Đồ án: Kỹ thuật trải phổ và ứng trong CDMA

Với kết cấu nội dung gồm 3 phần, đồ án Kỹ thuật trải phổ và ứng trong CDMA trình bày tổng quan về mạng di động CDMA, kỹ thuật trải phổ, các hệ thống trải phổ trong CDMA. Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.

M C L CỤ Ụ

MỤC LỤC

1

Bảng tra cứu từ viết tắt

Ký hi uệ Ti ng Anhế Ti ng Vi tế ệ

1G First Generation H  th ng thông tin di đ ng th  h  1ệ ố ộ ế ệ2G Second Generation H  th ng thông tin di đ ng th  h  2ệ ố ộ ế ệ3G Third Generation H  th ng thông tin di đ ng th  h  3ệ ố ộ ế ệA

AuC Authentication Centre Trung tâm nh n th cậ ự

B

BHCA Busy Hours Call Attemp N  l c g i trong gi  b nỗ ự ọ ờ ậ

BER Bit Error Rate T  l  l i bitỷ ệ ỗ

CDMA Code   Division   Multiple 

Access Đa truy c p chia theo mãậC/I Carrier to Interference ratio T  s  sóng mang trên nhi uỷ ố ễ

D

DSSS Direct   Sequence   Spread 

Spectrum Tr i ph  chu i tr c ti pả ổ ỗ ự ếE

EIR Equipment Identity Centre Trung tâm ch  th  thi t bỉ ị ế ị

EIRP Effective Isotropically 

Radiated Power

Công su t phát x  đ ng hấ ạ ẳ ướng hi u ệ

d ngụF

FDMA Frequence   Division   Multiple 

Access Đa truy c p phân chia theo t n sậ ầ ốG

GoS Grade of Service C p đ  ph c vấ ộ ụ ụ

GSM Global System for Mobile  H  th ng thông tin di đ ng toàn c uệ ố ộ ầ

HLR Home Location Register Thanh ghi đ nh v  thị ị ường trú

I

IS­95A Interim Standard 95A Tiêu chu n thông tin di đ ng TDMAẩ ộ  

c i ti n c a M  (Qualcomm)ả ế ủ ỹL

LA Location Area Khu v c đ nh vự ị ị

LAC Location Area Code Mã đ nh vị ị

LAI Location Area Identity Ch  th  đ nh vỉ ị ị ị

M

MAI Multiple Access Interference Nhi u đa truy nh pễ ậ

ME Mobile Equipment  Thi t b  di đ ng ế ị ộ

PN  Pseudo Noise Nhi u gi  ng u nhiênễ ả ẫ

PLMN Public Land Mobile Network M ng di đ ng m t đ t công c ngạ ộ ặ ấ ộPSTN Public Switched Telephone 

Network

M ng đi n tho i chuy n m ch công ạ ệ ạ ể ạ

c ngộQ

QoS Quality of Service Ch t lấ ượng d ch vị ụ

UE User Equipment Thi t b  ngế ị ườ ử ụi s  d ng

V

VLR Visitor Location Register Thanh ghi đ nh v  thị ị ường trú

L i m  đ uờ ở ầ

Lời mở đầu

Cùng v i s  phát tri n c a các ngành công ngh  nh  đi n t , tin h c, côngớ ự ể ủ ệ ư ệ ử ọ  ngh   thông tin di đ ng trong nh ng năm qua đã phát tri n r t m nh m  cung c pệ ộ ữ ể ấ ạ ẽ ấ  các lo i hình d ch v  đa d ng đáp  ng nhu c u ngày càng cao c a ngạ ị ụ ạ ứ ầ ủ ườ ử ụi s  d ng. 

K  t  khi ra đ i vào cu i năm 1940 cho đ n nay thông tin di đ ng đã phát tri nể ừ ờ ố ế ộ ể  qua nhi u th  h  và đã ti n m t bề ế ệ ế ộ ước dài trên con đường công ngh ệ

Trao đ i thông tin là nhu c u thi t y u trong xã h i hi n t i. Các h  th ngổ ầ ế ế ộ ệ ạ ệ ố  thông tin di đ ng ra đ i t o cho con ngộ ờ ạ ười kh  năng thông tin m i lúc, m i n i.ả ọ ọ ơ  Phát tri n t  h  th ng thông tin di đ ng tể ừ ệ ố ộ ương t , các h  th ng thông tin di đ ngự ệ ố ộ  

s  th  h  2 (2G) ra đ i v i m c tiêu ch  y u là h  tr  d ch v  tho i và truy n số ế ệ ờ ớ ụ ủ ế ổ ợ ị ụ ạ ề ố 

li u t c đ  th p. H  th ng thông tin di đ ng đ ng 2G đánh d u s  thành côngệ ố ộ ấ ệ ố ộ ộ ấ ự  

c a công ngh  GSM v i h n 70% th  ph n thông ti di đ ng trên toàn c u hi nủ ệ ớ ơ ị ầ ộ ầ ệ  nay. Trong tương lai, nhu c u các d ch v  s  li u s  ngày càng tăng và có khầ ị ụ ố ệ ẻ ả năng vượt quá nhu c u thông tin tho i. H  th ng thông tin di đ ng th  h  3 (3G)ầ ạ ệ ố ộ ế ệ  

ra đ i nh m đáp  ng các nhu c u các d ch v  s  li u t c đ  cao nh : đi n tho iờ ằ ứ ầ ị ụ ố ệ ố ộ ư ệ ạ  

th y hình, video streamming, h i ngh  truy n hình, nh n tin  đa phấ ộ ị ề ắ ương ti nệ  (MMS)…

