng QoS 
yêu cầu, hạn chế nhiễu giao thoa. 
Nội dung chương này sẽ đề cập đến mục đích, các tiêu chuẩn, trình tự cũng 
như các loại chuyển giao, đồng thời sẽ phân tích ý nghĩa của việc điều khiển công 
suất và các phương pháp của nó trong hệ thống WCDMA. 
1.2 Kỹ thuật chuyển giao 
1.2.1. Sự cần thiết của việc chuyển giao trong hệ thống thông tin di động 
Hệ thống thông tin di động WCDMA là hệ thống sử dụng trải phổ trực tiếp. 
Cấu trúc mạng gồm tập hợp các cell có hình lục giác liên kết với nhau tạo thành một 
mạng tổ ong. Trong mỗi cell có một BS đặt ở trung tâm của cell, đảm bảo việc phủ 
sóng cho các UE trong cell đó. Do đặc điểm của UE trong thông tin di động luôn 
luôn di chuyển, vì thế khi UE càng ở gần trạm gốc thì chất lượng tín hiệu tốt, nhưng 
khi UE di chuyển càng ra gần biên của cell thì chất lượng cuộc thoại càng giảm 
xuống và dần dần cuộc thoại sẽ bị ngắt. Do đó, cần phải có một kỹ thuật để chuyển 
cuộc thoại của UE vừa rời khỏi cell cũ sang cell mới để đảm bảo tính liên tục  ...  xử lý (dB) j= 10lg(3840/Rt) 25 14.3 10 
 yêu cầu (dB) l 5 1.5 1 
Độ nhạy máy thu (dBm) m = l – j + i -120.2 -113 -109.2 
Các phần tử khác 
Hệ số khuếch đại anten trạm gốc (dB) n 18 18 18 
Tổn hao cáp ở BS (dB) o 2 2 2 
Dự trữ fading nhanh p 0 4 4 
Tổn hao đường truyền cực đại (dB) q = d – m + n –o - p 154.2 151 147.2 
Dự trữ fading log chuẩn (dB) r 7.3 4.2 7.3 
Độ lợi chuyển giao mềm (dB) s 3 2 0 
Tổn hao trong nhà t 8 15 0 
Tổn hao truyền sóng cho phép đối với 
vùng phủ của cell (dB) 
u = q –r + s - t 141.9 133.8 139.9 
Bảng 3.1 Quỹ đường truyền tham khảo cho các dịch vụ UMTS 
 Từ bảng trên có thể rút ra những nhận xét như sau: 
Chương 3 Lưu đồ thuật toán và tính toán mô phỏng 
 40 
▪ Quỹ đường truyền tham khảo cho dịch vụ thoại 12.2kbit/s ARM không có 
dự trữ fading nhanh vì tại tốc độ 120km/h điều khiển công suất không bù được 
fading. Thông thường tốc độ thấp của UE là yếu tố để giới hạn dự trữ fading nhanh. 
▪ yêu cầu phụ thuộc vào tốc độ bit, dịch vụ, đặc điểm của tuyến đa 
đường truyền, tốc độ máy di động, thuật toán thu và cấu trúc anten trạm BS. Đối với 
các UE có tốc độ thấp thì yêu cầu thấp. 
 ▪ Công suất phát UE trong các trường hợp tốc độ bit lớn thì cao hơn so với 
tốc độ bit bé. 
 ▪ Độ lợi xử lý trong các trường hợp cũng khác nhau. Tốc độ bit càng thấp thì 
độ lợi xử lý càng cao và ngược lại. 
 Dưới đây là giao diện của quỹ đường truyền vô tuyến hướng lên cho tốc độ 
bit 12.2 kbit/s với các tham số được mặc định sẵn. 
