quy hoạch ceel trong hệ thống thông tin di động cdma

Vào đầu những năm 80, ở một số nước Châu Á đã xuất hiện các hệ thống thông tin di động số, với kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA Time ivision Multiple Access, do các hã

LGP : 01IDDT3

MUC LUC

PHANI: LY THUYET

CHUONG I: TONG QUAN VE HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 11

Il/ CAC KHOI CHUC NANG CHINH TRONG THONG TIN DI ĐỘNG 12

1 Hệ thống con chuyén mach SS: Switching Subsystem 12

2 Trung tâm chuyển mạch di déng MSC : Mobile Switching Center 12

3 Bộ ghi dinh vị thường trú HLR: Home Location Register 13

4 B6 ghi dinh vi tam tri VLR: Visitor Location Register ee5< 13

6 Hệ thống con tram géc BSS: Base Station Subsystem 14

7 Trạm thu phát gốc BTS: Base Tranceiver Station s <.s<sese 15

8 Bộ điều khiển trạm gốc BSC: Base Station Controller .s 16

II/ TRẠM DI DONG MS: MOBILE STATION 16

IV/ HE THONG CON KHAI THAC OSS (OPERATION AND SUPPORT

V/ KHAI THAC VA BAO DUGNG MANG 17

3 Cấu hình của trạm thông tin đi động 20

VIL/ CÁC PHƯƠNG PHÁP TRUY CẬP TRONG MẠNG THÔNG TIN

1 Da truy cập phân chia theo tan s6 (FDMA) 23

2 Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) 24

3 Da truy c4p phan chia theo m4 (CDMA) -24

IVHU SO SÁNH CÁC KỸ THUẬT ĐA TRUY CẬP FDMA,TDMA,CDMA .26

XƯ MÔ TẢ MÔI TRƯỜNG TRUYEN SÓNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 27

CHUONG 2: HỆ THONG THONG TIN DI ĐỘNG CDMA 5 32

MỞ ĐẦU 32

IU PHÂN LỚP TỔNG QUÁT CỦA CDMA - 33

II/ NGUYÊN LÝ KỸ THUẬT MẠNG CELLULAR CDMA - 34

2 Kênh CDMA đường lên AZ

VI/ CHUYEN GIAO 6 CDMA „52

1 Chuyển giao mềm và mềm hơn 52

5 Don giản hóa quy hoạch hệ thống 57

CHUONG 3 : NGUYEN LY TRAI PHO VÀ MÃ TRẢI PHỔ x3 9130895.35.98124.8109.061100589:00e 58 I/ NGUYEN LY TRAI PHO - woes 58

2 Khái niệm về kỹ thuật trải phổ " 58

3 Ưu - Nhược điểm của kỹ thuật trải phổ 59

4 Các hệ thống thông tin trải phổ 50

5 Sơ đồ khối của một hệ thống thông tin di động số trải phổ SS 62

3 FH nhanh với điều chế M-FSK -.86

4 Tốc độ xung lock cho các hệ thống FH nhanh 87

I/ CÁC HỆ THỐNG TH/SS 89 Ill/ SO SANH CAC HE THONG SS | 91

IV/ CAC HE THONG LAI GHEP (HYBRID) 92

1 Nhảy tần /chuỗi trực tiếp (F H/DS) 92

2 Hệ thống nhảy tần-thời gian lai ghép 94

3 Các hệ thống nhảy thời gian/chuỗi trực tiếp (TH/DS) -seee 95

4 Các hệ thống nhảy thời gian-tần số/chuỗi trực tiếp, TFH/DS 95

V NHIÊU HỆ THỐNG 98

1 Những yếu tố thiết kế quan trọng 122

2 Tính toán cho trường hợp các cell đồng đều diện tích 123

3 Tính toán cho trường hợp các cell | khong đông đều điện tích 127

CHƯƠNG 9: TÌM HIỂU NHU CẦU THÔNG TIN DI ĐỘNG Ở THÀNH PHỐ HỒ

3 Các bước đự báo nhu cầu 133

4 Dự báo nhu cầu điện thoại 135

5 Dự báo dịch vụ mới 136

IH TÍNH SỐ CELL CẦN THIẾT CHO THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ ĐẢM BẢO DUNG LƯỢNG YÊU CẤU 138

IY XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG CDMA Ở NƯỚC TA 141

PHAN II: MO PHONG

CHƯƠNG 1: CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG CDMA 142 ILTÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG 2 =<-z2 142

II.TÍNH TOÁN ĐỘ LỢI XỬ LÝ CỦA HỆ THỐNG 143 II.TÍNH TOÁN DUNG LƯƠNG CELL CỦA HỆ THỐNG 144

IV.TINH TOAN DUNG LUONG / SECTOR CUA HE THỐNG 145

V XÁC ĐỊNH MẬT ĐỘ NHIÊU CÔNG SUAT = „146

VI.TINH TOAN DUNG LUGNG CDMA 147

Vil KET LUAN 148

(HUONG 2 : GIGI THIEU SO LUGC PHAN MEM MATLAB VA

KET QUA MO PHONG 149

/ GIGI THIEU PHAN MEM MATLAB 149

1 Bắt đâu làm việc với matlab 150

2 Sử dụng lệnh từ các file lệnh 150

3 Một số hàm thông dụng trong matlab 150

I KET QUA MO PHONG 152

1 Giao diện chương trình chính 152

2 Giao diện chương trình tính lưu lượng của hệ thống 153

3 Giao diện chương trình tính độ lợi xử lý 154

4 Giao diện chương trình tính dung lượng cell 155

5 Giao diện chương trình tính dung lượng/sector 156

6 Giao điện chương trình tính mật độ nhiễu công suất s« 157

7 Giao diện chương trình tính dung lượng CDMA 158

UW VIET TAT 163

Công nghệ viễn thông đã và đang mang lại cho con người những ứng

ụng trong tất cả các lĩnh vực: kinh tế, giáo dục, văn hoá, y học, thông tin

uảng bá Các quốc gia xem ngành viễn thông-tin học là một trong những

gành mũi nhọn, cùng với sự đầu tư hàng đầu nhằm đem lại những thành tựu,

hững vị trí xứng đáng trong nghiên cứu và trong ứng dụng làm đòn bẩy để

ích thích các ngành kinh tế quốc dân khác phát triển

Việt Nam cũng không nằm ngoài quỹ đạo phát triển đó, đặc biệt là trong

ầu tư các hệ thống thông tin đi động nhằm mục đích “Liên kết mọi người” có ghña là ta có thể liên lạc với bất kỳ ai, ở bất kỳ nơi đâu và ở bất cứ lúc nào Hiện tại Việt Nam đang sử dụng hệ thống thông tin di động GSM(Global ystem of Mobile Communication) dựa trên công nghệ TDMA Tuy nhiên gần

ây với sự xuất hiện công nghệ mới CDMA Điều này mở ra một hướng mới

ho sự phát triển ngành viễn thông ở nước ta

Do thời gian và kiến thức có hạn nên cuốn luận văn không tránh khỏi hững thiếu sót và sai lầm Rất mong được sự góp ý của Thay Cô và Bạn bè để