Hi n nay, m ng thông tin di đ ng c a Vi t Nam đang s  d ng công nghệ ạ ộ ủ ệ ử ụ ệ GSM, m ng GMS không đáp  ng các yêu c u v  d ch v   cũng nh  đòi h i vạ ứ ầ ề ị ụ ư ỏ ề 

ch t lấ ượng d ch v , và m ng thông tin di đ ng CDMA đã và đang ti p t c đị ụ ạ ộ ế ụ ượ  c

m  r ng trên toàn qu c có kh  năng đáp  ng nhu c u v  ch t lở ộ ố ả ứ ầ ề ấ ượng và d ch vị ụ 

hi n nay. Do đó vi c nghiên c u và tri n khai m ng thông tin di đ ng CDMA làệ ệ ứ ể ạ ộ  

m t đi u t t y u. Xu t phát t  nh ng suy nghĩ nh  v y nên em đã quy t đ nhộ ề ấ ế ấ ừ ữ ư ậ ế ị  

ch n đ  tài: " K  thu t tr i ph  và  ng trong CDMA ".ọ ề ỹ ậ ả ổ ứ

N i dung đ  án g m 3 chộ ồ ồ ương : 

Chương 1: T ng quan v  m ng di đ ng CDMA ổ ề ạ ộ

Trang 5

L i m  đ uờ ở ầ

Chương này trình bày t ng quan v  quá trình phát tri n c a các h  th ngổ ề ể ủ ệ ố  thông tin di đ ng và m ng di đ ng CDMA.ộ ạ ộ

Chương 2: K  thu t tr i phỹ ậ ả ổ

Trình bày các khái ni m: tr i ph  tr c ti p (SS), tr i ph  d ch t n (FH), tr iệ ả ổ ự ế ả ổ ị ầ ả  

ph  d ch th i gian (TH) và các h  th ng tr i ph  tr c ti p DSSS­BPSK và DSSS­ổ ị ờ ệ ố ả ổ ự ếQPSK

Chương 3 : Các h  th ng tr i ph  trong CDMAệ ố ả ổ

Trình bày l u đ  thu t toán t ng quát, l u đ  thu t toán c  th  và k t quư ồ ậ ổ ư ồ ậ ụ ể ế ả 

mô ph ng. ỏ

Trong quá trình làm đ  tài, em đã c  g ng r t nhi u song do ki n th c h nề ố ắ ấ ề ế ứ ạ  

ch  nên không th  tránh kh i nh ng thi u sót, sai l m. Em r t mong nh n đế ể ỏ ữ ế ầ ấ ậ ượ  c

s  phê bình, hự ướng d n và s  giúp đ  c a Th y cô, b n bè. ẫ ự ỡ ủ ầ ạ

Em  xin  chân  thành  c m   n  s   h ả ơ ự ướ ng  d n.  giúp  đ  t n  tình   c a  Th y ẫ ỡ ậ ủ ầ   Nguy n T n H ng ễ ấ ư   cùng các Th y cô trong khoa   ầ Đi n t ­Vi n thông ệ ử ễ   đ  em ể   hoàn thành đ  tài t t nghi p này ề ố ệ

H ng Yên, ngày tháng năm 2014 ư

H c viên th c hi n ọ ự ệ

Vũ Văn D nầ

Trang 6

Chương1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG CDMA

4. 1.1. Gi i thi u chớ ệ ương

H  th ng CDMA   đệ ố ược xây d ng nh m chu n b  m t c  s  h  t ng diự ằ ẩ ị ộ ơ ở ạ ầ  

đ ng chung có kh  năng ph c v  các d ch v  hi n t i và có th  nâng c p lên hộ ả ụ ụ ị ụ ệ ạ ể ấ ệ 

th ng 3G trong  tố ương lai. 

Chương này s  trình bày t ng quan v  m t h  th ng thông tin di đ ng vàẻ ổ ề ộ ệ ố ộ  

m ng di đ ng CDMA. Đ c bi t là tìm hi u c u trúc h  th ng, nguyên lý và cácạ ộ ặ ệ ể ấ ệ ố  

đ c tính  c a CDMA:  đi u khi n công su t, dung lặ ủ ề ể ấ ượng, chuy n giao, vùngể  

ph ….ủ T  đó rút ra b ng so sánh gi a m ng thông tin di đ ng CDMA v i m ngừ ả ữ ạ ộ ớ ạ  GSM nh m nêu lên các  u đi m c a m ng CDMA.ằ ư ể ủ ạ

5. 1.2. T ng quan v  h  th ng thông tin di đ ngổ ề ệ ố ộ

1.2.1. H  th ng thông tin di đ ng t  ongệ ố ộ ổ

Toàn b  vùng ph c v  c a h  th ng đi n tho i di đ ng t  ong độ ụ ụ ủ ệ ố ệ ạ ộ ổ ược chia thành nhi u vùng ph c v  nh , g i là các ô (cell), m i ô có m t tr m g c qu n lýề ụ ụ ỏ ọ ỗ ộ ạ ố ả  

và được đi u khi n b i t ng đài sao cho thuê bao có th  v n duy trì đề ể ở ổ ể ẫ ược cu cộ  

g i m t cách liên t c khi di chuy n gi a các ô.ọ ộ ụ ể ữ

Hình 1.1. H  th ng thông tin di đ ng t  ong ệ ố ộ ổ

Trong h  th ng đi n tho i di đ ng t  ong thì t n s  mà các máy di đ ng sệ ố ệ ạ ộ ổ ầ ố ộ ử 

d ng là không c  đ nh   m t kênh nào đó mà các kênh đụ ố ị ở ộ ược xác đ nh nh  kênhị ờ  

báo hi u và máy di đ ng đệ ộ ược đ ng b  v  t n s  m t cách t  đ ng. Vì v y các ôồ ộ ề ầ ố ộ ự ộ ậ  

k  nhau nên s  d ng t n s  khác nhau còn các ô   cách xa h n là m t kho ngề ử ụ ầ ố ở ơ ộ ả  cách nh t đ nh có th  tái s  d ng cùng m t t n s  đó. Đ  cho phép các máy diấ ị ể ử ụ ộ ầ ố ể  

