intTypePromotion=1
Array
(
    [0] => Array
        (
            [banner_id] => 143
            [banner_name] => KM - Normal
            [banner_picture] => 316_1568104393.jpg
            [banner_picture2] => 413_1568104393.jpg
            [banner_picture3] => 967_1568104393.jpg
            [banner_picture4] => 918_1568188289.jpg
            [banner_picture5] => 
            [banner_type] => 6
            [banner_link] => https://alada.vn/uu-dai/nhom-khoa-hoc-toi-thanh-cong-sao-ban-lai-khong-the.html
            [banner_status] => 1
            [banner_priority] => 0
            [banner_lastmodify] => 2019-09-11 14:51:45
            [banner_startdate] => 2019-09-11 00:00:00
            [banner_enddate] => 2019-09-11 23:59:59
            [banner_isauto_active] => 0
            [banner_timeautoactive] => 
            [user_username] => minhduy
        )

)

Đề tài: Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W-CDMA

Chia sẻ: Trường Su Pham Ky Thuat | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:103

0
116
lượt xem
45
download

Đề tài: Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W-CDMA

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung của đồ án gồm 4 chương: chương 1 tổng quan về mạng thông tin di động, chương 2 kỹ thuật trải phổ và công nghệ CDMA, chương 3 hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA, chương 4 những kiến nghị triển khai WCDMA tại Việt Nam.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W-CDMA

  1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA LỜI NÓI ĐẦU  Thế  kỉ 21 được coi là thế  kỉ  của tri thức do đó nhu cầu và trao đổi và xử  lý  thông tin ngày càng lớn. Trong những năm đầu của thế kỉ mới chúng ta được chứng   kiến bước phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin mà điển hình ngày càng có  nhiều công nghệ  mới để truyền dữ liệu có hiệu quả. Tại Việt Nam cũng đang có  một cuộc cách mạng chuyển từ thế hệ 2G sang 3G trong lĩnh vực thông tin  di động  để bắt kịp với sự phát triển của thế giới. Hiện nay, mạng thông tin di động của Việt Nam đang sử  dụng công nghệ  GSM và CDMA băng thông hẹp, các công nghệ  này trở  nên lạc hậu và quá tải  trước là trước các yêu cầu về dịch vụ mới như truyền số liệu tốc độ  cao, xem tivi   trên điện thoại di động, truy cập WAP, internet và nhiều dịch vụ  giá trị  gia tăng  khác. Vì vậy sự  thay thế  của các công nghệ  thế  hệ  3G như  WCDMA và CDMA­ EVDO là điều tất yếu. Thực tế phần lớn các thuê bao tại Việt Nam đang sử dụng   mạng GSM mà WCDMA là bước phát triển tiếp của GSM nên em chọn đề tài “Hệ  thống thông tin di động thế  hệ thứ ba UMTS W­CDMA” cho nội dung nghiên cứu  đồ  án của mình nhằm góp thêm hiểu biết cho những người quan tâm và tìm hiểu   công nghệ mới này. Mặc dù em đã cố  gắng nhiều nhưng do trình độ  và thời gian có hạn nên  không thể  tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những góp ý, phê  bình và hướng dẫn từ thầy cô bạn bè.  Trong quá trình thực hiện đồ  án em đã nhận được rất nhiều sự  quan tâm,   giúp đỡ  và hỗ  trợ  từ  thầy hướng dẫn :Ths.Vương Hoàng Nam.  Thầy đã luôn  1
  2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA tận tình chỉ bảo và đưa ra những đánh giá, những lời khuyên thiết thực giúp em   có thể hoàn thành tốt đồ án của mình. Em xin trân trọng cảm ơn thầy. Em   cũng xin cảm  ơn sự  hướng dẫn, giúp đỡ  của các Thầy cô trong khoa  Điện tử  Viễn thông và bạn bè những người đã giúp em hoàn thành luận văn tốt   nghiệp.  Hà Nội, ngày 15  tháng 05 năm 2008                                                                                  Sinh viên thực hiện                                                                                    Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 2                      