ó thể hoàn thiện hơn các kiến thức về sau

TONG QUAN VE HE THONG

THONG TIN DI DONG

I| KHAI QUAT VE THONG TIN DI DONG

Thông tin di động đã có từ những năm 60 và sử dụng kỹ thuật đa truy

nhập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access) Vào

đầu những năm 80, ở một số nước Châu Á đã xuất hiện các hệ thống thông tin di

động số, với kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA (Time

ivision Multiple Access), do các hãng thiết bị viễn thông như: Eriesson, catel sản xuất Các hệ thống này không tương thích với nhau làm cho mạng ông tin đi động chỉ bó hẹp trong từng Quốc gia

Trước tình hình đó, vào tháng 09 năm1987, trong hội nghị Châu Á về Bưu Chính Viễn Thông, 17 Quốc gia Châu Âu đang sử dụng điện thọai di động số đã

một biên bản ghi nhớ làm nền tang cho mạng thông tin di động số thống nhất

taan Chau Au Nam 1988, viện tiêu chuẩn Châu Âu (ETSI-Eroupe Telecommunication Standard Insstitute) đã thành lập nhóm chuyên trách về dịch

vụ thông tin di động GSM (Groupe Special Mobile còn có thể gọi là Global

Sÿstem for Mobile Telecommunication-Hệ thống thông tin di động toàn cầu)

óm này có nhiện vụ đưa ra các tiêu chuẩn thống nhất cho hệ thống thông tin

đi động số SGM dưới các hình thức khuyến nghị, lấy các tiêu chuẩn này làm cơ

sở cho thông tin di động, làm cho chúng ta tương thích với nhau

Vào năm 1988, ở Châu Âu được sự chỉ đạo của CEPT, nhóm GSM được

thành lập nhiều tiêu chuẩn hóa hệ thống thông tin đi động toàn cầu Ở Mỹ, hiệp

hội công nghiệp và viễn thông (TIA) cũng thành lập Ủy ban tiêu chuẩn các hệ

thống tế bào số và đã ban hành các tiêu chuẩn tạm thời cho đa truy nhập phân chia theo thoi gian TDMA (Time division multiple Access) (IS-54/1988) va da

y nhập phan chia theo ma CDMA (Code Division Mutiple Access) (IS-

95/1993) dưa trên tế bao số Tính đến tháng 3/1996 số lượng thuê bao tương tự

và số đã đạt trên 20.000.000 tại Châu Mỹ và trên 10.000.000 tại Nhật Bản

Ở Việt Nam hệ thống thông tin di động số GSM được đưa vào sử dụng

năm 1993 và hiện nay đang được công ty Viettel Mobile, VMS và GPC khai

ác Để tăng thêm dung lượng cho các hệ thống thông tin di động, tần số của

các hệ thống này đang được chuyển từ vùng 800 — 900 MHZ vào vùng 1,8 - 1,9

Z Một số nước đã đưa vào sử dụng cả hai tần số Với sự kết hợp giữa các hệ

ống thông tin di động nói trên , sẽ tạo nên một hệ thống thông tin di động cá

ân PCS cho phép mỗi cá nhân có thể thông tin ở mọi thời điểm và ở bất cứ nơi

o mà họ cần thông tin Hiện nay để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của hách hàng viễn thông về các dịch vụ viễn thông mới, các hệ thống thông tin di

ồng đang tiến tới thế hệ thứ ba (3G), thế hệ mà các hệ thống thông tin di động

› xu thế hòa nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc

ồ bit lên đến 2Mbps và được gọi là hệ thống thông tin di động băng rộng

mạch điện eta

thoai di Si

động 1 ia We

Hinh1.1 Hé shong dién thoai di dong

Il CAC KHOI CHUC NANG CHÍNH TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG

1 Hệ thống con chuyển mạch SS : Switching Subsystem

Hệ thống con chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính

Cc a GSM cũng như cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản ly di

động của thuê bao Chức năng chính của SS là quản lý thông tỉn giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác

2 Trung tâm chuyển mạch di động MSC: Mobile Switching Center

Ở SS chức năng chuyển mạch chính được MSC thực hiện, nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụng

12

ạng GSM Một mặt MSC giao tiếp với hệ thống con BSS, mat khác giao tiếp

vữi mạng ngoài MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài gọi là MSC cổng lệc giao tiếp với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho những người sử dụng ạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng (các chức năng tương tác — IWF: Interworking fúnction) SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền

tdi cla cdc mang nay cho việc truyền tải số liệu của người sử dụng hoặc báo

ệu giữa các phần tử của mạng GSM Chẳng hạn SS có thể sử dụng mạng báo

hiệu kênh chung số 7 (CCS No), mạng này đảm bảo hoạt động tương tác giữa các phần tử của SS trong một hay nhiều mạng GSM MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển trạm gốc (BSC) một tổng dai MSC thích hợp cho một vùng

đô thị và ngoại ô có dân cư vào khoảng một triệu (với mật độ thuê bao trung

bịnh)

Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng với các đặc

ém truyén dan cia GSM véi các mang này Các thích ứng này được gọi là các chức năng tương tác (IWE: interworking function) bao gồm một thiết bị để thích

ứhg giao thức và truyền dẫn Nó cho phép kết nối với các mạng: PSPDN (mạng

số liệu công cộng chuyển mạch gói) hay CSPDN (mạng số liệu công cộng

chuyển mạch theo mạch), nó cùng tổn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là PBTN hay ISDN IWF có thể được thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có

Ểể ở thiết bị riêng, ở trường hợp hai giao tiếp giữa MSC (h+Oo=n_.=

SRVICE SWITCHING CHeNnTeR®) va IWF dudc để mở

3| Bộ phi định vị thường trú HLR: Home Location Register

Ngoài MSC, SS bao gồm các cơ sở dữ liệu Các thông tin ên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu giữ ở HLR không phụ thuộc vào

vị trí hiện thời của thuê bao HLR cũng chứa các thông tin liên quan đến vị trí

hiện thời của thuê bao Thường HLR là một máy tính đứng riêng không có khả

nặng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao Một

chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực AUC mà nhiệm vụ

của trung tâm này quản lý an toàn số liệu của các thuê bao được phép

4 Bộ ghi định vị tạm trú VLR: Visitor Location Register

VLR là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM Nó được nối một hay nhiều MSC và có nhiệm vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao của các thuê bao

hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số

liệu về vị trí của các thuê bao nói trên ở mức độ chính xác hơn HLR

Các chức năng VLR thường được liên kết với các chức năng MSC

SS có thể chứa nhiều MSC, VLR, HLR Để thiết lập một cuộc gọi đến

người sử dụng GSM, trước hết cuộc gọi phải được định tuyến đến một tổng đài

cộng được gọi là GMSC mà không cần biết đến hiện thời thuê bao đang ở đâu

> Các tổng đài cổng có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời

(MSC tạm trú)

> Để vậy, trước hết các tổng đài cổng phải dựa trên số thoại danh bạ của thuê

bao để tìm đúng HLR cần thiết và hỏi HLR này Tổng đài cổng có một giao

diện với các mạng bên ngoài thông qua giao diện này nó làm nhiệm vụ

cổng để kết nối các mạng bên ngoài với mạng GSM Ngoài ra tổng đài này

cũng có giao diện báo hiệu số 7 (CCS No?) để có thể tương tác phần tử

khác của SS Về phương diện kinh tế không phải bao giờ tổng đài cổng

cũng đứng riêng mà thường được kết hợp với MSC

6 Hệ thống con BSS: Base Station Controller

Có thể nói BSS là một hệ thống các thiết bị đặc thù riêng cho các tính chất ' ong vô tuyến của GSM BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động (MS) ông qua giao điện vô tuyến, vì thế nó bao gồm các thiết bị phát và thu đường

