Luận văn: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CDMA2000 1XEV-DO VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG

Chia sẻ: Orchid_1 Orchid_1 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:103

Thêm vào BST

Báo xấu

157
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Công nghệ CDMA trước đây chủ yếu được quân đội Mỹ sử dụng với mục đích quân sự. Từ năm 1985, Chính phủ Mỹ cho phép Qualcomm phát triển thành công nghệ CDMA cho thông tin di động và đã dành được nhiều kết quả nghiên cứu, ứng dụng về công nghệ này. Năm 1995, Qualcomm đã đưa ra phiên bản CDMA đầu tiên gọi là IS-95A. Hệ thống thông tin di động CDMA IS-95 dựa trên công nghệ điều chế trải phổ....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CDMA2000 1XEV-DO VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CDMA2000 1XEV-DO VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG NGÀNH: XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG MÃ SỐ: NGUYỄN THÁI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS. HÀ QUỐC TRUNG HÀ NỘI 2006
LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của chính bản thân. Các nghiên cứu trong luận văn này dựa trên những tổng hợp lý thuyết, và hiểu biết thực tế của em, không sao chép. Tác giả luận văn Nguyễn Thái Trường
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ 1 MỤC LỤC........................................................................................................ 2 CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................... 5 DANH MỤC HÌNH VẼ .................................................................................. 7 DANH MỤC BẢNG........................................................................................ 9 LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................. 1 PHẦN I: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN LÊN 3G............................................................................................................. 3 CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ... 3 I.1 Giới thiệu chung .................................................................................... 3 I.2 Ưu điểm của công nghệ CDMA ............................................................ 3 I.2.1 Tăng dung lượng hệ thống ........................................................... 3 I.2.2 Nâng cao chất lượng cuộc gọi...................................................... 7 I.2.3 Quá trình thiết kế được đơn giản hoá........................................... 8 I.2.4 Nâng cao tính bảo mật thông tin .................................................. 8 I.2.5 Cải thiện vùng phủ sóng............................................................... 8 I.2.6 Tăng thời gian sử dụng pin .......................................................... 8 I.2.7 Cung cấp dải thông theo yêu cầu ................................................. 9 I.2.8 Vấn đề nâng cấp mạng ................................................................. 9 I.3 Thực trạng mạng CDMA 2000 hiện nay ............................................... 9 I.4 Hướng phát triên lên 3G của CDMA 2000 1x .................................... 11 PHẦN II: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ 1X EV-DO ............................... 14 CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 1x EV-DO.............................. 14 II.1 Cấu trúc mạng CDMA 2000 1x EVDO ............................................. 14 II.2 Các đặc điểm mới của 1xEVDO ........................................................ 17 II.2.1 Tăng tốc độ cụm dữ liệu ........................................................... 17 II.2.2 Cơ chế thích ứng tốc độ của EV-DO ........................................ 18 II.2.3 Mô hình điều chế và mã hoá tiên tiến....................................... 19