đ ng có th  duy trì cu c g i liên t c trong khi di chuy n gi a các ô thì t ng đàiộ ể ộ ọ ụ ể ữ ổ  

s  đi u khi n các kênh báo hi u ho c kênh l u lẻ ề ể ệ ặ ư ượng theo s  di chuy n c a máyự ể ủ  

di đ ng đ  chuy n đ i t n s  c a máy di đ ng đó thành m t t n s  thích h pộ ể ể ổ ầ ố ủ ộ ộ ầ ố ợ  

m t cách t  đ ng.ộ ự ộ

1.2.2. Quá trình phát tri nể

Thông tin di đ ng ra đ i đ u tiên vào cu i năm 1940, khi đó nó ch  là hộ ờ ầ ố ỉ ệ 

th ng thông tin di đ ng đi u v n. Đ n nay thông tin di đ ng đã tr i qua nhi uố ộ ề ậ ế ộ ả ề  

th  h  Th  h   1 là th  h  thông tin di đ ng tế ệ ế ệ ế ệ ộ ương t  s  d ng công ngh  truyự ử ụ ệ  

c p phân chia theo t n s  (FDMA­ậ ầ ố Frequency Division Multiple Access). Ti p theoế  

là th  h  2 và hi n nay là th  h  3 đang đế ệ ệ ế ệ ược tri n khai   m t s  qu c gia trênể ở ộ ố ố  

th  gi i.ế ớ

Quá trình phát tri n c a các h  th ng thông tin di đ ng trên th  gi i để ủ ệ ố ộ ế ớ ượ  c

th  hi n trong hình 1.2, nó cho th y s  phát tri n c a h  th ng đi n tho i t  ongể ệ ấ ự ể ủ ệ ố ệ ạ ổ  

(CMTS­Cellular Mobile Telephone System) ti n t i m t h  th ng chung toàn c uế ớ ộ ệ ố ầ  trong tương lai. Các h  th ng ch  ra trong hình 1.2 là các h  th ng di đ ng đi nệ ố ỉ ệ ố ộ ể  hình

6. 1.3. H  TH NG THÔNG TIN DI Đ NG CDMAỆ Ố Ộ

1.3.1. C u trúc h  th ng thông tin di đ ng CDMAấ ệ ố ộ

CDMA (Code Devision Multiple Access) là h  th ng di đ ng s  s  d ngệ ố ộ ố ử ụ  công ngh  đa truy c p theo mã có c u trúc h  thông g m b n ph n chính sau:ệ ậ ấ ệ ồ ố ầ

1.3.1.1. Máy di đ ng MS ộ

M t máy đi n tho i di đ ng g m hai thành ph n chính: Thi t b  di đ ng hayộ ệ ạ ộ ồ ầ ế ị ộ  

đ u cu i là thi t b  tích h p các kh i m ch ch c năng nh : mã hóa, đi u ch ,ầ ố ế ị ợ ố ạ ứ ư ề ế  khuy ch đ i…dùng đ  thu tín hi u vô tuy n và tái t o l i d ng tín hi u ban đ u;ế ạ ể ệ ế ạ ạ ạ ệ ầ  Module nh n th c thuê bao SIM là m t Card thông minh dùng đ  nh n d ng đ uậ ự ộ ể ậ ạ ầ  

cu i, m i SIM Card có m t mã s  nh n d ng cá nhân dùng đ  nh n th c thuêố ỗ ộ ố ậ ạ ể ậ ự  bao

1.3.1.2. H  th ng tr m g c BSS ệ ố ạ ố

BSSch u trách nhi m v  vi c phát và thu sóng vô tuy n, chia làm hai ph n:ị ệ ề ệ ế ầ

+ Tr m thu phát g c,  ạ ố BTS(Basic Transceiver Station): g m b  thu phát vàồ ộ  các anten s  d ng trong m i cell. M t BTS thử ụ ỗ ộ ường được đ t   v  trí trung tâmặ ở ị  

c a m t cell. BTS đ m nhi m chính v  các ch c năng vô tuy n trong h  th ng.  ủ ộ ả ệ ề ứ ế ệ ố

+ B  đi u khi n tr m g c ộ ề ể ạ ố , BSC(Basic Station Controller): đi u khi n m tề ể ộ  nhóm BTS và qu n lý tài nguyên vô tuy n. BSC ch u trách nhi m đi u khi n vi cả ế ị ệ ề ể ệ  

nh y t n, các ch c năng t ng đài và đi u khi n các m c công su t t n s  vôả ầ ứ ổ ề ể ứ ấ ầ ố  tuy n c a BTS.ế ủ

1.3.1.3. H  th ng chuy n m ch SS ệ ố ể ạ

H  th ng chuy n m ch SS bao g m m t s  đ n v  ch c năng sau:ệ ố ể ạ ồ ộ ố ơ ị ứ

+ Trung tâm chuy n m ch d ch v  di đ ng ể ạ ị ụ ộ , MSC(Mobile services Switching  Center): đây là thành ph n trung tâm c a kh i SS, th c hi n các ch c năngầ ủ ố ự ệ ứ  chuy n m ch c a m ng và cung c p k t n i đ n các m ng khác.ể ạ ủ ạ ấ ế ố ế ạ