Hình 3.3 Quỹ đường truyền vô tuyến hướng lên ứng với tốc độ 12.2 kbit/s 
 Ngoài các tham số được mặc định sẵn thì người dùng có thể tự tạo cho 
mình các thông số tùy ý bằng cách kích hoạt phím “nhập mới”. Việc nhập 
mới này phải nằm trong một khoảng giá trị cho phép nhằm đảm bảo tính hợp 
lý cho chương trình. 3.4. Mô hình tính toán điều khiển công suất theo bước 
động DSSPC và điều khiển công suất phân tán DPC trong hệ thống WCDMA 
Chương 3 Lưu đồ thuật toán và tính toán mô phỏng 
 41 
3.4.1. Thông số đầu vào 
+ Nhập số lượng UE có kết nối với trạm gốc phục vụ: NUE ( 0 < NUE < 8) 
+ Khởi tạo ngẫu nhiên vectơ (P1, P2, , PNUE) Pmax là công suất ban đầu 
của NUE UE. 
+ Nhập tốc độ dữ liệu của UE. 
+ Nhập các thông số của máy phát UE. 
+ Nhập các thông số của máy thu trạm gốc BS. 
Các thông số đầu vào được người dùng nhập ở form “ Nhập số liệu” trước 
khi thực hiện điều khiển công suất hệ thống. Trong chương trình này có hỗ trợ ba bộ 
dữ liệu hệ thống WCDMA tham khảo tương ứng với ba tốc độ dữ liệu khác nhau 
của UE: 12.2 kbit/s, 144kbit/s, 384kbit/s. Dưới đây là giao diện của form “nhập số 
liệu” trong chương trình. 
Hình 3.6 Giao diện của form nhập số liệu để thực hiện việc điều khiển công suất 
 Trong hình 3.6 trên, các thông số đầu vào đã được mặc định sẵn cho tốc độ 
144kbit/s và số lượng UE kết nối đồng thời với trạm gốc trong cell là 5. 
Cũng giống như bài toán quỹ đường truyền hướng lên, ở form “nhập số liệu” 
này cũng cho phép người dùng có thể tự điều chỉnh các thông số điều khiển. Và các 
thông số này cũng nằm trong một khoảng giá trị cho phép và buộc người dùng phải 
Chương 3 Lưu đồ thuật toán và tính toán mô phỏng 
 42 
thiết lập trong khoảng đó. Khi người dùng nhập thông số không đúng như khoảng 
giá trị giới hạn thì sẽ được yêu cầu nhập lại thông số đó. 
3.4.2. Các công thức tính toán trong chương trình [2] 
 Khuếch đại công suất di động 
 Pma = Pme - Lm + Gm [dBm] (3.1) 
 Trong đó: 
 Pma : Công suất ra của bộ khuếch đại công suất di động [dBm]. 
 Pme : EIRP từ anten phát của UE [dBm]. 
 Lm : Suy hao cáp giữa đầu ra của bộ khuếch đại công suất và đầu vào của 
anten UE [dB]. 
 Gm : Tăng ích anten phát UE [dBm]. 
 Công suất thu ở BS trên người sử dụng 
 Pr = Pme - Lp - Al + Gt - Lt [dBm]. (3.2) 
 Trong đó: 
 Pr : Công suất kênh lưu lượng thu tại BS phục vụ từ UE [dBm]. 
 Lp : Tổn hao truyền sóng trung bình giữa UE và BS [dB]. 
 Al : Suy hao fading chuẩn loga [dB]. 
 Gt : Tăng ích anten thu BS [dB]. 
 Lt : Tổn hao conector và cáp thu của BS [dB]. 
 Mật độ công suất của các UE khác ở BS phục vụ 
 Iutr = Pr + 10*lg(Nt - 1) + 10*lgCa – 10*lgBw [ dBm/Hz ] (3.3) 
 Trong đó: 
 Iutr : Mật độ nhiễu giao thoa từ các UE khác ở BS phục vụ [dBm/Hz]. 
 Ca : Hệ số tích cực thoại kênh lưu lượng (0,4 ÷ 0,6). 
 Nt : Số kênh lưu lượng trong cell đang xét . 
 Bw : Độ rộng băng tần [Hz]. 
