Công nghệ CDMA và ứng dụng trong EVNTelecom

Đểcác máy di động có thể duy trì cuộc gọi liên tục trong khi di chuyển giữa các ô thì tổng đài sẽ điều khiển các kênh báo hiệu hoặc kênh lực lợng theo sự dichuyển của máy di động để chuy

Lời nói đầu

Bớc vào thế kỷ 21 Kỷ nguyên của xã hội thông tin, các quốc gia trênthế giới đang tập trung sức lực và tầm năng của mình cho ngành công nghiệpviễn thông nhằm dành đợc thế cạnh tranh trong lĩnh vực này và đồng thờicũng tìm mọi cách để không bị tụt hậu trong xã hội đợc gọi là xã hội thông tinnày

Với chiến lợc phát triển là đi thẳng vào công nghệ hiện đại, trong nhữngnăm qua ngành viễn thông Việt Nam đã cơ bản hoàn thành việc số hoá mạnglới viễn thông tạo điều kiện dễ dàng cho sự hoà nhập tin học với viễn thông vàgóp phần không nhỏ cho sự phát triển kinh tế - xã hội trong công cuộc đổi mới

đất nớc

Trong quá trình hiện đại hoá mạng lới viễn thông thì thông tin di động

đã đáp ứng đợc nhu cầu của một xã hội phát triển, hàng loạt kỹ thuật côngnghệ ra đời nh kỹ thuật FDMA, TDMA, CDMA, và giao thức ứng dụng khôngdây (WAP) Mỗi kỹ thuật công nghệ có u nhợc điểm riêng nhng công nghệCDMA có nhiều u điểm vợt trội so với các công nghệ khác có thể đáp ứng đợcdung lợng lớn, chuyển giao mềm, điều khiển công suất nhanh có tính bảo mậtcao Mặt khác công nghệ CDMA đã đợc rất nhiều nớc trên thế giới sử dụng,với công nghệ này rất phù hợp với cơ sở vật chất của mạng thông tin ở nớc tahiện nay Với tất cả những u việt của CDMA đã đợc áp dụng và đa vào sửdụng ở một số tỉnh, sau đó tiếp tục phát triển nhân rộng ra

Trong thời gian học tập tại trờng em đã đợc học nhiều môn học dới sựchỉ bảo hớng dẫn của các thầy cô giáo trờng Đại học Bách khoa Hà Nội cùngvới sự nỗ lực cố gắng của bản thân luôn cố gắng học hỏi trong nhà trờng vàtrong thực tế Trong em đợc giao đề tài làm luận văn tốt nghiệp về “Công nghệ CDMA và ứng dụng trong EVNTelecom”.

Nội dung của bản luận văn gồm 3 chơng

Chơng 1: Tổng quan công nghệ CDMA-IS95

Chơng 2: Hiện trạng định hớng phát triển, ứng dụng công nghệ CDMA - IS95 trong mạch vòng vô tuyến nội hạt tại Thái Bình

Chơng 3: Thiết kế hệ thống CDMA-WLL tại Thái Bình.

Trong thời gian tiến hành viết luận văn nhờ sự hớng dẫn chỉ bảo nhiệttình của thầy giáo Tiến sỹ Nguyễn Phạm Anh Dũng cũng nh các thầy cô giáotrong trờng, đặc biệt là các thầy cô giáo trong khoa điện tử viễn thông, em đãhoàn thành luận văn này Vì thời gian và kiến thức có hạn, điều kiện nghiêncứu chủ yếu dựa trên lý thuyết nên bản luận văn của em không thể tránh khỏinhững sai sót

Em rất mong đợc sự chỉ bảo, đóng góp của các thầy cô giáo em xinchân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Viễn thông - Trung tâm đào tạo buchính viễn thông I và khoa Điện tử trờng Đại học Bách khoa Hà Nội

Xin cảm ơn thầy giáo tiến sỹ Nguyễn Phạm Anh Dũng đã tận tình hớngdẫn và giúp đỡ em để hoàn thành luận văn này

Đề tàiluận văn tốt nghiệp

Công nghệ cdma - is 95 thiết kế hệ thống mạch vòng vô tuyến nội hạt cdma - wll

chơng i

công nghệ cdma - IS95

1.1 Sự phát triển của công nghệ trong thông tin di động

1.1.1 Tổng quan về hệ thống điện thoại di động tổ ong

1.1.1.1 Tổng quan :

Trong hệ thống điện thoại di động tổ ong thì tần số mà các máy di động

sử dụng là không cố định ở một kênh nào đó mà kênh đàm thoại đợc xác địnhnhờ kênh báo hiệu và máy di động đợc đồng bộ về tần số một cách tự động.Vì vậy các ô kề nhau nên sử dụng tần số khác nhau, còn các ô ở cách xa hơntrong một khoảng cách nhất định có thể tái sử dụng cùng một tần số đó Đểcác máy di động có thể duy trì cuộc gọi liên tục trong khi di chuyển giữa các

ô thì tổng đài sẽ điều khiển các kênh báo hiệu hoặc kênh lực lợng theo sự dichuyển của máy di động để chuyển đổi tần số của máy di động thành một tần

số thích hợp một cách tự động dẫn đến hiệu quả sử dụng tần số tăng lên vì cáckênh RF giữa các BS kề nhau có thể định vị 1cách có hiệu quả nhờ việc tái sửdụng tần số do đó dung lợng thuê bao đợc phục vụ sẽ tăng lên

Hình 1.1

1.1.1.2 cấu hình của hệ thống :

Hệ thống điện thoại di động tổ ong bao gồm các máy điện thoại di

động, BS, MSC (trung tâm chuyển mạch điện thoại di động).

+ MSC sử lý các cuộc gọi đi và đến từ mỗi BS, cung cấp chức năng điềukhiển trung tâm cho tất cả các BS một cách hiệu quả và để truy nhập vào tổng

đài của mạng điện thoại công cộng, MSC bao gồm bộ phận điều khiển bộphận kết nối cuộc gọi, các thiết bị ngoại vi, cung cấp chức năng thu thập sốliệu cớc đối với cuộc gọi đã hoàn thành

Các máy di động BS và MSC đợc liên kết với nhau thông qua đờng kếtnối thoại và số liệu Mỗi máy di động sử dụng 1cặp kênh thu/phát RF vì cáckênh lu lợng không cố định ở 1kênh RF nào mà thay đổi thành các tần số RFkhác nhau phụ thuộc vào sự di chuyển của máy di động trong suốt qúa trìnhcuộc gọi nên cuộc gọi có thể thiết lập qua bất cứ kênh nào đã đợc xác địnhtrong vùng đó Tổng đài tổ ong kết nối các đờng đàm thoaị để thiết lập cuộcgọi giữa các máy di động với nhau hoặc với các thuê bao cố địnhvà trao đổicác thông tin báo hiệu đa dạng qua đờng số liệu giữa MSC và BS

1.1.1.3 Sự phát triển của hệ thống tổ ong :

Hệ thống điện thoại di động thơng mại đầu tiên đợc đa vào áp dụng sửdụng băng tần 150MHz tại Saint - Louis - Mỹ vào năm 1946 với khoảng cáchkênh là 60KHz và số lợng kênh bị hạn chế chỉ đến 3 Đây là hệ thống bánsong công cho nên ngời đàm thoại bên kia không thể nói đợc trong khi ngờibên này đang nói, việc kết nối là nhận cũng nhờ điện thoại viên Sau đó nhờ sựcải tiến mà hệ thống IMTS - MJ bao gồm 11 kênh ở băng tần 150KHz và hệthống ITMSMK bao gồm 12 kênh ở băng tần 450 MHz đã đựơc sử dụng vàonăm 1969 đây là hệ thống song công và 1BS có thể phục vụ cho một vùng bánkính rộng tới 80 Km

1.1.1.3.1 TDMA :

Trong thông tin TDMA nhiều ngời sử dụng 1 sóng mang và trục thờigian đợc chia thành nhiều khoảng thời gian nhớ để dành cho nhiều ngời sửdụng sao cho không có sự chồng chéo

TDMA đợc chia thành TDMA băng rộng và TDMA băng hẹp, Mỹ vàNhật sử dụng TDMA băng hẹp, châu Âu sử dụng TDMA băng rộng, nhng cảhai hệ thống này đợc coi nh là sự tổ hợp của FDMA và TDMA vì thực tế ngời

sử dụng dùng các kênh đợc ổn định cả về tần số và khe thời gian trong băngtần

Khe thời

gian 1 Khe thờigian 2 Khe thờigian 3 Khe thờigian 4 Khe thờigian 5 Khe thờigian 6

30KHz

1.1.1.3.2 GSM (Group Special Mobile) :

GSM là hệ thống thông tin số của châu Âu tơng thích với hệ thống báohiệu số 7 Chúng sử dụng hệ thống TDMA với cấu trúc khe thời gian tạo nên

sự linh hoạt trong truyền thoại, số liệu và thông tin điều khiển

Hệ thống GSM sử dụng băng tần (890 - 960) MHz để truyền tín hiệu từmáy di động đến BS và băng tần (935 - 960) MHz để truyền tín hiệu từ BS đếnmáy di động

Cấu trúc khung của hệ thống GSM :

Lý thuyết về CDMA đã đợc xây dựng từ những năm 1980 và đợc ápdụng trong thông tin quân sự từ năm 1960 cùng với sự phát triển của côngnghệ bán dãn và lý thuyết thông tin vào năm 1980 CDMA đã đợc thơng mạihoá từ phơng pháp thu GRS và ommi - Tracs, phơng pháp này đợc đề xuấttrong hệ thống tổ ong của Qual Comm - Mỹ vào năm 1990.

