Giải pháp của gsm lên hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3(umts)

Chương 1: Lịch sử về thông tin di động 1.1 Một vài nột về cỏc thế hệ phỏt triển thụng tin di động Do nhu cầu trao đổi thụng tin ngày càng trở nờn cấp thiết, mạng điện thoại di động cụng

trường đại học bách khoa hà nội

Đoàn việt cường

Giải pháp của GSM lên hệ thống thông

tin di động thế hệ thứ 3 (UMTS)

Chuyên ngành : Điện tử - Viễn thông

luận văn thạc sĩ điện tử viễn thông

TS – Lê Chí Quỳnh

Hà nội - 2004

Mục lục

Mục lục 01

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 03

Danh mục các bảng 10

Danh mục các hình vẽ đồ thị 11

Mở đầu: 13

Chương 1: Lịch sử về thông tin di động.… 15

1.1 Một vài nét về các thế hệ phát triển thông tin di động 15

1.2 Phân loại các hệ thống thông tin di động 18

1.2.1 Phân loại theo cấu trúc… ……… 19

1.2.2 Phân loại theo đặc tính……… 20

1.2.3 Phân loại theo phương thức đa truy nhập.……… 20

1.2.4 Phân loại theo phương thức song công……….… 22

1.3 Hệ thống thông tin di động tổ ong GSM 23

1.4 Xu thế phát triển của thông tin di động 29

Chương 2: các thông số và tiêu chuẩn cơ bản của IMT-2000 33

2.1 Các hoạt động quốc tế để xây dựng tiêu chuẩn cho hệ thống 3G 33

2.2.Các thông số cơ bản của IMT - 2000 41

2.2.1.Giao diện, khả năng kết nối và các tiêu chuẩn dịch vụ 41

2.2.2.Cấu trúc mạng của IMT-200……… 43

2.2.3.Phổ tần dùng cho IMT-200……… 46

Trang

2.3 Các tiêu chuẩn cơ bản của hệ thống W-CDMA 48

2.3.1.Các đặc tính cơ bản của hệ thống W-CDMA 48

2.3.2.Các kênh cơ bản trong hệ thống W-CDMA 51

2.3.3.Trải phổ và điều chế trong hệ thống W-CDMA 51

2.3.4.Chuyển cell trong hệ thống W-CDMA 52

2.3.5.Đồng bộ thời gian giữa các cell trong chế độ TDD của CDMA 52

Chương 3: Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 -UMTS 54

3.1 Sự phát triển của GSM 54

3.1.1 Chuyển mạch dữ liệu tốc độ cao - HSCSD 57

3.1.2 Dịch vụ chuyển mạch gói chung - GPRS 60

3.1.3 Giải pháp tăng tốc độ dữ liệu cho GSM (EDGE) 65

3.2 Hệ thống thông tin di động toàn cầu – UMTS 67

3.2.1 Phương thức UTRA FDD 71

3.2.2 Các kênh trong hệ thống W-CDMA 73

3.2.2.1 Các kênh đường lên 74

3.2.2.2 Các kênh đường xuống 85

3.3 Cung cấp các dịch vụ trong hệ thống thông tin di động 3G 98

3.3.1 Cung cấp các dịch vụ đường lên 99

3.3.2 Cung cấp các dịch vụ đường xuống 102

Kết luận 105

Tài liệu tham khảo……… 106

danh môc ký hiÖu vµ ch÷ viÕt t¾t

A

Ratio

TØ sè nhiÔu kªnh l©n cËn

B

C

Channel

Kªnh truyÒn t¶i hçn hîp

Channel

D

Channel

Kªnh ®iÒu khiÓn vËt lý riªng

Channel

Kªnh sè liÖu vËt lý riªng

FDD Frequency Division Duplex ghép song công phân chia theo tần

số

G

and SGSN, between IWMSC and SGSN

Giao diện giữa GMSC, IWMSC và SGSN

and an external packet data network

Điểm tham khảo giữa GPRS và mạng số liệu ngoài

GMM/SM GPRS Mobility Management and

Session Management

Quản lý di động và quản lý phiên GPRS

System for Mobile Communication

Hệ thống toàn cầu cho thông tin di

động

GTP GPRS Tunnelling Protocol Giao thức đường hầm GPRS

I

Telecommunication Union

Liên minh viễn thông quốc tế

Identity

Số nhận dạng thiết bị di động quốc tế

L

M

Center

Trung tâm chuyển mạch của di động

Number

P

PAGCH Packet Access Grant Channel Kªnh d÷ liÖu gãi cho phÐp truy nhËp

Unit

Khèi d÷ liÖu giao thøc /Khèi d÷ liÖu gãi

PRACH Packet Random Access Channel Kªnh d÷ liÖu gãi truy cËp ngÉu nhiªn

Network

M¹ng sè liÖu c«ng céng chuyÓn m¹ch gãi

PTM Point To Multipoint Điểm - đa điểm

nhóm

Channel

Kênh thâm nhập ngẫu nhiên vật lý

R

Application Part

Phần ứng dụng hệ thống con mạng vô tuyến

S

Physical Channel

Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp

Code

Mã đồng bộ thứ cấp

SCH Synchronization Channel Kênh đồng bộ

Channel

Kênh điều khiển riêng

Convergence Protocol

Giao thức hội tụ phụ thuộc mạng con

SN-PDU Subnetwork- Protocol Data Unit Khối dữ liệu giao thức mạng con

T

Indentification

Nhận dạng khuân dạng truyền tải

U

Acces Network

Mạng thâm nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu

Telecommunication System

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

Danh mục các bảng

Trang

Bảng 2.1 : Các đề xuất cho IMT-2000 37

Bảng 2.2: Các dịch vụ có thể được cung cấp bởi IMT-2000 42

Bảng 2.3 : Các tham số cơ bản của hệ thống W-CDMA 50

Bảng 3.1 : Lớp đa khe của MS 59

Bảng 3.2 : Một vài điểm tương đồng giữa GSM và UMTS 67

Bảng 3.3: Các trường của kênh DPCCH 76

Bảng 3.4: Các trường của kênh DPDCH 77

Bảng 3.5: Các mẫu bit hoa tiêu cho kênh DPCCH đường lên 78

Bảng 3.6: Mẫu bit TPC 78

Bảng 3.7: Các trường số liệu và điều khiển của phần bản tin RACH 81

Bảng 3.8: Mẫu bít hoa tiêu cho phần bản tin của RACH với Npilot = 8 82

Bảng 3.9: Mẫu các bit TPC 86

Bảng 3.10: Các trường của DPDCH và DPCCH đường xuống 87

Bảng 3.11: Các mẫu ký hiệu hoa tiêu của kênh DPCH 88

Bảng 3.12: Các trường của kênh SCCPCH 92

Bảng 3.13: Mẫu ký hiệu hoa tiêu cho kênh SCCPCH 93

Bảng 3.14: Các trường của kênh PDSCH 95

Bảng 3.15: Các mẫu chữ ký của kênh AICH 97

Danh mục các hình vẽ và đồ thị

trang

Hình 1.1: Các phương thức đa truy nhập 22

