Töíng quan Toađn böơ vuđng phuơc vuơ cuêa hïơ thöịng ăiïơn thoaơi di ăöơng töí ong ặúơc chia thađnh nhiïìu vuđng phuơc vuơ nhoê, goơi lađ caâc ö, möîi ö coâ möơt traơm göịc phuơ traâch
Trang 1TÖÍNG QUAN VÏÌ HÏƠ THÖỊNG ĂIÏƠN THOAƠI DI ĂÖƠNG TÖÍ ONG
1.1 Töíng quan
Toađn böơ vuđng phuơc vuơ cuêa hïơ thöịng ăiïơn thoaơi di ăöơng töí ong ặúơc chia thađnh nhiïìu vuđng phuơc vuơ nhoê, goơi lađ caâc ö, möîi ö coâ möơt traơm göịc phuơ traâch vađ ặúơc ăiïìu khiïín búêi töíng ăađi sao cho thú bao coâ thïí víîn duy trò ặúơc cuöơc goơi möơt caâch liïn tuơc khi di chuýín giûôa caâc ö
Hònh 1.1 ặa ra möơt maơng ăiïơn thoaơi di ăöơng töí ong bao göìm caâc traơm göịc (BS) Möơt vuđng phuơc vuơ cuêa möơt BS ặúơc goơi lađ ö vađ nhiïìu ö ặúơc kïịt húơp laơi thađnh vuđng phuơc vuơ cuêa hïơ thöịng
Trong hïơ thöịng ăiïơn thoaơi di ăöơng töí ong thò tíìn söị mađ caâc maây di ăöơng sûê duơng lađ khöng cöị ắnh úê möơt kïnh nađo ăoâ mađ kïnh ăađm thoaơi ặúơc xaâc ắnh nhúđ kïnh baâo hiïơu vađ maây di ăöơng ặúơc ăöìng böơ vïì tíìn söị möơt caâch tûơ ăöơng Vò víơy caâc ö kïì nhau nïn sûê duơng tíìn söị khaâc nhau cođn caâc ö úê caâch xa hún lađ möơt khoaêng caâch nhíịt ắnh coâ thïí taâi sûê duơng cuđng möơt tíìn söị ăoâ Ăïí cho pheâp caâc maây
di ăöơng coâ thïí duy trò cuöơc goơi liïn tuơc trong khi di chuýín giûôa caâc ö thò töíng ăađi seô ăiïìu khiïín caâc kïnh baâo hiïơu hoùơc kïnh lûu lûúơng theo sûơ di chuýín cuêa maây di ăöơng ăïí chuýín ăöíi tíìn söị cuêa maây di ăöơng ăoâ thađnh möơt tíìn söị thñch húơp möơt caâch tûơ ăöơng Hiïơu quaê sûê duơng tíìn söị cuêa hïơ thöịng ăiïơn thoaơi di ăöơng tùng lïn
vò caâc kïnh RF giûôa caâc BS kïì nhau coâ thïí ặúơc ắnh võ möơt caâch coâ hiïơu quaê nhúđ viïơc taâi sûê duơng tíìn söị vađ do ăoâ dung lûúơng thú bao ặúơc phuơc vuơ seô tùng lïn
Trang 2Hònh 1.1: Hïơ thöịng ăiïơn thoaơi di ăöơng
1.2 Cíịu hònh hïơ thöịng
Hïơ thöịng ăiïơn thoaơi di ăöơng töí ong bao göìm caâc maây ăiïơn thoaơi di ăöơng trïn ö tö (hay xaâch tay), BS vađ MSC (trung tím chuýín maơch ăiïơn thoaơi di ăöơng)