  3. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA TÓM TẮT ĐỒ ÁN  Nội dung chính cùa bản đồ án này nhằm giới thiệu một cách tổng quan về hệ  thống W­CDMA theo tiêu chuẩn của Châu Âu. Trong chương đầu của đồ  án là   tổng quan về sự phát triển của hệ thống thông tin chủ yếu giới thiệu những mốc   lịch sử  đáng chú ý và những hệ thống điển hình của hệ  thống thông tin qua các   thời kì. Chương thứ hai đề cập chủ yếu đến công nghệ CDMA là nền tảng của  W­CDMA gồm có các đặc tính điển hình của CDMA và kĩ thuật trải phổ  là  phương thức truy nhập mới quyết định sự   ưu việt của hệ  thống CDMA so với   các hệ  thống trước đó. Trong chương ba hệ  thống W­CDMA được giới thiệu   như  là một công nghệ mới cho thế hệ 3G tại Việt Nam. Chương bốn là một số  đề xuất về việc triển khai W­CDMA tại Việt Nam mang tính khả thi.  Nội dung của đồ án này gồm 4 chương: Chương 1 Tổng quan về mạng thông tin di động. Chương 2 Kỹ thuật trải phổ và công nghệ CDMA. Chương 3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA. Chương 4 Những kiến nghị triển khai WCDMA tại Việt Nam Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 3
  4. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA MỤC LỤC  CHƯƠNG 1                                                                                                                              ..........................................................................................................................      5  TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG                                                                                             .........................................................................................      5  THÔNG TIN DI ĐỘNG                                                                                                          ......................................................................................................      5  b/TDMA (Time Division Multiple Access)­ Đa truy nhập phân chia theo thời gian.   .  8 .     c/CDMA (Code Division Multiple Access)­ Đa truy nhập phân chia theo mã                 .............     9  2.2. Tổng quan công nghệ CDMA                                                                                   ...............................................................................       27 Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 4                      
  5. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1.Lịch sử phát triển của mạng thông tin di động Lịch sử  của ngành liên lạc viễn thông ra đời từ  những thí nghiệm đầu tiên   của Hertz về  tần số   ở  thế  kỉ  18.  Hệ  thống vô tuyến đầu tiên xuất hiện năm  1919, khi  ấy nó chỉ  phục vụ  việc nghiên cứu liên lạc bằng sóng radio và được   xây dựng ở hai trạm tại Boston và Baltimore ứng dụng đầu tiên của liên lạc sóng   radio là liên lạc đường biển. Tới năm 1933 hệ  thống thông tin trên đất liền mới  đưa và khai thác mà ứng dụng chủ yếu của nó là thông tin trong cảnh sát và lực   lượng cứu hỏa với băng tần 35MHz gồm 10 kênh, khoảng cách mỗi kênh là   40kHz, việc chuyển mạch bằng tay bởi  điện thoại viên. Năm 1946 hệ  thống  thông tin thương mại đầu tiên ra đời với hoạt động tại băng tần 150MHz. Năm  1964 hệ thống MJ ra đời sử dụng công nghệ  mạch trong hệ thống làm giảm độ  rộng mỗi kênh từ  