Trong thông tin CDMA nhiều ngời sử dụng chung thời gian và tần số,mã PN (tạp âm giả ngẫu nhiên) với sự tơng quan chéo thấp đợc ấn định cho

mỗi ngời sử dụng; Ngời sử dụng truyền tín hiệu nhờ trải phổ tín hiệu truyền có

sử dụng của PN đã đợc ấn định, đầu thu tạo ra một dãy giả ngẫu nhiên nh đầuphát và khôi phục lại tín hiệu dự định nhờ sự trải phổ ngợc các tín hiệu đồng

bộ thu đợc

1.2 Hệ thống thông tin di động CDMA - IS95

1.2.1 Giao diện vô tuyến và truyền dẫn :

1.2.1.1 Các kênh vật lý :

Các kênh vật lý tơng ứng với tần số và mã kênh Trong hệ thống CDMA

- IS95 có thể làm việc với 1cặp tần số với 1tần số cho đớng xuống (Từ BTS

đến di động) và một tần số cho đờng lên (Từ trạm di động đến trạm BTS) với

độ rộng băng tần cho mỗi kênh là 1,23 MHz (phổ của mỗi kênh ở mức 3dB ≈

1,23 MHz ở dải dành cho thông tin di động) Tần số đờng xuống bao giờ cũng

lớn hơn tần số đờng lên 45MHz Để tăng dung lợng của mạng CDMA - IS95

có thể sử dụng kết hợp FDMA khi đó hệ thống CDMA có thể có nhiều kênhtần số

1.2.1.2 Các kênh lô gíc :

Các kênh lô gíc là các kênh vật lý mang một thông tin cụ thể nào đó cóthể là thông tin về lu lợng hay thông tin về báo hiệu thông tin điều khiển cáckênh máy đợc phân chia theo đờng xuống (Từ BTS đến MS - còn gọi là kênh

đi) và kênh theo đờng lên (Từ MS đến BTS - còn gọi là kênh về).

H×nh 4 : CÊu tróc kªnh l« gÝc CDMA híng lªn vµ híng xuèng :

H×nh 5 : CÊu tróc kªnh lu lîng :

C¸c kªnh ®iÒu khiÓn

C¸c kªnh l u l îng

Kªnh tiÕng hoÆc

1 1/2 1/4 1/8 ChØ sè b¸o hiÖu GhÐp BH l u l îng §/khiÓn c«ng

suÊt ® êng

+ Sắp xếp các kênh vật lý cho đờng xuống ở CDMA - IS95 :

Tất cả các tín hiệu đợc phát ra từ trạm gốc qua 1ăng ten hình quạt đợc

đa ra nh trong hình, 63 kênh hớng đi đợc phân loại tiếp thành 7 kênh nhắn tin(giá trị chịu đợc lớn nhất) và 55 kênh lu lợng

Kênh nhắn tin 1

Kênh

lu ợng 1

l-Kênh

lu ợng N

l-Kênh nhắn tin 7

Kênh

lu ợng 24

l-Kênh

lu ợng 25

l-Số liệu lu lợng

Kênh phụ điều khiển công suất máy di

động

Ο

- Kênh dẫn đờng và kênh đồng bộ phục vụ sự khởi tạo của MS ởtrạng thái chờ MS (Mobile System) cần đến các kênh nhắn tin phục vụ vào

việc truy cập vào mạng để thiết lập cuộc gọi Trạm gốc dùng sự lệch thời gian(Tin off set) Của kênh dẫn đờng làm căn cứ cho MS nhận dạng kênh hớngxuống (Có 512 lệch thời gian khác nhau) lệch thời gian đợc dùng trong quátrình chuyển giao khi MS bật nguồn thì kênh đồng bộ cung cấp cho MS cáctin tức định thời và tin tức về cấu hình hệ thống, kênh đồng bộ dùng mã trảiphổ PN (120 b/s) hiện phục vụ 1cuộc gọi, kênh lu lợng có các tốc độ truyềndẫn : 9600, 4800 hay 1200 bít/s, khung lu lợng đờng xuống dài 20MS, kênh lulợng đợc điều khiển bằng các bản tin sau :

+ Điều khiển thiết lập cuộc gọi

+ Điều khiển chuyển giao (Handover)

+ Điều khiển công suất

+ Nhận tín hiệu và bảo mật

- Kênh nhắn tin :

Sau khi nhận đợc thông tin từ kênh đồng bộ trạm di động (MS) điềuchỉnh định thời của nó và bắt đầu theo dõi kênh nhắn tin (9600 hoặc 4800bít/s) kênh nhắn tin có 4 tin tức căn bản :

+ Bản tin tham số hệ thống, các tham số đăng ký và chi tiết kênh dẫn ờng

đ-+ Bản tin tham số truy cập

+ Bản tin liệt kê về các lu lợng kế cận

+ Bản kê kênh CDMA

Một kênh tìm gọi có tốc độ 9600 bits có thể đảm bảo 180 cuộc gọi /Smỗi trạm di động chỉ đợc quyền theo dõi 1kênh tìm gọi, kênh tìm gọi này cóthể quyết định 1cách ngẫu nhiên trong số tất cả các kênh tìm gọi có thể Kênh

phép 1trạm di động có thể giảm công suất ở các khe thời gian không dành cho

nó nhờ vậy tiết kiệm đáng kể năng lợng ở nguồn ắc quy cho các máy cầm tay

Sắp xếp các kênh vật lý cho đờng lên ở CDMA - IS95

Kênh hớng về của hệ thống CDMA sử dụng trình tự nhị phân dài 32,768các tín hiệu của máy di động khác đợc phân biệt nhờ trình tự 242 - 1 và khoảngthời gian đa ra cho mỗi khách hàng Thông tin số để đợc truyền đi có độ dàibắt buộc là 9 và tỷ lệ mã hoá của nó là mã xắn 1/3 (Đợc mã hoá thành 3 ký hiệu nhị phân cho 1bít thông tin), thông tin mã hoá đợc chèn vào khoảng

trống 20MS và thông tin đợc chèn đợc nhóm thành các nhóm 6 ký hiệu (các

từ mã) sử dụng mã này 1trong 64 hàm Walsh.

Trong kênh hớng về của CDMA các kênh sử dụng tần số đợc phân bổlàm trung tâm đợc điều chế bù pha 1/4 bởi 1cặp mã PN và đợc điều chế bù pha1/2 bởi mã PN dài

Kênh truy nhập đảm bảo thông tin từ trạm di động đến trạm gốc khitrạm di động không sử dụng kênh lu lợng Kênh này luôn làm việc ở tốc độ

4800 b/s các bản tin truy nhạp luôn cung cấp các thông tin về : khởi xớngcuộc gọi, trả lời cuộc gọi, các lệnh và đăng ký Các kênh truy nhập tạo ra cáccặp với tất cả các kênh nhắt tin và từng kênh truy nhập đợc nhận dạng thôngqua sử dụng mã dài PN khác Trạm gốc thực hiện trả lời các tín hiệu kênh truynhập nhất định thông qua các bản tin kênh nhắn tin, máy di động trả lời bảntin thông qua các kênh truy nhập tơng ứng với chúng Tốc độ truyền dẫn củacác kênh truy nhập có thể thay đổi theo các kiểu truyền dẫn và các nhóm maý

