LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ CDMA

tai lieu ly thuyet cong nghe CDMA các ban tham khao bản đầy đủ tai lieu ly thuyet cong nghe CDMA các ban tham khao bản đầy đủ tai lieu ly thuyet cong nghe CDMA các ban tham khao bản đầy đủ tai lieu ly thuyet cong nghe CDMA các ban tham khao bản đầy đủ

GVHD: PHẠM MINH HOÀNG QUY SVTH:

1 TRẦN VĂN HÀO MSSV:2114230016

2 LÊ KHÁNH NGÂN QUÝ MSSV:21142300

BÁO CÁO

MÔN: MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG DI ĐỘNG CDMA – SƠ ĐỒ TỔNG QUAN CỦA CDMA , CÁC KÊNH TUYẾN

LÊN VÀ TUYẾN XUỐNG, CDMA 2000

1 Sơ lược về CDMA2000

Thế hệ thứ ba (3G) là thuật ngữ được sử dụng để mô tả thế hệ mới nhất của dịch

vụ di động, nó cung cấp chất lượng thoại và dữ liệu tốc độ cao tốt nhất, truy cập tới dịch

vụ Internet và dịch vụ đa phương tiện Hiệp hội Viễn thông quốc tế (ITU), làm việc với cơ quan công nghiệp từ khắp thế giới, đã xác định những yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn cũng như việc sử dụng 3G cho các hệ thống theo chương trình IMT-2000

Những đòi hỏi Hiệp hội Viễn thông quốc tế mạng IMT-2000 (3G), trong số những khả năng khác, năng lực cung cấp hệ thống được cải thiện và hiệu quả hơn các hệ thống 2G và

dữ liệu mà họ hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu ở tốc độ truyền dẫn tối thiểu 144 Kbps trong điện thoại di động (ngoài trời) và 2 Mbps trong môi trường cố định (trong nhà)

Hệ thống thương mại 3G đầu tiên của thế giới đã được phát động bởi SK Telecom (Hàn Quốc) trong tháng 10-2000 bằng cách sử dụng CDMA2000 1x Đến cuối năm 2006 sẽ

có hơn 430 triệu người sử dụng 3G trên tất cả sáu châu lục Trong đó Hàn Quốc, Nhật Bản, Bắc Mỹ đã có nhiều người sử dụng thuê bao 3G hơn thuê bao 2G và trên toàn thế giới số thuê bao 3G sẽ vượt 2G trong năm 2011

1.1 Ưu điểm của CDMA2000.

CDMA2000 được lợi từ thí nghiệm rộng rãi thu được suốt nhiều năm hoạt động của

hệ thống CdmaOne Như một hiệu quả, CDMA2000 thì rất có ích và công nghệ thiết thực

Nó cung cấp lưu lượng thoại cao nhất và lưu lượng dữ liệu đang dùng có số lượng mật độ phổ ít nhất, và nó có thể được sử dụng để cung cấp các dịch vụ trong đô thị tốt bằng hiệu quả chi phí những vùng ở xa

Các tính năng độc đáo, lợi ích, và hiệu quả của CDMA2000 làm cho nó trở thành công nghệ tuyệt hảo cho khả năng thoại cao và dữ liệu gói tốc độ cao

Từ khi CDMA2000 hỗ trợ cả hai dịch vụ thoại và dữ liệu trên cùng sóng mang, nó cho phép vận hành để cung cấp cả hai hiệu quả chi phí dịch vụ CDMA2000 1xEV-DO là tối

ưu hóa cho dữ liệu và có đủ khả năng để hỗ trợ số lượng lớn lưu lượng dữ liệu truy cập ở tốc độ băng thông rộng 1xEV-DO cũng phù hợp để cung cấp các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao cho các thuê bao di động và/ hoặc truy cập Internet băng thông rộng

1.2 Các đặc điểm chính của công nghệ CDMA2000 bao gồm:

* Khả năng thoại tăng lên

* Lưu lượng dữ liệu cao hơn

* Các dịch vụ ghép kênh quang phổ

* Linh hoạt băng tần số.

* Đường truyền di chuyển

* Các thị trường nhiều dịch vụ

* Hỗ trợ các nền tảng nhiều dịch vụ

* Tương thích ngược

Sự triển khai CDMA2000.