Hình 1.2: Cấu trúc tổ ong của mạng vô tuyến tế bào GSM 23

Hình 1.3: Bộ cân bằng Viterbi 28

Hình 1.4: Xu thế phát triển của hệ thống thông tin di động 32

Hình 2.1: Phân nhóm nghiên cứu tiêu chuẩn IMT-2000 39

Hình 2.2: Sự phát triển các tiêu chuẩn cellular di động 40

Hình 2.3: Mạng đa chức năng, linh động của IMT-2000 44

Hình 2.4: Mô hình cấu trúc mạng của IMT-2000 45

Hình 2.5: Phân bố tần số cho IMT-2000 47

Hình 2.6: Phần phổ tần đề xuất cho hệ thống W-CDMA 49

Hình 3.1 : Cấu trúc hệ thống GPRS 61

Hỡnh 3.2 Chồng giao thức của GPRS 64

Hỡnh 3.3 : Sơ đồ khối cấu trỳc mạng UMTS 68

Hỡnh 3.4 : Sơ đồ khối của mỏy phỏt UMTS tại lớp vật lý 70

Hình 3.5: Cấu trúc cây của các mã định kênh trong hệ thống W-CDMA 73

Hình 3.6: Cấu trúc khung vô tuyến cho kênh DPDCH / DPCCH đường lên 75

Hình 3.7: Số thứ tự các khe truy nhập của kênh RACH 79

Hình 3.8: Cấu trúc phát truy nhập ngẫu nhiên 80

Hình 3.9: Cấu trúc khung vô tuyến phần bản tin của RACH 80

Hình 3.10: Cấu trúc phát truy nhập ngẫu nhiên của kênh CPCH 83

Hình 3.11: Cấu trúc phần bản tin của kênh CPCH 84

Hình 3.12: Cấu trúc khung cho DPCH đường xuống 85

Hình 3.13: Cấu trúc khung cho kênh hoa tiêu chung 89

Hình 3.14: Cấu trúc khung cho kênh vật lý điều chung sơ cấp 90

Hình 3.15: Cấu trúc khung cho kênh vật lý điều chung thứ cấp 91

Hình 3.16: Cấu trúc khung cho kênh đồng bộ SCH 94

Hình 3.17: Cấu trúc khung cho kênh vật lý dùng chung đường xuống 95

Hình 3.18: Cấu trúc kênh chỉ thị bắt (AICH) 96

Hình 3.19: Cấu trúc kênh chỉ thị tìm gọi (PICH) 97

Hình 3.20: Ghép dịch vụ trong hệ thống W-CDMA 99

Hình 3.21: Ghép các dịch vụ đường lên trong hệ thống W-CDMA 100

Hình 3.22: Ghép các dịch vụ đường xuống trong hệ thống W-CDMA 104

Các hệ thống vô tuyến di động thế hệ thứ ba là thế hệ mới, hiện nay đang

được chuẩn hóa và thử nghiệm ở một số nước phát triển Do đó nó thu hút

được rất nhiều đối tượng nghiên cứu, từ các nhà khoa học đến các nhà sản xuất thiết bị cũng như các nhà khai thác hệ thống thông tin di động ở nước ta hiện nay mới chỉ có các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai với các nhà khai thác là Mobiphone, Vinaphone và VieTel với hệ thống GSM và Sfone với

hệ thống CDMA Tuy nhiên, các hệ thống này mới chỉ cung cấp dịch vụ thoại

là chủ yếu kết hợp với truyền số liệu ở tốc độ thấp Với sự gia tăng về số lượng thuê bao và yêu cầu các loại dịch vụ băng rộng như: truyền số liệu tốc độ cao, các dịch vụ có hình vv thì khả năng cung cấp của các hệ thống trên là không thể Trước tình hình đó các dự án tiền khả thi về việc triển khai hệ thống thông tin di động thế hệ ba tại Việt Nam đã được xúc tiến bởi Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam

Các hệ thống thông tin di động 3G có các đặc trưng rất khác với các hệ thống thông tin di động hiện tại Vì vậy, để việc tìm hiểu một cách thấu đáo về

nó vừa có tính thực tiễn vừa có tính khoa học, sẽ góp phần hỗ trợ tích cực trong việc sớm triển khai dịch vụ 3G

Với đề tài :

Giải pháp của GSM lên hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (UMTS)

Tác giả tập chung nghiên cứu về các hệ thống thông tin di động GSM, đi sâu nghiên cứu các thông số và các tiêu chuẩn cơ bản của hệ thống thông tin

di động thế hệ thứ 3-UMTS Từ đó tìm ra khả năng đáp ứng các dịch vụ mới trong các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3

Chương 1: Lịch sử về thông tin di động

1.1 Một vài nột về cỏc thế hệ phỏt triển thụng tin di động

Do nhu cầu trao đổi thụng tin ngày càng trở nờn cấp thiết, mạng điện thoại di động cụng cộng ra đời vào những năm 80 với tờn gọi là mạng tế bào tương tự (analogue cellular) thế hệ thứ nhất (1G), đó phỏt triển với tốc độ phi

thường Mạng này ban đầu chỉ ỏp dụng cho điện thoại, nhưng nhu cầu khụng giới hạn của con người khụng chỉ bú hẹp với cỏc cuộc trao đổi điện thoại thụng thường mà cũn trong cỏc giao dịch thương mại hay kinh doanh, do đú

nú đó mở ra cỏc con đường hoàn toàn mới mẻ Ngay từ đầu những năm 80, người chõu Âu đó sớm xỏc định về nhu cầu phải cú một hệ thống mạng tế bào thế hệ thứ 2 (2G) mà hoàn toàn là số (digital) Hệ thống 2G này chớnh là GSM Chõu Âu tầm nhỡn xa đối với mạng vụ tuyến tế bào (cellular radio), vào năm 1988 họ đó đưa ra dự ỏn RACE 1043 nhằm xỏc định cỏc dịch vụ và cụng nghệ cho thế hệ tiờn tiến 3G để cú thể triển khai vào năm 2000 Hệ thống 3G của họ nhanh chúng được biết đến như là hệ thống viễn thụng di động toàn cầu (UMTS) Người ta cho rằng cỏc hệ thống 1G, 2G, và 3G độc lập với nhau, và ứng dụng của chỳng chồng chộo đến nỗi hệ thống sẽ bị thay thế dần bởi GSM, rồi đến GSM cũng sẽ bị thay thế dần dần bởi UTMS Tuy nhiờn, sự thành cụng của GSM quỏ lớn đến mức phương hướng phỏt triển từ 2G đến 3G cần phải được xem xột Cho dự mạng GSM và UTMS cú một sự tương đồng đỏng kể, nhưng rừ ràng giao diện vụ tuyến (radio) thỡ lại khỏc nhau

Người ta kỳ vọng rất nhiều ở UMTS UTMS khụng chỉ là tế bào, mà nú cũn bao gồm nhiều loại mạng khỏc từ mạng vụ tuyến di động cỏ nhõn (PMR), cho đến mạng Lan khụng dõy (WLANs), và hệ thống vệ tinh di động (MSSs) Điểm chủ yếu là nú cú thể hoạt động trờn phạm vi toàn cầu, hỗ trợ dịch vụ tốc