để các kênh này có thể sử dụng đối với các trờng hợp khẩn cấp hoặc đối vớibảo trì và sửa chữa

nguồn tin

nhận tin

1.3.1 Sơ đồ khối chung của thiết thị thu phát vô tuyến ở HTTT di động:

Ký hiệu : Tùy chọn Bắt buộc

Các khối trên bao gồm : Lập khuân, mã hoá nguồn, mật mã, mã hoákênh, ghép kênh, điều chế và đa truy nhập cho thấy quá trình biến đổi tín hiệu

từ nguồn đến máy phát, các khối dới cho thấy quá trình bién đổi từ máy thu

đến nơi nhận máy phát gồm các tầng biến đổi nâng tần, khuyếch đại công suất

và ăng ten, máy thu gồn ăng ten, bộ khuyếch đại tạp âm nhỏ, bị biến đổi hạtần và khuyếch đại trung tần Trong các bớc sử lý tín hiệu lập khuân, điều chế

và giải điều chế là các bớc bắt buộc

+ Lập khuân thực hiện biến đổi nguồn tin và các ký hiệu số để nguồntin tơng thích với quá trình sử lý ở hệ thống

+ Điều chế : Thực hiện biến đổi các ký hiệu vào và các dạng sóng thíchhợp với kênh truyền dẫn vô tuyến

Lập

Lập khuân Giải mã nguồn Giải mật mã Giải mã kênh Giải ghép kênh Giải

điều chế Giải trải phổ Đa thâm nhập TX

Đồng bộ

Dạng sóng số Luồng bít

+ Mật mã hoá : Ngăn không cho kẻ lạ hiểu đợc thông tin và đa vào cácthông tin giả.

+ Mã hoá kênh : giảm xác xuất lỗi

+ Trải phổ : Tạo ra tín hiệu ít bị ảnh hởng của nhiễu, tăng độ bảo mậtcủa tín hiệu

+ Ghép kênh và đa truy nhập : Cho phép kết hợp với các đặc tính khácnhau hoặc các nguồn khác nhau để chia sẻ tài nguyên vô tuyến

1.3.2 Mã hoá tiếng ở các hệ thống thông tin di động CDMA :

* Codec tốc độ khả biến tăng cờng, EVRC (Enhonced Variable RateCodec) EVRC cho phép giảm số bít cần thiết cho các hệ số dự đoán tuyến tính

và tổng hợp độ cao cho phép, nhờ vậy EVRC cho chất lợng tiếng cao hơnEVRC cho phép giảm tốc độ bít trên khung cần để thể hiện độ cao và chophép bổ xung các bít cho kích thích ngẫu nhiên và bảo vệ kênh EVRC phânloại tiếng thành các khung 20MS : toàn tốc (8,55 Kbpf), tốc độ 1/2 (4Kbps) vàtốc độ 1/8 (0,8 Kbps)

* Sơ đồ khối chức năng của EVRC :

Tiền sử

lý tín

hiệu

Đánh giá

thông số

Mã hoá

tốc độ 1/8

Mã hoá

tốc độ 1 hoặc 1/2

Tạo khuân gói

1.3.3 Thủ tục phát thu tín hiệu :

Tín hiệu số liệu thoại (9,6 Kb/s) phía phát đợc mã hoá lặp, chèn và đợcnhân với sóng mang fo và mã PN ở tốc độ 1,2288 Mb/s (9,6 Kb/s x 128)

Tín hiệu đã đợc điều chế đi qua 1bộ lọc băng thông có độ rộng băng1,25 Mhz, sau đó phát xạ qua ăng ten

ở đầu thu sóng mang và mã PN của tín hiệu thu đợc từ ăng ten đa đến

bộ tơng quan qua bộ lọc băng thông độ rộng bằng 1,25 Mhz và số liệu thoạimong muốn đợc tách ra để tái tạo lại số liệu thoại nhờ sử dụng bộ tách chèn vàgiải mã

Hình : Sơ đồ phát thu CDMA

1.3.4 Các đặc tính của CDMA :

1.3.4.1 Tính đa dạng của phẩn tập :

Trong hệ thống điều chế băng hẹp nh điều chế FM analog sử dụng trong

hệ thống điện thoại tổ ong thì tính đa đờng tạo nên nhiều pha đinh nghiêmtrọng, tính nghiêm trọng này đợc giảm đi trong điều chế CDMA băng rộng vìcác tín hiệu qua các đờng khác nhau đợc thu nhận một cách độc lập

Phân tập là 1 hình thức tốt để làm giảm pha đinh : Có 3loại phân tập :+ Phân tập theo thời gian

+ Phân tập theo tần số - tín hiệu băng rộng 1,25 Mhz

+ Phân tập theo khoảng cách (theo đờng truyền) 2cặp ăng ten thu của

BS, bộ thu đa đờng và kết nối với nhiều BS (chuyển vùng mềm) phân tập theothời gian đạt đợc nhờ việc sử dụng việc chèn và mã sửa sai

Hệ thống CDMA băng rộng ứng dụng phân tập theo tần số nhờ việc mởrộng khả năng báo hiệu trong một băng tần rộng và pha đinh liên hợp với tần

số thờng có ảnh hởng đến băng tần báo hiệu (200ữ300)KHz

1.3.4.2 Điều khiển công suất CDMA :

Hệ thống CDMA cung cấp chức năng điều khiển công suất 2chiều (TừBTS đến máy di động và ngợc lại) Mục đích điều khiển công suất phát củamáy di động để cho tín hiệu phát của tất cả các máy di động trong một vùngphục vụ có thể thu đợc với độ nhậy trung bình tại bộ thu của BS Bộ thuCDMA của BS chuyển tín hiệu thu từ máy di động tơng ứng thành thông tin sốbăng hẹp còn tín hiệu của các máy di động khác chỉ còn là tín hiệu tạp âm củabăng rộng

Máy di động điều khiển công suất phát theo sự biến đổi công suất thu

đợc từ BS và điều khiển công suất phát tỷ lệ nghịch với mức công suất đo đợc

Hình : Điều khiển công suất CDMA

BS thực hiện chức năng kích hoạt đối với mạch đóng điều khiển côngsuất từ máy di động đến BS, BS so sánh tín hiệu thu đợc với giá trị ngỡng và

điều khiển công suất tăng hay giảm sau mỗi khoảng thời gian 1,25 MS Mục

đích của điều khiển công suất là làm giảm công suất phát của máy di động khirỗi hoặc ở gần BS, làm cho pha đinh đa đờng thấp, giảm hiệu ứng bóng râm,giảm giao thoa đối với các BS khác

1.3.4.3 Bộ mã - Giải mã thoại và tốc độ số liệu biến đổi :

Bộ mã - giải mã của hệ thống CDMA thiết kế với các tốc độ biến đổi 8Kb/s

Bộ mã - giải mã thoại phía phát lấy mẫu tín hiệu thoại để tạo ra các góitín hiệu thoại đợc mã hoá dùng để truyền tới bộ mã - giải mã

1.3.4.2.1 Điều khiển công suất mạch vòng hở trên kênh hớng về của CDMA :

Trong hệ thống CDMA tất cả các trạm gốc phát tín hiệu dẫn đờng ởcùng tần số và tất cả các máy di động bắt đầu đồng bộ bằng sử dụng các tínhiệu dẫn đờng này, và gốc tần số và thời gian để giải điều chế các tín hiệuthoại số đợc truyền đi từ mỗi trạm gốc, máy di động đo tổng cờng độ tín hiệu

kênh đồng bộ từ mỗi trạm gốc gồm thông tin về công suất phát của các kênhdẫn đờng và máy di động xác định công suất phát sử dụng thông tin đó khi sửdụng các chức năng này có thể tạo ra sự chênh lệch giữa công suất phát và hệ

số tăng ích của ăng ten (ERP đầu ra) của trạm gốc dựa trên cơ sở kích thích tếbào

1.3.4.2.2 Điều khiển công suất mạch vòng kín trên kênh hớng về của CDMA :

Do sự tách biệt tần số 45 MHz giữa kênh hớng đi và hớng về vợt quádải thông liên kết của các kênh nên máy di động đợc giả thiết là các giá trị củatổn hao hai đa đờng dẫn giống nhau, do không có khả năng đo suy hao đờngdẫn hớng về mặc dù có 1chênh lệch giữa suy hao đa đờng trên kênh hớng đi

để đo ở máy di động và suy hao đa đờng của kênh hớng về Phơng pháp đonày cung cấp giá trị trung bình chính xác cho công suất phát nhng 1 phơngpháp phụ đợc cần tới để tính toán giao thoa Rayleigh chỉ ra các tính chất khácnhau trên 2 kênh