 Mật độ nhiễu giao thoa từ các trạm di động ở các BTS khác 
 Ictr = Iutr + 10*lg(1/ fr -1 ) [dBm/Hz] (3.4) 
 Trong đó: 
 Ictr : Mật độ nhiễu giao thoa từ các UE ở các BS khác. [dBm/Hz] 
 fr : Hệ số tái sử dụng tần số (0,6). 
 Mật độ nhiễu giao thoa từ các UE khác tại BS đang phục vụ và từ các 
BS khác 
 Itr = 10 *lg (10 
0,1* I
utr + 10 
0,1* I
ctr ) [dBm/Hz] (3.5) 
Chương 3 Lưu đồ thuật toán và tính toán mô phỏng 
 43 
 Trong đó: 
 Itr : Mật độ nhiễu giao thoa từ các UE khác đến BS đang phục vụ và từ các 
BS khác [dBm/Hz]. 
 Mật độ tạp âm nhiệt 
 N0 = 10* lg (290 * 1,38 . 10 
-23) + Nf + 30 [dBm/Hz] (3.6) 
 Trong đó: 
 N0 : Mật độ tạp âm nhiệt tại nhiệt độ tham khảo 290 
oK. 
 Nf : Hệ số tạp âm của máy thu BS [dB]. 
 Mật độ phổ công suất nhiễu 
 I0 = 10*lg ( 10 
0,1* I
tr + 10 
0,1* N0 ) [dBm/Hz] (3.7) 
 Tính SIR 
wo
r
.BI
P
SFSIR (3.8) 
 với: I = I0 * Bw 
 hay SIR = SF (dB) +Pr (dBm) – Io – 10*lg(Bw) [dB] 
3.4.3. Tính toán điều khiển công suất theo bước động DSSPC 
3.4.3.1. Lưu đồ thuật toán điều khiển 
 Lưu đồ thuật toán điều khiển (hình 3.8) với các thông số được giả thiết khởi 
tạo ban đầu là: 
 SIRmax = 33 dB 
 SIRopt_max = 27 dB 
 SIRopt_min = 19 dB 
 SIRmin = 8 dB 
 alpha( ) = 0.5 
 petamax(βmax) =2 
 petamin(βmin) = 1 
 gamma ( ) = 1 
 số bước lặp điều khiển là số lần lặp của bộ timer1. 
Các giá trị trên tham khảo trong [5]. 
Những thông số này có thể được thiết lập lại ở Form “Nhập số liệu” theo tuỳ 
chọn của người điều khiển đối với hệ thống cần điều khiển. Chương trình mô phỏng 
sẽ nhận các thông số đầu vào, áp dụng các công thức tính toán trong mục (3.4.2) 
vào lưu đồ thuật toán để điều khiển công suất. 
Chương 3 Lưu đồ thuật toán và tính toán mô phỏng 
 44 
Việc điều khiển theo bước động DSSPC phải luôn đảm bảo theo nguyên tắc 
sau: Pmin ≤ Pđk ≤ Pmax. Dưới đây là lưu đồ thuật toán của điều khiển công suất theo 
bước động DSSPC. 
Hình 3.8 Lưu đồ thuật toán của phương pháp DSSPC 
Sai 
Sai 
Sai 
Lệnh giảm công suất truyền 
Pdki = Poi - .min 
Đúng 
lap NL 
Kết thúc 
Lệnh giảm công suất truyền 
Pdki = Poi - .max 
Công suất nhận là tối ưu 
Pdki = Poi 
Đúng 
Đúng 
SIRopt_min SIR_reali 
Đúng 
SIR_reali > SIR _max 
SIRopt_max SIR_reali 
Pmin Pđki Pmax 
Đúng 
Sai 
Đúng 
lap = lap +1 
Sai 
i = i + 1 
Poi = Pdki 
i NUE 
Lệnh tăng công suất truyền 
Pdki = Poi + .max 
Sai 
Đúng 
Lệnh tăng công suất truyền 
Pdki = Poi + .min 
Sai 
SIR_min SIR_reali 
* Các thông số: 
+ Pmax, NUE, NL(Nlap) 
+ SIR_max, SIR_min,SIRopt_max, 
SIRopt_min. 