II.2.4 Phân cực marco qua việc lựa chọn vô tuyến ............................ 19 II.2.5 Ghép kênh hiệu quả khi sử dụng phân cực đa người dùng....... 20 II.2.6 Các tính năng khác của EV-DO................................................ 22 II.2.7 Lý do lựa chọn 1x EVDO ......................................................... 24 II.3 Giao diện vô tuyến của 1x EV-DO .................................................... 26 II.3.1 Đường xuống ............................................................................ 26 II.3.2 Đường lên ................................................................................. 35 II.4 Cơ chế hoạt động của 1x EV-DO....................................................... 37 II.4.1 Điều khiển công suất................................................................. 37 II.4.2 Điều khiển tải trong 1x EVDO ................................................. 39 II.4.3 Cơ chế bảo mật của 1xEVDO................................................... 41 II.4.4 Chuyển giao .............................................................................. 42 II.5 Cơ chế xử lý cuộc gọi......................................................................... 51 II.5.1 Các trạng thái của AT ............................................................... 51 II.5.2 Các thủ tục xử lý ....................................................................... 53 II.5.3 Quá trình thực hiện cuộc gọi dữ liệu gói .................................. 58 II.5.4 Thủ tục báo hiệu cuộc gọi 1x EVDO........................................ 62 PHẦN III: GIẢI PHÁP CHO MẠNG 1X EV-DO VIỆT NAM ............... 65 CHƯƠNG III: THỰC TRẠNG MẠNG CDMA 2000 VIỆT NAM ......... 65 III.1 Thực trạng mạng CDMA 2000 ......................................................... 65 III.2 Các khó khăn và tồn tại..................................................................... 65 III.3 Phương hướng giải quyết chung ....................................................... 66 CHƯƠNG IV: MỘT SỐ GIẢI PHÁP CỤ THỂ ........................................ 67 IV.1 Thiết kế mạng CDMA 2000 1x EV-DO........................................... 67 IV.1.1 Giả thiết thông số đầu vào....................................................... 67 IV.1.2 Tính toán thông lượng cho các loại hình thuê bao.................. 68 IV.1.3 Tính toán cấu hình card kênh cho BTS................................... 70 IV.1.4 Tính toán đơn vị dịch vụ dữ liệu gói cho PCF ........................ 71 IV.1.5 Tính toán dung lượng trung kế ................................................ 71 IV.1.6 Tính toán dung lượng báo hiệu ............................................... 71
IV.1.7 Tính toán độ dự trữ đường truyền và xác suất phủ sóng......... 74 IV.2 Vấn đề chuyển vùng cho mạng CDMA 2000 Việt Nam.................. 79 IV.2.1 Định nghĩa chuyển vùng ......................................................... 79 IV.2.2 Các lợi ích của việc roaming................................................... 79 IV.2.3 Nguyên tắc thực hiện roaming ................................................ 80 IV.2.4 Vấn đề roaming của mạng CDMA Việt Nam........................ 84 PHẦN IV: KẾT LUẬN................................................................................. 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 92