độ cao và quan trọng nhất là phải định hướng dịch vụ Trong lỳc mà chõu Âu

coi 3G là bước ngoặt của thế kỷ như UMTS, thì hầu hết kỹ sư của họ làm việc trong linh vực UMTS đều hy vọng rằng họ có thể đạt được sự đồng thuận quốc tế từ ITU để thay đổi UMTS, nhưng điều cơ bản là UMTS được công nhận như là chuẩn quốc tế

Để giải thích về sự kỳ vọng sớm này chúng ta cần chỉ ra rằng ITU đã có 3G

từ khi khởi nguồn Cùng giải quyết khó khăn với EU, ITU đã lập ra nhóm thực hiện TG8/1, mà tiền thân hoạt động dưới sự bảo trợ của CCIR Hội đồng này nhắc tới hệ thống 3G của họ như là tương lai của hệ thống truyền thông

di động công cộng (FPLMTS) Châu Âu, tất nhiên cũng là thành viên của TG8/1, và cùng với sức ép về kinh tế chính trị trong tương lai, FPLMTS và UMTS có vẻ như là tương đồng về đích nhắm và mục tiêu Khác biệt quan trọng giữa nhóm TG8/1 và những gì đang xảy ra ở châu Âu, chính là ở châu

Âu đang tiến hành một chương trình nghiên cứu, phát triển (R&D) 3G, trong khi đó TG8/1 có vẻ chỉ giống như là một diễn đàn

Người Mỹ không dự tính khởi động chương trình R&D quốc gia, cũng như cho hệ thống 2G hay 3G Dịch vụ điện thoại di động tiên tiến của họ (AMPS)

hệ thống 1G đã thực sự tiến triển thành 2G IS-136, và trở thành dual-mode với IS-95 Nước Mỹ cũng giới thiệu hệ thống iDEN với khả năng dùng cho cả cellular và các dịch vụ truyền tải Sau đó đấu giá một phần lớn trải phổ của 3G cho chứng nhận PCS, và cho phép GSM vào nước Mỹ dưới hình thức PCS1900 Việc đấu giá trải phổ 3G đã tạo điều kiện thuận lợi lớn cho các mạng 2G có thể phát triển thành 3G, tốt nhất là theo hướng liền mạch

Một sự kiện quan trọng, không chỉ ở Mỹ mà trên khắp thế giới, là phát minh

ra IS-95 Ra đời muộn so với GSM, và một số kỹ sư cho rằng nó đây là hệ thống 2.5G Nó đã phải tranh đấu để ra đời bởi sự thiếu thốn trải phổ và hướng tới phương pháp của đa truy cập Sự nghèo nàn của trải phổ 1.25 MHz tại đỉnh của băng tần AMPS cũng chỉ là để thích hợp cho CDMA mạng tế

bào CDMA xõm nhập vào thế giới mạng tế bào với một loạt cỏc vấn đề kỹ thuật, cũng chẳng dễ hơn gỡ so với mỏy thu phỏt vụ tuyến từ những ngày mà mỗi cỏi phải là dual-mode với AMPS Sự gợi mở của nú rừ ràng rằng CDMA

cú 1 hiệu quả trải phổ cao và cú khả năng phự hợp tốt với mụi trường đa dịch

vụ của 3G í nghĩa thực sự của IS-95 là nú đạt được luận cứ kỹ thuật mà trong đú dự kiến UMTS và ARIB (Hiệp hội cụng nghiệp vụ tuyến và thương mại của Nhật Bản) cú giao diện vụ tuyến CDMA, mặc dự cỏc hệ thống cú độ rộng băng thụng rộng hơn nhiều so với mạng 3G Do vậy chỳng ta đồng ý rằng IS-95 là hệ thống 2.5G và cuộc cỏch mạng tới 3G cú thể sẽ suụn sẻ Điều này cũng khụng hẳn như vậy đối với hệ thống TDMA 2G, hệ thống mà sẽ cần phải nhập vào CDMA 3G Tuy nhiờn, như chỳng ta sẽ thấy trong mục sau, GSM với TDMA của nú cú thể mở ra một cỏch rất gần với 3G mà khụng cần phải dựng đến thẻ CDMA Nhưng cũng cú một tuyến phỏt triển từ GSM phase 2+ tới UMTS sẽ được thảo luận trong phần sau

Hội đồng TG8/1 đó loại bỏ tờn khụng dễ sử dụng FPLMTS cho hệ thống 3G của nú, và thay thế bằng mạng viễn thụng quốc tế cho năm 2000, hoặc đơn giản IMT-2000 Sau đú loại bỏ tất cả những chuẩn đơn lẻ và cú sự chọn lựa thay thế bằng một họ cỏc chuẩn Mỗi thành viờn của họ đú đều phải cú khả năng thoả món nhưng chi tiết kỹ thuật tối thiểu Mười sỏu đề nghị được chấp thuận, trong đú mười cho mạng 3G thuộc mặt đất, và sỏu cho MSSs Điều chủ yếu của việc ủng hộ cho CDMA như là phuơng phỏp đa truy cập Để hài hoà cõn đối giữa cỏc đề nghị, ITU đó đồng ý rằng họ IMT-2000 sẽ được tạo ra theo 5 cụng nghệ sau:

♦ IMT-MC: CDMA đa sóng mang (còn gọi là cdma2000 hay IS-2000)

♦ IMT-SC: CDMA trải phổ chuỗi trực tiếp (còn gọi là CDMA băng rộng hoặc WCDMA-FDD) Tiêu chuẩn này nhằm vào các ứng dụng trong môi trường macro-cell và micro-cell công cộng Chế độ song công FDD được sử

dụng cho các ứng dụng đối xứng, tức là những ứng dụng yêu cầu thông lượng tài nguyên đường lên và đường xuống giống nhau Tiêu chuẩn này được sự ủng hộ mạnh mẽ của Liên đoàn kinh doanh và công nghiệp vô tuyến, các nhà sản xuất và khai thác hệ thống thông tin di động toàn cầu

♦ IMT-TC: WCDMA TDD (WCDMA-TDD) Chế độ song công phân thời nhằm vào môi trường micro-cell và pico-cell công cộng và chủ yếu dùng cho môi trường trong nhà do yêu cầu nghiêm ngặt về nhiễu Tiêu chuẩn này tối ưu cho các ứng dụng đối xứng và không đối xứng với tốc độ cao

♦ IMT-SC: TDMA một sóng mang (còn gọi là UWC -136 và EDGE) UWC-136 và EDGE sẽ cung cấp các dịch vụ dữ liệu mở rộng không cần thay

đổi cấu trúc của kênh, tần số hay băng thông IMT-SC là con đường phát triển cho GSM và TDMA-136 bằng cách xây dựng các bản nâng cấp công nghệ GSM và TDMA-136 EDGE là một tiêu chuẩn dữ liệu di động tốc độ cao với tốc độ truyền dẫn tối đa lên tới 384 kbps