+ Thanh ghi đ nh v  th ị ị ườ ng trú, HLR(Home Location Register): HLR đ cượ  xem là m t r t c  s  d  li u quan tr ng l u tr  các thông tin v  thuê bao thu cộ ấ ơ ở ữ ệ ọ ư ữ ề ộ  vùng ph  sóng c a MSC. Nó còn l u tr  v  trí hi n t i c a các thuê bao cũng nhủ ủ ư ữ ị ệ ạ ủ ư các d ch v  thuê bao mà đang đị ụ ượ ử ục s  d ng

+  Thanh ghi đ nh v  t m trú ị ị ạ ,  VLR(Visitor Location Register): l u tr  cácư ữ  thông tin c n thi t đ  cung c p d ch v  thuê bao cho các máy di đ ng t  xa đ n. ầ ế ể ấ ị ụ ộ ừ ế

+ Trung tâm nh n th c ậ ự , AuC(Authentication Center): Thanh ghi AuC đ cượ  dùng cho m c đích b o m t. Nó cung c p các tham s  c n thi t cho ch c năngụ ả ậ ấ ố ầ ế ứ  

nh n th c và mã hoá. Các tham s  này giúp xác minh s  nh n d ng thuê bao.ậ ự ố ự ậ ạ

+ Thanh ghi nh n d ng thi t b ậ ạ ế ị, EIR(Equipment Identity Register): EIR cũng 

được dùng cho m c đích b o m t. Nó là m t thanh ghi l u tr  các thông tin vụ ả ậ ộ ư ữ ề các thi t b  di đ ng.ế ị ộ

+ C ng MSC ổ , GMSC(Gate MSC): đi m k t n i gi a hai m ng. C ng MSCể ế ố ữ ạ ổ  

là n i giao ti p gi a m ng di đ ng và m ng c  đ nh. Nó ch u trách nhi m đ nhơ ế ữ ạ ộ ạ ố ị ị ệ ị  tuy n cu c g i t  m ng c  đ nh đ n m ng di đ ng và ngế ộ ọ ừ ạ ố ị ế ạ ộ ượ ạc l i. 

1.3.1.4. Trung tâm v n hành b o d ậ ả ưỡ ng OMC

OMC được k t n i đ n các thành ph n khác nhau c a MSC và đ n BSC đế ố ế ầ ủ ế ể 

đi u khi n và giám sát h  th ng MSC. Nó còn ch u trách nhi m đi u khi n l uề ể ệ ố ị ệ ề ể ư  

lượng c a BSS.ủ

1.3.2. NGUYÊN LÝ K  THU T M NG CDMAỸ Ậ Ạ

CDMA s  d ng k  thu t tr i ph  nên nhi u ngử ụ ỹ ậ ả ổ ề ườ ử ụi s  d ng có th  chi mể ế  cùng kênh vô tuy n đ ng th i ti n hành các cu c g i. Nh ng ngế ồ ờ ế ộ ọ ữ ườ ử ụi s  d ng nói trên được phân bi t l n nhau nh  m t mã đ c tr ng không trùng v i b t k  ai.ệ ẫ ờ ộ ặ ư ớ ấ ỳ  Kênh vô tuy n đế ược dùng l i   m i cell trong toàn m ng, và nh ng kênh nàyạ ở ỗ ạ ữ  cũng được phân bi t nhau nh  mã tr i ph  ng u nhiên. M t kênh CDMA r ngệ ờ ả ổ ẫ ộ ộ  1,23 MHz v i hai d i biên phòng v  0,27 MHz, t ng c ng 1,77 MHz. CDMAớ ả ệ ổ ộ  dùng mã tr i ph  có t c đ  c t (chip rate) 1,2288 MHz. Dòng d  li u g c đả ổ ố ộ ắ ữ ệ ố ượ  c

mã hoá và đi u ch    t c đ  c t. T c đ  này chính là t c đ  mã đ u ra (ề ế ở ố ộ ắ ố ộ ố ộ ầ mã tr i ả  

ph  ng u nhiên ổ ẫ , PN­PseudoNoise: gi  t p âm) c a máy phát PN. ả ạ ủ

Đ  nén ph  tr  l i d  li u g c thì máy thu ph i dùng mã tr i ph  PN chínhể ổ ở ạ ữ ệ ố ả ả ổ  xác nh  khi tín hi u đư ệ ược x  lý   máy phát. N u mã PN   máy thu khác ho cử ở ế ở ặ  

không đ ng b  v i mã PN tồ ộ ớ ương  ng   máy phát thì tin t c không th  thu nh nứ ở ứ ể ậ  

được

Trong CDMA s  tr i ph  tín hi u đã phân b  năng lự ả ổ ệ ố ương tín hi u vào m tệ ộ  

d i t n r t r ng h n ph  g c c a tín hi u g c.   phía thu, ph  c a tín hi u l iả ầ ấ ộ ơ ổ ố ủ ệ ố Ở ổ ủ ệ ạ  

được nén tr  l i v  ph  c a tín hi u g c (xem hình 1.4).ở ạ ề ổ ủ ệ ố

1.3.3. CÁC Đ C TÍNH C A CDMAẶ Ủ

1.3.3.1. Tính đa d ng c a phân t p ạ ủ ậ

Trong h  th ng đi u ch  băng h p nh  đi u ch  FM analog s  d ng trongệ ố ề ế ẹ ư ề ế ử ụ  

h  th ng đi n tho i t  ong th  h  đ u tiên thì tính đa đệ ố ệ ạ ổ ế ệ ầ ường t o nên nhi uạ ề  fading nghiêm tr ng. Tính nghiêm tr ng c a v n đ  fading đa đọ ọ ủ ấ ề ường được gi mả  