Để bù giao thoa Rayleigh độc lập nhau trên các kênh hớng đi và hớng

về, công suất phát của máy di động đợc điều khiển bởi các tín hiệu từ trạmgốc Các bộ giải điều chế ở mỗi trạm gốc đo tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm của máy

di động so sánh với tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm đã chỉ định và phát các lệnh điềukhiển tới máy di động qua kênh hớng đi Lệnh điều khiển đợc phát ra từ trạmgốc tăng hay giảm công suất phát của máy di động so với giá trị thiết lập ban

đầu (thờng là 0,1 dB) cứ phát 1,25 ms một lần lệnh điều khiển đầu ra có thểtheo dõi giao thoa Rayleigh trên kênh hớng về

Các bộ điều khiển hệ thống ở MSC cung cấp các bộ điều khiển cho mỗitrạm gốc với tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm dựa vào tỷ lệ lỗi của các máy di động đ-

ợc phát tới bộ điều khiển kênh đợc sử dụng cho xác định tăng hay giảm côngsuất phát của mỗi máy di động

1.3.4.2.3 Điều khiển công suất trên kênh hớng đi của CDMA :

Các tín hiệu công suất phát đợc điều khiển bởi thông tin điều khiển phát

đi từ trạm gốc Khi xảy ra sự suy giảm đáng kể trên kênh hớng đi trong mộtvùng nhất định và nếu công suất phát không tăng lên thì chất lợng thoại củacác cuộc gọi qua kênh này giảm xuống dới tiêu chuẩn chất lợng Để điềukhiển công suất trên kênh hớng đi trạm gốc giảm theo chu kỳ công suất phát

ra tới máy di động, giảm công suất ra nh vậy duy trì cho đến khi các máy di

động yêu cầu công suất ra bổ xung nhờ dò thấy tăng tỷ lệ lỗi khung và trạmgốc tăng công suất phát ra với số gia 0,5 db Sự tăng giảm công suất ra đợcthực hiện một lần cho mỗi khung mỗi tiếng nói tức là cứ trung bình 12 đến 20

ms chậm hơn tốc độ tăng hay giảm công suất ra trên kênh hớng về, vùng độngtăng hay giảm công suất ra có thể điều khiển tới ± 6 db xung quanh công suất

Lập ký

khối

Điều chế trực giao

64 -ary

4.4 kb/s 4.8 kb/s 14.4 kb/s 28.8 kb/s 28.8 kb/s

Ký hiệu mã Ký hiệu mã Ký hiệu mã

Ký hiệu điều chế (Xung Walsh)

4.8 kb/s (307.2 kc/s

Bộ tạo mã dài

Chuỗi số liệ kênh 1 (1.2288 Mc/s)

D

Bộ lọc băng tần

Bộ lọc băng tần

Xung PN (1.2288 Mc/s)

1/2 xung PN Trễ = 406.9 ns

và 4800 bit/s

Công 8 bit mã hoá

cuối

Bộ mã

hoá

cuộn r=1/3 k=9

Lập ký

khối

8.6 kb/s 4.0 kb/s 2.0 kb/s 0.8 kb/s

9.2 kb/s 4.4 kb/s 2.0 kb/s 0.8 kb/s

9.6 kb/s 4.8 kb/s 2.4 kb/s 1.2 kb/s

28.8 kb/s 14.4 kb/s 7.2 kb/s 3.6 kb/s

28.8 kb/s

A

Ký hiệu mã Ký hiệu mã

4.8 kb/s (307.2 kc/s)

Chuỗi số liệ kênh 1 (1.2288 Mc/s)

D

Bộ lọc băng tần

Bộ lọc băng tần

Q (t)

Xung PN (1.2288 Mc/s)

1/2 xung PN Trễ = 406.9 ns

Ký hiệu mã

số lliệu ngẫu nhiên

Giải mã thoại phía thu, phía thu sẽ giải mã các gói tín hiệu thoại thu đợcthành các mẫu tín hiệu thoại, hai bộ mã giải thoại thông tin với nhau ở 4 nấctốc độ truyền dẫn là 9600 b/s, 4800 b/s, 2400 b/s, 1200 b/s.

1.3.4.4 Bảo mật cuộc gọi :

Hệ thống CDMA cung cấp chức năng bảo mật cuộc gọi cao và về cơbản tạo ra xuyên âm, việc sử dụng máy thu tìn kiếm và sử dụng bất hợp phápkênh RF là khó khăn đối với hệ thống tổ ong số CDMA vì tín hiệu đã đợc trộn(Seranbling)

1.3.4.5 Chuyển vùng mềm :

Trong hệ thống Analog và hệ thống TDMA số chấp nhận hình thứcchuyển mạch "cắt trớc khi nối" thì chuyển vùng mềm trong hệ thống CDMAchấp nhận hình thức "Nối trớc khi cắt" Sau khi cuộc gọi đợc thiết lập máy di

động tiếp tục tìm tín hiệu của BS bên cạnh với cờng độ tín hiệu của ô đang sửdụng nếu cờng độ tín hiệu đạt đến mức nhất định nào đó khi đó máy di động

đã chuyển sang vùng phục vụ của một BS mới và trạng thái chuyển vùng mềm

đợc thực hiện, máy di động chuyển 1bản tín điều khiển đến MSC để thông báocờng độ tín hiệu và số liệu của BS mới trong khi vẫn dữ đờng kết nối ban đầu.Trong trờng hợp máy di động đang trong một vùng chuyển đổi giữa hai BS thìcuộc gọi đợc thực hiện bởi cả hai BS sao cho chuyển vùng mềm có thể thựchiện đợc mà không có hiện tợng ping poong giữa chúng, BS ban đầu cắt đờngkết nối cuộc gọi khi việc đầu nối cuộc gọi với BS mới đã thực hiện thànhcông

1.3.4.6 Dung lợng, dung lợng mềm :

Hiệu quả của tái sử dụng tần số trong CDMA đợc xác định bởi tỷ số tínhiệu/nhiễu tạo ra không chỉ từ 1BS mà từ tất cả các ngời sử dụng trong vùngphục vụ Nếu tỷ số công suất tín hiệu thu đợc đối với cờng động công suất tạp

âm trung bình mà lớn hơn ngỡng thì kênh đó có thể cung cấp một chất lợngtín hiệu tốt Các tham số xác định dung lợng của hệ thống CDMA gồm : độ lợi

sử lý, tỷ số Eb/No (Bao gồm cả giới hạn pha đinh yêu cầu), chu kỳ công suấtthoại, hiệu quả tái sử dụng tần số và số lợng búp sóng của ăng ten BS

1.4 Trải phổ :

1.4.1 Hệ thống trải phổ trực tiếp DS : Direct Sequency

Hệ thống DS là sự điều chế các dãy mã đã đợc điều chế thành dạngsóng điều chế trực tiếp, hệ thống này có dạng tơng đối đơn giản vì chúngkhông yêu cầu tính ổn định nhanh hoặc tốc độ tổng hợp tần số cao

1.4.1 1 Nguyên lý :

Nguyên lý của phơng pháp DS - CDMA cho ở hình vẽ :

Bản tin của tín hiệu số cần phát Mi(t) dạng mã NRZ lỡng cực với Mi(t)

= ±1 đợc đa lên với chuỗi mã Ci(t) đợc tạo ra từ một bộ tạo chuỗi cơ hai giả

ngẫu nhiên PRBS (Psen do Random Binary Sequency Generator) tốc độ của

bản tin gọi là tốc độ bít Rb, Rb nhỏ hơn nhiều so với tốc độ của chuỗi mã đợc

gọi là tốc độ chíp Rc Mỗi luồng số của mỗi kênh sẽ đợc bộ tạo mã tạo ra một

chuỗi PRBS tơng ứng Ci(t), có độ dài L, mỗi bít có độ lâu bằng độ lâu của

chuỗi mã Tb = Tx x L, Ci(t) có tốc độ cao hơn nhiều so với Rb = 1/Tc của tín

hiệu số cần phát do đó phổ của tín hiệu giả ngẫu nhiên rộng hơn nhiều phổ

của tín hiệu số cần phát Do phổ rộng và công suất phát không thay đổi nên tín

hiệu PRBS có biên độ mật độ phổ rất thấp

1.4.1.2 Đặc tính của tín hiệu DS :