♦ IMT-FT: TDMA đa sóng mang (còn gọi là DECT)

Việc thống nhất hoá các tiêu chuẩn vẫn đang được tiếp tục thực hiện dưới sự hướng dẫn của: nhóm thống nhất các nhà khai thác (OHG) nhằm tối ưu hoá trong IMT-2000 và đơn giản hoá việc sản xuất máy cầm tay Các nhà khai thác có thể lựa chọn cách phát triển tốt nhất cho cấu trúc mạng và sẽ tiến tới một IMT-2000 đầy đủ

Theo đỏnh giỏ của cỏc nhà chuyờn mụn, những hệ thống 3G thực sự là những

hệ thống IMT DS, IMT MC và IMT TC

1.2 Phân loại các hệ thống thông tin di động

Theo cấu trúc, đặc điểm và phương thức truy nhập các hệ thống thông tin vô tuyến di động có thể được phân chia thành nhiều loại khác nhau

1.2.1 Phân loại theo cấu trúc

* Mạng tế bào (Cellular mobile radio): liên lạc trong thông tin vô tuyến

di động tế bào được tiến hành giữa một hệ thống trạm gốc cố định BS được bố trí theo các vùng địa lý và các trạm di động MS Diện tích địa lý trong đó các

MS liên lạc trực tiếp với BS được gọi là một tế bào (Cell), có thể coi biên của một tế bào được xác định bởi khoảng cách cực đại mà một MS có thể ra xa khỏi BS song vẫn liên lạc được ở mức độ có thể chấp nhận được Về lý thuyết các tế bào thường được bố trí với dạng tổ ong có kích thước thích hợp cho phép tái dụng tần số nhằm đạt được mật độ người sử dụng cao nhất Trong thực tế, hình dáng và kích thước tế bào phụ thuộc vào địa hình, công suất phát, mật độ người sử dụng, loại anten và độ cao anten Thông thường, với địa hình

ở các vùng nông thôn, bán kính của tế bào có thể lên tới 35km, trong các đô thị bán kính này có thể chỉ còn một vài km, thậm chí chỉ còn vài trăm mét đến 1km Mạng vô tuyến tế bào được dùng trong hệ thống thông tin di động tiêu biểu sau: GSM, IS-54/IS-136, IS-95 (CDMA)

* Mạng viễn thông không dây CT (Cordless Telecommunication): là

mạng không dây được thiết kế trong thông tin di động phủ sóng trên những khoảng cách tương đối nhỏ như trong các môi trường công sở, nhà máy Do kích thước tế bào nhỏ, tốc độ truyền số liệu có thể khá cao mà không cần các mạch san bằng phức tạp, thậm chí cũng không phải sử dụng mã hóa kênh Các mạng không dây tiêu biểu là DECT (Digital European Cordless Telecommunication) của Châu Âu, CT-2 của Anh

* Mạng vô tuyến địa phương (WLL- Wireless local loop): được sử dụng

để nối thuê bao điện thoại tới mạng liên lạc công cộng bằng các thiết bị vô tuyến Chất lượng liên lạc, độ an toàn thông tin của vành vô tuyến địa phương tương tự như của mạng hữu tuyến Tùy lĩnh vực áp dụng, cự ly liên lạc có thể

là 200m đến 500m trong địa hình đô thị và có thể tới 20 km trong vùng nông thôn Thủ tục lắp đặt nhanh chóng, bảo trì và điều phối khá rẻ Tại những vùng

nông thôn hoặc ngoại ô hẻo lánh, nơi có mật độ thuê bao thấp, việc đặt các

đường dây điện thoại mới không mấy kinh tế thì mạng vô tuyến địa phương trở nên rất có hiệu quả

1.2.2 Phân loại theo đặc tính

* Vô tuyến di động tương tự: là các hệ thống điện thoại di động thế hệ

thứ nhất Tín hiệu thoại là tín hiệu liên tục, điều chế FSK (Frequency Shift Keying) Ghép kênh chủ yếu theo tần số, các kênh điều khiển đã được số hoá

* Vô tuyến di động số: là hệ thống mà cả tín hiệu thoại lẫn các kênh

điều khiển đều là tín hiệu số Ngoài dịch vụ điện thoại truyền thống, hệ thống vô tuyến di động số còn cho phép khai thác một loạt các dịch vụ như truyền các tin ngắn, truyền fax, truyền số liệu tốc độ cao và có khả năng mã hoá thông tin

1.2.3 Phân loại theo phương thức đa truy nhập

* Đa truy nhập theo tần số (FDMA-Frequency Division Multiple

Access): được sử dụng chủ yếu trong thông tin di động thế hệ thứ nhất, trong

đó hai giải tần có độ rộng W được sử dụng một cho đường xuống (Down-link)

từ BS tới MS và một cho đường lên (Up-link) từ MS tới BS Mỗi một người sử dụng chiếm một dải tần con có độ rộng là W/ N gọi là kênh và sử dụng kênh

đó trong suốt thời gian liên lạc, trong đó N là số kênh của một tế bào Đặc

điểm: tốc độ thấp, khó áp dụng các dịch vụ phi thoại, hiệu quả sử dụng phổ tần thấp, có bao nhiêu kênh trong một tế bào thì phải có bấy nhiêu máy thu phát làm việc trên bấy nhiêu tần số, do đó kết cấu BS rất cồng kềnh

* Đa truy nhập theo thời gian (TDMA-Time Division Multiple

Access): được sử dụng trong hầu hết các hệ thống vô tuyến di động thứ hai

Với loại truy nhập theo thời gian này, mỗi người sử dụng chiếm cả một dải tần con trong một khe thời gian nhất định, tuần hoàn trong suốt thời gian liên lạc

Đặc điểm: dễ dàng mở các dịch vụ phi thoại, thiết bị trạm BS khá đơn giản do chỉ cần một máy thu phát làm việc trên một cặp tần số ứng với các

đường lên, đường xuống cho nhiều người sử dụng (8 người sử dụng đối với hệ thống GSM), hiệu quả sử dụng phổ tần cao hơn so với hệ thống FDMA Đối với loại đa truy nhập này, do tốc độ truyền khá cao tạo ra sự xuyên nhiễu giữa các dấu (ISI- InterSymbol Interfrence) tồn tại trong suốt quá trình liên lạc, do

đó trong nhiều trường hợp phải sử dụng các bộ san bằng khá phức tạp Đồng

bộ cũng là một vấn đề hết sức quan trọng đối với phương thức đa truy nhập này

* Đa truy nhập theo mã (CDMA-Code Division Multiple Access): là

một dạng của đa truy nhập trải phổ SSMA (Spread Spectrum Mutiple Access),

trong đó mỗi người sử dụng dùng toàn bộ phổ tần như với TDMA, trong toàn

bộ thời gian của cuộc gọi như đối với FDMA Các kênh được phân biệt với nhau nhờ việc sử dụng các mã giả ngẫu nhiên (PN-Pseudo Nosie) Các ưu