đi trong đi u ch  CDMA băng r ng vì các tín hi u qua các đề ế ộ ệ ường khác nhau 

được thu nh n m t cách đ c l p. Fading đa đậ ộ ộ ậ ường không th  lo i tr  hoàn toànể ạ ừ  

được vì v i các hi n tớ ệ ượng fading đa đường x y ra liên t c do đó b  gi i đi uả ụ ộ ả ề  

ch  không th  x  lý tín hi u thu m t cách đ c l p đế ể ử ệ ộ ộ ậ ược

1.3.3.2. Đi u khi n công su t CDMA ề ể ấ

 các h  th ng thông tin di đ ng t  ong CDMA, các máy di đ ng đ u phát

chung   m t t n s    cùng m t th i gian nên chúng gây nhi u đ ng kênh v iở ộ ầ ố ở ộ ờ ễ ồ ớ  nhau. Ch t lấ ượng truy n d n c a đề ẫ ủ ường truy n vô tuy n đ i v i t ng ngề ế ố ớ ừ ườ ử i s

d ng trong môi trụ ường đa ngườ ử ụi s  d ng ph  thu c vào t  s  Eb/No, trong đó Ebụ ộ ỷ ố  

là năng lượng bit còn No là m t đ  t p âm tr ng GAUS c ng bao g m t  t p âmậ ộ ạ ắ ộ ồ ự ạ  

và t p âm quy đ i t  máy phát c a ngạ ổ ừ ủ ườ ử ụi s  d ng khác. Đ  đ m b o t  sể ả ả ỷ ố Eb/No không đ i và l n h n ngổ ớ ơ ưỡng yêu c u c n đi u khi n công su t c a cácầ ầ ề ể ấ ủ  

máy phát c a ngủ ườ ử ụi s  d ng theo kho ng cách c a nó v i tr m g c. N u   cácả ủ ớ ạ ố ế ở  

h  th ng FDMA và TDMA vi c đi u khi n công su t không  nh hệ ố ệ ề ể ấ ả ưởng đ nế  dung lượng thì   h  th ng CDMA vi c đi u khi n công su t là b t bu c và đi uở ệ ố ệ ề ể ấ ắ ộ ề  khi n công su t ph i nhanh n u không dung lể ấ ả ế ương h  th ng s  gi m.ệ ố ẻ ả

1.3.3.3. Công su t phát th p ấ ấ

Vi c gi m t  s  Eb/No (tệ ả ỷ ố ương  ng v i t  s  tín hi u/nhi u) ch p nh nứ ớ ỷ ố ệ ễ ấ ậ  

được không ch  làm tăng dung lỉ ượng h  th ng mà còn làm gi m công su t phátệ ố ả ấ  yêu c u đ  kh c ph c t p âm và giao thoa. Vi c gi m này nghĩa là gi m côngầ ể ắ ụ ạ ệ ả ả  

su t phát yêu c u đ i v i máy di đ ng. Nó làm gi m giá thành và cho phép ho tấ ầ ố ớ ộ ả ạ  

đ ng trong các vùng r ng l n h n v i công su t th p khi so v i các h  th ngộ ộ ớ ơ ớ ấ ấ ớ ệ ố  analog ho c TDMA có công su t tặ ấ ương t  H n n a, vi c gi m công su t phátự ơ ữ ệ ả ấ  yêu c u s  làm tăng vùng ph c v  và làm gi m s  lầ ẻ ụ ụ ả ố ượng BTS yêu c u khi so v iầ ớ  các h  th ng khác.ệ ố

M t ti n b  l n h n c a vi c đi u khi n công su t trong h  th ng CDMAộ ế ộ ớ ơ ủ ệ ề ể ấ ệ ố  

là làm gi m công su t phát trung bình. Trong đa s  trả ấ ố ường h p thì môi trợ ườ  ngtruy n d n là thu n l i đ i v i CDMA. Trong các h  th ng băng h p thì côngề ẫ ậ ợ ố ớ ệ ố ẹ  

su t phát cao luôn luôn đấ ược yêu c u đ  kh c ph c fading t o ra theo th i gian.ầ ể ắ ụ ạ ờ  Trong h  th ng CDMA thì công su t trung bình có th  gi m b i vì công su t yêuệ ố ấ ể ả ở ấ  

c u ch  phát đi khi có đi u khi n công su t và công su t phát ch  tăng khi cóầ ỉ ề ể ấ ấ ỉ  fading

1.3.3.4. Chuy n giao (handoff)   CDMA ể ở

 các h  th ng thông tin di đ ng t  ong, chuy n giao x y ra khi tr m di

đ ng đang làm các th  t c thâm nh p m ng ho c đang có cu c g i. M c đíchộ ủ ụ ậ ạ ặ ộ ọ ụ  

c a chuy n giao là đ  đ m b o ch t lủ ể ể ả ả ấ ượng truy n d n đề ẫ ường truy n khi m tề ộ  

tr m di đ ng r i xa tr m g c đang ph c v  nó. Khi đó, nó ph i chuy n l uạ ộ ờ ạ ố ụ ụ ả ể ư  

lượng sang m t tr m g c m i hay m t kênh m i.   CDMA t n t i hai lo iộ ạ ố ớ ộ ớ Ở ồ ạ ạ  chuy n giao là chuy n giao m m (Soft Handoff) và chuy n giao c ng (Hardể ể ề ể ứ  Handoff)