Mạng lưới 3G đầu tiên sẽ được triển khai thương mại, đã được đưa ra tại Hàn Quốc trong tháng 10 năm 2000 sử dụng công nghệ CDMA2000 Ngày nay CDMA2000 chi phối thị trường 3G và phân tích dự đoán rằng nó sẽ tiếp tục dẫn đầu trong tương lai

2 Cấu hình chung mạng thông tin di động CDMA

Hình 1: Cấu hình điển hình của mạng CDMA

CDMA (Code Devision Multiple Access) là hệ thống di động số sử dụng công nghệ đa truy cập theo mã có cấu trúc hệ thống gồm bốn phần chính sau:

•Máy thuê bao di động MS

•Trạm gốc BS

•Tổng đài di động MX

•Bộ đăg ký định vị thường trú HLR

2.1 Máy thuê bao di động MS

Máy thuê bao di động có cấu trúc gồm Anten MS nối tới bộ anten song công cho phép một anten dùng chung cho cả phát và thu, điều hướng ở kênh vô tuyến nào đó có dải thông 1,25 MHz Sau đó, tín hiệu được chuyển xuống trung tần, được lọc và đưa đến bộ chuyển đổi ADC

Tiếp theo tín hiệu số được đưa đến các vi mạch đặc chủng ASIC (Application specific Integrated Circuit) Chức năng chủ yếu của ASIC là Moderm của MS (MSM – Mobile Station Moderm) MSM có ba phần chính: các bộ giải điều chế, bộ điều chế thuê bao và

bộ giải mã Viterbi

2.2 Trạm gốc BS.

BS đóng vai trò giao diện giữa máy di động MS và tổng đài di động MX BS cung cấp đường truyền 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 đảm bảo phủ sóng cho cell Cấu hình BS bao gồm BSC, BTS và BSM

Hình 2: Cấu hình trạm gốc BS.

2.3 Tổng đài di động MX.

MX bao gồm ba phân hệ ASS, INS và CSS MX cung cấp các dịch

vụ căn bản và dịch vụ phụ cho MS MX có bộ đăng ký tạm trú VLR

để lưu giữ tạm thời các tin tức về thuê bao MX được thực thi thành một hệ thống điều khiển phân bố có đẳng cấp MX cũng điều khiển

sự trao đổi thông tin giữa các bộ xử lý MX được module hoá theo chức năng và có cấu hình dự phòng Hình vẽ sau trình bày cấu hình MX.

Hình 3: Cấu hình tổng đài di động MX.

2.4 Bộ đăng ký định vị thường trú HLR

HLR lưu giữ thông tin vĩnh cửu và thông tin tạm thời, như định vị MS, nhận dạng thuê bao, các dịch vụ số, số liệu tính cước Hình vẽ dưới mô tả cấu hình HLR, trong đó AES cung cấp đường truyền dẫn giữa các bộ xử lý ứng dụng, NIS hỗ trợ các chức năng lớp thấp hơn cho báo hiệu số 7

Hình 4: Cấu hình bộ định vị trường trú HLR .

3 Các kênh hướng lên và hướng xuống của CDMA

3.1 Kênh hướng xuống

Hình 5: Kênh hướng xuống

• Ký hiệu

KHT: kênh hoa tiêu (Pilot Channel)

KTG: kênh tìm gọi (Paging Channel)

KLL: kênh lưu lượng (Traffic Channel)

KDB: kênh đồng hồ (Synch Channel)

Wn: mã Walsh tương ứng với kênh

Lưu ý: nếu số kênh tìm gọi được sử dụng ít hơn 7, mã walsh không sử dụng được dành cho kênh lưu lượng

Kênh hướng xuống CDMA bao gồm các kênh lưu lượng dùng cho điều khiển và các kênh lưu lượng để mang thông tin.

Kênh lưu lượng bao gồm các kênh hoa tiêu, kênh đồng bộ và kênh tìm gọi

Tất cả các kênh này trên cùng một sóng mang CDMA: 1,23 MHz

Các máy di động MS có thể phân biệt các kênh nhờ các mã riêng biệt được gán cho mỗi kênh

 Kênh lưu lượng:

Có cả ở đường xuống và đường lên

Các kênh này bao gồm các khung 20ms

Các khung có thể phát đi ở các tốc độ khác nhau: 9600, 4800, 2400 và 1200bps

Kỹ thuật này cho phép kênh thich ứng động với tiếng của người nói chuyện Khi người nói dừng tốc độ bit giảm còn khi người nói chuyện tốc độ bit tăng và hệ thống tức thời dịch đến sử dụng tốc độ cao hơn

Nhờ vậy cho phép giảm nhiễu đối với các tín hiệu CDMA khác và tăng dung lượng của hệ thống

Có 4 loại bản tin được phát ở kênh lưu lượng: các bản tin điều khiển bản thân cuộc gọi, các bản tin điều khiển chuyển giao (Handover), các bản tin điều khiển công suất đường xuống, các bản tin bảo mặt và nhận thực và các bản tin cung cấp các thông tin đặc biệt từ/tới trạm di động

Kênh hoa tiêu (Pilot Channel)