ồ tuyến và quản lý các chức năng này Mặt khác BSS thực hiện giao diện với

ïc tổng đài SS Tóm lại BSS thực hiện đấu nối các MS với các người sử dụng

én thong khác BSS cũng phải được điều khiển và vì vậy nó được đấu nối với

Luồng lưu lượng

<> < »

Hình 1.3: Các phần tử của BSS

7 Trạm thu phát gốc BTS: Base Tranceiver Station

Một BTS bao gồm các thiết bị phát thu, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho lao diện vô tuyến Có thể coi BTS là các modem vô tuyến phức tạp có thêm

ột số các chức năng khác Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU Iranscoder and Rate Adapter Unit: khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ) RAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc thù riêng cho

SM được tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp

15

truyền số liệu TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể đặt nó cách

xà BTS và thậm chí trong nhiều trường hợp được đặt giữa các BSC và MSC

§ Bộ điều khiển trạm gốc BSC: Base Station Controller

BSC có nhiệm vụ quả lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều lển từ xa BTS và MS Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng

kệnh vô tuyến và quản lý chuyển giao (handover) Một phía BSC được nối với

BỊTS còn phía kia nối với MSC của SS Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ

có khả năng tính toán đáng kể Vai trò chủ yếu của nó là quản lý các kênh ở

glao diện vô tuyến và chuyển giao (handover) Một BSC trung bình có thể quản

lý tới vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của các BTS này Giao diện giữa

BSC với MSC được gọi là giao diện A, còn giao diện giữa nó với BTS được gọi

là giao diện Abis

HI TRẠM DI ĐỘNG MS : MOBILE STA TION

Trạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xuyên

nhìn thấy của hệ thống MS có thể là thiết bị đặt trong ô tô, thiết bị xách tay hbặc thiết bị cầm tay Loại thiết bị cầm tay sẽ là thiết bị trạm di động phổ biến

nhất Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vô tuyến MS còn phải cung cấp các giao diện với người sử dụng (như: micro, loa,

màn hiển thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc giao diện với một số thiết bị

khác (như: giao điện với máy tính cá nhân, fax ) Hiện nay người ta đang cố

/

hà: sản xuất các thiết bị đầu cuối gọn nhẹ để đấu nối với trạm di động Việc

lựa chọn các thiết bị đầu cuối hiện để mở cho các nhà sản xuất, ta có thể liệt

Kết cuối trạm di động thực hiện các chức năng liên quan đến truyền dẫn ở

iao diện vô tuyến.Thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiết bị

ầu cuối với kết cuối di động Cần sử dụng bộ thích ứng đầu cuối khi giao diện goài trạm đi động tuân theo tiêu chuẩn ISDN để đấu nối đầu cuối, còn thiết bị

au cuối lại có thể giao diện đầu cuối modem Cấu trúc chức năng của trạm di

ộng

V HỆ THONG CON KHAI THAC OSS: OPERATION AND

SUPPORT SUBSYSTEM

OSS thực hiện ba chức năng chính sau:

> Khai thác và bảo dưỡng mạng

> Quản lý thuê bao và tính cước

> Quản lý thiết bị đi động

KHAI THÁC VÀ BẢO DƯỠNG MẠNG

— Khai thác là các hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của mạng như: tải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao (handover) giifa 2 6 nhd vay nha khai thác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng của dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời xử lý các

sự cố Khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vấn dé xuất hiện ở thời điểm hiện thời, chuẩn bị tăng lưu lượng trong tương lai để

tăng vùng phủ Việc thay đổi mạng có thể thực hiện “mềm” qua báo hiệu

(chẳng hạn thay đổi thông số handover để thay đổi biên giới tương đối giữa 2 ô), hoặc thực hiện cứng đòi hỏi sự can thiệp tại hiện trường (chẳng hạn bổ sung thêm dung lượng truyền dẫn hay lắp đặt một trạm mới) Ở hệ thống

viễn thông hiện đại khai thác được thực hiện bằng máy tính và được tập trung

ở một trạm

— Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố, hỏng

hóc Nó có một số quan hệ với khai thác Các thiết bị ở mạng viễn thông hiện đại có khả năng tự phát hiện một số sự cố hay dự báo sự cố thông qua tự kiểm tra Trong nhiều trường hợp người ta dự phòng cho thiết bị để khi có sự

cố có thể thay thế bằng thiết bị dự phòng Sự thay thế này chỉ có thể thực

hiện tự động, ngoài ra việc giảm nhẹ sự cố có thể được người khác thực hiện

bằng điều khiển từ xa Bảo dưỡng cũng bao gồm các hoạt động tại hiện

trường nhằm thay thế thiết bị có sự cố

17

Chương I Tổng quan về hệ thống thông tin di động

- Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được xây dựng trên nguyên lý TMN (Telecommunication management Network: mạng quần lý viễn thông)

Lúc này một mặt hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử

của mạng viễn thông (các MSC, BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ

BTS, vì thâm nhập đến BTS được thực hiện qua BSC) Mặt khác hệ thống

khai thác và bảo dưỡng lại nối đến một máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp

người máy theo tiêu chuẩn GSM gọi là OMC (Operation and maintenance

center: trung tâm khai thác và bảo dưỡng)

1 Quản lý thuê bao

Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao Nhiệm vụ đầu tiên là

nhập và xóa thuê bao khỏi mạng Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp bao

gồm nhiều dịch vụ và các tính năng bổ sung Nhà khai thác có thể thâm nhập

được tất cả các thông số nói trên Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác

có thể thâm nhập được tất cả các thông số nói trên, một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cước các cuộc gọi Quần lý thuê bao ở mang GSM chi

liền quan đến HLR và một số thiết bị OSS riêng chẳng hạn mạng nối HLR với

các thiết bị giao tiếp người máy ở các trung tâm giao dịch với thuê bao Sim card

cứng đóng vai trò như một bộ phận của hệ thống quản lý thuê bao

2 Quản lý thiết bị đi động Quản lý thiết bị di động được bộ đăng ký nhận dạng thiét bi EIR

(Equipment Idnetity Register) thực hiện EIR lưu giữ tất cả các giữ liệu liên quan

đến trạm di động MS EIR được nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra

sử được phép của thiết bị Một thiết bị không được phép sẽ bị cấm

ý: Khác với thiết bị, sự được phép của thuê bao được AUC xác nhận Ở

SM EIR được coi là hệ thống con SS

Quản lý thiết bị di động được bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Idnetity Register) thực hiện ETR lưu giữ tất cả các giữ liệu Hên quan

đến trạm di động MS EIR được nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra

sử được phép của thiết bị Một thiết bị không được phép sẽ bị cấm

Lâm ý: Khác với thiết bị, sự được phép của thuê bao được AUC xác nhận Ở GSM EIR được coi là hệ thống con chuyém mach SS

Thiết bị im đầucuối QC”

VI PHAN LOAI TAN SO VO TUYEN

Tần số Phân | Cơ chế truyền | Cự ly thông tin và lĩnh vực sử

loại sóng vô tuyến dụng

BOOKHz- MF Sóng đất (cựly | Phát thanh cố định

BMHz ngắn) Hàng không, đạo hàng,liên lạc

Sóng trời (cựly j nghiệp dư

dai)