Maây ăiïơn thoaơi di ăöơng bao göìm caâc böơ thu/phaât RF, anten vađ böơ ăiïìu khiïín; BS bao göìm caâc böơ thu/phaât RF ăïí kïịt nöịi maây di ăöơng vúâi MSC, anten, böơ ăiïìu khiïín, ăíìu cuöịi söị liïơu vađ nguöìn MSC sûê lyâ caâc cuöơc goơi ăi vađ ăïịn tûđ möîi BS vađ cung cíịp chûâc nùng ăiïìu khiïín trung tím cho hoaơt ăöơng cuêa tíịt caê caâc BS möơt caâch hiïơu quaê vađ ăïí truy nhíơp vađo töíng ăađi cuêa maơng ăiïơn thoaơi cöng cöơng Chuâng bao göìm böơ phíơn ăiïìu khiïín, böơ phíơn kïịt nöịi cuöơc goơi, caâc thiïịt bõ ngoaơi vi vađ cung cíịp chûâc nùng thu nhíơp söị liïơu cûúâc ăöịi vúâi caâc cuöơi goơi ăaô hoađn thađnh
Caâc maây di ăöơng, BS vađ MSC ặúơc liïn kïịt vúâi nhau thöng qua caâc ặúđng kïịt nöịi thoaơi vađ söị liïơu Möîi maây di ăöơng sûê duơng möơt cùơp kïnh thu/phaât RF Vò caâc kïnh lûu lûúơng khöng cöị ắnh úê möơt kïnh RF nađo mađ thay ăöíi thađnh caâc tíìn söị RF khaâc nhau phuơ thuöơc vađo sûơ di chuýín cuêa maây di ăöơng trong suöịt quaâ trònh cuöơc goơi nïn cuöơc goơi coâ thïí ặúơc thiïịt líơp qua bíịt cûâ möơt kïnh nađo ăaô ặúơc xaâc ắnh trong vuđng ăoâ Cuông tûđ nhûông quan ăiïím vïì hïơ thöịng ăiïơn thoaơi di ăöơng mađ thíịy rùìng tíịt caê caâc kïnh ăaô ặúơc xaâc
Trang 3ắnh ăïìu coâ thïí bíơn do ăaô ặúơc kïịt nöịi möơt caâch ăöìng thúđi vúâi caâc maây di ăöơng
Böơ phíơn ăiïìu khiïín cuêa MSC, lađ traâi tim cuêa hïơ thöịng töí ong, seô ăiïìu khiïín, sùưp ăùơt vađ quaên lyâ toađn böơ hïơ thöịng
Töíng ăađi töí ong kïịt nöịi caâc ặúđng ăađm thoaơi ăïí thiïịt líơp cuöơc goơi giûôa caâc maây thú bao di ăöơng vúâi nhau hoùơc caâc thú bao cöị ắnh vúâi caâc thú bao di ăöơng vađ trao ăöíi caâc thöng tin baâo hiïơu ăa daơng qua ặúđng söị liïơu giûôa MSC vađ BS
Caâc thöng tin thoaơi vađ baâo hiïơu giûôa maây di ăöơng vađ BS ặúơc truýìn ăi qua kïnh RF, caâc ặúđng kïịt nöịi thoaơi vađ söị liïơu cöị ắnh ặúơc sûê duơng ăïí truýìn caâc thöng tin thoaơi vađ baâo hiïơu giûôa BS vađ MSC
1.3 Sûơ phaât triïín cuêa hïơ thöịng töí ong
Hïơ thöịng ăiïơn thoaơi di ăöơng thûúng maơi ăíìu tiïn ặúơc ặa vađo aâp duơng sûê duơng bùng tíìn 150 MHz taơi Saint Louis - Myô vađo nùm
1946 vúâi khoaêng caâch kïnh lađ 60 KHz vađ söị lûúơng kïnh bõ haơn chïị chó ăïịn 3
Ăoâ lađ hïơ thöịng baân song cöng vađ vò thïị mađ ngûúđi ăađm thoaơi bïn kia khöng thïí noâi ặúơc trong khi ngûúđi ăađm thoaơi bïn nađy ăang noâi vađ viïơc kïịt nöịi lađ nhín cöng nhúđ ăiïơn thoaơi viïn