+ (Po1,Po2,,PoNUE) Pmax 
+ , max, min 
lap = 1 
Bắt đầu 
Các thông số 
i = 1 
SIR_reali 
Chương 3 Lưu đồ thuật toán và tính toán mô phỏng 
 45 
3.4.3.2. Kết quả tính toán 
Hình 3.9 Bảng thông số điều khiển công suất theo DSSPC 
Đây là bảng tính toán các thông số trước và sau quá trình điều khiển công 
suất theo bước động DSSPC. 
 Thông số trước khi điều khiển công suất 
+ Số lượng UE kết nối đồng thời với trạm gốc phục vụ là 5, được đánh theo 
số thứ tự từ UE1 tới UE5. 
+ Công suất phát của mỗi UE được lấy ngẫu nhiên trong khoảng [-30,18]. 
Công suất này chính là Pme được dùng trong công thức (4.1) và (4.2). 
+ Giá trị SIR trước điều khiển được tính theo các công thức trong mục 
(4.5.2). 
+ SIRmax = 33 dB, SIRopt_max = 27 dB, SIRopt_min = 19 dB, SIRmin = 8 dB, α = 
0.5, βmin = 1, βmax = 2, γ = . 
 Thông số sau khi điều khiển công suất 
Chương 3 Lưu đồ thuật toán và tính toán mô phỏng 
 46 
+ Có thể thấy giá trị thông số của UE5 hầu như không thay đổi ngay cả trước 
và sau khi điều khiển. Sở dĩ như vậy là do giá trị SIR_tính được trước khi điều 
khiển công suất (cũng chính là giá trị SIR đo đạc trong thực tế) nằm trong khoảng 
SIR_opmin ≤ SIR_tính ≤ SIR_opmax. Theo như thuật toán DSSPC thì khi đó 
SIR_tính sẽ đạt giá trị tối ưu và công suất phát của UE sẽ được giữ nguyên, không 
thay đổi. Đây là điều mà BS phục vụ luôn mong muốn nhận được. 
+ UE2, UE3, UE4 lại có giá trị SIR_tính nhỏ hơn giá trị SIR_opmin. Khi đó, 
BS sẽ điều khiển cho UE tăng công suất phát để đạt được SIR nằm trong vùng tối 
ưu. Và khi SIR đạt được giá trị tối ưu rồi thì công suất phát của UE sẽ không tăng 
nữa, luôn giữ ở mức ổn định. Tuy nhiên, việc tăng giá trị công suất này đến một 
mức nào đó phải thỏa mãn điều kiện cho phép. Đó là phải luôn đảm bảo nằm trong 
khoảng (Pmin, Pmax). 
+ UE1 có giá trị SIR_tính lớn hơn SIR_opmax nên BS phục vụ sẽ điều khiển 
cho UE giảm công suất phát để giảm SIR. Khi SIR giảm tới một mức nào đó để đạt 
đến giá trị tối ưu thì công suất phát của UE lúc đó cũng sẽ không giảm nữa, mà 
được duy trì ổn định. Và cũng giống như trường hợp trên, việc giảm giá trị công 
suất này cũng phải nằm trong điều kiện (Pmin, Pmax). 
Hình 3.10 là đồ thị biểu diễn giá trị SIR và Pdk sau khi đã được điều khiển 
theo thuật toán DSSPC đã phản ánh tương đối chính xác các thông số. 
Trong khoảng thời gian rất ngắn đầu tiên (cỡ 0.5s) thì giá trị SIR thăng giáng 
khá mạnh, phá vỡ mối quan hệ tỷ lệ giữa SIR và Pdk. Tuy nhiên, ngay sau đó, SIR 
và Pdk đã phản ánh đúng quan hệ tỷ lệ thuận của mình như trong công thức (3.8). 
Các SIR càng gần với giá trị tối ưu bao nhiêu thì thời gian hội tụ của SIR 
càng ngắn bấy nhiêu. Và khi SIR đã nằm trong vùng hội tụ này thì công suất phát 
của UE dường như không thay đổi theo thời gian. 