120kHz xuống còn 30kHz. Các hệ  thống điện thoại di động   đầu tiên này ít tiện lợi và dung lượng rất thấp trong khi chi phí sử dụng khá tốn  kém. Hệ  thống thông tin tế  bào của Bell đã được nghiên cứu thí nghiệm từ  năm  1947 cuối cùng năm 1975 hệ  thống này đã được thử  nghiệm và được cấp phép  tiến hành từ  năm 1977, năm 1978 hệ  thống thông tin tế  bào đàu tiên được xây  dựng với độ  rộng băng tần 20MHz, 870­890MHz cho hướng đi và 825­845MHz   cho hướng về, chia thành nhiều kênh mỗi kênh có độ  rộng 30kHz sử dụng công  nghệ phân chia theo tần số FDD do vậy có tất cả 666 kênh. Năm 1981 hệ thống   này được đưa và sử dụng tại châu âu. Hệ thống này được phát triển lên hệ thống  5
  6. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA AMPS (Advance Mobile Phone Service) năm 1983 được coi là dịch vụ  thoại tiên  tiến.    Sau một thập kỉ  phát triển, người ta nhận thấy rằng các hệ  thống tổ  ong  tương tự  cũng dần không thể  đáp  ứng được nhu cầu ngày càng tăng vào thế  kỷ  sau nếu như không loại bỏ được các hạn chế cố hữu của các hệ thống này như: Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng thấp. Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xẩy ra khi máy di động chuyển dịch trong môi  trường pha đinh đa tia.  Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi.  Không đáp ứng được các dịch vụ mới hấp dẫn đối với khách hàng.  Không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ  sở  hạ  tầng. Không tương thích giữa các hệ  thống khác nhau, đặc biệt là  ở  Châu Âu,   làm cho thuê bao không thể sử dụng được máy di động của mình ở  nước   khác.   Để khắc phục những hạn chế kể trên hệ thống thông tin di động cần phải  chuyển từ kỹ thuật tương tự sang kỹ thuật thông tin số cùng với kĩ thuật đa truy  nhập mới. Hệ  thống thông tin di động số  sử  dụng kỹ  thuật đa thâm nhập phân  chia theo thời gian (TDMA) được nghiên cứu và tiến hành tại một số nước Tây  Âu năm 1981 như  Thụy Điển, Nauy, Phần Lan, Đan Mạch sau này xuất hiện   nhiều chuẩn cho hệ thống này và năm 1991 châu âu thống nhất một chuẩn duy   nhất cho hệ thống này là GSM hệ thống thông tin toàn cầu. GSM có thể nói là bước phát triển tiếp của TDMA, GSM là sự kết hợp của   cả  TDD và FDD nên cho dung lượng lớn hơn, GSM cũng bắt đầu cung cấp vài   dịch vụ truyền dữ liệu, kết  nối internet. Các nhà nghiên cứu ở Mỹ tìm ra hệ thống thông tin di động số mới là công   nghệ đa thâm nhập phân chia theo mã (CDMA). Công nghệ này sử dụng kỹ thuật  trải phổ trước đó đã có các ứng dụng chủ yếu trong quân sự. Được thành lập vào  năm 1985, Qualcom đã thương mại hóa công nghệ  CDMA cho thông tin di động  Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 6                      
  7. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA và đã nhận được nhiều bằng phát minh trong lĩnh vực này. Đến nay công nghệ  này đã trở  thành công nghệ  thống trị   ở  Bắc Mỹ, Qualcom đã đưa ra phiên bản  CDMA đầu tiên được gọi là IS ­ 95 A.   Ngoài các hệ  thống thông tin di động mặt đất, các hệ  thống thông tin di   động vệ  tinh: Global Star và Iridium cũng được đưa vào thương mại trong năm  1998.    Hiện nay để  đáp  ứng nhu cầu ngày càng tăng của các khách hàng viễn  thông về cả dịch vụ viễn thông mới các hệ thống thông tin di động đang  hướng  tới thế hệ thứ ba, có hai tiêu chuẩn đã được chấp thuận cho IMT­2000 đó là: W­ CDMA   và   cdma2000.   W­CDMA   được   phát   triển   lên   từ   GSM   thế   hệ   2   và  cdma2000 được phát triển lên từ  IS­95 thế  hệ  2.  