BMHz- HF Sóng trời 3-6MHz:thông tin liên tục

BOMHz Sóng tần điện ly | 6-30MHz:thông tin di động,

thông tin kinh doanh và nghiệp

dư,dân sự, quốc tế

BOMHz- VHF Sóng không gian | Thông tin trực thi, VHE, FM

300MHz Sóng đối lưu Đa thông tin

300MHz- UHE Sóng không gian | Ra-đa, đa thông tin

BGHz Sóng đối lưu Thông tin di động

BGHz- SHF, Sóng không gian | Thông tin vệ tỉnh, thông tin cố BOGHz Viba dinh, Ra-da

BOGHz- EHF Sóng trời Thông tin cho tương lai

G giao điện vô tuyến MS và BTS liên lạc với nhau bằng sống vô tuyến, do

ti nguyên tần số có hạn mà số lượng thuê bao lại không ngừng tăng lên, nên

việc sử dụng lại tần số trong mỗi celi số kênh tần số được dùng làm theo kiểu

ng kế

Hệ thống trung kế vô tuyến có số kênh sẵn sàng phục vụ ít hơn số người

dùng khả dĩ Xử lý trung kế cho phép tất cả người dùng sử dụng chung một cách

trật tự số kênh có hạn vì chúng ta biết chắc rằng xác xuất mỗi thuê bao cùng lúc

cần kênh là thấp Phương thức để sử dụng chung các kênh gọi là đa truy nhập Hiện nay người ta sử dụng 5 phương pháp truy nhập kênh vật lý:

> FDMA (Frequence Division Multiple Access): Da truy cap phan chia theo tần số, phục vụ các cuộc gọi theo các kênh tần số khác nhau

> TDMA (Time Division Multiple Access): Da truy cập phân chia theo thời gian, phục vụ các cuộc gọi theo các khe thời gian khác nhau

> CDMA (Code Division Multiple Access): Da truy cập phân chia theo mã,

phục vụ các cuộc gọi theo các chuỗi mã khác nhau

> PDMA: Đa truy cập phân chia theo cước tính, phục vụ các cuộc gọi theo các sự phân cực khác nhau của sóng vô tuyến

>» SDMA (Space Division Multiple Access): Da truy cập phân chia theo không gian, phục vụ các cuộc gọi theo các anten định hướng bước sóng hẹp

Ngoài ra người ta còn sử dụng phương pháp thu phát sóng song công bao gồm:

> FDD (Frequency Division Duplex): Thu phat séng song công theo tần số

là hệ thống thông tin vô tuyến hai đường bổi vì nó có thể phân biệt các tín hiệu đường lên và đường xuống một cách dễ dàng bằng các bộ lọc

> TDD ( Time division Duplex): thu phát sóng song công theo thời gian là phương phát thu phát sóng song công khác cho hệ thống hai đường,

phương pháp này cả BS và thiết bị đầu cuối truyền một tín hiệu qua cùng

kênh tần số vô tuyến nhưng tại các khoảng thời gian khác nhau

Trong mỗi cell, một BTS liên lạc với nhiều MS Qua giao diện vô tuyến

(À¡r Interface), MS thiết lập và thực hiện cuộc gọi với bất kỳ thuê bao nào

khác Việc phân chia các kênh liên lạc cho mỗi MS được gọi là kỹ thuật đa truy cập Các phương pháp đa truy cập là FDMA, TDMA, và CDMA

22

Hình 1.8: So sánh khái quát 3 phương pháp FDMA , TDMA và CDMA

1| Đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA)

Trong kỹ thuật đa truy cập này, các user được truyền liên tục theo thời

lan trên băng tần số riêng ứng với user đó Mỗi băng tần nhỏ như vậy gồm

Ang tân tối thiểu cho việc truyên dữ liệu và hai dải tần bảo vệ hai bén Dai tan

Bo vệ phải đủ để đảm bảo nhiễu xuyên kênh giữa các user sử dụng chung một

Trong hệ thống thông tin di động tế bào, sử dụng kỹ thuật FDMA, mỗi khi

lột thuê bao di động truy cập vào hệ thống, nó sẽ được trạm gốc cấp phát một

ặp tần số (1 kênh) để liên lạc hai hướng: hướng lên (từ thuê bao di động MS

ến trạm gốc BS), hướng xuống (từ BS đến thuê bao di động MS) Do đó, nếu có

thuê bao đi động thì băng tần tổng sẽ được chia thành 2N băng tần nhỏ và các

äi tần bảo vệ giữa hai băng tần kế cận nhau để phục vụ cho việc truyền và

Do mỗi thuê bao di động MS sử dụng một cặp tần số khác nhau nên

nhiễu giao thoa giữa các tần số lân cận là rất lớn Mỗi trạm gốc BS phải có nhiễu bộ thu phát riêng dành cho các thuê bao di động, do đó nếu số thuê bao

lớn hoặc phát triển FDMA trên phương diện rộng sẽ không mang lại hiệu quả

nh tế Đó chính là những nhược điểm lớn của FDMA

2| Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA)

Trong phương pháp đa truy cập TDMA, mỗi thuê bao trong một hệ thống

đều có thể truy cập toàn bộ băng tần vô tuyến của hệ thống trong chu kỳ thời

gian ngắn gọi là khe thời gian (Time Slot) Khoảng thời gian không sử dụng giữa

các khe lân cận là thời gian bảo vệ để giảm nhiễu

Hình 1.10 Nguyên lý đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA)

3) Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA)

Trong hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba dùng kỹ thuật CDMA, mỗi

thuê bao di động MS trong một cell sử dụng chung một kênh tần số của cell và

được gán các mã ngẫu nhiên khác nhau Các thuê bao có thể thực hiện cuộc gọi đồng thời và không gây nhiễu lẫn nhau nhờ tính chất không tương quan giữa các

mã giả ngẫu nhiên

Tín hiệu băng hẹp nhân với tín hiệu băng rộng được gọi là tín hiệu trải

phổ Tín hiệu trải phổ là một chuỗi mã giả ngẫu nhiên, có tốc độ chip lớn hơn

nhiều lần so với tốc độ dữ liệu Các kênh tín hiệu sử dụng cùng một tần số sóng

mang và có thể phát đồng thời với nhiễu |

Mỗi MS sử dụng một mã giả ngẫu nhiên riêng mà từ mã này gần như trực

giao với tất cả các từ mã khác, máy thu sẽ tính tương quan thời gian để tách ra dùy nhất tín hiệu mình muốn Các từ mã hay các tín hiệu khác được xem là can

nhiễu Như vậy để tách tín hiệu thông tin, MS phải biết mã mà bên kia sử dụng Mỗi thuê bao sẽ được sử dụng một mã độc lập với các thuê bao khác

24

Hình 1.11, Nguyén ly da truy cập phan chia theo ma (CDMA)