điểm nổi bật của CDMA là hiệu quả sử dụng phổ tần rất cao, khả năng tái dụng tần số rất cao, phương án bố trí tần số sử dụng trong các tế bào rất đơn giản, độ an toàn thông tin và khả năng làm việc trong các điều kiện nhiễu mạnh Mặc dù có các ưu điểm nổi bật như vậy, cho đến nay CDMA chỉ được

sử dụng hạn chế do các vấn đề liên quan tới điều khiển công suất, đồng bộ và việc tìm ra các mã PN cung cấp cho số lượng kênh lớn Nhưng điều căn bản là

do hoàn cảnh lịch sử, hệ thống GSM (TDMA) đã được chấp nhận ở Châu Âu

và nhiều nước khác trên thế giới, bảo đảm tính lưu động (Roaming) quốc tế trên một diện rất rộng nên việc chiếm lĩnh thị trường và cạnh tranh của các hệ thống CDMA hiện thời có nhiều khó khăn Tuy nhiên, trong tương lai rất gần, khi nhu cầu thuê bao di động rất lớn, các biện pháp kỹ thuật và công nghệ đủ mạnh thì các hệ thống CDMA sẽ chiếm ưu thế tuyệt đối Theo ý kiến của các chuyên gia hàng đầu thế giới, các thế hệ tiếp theo (3G và 4G) của thông tin di

động sẽ là các hệ thống CDMA và các phát triển của nó Sơ đồ minh họa về các phương thức đa truy nhập được cho ở hình 1.1

1.2.4 Phân loại theo phương thức song công

Các phương thức song công trong thông tin di động bao gồm:

* Song công theo tần số (FDD - Frequency Division Duplex) FDD sử

dụng chủ yếu trong thông tin vô tuyến tế bào hay trong vành vô tuyến địa phương, trong đó liên lạc đi và về giữa BS và MS thực hiện trên hai tần số khác nhau bố trí trên hai dải tần khác nhau

* Song công theo thời gian (TDD - Time Division Duplex) TDD được

sử dụng chue yếu trong mạng liên lạc không dây CT Với TDD, chỉ một dải tần số liên lạc cả đi lẫn về và cấu trúc khung thời gian liên lạc được áp dụng

Việc phát từ BS tới MS diễn ra trong một nửa khung thời gian và nửa khung thời gian kia thì dành cho việc phát theo chiều ngược lại Trong thực tế, để đạt

được dung lượng thích hợp, các phương thức đa truy nhập và các phương thức song công được sử dụng trộn lẫn, tạo ra các loại hệ thống TDMA/TDD/FDMA (như trong CT-2), TDMA/TDD/FDMAD (như trong GSM), hay CDMA/FDD (như trong các hệ Qualcomm CDMA cung cấp bởi Qualcomm Ltd)

1.3 Hệ thống thông tin di động tổ ong GSM

Là một mạng vô tuyến tế bào gồm các BS đặt giữa các tế bào được bố trí thành mạng hình tổ ong Các băng sóng đường lên, đường xuống có độ rộng

W được chia thành các băng con Bc và mỗi giải băng con Bc được gán cho một

tế bào, N tế bào lân cận nhau hợp thành từng cụm N trạm gốc BS với W=N.Bc Các cụm này lại ghép giáp nhau và phủ kín vùng cần phủ sóng là phần diện tích cần cung cấp dịch vụ liên lạc di động Giữa các vùng phủ sóng, các mạng nối với nhau bằng đường trục riêng hoặc qua mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN-Pulic Switched Telephone Network) Hệ thống vô tuyến di

động tế bào (cellular mobile radio system) đầu tiên ở Châu Âu được lắp đặt

vào năm 1981 tại khu vực bán đảo Scan-đi-na-vơ, khởi đầu chỉ dùng cho vài ngàn thuê bao Cấu trúc của hệ thống GSM được cho ở hình 1.2

1

2 5 3

6 7

•4

1

2 5

6 7

2

2

1 3 2 1

Hình 1.2: Cấu trúc tổ ong của mạng vô tuyến tế bào GSM

Khoảng cách tái

sử dụng tần số

Cho tới năm 1992 thì toàn Châu Âu đã có 6 mạng tế bào khác nhau tại 16 nước, phục vụ 1,2 triệu thuê bao Lúc đó tại Châu Âu, giữa các hệ thống và các thiết bị thuê bao của các mạng khác nhau thì không tương thích Số thuê bao thấp dẫn tới giá trị thiết bị dịch vụ cao Trong tình hình như vậy, từ năm

1982 hội nghị bưu chính và viễn thông Châu Âu CEPT (Connference of Europe on Post and Telecommunications) đã thành lập nhóm chuyên gia về

thông tin di động GSM (Groupe Speciale Mobile) có nhiệm vụ xác định một

hệ thống thông tin di động công cộng tiêu chuẩn toàn Châu Âu hoạt động trên băng tần 900 MHz Nhóm này đã xác định hệ thống liên lạc số di động cho hệ GSM (nay được hiểu một các rộng rãi là "Global System for Mobile

Các thí nghiệm và mô phỏng đã được tiến hành ở nhiều nước Châu Âu trên nhiều loại hệ thống với nhiều nguyên tắc khác nhau Tới năm 1986, 9 đề nghị đầu tiên đã được đề xuất cho một hệ GSM toàn Châu Âu và đã được thử nghiệm tại một hội nghị diễn ra ở Pa-Ri: CD-900, MATS-D/W, ADPM, DMS-

90, MOBIRA, SFH-900, S900-D, MAXII, MATS-D/N Cả ba loại đa truy nhập (FDMA, TDMA, CDMA do Pháp và Đức đề xuất) và có tới 7 sơ đồ điều chế được thử nghiệm trong các hệ thống này, với tốc độ truyền 20Kbps tới 8Mbps Tại hội nghị này, đại diện các nhà quản lí và cung cấp dịch vụ thông tin từ 15 nước Châu Âu đã tiến hành bỏ phiếu lựa chọn cấu hình tiêu chuẩn của hệ thống GSM căn cứ theo các yêu cầu về hiệu quả sử dụng phổ tần, chất lượng âm thanh, giá thành máy di động, giá thành các trạm cố định, tính tiện lợi mang xách, khả năng phục vụ các dịch vụ mới và khả năng cùng hoạt động với các hệ thống hiện hành

Các thông số cơ bản của hệ thống GSM

* Phổ tần và các kênh vật lý ở GSM

Tần số được qui định cho GSM nằm trong dải tần từ 890 - 960 MHz trong

đó: + 890 - 915 MHz (đường lên - uplink)

+ 935 - 960 MHz (đường xuống - downlink) Các băng song công này phân bổ trên hai dải tần, với 124 cặp tần số vô tuyến được đánh số từ 0 đến 124, mỗi kênh rộng 200 KHz Khoảng cách giữa các sóng mang vô tuyến là 200 KHz, tần số đường lên (fL) và đường xuống (fU) cách nhau một khoảng 45 MHz và được xác định như sau:

- fL = 1710 MHz + (0,2 MHz) ì (N - 511), 512 ≤ N ≤ 885

- fU = fL + 95 MHz

Để cho các kênh lân cận không gây nhiễu lên nhau mỗi BTS phủ một tế bào của mạng phải sử dụng các tần số cách xa nhau, các ô sử dụng tần số giống nhau phải cách xa nhau và được gọi là tái sử dụng tần số