Kênh này được phát ở tất cả các ô với các đặc điểm như sau:

• Được phát ở mức công suất khá cao với các tín hiệu khác để bảo đảm bám có tính chính xác cao

• Không bị điều biến bởi thông tin và sử dụng Walssh không (gồm 64 số 0) Vì vậy chỉ bao gồm cặp mã PN hoa tiêu vuông góc

• Được sử dụng làm chuẩn sóng mang nhất quán đẻ giải điều chế cho các tín hiệu khác phát đi từ trạm gốc của ô

Kênh đồng bộ (Synch Channel)

Kênh đồng bộ được trạm di động sử dụng trong giai đoạn chiếm hệ thống (truy nhập mạng lần đầu) Sau khi đã chiếm hệ thống rồi, thông thường trạm di động không sử dụng lại kênh này cho đến khi nó tắt bặt lại nguồn

Chỉ có một bản tin được gởi đi ở kênh đồng bộ, bản tin này cung cấp cho trạm di động một số thông số của hệ thống: Tốc độ số liệu của kênh tìm gọi, thời gian của chuỗi PN của trạm gốc so với thời gian của hệ thống, kênh đồng bộ luôn luôn có tốc

độ bit là 1200bps

Kênh tìm gọi (Paging Channel)

• Sau khi nhận được thông tin từ kênh đồng bộ, MS sẽ điều chỉnh đồng hồ của mình theo đồng hồ của hệ thống Sau đó MS bắt đầu theo dõi kênh tìm gọi

• Kênh tìm gọi có 2 tốc độ 4800 và 9600bps Mỗi tần số cấp phát cho CDMA có đến 7 kênh nhắn tin Mỗi trạm MS sẽ theo dõi 1 kênh tìm gọi

• Số kênh tìm gọi tối đa là 7 kênh, do đó số tín nhắn tối đa là 7*180=1260 (bản tin/s) để tiết kiệm nguồn và cắt giảm công suất cho MS, kênh tìm gọi chỉ định một khe tiền định cắt quảng 2s đến 128s.

3.2 Kênh hướng lên

Hình 6: Kênh hướng lên

Vì MS không có thời gian hệ thống, nên BS thu tín hiệu kênh hướng lên theo phương phấp không tương can Vậy có sự khác nhau về đặc tính điều chế giữa đường truyền hai hướng Ở hướng lên thực hiện điều chế trực giao 64 phân cho các tốc độ số liệu 9600,

4800, 2400, 1200bps

4.1 Cấu trúc chung mạng CDMA 2000

Hình 7: Cấu trúc hệ thống CDMA 2000

• Bộ điều khiển trạm gốc: BSC có nhiệm vụ điều khiển mọi BTS nằm trong miền của

nó BSC định tuyến các gói tới và từ các BTS tới PDSN Ngoài ra, BSC định tuyến lưu lượng ghép kênh phân chia theo thời gian(TDM) tới phần tử chuyển mạch và nó định tuyến số liệu gói tới PDSN

• Thanh ghi địa chỉ thường trú HLR: là cơ sở dữ liệu lưu thông tin về thuê bao

một vùng gói này sang vùng gói khác Trong quá trình dò tìm máy di động, HA đảm bảo rằng các gói tự động được gửi đến máy di động

• Trạm thu phát gốc BTS: BTS có nhiệm vụ phân bổ tài nguyên, công suất và mã

Wash cho thuê bao sử dụng BTS cũng có thiết bị vô tuyến vật lý được dùng để phát

và thu các tín hiệu CDMA 2000

một hệ thống CDMA 2000 Bộ định tuyến cũng có nhiệm vụ gửi và nhận các gói đến

và từ một mạng nội bộ đến các phần tử ngoài mạng

• Nút dịch vụ số liệu gói (PDSN): PDSN là một phần tử mới trong hệ thống CDMA

2000 Mục đích PDSN là hỗ trợ các dịch vụ số liệu gói và cung cấp dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói

• Nhận thực, trao quyền, thanh toán (AAA): AAA tạo chức năng nhận thực, trao

quyền và thanh toán cho mạng số liệu gói kết hợp với CDMA 2000 và sử dụng giao thức dịch vụ người sử dụng quay số đến truy cập từ xa Máy chủ AAA kết nối với PDSN thông qua IP

4.2 Các thông số của hệ thống CDMA 2000

• Loại lưu lượng: hỗ trợ các loại lưu lượng 9,6 Kbps – 2 Mbps

• Môi trường khai thác: trong nhà / ngoài trời

• Tốc độ chip (Mcps): 1,2288/ 3,6864/ 7,3728/ 110592

• Băng thông (MHz): 1,25/ 3,75/ 7,5/ 11,25/ 15

• Chế độ song công: FDD, TDD

• Độ dài khung: 5 và 20 ms

• Điều khiển công suất: vòng mở và kínliên tần

•Chuyển cell: chuyển cell mềm và chuyển cell

4.3 Trạng thái truyền dữ liệu gói trong mạng CDMA 2000

• Tích cực/ kết nối: ở trạng thái này tồn tại kênh lưu lượng giữa UE và BS, số liệu gói được phát và thu hai chiều

• Ngủ: ở trạng thái này không có kênh lưu lượng vật lý, nhưng đoạn nối PPP giữa UE và PDSN vẫn được duy trì

• Rỗng/ không tích cực: không có kênh lưu lượng cũng như đoạn nối PPP

4.4 Cấu trúc hệ thống CDMA 2000 1xRTT

• Hệ thống 1xRTT sử dụng một sơ đồ điều chế hiệu quả hơn để tăng gấp đôi số lượng thuê bao thoại và tạo ra các kênh dữ liệu lên tới 144kb/s.

• Trong thực tế, tốc độ người dùng sẽ ở trong khoảng 50-60kb/s Dữ liệu theo sơ đồ 1xRTT sẽ được chuyển mạch gói.

4.5 Cấu trúc hệ thống CDMA 2000 1x EV-DO

• Tốc độ lên tới 2,4 Mb/s có thể đạt được bằng cách triển khai 1xEV-DO tức là dịch vụ chỉ có dữ liệu – không có thoại

• Khi 1xEV-DO được triển khai thì ta sẽ

có kênh đa phương tiện thực sự

4.6 Mô tả hệ thống CDMA 2000 1xEV-DO

không dây tốc độ cao (ví dụ: Internet) tới đầu cuối di động và cố định

thông 1,25 MHz cho mỗi sóng mang như 1X/IS-95 Ngân sách kênh cho

1xEV-DO thì tương thích với 1X/IS-95 Điều này cho phép tái sử dụng các kế hoạch mạng 1X/IS-95 hiện có

AN – Access Network: truy cập mạng.

AN AAA – Access Network Authentication, Authorization and Accounting: truy cập mạng xác nhận, cấp quyền, thanh toán.

AT – Access Terminal: truy cập đầu cuối.

PCF – Packet Control Function: chức năng kiểm soát gói.

PDSN – Packet Data Serving Node: điểm phục vụ dữ liệu gói.

Click to edit Master text styles

Truy nhập mạng (AN) – thiết bị mạng cung cấp dữ liệu kết nối giữa một mạng dữ liệu

chuyển mạch gói (điển hình Internet) và các đầu cuối truy cập Một mạng truy cập thì

tương đương với một trạm gốc trong các hệ thống CDMA2000

AN AAA – một phần tử mà sử dụng xác nhận đầu cuối và các chức năng trao quyền cho mạng truy

cập.

Truy nhập đầu cuối (AT) – một thiết bị cung cấp dữ liệu kết nối đến một người dùng Một đầu cuối truy cập có thể được kết nối đến một thiết bị được tính toán như là một máy tính xách tay hoặc nó có thể là tự chứa thiết bị dữ liệu như là một trợ lý kỹ thuật số cá nhân Một đầu cuối truy cập thì tương đương với một trạm di động trong các hệ thống CDMA2000.

Click to edit Master text styles

PCF là phần chung của BSC Để cung cấp thăm dò “luôn luôn được kết nối”, nếu có các gói từ Internet

đến một MS trung tâm mà hiện tại không có phân phối tài nguyên vô tuyến, các gói được giữ trên PCF cho đến khi người dùng được phân phối một kênh PDSN không giữ các gói nhưng PCF PCF có thể được HW và/ hoặc SW.

PCF – nâng cao PCF cho logic EV-DO bao gồm chức năng SC/ MM và có khả năng HRPD hoạt động

riêng biệt Chức năng căn bản PCF và nhiệm vụ có thể cũng được tối ưu hóa hoặc được tăng cường bằng cách nhận được thông tin từ các chức năng bổ sung.

Click to edit Master text styles

4.7 Đặc điểm nổi bật của CDMA2000 1x EV-DO

- 1xEV-DO hỗ trợ tốc độ dữ liệu đường xuống 2,4576 Mbps trên băng thông 1,25 MHz và tốc độ dữ liệu đường lên 153,6 Kbps

- Trạm gốc linh hoạt dễ dàng phát công suất lớn

- Hỗ trợ sơ đồ điềuAchế cấp cao kèm với khả năng thực hiện nhiều phương pháp sửa lỗi

- Kỹ thuật chuyển mạch đó là chuyển mạch gói ghép kênh theo thời gian