Ngược lại, đối với các UE có SIR_tính nằm xa giá trị tối ưu thì thời gian để 
SIR đạt được giá trị hội tụ càng lâu. 
Chương 3 Lưu đồ thuật toán và tính toán mô phỏng 
 47 
Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn SIR và Pdk theo phương pháp DSSPC 
Nhận xét: 
- Sự biến đổi của Pđk (Công suất điều khiển), SIR của mỗi UE (để tiến vào 
vùng tối ưu là khoảng giá trị (SIRoptmin, SIRoptmax)) tại mỗi bước lặp trên đồ thị 
là quan hệ tỷ lệ thuận với nhau phản ánh đúng với mối quan hệ tỷ lệ thuận giữa Pr 
và SIR. 
- Khi SIR của mỗi UE đã hội tụ vào vùng tối ưu thì hệ thống đạt được trạng 
thái ổn định tức SIR, Pđk dường như không đổi theo thời gian. 
Chương 3 Lưu đồ thuật toán và tính toán mô phỏng 
 48 
3.5.3. Tính toán điều khiển công suất phân tán 
3.5.3.1. Lưu đồ thuật toán điều khiển [6] 
SIR đích được thiết lập ban đầu, trong mô phỏng này chọn SIRđích = 7 dB đối 
với tín hiệu thoại, hệ số hội tụ k có tác động trực tiếp đến sự hội tụ của SIR và Pđk 
của mỗi UE, k càng lớn thì tốc độ hội tụ nhanh và ngược lại. Tuy nhiên k lớn quá 
gây dao động hệ thống, theo nhiều lần thực nghiệm nên chọn k = 0.04 là hợp lý đối 
với chương trình tính toán. 
Thuật toán DPC với các thông số ban đầu được thiết lập như sau: 
+ Nhập số lượng UE kết nối đồng thời tới trạm gốc phục vụ nó sao cho NUE 
nằm trong khoảng giá trị [1,7]. 
+ Số lần điều khiển công suất của hệ thống mặc định là 300 lần. Giá trị này có 
thể thay đổi khác nhau tùy theo người dùng. 
+ Khởi tạo ngẫu nhiên vecto công suất phát ban đầu có độ dài tương ứng với 
NUE . Tuy nhiên, các giá trị công suất phát ngẫu nhiên của UE này phải luôn thỏa 
mãn điều kiện: Pmin ≤ Po ≤ Pmax. 
+ SIRđích =7 (dB). 
+ Hệ số hội tụ k = 0.04. 
+ Pmin = -50 (dBm). 
+ Pmax = 21 (dBm). 
+ Pdki = Poi + e 
k*(SIRđích - SIRi)
 (3.9) 
 [dBm] [dBm] [dBm] 
Điều kiện: 
 Pmin ≤ Pdk ≤ Pmax 
Dưới đây là lưu đồ thuật toán của phương pháp điều khiển công suất phân tán 
DPC trong hệ thống. 
Chương 3 Lưu đồ thuật toán và tính toán mô phỏng 
 49 
Đúng 
Poi = Pdki 
i NUE 
i = i + 1 
Sai 
Đúng 
i Nlap 
Kết thúc 
Sai 
Đúng 
Bắt đầu 
NUE,Nlap,SIRđích,Pmax 
Pmin ≤ (Po1,Po2,,PoNUE) Pmax 
i = 1 
lap = 1 
SIRi 
Pdki = Poi + e 
k*(SIRđích - SIRi) 
[dBm] [dBm] [dBm] 
lap = lap + 1 
Sai 
Hình 3.11 Lưu đồ thuật toán phương pháp DPC 
Pmin Pdki Pmax 
Chương 3 Lưu đồ thuật toán và tính toán mô phỏng 
 50 
3.5.3.2. Kết quả tính toán 
 Hình 3.12 Bảng thông số trong điều khiển công suất theo DPC 
 Thông số trước khi điều khiển công suất 
+ Số lượng UE kết nối đồng thời với BS là 5, thỏa mãn NUE nằm trong 
khoảng [1,7]. 