* Tổ chức đa thâm nhập bằng cách kết hợp giữa FDMA và TDMA

Truyền dẫn vô tuyến ở GSM được chia thành các cụm (burst) chứa hàng trăm bit đã được điều chế Mỗi cụm được phát đi trong một khe thời gian có

độ rộng là 577às ở một trong các kênh tần số có độ rộng 200 KHz

Một kênh tần số cho phép tổ chức các khung thâm nhập theo các khe thời gian Mỗi khung bao gồm 8 khe thời gian từ 0 đến 7 (TSo, TS1, TS2 TS7),

tức là trên một tần số có thể phục vụ tối đa được 8 cuộc đàm thoại cùng một lúc

* Mã hoá tiếng nói

Bộ mã hoá được sử dụng trong hệ thống GSM là một bộ mã hóa lai ghép

Bộ mã hóa này được gọi là: Mã hóa dự đoán tuyến tính – Dự đoán dài hạn - Kích thích xung đều (LPC - LTP - RPE) Tiếng nói được cắt ra thành từng

đoạn 20 ms sau đó mỗi đoạn được mã hóa riêng Tốc độ bit đầu ra là 13 Kbps (260 bit trong đoạn 20 ms)

Trong mã xoắn một khối n bit do bộ mã tạo ra không chỉ phụ thuộc vào k bit thông tin ở thời điểm được đưa vào bộ mã hóa mà còn phụ thuộc vào các bit thông tin của các khối trước đó Mã xoắn được xác định bởi các thông số sau:

- Tỷ lệ mã: r = k/n, trong đó n là số bit ở đầu ra khi ứng với k bit ở đầu vào

- Độ dài hữu hạn k (corntaint length), phụ thuộc vào số phần tử nhớ của

thanh ghi dịch

* Đan xen trong GSM

Trong thông tin di động do pha đinh sâu các lỗi bit thường xảy ra từng cụm dài Tuy nhiên, mã hoá kênh chỉ hiệu quả khi phát hiện và sửa lỗi ngẫu nhiên đơn lẻ và các cụm lỗi không quá dài Để đối phó với vấn đề này người ta chia khối bản tin cần gửi đi thành từng cụm ngắn rồi ghép xen với các cụm của các bản tin khác, nhờ vậy khi xảy ra cụm lỗi dài thì mỗi bản tin chỉ mất một cụm nhỏ, phần còn lại của bản tin vẫn cho phép các dạng mã hoá kênh khôi phục lại được bản tin đúng sau khi sắp xếp lại các cụm của bản tin theo thứ tự như phía phát, quá trình thực hiện như trên được gọi là đan xen

Trong hệ thống GSM đan xen được thực hiện hai lần, nhờ vậy khi bị mất cả một cụm (burst) chỉ gây ảnh hưởng tới 12,5% số bit của một khung tín hiệu tiếng nói

* Tốc độ truyền

Tốc độ tin thoại sau bộ mã hoá tiếng nói là 13 kbps (260 bit trong 20ms), tốc độ sau mã kênh là 22,8 kbps (456 bit trong 20ms) Sau đó tín hiệu được mã mật và lập khuôn cụm (bao gồm tín hiệu thoại, tín hiệu đồng bộ, tín hiệu

dò đường) khi này tốc độ của cả 8 khe thời gian trên 1 sóng mang là 271 kbps

* Điều chế số

Hệ thống GSM sử dụng phương pháp điều chế khóa chuyển pha cực tiểu Gao-xơ (GMSK-Gaussian Minimum Shift Keying) Đây là phương pháp điều

chế băng hẹp dựa trên kỹ thuật điều chế dịch tần, có đường bao không đổi, với

BT = 0,3 (B: Bandwidth-độ rộng băng tín hiệu, T: Bit time interval-độ rộng

một bit), nhờ đó mà độ rộng băng tín hiệu đã điều chế chỉ vào khoảng 1/3 độ rộng băng tín hiệu gốc (50 kHz so với 150 kHz) trong khi đó độ rộng băng vô tuyến vào khoảng 100kHz (chỉ cỡ 1/3 so với độ rộng băng của tín hiệu nhị phân vào cỡ 270 KHz) Nhờ vậy suy giảm xuyên nhiễu giữa 2 sóng mang lân

cận cỡ 18 dB và hơn 50 dB với giữa các sóng mang cách xa nhau

* Cân bằng Viterbi

Đường truyền vô tuyến bị ảnh hưởng phản xạ từ nhiều vật khác nhau người ta gọi đó là pha đinh nhiều tia dẫn tới giao thoa giữa các ký tự (ISI- InterSymbol Interference) gây ra lỗi bit Để giải quyết vấn đề này người ta áp

dụng nguyên lý của máy thu tối ưu: đây là một máy thu thông minh có khả năng xây dựng được mô hình kênh truyền ở mọi thời điểm Trong hệ thống GSM máy thu này sử dụng bộ cân bằng Viterbi Để bộ cân bằng có thể xây dựng được mô hình kênh ở các thời điểm khác nhau, người ta sử dụng chuỗi bit dò đường (26 bit trong các cụm thường) được phát đi, chuỗi này phản ánh tương đối chính xác tình trạng của đường truyền cho máy thu Do chuỗi này

được máy thu biết trước căn cứ vào độ sai lệch của chuỗi này máy thu có thể xây dựng được mô hình kênh ở thời điểm đang xét Sau đó máy thu sẽ cho các

tổ hợp bit khác nhau có thể có qua mô hình kênh và chọn tổ hợp nào cho đầu

ra mô hình kênh giống tổ hợp thu nhất Để việc lựa chọn tổ hợp nhanh nhất người ta sử dụng thuật toán Viterbi Nguyên lý của thuật toán này là trong khi tính toán ta loại bỏ các tổ hợp vào có xác suất thấp nhờ vậy giảm được số lượng tính toán cần thiết Bộ cân bằng Viterbi ở GSM cho phép xử lý các tín hiệu phản xạ trễ tới 15às Bộ cân bằng cũng đưa ra thông tin mềm đến bộ giải mã kênh tạo điều kiện cho bộ này chỉnh lỗi được tốt hơn Sơ đồ khối bộ cân bằng Viterbi được chỉ ra ở hình 1.3

Chọn sao cho khác nhau ít nhất

Các bit số liệu S Các bit số liệu

Cụm thu

Cụm lý tưởng

Hình 1.3: Bộ cân bằng Viterbi

* Kiểm soát điều khiển

Kiểm soát công suất là cần thiết trong thông tin di động nhằm mục đích giảm nhiễu giữa các tế bào gần nhau làm việc trên cùng một băng tần và tăng hiệu quả tái sử dụng tần số Điều khiển công suất còn tiết kiệm nguồn cho máy di động