Ở  thế  hệ  này các hệ  thống   thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả  năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2 Mbit/s. Để phân biệt với các hệ thống thông   tin di động băng hẹp hiện nay các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba được  gọi là hệ thống thông tin di động băng rộng.  1.2.Các phương thức đa truy nhập Trong mỗi tế bào một BTS liên lạc với  nhiều MS. Qua giao diện vô tuyến   MS thiết lập và thực hiện với bất kỳ thuê bao nào khác. Việc phân chia các kênh  liên lạc cho mỗi MS được gọi là kỹ thuật đa truy nhập.  Có 5 phương thức đa truy  nhập khác nhau: 1. Đa truy nhập phân chia theo không gian ­ SDMA  2.  Đa truy nhập phân chia theo cực tính – PDMA. Phục vụ các cuộc gọi theo   các sự phân cực khác nhau của sóng vô tuyến  3. Đa truy nhập phân chia theo tần số ­ FDMA  4. Đa truy nhập phân chia theo thời gian – TDMA  5. Đa truy nhập phân chia theo mã – CDMA  Trong đó có 3 phương pháp được sử dụng chủ yếu là : a/FDMA (Fre quency Division Multiple Access)­Đa truy nhập phân chia theo   tần số. Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 7
  8. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA Nguyên tắc: Phổ  tần số  cung cấp cho kênh thông tin được chia thành 2N   kênh tần kế  tiếp, giữa chúng có khoảng tần bảo vệ. Mỗi người sử  dụng được  gán cho một kênh tần riêng. N kênh kế tiếp dành cho hướng lên, N kênh dành cho  hướng xuống. Đặc điểm: ­ Kênh tần số  sử  dụng trong thời gian liên lạc có thể  thay đổi khi MS di  chuyển từ một tế bào sang một tế bào bên cạnh (chuyển vùng). ­ Nhiễu giao thoa do các kênh tần số kề nhau. ­ BTS có nhiều bộ  thu phát riêng cho mỗi MS làm việc trên một kênh tần   số riêng. Hình 1.1 Phổ tín hiệu FDMA  Hệ  thống FDMA điển hình là hệ  thống di động AMPS (Advance Mobile   Phone System ). b/TDMA (Time Division Multiple Access)­ Đa truy nhập phân chia theo thời   gian. Nguyên tắc: Phổ tần cung cấp chia thành các kênh, mỗi kênh tần được chia   N khe thời gian, mỗi kênh ứng với một khe thời gian nhất định trong một chu kỳ  khung. Mỗi kênh (khe thời gian) được ấn định cho người sử dụng khác nhau. Tin  tức là tín hiệu số tổ chức dạng gói, gói có bít địa chỉ đầu cuối, bít đồng bộ… Đặc điểm: ­ Tín hiệu truyền đều là tín hiệu số. ­  Liên lạc song công, mỗi hướng ở các dải tần khác nhau. Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 8                      
  9. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA ­ Việc đồng bộ, trể rất phức tạp.  Hình 1.2 Phổ tín hiệu TDMA Hệ  thống TDMA điển hình là hệ  thống GSM (Global System for Mobile  Communication). c/CDMA (Code Division Multiple Access)­ Đa truy nhập phân chia theo mã Nguyên tắc: Giao thức CDMA không chia sẻ  phổ  tần số hay thời gian mà  nó phân chia bằng cách mỗi người sử dụng sẽ được phân biệt với nhau bằng các   mã khác nhau (mã trải phổ). Tín hiệu được trải phổ  trên băng tần rộng. Để  thu  được dữ  liệu ban đầu, thì máy thu phải dùng mã trải phổ  chính xác như  khi tín   hiệu được xử  lý  ở  bên máy phát. Nếu mã trải phổ   ở  máy thu khác hoặc không   đồng bộ  với mã trải phổ  tương  ứng  ở  máy phát thì tin tức truyền đi không thể  thu và hiểu được ở máy thu. Đặc điểm: ­ Phổ tần trải rộng gấp nhiều lần phổ tín hiệu ban đầu. ­ Sử dụng mã giả ngẫu nhiên. ­ Có rất nhiều loại giao thức CDMA khác nhau: DS, FH,… ­ Giảm nhiễu Fading đa đường. ­ Liên lạc song công, mỗi hướng ở các dải tần khác nhau. ­ Việc đồng bộ, trể rất phức tạp.  Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 9