Sau ăoâ, nhúđ möơt söị caêi tiïịn mađ hïơ thöịng IMTS MJ bao göìm 11 kïnh úê bùng tíìn 150 MHz vađ hïơ thöịng ITMS MK bao göìm 12 kïnh úê bùng tíìn 450 MHz ăaô ặúơc sûê duơng vađo nùm 1969
Ăoâ lađ hïơ thöịng song cöng vađ möơt BS coâ thïí phuơc vuơ cho möơt vuđng baân kñnh röơng túâi 80 Km
1.3.1 AMPS (Dõch vuơ ăiïơn thoaơi di ăöơng tiïn tiïịn)
AMPS lađ möơt hïơ thöịng ăiïơn thoaơi di ăöơng töí ong do AT & T vađ Motorola - Myô ăïì xuíịt sûê duơng vađo nùm 1982 Ăïí sûê duơng hiïơu quaê hún nguöìn tíìn söị coâ giúâi haơn nïn vuđng phuơc vuơ röơng cuêa noâ ặúơc phín chia thađnh caâc ö nhoê vađ dõch vuơ cung cíịp sûê duơng möơt
Trang 4tíìn söị nhíịt ắnh vúâi möơt cöng suíịt nhoê ăïí cho pheâp caâc BS úê caâch
xa möơt khoaêng caâch nhíịt ắnh coâ thïí taâi sûê duơng cuđng möơt tíìn söị ăoâ möơt caâch ăöìng thúđi Sau ăoâ, ngûúđi ta coi vuđng phuơc vuơ tûúng ûâng nhû möơt hònh luơc giaâc ăïí lađm ăún giaên hoaâ viïơc thiïịt kïị vađ tñnh toaân lyâ thuýịt vïì maơng ăiïơn thoaơi di ăöơng
Taâi sûê duơng tíìn söị liïn quan ăïịn viïơc ắnh võ caâc BS ăïí taâi sûê duơng caâc tíìn söị chñnh xaâc, khöng phaêi sûê duơng cuđng möơt tíìn söị giûôa caâc BS kïì nhau mađ chó sûê duơng laơi úê möơt khoaêng caâch nhíịt ắnh hoùơc xa hún nhùìm lađm giaêm giao thoa giûôa caâc kïnh giöịng nhau Hònh 1.2 ặa ra caâc míîu taâi sûê duơng tíìn söị khaâc nhau
Hònh 1.2 Míîu taâi sûê duơng tíìn söị
Trïn hònh 1.2 ta thíịy caâc cuơm míîu taâi sûê duơng tíìn söị cuêa caâc BS vúâi tíịt caê caâc bùng tíìn coâ thïí, söị lûúơng caâc ö trong cuơm ăoâ ặúơc goơi lađ ýịu töị taâi sûê duơng tíìn söị (K)
Hònh 1.3: Buâp soâng cuêa anten ắnh hûúâng
Trang 5Trong trûúđng húơp nađy thò hiïơu quaê taâi sûê duơng tíìn söị tùng lïn nïịu möơt anten ắnh hûúâng ặúơc sûê duơng taơi BS vò giao thoa tíìn söị chó aênh hûúêng ăïịn caâc BS sûê duơng cuđng möơt kïnh trong anten phaât xaơ ắnh hûúâng vađ vò víơy mađ giao thoa cuêa caâc kïnh chñnh tùng (thöng thûúđng sûê duơng vuđng phuê soâng 120o)
Khi xuíịt hiïơn traơng thaâi chuýín vuđng thò tñn hiïơu ăaô ặúơc kïịt nöịi vúâi BS coâ khaê nùng thu nhíơn tñn hiïơu töịt Trong traơng thaâi chuýín vuđng thò kïnh bõ ngùưt trong möơt khoaêng thúđi gian ngùưn (150 ms) vađ chuýín vuđng seô bõ trò hoaôn hoùơc bõ caên trúê trong trûúđng húơp khöng coâ kïnh trong ö múâi