Điều chế DS là điều chế 2pha Dãy mã đợc đa vào bộ điều chế cần bằng

để có đầu ra làm sóng mang RF điều chế 2pha, sóng mang có độ lệch pha

1800 giữa pha 1 và pha O theo dãy mã

Tín hiệu thu đợc khuyếch đại và nhân với mã đồng bộ liên quan tại đầu

phát và đầu thu, khi đó nếu các mã tại đầu phát và đầu thu đợc đồng bộ thì

sóng mang đợc tách pha lớn hơn 1800 và sóng mang đợc khôi phục các sóng

mang băng tần hẹp này đi qua bộ lọc băng thông đợc thiết kế chỉ cho các sóng

mang đủ điều chế băng gốc đi qua

Độ rộng băng RF của hệ thống DS ảnh hởng đến hoạt động của hệ

thống một cách trực tiếp nếu băng là 2KHz thì độ lợi sử lý giới hạn là 20 KHz

1.4.3 Điều chế QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) :

Sau khi đợc trải phổ bởi hai chuỗi PN hoa tiêu vuông góc hai luồng I và

Q có khác pha 900 đợc đa lên hai bộ lọc băng thông và đợc điều chế khoá

chuyển pha 4 trạng thái Tín hiệu sau điều chế QPSK đợc xác định theo công

- ψt : pha của sóng mang đã đợc điều chế

Quan hệ giữa các trạng thái pha của tín hiệu QPSK và các ký hiệu I, Q

) (

) ( tan

t I

t Q g ar

t

010

3π/4

5π/4

7π/4Sơ đồ bộ điều chế QPSK :

1.5 Báo hiệu : ở hệ thống CDMS - IS95 :

1.5.1 Mở đầu :

Tất cả các giao diện vô tuyến gồm cả CDMA và CDMA băng rộng đềuthừa hởng các đặc tính từ giao thức tơng tự, ngoài ra chúng có các dịch vụ dựatrên tiêu chuẩn cơ sở IS41 cho thông tin giữa các hệ thống, ứng dụng quản lý

di động MMAP (Mobiliti Management Application Part) cho báo hiệu từ trạmgốc đến trung tâm chuyển mạch di động

1.5.5 Các dịch vụ cơ sở :

Trớc khi MB có thể khởi xớng hay tiếp nhận cuộc gọi nó phải đăng kývới hệ thống di động Trừ trờng hợp gọi khẩn, mỗi MS đợc cho một số nhậndạng tạm thời TMSI (Temporaty Mobile Station Identity), MIN (MobileIdentication Number) để sử lý cuộc gọi sau này

- Quá trình đăng ký :

MS thông báo cho nhà cung cấp dịch vụ về sự có mặt của nó ở hệ thống

và mong muốn nhận đợc dịch vụ từ hệ thống này

1

−

1 +

1

−

* Đăng ký đặt trớc : Đợc thực hiện khi hệ thống đạt thông số ở kênh tìmgọi để chỉ thị rằng tất cả hoặc một số MS phải đăng ký.

* Đăng ký khi thay đổi thông số : Đợc thực hiện khi các thông số hoạt

động ở MS bị thay đổi

* Đăng ký tắt nguồn : Đợc thực hiện khi trạm di động tắt nguồn

* Đăng ký bật nguồn : Đợc thực hiện khi MS bật nguồn để thông báocho mạng MS sẵn sàng gọi hoặc thu cuộc gọi

* Đăng ký theo định thời : Thực hiện khi bộ định thời ở MS đã chạy hếtthời gian thủ tục này cho phép xoá dữ liệu của MS

* Đăng ký theo vùng : Đợc thực hiện khi MS vào vùng mới của hệthống vùng phục vụ có thể đợc chia thành các vùng nhỏ hơn gọi là vùng định

vị MS nhận dạng vùng định vị hiện thời trên cơ sở các thông số đợc phát trênkênh tìm gọi đờng đi

* Đăng ký kênh lu lợng xảy ra khi MS ấn định kênh lu lợng BS có thểthông báo cho MS rằng nó đã đợc đăng ký

1.5.2.1 Lu đồ gọi để đăng ký khi nó đang nghe kênh tìm gọi :

1- MS quyết định rằng nó phải đăng ký với hệ thống

2- MS nghe kênh tìm gọi để đợc mật khẩu RAND

3- MS gửi bản tin đến BS với nhận dạng trạm di động Quốc tế (IMSI),RAND trả lời nhận thực (AUTHR) và các thông số khác cần thiết theo yêucầu đăng ký

4- BS công nhận RAND

5- BS phát bản tin ISDN REGISTER đến MSC

6- MSC nhận bản tin REGISTER và gửi một bản tin đến VLR quản lý7- Nếu MS cha đăng ký với VLR phát bản tin REG NOT (thông báo

đăng ký đến HLR của ngời sử dụng, nơi chứa ISMI và các dữ liệu cần thiếtkhác)

8- HLR nhận bản tin REG NOT và cập nhật cơ sở dữ liệu của mình (Ludữ vị trí của VLR phát bản tin REG NOT)

9- HLR phát bản tin RECAN (Huỷ đăng ký) đến VLR cũ trớc đây MS

đăng ký để VLR này huỷ đăng ký trớc đây của MS

10- VLR cũ gửi trả lại bản tin khẳng định giá trị đếm qúa khứ cuộc gọiCHCNT (Call History Count)

11- Khi này HLR gửi trả lại bản tin trả lời REG NOT đến VLR mới vàchuyển thông tin mà VLR cần (Chẳng hạn lý lịch ngời sử dụng, nhận dạng vềmạng liên tổng đài, khoá bí mật dùng chung để nhận thực và giá trị hiện thờicủa CHCNT) Nếu đăng ký thất bại (Do ISMI sai, dịch vụ không đợc phép,không trả tiền cớc ) thì bản tin mà REG NOT sẽ chứa chỉ thị thất bại.

12- Khi nhận đợc bản tin trả lời REG NOT từ HLR, VLR ấn định một

số nhận dạng trạm di động tạm thời TMSI sau đó gửi bản tin trả lời thông báo

REGISTER ISDN REGISTER

IS41 REC NOT

IS41 RECAN Khẳng định

RAND

1.5.2.2 Khởi xớng cuộc gọi :

Khởi xớng cuộc gọi là dịch vụ trong đó ngời sử dụng MS gọi một máy

điện thoại khác trong mạng điện thoại trên toàn thế gíới, đây là hoạt độngcộng tác giữa MSC, VLR và BS

6- Đồng thời MS gửi trả bản tin ISDN call proceding (đang tiến hànhgọi ISDN) đến BS

7- BS ấn định kênh lu lợng cho MS

8- MS điều chỉnh đến kênh lu lợng và khẳng định ấn định kênh lu lợng.9- Tổng đài kết cuối kiểm tra trạng thái máy thoại bị gọi và gửi trả bảntin báo hiệu số 7 hoàn thành địa chỉ (ACM) đến MSC

10- MSC gửi trả bản tin báo chuông ISDN đến BS

11- MSC thực hiện đổ chuông tại ngời sử dụng

12- Ngời sử dụng kết cuối trả lời

13- Tổng đài kết cuối gửi bản tin báo hiệu số 7 trả lời (ANM) đến MSC.14- MSC phát bản tin kết nối ISDN (ISDN CONN) đến BS

15- MSC ngừng chuông và thực hiện kết nối mạng

16- BS gửi tra bản tin công nhận kết nối ISDN (ISDN CONN ACK).17- Hai phía thiết lập truyền tin

Các bớc chi tiết của lu đồ cuộc gọi nh sau :

ISDN Call Proc

Báo chuông ISDN

ISDN CONN

ISDN CONN ACK

Ngừng báo chuông thực hiện kết nối

Hai phía hội thoại

1.5.2.3 Xoá cuộc gọi

Chức năng xóa cuộc gọi đợc yêu cầu khi một trong hai phía hội thoại

muốn kết thúc cuộc gọi

Các bớc của lu đồ xóa cuộc gọi khởi xớng MS

1 MS đặt máy

2 MS phát bản tin Release (giải phóng đến BS)

3 BS phát bản tin ISDN DiS connect (tháo gỡ) đến MSC

4 MSC phát SS7 Release (giải phóng) đến tổng đài kia

5 MSC phát SS7 Release (giải phóng) đến BS

6 Tổng đài kia phát bản tin SSF Release complete (giải phóng) hoàn

thành đến MSC

7 BS phát bản tin ISDN Release complete (giải phóng hoàn thành) đến MSC.

8 BS phát PCSAP clear Request (yêu cầu xóa) đến VLR

9 VLR đóng các bản tin cuộc gọi vào phát PCSAP clear Request

response (trả lời yêu cầu xóa) đến BS

PCSAP

Trả lời Y.cầu xóa PCSAP

1.5.2.4 Chuyển mạng

Chuyển mạng là khả năng cung cấp dịnh vụ cho các trạm di động ở ngoài

vùng đăng ký thờng trú của chúng Khi MS chuyển mạng,dăng ký khởi xớng

cuộc gọi và kết cuối cuộc gọi cần thêm các bớc bỏ xung mỗi khi lấy số liệu từ

VLR mà số liệu này cha có VLR phải hỏi HRL tơng ứng sẽ đợc cung cấp số

liệu Số liệu bao gồm chuyển đổi IMSI vào MIN, tóm tắt dịch vụ số liệu bảo

mật dùng chung (SSD) để nhận thực và các số liệu khác cần thiết để sử lý cuộc

gọi, thời gian hợp lý nhất để lấy số liệu này là lúc MS đăng ký với hệ thống

khi đã lu dữ số liệu của MS chuyển mạng vào VLR thì quá trình sử lý cuộc

gọi cho mọi dịch vụ khởi xớng (Cơ sở hay bổ xung) sẽ giống nh đối với các

dịch vụ của MS tại nơi thờng trú Tuy nhiên có thể xảy ra trờng hợp MS khởi

xớng cuộc gọi trớc khi thực hiện đăng ký hay khi số liệu ở VLR cha có lu đồ

cuộc gọi kết cuối cho MS chuyển mạng với số điện thoại theo địa lý

* Khi MS có số liệu theo địa lý MSC ấn định một khối các số nằm trong

kế hoạch đánh số của địa phơng cho vùng địa lý thế giới nơi đặt MSC Khi

này định tuyến cuộc gọi đợc thực hiện theo thủ tục giống nh mạng cố định

Nếu một MS liên kết với MSC không nằm trong vùng thờng trú của mình

MSC sẽ hỏi HLR về vị trí của nó Sau đó MSC yêu cầu chuyển hớng cuộc gọi

Ng ời sử dụng quay

HRL trả lời

SS7 ACM

SS7 ANM SS7 IAM

đến MSC đang có MS và kết nói đợc thực hiện đến tổng đài thứ hai trong đó

các dịch vụ kết nối cuọc gọi đợc thực hiện theo các thủ tục sau :

1- Ngời sử dụng MS ở mạng điện thoại thế giới (Cố định hay di động)quay số cho MS

2- Tổng đài khởi xớng phát SS7 IAM đến MSC thờng trú

3- MSC hỏi HLR về vị trí của MS

4- HLR trả lời vị trí của hệ thống khách

5- MSC thờng trú phát bản tin SS7ACM đến tổng đài khởi xớng

6- Đổ chuông7- MSC thờng trú phát bản tin SS7ANM trả lời đến tổng đài khởi xớng

8- MSC yêu cầu chuyển hớng cuộc gọi đến MSC của hệ thống khách vàMSC chuyển hớng (MSC thờng trú) phát SS7 IAM đến MSC thờng trú.

* Khi MS có số thoại không theo địa lý thì cuộc gọi có thể định hớngtrực tiếp từ một chuyển mạch khởi xớng đến chuyển mạch khách Việc chuyển

cuộc gọi đến số thoại không theo địa lý đòi hỏi quá trình sử lý cuộc gọi đặc

biệt để dịch tuyến đợc gọi là sử lý mạng thông minh IN Nếu chuyển mạch

khởi xớng không hỗ trợ mạng thông minh thì nó sẽ chuyển cuộc gọi đến

chuyển mạch đảm bảo IN khi đó tổng đài khởi xớng sẽ nhận ra số thoại không

theo điạ lý và phát bản tin SS7 đến HLR để hỏi vị trí của MS, HLR sẽ trả lời

số th mục tạm thời để định tuyến đến MS sau đó cuộc gọi đợc tiến hành

1 Ngời sử dụng ở mạng điện thoại thế giới (Cố định hay di động) quay

4 Tổng đài khởi xớng phát SS7 IAM đến MSC khách

5 Quá trình sử lý ở bớc 3 của lu đồ gọi kết nối

MS

Ng ời sử dụng quay

1.6 So sánh công nghệ CDMA và TDMA :

1.6.1 Dung lợng hệ thống :

Hiện nay công nghệ CDMA đã đa ra hiệu quả phổ tần lớn hơn nhiều sovới công nghệ TDMA, dữ liệu của CDMA gia tăng gấp 10 đến 20 lần so vớiAMPS và 3 đến 4 lần so với công nghệ TDMA TDMA thừa hửơng khoảngcách sóng mang 30 KHz từ AMPS nhng có sự phân chia nhỏ mỗi sóng mangthành nhiều khe thời gian để dễ dàng cho phép 3 cuộc đàm thoại đồng thờicùng 1lúc thay vì 1cuộc đàm thoại ở AMPS kỹ thuật số phân chia theo thờigian TDMA vẫn còn tơng tự nh AMPS

TDMA yêu cầu mô hình sử dụng lạ tần số là 7 để đạt đợc mức nhiễu ởchế độ đồng kênh có thể chấp nhận đợc tức là 1kênh tần số 30 KHz không thểdùng lại lần nữa trên mỗi cụm 7cell kế cận điều này có nghĩa là chỉ 1 trong 7phổ tần có sẵn có thể đợc sử dụng trong 1cell bất kỳ nào đó Vì vậy chỉ 1/21phổ tần có sẵn đợc dùng cho bất kỳ 1 sector nào hạn chế này đòi hỏi phải lập

kế hoạch tần số lại khi cần thêm cell hoặc sector sau này

CDMA dùng băng thông cho mỗi sóng mang là 1,25 MHz, băng thôngnày rộng hơn nhiều so với khi dùng AMPS hoặc TDMA Cuộc đàm thoại đợcmã hoá và trải trên sóng mang với độ rộng 1,25 MHz sóng mang này có thể đ-

ợc sử dụng lại ở các cell kế cận và trong tất cả các sector trên môĩ cell

Hệ thống CDMA có mã riêng biệt gắn với mỗi cuộc gọi nên cho phép1số cuộc gọi có thể dùng cùng 1tần số trong cùng 1sector hoặc cell Điều này

có nghĩa là CDMA có hệ số sử dụng lại tần só là N =1, cung cấp sự linh động

để dễ dàng tăng thêm các cell khi mạng tăng trởng mà không cần lập kếhoachj tần số lại.

Những khác biệt trong việc sử dụng phổ tần này tạo ra 1 sự thuận lợilớn về dung lợng cho công nghệ CDMA theo tính toán của Qual comm thìdung lợng cho 1sector trong mạng CDMA khoảng 45 kênh thoại cho mỗi sóngmạng và dung lợng cho 1sector trong mạng CDMA di động khoảng 24 kênhthoại cho mỗi sóng mang

Qua kết quả của bảng 1.1 đợc ớc tính dựa trên các quy định :

- Cả hai công nghệ đều dùng cấu hình cell 3 sector (1cell đợc chiathành 3sector)

- Hệ số tắc nghẽn mạch là 2%

- Cocoder loại 8 Kb/s

- Hệ thống TDMA không cần băng bảo vệ thực tế triển khai luôn yêucầu bảo vệ giữa tần số TDMA với tần số bất cứ hệ thống nào nh vậy số lợngsóng mang TDMA trong 1,25 MHz sẽ nhỏ hơn nữa

Hiệu quả 1sóng mang cho mỗi sector 3 3 167/7/3=7,95 167/7/3=13,92

Số cuộc gọi /sector 25x3=75 31x3=93 7,95x3=23,85 13,92x3=41,76 Dung lợng erlang/Sector (Hệ số tắc

Erlang/cell (Hệ số tắc nghẽn 2%) 191,7E 243,6E 49,2E 98,1E

Bảng: so sánh dung lợng CDMA/TDMA

1.6.2 Vùng phủ sóng :

Vùng phủ sóng là một trong những thuộc tính quan trọng của côngnghệ vô tuyến các yếu tố chính xác định số lợng cell phủ sóng cần thiết trongmạng là quỹ đờng truyền (Linhk budget), quỹ đờng truyền chỉ ra một vùng lớn

nhất có thể cho một cell trong mỗi môi trờng truyền, từ đó xác định đợc số

l-Quỹ đờng truyền dùng để xác định cờng độ tín hiệu tơng ứng cho mỗicông nghệ từ đó cho biết mức suy hao đờng truyền tối đa sau đó dùng các môhình truyền sóng nh mô hình Hata để chuyển từ suy hao đờng truyền cực đạithành bán kính tối đa mà các cell có thể đạt đợc, bằng cách xem xét môi trờngtruyền tại nơi phát tín hiệu.

Ví dụ : ở khu vực thành thị các toà nhà cao tầng tạo ra sự cản trở tín

hiệu vô tuyến và giảm khoảng cách tối đa giữa các cell và bộ phận thuê bao.Còn ở vùng nông thôn có ít vật cản trở hơn nên tín hiệu đi đợc xa hơn ít bị suygiảm do đó bán kính cell lớn hơn

Căn cứ vào một số giả định và những giá trị cụ thể của các thông số trên

đờng truyền với kết qủa suy hao đờng truyền cực đại cho phép của CDMA là149,5 dB và của TDMA là 140 dB

bảng các thông số đờng truyền

Công suất phát đỉnh của thuê bao 23,0 dBm 28,0 dBm

Suy hao ăng ten / vật thể cho phép 3,0 dB 3,0 dB

Độ lợi của ăng ten cell 3 sector 14,1 dB 14,1 dB

Từ suy hao trong bảng trên xác định đợc bán kính các cell và vòng phủsóng cực đại cho 2công nghệ CDMA và TDMA

Theo bảng ta thấy công nghệ TDMA, đồng thời vùng phủ sóng cũnggấp 3lần TDMA, đây là điều kiện thuận lợi cho công nghệ CDMA Do đó nhàkhai thác TDMA phải triển khai số cell cấp 3lần số cell khi chọn công nghệCDMA (Tính trong một vùng phủ sóng nhất định nào đó) Thực tế tỷ số cell

này có thể khác nếu mạng bị ràng buộc về dung lợng nhiều hơn là vùng phrusóng

1.6.3.1 Đa đờng truyền :

CDMA lợi dụng các tín hiệu đa đờng truyền để cải tiến chất lợng thoạibằng cách dùng các bộ thu RAKE ở trạm gỗc và trạm thuê bao mỗi bộ thuRAKE các cờng độ tín hiệu của chúng đợc dùng cho việc giải điều chế tínhiệu kết quả sẽ thu đợc cuộc gọi rõ ràng với hiện tợng pha đinh giảm tối thiểungay khi cả trong điều kiện xấu nhất và giảm số lợng cuộc gọi bị rớt

Ngoài ra chuyển giao mềm (Soft Handoff) u việt hơn so với chuyển giaocứng (Hard Hond off)

1.6.3.2 Điều khiển công suất :

CDMA tận dụng việc điều khiển công suất đờng truyền đờng xuống và

đờng truyền đờng lên đẻ đảm bảo chất lợng thoại trong khi vẫn giảm tối thiểucông suất ra và các mức nhiễu thu đợc

Điều khiển công suất tự động đợc thiết lập cho CDMA để điều chỉnh lợicủa ăng ten, khuyếch đại công suất ngõ ra, pha đinh đa đờng hiện tợng bóngrâm sự thay đổi khoảng cách giữa các trạm gốc và máy thuê bao Nhiễu trêncell , tải thoại trên cell Mạng CDMA giám sát tỷ số tín hiệu trên nhiễu (S/N)

và tỷ lệ lỗi bít trên đờng truyền Kết quả là dịch vụ số liệu và thoại vẫn giữchất lợng cao với 1công suất trung bình ở ngõ ra đợc giảm đến mức tối thiểu

Với TDMA để đảm bảo cuộc gọi liên tục cả thuê bao và cell phải duy trìmức công suất phát cao hơn mức cần thiết, công suất đảm bảo (In Surance)giúp ta ngăn ngừa việc rớt cuộc gọi khi thuê bao di chuyển vào vùng tối hoặckhi có hiện tợng sụt giảm tỷ số S/N trong khoảng khắc, kết quả là mức côngsuất cao này sẽ gia tăng nhiễu hệ thống và hao phí nguồn của máy thuê baonhanh hơn dẫn đến ảnh hởng thời gian đàm thoại cho ngời dùng di động

1.6.3.3 Thời gian thoại :

Ngày nay ngời dùng điện thoại di động yêu cầu thời gian nói chuyệncũng nh thời gian dự phòng dài hơn của các bộ nguồn Trong hệ thống TDMAduy trì chất lợng tín hiệu ở mức công suất phát trung bình cho di động là tơng

đối cao 200 mw Trong khi đó ở hệ thống CDMA nguồn công suất tiêu thụtrong CDMA thấp cộng với hiệu quả của chíp VLSI mới nhất dẫn đến thờigian dự phòng và thời gian đàm thoại dài hơn

1.6.3.4 Tính bảo mật :

sau đó truyền trên đờng vô tuyến, máy thu nhận biết một mã duy nhất cho mỗicuộc gọi và khôi phục lại tín hiệu Tiêu chuẩn đề xuất gồm khả năng xác nhận

và bảo mật cuộc gọi đợc định rõ trong EIA/TIA/IS 54-B, có thể mã hoá kênhthoại số một cách dễ dàng nhờ sử dụng DES hoặc các công nghệ mã hoá tiêuchuẩn khác

1.6.3.5 Chi phí đầu t xây dựng mạng :

Đối với tất cả các nớc đặc biệt là Việt Nam việc lựa chọn công nghệphụ thuộc rất nhiều vào chi phí để xây dựng hệ thống công nghệ sử dụng đợcchọn, việc xem xét có đa công nghệ CDMA vào để triển khai các hệ thốngWLL hoặc di động PSB thay cho các hệ thống TDMA hiện hành Thực tếchứng minh CDMA có chi phí đầu t thấp hơn TDMA Trong việc ứng dụngcông nghệ WLL thì so với hệ thống WLL TDMA các hệ thống WLL CDMAcung cấp cho nhà khai thác nhiều lợi điểm hơn, cung cấp dung lợng lớn hơn,trong công nghệ CDMA cung cấp một sự mềm dẻo thông qua việc hỗ trợ dịch

vụ cố định di động tốc độ thấp và di động hoàn toàn trong cùng 1hệ thống

Điều này cho phép các nhà khai thác triển khai cả dịch vụ di động và cố định

mà không cần đầu t thêm nhiều

Với việc tái sử dụng lại tần số của hệ thống thì cho phép có mức độ giaothoa nhất định để mở rộng dung lợng hệ thống một cách có điều khiển và1kênh băng tần trong CDMA đợc sử dụng chung cho tất cả các BS

phần II

hiện trạng, định hớng phát triển, ứng dụng công

nghệ cdma - is95 trong mạch vòng vô tuyết nội hạt tại

Số máy điện thoại cố định 2,4 máy/100 dân

Hiện nay mạng điện thoại di động đang triển khai hoạt động tạithái bình của hai nhà cung cấp Vinaphone và mobiphone

Mạng GSM thái bình sử dụng thiết bị vô tuyến của hảng motorola dotrung tâm dịch vụ viễn thông khu vực 1(GPC1) quản lý bao gồm các trạm thuphát gốc (BTS) nh sau :

Trạm BTS thị xã gồm 9 sóng mang có cấu hình 3/3/3 là loại trạmMcell horizonmacro, anten 906516 công suất đỉnh BTS là 20w

Trạm BTS đông hng gồm hai sóng mang có cấu hình loại trạmHorizomacro, công suất đỉnh của BTS là 20w

Trạm BTS thái thuỵ gồm hai sóng mang , có cấu hình OMNI làloại trạm Mcell 02 , anten AP 906516(16 dBi) công suất đỉnh BTS 20w

Trạm BTS hng hà gồm hai sóng mang cấu hình OMNI là loại trạmhorizomacro sử dụng anten BCD 87010(10 dBi) công suất đỉnh của BTS 20w

Trạm BTS tiền hải sử dụng loại trạm ẩen 02.sử dụng anten BCD

87010 (10dBi) công suất đỉnh BTS10w

Mạng VMS gồm các trạm BTS thị xã, BTS hng hà , BTS quỳnh phụ,

1- Mật độ điện thoại :

Trên cơ sở sử dụng tối đa công nghệ của mạng hiện có, khai thác tối đacác loại dình dịch vụ từng bớc chuyển đỏi mang từ công nghệ số liên kết IDNsang mạng số liên dết đa dịch vụ ISDN

2- Mạng truyền dẫn hiện nay đang sử dụng phơng thức truyền dẫn cápquang và vi ba dự phòng, đến năm 2005 Thái Bình sẽ hoàn thiện mạch vòng,ring cáp quang nội tỉnh đến tất cả các tổng đài trung tâm của 8 huyện thị Đổimới các thiết bị tiên tiến hiện đại, đồng nhất hãng cung cấp cho từng vùng,từng tuyến dẫn

3- Mở rộng diện tích phủ sóng GSM ,VMS ra toàn Tỉnh

2.2.2 Định hớng phát triển :

2.2.2.1 Công nghệ chuyển mạch :

Mục tiêu :

- Giảm tối thiểu các cấp chuyển mạch công cộng nội tỉnh

- Xác định sử dụng một hệ thống chuyển mạch do một nhà cungcấp

- Kế hoạch đánh số độc lập với cấu hình mạng

- Thử nghiệm và đa vào khai thác, mở rộng lắp đặt một số hệ thốngtruy nhập có công nghệ viễn thông tơng thích với đòi hỏi của công nghệ thôngtin trong khu vực và thế giới

Kế hoạch cụ thể :

- Sử dụng có hiệu quả trang thiết bị của họ tổng đài VK

- Theo chỉ đạo của Tổng Công ty thực hiện từng bớc các việc sau :

+ Loại bỏ các kết nối độc lập - vệ tinh - HOST, độc lập - độclập HOST bằng cách sử dụng kết nối độc lập - HOST

+ Thay thế dần các tổng đài độc lập ở trên mạng bằng tổng

đài vệ tinh của HOST - 2 (STAREX - VK)

+ Mở rộng dung lợng trạm HOST - 2 để sử dụng công nghệcao theo nhu cầu tăng máy thuê bao đã dự báo

+ Không lắp đặt thêm các tổng đài ở những địa điểm mới khixét thấy cần thì lắp đặt các thiết bị truy nhập để phục vụ

+ Xây dựng mạng máy tính để quản lý mạng viễn thông

2.2.2.2 Công nghệ truyền dẫn :

Hiện nay mạng truyền dẫn có độ an toàn không cao do một số tuyếntruyền dẫn cáp quang cha tạo đợc mạch vòng ring, một số trạm còn phải dùngphơng thức truyền dẫn bằng vi ba, thiết bị vi ba do nhiều hãng cung cấp

Những yếu tố trên đã làm tăng chi phí khai thác, bảo dỡng, quản lý vàkhó khăn cho việc phát triển các loại hình dịch vụ Để khắc phục khó khănnày Bu điện Tỉnh đã có chủ trơng phát triển mạng truyền dẫn cụ thể nh sau:

1- Nâng cao chất lợng và dung lợng mạng trong toàn Tỉnh

2- Tổ chức vòng ring cáp quang khép kín đối với 7 huyện và Thị xã3- Ngừng trang bị các thiết bị vi ba nằm trong băng tần (1 ± 3) GHztrên mạng, tận dụng các thiết bị vi ba hiện có tập trung phát triển họ thiết bịSĐH có dung lợng < 2,5 Gb/s, quy hoạch quản lý tất tần số để khai thác cóhiệu quả mạng CDMA - WLL

4- Hạn chế xây dựng cột ăng ten mới ở những nơi xét thấy cần thì cốgắng điều chuyển nội bộ, tận dụng những cột ăng ten hiện có để tập trung vốnxây dựng các tuyến cáp quang

2.2.2.3 Mạng truy nhập :

- Tại khu vực thành thị (Thành phố, Thị xã, Thị trấn, Thị tứ ) cần xâydựng hệ thống cổng bể cáp với dung lợng thiết kế sử dụng cho tới sau 25 nămtrong đó cần bố trí dự phòng cho cáp quang và chuyển đổi cáp đồng cápquang

- Xác định và xây dựng cho các tuyến trục cho từng vùng mạng và cáctuyến cáp nhánh theo quy hoạch mạng và quy hoạch giao nhập

- Xây dựng các trạm truy nhập thuê bao cho các trạm cha có tổng đài vàchỉ sử dụng một loại chuẩn giao tiếp V5.2

- Lắp đặt các bộ lợi dây và bộ tập trung thuê bao DLC cho các khu vực

xa tổng đài

- Xây dựng mạng quản lý dựa trên mạng quản lý Quốc gia (Theo chỉ

đạo của Tổng Công ty)

- Trang bị hệ thống quản lý và quy hoạch mạng ngoại vi theo công nghệ

Tận dụng khai thác có hiệu quả mạng lới hiện có đáp ứng nhu cầu ngàycàng tăng của thông tin di động, nhanh chóng lắp đặt thêm các trạm điện thoại

di động CDMA, GSM, VMS để phủ sóng toàn Tỉnh (Hng Hà, Quỳnh Phụ,

Đông Hng, Thái Thuỵ, Kiến Xơng, Tiền Hải, Vũ Th, Thị xã)

2.3 ứng dụng công nghệ CDMA - IS95 trong hệ thống mạch vòng vô tuyến nội hạt WLL (WIRELESS LOCAL LOOP) tại Thái Bình.

2.3.1 Tổng quan về hệ thống mạch vòng vô tuyến nội hạt WLL :

2.3.1.1 Khái niệm :

WLL là hệ thống điện thoại cố định sử dụng phơng thức truy cập thuêbao bằng vô tuyến so với điện thoại hữu tuyến hiện nay thì WLL có những đặc

điểm sau :

- Chi phí bảo dỡng và lắp đặt thấp

- Triển khai mạng nhanh chóng và khả thi ở những vùng có địa hìnhphức tạp

- Dễ dàng nâng cấp và tạo mới các dịch vụ

- Thuận tiện cho việc bảo dỡng và truy nhập

2.3.1.2 Cấu hình tổng quát hệ thống WLL :

Một hệ thống WLL nói chung đều có cấu hình ch mô tả ở hình 2.3 nóbao gồm 2 tầng :

- Tổng đài WLL ngoài chức năng nh một tổng đài nội hạt hữu tuyến còn

có chức năng giao tiếp và quản lý trạm gốc

- Trạm gốc BS chuyển đổi báo hiệu và dữ liệu giữa giao tiếp không gian(Vô tuyến) từ thiết bị đầu cuối tới với đơn vị truy nhập và chuyển đổi mà trungtâm trong tổng đài WLL

* Các giao tiếp và các hệ thống báo hiệu :

- Giao tiếp giữa trạm gốc và đầu cuối thuê bao tuỳ theo hệ thống có thểdùng tiêu chuẩn công nghệ nh AMPS (FDMA), IS1362 DECT (TDMA), IS95(N-Wll), B-CDMA (B-WLL)

- Giao tiếp giữa trạm gốc và tổng đài WLL thờng dùng tiêu chuẩn IS634với hệ thống báo hiệu kênh chung số 7

- Hệ thống điều hành và bảo dỡng giao tiếp với tổng đài WLL bằng giaothức X25.

2.3.1.3 Các dịch vụ của hệ thống WLL :

Hệ thống WLL hoàn toàn tơng tự nh một hệ thống điện thoại cố định,

do ảnh hởng việc truy cập bằng vô tuyến làm cho chất lợng dịch vụ còn hạnchế nhng về cơ bản một hệ thống WLL có thể cung cấp các dịch vụ nh :

- Dịch vụ điện thoại truyền thống POTS (Plan Old Telephone Services)

- Các dịch vụ về kênh số 64 Kb/s

- Dịch vụ truyền số liệu trên băng tần thoại

- Dịch vụ truyền Fax nhóm G3 (Tốc độ 9,6 Kbps và 14,4 Kbps)

- Các dịch vụ gia tăng giá trị VAS (Value Added Services) bao gồm cácdịch vụ bổ xung PSTN nh thông báo vắng nhà, báo thức, đờng dây nóng đờngdây ấm, huỷ bỏ cuộc gọi, đợi cuộc gọi, hiển thị số đợc gọi, gọi hội nghị, gọi

ba đờng các dịch vụ của tổng đài nh cấm cuộc gọi đi, gọi đến, theo dõi thuêbao, thông báo

Để tăng chất lợng dịch vụ sao cho có thể tơng đơng nh một hệ thống

điện thoại hữu tuyến cố định, hiện nay nhiều nớc trên thế giới đã thử nghiệm

điện thoại thấp, việc lắp đặt các tuyến cáp truy nhập đòi hỏi một chi phí rấtlớn do đó WLL là giải pháp tốt và hiệu quả nhất để triển khai tại các khu vựcnày WLL có thể cung cấp nhanh chóng các thuê bao đặc biệt cho các sự kiện

lễ hội, thể thao, triển lãm, phục vụ phòng chống thuê bao, lũ lụt, do sử dụng

kỹ thuật truy nhập vô tuyến khắc phục đợc sự chậm trễ của việc lắp đặt cáp

đồng

- Linh hoạt mềm dẻo, dễ dàng cài đặt, bảo dỡng phần mềm cũng nhthay đổi lại cấu hình hệ thống, có thể di chuyển hệ thống tới các vị trí mớitrong trờng hợp cần thiết

- Chi phí lắp đặt và bảo dỡng hệ thống thấp