  10. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA Hình 1.3 Phổ tín hiệu CDMA Hệ thống điển hình cho công nghệ CDMA là IS­95. 1.3 Hệ thống thông tin tổ ong Cellular. Quan niệm Cellular ra đời từ cuối những năm bốn mươi với Bell. Thay cho  mô hình phát quảng bá với công suất lớn và ăng ten cao là những cell có diện tích  bé có máy phát BTS công suất nhỏ. Khi các cell ở cách nhau một khoảng cách đủ  xa thì có thể sử dụng lại tần số. Vùng phục vụ  của hệ  thống điện thoại di động Cellular được chia thành  nhiều vùng phục vụ  nhỏ, do mỗi trạm thu phát sử  dụng ba anten thu phát, mỗi   anten lại đặt cách nhau 120 độ  nên vùng phủ  sóng có dạng một tổ  ong hình lục  giác được gọi là các cell. Trong mỗi cell có một trạm gốc BTS. BTS liên lạc vô  tuyến với tất cả  các máy thuê bao di động MS có mặt trong cell. MS có thể  di   động giữa các cell và nó phải được chuyển giao để  làm việc với một BTS liền   kề mà nó hiện đang trong cùng phủ sóng mà không làm gián đoạn cuộc gọi. Các   Cell kề nhau sử dụng tần số khác nhau, các Cell ở cách xa hơn một khoảng cách  nhất định có thể tái sử dụng cùng một tần số đó. Hiệu quả  sử  dụng tần số của   hệ thống điện thoại di động tăng lên nhờ việc tái sử  dụng tần số và do đó dung  lượng thuê bao được phục vụ sẽ tăng lên. Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 10                      
  11. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA Hình 1.4 Hướng phát sóng của một trạm gốc Hình 1.5 đưa ta một mạng điện thoại di động tổ ong bao gồm các trạm gốc   (BTS). Vùng phục vụ của một BTS được gọi là cell và nhiều cell được kết hợp   lại thành vùng phục vụ của hệ thống. Kích thước phủ sóng mỗi cell thay đổi tùy  theo vùng. Một hệ thống tế bào bao gồm nhiều tế bào, mỗi tế  bào có một trạm  gốc vô tuyến. Các vùng được phủ sóng bởi các trạm có dạng tế bào nên người ta   gọi là hệ thống thông tin theo mô hình tế bào.. Hệ  thống tế  bào ra đời giúp giảm chi phí hoạt động của các đài phát nhờ  giảm công suất phát, hệ  thống làm việc mềm dẻo hơn., đặc biệt nó giải quyết  bài toán dung lượng. Khi số thuê bao tập chung lớn trong một vùng chỉ  cần chia  nhỏ  ô phủ  sóng nơi đó thành các tế  bào con bằng cách thêm các trạm thu phát   sóng và theo lý thuyết có thể đáp ứng được vô hạn số thuê bao. Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 11
  12. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống thông tin tổ ong. Mỗi vùng phủ sóng tế bào được đặc trưng bởi một phân hệ trạm gốc BSS,   các trạm BSS này được liên kết với một phân hệ chuyển mạch NSS, các phân hệ  chuyển mạch NSS này lại liên kết với các cổng GATEWAY để  kết nối với các  mạng khác khi cần.Sau đây là cấu trúc đặc trưng của hệ thống tổ ong GSM.  Hệ thống điện thoại tế bào gồm: 1. MS : Máy di động gồm bộ thu/phát RF, anten và bộ điều khiển. 2. BSS : Hệ thống trạm gốc ­ BTS : Đài vô tuyến gốc gồm các bộ thu/phát RF để kết nối MS với MSC,   anten, bộ điều khiển, đầu cuối số liệu. ­ BSC : Đài điều khiển trạm gốc làm nhiệm vụ  điều khiển chọn kênh cho   BTS và chịu trách nhiệm chuyển đổi, thích ứng tốc độ của thiết bị TRAU. Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 12                      
  13. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA Hình 1.6 Cấu trúc cơ bản của hệ thống tổ ong (GSM) 3. SS : Phân hệ chuyển mạch    ­ HLR : Bộ  ghi định vị  thường trú chịu trách nhiệm nắm giữ  mọi dữ  liệu  một cách thường xuyên kể từ khi MS bắt đầu nhập mạng. ­ VLR : Bộ ghi định vị tạm trú chính là HLR lưu động, nó chỉ làm nhiệm vụ  lưu giữ số liệu tạm thời khi MS lưu động. ­ EIR : Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR có chức năng cho phép hoặc không   cho phép MS vào mạng. ­ MSC : Trung tâm chuyển mạch điện thoại di động MSC xử  lý các cuộc  gọi đi và đến từ mỗi BS và cung cấp chức năng điều khiển trung tâm cho   Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 13