CÁC TỪ VIẾT TẮT AAA Authentication, Authorization, and Accounting AN Access Network ANSI American National Standards Institute AT Access Terminal BHCA Busy Hour Call Attempts BHSM number of Busy Hour Short Message BSC Base Station Controller BTS Base Trasciever Station CCS7 Common Channel signaling System 7 CDMA Code Division Multiple Access DRC Data Rate Control EDGE Enhanced Data rate for GSM Evolution EV-DO Evolution Data Optimized EV-DV EVolution Data and Voice FCH Fundamental Channel FER Frame Error Ratio GSM Globle System for Mobile Communication HA Home Agent HLR Home Location Register IMSI International Mobile Station Identity IS-2000 Interim Standard -2000 IS-856 Interim Standard -856 IS-95 Interim Standard 95 ISUP ISDN User Part MAC Medium Access Control MDN Mobile Directory Number MO Mobile Originated
MSC Mobile Swiching Center MSU Message Signalling Unit MT Mobile Terminated PCF Packet Control Function PCM Pulse Code Modulation PDSN Packet Data Serving Node PN Pseudo Noise PPP Point-to-Point Protocol PSK Phase-Shift Keying QAM Quadrature Amplitude Modulation RA Reverse Activity RAN Radio Access Network RLP Radio Link Protocol RPC Reverse Power Control RRI Reverse Rate Indicator RSSI Received Signal Strength Indication R-UIM Removable User Identity Module SCH Supplemental Channel SMSC Short Message Service Center TCH Traffic CHannel TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol TDMA Time Division Multple Access TIA/EIA Electrical Industries Association/Telecommunications Industry Association TLDN Temporary Locator Directory Number UATI Unicast Access Termination Identifier UMTS Universal Mobile Telecommunications System VLR Visited Location Register WCDMA Wideband Code Division Multiple Access
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tốc độ tăng trưởng thuê bao của CDMA 2000. ............................. 10 Hình 1.2 Lộ trình phát triển của các công nghệ............................................. 11 Hình 1.3 Tình hình triển khai CDMA 2000 1xEV trên thế giới ................... 12 Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát của mạng 1xEVDO. ............................................. 14 Hình 2.2 1x EV-DO yêu cầu 01 sóng mang riêng biệt.................................. 15 Hình 2.3 Minh hoạ thích ứng tốc độ của 1xEV-DO...................................... 18 Hình 2.4 Thông lượng hệ thống khi sử dụng phân cực đa người dùng......... 21 Hình 2.5 So sánh khả năng cung cấp dịch vụ của các công nghệ ................. 25 Hình 2.6 Tối đa thông lượng nhờ sử dụng hiệu quả công suất phát BTS. .... 26 Hình 2.7 Chu kỳ của kênh điều khiển đường xuống. .................................... 27 Hình 2.8 Cấu trúc khe thời gian đường xuống của 1xEVDO. ...................... 27 Hình 2.9 Cấu trúc kênh đường xuống của 1xEV-DO. .................................. 28 Hình 2.10 RPC và DRCLock được ghép kênh theo thời gian......................... 29 Hình 2.11 Các cấu trúc tốc độ đường xuống của 1xEVDO. ........................... 30 Hình 2.12 Cấu trúc gói tin lớp vật lý của kênh lưu lượng đường xuống. ....... 31 Hình 2.13 Kênh điều khiển được ghép kênh theo thời gian............................ 32 Hình 2.14 AT lựa chọn sector có tốc độ cao để gửi yêu cầu phục vụ ............. 34 Hình 2.15 Cấu trúc khe thời gian đường lên của 1xEVDO............................. 35 Hình 2.16 Cấu trúc kênh đường lên của 1xEV-DO......................................... 35 Hình 2.17 Các cấu trúc tốc độ đường lên của 1xEVDO. ................................ 37 Hình 2.18 Điều khiển công suất vòng kín ....................................................... 38 Hình 2.19 Thêm một pilot vào active set......................................................... 45 Hình 2.20 Chuyển giao soft handoff ảo........................................................... 47 Hình 2.21 Chuyển đổi trạng thái của AT trong trạng thái trống ..................... 52 Hình 2.22 Chuyển đổi trạng thái của AT trong trạng thái kết nối................... 53 Hình 2.23 Thủ tục khởi tạo. ............................................................................. 54 Hình 2.24 Thủ tục đăng ký. ............................................................................. 54 Hình 2.25 Thủ tục sắp xếp phiên. .................................................................... 55
Hình 2.26 Thủ tục yêu cầu kết nối................................................................... 56 Hình 2.27 Thủ tục sắp xếp kết nối................................................................... 56 Hình 2.28 Thiết lập phiên PPP. ....................................................................... 57 Hình 2.29 Thủ tục chuyển giao soft/softer ...................................................... 58 Hình 2.30 Chu trình xử lý cuộc gọi dữ liệu gói............................................... 59 Hình 2.31 AT khởi tạo kết nối từ trạng thái chờ ............................................. 59 Hình 2.32 AT kết thúc kết nối và chuyển về trạng thái chờ ............................ 60 Hình 2.33 AN kết thúc kết nối và chuyển về trạng thái chờ ........................... 61 Hình 2.34 AT tái khởi tạo kết nối từ trạng thái chờ ........................................ 61 Hình 2.35 AN tái khởi tạo kết nối từ trạng thái chờ ........................................ 62 Hình 2.36 Khởi tạo cuộc gọi bởi AT ............................................................... 62 Hình 2.37 Tái kích hoạt kết nối bởi AN .......................................................... 63 Hình 2.38 Tái kích hoạt kết nối bởi AT.......................................................... 63 Hình 2.39 Giải phóng kết nối bởi AT.............................................................. 64 Hình 2.40 Giải phóng phiên bởi AT ................................................................ 64 Hình 4.1 Mô hình kết nối roaming giữa hai mạng ........................................ 80 Hình 4.2 Quá trình xử lý roaming cho cuộc gọi thoại................................... 81 Hình 4.3 Quá trình xử lý roaming cho nhắn tin............................................. 82 Hình 4.4 Quá trình nhận thực cho cuộc gọi dữ liệu gói roaming .................. 83
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 So sánh dung lượng thoại giữa các công nghệ. ................................ 4 Bảng 1.2 So sánh tốc độ dữ liệu giữa các công nghệ....................................... 4 Bảng 2.1 So sánh thông lượng giữa các công nghệ. ...................................... 17 Bảng 2.2 So sánh tốc độ download giữa các công nghệ. ............................... 24 Bảng 2.3 So sánh giữa công nghệ CDMA 2000 1x và 1xEV-DO................. 25 Bảng 4.1 Thông số giả thiết cho thoại 1x. ..................................................... 68 Bảng 4.2 Thông số giả thiết cho dữ liệu gói 1x. ............................................ 69 Bảng 4.3 Thông số giả thiết cho dữ liệu kênh 1x. ......................................... 69 Bảng 4.4 Thông số giả thiết cho dữ liệu 1xEV-DO ...................................... 70 Bảng 4.5 Bán kính phủ sóng đường xuống của 1x EV-DO........................... 76 Bảng 4.6 Xác suất phủ sóng đường lên của 1x EV-DO................................. 76 Bảng 4.7 Kết quả tính toán cho đường lên (Reverse Link). .......................... 77 Bảng 4.8 Kết quả tính toán cho đường xuống (Forward Link)...................... 78