1.4 Xu thế phát triển của thông tin di động

Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai mà tiêu biểu là hệ thống GSM và hệ thống IS-95 trong những năm qua đã không ngừng cải tiến nâng cấp nhằm đáp ứng yêu cầu ngày càng tăng của khách hàng Trong những năm qua hệ thống thông tin di động thế hệ hai cộng đã đạt được một số ưu thế đáng

kể đó là:

• Các dịch vụ mạng mới, cải thiện các dịch vụ liên quan đến truyền số liệu như nén số liệu của người sử dụng, số liệu chuyển mạch kênh tốc

độ cao và dịch vụ vô tuyến gói đa năng và số liệu tốc độ có thể lên tới

• Các cải tiến liên quan tới dịch vụ bản tin nhắn, những thông tin phục

vụ quảng bá như dự báo thời tiết, kết quả xổ số vv…;

• Các công việc liên quan đến tính cước như dịch vụ trả tiền trước, tính cước nóng và hỗ trợ ưu tiên vùng miền;

• Tăng cường công nghệ SIM Card, các dịch vụ định vị …

Tuy nhiên, xu thế phát triển của xã hội loài người trong thời đại công nghệ thông tin hiện nay, đòi hỏi một hệ thống thông tin di động mới ra đời (đó

là các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba) nhằm cung cấp các dịch vụ truyền thông cá nhân đa phương tiện Hộp thư thoại sẽ được thay thế bằng bưu thiếp điện tử được lồng ghép với hình ảnh và các cuộc thoại thông thường trước đây sẽ được bổ sung hình ảnh sống động hơn Cụ thể hệ thống thông tin

di động mới phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

• Là mạng băng rộng có khả năng truyền thông đa phương tiện Nghĩa là mạng phải bảo đảm được tốc độ bit của người sử dụng tới 2 Mbps và cao hơn nữa;

• Mạng phải có khả năng cung cấp độ rộng băng tần theo yêu cầu của mọi dịch vụ Điều này xuất phát từ việc thay đổi tốc độ bit của các dịch vụ khác nhau Ngoài ra cần bảo đảm đường truyền vô tuyến không đối xứng;

• Mạng phải cung cấp thời gian truyền theo yêu cầu Nghĩa là đảm bảo các kết nối chuyển mạch cho thoại, video và các khả năng số liệu gói cho các dịch vụ số liệu;

• Mạng phải có chất lượng dịch vụ tương đương với mạng cố định, nhất là

đối với tín hiệu thoại Ngoài ra mạng phải có khả năng sử dụng toàn cầu, nghĩa là phải có khả năng lưu động toàn cầu bao gồm cả thông tin di động

vệ tinh

Không dừng lại ở hệ thống 3G, những ý tưởng về một hệ thống thông tin

di động thế hệ thứ tư đã được hình thành, tốc độ dữ liệu truyền rất cao có thể lên hàng trăm Mbps cực kỳ hữu dụng cho các dịch vụ đa phương tiện vô tuyến Đầu năm 2002 những nghiên cứu mới nhất về hệ thống tin di động thế

hệ thứ tư đã được công bố theo dự kiến của các nhà khoa học thì tốc độ mà thế

hệ 4G có thể cung cấp lên tới 150 Mbps như vậy nó có thể đáp ứng được rất nhiều dịch vụ hấp dẫn đối với khách hàng Xu thế phát triển của hệ thống thông tin di động được cho ở hình 1.4

Xu hướng chung của việc phát triển hệ thống thông tin di động là tích hợp các hệ thống với nhau tạo thành một hệ thống chung, trong đó người sử dụng có thể được phục vụ bởi rất nhiều loại hình dịch vụ khác nhau Các hệ thống trên có nhiệm vụ bổ sung hỗ trợ lẫn nhau chứ không cạnh tranh nhau Tăng tốc độ truyền dẫn thông tin là một trong những vấn đề quan trọng đặt ra cho hệ thống thông tin di động thế hệ sau, một giải pháp kỹ thuật đang được nghiên cứu là sử dụng truyền dẫn song song tín hiệu trên nhiều sóng mang (còn gọi là hệ thống thông tin đa sóng mang) Giải pháp này đáp ứng được các yêu cầu nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần và triệt xuyên nhiễu giữa các ký

tự

Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 đặc biệt là hệ thống GSM đang phát triển rất mạnh mẽ và phần nào đã đáp ứng được các yêu cầu của người sử dụng Song chúng ta có thể khẳng định rằng sự ưu việt của các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba, thứ tư sẽ chiếm một thị phần lớn trong những năm không xa.

IMT-2000 Thế hệ 3

Chương 2:

các thông số và tiêu chuẩn cơ bản của

imt-2000

2.1 Các hoạt động quốc tế xây dựng tiêu chuẩn cho hệ thống 3G

Việc phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba được bắt đầu vào những năm cuối của thập kỷ 80, ngay từ khi mới ra đời nó đã chỉ ra rằng: ngoài khả năng cung cấp các dịch vụ có tốc độ lên tới 2Mbps sử dụng phổ tần hiệu quả, còn có khả năng phủ sóng toàn cầu giúp cho quá trình lưu động

(IMT-2000: International Mobile Telecommunication) là đạt tới sự linh động để có

thể hoạt động trong mọi môi trường như trong nhà, ngoài trời và trên xe Nó cũng có đủ linh động để quản lý các dịch vụ chế độ chuyển mạch gói và chế

độ chuyển mạch kênh cung cấp dịch vụ dữ liệu có tốc độ thay đổi Ngoài ra các yêu cầu này phải được thỏa mãn với chất lượng dịch vụ (QoS) ngang bằng với chất lượng của mạng hữu tuyến hiện tại với mức giá có thể chấp nhận

vụ đa phương tiện;

+ Công nghệ phải phù hợp để có thể giảm giá thành bảo đảm cung cấp truy nhập với giá cả phù hợp cho hơn 4 tỷ người hiện chưa có điện thoại

Sự phát triển thông tin di động và mạng Internet đã cho thấy rõ ràng nhu cầu của khách hàng bây giờ là: các dịch vụ đa phương tiện không đối xứng tương tác bên cạnh thông tin thoại ở mọi lúc, mọi nơi Yêu cầu chính của các dịch vụ đa phương tiện vô tuyến trong tương lai sẽ là sự đòi hỏi cung cấp một

dải các mức chất lượng để thỏa mãn những nhu cầu khác nhau của những thành phần phục vụ đa phương tiện khác nhau Chính vì thế IMT-2000 là một

kế hoạch ưu tiên hàng đầu của ITU, nhằm tạo ra khả năng truy nhập tới hạ tầng thông tin toàn cầu trong tương lai Đã có rất nhiều tổ chức đang phối hợp trong các hoạt động nhằm chuẩn hoá IMT-2000 bao gồm: các nhà lập quy tắc các tổ chức phát triển tiêu chuẩn, các nhà khai thác và các nhà sản xuất

• Các nhà khai thác hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai bao gồm: GSM, IS-136, IS-95 CDMA và PDC, đang trong quá trình nghiên cứu

và phát triển các hệ thống này tiến tới thế hệ thứ ba Những hệ thống này đã được các cơ quan tiêu chuẩn của từng vùng xem xét và đưa ra