  14. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA hoạt động của tất cả các BS một cách hiệu quả để truy nhập vào tổng đài   của mạng PSTN. MSC bao gồm: + Bộ điều khiển + Bộ kết nối cuộc gọi + Thiết bị ngoại vi + Cung cấp chức năng thu nhập số  liệu cước với cuộc gọi đã hoàn  thành 4. AUC có chức năng công nhận số liệu lấy từ HLR. 5. OMC  : Trung tâm vận hành và bảo dưỡng 6. ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ 7. PSPDN : Mạng chuyển mạch công cộng theo gói  8. CSPDN : Mạng chuyển mạch số công cộng  9. PSTN  : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng 10. PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng Trong đó: MS gồm bộ thu/phát RF, anten và bộ điều khiển. BTS gồm  các  bộ   thu/phát  RF  để   kết nối  MS  với MSC,  anten,  bộ   điều   khiển, đầu cuối số liệu. BSC làm nhiệm vụ  điều khiển chọn kênh cho BTS và chịu trách nhiệm  chuyển đổi, thích ứng tốc độ của thiết bị TRAU. MSC xử lý các cuộc gọi đi và đến từ  mỗi BS và cung cấp chức năng điều   khiển trung tâm cho hoạt động của tất cả  các BS một cách hiệu quả  để  truy  nhập vào tổng đài của mạng PSTN. MSC bao gồm: ­ Bộ điều khiển ­ Bộ kết nối cuộc gọi ­ Thiết bị ngoại vi ­ Cung cấp chức năng thu nhập số liệu cước với cuộc gọi đã hoàn thành  Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 14                      
  15. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA MS, BTS, MSC được liên kết với nhau thông qua các đường kết nối thoại   và số liệu. Mỗi máy di động sử  dụng một cặp kênh thu/phát (kênh có thể  là RF   hoặc cũng có thể là CDMA hoặc TDMA); cặp kênh này có thể  thay đổi khi MS   di chuyển qua lại giữa các tế bào (chuyển vùng). Bộ phận điều khiển của MSC sẽ điều khiển sắp đặt, quản lý hoạt động  của toàn bộ hệ thống. MSC kết nối để thiết lập cuộc gọi giữa các máy thuê bao di động với nhau   các thuê bao di động và cố  định, và trao đổi thông tin báo hiệu đa đường qua   đường số liệu giữa MSC và BS. (Để liên lạc được với thuê bao của mạng điện   thoại cố định cần phải có giao diện giữa MSC và PSTN ). Việc trao đổi thông tin giữa BTS và MSC có thể thực hiện bằng đường  truyền vô tuyến cố định (mircowave link) hoặc cáp. HRL chịu trách nhiệm nắm giữ mọi dữ liệu một cách thường xuyên kể từ  khi MS bắt đầu nhập mạng. VLR chính là HLR lưu động, nó chỉ làm nhiệm vụ lưu giữ số liệu tạm thời   khi MS lưu động. AUC có chức năng công nhận số liệu lấy từ HLR. EIR có chức năng cho phép hoặc không cho phép MS vào mạng. 1.4  Sự phát triển của hệ thống thông tin cellular. Hệ  thống điện thoại di động thương mại đầu tiên được đưa vào dùng sử  dụng băng tần 150 MHz tại Saint Louis ­ Mỹ  vào năm 1946 với khoảng cách   kênh là 60 KHz và số lượng kênh bị hạn chế chỉ đến 3.  Năm 1948, một hệ  thống điện thoại di động hoàn toàn tự  động đầu tiên ra  đời ở Richmond Indiana.  Năm 1956 hệ  thống lần đầu sử  dụng băng  tần 450 MHz, người sử  dụng  phải ấn nút để điện thoại viên kết nối cuộc gọi. Từ những năm sáu mươi kênh thông tin di động có dải thông tần số 30 kHz  với kỹ thuật FM  ở băng tần 450MHz đưa hiệu suất sử  dụng phổ  tần lên gấp 4  lần so với cuối thế chiến II.  Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 15