-1- LUẬN VĂN CAO HỌC Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ CDMA trước đây chủ yếu được quân đội Mỹ sử dụng với mục đích quân sự. Từ năm 1985, Chính phủ Mỹ cho phép Qualcomm phát triển thành công nghệ CDMA cho thông tin di động và đã dành được nhiều kết quả nghiên cứu, ứng dụng về công nghệ này. Năm 1995, Qualcomm đã đưa ra phiên bản CDMA đầu tiên gọi là IS-95A. Hệ thống thông tin di động CDMA IS-95 dựa trên công nghệ điều chế trải phổ. Công nghệ và lý thuyết trải phổ đã trở thành động lực phát triển và được ứng dụng cho nhiều ngành công nghiệp vô tuyến như truyền thông cá nhân, truyền thông đa truy nhập truyền thông thuê bao vô tuyến ở mạng nội hạt, truyền thông vệ tinh, định vị toàn cầu, ra đa xung... Hiệu suất sử dụng độ rộng băng tần cao và khả năng truy nhập là những yếu tố đã làm cho công nghệ CDMA trở thành công nghệ quản lý tắc nghẽn hàng đầu trong các mạng điện thoại vô tuyến di động với số lượng thuê bao ngày càng lớn. Đáp ứng các yêu cầu của thực tế, các phiên bản mới của CDMA như CDMA 20001x, CDMA 2000 1xEV-DO đã được đưa vào ứng dụng trong thông tin di động và đã được nhiều nhà khai thác lựa chọn với nhiều ưu điểm như: dung lượng mạng lớn, tính năng cải thiện chất lượng thoại, dễ dàng phát triển mạng và khả năng truyền số liệu tốc độ cao, đáp ứng được các dịch vụ tiên tiến sử dụng băng thông rộng như truyền số liệu tốc độ cao, các dịch vụ giải trí multimedia.... Tuy nhiên việc sử sụng các công nghệ CDMA mới nói chung và ở Việt nam nói riêng gặp một số khó khăn, ví dụ như khả năng roaming bị hạn chế, không tương thích với các công nghệ hiện có ... Đây là một vấn đề rất được quan tâm trong hoạt động tác nghiệp, nghiên cứu hàng ngày của tôi. Vì những lý do trên, tôi đã lựa chọn Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO để thực hiện đề tài nghiên cứu tốt nghiệp cao học của mình. Nguyễn Thái Trường
-2- LUẬN VĂN CAO HỌC Lời nói đầu Luận văn “Nghiên cứu công nghệ CDMA 2000 1xEV-DO và đề xuất một số giải pháp ứng dụng” sẽ được chia làm 3 phần với 4 chương trong đó phần 1 sẽ tập trung nghiên cứu về công nghệ CDMA 2000 1x và CDMA 2000 1xEV-DO; phần 2 là một số đề xuất ứng dụng cho mạng CDMA với các giải pháp về thiết kế mạng và roaming cho các mạng CDMA Việt Nam; phần 3 là một số kết luận tóm tắt về luận văn. Cụ thể: Chương I: “Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển” sẽ trình bày về các ưu điểm của công nghệ CDMA 2000 so với các công nghệ di động khác và xu hướng phát triển lên 3G để đáp ứng các yêu cầu về chất lượng và dịch vụ của khách hàng. Chương II: “Công nghệ CDMA 2000 1xEV-DO” sẽ tập trung nghiên cứu về cấu trúc, cơ chế hoạt động và các điểm mới của CDMA 2000 1x EV- DO. Chương III: “Thực trạng mạng CDMA 2000 tại Việt Nam” sẽ giới thiệu sơ lược về hệ thống mạng CDMA Việt Nam hiện nay, các khó khăn, tồn tại và những phương hướng giải quyết chung để thúc đẩy mạng CDMA phát triển. Chương IV: “ Một số giải pháp cụ thể” sẽ đề xuất một giải pháp ứng dụng cụ thể gồm giải pháp về thiết kế một hệ thống CDMA 2000 1xEV-DO tiêu chuẩn và đề xuất roaming cho mạng CDMA Việt Nam. Do khả năng và kiến thức còn hạn chế nên cuốn luận văn này chắc chắn sẽ không khỏi có những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được những góp ý của các thầy cô giáo, các đồng nghiệp và bạn đọc để hoàn thiện cuốn luận văn này. Nguyễn Thái Trường
-3- LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển PHẦN I: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN LÊN 3G CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN I.1 Giới thiệu chung Thông tin di động đang phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới. Sự ra đời của thông tin di động số GSM đã tạo nên bước ngoặt lớn, đem tới cho con người những lợi ích không thể phủ nhận được về thời gian, chi phí, tính tiện dụng... Trên thế giới, GSM chiếm 70% số thuê bao di động, 30% còn lại chia sẻ bởi các công nghệ TDMA khác như IS-95 (CDMA), AMPS, IS96, PDC... Tuy nhiên, khi nhu cầu về thông tin di động của con người ngày càng tăng, ngày càng đòi hỏi cao hơn về tốc độ, chất lượng, loại hình, chi phí ... thì GSM đã bộc lộ những nhược điểm không thể đáp ứng được các yêu cầu này. Trước tình hình đó, xu thế tất yếu của thông tin di động là phải phát triển công nghệ mới, khắc phục nhược điểm của thông tin di động thế hệ 2, đem lại những dịch vụ di động cao cấp hơn, đưa thông tin di động phát triển lên một tầm cao mới - đó là thông tin di động thế hệ 3 mà một trong những đại diện là công nghệ CDMA2000. Trong các phần tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về các đặc điểm của công nghệ CDMA2000, lý do nó được lựa chọn làm công nghệ của thế hệ thứ ba và phiên bản công nghệ thê hệ thứ 3 của CDMA2000. I.2 Ưu điểm của công nghệ CDMA I.2.1 Tăng dung lượng hệ thống Với dải tần là 10MHz thì W-CDMA chỉ có 2 sóng mang/sector (mỗi sóng mang là 5MHz), còn CDMA 2000 có tới 7 sóng mang/sector (mỗi sóng Nguyễn Thái Trường
-4- LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển mang là 1,25MHz). Như vậy với 62 kênh lưu lượng TCH/sóng mang thì W- CDMA có tối đa 124TCH/sector còn CDMA 2000 1x có tới 266TCH/sector. TDMA GSM GSM WCDMA CDMA 2000 1x 21 ÷ 35 29 ÷ 47 111 ÷ 176 230.9 ÷ 328.7 Erl 37 29 ÷ 44 38 ÷ 58 124 ÷ 190 245 ÷ 343 User/Sector 48 Re-use 7/21 4/12 3/9 1/1 1/1 Bảng 1.1 So sánh dung lượng thoại giữa các công nghệ. Với các giả định như trên từ bảng so sánh trên ta thấy dung lượng thoại của CDMA 2000 1x là lớn nhất trong các công nghệ TDMA, GSM, W- CDMA và do đó số người sử dụng cùng một lúc là lớn nhất. CDMA CDMA 2000 GPRS EDGE WCDMA 2000 1x 1xEV-DO Lưu lượng trung bình 256 768 1800 2450 11060 (Kbps) Mẫu tái sử dụng tần số 3/9 3/9 1/1 1/1 1/1 Bảng 1.2 So sánh tốc độ dữ liệu giữa các công nghệ. Qua bảng trên ta thấy dung lượng số liệu của CDMA 2000 1x và 1xEV-DO lớn hơn rất nhiều so với các công nghệ trên nền GSM khác như GPRS, EDGE và thậm chí cả W-CDMA. Nhờ khả năng truyền số liệu tốc độ cao mà CDMA 2000 có thể đưa ra một mức giá dịch vụ truyền số liệu rất cạnh tranh. Tái sử dụng tần số Công nghệ CDMA sử dụng một tần số duy nhất cho tất cả các trạm với độ rộng băng thông lớn vì vậy dung lượng của mạng CDMA lớn hơn rất Nguyễn Thái Trường
-5- LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển nhiều so với dung lượng của GSM và các công nghệ khác vì số người sử dụng trong một sector của hệ thống CDMA tương đương với số người sử dụng trên toàn bộ một kênh CDMA 1,25MHz. Giảm tỷ số Eb/N0 Các hệ thống số chia ô đều sử dụng mã sửa lỗi. Các hệ thống điều chế băng hẹp thường sử dụng các phương thức ít phức tạp hơn để tốn ít dải băng tần hơn. Do đó, để giữ chất lượng âm thanh tốt thì nhà khai thác phải cần một tỷ số Eb/N0 cao(năng lượng bít/công suất nhiễu), dẫn tới họ phải giới hạn số lượng người sử dụng trên hệ thống nên làm hạn chế dung lượng. Trong khi đó, CDMA sử dụng phương pháp mã hoá sửa lỗi tiên tiến nên yêu cầu tỷ số Eb/N0 không cao. Việc sử dụng tỷ số Eb/N0 thấp hơn để đạt được các tiêu chuẩn về chất lượng thoại khiến cho hệ thống CDMA có dung lượng lớn hơn, cần ít công suất truyền tải hơn so với các hệ thống băng hẹp. Mã hoá tốc độ biến đổi Sự phát hiện ra tính linh động của thoại là một thay đổi khác giúp tăng dung lượng hệ thống CDMA. IS-95 CDMA đã lợi dụng tính linh động của thoại bằng cách sử dụng các bộ mã hoá có tốc độ biến đổi. Trong một cuộc nói chuyện qua điện thoại, một người chỉ thực sự nói trong khoảng 35% thời gian cuộc gọi, 65% còn lại là nghe người kia nói hoặc là thời gian im lặng nếu như người kia không nói. Nguyên tắc của bộ mã hoá có tốc độ biến đổi là nó chỉ hoạt động ở tốc độ cao và cung cấp chất lượng thoại tốt nhất khi có sự hoạt động của tiếng nói. Khi không phát hiện thấy tiếng nói thì bộ mã hoá sẽ hạ thấp tốc độ mã hoá vì không có lý do gì phải mã hoá sự im lặng ở tốc độ cao. Khi đó, tốc độ mã hoá có thể giảm xuống đến 4 hoặc 2 hoặc 1Kbps. Bởi vậy, bộ mã hoá có tốc độ biến đổi chỉ sử dụng hết Nguyễn Thái Trường