+Chuy n giao gi a các ô hay chuy n giao m m (Soft Handoff).ể ữ ể ề

+Chuy n giao gi a các đo n ô (Intersector) hay chuy n  giao m m  h nể ữ ạ ể ề ơ  (SofterHandoff)

+Chuy n giao c ng gi a h  th ng CDMA này v i h  th ng CDMA khác.ể ứ ữ ệ ố ớ ệ ố+Chuy n giao c ng gi a h  th ng CDMA đ n h  th ng tể ứ ữ ệ ố ế ệ ố ương t ự

1.3.3.5. Giá tr  Eb/No th p (hay C/I) và ch ng l i ị ấ ố ỗ

Eb/No là t  s  năng lỷ ố ượng trên m i bit đ i v i m t đ  ph  công su t t pỗ ố ớ ậ ộ ổ ấ ạ  

âm, đó là giá tr  tiêu chu n đ  so sánh hi u su t c a phị ẩ ể ệ ấ ủ ương pháp đi u ch  và mãề ế  hoá s ố

Khái ni m Eb/No tệ ương t  nh  t  s  sóng mang trên t p âm c a phự ư ỷ ố ạ ủ ươ  ngpháp FM tương t  Do đ  r ng kênh băng t n r ng đự ộ ộ ầ ộ ượ ử ục s  d ng mà h  th ngệ ố  CDMA cung c p m t hi u su t và đ  d  mã s a sai cao. Nói cách khác, thì đấ ộ ệ ấ ộ ư ử ộ 

r ng kênh b  gi i h n trong h  th ng đi u ch  s  băng t n h p, ch  các mã s aộ ị ớ ạ ệ ố ề ế ố ầ ẹ ỉ ử  sai có hi u su t và đ  d  th p là đệ ấ ộ ư ấ ược phép s  d ng sao cho giá tr  Eb/No caoử ụ ị  

h n giá tr  mà CDMA yêu c u. Mã s a sai trơ ị ầ ử ước được s  d ng trong h  th ngử ụ ệ ố  CDMA cùng v i gi i đi u ch  s  hi u su t cao. Có th  tăng dung lớ ả ề ế ố ệ ấ ể ượng và gi mả  công su t yêu c u đ i v i máy phát nh  gi m Eb/No.ấ ầ ố ớ ờ ả

1.3.4. T  ch c các cell trong m ng CDMAổ ứ ạ

Các cell trong m ng di đ ng đạ ộ ược minh ho  theo ki n trúc đ a lý nh  hìnhạ ế ị ư  

v  sau:ẽ

T  ba hình v  trên ta có m t s  khái ni m sau v  cách t  ch c cell trongừ ẽ ộ ố ệ ề ổ ứ  

m ng di đ ng t  ong:ạ ộ ổ

+ Cell tương  ng v i vùng ph  sóng c a m t tr m BTS, đứ ớ ủ ủ ộ ạ ược nh n d ngậ ạ  

b i con s  nh n d ng cell.ở ố ậ ạ

+ Vùng đ nh v  LA tị ị ương  ng v i vùng ph  sóng c a m t nhóm các cell doứ ớ ủ ủ ộ  

m t MSC/VLR qu n lý, độ ả ược nh n d ng b i con s  nh n d ng vùng đ nh vậ ạ ở ố ậ ạ ị ị LAI

+M t s  các LA n m dộ ố ằ ướ ự ểi s  ki m soát c a m t MSC/VLR g i là vùngủ ộ ọ  MSC/VLR

+ Vùng PLMN là vùng được ph c v  b i m t nhà đi u hành m ng.ụ ụ ở ộ ề ạ

Cell là đ n v  nh  nh t c a m ng, các cell thơ ị ỏ ấ ủ ạ ương có d ng hình tam giácạ  

đ u, hình vuông và hình l c giác. Trong cell có m t đài vô tuy n g c BTS liên l cề ụ ộ ế ố ạ  

vô tuy n v i t t c  các máy thuê bao di đ ng MS. M ng thông tin di đ ng sế ớ ấ ả ộ ạ ộ ố 

người ta thi t k  các cell theo d ng hình l c giác đ u. N u bán kính c a m i cellế ế ạ ụ ề ế ủ ỗ  

là R, ô ki u l c giác đ u đ m b o di n tích đ n v  l n nh t và di n tích vùngể ụ ề ả ả ệ ơ ị ớ ấ ệ  

ch ng l n nhau nh  nh t. Do v y, m t vùng c  đ nh đồ ấ ỏ ấ ậ ộ ố ị ược phân chia cell theo 

ki u l c giác đ u s  có s  tr m g c nh  nh t nhi u c a các kênh lân c n sể ụ ề ẻ ố ạ ố ỏ ấ ễ ủ ậ ẻ 

gi m. Ta có b ng các lo i cell sau (b ng 1.1)ả ả ạ ả

Kho ngả  cách các BTS gi aữ  các cell lân 

c nậ

Di n tíchệ  cell đ n vơ ị Di n tích ch ng l nệ ồ ấ

Số 

cell lân 

phương pháp đa truy nh p vô tuy n đậ ế ượ ử ục s  d ng r ng rãi trong m ng thông tinộ ạ  

di đ ng. Các phộ ương pháp đa truy nh p đậ ược xây d ng trên c  s  phân chia tàiự ơ ở  nguyên vô tuy n cho các ngu n s  d ng khác nhau. H  th ng thông tin di đ ngế ồ ử ụ ệ ố ộ  