Dõch vuơ chuýín vuđng ngoađi hïơ thöịng thöng thûúđng coâ thïí ặúơc cung cíịp trong möơt vuđng phuơc vuơ khaâc, do möơt hïơ thöịng khaâc ăiïìu khiïín mađ thú bao noâi ăïịn khöng ăùng kyâ
1) So saânh giûôa caâc hïơ thöịng analog
Baêng 1.1 ặa ra caâc so saânh vïì tham söị cuêa 4 hïơ thöịng thöng duơng
Bùng Tx 8000 MHz 9000 MHz 9000 MHz 450-470
MHz
Khoaêng caâch kïnh 30 KHz 25 KHz 25/1,25
KHz 25/20 KHz Khoaêng caâch song cöng 45 MHz 45 MHz 45 MHz 10 MHz
(1999) 180/225
Ăöơ lïơch ẳnh 12 KHz 9,5 KHz 4,7 KHz 4,7 KHz
Thiïịt bõ neân daôn 2:1
Syllabic 2:1 Syllabic
2:1 Syllabic Khöng Kïị hoaơch ö 4, 7, 12 4, 7, 12 7, 9, 12 7
Ăiïìu chïị kïnh ăiïìu khiïín FSK FSK FFSK FFSK Ăöơ lïơch kïnh ăiïìu khiïín 8 KHz 6,4 KHz 3,5 KHz 3,5 KHz
Trang 6Maô kïnh ăiïìu khiïín Mancheste
r Manchester NRZ NRZ Dung lûúơng kïnh ăiïìu khiïín 77000 62000 13000 13000 Töịc ăöơ truýìn díîn 10 Kb/s 8 Kb/s 1,2 Kb/s 1,2 Kb/s
Bñ míơt thoaơi Coâ thïí Coâ thïí Khöng Khöng Dõch vuơ chuýín vuđng ngoađi
hïơ thöịng Coâ Coâ Coâ Bõ giúâi haơn
Baêng 1.1: So saânh caâc tham söị cuêa caâc hïơ thöịng töí ong
1.3.2 TDMA
1) Töíng quan
Trong thöng tin TDMA thò nhiïìu ngûúđi sûê duơng möơt soâng mang vađ truơc thúđi gian ặúơc chia thađnh nhiïìu khoaêng thúđi gian nhoê ăïí giađnh cho nhiïìu ngûúđi sûê duơng sao cho khöng coâ sûơ chöìng cheâo TDMA ặúơc chia thađnh TDMA bùng röơng vađ TDMA bùng heơp Myô vađ Nhíơt sûê duơng TDMA bùng heơp cođn Chíu Íu sûê duơng TDMA bùng röơng nhûng caê 2 hïơ thöịng nađy ăïìu coâ thïí ặúơc coi nhû lađ sûơ töí húơp cuêa FDMA vađ TDMA vò ngûúđi sûê duơng thûơc tïị duđng caâc kïnh ặúơc íịn ắnh caê vïì tíìn söị vađ caâc khe thúđi gian trong bùng tíìn
Hònh 1.4: Phöí TDMA
2) Loaơi hïơ thöịng TDMA Bùưc Myô
Loaơi hïơ thöịng TDMA Bùưc Myô sûê duơng bùng tíìn (869 - 894) MHz vađ (824 - 849) MHz giöịng nhû hïơ thöịng AMPS
Khoaêng caâch soâng mang lađ 30 KHz vađ möîi kïnh tíìn söị ặúơc chia thađnh 6 khe thúđi gian
Trang 7Hïơ thöịng AMPS hiïơn taơi coâ khaê nùng chuýín vuđng vúâi cíịu truâc khung vađ cíịu truâc khe thúđi gian ặúơc chó ra trïn hònh 1.5 vađ hònh 1.6
Hïơ thöịng nađy maô hoaâ tñn hiïơu thoaơi theo maô VSELP (dûơ ăoaân töíng vectú tuýịn tñnh töìn taơi), ăiïìu chïị /4 DQPSK vađ hoaơt ăöơng theo kiïíu cùơp ăöi
6 thú bao vúâi möơt nûêa töịc ăöơ trïn möơt kïnh
Hònh 1.5: Cíịu truâc khung
a) Daơng khe thúđi gian tûđ maây di ăöơng ăïịn traơm göịc b) Daơng khe thúđi gian tûđ traơm göịc túâi maây di ăöơng
Vúâi : 324 bit = 162 kyâ hiïơu = 40/6 ms = 6,67 ms
G - thúđi gian guard
R - thúđi gian ramp
SACCH - kïnh ăiïìu khiïín liïn kïịt chíơm
CDVCC - maô xaâc minh mađu söị ăaô maô
Trang 8Hònh 1.6: Daơng khe thúđi gian
3) GSM (Group Special Mobile)
GSM lađ möơt hïơ thöịng thöng tin söị cuêa Chíu Íu tûúng thñch vúâi hïơ thöịng baâo hiïơu söị 7 Chuâng sûê duơng hïơ thöịng TDMA vúâi cíịu truâc khe thúđi gian sao cho taơo nïn ặúơc sûơ linh hoaơt trong truýìn thoaơi, söị liïơu vađ thöng tin ăiïìu khiïín
Hïơ thöịng GSM sûê duơng bùng tíìn (890 - 915) MHz ăïí truýìn díîn tñn hiïơu tûđ maây di ăöơng ăïịn BS vađ bùng tíìn (935 - 960) MHz ăïí truýìn díîn tñn hiïơu tûđ BS ăïịn maây di ăöơng Hònh 1.7 mö taê cíịu truâc khung cuêa hïơ thöịng GSM
Hònh 1.7: Cíịu truâc khung
Trang 91.3.3 CDMA
1) Töíng quan
Lyâ thuýịt vïì CDMA ăaô ặúơc xíy dûơng tûđ nhûông nùm 1950 vađ ặúơc aâp duơng trong thöng tin quín sûơ tûđ nhûông nùm 1960 Cuđng vúâi sûơ phaât triïín cuêa cöng nghïơ baân díîn vađ lyâ thuýịt thöng tin trong nhûông nùm 1980, CDMA ăaô ặúơc thûúng maơi hoaâ tûđ phûúng phaâp thu GPS vađ Ommi-TRACS, phûúng phaâp nađy cuông ăaô ặúơc ăïì xuíịt trong hïơ thöịng töí ong cuêa Qualcomm - Myô vađo nùm 1990
Trong thöng tin CDMA thò nhiïìu ngûúđi sûê duơng chung thúđi gian vađ tíìn söị, maô PN (taơp ím giaê ngíîu nhiïn) vúâi sûơ tûúng quan cheâo thíịp ặúơc íịn ắnh cho möîi ngûúđi sûê duơng Ngûúđi sûê duơng truýìn tñn hiïơu nhúđ traêi phöí tñn hiïơu truýìn coâ sûê duơng maô PN ăaô íịn ắnh Ăíìu thu taơo ra möơt daôy giaê ngíîu nhiïn nhû úê ăíìu phaât vađ khöi phuơc laơi tñn hiïơu dûơ ắnh nhúđ viïơc traêi phöí ngûúơc caâc tñn hiïơu ăöìng böơ thu ặúơc
2) Thuê tuơc phaât/thu tñn hiïơu
(1) Tñn hiïơu söị liïơu thoaơi (9,6 Kb/s) phña phaât ặúơc maô hoaâ, lùơp, cheđn vađ ặúơc nhín vúâi soâng mang f o vađ maô PN úê töịc ăöơ 1,2288 Mb/s (9,6 Kb/s x 128)
(2) Tñn hiïơu ăaô ặúơc ăiïìu chïị ăi qua möơt böơ loơc bùng thöng coâ ăöơ röơng bùng 1,25 MHZ sau ăoâ phaât xaơ qua anten
(3) úê ăíìu thu, soâng mang vađ maô PN cuêa tñn hiïơu thu ặúơc tûđ anten ặúơc ặa ăïịn böơ tûúng quan qua böơ loơc bùng thöng ăöơ röơng bùng 1,25 MHz vađ söị liïơu thoaơi mong muöịn ặúơc taâch ra ăïí taâi taơo laơi söị liïơu thoaơi nhúđ sûê duơng böơ taâch cheđn vađ giaêi maô
Trang 10Hònh 1.8: Sú ăöì phaât/thu CDMA
3) Caâc ăùơc tñnh cuêa CDMA
(1) Tñnh ăa daơng cuêa phín tíơp
Trong hïơ thöịng ăiïìu chïị bùng heơp nhû ăiïìu chïị FM analog sûê duơng trong hïơ thöịng ăiïơn thoaơi töí ong thïị hïơ ăíìu tiïn thò tñnh ăa ặúđng taơo nïn nhiïìu fading nghiïm troơng Tñnh nghiïm troơng cuêa víịn ăïì fading ăa ặúđng ặúơc giaêm ăi trong ăiïìu chïị CDMA bùng röơng vò caâc tñn hiïơu qua caâc ặúđng khaâc nhau ặúơc thu nhíơn möơt caâch ăöơc líơp
Nhûng hiïơn tûúơng fading xaêy ra möơt caâch liïn tuơc trong hïơ thöịng nađy do fading ăa ặúđng khöng thïí loaơi trûđ hoađn toađn ặúơc vò vúâi caâc hiïơn tûúơng fading ăa ặúđng xaêy ra liïn tuơc ăoâ thò böơ giaêi ăiïìu chïị khöng thïí xûê lyâ tñn hiïơu thu möơt caâch ăöơc líơp ặúơc
Phín tíơp lađ möơt hònh thûâc töịt ăïí lađm giaêm fading, coâ 3 loaơi phín tíơp lađ theo thúđi gian, theo tíìn söị vađ theo khoaêng caâch Phín tíơp theo thúđi gian ăaơt ặúơc nhúđ sûê duơng viïơc cheđn vađ maô sûêa sai Hïơ thöịng CDMA bùng röơng ûâng duơng phín tíơp theo tíìn söị nhúđ viïơc múê röơng khaê nùng baâo hiïơu trong möơt bùng tíìn röơng vađ fading liïn húơp vúâi tíìn söị thûúđng coâ aênh hûúêng ăïịn bùng tíìn baâo hiïơu (200 - 300) KHz Phín tíơp theo khoaêng caâch hay theo ặúđng truýìn coâ thïí ăaơt ặúơc theo 3 phûúng phaâp sau:
Thiïịt líơp nhiïìu ặúđng baâo hiïơu (chuýín vuđng mïìm) ăïí kïịt nöịi maây di ăöơng ăöìng thúđi vúâi 2 hoùơc nhiïìu BS
Trang 11* Sûê duơng möi trûúđng ăa ặúđng qua chûâc nùng traêi phöí giöịng nhû böơ thu queât thu nhíơn vađ töí húơp caâc tñn hiïơu phaât vúâi caâc tñn hiïơu phaât khaâc trïî thúđi gian
* Ăùơt nhiïìu anten taơi BS
Caâc loaơi phín tíơp ăïí níng cao hoaơt ăöơng cuêa hïơ thöịng CDMA ặúơc chó ra trïn hònh 1.9 vađ ặúơc toâm tùưt nhû sau:
Hònh 1.9: Caâc quaâ trònh phín tíơp trong CDMA
+ Phín tíơp theo thúđi gian - Cheđn maô, taâch löîi vađ maô sûêa sai + Phín tíơp theo tíìn söị - tñn hiïơu bùng röơng 1,25 MHz + Phín tíơp theo khoaêng caâch (theo ặúđng truýìn) - hai cùơp anten thu cuêa BS, böơ thu ăa ặúđng vađ kïịt nöịi vúâi nhiïìu BS (chuýín vuđng mïìm)
(a) Chuýín vuđng mïìm
(b) Chuýín vuđng cûâng