-6- LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển dung lượng kênh khi thực sự cần thiết. Vì mức nhiễu giao thoa do tất cả những người sử dụng gây ra trực tiếp quyết định dung lượng của hệ thống và sự phát hiện ra tính linh động của thoại đã làm giảm mức nhiễu trong hệ thống nên dung lượng có thể đạt tới giá trị cực đại. Điều khiển công suất Một yếu tố then chốt quan trọng để nâng cao dung lượng của CDMA là điều khiển công suất. Mục đích thiết kế chủ yếu của một hệ thống CDMA là để tất cả những người sử dụng cùng nhận được một mức công suất như nhau từ trạm gốc và để mức công suất này càng thấp càng tốt trong khi vẫn duy trì được cuộc gọi có chất lượng cao. Bất kỳ một công suất nào lớn hơn nhu cầu sẽ chỉ làm tăng thêm mức nhiều toàn bộ trên kênh CDMA một cách không cần thiết và sẽ làm giảm dung lượng của hệ thống. Bởi vậy, việc điều khiển công suất càng chính xác thì dung lượng càng lớn. Trong CDMA, trạm gốc liên lạc với trạm di động MS, chỉ dẫn cho trạm di động điều chỉnh tăng giảm công suất.Trạm di động chỉ truyền đủ công suất để duy trì đường nối, do vậy công suất truyền dẫn trung bình của CDMA thấp hơn nhiều so với công suất truyền dẫn của hệ thống tương tự. Ô liên tục đo đạc tín hiệu nhận được từ máy di động và so sánh với mức công suất thiết kế và sau đó quyết định sẽ tăng hay giảm công suất truyền dẫn của một trạm di động xác định. Công việc này được tiến hành cứ mỗi 1,25ms một lần, tức 800lần/1 giây. CDMA điều chỉnh mức công suất lên xuống theo 84 mức của 1dB. Phương thức này bảo đảm rằng cho dù mobile có ở gần hay xa ô thì mỗi mobile vẫn nhận được một mức công suất như nhau. Nguyễn Thái Trường
-7- LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển I.2.2 Nâng cao chất lượng cuộc gọi Các hệ thống điện thoại cellular sử dụng công nghệ CDMA cung cấp âm thanh có chất lượng cao hơn và ít xảy ra rớt cuộc gọi hơn các hệ thống hoạt động dựa trên những công nghệ khác. Có nhiều đặc tính tồn tại trong hệ thống CDMA đã tạo ra khả năng đó như: • Các phương pháp sửa lỗi tiên tiến làm tăng khả năng chính xác cho các khung nhận được. • Các bộ mã hoá tinh vi cho phép mã hoá tốc độ cao và giảm tạp âm nền. • CDMA sử dụng ưu điểm của nhiều loại phân tập khác nhau để nâng cao chất lượng thoại như: o Phân tập tần số (bảo vệ khỏi fađing chọn lọc tần số). o Phân tập không gian (dùng 2 anten nhận). o Phân tập đường truyền (sử dụng bộ thu Rake để khắc phục sự thu nhận một tín hiệu qua nhiều đường gây ra “nhiễu giao thoa” và thậm chí còn nâng cao chất lượng âm thanh). o Phân tập thời gian (dùng cài xen và mã hoá). • Thực hiện chuyển giao soft để góp phần làm tăng chất lượng thoại bằng cách cung cấp một kết nối “make before break”. Quá trình chuyển giao softer giữa các sector của cùng 1 cell cũng cung cấp những lợi ích tương tự. • Điều khiển công suất chính xác, bảo đảm cho tất cả các mobile đều có mức công suất gần bằng mức công suất tối ưu để có thể đạt được một chất lượng thoại tốt nhất. Nguyễn Thái Trường