s  d ng các phử ụ ương pháp đa truy nh p sau (hình 1.8):ậ

ph c v  các cu c g i theo các chu i mã khác nhau. Đ i v i h  th ng CDMA, t tụ ụ ộ ọ ỗ ố ớ ệ ố ấ  

c  ngả ười dùng s  s  d ng cùng lúc m t băng t n. Tín hi u truy n đi s  chi mẻ ử ụ ộ ầ ệ ề ẻ ế  toàn b  băng t n c a h  th ng. Tuy nhiên, các tín hi u c a m i ngộ ầ ủ ệ ố ệ ủ ỗ ười dùng đượ  cphân bi t v i nhau b i các chu i mã. Thông tin di đ ng CDMA  s  d ng k  thu tệ ớ ở ỗ ộ ử ụ ỹ ậ  

tr i ph  cho nên nhi u ngả ổ ề ườ ử ụi s  d ng có th  chi m cùng kênh vô tuy n đ ngể ế ế ồ  

th i ti n hành các cu c g i, mà không s  gây nhi u l n nhau. Kênh vô tuy nờ ế ộ ọ ợ ễ ẫ ế  CDMA được dùng l i m i cell trong toàn m ng, và nh ng kênh này cũng đạ ỗ ạ ữ ượ  cphân bi t nhau nh  mã tr i ph  gi  ng u nhiên PN.ệ ờ ả ổ ả ẫ

1.4.2. So sánh h  th ng CDMA và h  th ng s  d ng TDMAệ ố ệ ố ử ụ

T  c u trúc, các đ c tính CDMA và các phừ ấ ặ ương pháp đa truy nh p ta rút raậ  

b ng so sánh gi a h  th ng thông tin di đ ng CDMA và h  th ng thông tin diả ữ ệ ố ộ ệ ố  

đ ng s  d ng phộ ử ụ ương pháp đa truy nh p TDMA. T  đó ta th y nh ng  u đi mậ ừ ấ ữ ư ể  

c a h  th ng thông tin di đ ng CDMA h n các h  th ng khác.ủ ệ ố ộ ơ ệ ố

B ng 1.2 ả  So sánh gi a m ng thông tin di đ ng đ ng CDMA và m ng GSM ữ ạ ộ ộ ạ

­Hướng lên: 890–915 MHz 

­Hướng xu ng: 935–960 ốMHz 

Kênh s  d ngử ụ Nhi u ngề ườ ử ụi s  d ng chung 

m t kênhộ

M t ngộ ườ ử ụi s  d ng m t kheộ  

th i gian c a m t kênh ờ ủ ộ

Nhi u giao thoaễ

Ít b   nh hị ả ưởng c a giao thoaủ  

gi a các kênh,  nh hữ ả ưởng giao thoa đ ng kênhồ

B o m tả ậ Có tính b o m t cao h n nh  ả ậ ơ ờ

mã tr i phả ổ Tính bao m t thông tin th pậ ấ

th ng, thu n l i trong vi c phân chia t i cho các vùng ph c v , ti t ki m côngố ậ ợ ệ ả ụ ụ ế ệ  

su t phát c a các BTS nâng cao hi u qu  c a h  th ng. ấ ủ ệ ả ủ ệ ố

CDMA s  d ng k  thu t tr i ph  nên nhi u ngử ụ ỹ ậ ả ổ ề ườ ử ụi s  d ng có th  chi mể ế  cùng kênh vô tuy n đ ng th i ti n hành các cu c g i. Nh ng ngế ồ ờ ế ộ ọ ữ ườ ử ụi s  d ng nói trên được phân bi t l n nhau nh  m t mã đ c tr ng không trùng v i b t k  ai.ệ ẫ ờ ộ ặ ư ớ ấ ỳ  

Đ  hi u rõ h n v  k  thu t tr i ph  s  để ể ơ ề ỹ ậ ả ổ ẻ ược trình bày trong chương 2

Chương 2 KỸ THUẬT TRẢI PHỔ

9. 2.1.C  S  TOÁN H C TÍNH PH  C A TÍN HI U Ơ Ở Ọ Ổ Ủ Ệ

2.1.1. Bi n đ i Fourier và Ph  c a tín hi uế ổ ổ ủ ệ

Trong các bài toán kĩ thu t đi n t , tín hi u, t p âm ho c t  h p tín hi uậ ệ ử ệ ạ ặ ổ ợ ệ  

c ng t p âm có m t d ng sóng đi n áp ho c dòng đi n là m t hàm c a th i gian.ộ ạ ộ ạ ệ ặ ệ ộ ủ ờ  

Đ  w(t) bi u th  d ng sóng quan tâm (ho c đi n áp ho c dòng đi n). N u mu nể ể ị ạ ặ ệ ặ ệ ế ố  chúng ta có th  xem d ng sóng trên máy hi n sóng (ôxilo). Giá tr  c a đi n ápể ạ ệ ị ủ ệ  

ho c dòng đi n bi n đ i nh  m t hàm c a th i gian. B i v y m t vài t n s  nàoặ ệ ế ổ ư ộ ủ ờ ở ậ ộ ầ ố  

đó ho c m t kho ng t n s  là m t trong nh ng thu c tính quan tâm đ i v iặ ộ ả ầ ố ộ ữ ộ ố ớ  ngành đi n. Trên lí thuy t đ  tính đệ ế ể ược các t n s  xu t hi n ngầ ố ấ ệ ười ta c n xemầ  

d ng sóng trên toàn b  th i gian, đ  ch c ch n phép đo là chính xác và đ m b oạ ộ ờ ể ắ ắ ả ả  

r ng không có t n s  nào b  b  quên. M c tằ ầ ố ị ỏ ứ ương đ i c a m t t n s  f khi soố ủ ộ ầ ố  sánh v i m t t n s  khác đớ ộ ầ ố ược cho b i ph  đi n áp (ho c dòng đi n) ph  này cóở ổ ệ ặ ệ ổ  

