nghiên cứu hệ thống thông tin đa truy nhập cdma

Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG TẾ BÀO
SVTH: Trương Văn Thông
1
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
TẾ BÀO
I. Lịch Sử Phát Triển Của Thông Tin Di Động:
Thông tin di động đã được sử dụng khá lâu. Mặc dù các khái niệm tổ ong, các
kỹ thuật trải phổ, điều chế số và công nghệ vô tuyến đã được biết đến.
Hơn 50 năm trước đây, dịch vụ di động mãi đến đầu những năm 1960 mới
xuất hiện ở dạng sử dụng được, vậy khi đó nó mới chỉ là các sửa đổi thích ứng của
các hệ thống vận hành. Các hệ thống điện thoại đầu tiên này ít tiện lợi và dung
lượng thấp so với các hệ thống ngày nay. Cuối cùng các hệ thống thoại tổ ong điều
song công sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) đã xuất
hiện vào những năm 1980. Cuối những năm 1980 người ta nhận thấy các hệ thống
tổ ong tương tự không thể đáp ứng được nhu cầu càng tăng của người sử dụng vào
tương lai nếu không loại bỏ được các hạn chế cổ hữu của hệ thống này như:
Phân bổ tần số rất hạng chế, dung lượng thấp.
Thoại ồn, và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch.
Không đáp ứng được các dịch vụ mới của khách hàng.
Không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị, và cơ sở hạ tầng.
Không đảm bảo tính bảo mật của cuộc gọi.
Không tương thích các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở Châu Âu.
Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải sử dụng kỹ thuật thông
tin số cho thông tin di động, cung với các kỹ thuật đa truy cập mới.
Một số ưu điểm của thông tin di động số Cellular:
Sử dụng kỹ thuật điều chế số tiên tiến nên hiệu suất sử dụng phổ tần số
cao hơn.

Số hoá tín hiệu thoại với tốc độ bít ngày càng thấp,cho phép nhiều kênh
thoại hơn vào dòng bít tốc độ chuẩn.
Giảm tỷ lệ tin tức báo hiệu, tỷ lệ lớn hơn cho tin tức người sử dụng.
Áp dụng kỹ thuật mã hoá kênh, và mã hoá nguồn của truyền dẫn số.
SVTH: Trương Văn Thông
2
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
Hệ thống chiếm nhiều kênh chung CCI (Cochannel Interference) và các
kênh kề (Adjacert Channel Interfernce) hiệu quả hơn. Điều này làm tăng dung
lượng hệ thống.
Nhận thực, truyền số liệu kết nối ISDN.
Điều khiển truy cập và chuyển giao hoàn hảo hơn, dung lượng tăng, diện
tích cell nhỏ hơn, chuyển giao nhiều hơn, báo hiệu dễ dàng hơn xử lý bằng
phương pháp số.
Đặc điểm của mô hình điện thoại di động tế bào cell là việc sử dụng lại tần
số, và diện tích của cell khá nhỏ trong thực tế, sự tăng trưởng trong một cell nào đó
chiếm mức chất lượng giảm sút quá mức, người ta thực hiện việc chia tách cell
thành các cell nhỏ hơn, người ta sử dụng công suất nhỏ hơn và các mẩu sử dụng ở
tỷ lệ xích nhỏ hơn. Các hệ thống đó sẽ cung cấp thêm nhiều loại hình dịch vụ mới
như: Thông tin thoại, âm thanh hình ảnh, hội nghị truyền hình, giáo dục từ xa, …
thông suốt trong phạm vi toàn cầu.
II. Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động Tế Bào:
1. Tổng Quan:
Toàn bộ vùng phục vụ của hệ thống điện thoại di động tổ ong được chia
thành nhiều vùng phục vụ nhỏ, gọi là các ô, mỗi ô có một trạm gốc phụ trách và
được điều khiển bởi tổng đài sao cho thuê bao vẫn duy trì được cuộc gọi một cách
liên tục khi di chuyển giữa các ô.
Trong hệ thống thông tin di động tổ ong thì tần số mà các máy di động
sử dụng là không cố định, ở một kênh nào đó mà kênh đó tín hiệu đàm thoại được
xác định nhờ kênh báo hiệu, và máy di động được đồng bộ về vấn đề tần số một

cách tự động. Vì vậy các ô kề nhau nên sử dụng tần số khác nhau, còn các ô ở xa
hơn một khoảng nhất định thì có thể tái sử dụng lại tần số đó. Để cho phép các máy
di động có thể di trì cuộc gọi liên tục trong khi di chuyển giữa các ô thì tổng đài
phải điều khiển các kênh báo hiệu, hoặc các kênh lưu lượng theo sự di chuyển của
máy di động để chuyển đổi tần số của máy thích hợp một cách tự động.
SVTH: Trương Văn Thông
3
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
Hiệu quả sử dụng tần số của hệ thống thông tin di động tăng lên vì các kênh
RF giữa các BS kề nhau có thể được định vị một các có hiệu quả nhờ việc tái sử
dụng lại tần số, vì vậy dụng lượng thuê bao được phục vụ sẽ tăng lên.
2. Mô Hình Hệ Thống Thông Tin Di Động Tế Bào:
Hệ thống thông tin di động tế bào gồm bốn phần chính: Phân hệ chuyển mạch
BSS (Base Station Subsystem), trạm di động MS (Mobile Station), hệ hỗ trợ và
khai thác OSS (Operation And Support Support Subsystem).
 Phân hệ chuyển mạch SS:
Phân hệ chuyển mạch bao gồm trung tâm chuyển mạch MSC (Mobile
Switching Center), trung tâm nhận thực AUC (Authentication Center), và các
thanh ghi nhận thiết bị ERI (Equiqment Identification Register).
 Phân hệ trạm gốc BSS:
Phân hệ trạm gốc bao gồm một bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station
Controller), điều khiển một nhóm trạm gốc vô tuyến gốc BTS (Base Tranceiver
Station). Mỗi trạm gốc BTS quản lý một cell của nó. BTS có chức năng chủ yếu là
chuyển giao và điều khiển công suất.
 Trạm thuê bao MS:
MS cung cấp giao diện với người sử dụng (Micro, màn hình, bàn phím…), và
giao diện với các thiết bị đầu cuối khác.
MS gồm hai phần chủ yếu: Module nhận dạng thuê bao SIM (Subcriber
Identify Module), và phần chứa các thiết bị thu, phát gọi là ME (Mobile
Equitment) SIM là phần chứa Hardware và Software lien quan đến giao tiếp.

 Phân hệ hổ trợ và khai thác OSS:
Phân hệ hỗ trợ và khai thác OSS được xây dựng trên nguyên lý TMN
(TeleCommunication Management Networt - mạng quản lý viễn thông). OSS có ba
chức năng chính: chức năng khai thác và bảo dưỡng, chức năng quản lý thuê bao,
chức năng quản lý MS, BS, MSC được liên kết với nhau thông qua đường kết nối
thoại và số liệu. Mỗi MS sử dụng một cặp kênh thu, phát RF, vì các kênh lưu lượng
không cố định ở kênh RF nào mà thay đổi ở các tần số RF khác nhau phụ thuộc
SVTH: Trương Văn Thông
4
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
vào sự di chuyển của các máy di động trong suốt quá trình thực hiện cuộc gọi, nên
cuộc gọi có thể thiết lập qua bất cứ kênh nào đã được thiết lập qua vùng đó. Bộ
điều khiển MSC là bộ phận chính của hệ thống thông tin di động tế bào. Nó quản
lý và điều khiển toàn bộ hệ thống.
Hình 1.1: Mô hình hệ thống thông tin tế bào
SVTH: Trương Văn Thông
5
SS
BSS
AUC
HLR
MSC
EIRVLR
BTS
BSC
MS
OMS
ISD
N
PST

N
PLM
N
CSPD
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
CHƯƠNG II:
CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
I. Hệ Thống Thông Tin Di Động Thế Hệ Thứ Nhất:
1. Tổng Quan:
Hệ thống xuất hiện vào đầu năm 80, dùng kỹ thuật điều chế FM tương tự,
trong đó có hệ thống AMPS (Advanced Mobile Phone Service): Dịch vụ thoại tiên
tiến.
Bao gồm các hệ thống thông tin di động tổ ong tương tự:
AMPS: hệ thống thoại tiên tiến, ra đời năm 1983, do Mỹ sản xuất.
NAMPS: Narrow AMPS băng thông hẹp, do hãng motorola đề xướng và
thực hiện.
TACS: (Total Access Communication System): hệ thống thông tin truy
nhập toàn bộ, kỹ tượng tự của Anh. Chỉ tiêu ban đầu được mở rộng thành Extended
TACS. Hệ thống thông tin truy nhập toàn bộ mở rộng.
Hệ thống dùng kỹ thuật điều chế FM tương tự và đa truy nhập phân chia theo
tần số (FDMA), tức là mỗi kênh được gán cho một băng tần duy nhất trong một
nhóm cell.
Thực hiên các loại hình dịch vụ: Sử dụng công nghệ điều chế FM để truyền
dẫn thoại và báo hiệu số cho thông tin điều khiển.
Mạng chỉ có phạm vi cung cấp dịch vụ trong nước. Băng tần hoạt đông trong
khoảng từ: 450 đến 900MHz.
Tất cả các hệ thống cellular thuộc thế hệ này trên đều sử dụng kỹ thuật đa
truy cập phân chia theo tần số (FDMA), mỗi kênh được phân cho một tần số duy
nhất trong một nhóm cell.
SVTH: Trương Văn Thông

6
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
2. Các Tham Số Hệ Thống:
Tham số hệ thống AMPS và TACS
Tham Số Hệ Thống
AMPS TACS
Tần số trạm gốc BTS (MHz).
Tần số máy phát di động MS (MHz).
Khoảng cách giữa máy thu và máy phát
(MHz).
Khoảng cách tần số giữa các kênh (MHz).
Tổng số kênh.
Tốc độ phát data (KPBS).
Bán kính trung bình (Km).
Điều chế tín hiệu âm tần.
Độ lệch tần số (KHz).
Điều chế tín hiệu điều khiển.
869 ÷ 894
824 ÷ 849
45
30
832
10
2 ÷ 20
FM
±12
FSK
917 ÷ 95
872 ÷ 905
45

30
1320
8
2 ÷ 20
FM
±9,5
FSK
II. Hệ Thống Thông Tin Di Động Thế Hệ Thứ Hai:
1. Tổng Quan:
Sự phát triển nhanh về số lượng thuê bao, và nhiều nhu cầu dịch vụ mà thế hệ
thứ nhất không đáp ứng được đã thúc đẩy tiến trình phát triển của thế hệ di động
thứ hai (2G). Thế hệ thứ hai này ra đời nhằm cải tiến chất lượng thoại, khả năng
phủ sóng đồng thời tăng dung lượng của hệ thống. Hệ thống này chủ yếu sử dụng
các kỹ thuật nén và mã hoá phối hợp với kỹ thuật số. Các tiêu chuẩn của hệ thống
2G được định nghĩa và thiết kế chỉ để hỗ trợ thoại và truyền dữ liệu tốc độ thấp,
chương trình duyệt internet (wap). Các kỹ thuật truy nhập như: TDMA, CDMA sử
dụng cùng FDMA trong hệ thống.
2. Các Hệ Thống Thông Thông Tin Chủ Yếu Ở Thế Hệ 2G:
SVTH: Trương Văn Thông
7
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
GSM: (Global System for Mobile Communication): Đây là hệ thống thông
tin di động toàn cầu, ra đời ở Châu Âu. Sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia
theo thời gian (TDMA). Hệ thống GSM được phát triển năm 1982 khi các nước
Bắc Âu gởi kiến nghị đến CEPT để qui định một số dịch vụ viễn thông chung Châu
Âu ở băng tần 900Mhz.
CDMA IS – 95: (Code Division Mutilple Access): Công nghệ sử dụng trải
phổ trước đó đã áp dụng trong quân đội. Đa truy nhập phân chia theo mã IS-95. Lý
thuyết trải phổ đã trở thành động lực cho sự phát triển nhiều ngành vô tuyến công
nghiệp như: Thông tin cá nhân, thông tin đa thâm nhập làm cho công nghệ CDMA

trở thành công nghệ hàng đầu trong việc giảm tắc nghẽn gây ra do sự bùng nổ của
các máy điên thoại di động và cố định cũng như các đầu cuối số liệu vô tuyến.
TDMA IS – 136: đa truy nhập phân chia theo thời gian.
Các Hệ thống thông tin di động trên hầu hết điều dùng kỹ thuật nén, mã
hoá phối hợp với kỹ thuật số. Các phương pháp đa truy nhập như: TDMA, FDMA,
CDMA.
Cung cấp các loại hình dịch vụ như: Nhận thức, số liệu, mật mã hoá, đặc biệt
kết nối với mạng ISDN, đồng thời cung cấp các loại hình dịch vụ giải trí đa
phương tiện.
Mạng có khả năng sử dụng trong và ngoài nước. Tần số hoạt động trong
khoảng từ: 824 ÷ 960Mhz.
III. Hệ Thống Thông Tin Di Động Thế Hệ Thứ Ba (3G):
1. Tổng Quan:
Dựa trên các yêu cầu dịch vụ mới của thông tin di động, nhất là các dịch vụ
truyền số liệu đòi hỏi các nhà khai thác phải đưa ra các hệ thống thông tin di động
mới. Trong bối cảnh đó ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hoá hệ thống thông tin di
động ở thế hệ thứ ba với tên gọi IMT-2000 nhằm phục vụ các mục tiêu chính sau:
Tốc độ truy cập cao để đảm bảo các dịch vụ băng thông rộng
như truy cập internet nhanh, hoặc các dịch vụ đa phương tiện.
SVTH: Trương Văn Thông
8
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toan
cầu, và điện thoại vệ tinh. Các chức năng này sẽ mở rộng đáng kể khả năng phủ
sóng của các hệ thống thông tin di động.
Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có, để đảm
bảo tính bảo mật cùng với sự phát triển liên tục của thông tin di động.
2. Các Hệ Thống Cơ Bản:
CDMA – 2000: (Code Division Multiple Access – 2000): Đây là hệ
thống đa truy nhập phân chia theo mã – 2000.

WCDMA: Đây là hệ thống CDMA băng thông rộng.
Công nghệ IMT- 2000: (International Mobile Telecommunication -
2000): Đây là hệ thống viễn thông di động quốc tế -2000.
Hệ thống chủ yếu sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA).
Cung cấp băng thông rộng.
Phục vụ các loại hình dịch vụ: Cung cấp băng tần rộng để truy cập internet
tốc độ cao, truyền hình và ảnh chất lương rất tốt.
Phạm vi sử dụng của mạng là: Mạng sử dụng rất tốt trong nước và trên toàn
thế giới. Sử dụng tần số quy định quốc tế là 2Ghz.
SVTH: Trương Văn Thông
9
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
CHƯƠNG III:
CÁC KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP SỬ DỤNG TRONG
THÔNG TIN DI ĐỘNG
Việc phân chia các kênh liên lạc cho mỗi MS được gọi là kỹ thuật đa thâm
nhập. Có ba kỹ thuật đa truy nhập đã được sử dụng như: FDMA, TDMA, CDMA.
I. FDMA (Frequency Division Multiple Access): Kỹ thuật đa truy nhập
phân chia theo tần số:
Kỹ thuật này được sử dụng phân chia tín hiệu trên miền tần số. Mỗi trạm mặt
đất phát một sóng mang có tần số khác với tần số sóng mang của các trạm khác, và
các sóng mang này chúng không chồng lấn lên nhau nhờ các băng thông phòng vệ
thích hợp. Phương pháp này cho phép tất cả các trạm mặt đất truyền dẫn liên tục
không cần điều khiển định thời đồng bộ, và thiết bị sử dụng khá đơn giản. Tuy
nhiên do các kênh truyền dẫn được phân chia theo các thước đo vật lý nên phương
pháp này thiếu linh động trong việc thay đổi cách phân phối kênh, và có hiện tượng
nhiễu xuyên điều chế.
Đặc điểm của hệ thống FDMA là:
Mỗi MS được cấp phát kênh trong suốt thời gian thông tuyến.
Mỗi kênh FDMA chỉ mang duy nhất một mạch thoại tại một thời điểm.

Dung lượng kênh bị lãng phí trong thời gian rỗi.
Chi phí cho hệ thống là khá lớn.
FDMA đòi hỏi có một mạch lộc chính xác để loại bỏ can nhiễu của các
kênh lân cận
Tái sử dụng lại tần số.
SVTH: Trương Văn Thông
10
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
1. Hiệu suất phổ tần số FDMA:
Hiệu suất phổ là cuộc gọi tối đa có thể thực hiện trong vùng phục vụ một cell
của hệ thống.
Công suất phổ:
M=
K
m
B
K
B
×=×
R
W
1
BW
W
S
MS
S
(đơn vị: channel/Hz/cell).
Với:
BW

S
: Băng thông tổng.
BW
MS
: băng thông của thuê bao di động.
K: Hệ số tái sử dụng tần số của hệ thống.
R: Tốc độ truyền thông.
m: Hiệu suất điều chế.
2. Dung lượng của hệ thống:
Dung lượng kênh theo công thức Shannon:
C
0
=








×
+×
0
2
NW
1logW
B
P
B

BW: Băng thông kênh truyền.
P: Công suất phát của kênh.
N
0
: Mật độ năng lượng nhiễu trắng.
Dung lượng của một cell dơn:
SVTH: Trương Văn Thông
powe
r
Hìn
h
3.2:
Phí
a
thu
frequenc
y
11
Hình 1.2: Sơ đồ khối FDMA
frequenc
y
powe
r
R-P
tim
e
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
C = N × C
0
= N

N
WB
3. Nhiễu xuyên kênh:
Mỗi kênh truyền trong thông tin di động chứa vài sóng mang có tần số khác
nhau được truyền đến các trạm thu. Các trạm thu này sẽ thực hiện giải điều chế các
thành phần sóng mang này. Quá trình giải điều chế nếu băng thông phòng vệ của
các hệ thống càng lớn. Tuy nhiên điều này sẽ ảnh hưởng đến sử dụng băng thông
của hệ thống làm giá thành tăng. Do đó vấn đề cân bằng kỹ thuật và kinh tế cần
phải xét đến trong quá trình thiết kế.
II. TDMA (Time Division Multiple Access): Kỹ thuật đa truy nhập phân
chia theo thời gian:
Đây là kỹ thuật sử dụng việc phân chia thời gian. Hệ thống TDMA định ra
một khung thời gian gọi là khung TDMA, khung này được phân chia ra thành
nhiều khoảng chia, và mỗi khoảng chia được phân chia cho từng trạm. Trong một
khe thời gian chỉ cho phép truyền hoặc nhận. Khoảng thời gian không sử dụng giữa
các khe lân cận là thời gian bảo vệ để giảm nhiễu. TDMA cho phép giữ nguyên đặc
tính của hệ thống (công suất phát cho mỗi kênh, tỷ số S/N), nhưng lại khó khăn về
đồng bộ hoá tín hiệu thu.
Đặc điểm của kỹ thuật TDMA:
Chia sẻ một tần số sóng mang với nhiều thuê bao.
SVTH: Trương Văn Thông
12
Hình 1.3: Sơ đồ khối TDMA
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
Việc truyền data cho các thuê bao trong hệ thống TDMA không liên tục
mà xuất hiện từng cụm.
TDMA dùng các khe thời gian khác nhau cho truyền và nhận vì thế không
cần đến các bộ song công.
Đồng bộ đầu vào được yêu cầu ở hệ thống CDMA.
Trong một khung TDMA đầu chứa thông tin đồng bộ, và địa chỉ của thuê

bao, trạm gốc dùng để nhận ra chúng. Thời gian bảo vệ dùng để đồng bộ cho các
bộ thu giữa hai khe thời gian và khung khác nhau.
1. Ưu và Nhược điểm của hệ thống TDMA:
Ưu điểm:
- Dung lượng hệ thống TDMA lớn hơn FDMA.
- Tăng dung lượng truyền dẫn bằng kỹ thuật DSI.
- Hệ thống TDMA giảm nhiễu giao thoa giữa các kênh lân cận vì
chúng sử dụng cùng một tần số.
- Đối với hệ thống TDMA thì N kênh trên một dải tần số liên lạc
chỉ cần một bộ thu ở trạm vô tuyến BTS.
- Linh động trong khai thác, nếu qui mô của hệ thống thay đổi thì
chỉ cần thay đổi phầm mềm mà không cần thay đổi phần cứng.
Khuyết điểm:
Hiện tượng trễ truyền dẫn gây ra sự trùng lặp tín hiệu giữa hai khe thời
gian, nếu thời gian bảo vệ của mỗi khe không thích hợp. Điều này làm giảm dung
lượng kênh.
Để khắc phục hiện tượng trên một số hệ thống không có thời gian bảo vệ,
thay vào đó là những phương pháp định thời phát của MS. Tuy nhiên phương pháp
này cần xác định thời điểm thích hợp. Sự lựa chọn phương pháp này tuỳ thuộc vào
đặc điểm của từng hệ thống.
2. Hiệu suất phổ của TDMA:
Công thức tính phố:
M=
K
m
B
K
B
×=×
R

W
1
BW
W
S
MS
S
(đơn vị: channel/Hz/cell).
SVTH: Trương Văn Thông
13
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
Với:
BW
S
: Băng thông tổng.
BW
MS
: băng thông của thuê bao di động.
K: Hệ số tái sử dụng tần số của hệ thống.
R: Tốc độ truyền thông.
m: Hiệu suất điều chế.
3. Dung lượng của hệ thống TDMA:
Đối với hệ thống TDMA đa cell ta có công thức tính dung lượng như sau:
N =
( )
K
N
N
KP
NP

N
KNP
N
3
2
9
6
K
BW
36
00
4
0
+=+=+



















+∗
∗∗
+−=






















∗
+
∗∗

+=⇒
K
N
B
KPNB
B
NP
N
BN
C
3
2
NW
1log
K
W
KW9(
6
K
BW
KW
1log
K
BW
0
2
0
2
Trong đó:
N: Số thuê bao trong một cell.

K: hệ số tái sử dụng tần số.
BW: Băng thông tổng.
P:Công suất mỗi thuê bao.
III. Kỹ thuật CDMA:
Hệ thống CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nhằm thực hiện cho các hệ thống
thông tin có khả năng chóng phá sóng cao. Kỹ thuật trải phổ ứng dụng trực tiếp của
lý thuyết thông tin của Shannon, đã trở nên rất quan trọng trong các hệ thống thông
tin, do nó có nhiều tính năng ưu việt như: Giảm mật độ phổ công suất, độ định vị
cao, độ phân giải cao,….
SVTH: Trương Văn Thông
14
frequenc
y
powe
r
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
Trong thông tin CDMA thì nhiều người sử dụng chung thời gian, và tần số,
mã PN với sự tương quan chéo thấp được ấn định cho người sử dụng. Người sử
dụng truyền tín hiệu nhờ trải phổ, tín hiệu truyền có sử dụng mã PN đã ấn định.
Đầu thu tạo ra một dãy giả ngẫu nhiên như ở đầu phát.
Hình 1.5: Kênh truy nhập song song của CDMA
SVTH: Trương Văn Thông
15
Channel 1
Channel 2
Channel 3
Channel n
Buffe
r 1
Buffe

r 2
Buffe
r 3
Buffe
r n
Channel 2Channel 3
Channel n
Clock
Channel 1
One Channel of FDMA
Hình 1.4: Sơ đồ khối CDMA
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
CHƯƠNG IV:
TỔNG QUAN CDMA TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG
I. Nguyên Lý Kỹ Thật CDMA:
CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng
một kênh vô tuyến, đồng thời tiến hành cuộc gọi. Những người sử dụng được phân
biệt nhau nhờ sử dụng đặt trưng không trùng nhau. Các kênh vô tuyến CDMA
được dùng lại ở mỗi cell trong toàn mạng. Một kênh CDMA rộng 1,23Mhz với hai
dãy phòng vệ 0,27Mhz. CDMA dùng mã trải phổ có tốc độ cắt, tốc độ này cũng
chính là tốc độ mã đầu ra của máy phát PN.
Để nén phổ trở lại data gốc, máy thu phải dùng mã trải phổ PN chính xác,
như khi tin tức được xử lý ở máy phát, thì tin tức đã truyền có thể được thu nhận.
Phổ của tín hiệu sau khi trải phổ được mở rộng so với tín hiệu gốc.
Tạp âm có phổ rộng được giảm nhỏ do bộ lọc ở máy thu sau khi được nén
phổ nhiều từ các máy di động khác không được nén phổ cũng tượng tự như tạp âm.
Nhiễu từ các nguồn phát sóng không trải phổ có băng tần trùng với băng tần của
máy thu CDMA sẽ bị trải phổ, mật độ phổ công suất nhiễu sẽ giảm xuống. Phổ của
tín hiệu càng trải rộng ở máy phát, và tương ứng nén hẹp ở máy thu thì càng lợi về
tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N).

1. Thủ tục phát và thu tín hiệu:
Tín hiệu số thoại (9,6Kbps) phía phát được mã hoá, lặp, chèn và được
nhân với sóng mang f
0
, và mã PN ở tốc độ 1,2288Mbps.
Tín hiệu đã được điều chế đi qua bộ lọc băng thông có độ rộng băng
1,25Mhz sau đó phát xạ qua anten.
Ở đầu thu, sóng mang và mã PN của tín hiệu thu được từ anten được đưa
đến bộ tương quan, qua bộ lọc băng thông rộng 1,25Mhz, và số liệu thoại mong
muốn được tách ra để tái tạo lại số thoại ban đầu nhờ sử dụng bộ tách, chèn và mã
giả ngẫu nhiên PN.
SVTH: Trương Văn Thông
16
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
2. Các đặc tính của kỹ thuật CDMA:
2.1. Tính đa dạng của phân tập: Phân tập là hình thức tốt để làm giảm
fading, có ba loại phân tập là: Phân tập theo thời gian, phân tập theo tần số, và
phân tập theo khoảng cách. Phân tập thời gian đạt được nhờ sử dụng việc chèn và
mã sửa sai. Hệ thống CDMA băng thông rộng ứng dụng phân tập theo tần số nhờ
việc mở rộng khả năng báo hiệu trong băng thông rộng và fading liên hợp với tần
số thường có ảnh hưởng đến băng tần báo hiệu (200 ÷ 300Khz). Phân tập theo
khoảng cách hay theo đường truyền có thể đạt được theo các phương pháp sau:
SVTH: Trương Văn Thông
17
10Khz
0
Số liệu
1,25Mh
z
f

0
Phổ băng
tần rộng
f
0
1,25Mh
z
0
10Khz
1,25Mh
z
f
0
Tạp âm người
sử dụng
1,25Mh
z
f
0
IOC
≈-
169dB/Hz
f
0
Tạp âm
nền
f
0
Giao thoa
ngoài

Bộ lọc
số
9,6
Kbps
Mã hoá và
chèn
1.228Mbps
Nguồn
PN
Sóngmang
BPF
1.25 Mhz
BPF
1.25 Mhz
Sóngmang
Nguồn
PN
Tách
chèn
và giải
mã
số
bộ tươngquan
Hình 1.6: Sơ đồ thu và phát CDMA
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
 Thiết lập nhiều đường báo hiệu (chuyển vùng mềm) để kết nối máy di
động đồng thời với hai BS hoặc nhiều BS.
 Sử dụng môi trường đa đường, đa chức năng trải phổ giống như bộ thu
quét, thu nhận và tổ hợp các tín hiệu phát này với các tín hiệu phát khác trễ thời
gian.

 Đặt nhiều anten tại BS.
Phân tập theo thời gian có thể áp dụng cho tất cả các hệ thống số có tốc độ mã
truyền dẫn cao, mà thủ tục sửa sai yêu cầu. Nhưng các phương pháp khác dễ dàng
áp dụng chỉ cho hệ thống CDMA.
Nhiều bộ tương quan có thể áp dụng đồng thời cho hệ thống thông tin có hai
BS .
Phân tập theo khoảng cách (theo đương truyền), hai cặp anten phát của BS,
bộ thu đa đường, và kết nối với nhiều BS (chuyển vùng mềm).
Hình 1.7: Sơ đồ chuyển vùng mềm
2.2. Điều khiển công suất trong CDMA: Hệ thống CDMA cung cấp chức
năng điều khiển công suất hai chiều (từ BS đến máy di đông và ngược lại), để cung
cấp một hệ thống dung lượng lớn, chất lượng cao, và nhiều dịch vụ khác. Mục đích
SVTH: Trương Văn Thông
18

BS a BS aBS b BS b

BS bBS a
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
điều khiển công suất của các máy di động là sao cho tín hiệu phát của tất cả các
máy di động trong cùng một vùng phục vụ có thể được thu với độ nhạy trung bình
tại bộ thu của BS. Khi công suất phát của các máy di động trong vùng phục vụ
được điều khiển, như vậy thì tổng công suất thu được tại bộ thu của BS trở thành
công suất trung bình của nhiều máy di động.
Dung lượng của hệ thống là tối đa khi tín hiệu truyền của máy di động thu
được bởi BS có tỷ số tín hiệu giao thoa ở mức yêu cầu tối thiểu, qua việc điều
khiển công suất của các máy di động.
Hoạt động của máy di động sẽ bị giảm chất lượng , nếu tín hiệu của các máy
di động mà BS thu được là quá yếu. Nếu tín hiệu của các máy di động đủ mạnh thì
hoạt động của máy này được cải thiện, nhưng giao thoa với máy di động khác cùng

sử dụng một kênh sẽ tăng lên làm cho chất lượng cuộc gọi của các thuê bao khác sẽ
bi giảm nếu dung lượng tối đa không giảm.
Việc đóng mở mạch điều khiển công suất từ máy di động đến BS, và điều
khiển công suất từ BS đến máy di động. Mạch mở đường điều khiển công suất đến
BS là chức năng cơ bản của máy di động. Máy di động điều khiển công suất theo
sự biến đổi công suất thu tại BS. Máy di động đo mức công suất thu được từ BS, và
điều khiển công suất tỷ lệ nghịch với công suất đo được. Mạch mở đường điều
khiển công suất làm cho các tín hiệu phát đi của tất cả các máy di động được thu
cùng mức tại BS. BS cung cấp chức năng mở đường điều khiển công suất qua việc
cung cấp cho các máy di động một hằng số định cỡ cho nó, hằng số định cỡ liên
quan chặt chẽ đến yếu tố tải và tạp âm của BS, độ tăng ích anten, và bộ khuyếch
đại công suất. Hằng số này được truyền từ BS đến các máy di động như một phần
của bản tin thông báo.
BS thực hiện chức năng kích hoạt với mạch đóng điều khiển công suất từ
máy di động đến BS. Khi mạch đóng dẫn đến BS dịch mức công suất, mạch hở xác
định từ máy di động một cách tức thời để máy giữ mức công suất tối ưu. BS so
sánh tín hiệu thu từ máy di động liên quan tới giá trị ngưỡng, biến đổi và điều
khiển công suất tăng hay giảm sau mỗi khảng 1,25ms cho đến khi đạt kết quả.
SVTH: Trương Văn Thông
19
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
BS cung cấp việc điều khiển công suất từ BS đến các máy di động, nhờ việc
qui định công suất này tương đương với công suất đo được từ các máy di động khi
rỗi hoặc ở vị trí tương đối gần BS, làm cho fading đa đường thấp, và giảm hiệu ứng
giao thoa với các BS khác. Do đó công suất được cung cấp thêm đối với vùng tín
hiệu bị gián đoạn, hoặc đối với các máy di động ở xa.
2.3. Công suất phát thấp: Việc giảm tỷ lệ E
b
/N chấp nhận được không
những làm tăng dung lượng thệ thống, mà còn giảm công suất phát yêu cầu để khắc

phục tạp âm và giao thoa. Việc này có ý nghĩa làm giảm công suất phát của các
SVTH: Trương Văn Thông
20

Điều khiển
công suất
hướng lên
Điều khiển công suất
XMIT
Bộ chọnSố liệu
phát
Khuếch đại
AGC AMP
Giải điều
chế số
Bộ tách và
chèn mã
Số liệu
Xác định
tốc độ lỗi
Nguồn
số liệu
VARIABLE
XMIT HPA
Giải điều
chế số
Mạch điều
khiển mở
hướng lên
Bộ tách, chèn

và giải mã
Số liệu
Mạch điều
khỉên đóng
Xử lý số liệu
XMIT
Xác định tốc
độ lỗi
E
b
/N
0

SET
Xử lý của BS Xử lý của máy di động
Hình 3.2: Phía thu
Hình 1.8: Sơ đồ mạch mở đường điều khiển công suất
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
máy di động. Việc giảm công suất phát yêu cầu sẽ tăng vùng phục vụ, và giảm số
lượng BS yêu cầu, khi so với các hệ thống khác.
2.4. Bộ giải mã thoại và tốc độ số liệu biến đổi: Bộ mã-giải mã thoại của
CDMA được thiết kế với tốc độ biến đổi 8Kbps. Dịch vụ thoại hai chiều.
Hai bộ mã-giải mã thông tin với nhau ở bốn nấc tốc độ truyền dẫn: 9600b/s,
4800b/s, 2400b/s, 1200b/s các tốc độ này được chọn dựa trên điều kiện hoạt động,
bản tin hay số liệu. Bộ mã-giải mã thoại biến đổi sử dụng ngưỡng tương thích để
chọn tốc độ số liệu. Ngưỡng được điều khiển theo cường độ tạp âm nền, và tốc độ
số liệu, Chỉ chuyển thành tốc độ cao khi có tín hiệu thoại vào. Do đó tạp âm nền sẽ
bị triệt đi để tạo truyền dẫn thoại chất lượng cao trong môi trường tạp âm.
2.5. Bảo mật cuộc gọi: Hệ thống CDMA cung cấp chức năng bảo mật cuộc
gọi cao ở mức cơ bản là tạo ra xuyên âm, việc sử dụng máy thu tìm kiếm, và sử

dụng bất hợp pháp kênh RF là khó đối với hệ thống CDMA, bởi tín hiệu CDMA đã
được trộn (Scrambling). Công nghệ CDMA cung cấp khả năng bảo mật cuộc gọi,
và các khả năng bảo vệ khác. Tiêu chuẩn đề xuất bao gồm khả năng xác định và
bảo mật cuộc gọi được định rõ trong EIA/TIA/IS-95B.
2.6. Chuyển vùng mềm của máy di động: Nguyên tắc chuyển vùng mềm là
cả BS ban đầu và BS mới cùng tham gia chuyển giao cuộc gọi.
Sau khi cuộc gọi được thiết lập, máy di động tiếp tục tìm tín hiệu của BS bên
cạnh để so cường độ tín hiệu ở bên cạnh với tín hiệu đang sử dụng. Nếu cường độ
đạt đến một mức nhất định, và trạng thái chuyển vùng mềm có thể bắt đầu. Máy di
động chuyển một bản tin điều khiển tới MSC để thông báo về cường độ tín hiệu, và
số liệu của BS mới. Sau đó MSC thiết lập một đường kết nối mới. Trong trường
hợp máy di động đang trong vùng chuyển đổi giữa hai BS thì cuộc gọi được thực
hiện bởi hai BS sau cho chuyển vùng mềm có thể thực hiện được, mà không có
hiện tượng Ping-Pong giữa chúng. BS ban đầu cắt đường kết nối cuộc gọi khi việc
đấu nối cuộc gọi tới BS mới đã thực hiện hoàn tất.
SVTH: Trương Văn Thông
21
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
Hình 1.9: Đường kết nối khi chuyển vùng mềm
2.7. Dung lượng: Thực tế thì CDMA xuất phát từ hệ thống chống nhiễu
được sử dụng trong quân đội. Do hệ thống điều chế băng thông hẹp yêu cầu tỷ số
sóng mang trên nhiễu vào khoảng 18dB nên có rất nhiều hạn chế từ quan điểm tái
sử dụng tần số. Trong hệ thống như vậy thì các kênh sử dụng có một BS, sẽ không
được phép sử dụng cho BS khác.
2.8. Tách tín hiệu thoại: Trong hệ thống thông tin hai chiều song công thì tỷ
số tín hiệu thoại không lớn hơn 35%. Trong trường hợp không có tín hiệu thoại
trong hệ thống TDMA và FDMA, thì khó áp dụng tích cực thoại vì trễ thời gian
định vị lại kênh sau là quá dài. Nhưng do tốc độ truyền dẫn số liệu giảm nếu không
có tín hiệu thoại trong hệ thống CDMA, nên giao thoa ở người sử dụng khác giảm
đáng kể. Dung lượng của hệ thống CDMA tăng 2 lần, và suy giảm truyền dẫn trung

bình của máy di động khoảng một ½.
SVTH: Trương Văn Thông
22
MSC
Bộ mã-giải mã chọn
BS 1
BS 2
Khung thoại và số
liệu chiều ngược lại
Khung thoại và số
liệu chiều ngược lại
Khung thoại và số
liệu chiều ngược lại

Khung thoại và số
liệu chiều ngược lại
Khung thoại và số liệu
đồng bộ từ MSC đến BS
Hình 3.2: Phía thu
Hình 3.2: Phía thu
100%
K1
6%
K2
0.2%
0.03%
K3
0.01%
H
ì

n
h
3.
2
:
P
h
ía
t
h
u
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
2.9. Tái sử dụng tần số: Tất cả các BS đều tái sử dụng kênh băng thông
rộng trong hệ thống CDMA. Giao thoa tổng ở tín hiệu của máy di động thu từ BS,
và giao thoa tạo ra trong các máy di động của BS bên cạnh. Giao thoa tổng của các
máy bên cạnh bằng một nửa của giao thoa tổng từ các máy di động khác trong cùng
một BS. Hiệu quả tái sử dụng tần số của các BS không định hướng khoảng 65%,
đó là giao thoa của các máy di động khác trong cùng một BS với giao thoa từ tất cả
các BS.
2.10. Giá trị E
b
/N
0
thấp và chống lỗi:
E
b
/N
0
là tỷ số năng lượng trên mỗi bít đối với mật độ phổ công suất tạp âm,
đó là giá trị tiêu chuẩn so sánh hiệu suất của phương pháp điều chế và mã hoá số.

Hệ thống CDMA cung cấp hiệu suất và độ dư mã sửa sai cao. Mã sửa sai
được sử dụng trong hệ thống CDMA cùng với giải điều chế hiệu suất cao. Có thể
tăng dung lượng và giảm công suất yêu cầu với máy phát nhờ giảm E
b
/N
0.
SVTH: Trương Văn Thông
23
Hình 1.10: Tái sử dụng tần số
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI
ĐỘNG CDMA2000-1X
SVTH: Trương Văn Thông
24
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
CHƯƠNG I:
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA-2000
I. Tổng Quan:
Hệ thống thông tin di động CDMA-2000 sử dụng kỹ thuật truyền vô tuyến
băng thông rộng, giao diện vô tuyến trải phổ sử dụng kỹ thuật đa truy cập theo mã
CDMA. Đáp ứng nhu cầu dịch vụ trong nhiều loại môi trường.
Mục đích của công nghệ trải phổ CDMA-2000 là nhằm mục đích cung cấp
các tốc độ bít khác nhau: 144Kbps, 384Kbps, 2048Kbps. Điểm chính của việc tiêu
chuẩn hoá là cung cấp tốc độ 144Kbps, và 384Kbps với băng thông xấp xỉ 5Mhz.
Bảng thông số của CDMA-2000
Băng tần kênh. 1,25 ; 5 ; 10 ; 20
Cấu trúc kênh RF hướng xuống. Trải phổ trực tiếp hoặc đa sóng mang.
Tốc độ chíp.
1,2288/3 ; 6864/7; 3728/11 Mc/s cho
trải phổ trực tiếp.

N-1,2288Mc/s với N bằng 1,3,6,9 cho
đa sóng mang.
Độ dài khung.
20ms cho khung dữ liệu và khung điều
khiển. 5ms cho thông tin điều khiển trên
kênh mã cơ sở.
Điều chế trải phổ.
QPSK cân bằng (hướng xuống).
Kênh QPSK kép (hướng lên).
Mạch truyền phức tạp.
Điều chế dữ liệu. QPSK (hướng xuống).
BPSK (hướng lên).
Phát hiện kết nối.
Kênh pilot ghép thời gian với PC và EIB
(hướng lên).
Kênh pilot chung và kênh pilot phụ
(hương xuống).
Ghép kênh hướng lên. Ghép kênh I và Q cho kênh dữ liệu và
kênh điều khiển.
Đa tốc độ.
Hệ trải phổ.
Trải phổ biến đổi và đa mã 4- 256.
Điều khiển công suất. Vòng hở và vòng kín (800hz).
Trải phổ hướng xuống. Mã Walsh dài để phân biệt kênh.
M-sequences 215.
Chuyển giao Chuyển giao mềm.
Chuyển giao khác tần số.
SVTH: Trương Văn Thông
25