-8- LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển I.2.3 Quá trình thiết kế được đơn giản hoá Tất cả thuê bao sử dụng chung một sóng mang CDMA, cùng chia sẻ một phổ tần số với nhau. Hệ số sử dụng lại tần số bằng 1 là một yếu tố quan trọng đã làm cho dung lượng của CDMA lớn hơn nhiều so với các công nghệ khác, đồng thời nó còn làm cho việc thiết kế hệ thống đơn giản hơn. Nhà khai thác sẽ không phải lập kế hoạch sử dụng tần số - một công việc hết sức phức tạp trong hệ thống tương tự và TDMA. Quan trọng hơn, kể cả việc điều chỉnh lại tần số để mở rộng cũng được loại bỏ. Nếu nhà khai thác muốn thêm một cell hay một kênh mới thì không cần phải thiết lập lại toàn bộ tần số của hệ thống. I.2.4 Nâng cao tính bảo mật thông tin Thông tin trong CDMA được bảo mật rất cao, việc xâm nhập bất hợp pháp vào tín hiệu CDMA là cực kỳ khó. Đó là vì các khung thông tin đã số hoá được trải phổ trên một nền phổ rộng. Hơn thế nữa, trong tương lai CDMA có các kế hoạch mã hoá số mới để tạo ra các mức bảo mật và an toàn hơn nhiều. I.2.5 Cải thiện vùng phủ sóng Một cell CDMA có vùng phủ sóng lớn hơn nhiều so với cell tương tự hay số khác vì CDMA sử dụng thiết bị thu có độ nhạy lớn hơn các kỹ thuật khác. Do đó, để phủ sóng cùng một vùng địa lý như nhau thì số cell CDMA phải dùng sẽ ít hơn. Tuỳ thuộc vào nhu cầu tải của hệ thông và nhiễu giao thoa mà việc giảm số cell có thể tới 50% so với GSM. I.2.6 Tăng thời gian sử dụng pin Do việc điểu khiển công suất chính xác và các đặc tính khác của hệ thống, các máy mobile CDMA thường chỉ truyền công suất bằng một phần Nguyễn Thái Trường
-9- LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển nhỏ công suất so với các máy tương tự và TDMA. Điều này cho phép các thuê bao tăng thời gian sử dụng pin của máy mobile. I.2.7 Cung cấp dải thông theo yêu cầu Một kênh CDMA băng rộng cung cấp tài nguyên chung mà tất cả các mobile trong hệ thống cùng dùng chung, tuỳ theo ứng dụng là truyền thoại, dữ liệu, fax hay ứng dụng khác. Tại một thời điểm bất kỳ, phần dải thông không được sử dụng bởi mobile này thì có thể được cung cấp cho một mobile khác. Điều này làm cho CDMA thực sự linh hoạt và được khai thác để tạo ra các khả năng mạnh hơn như dịch vụ dữ liệu tốc độ cao. I.2.8 Vấn đề nâng cấp mạng Không giống như việc nâng cấp mạng GSM (2G) lên thế hệ thứ 3 là EDGE hay W-CDMA thì cần phải lắp thêm một hệ thống trạm BTS mới (với EDGE) hay cả một mạng CDMA (với W-CDMA) chạy song song với mạng cũ, CDMA 2000 1x khi phát triển mạng lên 3G - CDMA 2000 1xEV là khá đơn giản, chúng ta sẽ chỉ phải lắp thêm các card thu phát mới cho 1xEV và nâng cấp phần mềm hệ thống. Như vậy so với việc phát triển GSM W- CDMA thì việc phát triển từ CDMA 2000 1x lên CDMA 2000 1xEV đòi hỏi lắp thêm ít thiết bị hơn, đơn giản hơn mà vẫn tận dụng được cơ sở hạ tầng mạng đã triển khai. I.3 Thực trạng mạng CDMA 2000 hiện nay Với những ưu điểm vượt trội so với các công nghệ di động khác, CDMA đã có những phát triển rất nhanh chóng trong những năm gần đây. Hầu hết các nhà khai thác mới đều lựa chọn công nghệ CDMA cho hệ thống của mình, không những thế các nhà khai thác GSM hiện hữu cũng triển khai công nghệ CDMA 2000 để có thể cung cấp các dịch vụ 3G. Nguyễn Thái Trường
- 10 - LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển Tính đến tháng 8 năm 2006 thì đã có gần 200 nhà khai thác trên 72 nước và vùng lãnh thổ sử dụng công nghệ CDMA 2000 với tổng số thuê bao đạt khoảng 275 triệu thuê bao trong đó khu vực châu Mỹ La Tinh và châu Á Thái Bình Dương là hai khu vực có số thuê bao lớn nhất, chiếm khoảng 80% tổng số thuê bao. CDMA 2000 đang là công nghệ có tốc độ tăng trưởng thuê bao lớn nhất hiện nay, mỗi tháng CDMA 2000 có khoảng 8.5 triệu thuê bao mới. Dự kiến số lượng thuê bao CDMA 2000 sẽ đạt khoảng 350 triệu thuê bao vào cuối năm 2006 và đạt khoảng 450 thuê bao vào năm 2009. Với 275 triệu thuê bao như hiện nay CDMA chiếm 13% thị phần thuê bao di động trên toàn thế giới (trên tổng số 2 tỷ thuê bao di động hiện nay). Với tốc độ phát triển thuê bao vượt trội như hiện nay, dự báo thị phần thuê bao CDMA sẽ đạt 18% vào năm 2009. Hình 1.1 Tốc độ tăng trưởng thuê bao của CDMA 2000. Nguyễn Thái Trường