được b ng cách th c hi n bi n đ i Fourier (FT) c a m t d ng sóng w(t).ằ ự ệ ế ổ ủ ộ ạ

Bi n đ i Fourier c a m t d ng sóng w(t) thu n là:ế ổ ủ ộ ạ ậ

       (2.1)

Bi n đ i Fourier ngế ổ ược:

    (2.2)

Vì  là m t s  ph c nên W(f) là m t hàm ph c c a f ta có th  bi u di n ộ ố ứ ộ ứ ủ ể ể ễ

Trong đó g i là ph  biên đ  th  hi n s  phân b  c a biên đ  tín hi u theoọ ổ ộ ể ệ ự ố ủ ộ ệ  

t n s  g i là m t đ  ph , g i là ph  pha.ầ ố ọ ậ ộ ổ ọ ổ

2.1.2. M t s  tính ch t c a bi n đ i Fourierộ ố ấ ủ ế ổ

2.1.2.1. Tính tuy n tínhế

N u tín hi u w(t) có d ng  thì:ế ệ ạ

      (2.3)2.1.2.2. Bi n đ i Fourier c a đ o hàm và tích phânế ổ ủ ạ

N u w(t) có ph  là W(f), tính ph  c a đ o hàm và tích phân c a w(t):ế ổ ổ ủ ạ ủ

Tính ph  c a đ o hàm c p 1:ổ ủ ạ ấ

(n u w(t) tho  mãn đi u ki n: )ế ả ề ệ

Ph  đ o hàm c p n c a w(t): n u w(t) tho  mãn đi u ki n:  ổ ạ ấ ủ ế ả ề ệ

Ph  c a tích phân w(t): n u w(t) tho  mãn: (hàm l )ổ ủ ế ả ẻ

      (2.5)2.1.2.3. Bi n đ i Fourier c a hàm ch n, hàm lế ổ ủ ẵ ẻ

V i ớ w1(t) = A(t) là tín hi u mang thông tin b t k  dùng làm biên đ  choệ ấ ỳ ộ  tín hi u đi u biên w(t), A(t) có ph  là Wệ ề ổ 1(f) = A(f) . 

A(t) là thành ph n biên đ  bi n thiên v i t c đ  bi n thiên r t ch m so v iầ ộ ế ớ ố ộ ế ấ ậ ớ  cos( 0t +  ) có th  coi A(t) là hình bao biên đ  c a w(t). Do đó ph  c a A(t) n mể ộ ủ ổ ủ ằ  

V i ớ w(t) có ph  là W(f) thì  w(t­ổ ) có ph  là:ổ

       (2.10)tín hi u d ch chuy n v  m t th i gian s  có ph  biên đ  d  nguyên còn ph  phaệ ị ể ề ặ ờ ẽ ổ ộ ữ ổ  

d ch chuy n m t lị ể ộ ượng ­ t

2.1.2.8. Bi n đ i Fourier c a tín hi u thay đ i t  lế ổ ủ ệ ổ ỉ ệ

V i w(t) có ph  là W(f) thì  w(at) có ph  là:         (2.11)ớ ổ ổ2.1.3. Các đ nh nghĩa và đ nh lí toán h c ị ị ọ

2.1.3.1. Đ nh nghĩa d ng sóng năng lị ạ ượng và d ng sóng công su tạ ấ

w(t) là d ng sóng năng lạ ượng n u và ch  n u năng lế ỉ ế ượng chu n hoá t ng c ng làẩ ổ ộ  

h u h n và khác 0 ()ữ ạ

Năng lượng chu n hoá t ng c ng đẩ ổ ộ ược xác đ nh b i bi u th c:ị ở ể ứ

       (2.12)w(t) là d ng sóng công su t  n u và ch  n u công su t trung bình chu n hoá t ngạ ấ ế ỉ ế ấ ẩ ổ  

c ng là h u h n và khác 0 ().ộ ữ ạ

   (2.13)2.1.3.2. Đ nh lý Parseval và m t đ  ph  năng lị ậ ộ ổ ượng

Đ nh lý Parseval:ị

 n u wế 1(t) = w2(t) = w(t) thì phương trình này là:

Đ nh nghĩa: M t đ  ph  năng lị ậ ộ ổ ượng (ESD­ Energy Spectral Density) được đ nhị  nghĩa cho các d ng sóng năng lạ ượng b ng: ằ (f) =      [J/Hz]

Trong đó w(t) <­>W(f). S  d ng đ nh lý Parseval ta th y r ng năng lử ụ ị ấ ằ ượng chu nẩ  hoá t ng c ng là di n tích c a hàm ESD:  ổ ộ ệ ủ

2.1.3.3. Đ nh nghĩa hàm Delta Dirac và hàm bị ước nh y đ n vả ơ ị

* Hàm Delta Dirac đ c đ nh nghĩa b i  trong đó w(x) là hàm b t kì ien t c t i xượ ị ở ấ ụ ạ  

= 0, x có th  là th i gian t, t n s  f tu  vào t ng  ng d ng ể ờ ầ ố ỳ ừ ứ ụ

M t đ nh nghĩa khác cho hàm  là:ộ ị

      (2.14)

T   ta có thu c tính ch n l c c a là: ừ ộ ọ ọ ủ

Tíchphân tương đương c a hàm :    ủ (2.15) 

* Đ nh nghĩa hàm bị ước nh y đ n v  u(t) là:      (2.16)ả ơ ị