đề xuất phù hợp cho ITU Các công nghệ được nghiên cứu và có

• Đề xuất cho hệ thống thông tin di động thế hệ ba bao gồm:

+ Hệ thống W- CDMA ( Wideband CDMA: Công nghệ đa truy nhập phân

chia theo mã băng rộng) Công nghệ W-CDMA có các tính năng cơ bản sau:

- Hoạt động đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng với băng tần 5MHz

- Lớp vật lý mềm dẻo có thể thích ứng được với tất cả các tốc độ trên một sóng mang vô tuyến

- Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1

Ngoài ra công nghệ này còn được tăng cường một số tính năng sau:

- Khả năng phân tập phát

- Anten thích ứng

- Hỗ trợ các cấu trúc thu tiên tiến

Hệ thống W- CDMA đã nhận được sự ủng hộ lớn nhất nhờ tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt là các dịch

vụ tốc độ bit thấp và trung bình Nhược điểm của W-CDMA là hệ thống không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chống nhiễu ở các môi trường làm việc như thoại không dây

+ Hệ thống W-TDMA (Wideband TDMA: Công nghệ đa truy nhập phân

chia theo thời gian băng rộng) Công nghệ W-TDMA có các tính năng cơ bản sau:

- Khả năng cân bằng thích ứng bởi các chuỗi dò đường trong các cụm TDMA

- Khả năng trung bình hóa nhiễu giao thoa bằng nhảy tần

- Khả năng thích ứng đường truyền

- Có hai kiểu cụm với các độ dài 1/16 và 1/64 cho số liệu tốc độ cao và thấp

- Kích thước tái sử dụng thấp

Ngoài ra công nghệ W-TDMA còn có một số tính năng cải tiến sau:

- Khả năng triệt nhiễu giao thoa giữa các ô

- Khả năng hỗ trợ anten thích ứng

- Khả năng khai thác TDD

- Các bộ cân bằng ít phức tạp cho các môi trường phân tán trễ lớn

Nhược điểm của công nghệ này là ở vùng dịch vụ tốc độ thấp (dịch vụ thoại chẳng hạn) Điều này dẫn đến hoặc giá trị đỉnh công suất rất cao hoặc mức công suất phát trung bình rất thấp Chính vì thế đối với dịch vụ thoại cần phải có thêm một tuỳ chọn băng hẹp đi kèm

+ Hệ thống OFDMA (Orthogonal FDMA: Công nghệ đa truy nhập phân

chia theo tần số trực giao) Các tính năng của công nghệ này như sau:

- Hoạt động với độ nhảy tần chậm kết hợp ghép kênh TDMA và OFDMA

- Mỗi tín hiệu của OFDMA (khối cơ bản) có khe băng tần là 100 kHz

- Tốc độ cao đạt được bằng cách ấn định một số khe băng để tạo nên băng rộng

- Phân tập thực hiện bằng cách chia thông tin cho các khe ở các sóng mang khác nhau

Ngoài ra hệ thống OFDMA còn có một số tính năng cải tiến sau:

+ Hệ thống TDMA/CDMA: Là hệ thống CDMA được áp dụng trên nền

cấu trúc của TDMA Nó có một số tính năng như sau:

- Khoảng phân cách giữa các tần số là 1,6 MHz

- Cấu trúc của cụm ở đoạn giữa dùng để đánh giá kênh

- Giảm nhiễu giao thoa bên trong ô bằng cách sử dụng tách tín hiệu đa người sử dụng trong một khe thời gian trên cùng một sóng mang

- Giảm kích cỡ tái sử dụng xuống 3 lần

+ Hệ thống ODMA: Đa truy nhập theo cơ hội Đây thực chất là một

giao thức chuyển tiếp chứ không phải là một phương thức đa truy nhập đơn thuần Hệ thống ODMA cho phép một máy di động nằm ngoài vùng phủ sóng của ô có thể phát các gói đến BS bằng cách chuyển tiếp qua một máy di động khác Hệ thống ODMA được xem xét sử dụng cho chế độ TDD với việc phát thu trên cùng một tần số Và ngày nay hệ thống ODMA được kết hợp với cùng

hệ thống W-CDMA

* Các hoạt động để tiêu chuẩn hoá cho ITU-2000/UMTS tập trung ở một

số vùng và những đề xuất đó được cho ở bảng 2.1

Đề xuất Mô tả Công nghệ truy

UWC-136 Thông tin vô tuyến phổ

NA:

cdma2000 CDMA băng rộng (theo

+ ETSI SMG (European Telecommunication Standards institute: Viện

tiêu chuẩn viễn thông châu Âu) ở châu Âu đã đề xuất khái niệm UTRA

đất toàn cầu) đối với IMT-2000 cho ITU-R (International Telecommunication Union Radio Sector: Liên minh viễn thông quốc tế - bộ phận vô tuyến)

+ RITT (Research institute of Telecommunication Transmission) ở Trung

Quốc đã trình bày và đề xuất cho ITU-R về SCDMA trên cơ sở CDMA đồng bộ cho các ứng dụng TDD và WLL (Wireless Local Loop: Mạch

TD-vòng thuê bao vô tuyến)

Bảng 2.1: Các đề xuất cho IMT-2000

+ ARIB (Association of Radio Industry and Business: Liên đoàn kinh

doanh và công nghiệp vô tuyến) và TTC (Telecommunication Technology Committee: ủy ban công nghệ viễn thông) ở Nhật Cơ quan tiêu chuẩn ARIB

đề xuất W-CDMA Đề xuất W-CDMA cho FDD của châu Âu và Nhật hầu như giống nhau Khái niệm W-CDMA của Nhật đã được đệ trình cho ITU-R Nhật dự định bắt đầu triển khai dịch vụ 3G vào cuối năm 2002

+ TTA (Telecommunication Technologies Association: Liên đoàn công

nghệ viễn thông) ở Hàn Quốc đã đưa ra hai đề xuất cho ITU-R một đề xuất rất gần với sơ đồ W-CDMA của Nhật, đề xuất còn lại giống như quan điểm của TIA về cdma2000

+ TIA (Telecommunications Industry Association: Liên đoàn công

nghiệp viễn thông) ở Mỹ đã đưa ra một số đề xuất như: đề xuất TDMA/136 phát triển từ hệ thống thứ hai IS -136, cdma2000 phát triển từ IS-95, tất cả những khái niệm này đều đã được trình lên cho ITU-R

Để xây dựng tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba các

tổ chức quốc tế sau đây đã được hình thành và hoạt động dưới sự điều khiển chung của ITU:

+ 3GPP1 (3rd Generation Partnership Project 1: đề án của các đối

tác thế hệ ba) Bao gồm các thành viên: ETSI,TTA, ARIB, TTC và T1P1

+ 3GPP2 (3rd Generantion Partnership Project 2: Đề án của các đối

tác thế hệ ba thứ hai) Bao gồm các thành viên: - TIA, T1P1: Mỹ

* Các nhóm nghiên cứu tiêu chuẩn IMT-2000 được chia thành hai nhóm trên cơ sở TDMA và CDMA như hình 2.1