  16. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA Năm 1964 hệ thống MJ ra đời, hoạt động trên băng tần 150 MHz có thể tự  chọn kênh liên lạc nhưng vẫn cần điện thoại viên. Năm 1969 hệ thống MK ra đời, hoạt động trên băng tần 450 MHz và hoàn   toàn tự động. Từ  những năm bảy mươi, hệ  thống Cellular kỹ  thuật tương tự  ra đời, tần  số điều chế là 850MHz, FM. Tương ứng là sản phẩm thương mại AMPS ra đời  năm 1983. Đến đầu những năm chín mươi một loạt các hệ  thống ra đời như  TACS, NMTS, NAMTS,...  Tuy nhiên, do nhu cầu phát triển các hệ  thống cũ không đáp  ứng được các   yêu cầu ngày càng tăng do đó thông tin di động thế hệ thứ hai ra đời sử dụng kỹ  thuật số  với những  ưu điểm vượt trội. Hệ  thống thông tin di động Cellular thế  hệ thứ hai có 3 tiêu chuẩn chính: GSM, IS­5, JDC.  Năm 1991 hệ  thống GSM được công nhận  ở  Châu Âu và nhiều nước trên  thế giới. Thế hệ ba bắt đầu từ những năm sau thập kỷ chín mươi là kỹ thuật số với   CDMA và TDMA cải tiến. Chuẩn của thế hệ thứ ba được công nhận năm 1999. TACS GSM (900) GPRS WCDM A NMT GSM (1800) (900) GSM (1900) GPRS IS­136 (1900) IS­95 (J­STD­008) EDGE (1900) IS­136 TDMA (800) AMPS cdma2000 cdma2000 IS­95 1x Mx CDMA (800) SMR iDEN (800) Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 16 1G 2G 2.5G  3G                      
  17. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA Hình 1.7 Lịch sử phát triển của mạng viễn thông qua các thế hệ. CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT TRẢI PHỔ  VÀ CÔNG NGHỆ CDMA 2.1 Kỹ thuật trải phổ  Phổ tần số vô tuyến là tài nguyên của từng quốc gia, khu vực, được quản  lý theo hướng dẫn của ITU. Trên cơ sở các yêu cầu do ITU đặt ra, cơ quan quản  lý viễn thông sẽ quy hoạch, cấp phát dải tần viễn thông của quốc gia cho các nhà  khai thác. Trước đây vấn đề này được giải quyết theo phương pháp cấp các băng  tần khác nhau cho các dịch vụ  khác nhau.Tuy nhiên do băng tần vô tuyến là hữu   hạn, trong khi đó nhu cầu về  phổ tần vô tuyến tăng ngày càng nhanh khi ra đời  hệ thống thông tin di động tế bào, các dịch vụ mới đòi hỏi một phương pháp mới   để giải quyết hiệu quả hơn vấn đề trên. Kỹ thuật trải phổ đã được nghiên cứu và áp dụng trong lĩnh vực quân sự từ  những năm 1930, tuy nhiên gần đây các kỹ  thuật này đã được nghiên cứu và áp  dụng thành công trong các hệ  thống thông tin di động tế  bào nhu nhu cầu cấp  bách của việc giải quyết vấn đề cạn kiệt dung lượng trong GSM. 2.1.1. Khái niệm trải phổ Một hệ thống được gọi là hệ thống trải phổ nếu có các đặc điểm sau : 1. Băng tần truyền dẫn lớn hơn nhiều so với băng tần thông tin. 2. Băng tần truyền dẫn được xác định bởi mã trải phổ  hay mã giả  ngẫu   nhiên, độc lập với thông tin được gửu đi. Dãy mã trải phổ mã hoá tín hiệu thông   Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 17
  18. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA tin. Điều này làm cho công suất tín hiệu bị trải rộng ra trên một băng tần rất lớn,  dẫn đến mật độ công suất thấp hơn. Như vậy, bản chất của kỹ thuật trải phổ là sự thực hiện trải phổ tín hiệu   ở  phía phát sau đó điều chế  và phát đi.  Ở  phía thu sẽ thực hiện nén phổ  trở  lại   làm cho ảnh hưởng của nhiễu bị tối thiểu hoá. Từ những yếu tố đưa ra ở  trên ta   thấy rằng, phổ của tín hiệu càng trải rộng ở phía phát và co hẹp lại ở phía thu thì   càng có lợi về tỷ số tín hiệu/tạp âm (S/N). Tỷ  số  giữa băng tần truyền dẫn Bc và băng tần thông tin Bi được gọi là   tăng ích do xử lý (Gp) của hệ thống trải phổ     Bc Gp Bi Máy thu sẽ  thực hiện khôi phục thông tin ban đầu bằng việc tương quan   giữa tín hiệu thu được với bản sao của mã trải phổ đã được sử dụng ở phía phát.   