Trong CDMA, công suất của các thuê bao tại máy thu xác định nền nhiễu sáu khi giải tương quan Nếu công suất của mỗi thuê bao trong một CeH không được điều khiển thì hiệu ứng “gần-xa” xuất hiện Vấn để “gần-xa” xuất hiện khi nhiều thuê bao đi động chia sể cùng một kênh truyền Tổng quát thì tín hiệu

trnyén thu được mạnh nhất sẽ “chiếm giữ” bộ giải điều chế tại máy thu Trong CDMA, các mức tín hiệu thu được mạnh hơn sẽ nâng cao nền nhiễu tại các bộ giải điều chế tại các trạm gốc với các tín hiệu thu được yếu hơn, qua đó làm giảm xác suất thu được của các tín hiệu yếu hơn Để tránh hiệu ứng “gần-xa” ta

phải thực hiện việc điều khiến công suất khi sử dụng CDMA Việc điều khiển

cộng suất được thực hiện tại mỗi trạm gốc trong hệ thống Cellular và đảm bảo

rằng mỗi thuê bao trong vùng phủ sóng của trạm gốc cung cấp cùng một mức tín

hiệu tại bộ thu của trạm gốc Điều này sẽ giải quyết được vấn để là khi thuê bao

ở|gần trạm gốc sẽ cung cấp công suất quá lớn so với các thuê bao nằm ở xa trạm gộc Điều khiển công suất được thực hiện tại trạm gốc bằng cách lấy mẫu số đo

cường độ tín hiệu vô tuyến của mỗi thuê bao di động và sau đó gửi lệnh thay đổi

cộng suất trên đường vô tuyến thuận Mặc đù có sử dụng điểu khiển công suất

trbng mỗi Cell nhưng các thuê bao di động bên ngoài Cell van gây ra sự can nhiễu mà không chịu sự điều khiển bởi trạm gốc thu

- _ Khác với TDMA hay FDMA, CDMA có giới hạn dung lượng “mềm”

- _ Fading nhiễu tia giảm đáng kể bởi tín hiệu được trải ra trên một phổ

rộng

- _ Tốc độ dữ liệu kênh truyền trong các hệ thống CDMA rất cao

- - CDMA có thể sử dụng phân tập không gian khoảng cách nhỏ

Các thuê bao trong hệ thống CDMA có thể bị ảnh hưởng từ các thuê

bao khác do vấn để tự gây nhiễu

Vấn để “gần-xa” xẩy ra tại các máy thu CDMA nếu như một thuê bao không mong muốn có công suất thu cao hơn so với công suất thu của thuê bao mong muốn

Vill SO SANH CAC KY THUAT DA TRUY CAP FDMA, TDMA, CDMA

Kỹ thuật FDMA thường được sử dụng trong các hệ thống tương tự (AMPS)

Kỹ thuật FDMA tương đối đơn giản nhưng băng thông hẹp, và rất dễ bị ảnh hưởng fading cùng tần số khi số thuê bao tăng lên Do giới hạn về băng thông nên FDMA phải sử dụng lại tần số trong hệ thống tin di động tế bào Kỹ thuật

MA không có khả năng bắt tay chuyển vùng do phải phát và thu liên tục trên bang tan hẹp cố định Chi phí cho trạm gốc quá cao do mỗi thuê bao di động MS

cần một máy thu và phát riêng do đó làm tăng chi phí lắp đặt Bên cạnh đó sự giới hạn dung lượng trong một cell làm cho việc mở rộng dung lượng rất khó

ăn (do sự giới hạn về băng tân) Do đó kỹ thuật FDMA chỉ đáp ứng được các

ch vụ có tốc độ thấp

Ngày nay khi thiết bị đã được số hoá thì phương pháp TDMA tỏ ra hiệu

quả hơn FDMA Kỹ thuật TDMA làm tăng hiệu suất sử dụng phổ kênh truyền, vì

thuê bao có thể sử dụng chung một băng tần nào đó thay vì là một thuê bao như FDMA Hơn nữa, TDMA không đồi hỏi ghép kết hợp vì việc phát và thu được thực hiện ở các khe thời gian khác nhau Do thuê bao chỉ được phép phát tại những khe thời gian cố định nên có thể sử dụng những khe thời gian còn lại

phục vụ cho các các dịch vụ điều khiển công suất, báo hiệu, kiểm tra tín hiệu hướng dẫn từ các trạm gốc lân cận phục vụ cho bắt tay chuyển vùng Tuy nhiên,

phần cứng của TDMA khá phức tạp do đòi hỏi mã hoá và đồng bộ cao Việc

phát và thu không liên tục sẽ làm giảm băng thông khi số lượng khe thời gian

tăng lên Trễ fading ảnh hưởng rất lớn đến hệ thống TDMA do nó gây ra nhiễu

nhiễu giao thoa do trể này phát sinh để thực hiện thu phân tập đa tia giúp cho tín

hiệu thu chính xác hơn Nhiễu băng hẹp ảnh hưởng không đáng kể đến hệ thống CDMA vì bị suy giảm đáng kể ở bộ nén phổ của máy thu Hệ thống CDMA có

ả năng chuyển vùng mềm, điều khiển công suất nhanh, và tính bảo mật cao

hữn các hệ thống khác Kỹ thuật CDMA có thể phục vụ cho các dịch vụ với tốc

độ khác nhau và truyển thông đa phương tiện Tuy nhiên đây là kỹ thuật tương

đối mới, đòi hỏi chi phí cao và phần cứng phức tạp do tốc độ xử lý nhanh và

bằng thông rộng

1X MÔ TẢ MÔI TRƯỜNG TRUYỀN SONG THONG TIN DI DONG

*| Suy bao truyền sóng

Hình 1.12 : Mô hình truyền dẫn vô tuyến của thông tin di động

Với giả thiết anten máy di động MS có độ cao 3m, góc tà của tia sóng trực tiếp là Ø,, góc tà của tia sóng phản xạ là đ,

Suy hao truyền sóng là 40dB/dec Ví dụ: nếu MS chuyển động tee ra

xa tram gốc, tương ứng cự ly cách trạm gốc tăng từ 1km đến 10km thì tín hiệu

tHu được giảm đi 40dB Tóm lại:

C=zR*

C : là công suất sóng mang tín hiệu thu được

R : là khoảng cách từ máy phát đến máy thu

ác MS thường hoạt động ở môi trường có nhiều vật chắn (đổi núi, toà nhà )

ữa nó và BTS Điều này dẫn đến hiện tượng che tối làm giảm cường độ điện

tường thu Khi MS chuyển động cường độ trường lúc giảm lúc tăng do lúc có lúc hông có vật chắn giữa anten phát và anten thu vô tuyến Ảnh hưởng của Fading

ay lam cho cường độ tín hiệu lúc tăng lúc giảm Vùng giảm tín hiệu được gọi là

hỗ trũng Fading Fading gây ra do các hiện tượng che tối được coi là Fading huẩn Logarit, vì nếu ta lấy Logarit cường độ tín hiệu ta được phân bố chuẩn

ng quanh giá trị trung bình Thời gian giữa hai trũng Fading thường vài giây

Ếu MS được đặt trên xe và di động Ở thành phố một ảnh hưởng nghiêm trọng

ấn chất lượng truyền dẫn là Fading đa tia hay Fading Rayleigh

Trong trường hợp này anten thu của máy di động nhận được tín hiệu từ

hiểu đường truyền phản xạ từ các toà nhà khác nhau Điều này có nghĩa là tín

ệu thu được sẽ là tổng vectơ của cùng một tín hiệu nhưng khác pha Nếu các

in hiệu này đồng pha với nhau thì ta được cường độ tín hiệu rất lớn Ngược lại

ấu chúng ngược pha thì tín hiệu tổng rất nhỏ và có thể bị triệt tiêu: xảy ra trũng hding sâu Thời gian giữa hai trững Fading phụ thuộc vào tốc độ chuyển động

ha MS va tần số phát Một cách gần đúng ta có thể coi rằng khoảng cách giữa

hi điểm trũng bằng một nửa bước sóng Đối với tần số 900 MHZ khoảng cách

ày vào khoảng 17cm Vì thế nếu MS chuyển động với tốc độ 50km/giờ

'~14m/s) bước sóng tín hiệu 4 ~0,3m thì thời gian giữa hai điểm trũng như sau

At = A/(2V)=10,7ms Đối với tần số 1800 MHz thời gian giữa hai điểm trũng bằng một 1/2 Sự

hụ thuộc tín hiệu thu vào khoảng cách do suy hao đường truyền và ảnh hưởng

la hai loại Fading nói trên được cho ở hình 1.14 Từ Hình 1.14 ta thấy giá trị

ung bình của cường độ tín hiệu giảm dần do suy hao đường truyền cho đến khi

ất kết nối vô tuyến Xung quanh giá trị trung bình này ta thấy do ảnh hưởng

ia che tối cường độ tín hiệu thay đổi chậm và do ảnh hưởng của nhiều tia

ờng độ tín hiệu thay đổi nhanh Ở một khoảng cách nhất định R(m) so với

hten phát, tín hiệu ở anten thu có thể có dạng như Hình 1.15 Để bảo đảm thu

ược ở một điểm trũng Fading quy định cần đảm bảo công suất ở điểm thu lớn

bn độ nhạy máy thu Hiệu số (tính theo đB) giữa công suất thu trung bình và

bưỡng công suất thu (độ nhạy máy thu) được gọi là độ dự trữ Fading Chất

lợng thu sẽ phụ thuộc vào quy định độ trũng Fading thấp nhất mà máy thu còn

m việc được

Cường độ tín hiệu tại anten thu

29

Chuong I Tong quan vé hé thong thong tin di động

Hình 1.14 : Phụ thuộc cường độ tín hiệu thu vào khoảng cách

| | : Tring pha dinh

5 Độ nhạy máy thu ESL|_ x

Be rere rene Meee eee eee eee

Ngoài việc làm thăng giáng cường độ tín hiệu thu, Fading da tia còn gây ra sự

phân tán thời gian dẫn đến nhiễu giao thoa giữa các ký hiệu (ISI: Inter Symbol

Interference) ISI cé nghĩa là các ký hiệu cạnh nhau sẽ giao thoa với nhau dẫn

đến méo dạng ký hiệu và máy thu có thể quyết định sai về ký hiệu này Thí dụ

về ISI được cho ở hình 1.16 Chuỗi “1” và “0” được phát từ BTS Nếu tín hiệu

phản xạ đến chậm hơn đúng một bit so với tín hiệu đi thẳng thì máy thu ký hiệu :

“I” 6 tin hiéu phan xa sé giao thoa với ký hiệu “0” của tín hiệu đi thẳng và máy

tu sẽ quyết định lầm là ký hiệu “1” Ở hệ thống thông tin di động GSM tốc độ

bịt vào khoảng 270kbps nên độ rộng của một bit vào khoảng 3,7 ¿s Vì thế trễ

một bit tương ứng với hiệu số quãng đường tia đi thẳng và tia phan xa bing

e CDMA là một công nghệ thông tin đã được sử dụng trong quân sự hơn 50

năm vì nhiều lý do như làm giảm nhiễu, cung cấp thông tin bảo mật v.v

Đã khiến cho các nhà khai thác ngày nay phải hướng sự quan tâm vào cong nghé CDMA

© Da truy nhdp (Multiple Access) : đồng thời sử dụng một môi trường truyền

bởi nhiều người sử dụng độc lập Kỹ thuật đa truy cập được sử dụng để

tăng hiệu suất trong nhiều loại hình cài đặt e©_ Trong việc đáp ứng nhu cầu ngày càng mạnh đối với các dịch vụ thông tin

tế bào trên toàn cầu, công nghệ CDMA đã bắt đầu trở nên thích ứng với

các ứng dụng cellular từ những năm cuối thập niên 80 Chuẩn CDMA phổ

biến nhất hiện nay và đang được ứng dụng rộng rãi trên thế giới nhất là

trong lãnh vực cellular là chuẩn IS-95 Các hệ thống thương mại hiện nay

phần lớn đều dựa trên chuẩn này và có tên là hệ thống CDMA One

e CDMA là một công nghệ băng rộng trong đó phổ tần số vô tuyến sẽ được

chia thành các sóng mang có độ rộng xấp xỉ 1,25MHz Các kênh lưu

thoại được tạo thành bằng cách phân bổ cho mỗi người sử dụng một mã số

riêng biệt trong một sóng mang Mỗi mã số hoặc người sử dụng sẽ được

sắp xếp và được cấp phát đồng thời trên toàn bộ sóng mang đó

e Trong công nghệ FDMA, người sử dụng được phân chia theo tần số, công nghệ TDMA được phân chia theo tần số và thời gian Khác với FDMA và TDMA, công nghệ CDMA sử dụng các mã số riêng biệt để phân biệt

người sử dụng Điều này cho phép tất cả các cuộc gọi trong CDMA có thể

diễn ra trên cùng một sóng mang vô tuyến Cuộc gọi này sẽ được tách biệt với các cuộc gọi khác nhờ các mã số duy nhất Do đó trong công

nghệ CDMA, hệ số sử dụng lại tần số là N = 1 Đây chính là một trong những ưu điểm nổi bật của CDMA so với các công nghệ trước

e© Việc thực hiện một hệ thống tế bào số trải phổ CDMA đòi hỏi mức đồng

bộ cao giữa các trạm gốc CDMA đưa vào tín hiệu một mã số đặc biệt

(nhiễu giả ngẫu nhiên —Pseudo Noise : PN) mã PN này là một phần của

mã số để phân biệt thuê bao Các trạm gốc CDMA tạo sự phân biệt giữa chúng bằng cách phát cùng một mã PN nhưng với độ dịch pha khác nhau

Để đảm bảo rằng các mã PN này là duy nhất, là tách biệt lẫn nhau thì các

trạm gốc CDMA phải được đồng bộ với một nguồn tham chiếu thời gian chung Phương pháp chính để cung cấp mức độ đồng bộ cao và thông tin

32

Chương II Hé thong thong tin di dong CDMA

thời gian tuyệt đối là mạng vệ tinh Hệ Thống Định Vị Toàn Cau (GPS)

Ngoài ra, để dự phòng trường hợp GPS có sự cố, sẽ có một nguồn đồng bộ

thay thế khác được dự phòng sẵn tại các trạm gốc

e Trong hệ thống CDMA, tất cả các thuê bao trong cùng một trạm gốc sẽ

chia sẽ cùng một năng lượng có sẵn của trạm gốc đó tại cùng một thời

gian và tần số đang sử dụng Do đó, khi một thuê bao mới được đưa vào trong vùng quản lý của trạm gốc, năng lượng sẵn có cho những thuê bao

khác sẽ giảm xuống Nghĩa là có thể tăng vùng phủ sóng bằng cách giảm

dung lượng xuống một mức độ nào đó và ngược lại Nhờ đặc tính này, nhà khai thác có khả năng điều chỉnh dung lượng sao cho phù hợp với vùng

phủ sóng Bên cạnh đó nhiễu cũng có thể ảnh hưởng trực tiếp đến dung

lượng của hệ thống Có nghĩa là khi giảm chất lượng tín hiệu xuống một mức độ nào đó nhưng vẫn chấp nhận được thì dung lượng của hệ thống sẽ

tăng tương ứng Công nghệ này có thể chọn lựa cả hai hệ thống tế bào 800MHz và nhà cung

tấp dich vu truyén thông cá nhân (PCS) 1900MHz có dung lượng lớn (gấp 10 lần AMPS), chất lượng cuộc gọi và thoại cao, đạt được tính bảo mật nhờ

phương pháp mã hoá

Il PHAN LOP TONG QUAT CUA CDMA

- DS-CDMA (Direct Sequence_ CDMA): tin hiéu thong tin được nhân

trực tiếp với chuỗi mã có tốc độ chip rất cao

- PH-CDMA (Frequency Hopping_ CDMA): tín hiệu mang tin được

truyén với những tần số sóng mang thay đổi nhanh phụ thuộc vào mã

- TH-CDMA (Time Hopping CDMA): tin hiệu mang tin không được

truyền một cách liên tục Thay vào đó, tín hiệu được truyền theo từng khoảng ngắn, ở đây thời gian của các khoảng này được quyết định bởi

mã trải phổ

Hình 2.1 Phân loại tổng quát của hệ thống CDMA

Ngoài ba hệ thống CDMA /huần tuý trên, chúng ta còn các hệ thống

CDMA kết hợp, như là FH/DS, TFH, TH/DS, TFH/DS Sự kết hợp có thể thực

hiện giữa CDMA và TDMA, đa tần sóng mang hay đa tần số trong đó MC- CDMA và MT-CDMA dựa trên kỹ thuật ghép tần số trực giao OFDM

Do giới hạn về trình độ và thời gian và vì yêu cầu của để tài nên người

thực hiện chỉ tập trung về các kỹ thuật trải phổ dùng trong hệ thống CDMA

thuần tuý

HƯ NGUYÊN LÝ KỸ THUẬT MẠNG CELLULAR CDMA

CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nên nhiều người sử dụng có thể chiếm

cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi Những người sử dụng nói

ên được phân biệt lẫn nhau nhờ dùng một mã đặc trưng không trùng với bất kỳ

ai Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại ở mỗi ceH trong toàn mạng, những

kénh này cũng được phân biệt với nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên Một kénh CDMA rong 1,23 MHz với hai đải biên phòng vệ 0,27 MHz, tổng cộng 1I77 MHz được phân phối cho nhà khai thác CDMA dùng mã trải phổ có tốc độ

cặt (chip rate) 1,228 MHz Dòng đữ liệu gốc được mã hoá và điều chế ở tốc độ

cắt Tốc độ này chính là tốc độ mã đâu ra (mã trải phổ giả ngẫu nhiên PN) của may phat PN Mặt cắt là phần dữ liệu gốc được mã hoá qua cổng XOR (cổng

hbặc tuyệt đối)

Hình 1 : Quá trình phát và thu theo nguyên lý CDMA

Để nén phổ trở lại dữ liệu gốc, thì máy thu phải dùng mã trải phổ PN

chính xác như khi tín hiệu được xử lý như ở máy phát Nếu mã PN ở máy thu

ác hoặc không đồng bộ với mã PN tương ứng ở máy phát, thì tin tức đã truyền ông thể được thu nhận và hiểu được ở máy thu Hình 1 biểu thị quá trình phát

thu theo nguyên lý CDMA Hình 2 biểu thị phổ trong các quá trình phát và

thu CDMA, trong đó tốc độ cắt ảnh hưởng đến sự trải rộng phổ tín hiệu gốc Sự

trãi rộng phổ tin tức đã phân bố năng lượng tín hiệu vào một dải tần rất rộng hơn phổ tín hiệu gốc Ở máy thu, phổ tín hiệu lại được nén trở lại về phổ tín hiệu gốc

Chương II Hệ thống thông tin di động CDMA

Hình 3 : Nguyên lý thu / phát CDMA

Trong Hình 2 ta có : 7/L: thời hạn cắt B, ; dải thông nhiễu từ các nguồn phát

sóng không trải phổ Các tân số gốc O, f,, f, tương ứng với nguồn tin, sóng vô tiyến hay sóng trung tần

Tạp âm nền có phổ rộng sẽ bị giảm nhỏ do bộ lọc ở máy thu sau khi nén

hổ, nhiễu từ các máy di động khác không được nén phổ cũng tương tự như tạp

m Nhiễu từ các nguồn phát sóng không trải phổ nếu có băng tần trùng với ñng tần (dải thông) của máy thu CDMA sẽ bị trải phổ, mật độ phổ công suất của nhiễu này giảm xuống (trình bày ở Hình 2) Vậy bản chất làm việc theo

nhuyên tắc trải phổ ở máy phát, nén phổ ở máy thu làm cho ảnh hưởng của

nhiễu - tạp âm bị tối thiểu hoá Từ những điều trình bày trên ta thấy rõ rằng phổ

tín hiệu càng trải rộng ở máy phát và tương ứng càng nén hẹp lại ở máy thu thì

tin di d6ng CDMA

s : dai thông tín hiệu trải phổ

: đải thông dữ liệu gốc

PSTN: mạng điện thoại (cố định, có chuyển mạch) công cộng BTS: trạm thu/phát gốc

BSC: bộ điều khiến trạm gốc

BSM: bộ quản lý trạm gốc ASS: phân hệ chuyển mạch truy cập INS: phân hệ liên kết mạng

CCS: phân hệ điều khiển trung tâm

R2, ISUP, MAP: thuộc về mạng báo hiệu

Cấu hình mạng CDMA gồm có MS và cơ sở hạ tầng: BS, MX và HLR

1 Máy thuê bao đi động MS

Anten MS nối tới bộ anten song công cho phép một anten dùng chung cho

ca phat va thu, điều hướng ở kênh vô tuyến nào đó có dải thông 1,23 Mhz Sau

d6, tín hiệu được chuyển xuống trung tân, được lọc và đưa đến bộ chuyển đổi

ADC Tiếp theo, tín hiệu số được đưa đến các vi mạch đặc chủng ASIC Chức

38

4 ương II Hệ thống thông tin di động CDMA

nặng chủ yếu của ASIC là Modem của MS gồm 3 phần chính: các bộ giải điều

chế, bộ điều chế thuê bao và bộ giải mã Viterbi

BS đóng vai trò giao diện giữa máy di động MS và tổng dài di động MX

BS cung cấp đường truyén của các gói tin BS cũng còn là một đầu cuối cố định

của giao diện vô tuyến Giao diện vô tuyến có chức năng điều khiển và phủ

song cho cell

2\1 Tram thu/phát gốc (BTS)

BTS được bố trí tùy thuộc vào vị trí địa lý từng cell Ở xa BSC, BTS bao

gồm một hệ thống anten, thiết bị tần số vô tuyến (các máy phát/thu) và các phương tiện số để lên lạc với BSC BTS bao gồm:

_ Bộ xử lý điều khiển BTS (BCP) BCP gồm có một bộ điều khiển xử lý quét (Scan Control Processor) để liên kết khối số, để xử lý cuộc gọi, quản lý địa chỉ, vận hành và bảo dưỡng BTS

_ Khối xử lý số (CD) dùng để xử lý tín hiệu CDMA

.‹ Khối tần số vô tuyến (RF) có các chức năng giữ mức tạp âm thấp, khuếch đại, lọc, chuyển đổi tần số lên và xuống, kết hợp và phân phối

đa tần số

Chương II Hé thong thong tin di động CDMA

Mạng liên kết của BTS (BIN), nó cung cấp các đường truyền điều khiển và đường truyền lưu lượng tới các khối trong BTS và tới BSC

- Đông hồ hệ thống (GPS) đảm bảo định thời cho toàn hệ thống

242 Bộ điều khiển trạm gốc (BSC)

BSC kết hợp chặt chẽ với tổng đài di động MX (còn được gọi là MSC)

BSC có trách nhiệm cấp phát các kênh ở giao diện vô tuyến, điều khiển công suất và thực hiện chuyển giao mềm cho các MS trong vùng phục vụ của nó BSC bào gồm:

‹ Mạng liên kết (CIN) cung cấp các đường truyền dẫn chung giữa các

khối

‹ - Bộ chuyển mã và chọn (TSB) mã hóa thoại, phân bố các bộ chọn, đóng

và mở gói, điều khiển công suất, thực hiện chuyển giao cứng trong cell

‹ Bộ xử lý điều khiển cuộc gọi (CCP) cấp phát và quản trị các tài

nguyên, thực hiện chuyển giao mềm cùng với điều khiển cuộc gọi

_ Bộ phận chia đồng hồ (CKD) đồng bộ định thời từ đồng hồ GPS cho các phần tử trong mạng

213 Bộ quản lý của trạm gốc (BSM)

BSM bao gồm:

‹ _ Bộ xử lý điều hành quản trị trạm gốc (BSMP) hổ trợ một giao diện giữa

người khai thác và máy Tiến hành điều hòa tải theo chương trình, vận

hành và bảo dưỡng trạm gốc

« - Bộ cảnh báo (ALM) xử lý cảnh báo các sự kiện sai hỏng

214 Quá trình phát và thu vô tuyến ở BS:

Các đặc điểm phát và thu CDMA cũng thể hiện đối với BS vì đó là sự phát

và thu giữa chúng với nhau Bây giờ ta xét một số đặc điểm riêng của BS:

‹ BS thường sử dụng nhiều anten thu phân tập, kèm theo các bộ xử lý thu phân tập

« Trong tín hiệu mà BS thu được, không có pilot, nên BS thực hiện

MODEM kiểu tương can (coherent)

40

chun Il Hé thong thông tin đi động CDMA

«Ổ Có hai máy thu Rake (quét tìm), bám theo tín hiệu mạnh nhất của MS

theo thời gian

‹ Thực hiện cấp phát máy thu và MODEM cho cuộc gọi chỉ định, giám sất trạng thái và chất lượng cuộc gọi đó, đo lường suy giảm tín hiệu và

sai lỗi của nó 3| Tổng đài di động MX

MX cung cấp các dịch vụ căn bản và dịch vụ phụ cho MS MX có bộ đăng

kỹ định vị tạm trú VLR để lưu trữ tạm thời các thông tin về thuê bao MX được

tHực thi thành một hệ thống điểu khiển phân bố đẳng cấp MX cũng điều khiển

sử trao đổi thông tin giữa các bộ xử lý MX được module hóa theo chức năng và

có cấu hình dự phòng Cấu hình MX bao gồm:

‹ Phân hệ chuyển mạch truy cập (ASS) chia thành các khối nhỏ hơn tương ứng các đối tượng truy cập khác nhau

‹ Phân hệ mạng liên kết (INS) cung cấp sự đấu nối cho ASS và CCS, xiv

lý tập trung cuộc gọi (phiên dịch số thuê bao, chuyển mạch, định tuyến)

ASS-7: để truy cập mạng báo hiệu SS7

ASS-T: để truy cập trung kế PSTM ASS-M: để truy cập thuê bao đi động

AMS: phan hé quan trị và bảo dưỡng LRS: phân hệ đăng ký định vi

HLR

NIS DBS

Hình 2.5 Cấu hình HLR

AES: phân hệ ứng dụng DBS: cơ sở dữ liệu

NIS: phân hệ phối ghép mạng

OMS: phân hệ khai thác và bảo dưỡng

Chương II Hệ thống thông tin di động CDMA

THIẾT KẾ GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CHO HỆ THỐNG CDMA

1 Mở đầu

Các hệ thống CDMA chuỗi trực tiếp đang rất phổ biến trong các dịch vụ

ạng thông tin cá nhân và điện thoại tổ ong số Trong phân này sẽ để cập đến

ột thiết kế giao diện vô tuyến cho hệ thống CDMA số chủ yếu dựa trên hệ ống tổ ong do hãng Qualcom đề xuất

Trong hệ thống tổ ong FDMA tương tự kênh đường xuống (từ trạm gốc đến

am di động) và kênh đường lên (từ trạm di động đến trạm gốc), mỗi kênh được

cấp băng tân 1OMHz Mỗi đường truyền dẫn vô tuyến chiếm độ rộng băng tần 3DKHz và số kênh vô tuyến bằng 10/0,03 ~ 333 Khi sử dụng thừa số tái sử dụng tần số bằng 7 (nghĩa là các ô lân cận sử đụng một trong 7 tập tần số khác nhau),

số kênh vô tuyến có thể dành cho một ô là 333/7 ~ 48, đây là số cuộc gọi đồng

Ời cực đại trong một ô

Hệ thống tổ ong CDMA số được để xuất sử dụng cùng độ rộng băng tần như hệ thống tổ ong FDMA tương tự và các tần số phát của nó có trung tâm ở

cặc kênh 30 KHz của hệ thống tổ ong FDMA tương tự Tuy nhiên phổ tần được

cấp 10 MHz được chia gần đúng thành 8 kênh CDMA băng rộng với độ rộng

băng tân bằng 1,23 MHz Thí dụ kênh CDMA thứ nhất chiếm băng tần từ

869,415 MHz dén 870,645 MHz cho đường xuống và từ 824,415 MHz đến

8P5,645 MH¿ cho đường lên; các tần số trung tâm tương ứng là 870,030 MHz và 8D5,030 MHz cũng là các tần số trung tâm của hệ thống tổ ong FDMA tương tự

Jénh CDMA thif hai cé thé 4n dinh tir 870,645 MHz dén 871,875 MHz va 825,645 MHz dén 826,875 MHz va cdc tan số trung tâm này bằng 870,030 +

2L Kênh CDMA đường lên

Hình 2.7 cho thấy sơ đồ khối máy phát cho kênh CDMA đường lên (từ trạm

dị động đến trạm gốc) Tốc độ số liệu cơ số hai có thể thay đổi và có thể nhận

giá trị bằng 9600, 4800, 2400 hay 1200 bit/s

Đối với tốc độ bit Ry biUs, chu kỳ chiếm của máy phát có thể giảm tương ứng là Ry/9600 x 100% Số liệu cơ số hai được mã hóa bởi bộ mã hóa xoắn ở tỉ

lệ 1/3, độ dài hạn chế K, = 9 như ở Hình 2.6