+ Giá trị công suất phát mỗi UE được lấy ngẫu nhiên trong khoảng [-50,21] 
dBm. 
+ SIR_tính trước khi điều khiển công suất được tính theo các công thức 
(3.4.2). 
 Thông số sau khi điều khiển công suất 
+ Giá trị SIR_tính của các UE khác nhau cùng hội tụ về một giá trị SIRđích. 
Vì SIRđích thiết lập bằng 7 dB nên các SIR_tính cũng phải tiến tới giá trị tối ưu đó. 
+ Giá trị công suất điều khiển Pdk sẽ tiến tới không thay đổi theo thời gian 
khi SIR được hội tụ về giá trị SIRđich. 
Chương 3 Lưu đồ thuật toán và tính toán mô phỏng 
 51 
Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn SIR và Pdk theo phương pháp DPC 
Nhận xét: 
- Ở giai đoạn đầu điều khiển SIR biến đổi nhanh trong tích tắc trong khi sự biến 
đổi tương ứng Pđk của mỗi UE chậm hơn nên quan hệ tỷ lệ thuận giữa chúng không 
được phản ánh rõ nét. Tuy nhiên ở ngay giai đoạn sau, SIR hội tụ dần về SIRđích và 
Pđk không đổi theo thời gian và Pmin ≤ Pđk ≤ Pmax . 
- Đồ thị SIR và Pđk phản ánh đúng với thuật toán điều khiển: đồ thị biến thiên 
dạng hàm số e mũ, đúng với công thức (3.9). 
- Tốc độ hội tụ của SIR và Pđk nhanh hơn so với phương pháp DSSPC. 
3.6. Kết luận 
Kỹ thuật điều khiển công suất theo bước động DSSPC dựa trên tham số tỷ số 
tín hiệu trên nhiễu giao thoa SIR để điều khiển công suất truyền bằng cách dùng 
Chương 3 Lưu đồ thuật toán và tính toán mô phỏng 
 52 
khái niệm ngưỡng nhiều mức. Tốc độ điều chỉnh công suất cũng rất nhanh. Do đó 
phương pháp này có khả năng chi phối linh hoạt sự thay đổi fading của tín hiệu 
truyền. 
Kỹ thuật điều khiển công suất phân tán DPC không yêu cầu thông tin trạng thái 
tập trung tất cả các kênh riêng lẻ. Thay vào đó, nó có thể thích nghi các mức công 
suất nhờ sử dụng các phép đo vô tuyến cục bộ, chú ý tới thay đổi chất lượng dịch vụ 
đồng thời giải quyết hiệu ứng tồn tại trong hệ thống tế bào. Tuy nhiên, phương pháp 
này không xét đến sự liên quan giữa các kết nối mới cho QoS của các kết nối hiện 
hữu và cần nhiều thời gian hơn để tối ưu hoá mức SIR. 
Phụ lục 
53 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
 
[1]. Đinh Thị Thái Mai, “Hệ thống thông tin hiện đại”, ĐH Công nghệ Hà Nội 
[2]. Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Thông tin di động thế hệ 3”, Nhà xuất bản Bưu điện 
2001. 
[3]. Harri Holma, Antti Toskala, “ WCDMA for UMTS- Radio access for third 
generation mobile communications”, John Wiley & Sons. Ltd, 2004 
[4]. Yue Chen,“Soft Handover Issues in Radio Resource & Management for 3G 
WCDMA Networks”, Doctor of Thesis. 
[5]. Siamak Naghian, Matti Rintamaki, Ramin Baghaie, “ Dynamic Step-Size power 
control”, Nokia Group, Finland. 
[6]. S. Zhu, S. Dong, “Fast convergence distributed power control algorithm for 
WCDMA systems”, IEE Proc. Commun., Vol. 150, No.2, April 2003 
[7]. Tham khảo trên nhiều Website :www.google.com, Wikipedia.org 
[8]. Nhiều tài liệu tham khảo khác.