Như vậy, máy thu chỉ khôi phục được thông tin khi nó biết được dãy mã trải phổ  đã được sử dụng ở phía phát. 2.1.2. Các ưu điểm của kỹ thuật trải phổ so với truyền dẫn băng hẹp a. Khả năng đa truy nhập Nếu tại một thời điểm nào đó có nhiều người cùng có yêu cầu liên lạc  trong cùng một giải băng tần thì máy thu có khả năng phân biệt tín hiệu đối với   mỗi người sử dụng, do mỗi người có một dãy mã duy nhất và các dãy mã này có   mức tương quan chéo đủ  nhỏ. Việc tương quan giữa tín hiệu thu được với một   dãy mã trải phổ ứng với một người sử dụng nào đó sẽ  chỉ làm cho phổ  tín hiệu   của người sử dụng co hẹp lại trong khi các tín hỉệu của người sử dụng khác vẫn  bị trải rộng trên băng tần truyền dẫn. Do đó, trong băng tần thông tin, chỉ có công  suất tín hiệu của người sử dụng đang quan tâm là đủ  lớn để có thể cho máy thu   nhận được. Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 18                      
  19. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA 1 1 1 1&2 2 2 2 a b c d Hình 2.1. Nguyên lý thông tin trải phổ a. Hai tín hiệu băng hẹp có cùng dải thông được phát đi tới 2 người sử  dụng. b. Hai tín hiệu được trải phổ từ các tín hiệu băng hẹp. c. Tín hiệu do cả hai người sử dụng thu cùng tại một điểm. d. Tại máy thu của người sử dụng thứ nhất chỉ có tín hiệu thứ  nhất được  nén trở lại  phổ gốc tín hiệu ban đầu Ta thấy rằng cùng một lúc có thể có hai tín hiệu cùng được truyền đi trong  cùng một băng tần, nhưng tại máy thu chỉ có tín hiệu 1 được nén phổ  trở  lại và   khôi phục được còn tín hiệu 2 vẫn như là nhiễu. b. Khả năng chống nhiễu đa đường Tín hiệu tới máy thu qua nhiều đường khác nhau: trực tiếp, phản xạ. Các   tín hiệu đa đường có biên độ và pha khác nhau làm tăng tín hiệu tổng tại một vài  tần số và giảm tín hiệu tại các tần số khác. Nhờ đặc tính đó trong tín hiệu băng  rộng đã tạo ra một sự phân tập tần số một cách tự  nhiên có tác dụng chống pha  đinh chọn lọc. c. Khả năng bảo mật Tín hiệu được truyền đi trong cùng một băng tần chỉ có thể được nén phổ  và khôi phục lại khi máy thu có mã trải phổ  đã sủ  dụng cho tín hiệu đó  ở  máy   phát.  Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 19
  20. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS W­CDMA d. Khả năng loại trừ nhiễu Việc tương quan chéo giữa mã trãi phổ  và một tín hiệu băng hẹp sẽ  làm  trải rộng công suất của tín hiệu băng hẹp. Nhờ  vậy, có thể  giảm công suất   nhiễu trong băng tần thông tin, tạp âm nền có phổ rộng sẽ bị giảm nhỏ. Ở máy thu, sau khi nén phổ nhiễu từ các máy di động khác không được nén   phổ  cũng tương tự  như  tạp âm. Nhiễu từ  các nguồn phát sóng không trải phổ  nếu có băng tần trùng với băng tần (dải thông) của máy thu sẽ  bị  trải phổ, mật  độ phổ công suất của nhiễu giảm xuống.   Vậy bản chất làm việc theo nguyên tắc trải phổ   ở  máy phát, nén phổ   ở  máy thu làm cho ảnh hưởng của nhiễu và tạp âm được tối thiểu hóa. Tại máy thu  tín hiệu trải phổ được nén phổ  trong khi nhiễu băng hẹp lại bị  trải phổ, làm nó  xuất hiện như tạp âm nền so với tín hiệu mong muốn. Nhiễu Tin tức Nhiễu Tin tức Hình 2.2. Minh họa khả năng chống nhiễu e. Khả năng chống nhiễu  phá Việc chống nhiễu phá (nhiễu do con người sinh ra) được khắc phục tương   tự như nhiễu tự nhiên. Những tín hiệu không có sự tương quan về dãy mã ngẫu  nhiên đều bị trải rộng ra và trở thành nhiễu nền ở phía thu. f. Xác xuất phát hiện thấp Vì mật độ  công suất của tín hiệu thấp nên tín hệu trải phổ  khó có thể  bị  phát hiện. Sv :Trần Quang Hào CĐĐT1­K50 20                      

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản