tìm hiểu công nghệ cdma

T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
Đề tài
Tìm hiểu công nghệ
CDMA
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
1
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm vừa qua, nhu cầu trao đổi thông tin ngày một cao, nó không
chỉ nằm trong giới hạn của một quốc gia, mà là trên phạm vi thế giới. Sự phát triển
rất nhanh của công nghệ điện tử, tin học, công nghệ viễn thông cung cấp ngày càng
nhiều các loại hình dịch vụ mới đa dạng, an toàn, chất lượng cao đáp ứng ngày càng
tốt các yêu cầu của khách hàng.
Hiện nay, mạng thông tin di động ở Việt Nam đang sử dụng công nghệ GSM
là chủ yếu. Tuy nhiên, trong tương lai mạng thông tin di động này sẽ không đáp ứng
được các nhu cầu về thông tin di động. Bởi vì, nhu cầu thông tin di động không chỉ
là thoại mà còn là truyền dữ liệu, hình ảnh, âm thanh với tốc độ cao, các yêu cầu
về chất lượng, bảo mật cũng được đặt ra. Điều này đã thúc đẩy các nhà cung cấp
dịch vụ thông tin di động phải tìm kiếm một phương thức thông tin mới. Và công
nghệ CDMA đã trở thành mục tiêu hướng tới của lĩnh vực thông tin di động trên
toàn thế giới.
Công nghệ CDMA dựa trên nguyên lý trải phổ đã đạt được hiệu quả sử dụng
dải thông lớn hơn so với các công nghệ tương tự hoặc số khác do đó số lượng thuê
bao đã truy nhập lớn hơn nhiều. Nhờ dãn rộng phổ tín hiệu mà có thể chống lại được
các tác động gây nhiễu và bảo mật tín hiệu. Các mạng thông tin di động sử dụng
công nghệ CDMA có thể đáp ứng được các nhu cầu về thông tin di động trong tương
lai. Do đó, việc nghiên cứu và triển khai mạng thông tin di động CDMA là một điều
tất yếu.
Xuất phát từ những suy nghĩ như vậy nên em đã chọn đề tài: “ Tìm hiểu về
công nghệ CDMA”.
Trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp mặc dù em đã rất cố gắng nhưng do

thời gian hạn chế, trình độ và kinh nghiệm còn có hạn nên nội dung của luận văn này
chắc chắn không tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận được sự phê bình,
hướngdẫn và sự giúp đỡ của thầy, cô và các bạn.
Mục Lục
Chương I - Tổng quan về mạng thông tin di động
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
2
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
1.1 - Những đặc thù của thông tin di động
1.2 - Lịch sử phát triển của thông tin di động
1.2.1 - Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất
1.2.2 - Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai
1.2.3 - Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba
1.2.4 - Lộ trình phát triển từ hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất sang
thế hệ thứ ba
1.3. Các phương pháp đa truy nhập trong thông tin di động
1.4. Xu thế phát triển của thông tin di động
Chương II - Tìm hiểu về công nghệ CDMA
2.1 - Tổng quan
2.2 - Các hệ thống thông tin trải phổ
2.2.1 - Hệ thống DS/SS
2.2.2 - Hệ thống FH/SS
2.2.3 - Hệ thống TH/SS
2.2.4 - So sánh các hệ thống SS
2.3 - Các đặc tính của CDMA
2.3.1- Tính đa dạng phân tập
2.3.2 - Đặc tính tái sử dụng tần số chung
2.3.3 - Điều khiển công suất
2.3.4 - Chuyển vùng mềm
2.3.5 - Công suất phát thấp

2.3.6 - Dung lượng mềm
2.3.7 - Bảo mật cuộc gọi
2.3.8 - Giá trị E/N thấp và bảo vệ lỗi
2.3.9 - Tách tín hiệu thoại
2.4 - Ưu điểm của CDMA
2.4.1 - Dung lượng tăng cao
2.4.2 - Cải thiện chất lượng cuộc gọi
2.4.3 - Đơn giản hóa quy hoạch hệ thống
2.4.4 - Tăng cường bảo mật
2.4.5 - Vùng phủ sóng
2.4.6 - Tiết kiệm năng lượng
2.4.7 - Cấp phát tài nguyên mềm dẻo
2.5 - Công nghệ W-CDMA
Chương III - Công nghệ CDMA trong thông tin di động
3.1 - Cuộc cách mạng số và tình hình phát triển
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
3
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
3.2 - CdmaOne hỗ trợ truyền thông di động 2G đi vào quên lãng
3.3 - Cdma2000 thế chỗ CdmaOne
3.4 - Công nghệ CDMA2000 1X và CDMA2000 1xEV
3.5 - Sự phát triển của mạng thông tin di động CDMA vào Việt Nam
3.5.1 - 2006: Năm của công nghệ CDMA
3.5.2 - Những nỗ lực thúc đẩy CDMA
3.5.3 - Đối diện với khó khăn
Chương IV - Một số công nghệ mạng khác
4.1 - Công nghệ GSM
4.2 - Công nghệ TDMA
4.3 - Công nghệ PDC
4.4 - Công nghệ GPRS

4.5 - Công nghệ PCS
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
4
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

1.1 - Những đặc thù của thông tin di động.
Nói đến thông tin di động là nói đến việc liên lạc thông qua sóng điện từ (vì
vừa như vậy mới liên lạc vừa di chuyển được, và cho tới ngày nay loài người chưa
phát hiện ra môi tường thông tin đặc biệt nào khác ưu việt hơn sóng điện từ). Mỗi
một cuộc liên lạc giữa hai người cần một đường truyền độc lập (gọi là kênh truyền
vô tuyến ), mỗi kênh giả sử chỉ có dải thông 3KHz ( tức là 3.103Hz ứng
với dải thông tiếng nói, trên thực tế phải cần nhiều hơn thế nữa) thì dải tần số vô
tuyến từ 0 – 3 GHz ( 3.109 ) chỉ cho phép truyền 3.109 3.103 = 106 tức là một triệu
cuộc liên lạc một lúc. Vậy thì làm thế nào để hàng trục triệu người có thể cùng sử
dụng máy di động cùng một lúc đấy là chưa kể dải tần số vô tuyến còn phải dành
cho rất nhiều công việc khác (như quốc phòng , hàng không, nghiên cứu khoa
học….), dải tần số dành cho thông tin di động chỉ là phần nhỏ.
Giải pháp duy nhất để giải quyết vấn đề nhiều người dùng độc lập trên một
dải tần số vô tuyến hạn chế là sử dụng lại tần số miễn hai cuộc liên lạc phải đủ xa
nhau về khoảng cách vật lý để sóng truyền đến nhau nhỏ hơn sóng truyền của hai
người trong cuộc, để không gây nhiễu cho nhau. Do vậy một địa bàn có dịch vụ
thông tin di động phải được chia thành các phần nhỏ, gọi là tế bào, hai cuộc liên lạc
ở hai tế bào dù ở xa nhau có thể sử dụng cùng một dải tần số sóng điện từ thông qua
việc quản lý của một trạm trung tâm tế bào. Về lý thuyết, nếu kích cỡ của tế bào là
rất nhỏ, công suất thu phát liên lạc được khống chế trong đó( để không làm “phiền”
đến tế bào khác) thì có thể phục vụ được vô số cuộc gọi di động cùng một lúc mà chỉ
cần một dải tần sóng vô tuyến hạn chế. Phương pháp này gọi là phương pháp sử
dụng lại tần số. Điều này kéo theo một loạt hệ quả tất yếu khác như:
• Chống nhiễu đồng kênh và nhiễu kênh lân cận

• Kỹ thuật chuyển giao
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
5
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
• Quản lý kênh truyền (khi có yêu cầu sử dụng hoặc giải phóng kênh)
• Đăng ký vị trí (mới biết người liên lạc ở tế bào nào để tìm gọi) …
Ngoài ra các yêu cầu khác của người sử dụng như kích thước nhỏ nhẹ của
thiết bị cầm tay đồng thời lại tiết kiệm năng lượng (để phục vụ cuộc liên lạc được
lâu) Những yêu cầu này luôn đòi hỏi rất cao về công nghệ điện tử và các kỹ thuật
xử lý tín hiệu mà những tiến bộ cách đây 20 năm không thể đáp ứng nổi. Chính vì
vậy phải đợi đến khi những tiến bộ của công nghệ điện tử vào cuối thập kỷ 80 của
thế kỷ 20 thông tin di động mới thâm nhập vào đời sống xã hội rộng rãi bằng
những sản phẩm thương mại hấp dẫn. Sau đó phát triển với tốc độ nhảy vọt trong
thập kỷ tiếp theo khi đưa ra nhiều dịch vụ đa năng với chất lượng dịch vụ ngày càng
cao.
Tóm lại, đặc thù cơ bản của thông tin di động là mâu thuẫn giữa số lượng
người dùng đông đảo và dải tần hạn chế, dẫn đến vùng dịch vụ được chia thành các
tế bào kèm theo tất cả các kỹ thuật hệ thống khi xây dựng hệ thống tế bào này. Điều
này làm cho hệ thống thông tin di động khác rất nhiều so với hệ thông tin cố định
( hữu tuyến hoặc vô tuyến). [Tài liệu tham khảo - TLTK]
1.2 - Lịch sử phát triển của thông tin di động
Để có bức tranh toàn cảnh, ngắn gọn về thông tin di động ta điểm lại những
mốc phát triển quan trọng trong lịch sử. Có thể chọn lịch sử phát triển thông tin di
động của nước Mỹ làm điển hình:
- Năm 1946: Dịch vụ điện thoại di động công cộng lần đầu tiên được giới thiệu
ở 25 thành phố của Mỹ. Mỗi hệ thống dùng bộ ăng ten công suất lớn đặt cao phủ
sóng toàn thành phố (bán kính 50km), kỹ thuật FM, truyền bán song công (Pust-to
talk), ở băng tần 150MHz, độ rộng kênh truyền là 120kHz. Đây chưa phải hệ thống
tế bào, tần số chưa được dùng lặp lại nên số người được phục vụ rất ít.
- Năm 1950: Độ rộng kênh thu hẹp lại còn 60kHz, dẫn đến số kênh sử dụng

tăng gấp đôi.
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
6
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
- Năm 1960: Độ rộng kênh chỉ còn 30kHz, hiệu suất phổ tần tăng gấp 4 lần.
- Năm 1950-> 1960: Xuất hiện tổng đài tự động, dịch vụ IMTS ( sóng cộng, tự
động quay số, tự động chọn kênh ). Tuy nhiên nhanh chóng bị bão hoà bởi nhu cầu
người sử dụng do dịch vụ chất lượng kém và hay bị bận. Dịch vụ IMTS hiện vẫn còn
ở Mỹ, song hiệu suất sử dụng phổ kém so với điện thoại tế bào hiện nay. Cũng trong
thời gian này, lý thuyết mạng tế bào ra đời (AT&T đưa ra dự án điện thoại năm
1968). Tuy nhiên công nghệ điện tử lúc đó chưa đáp ứng được.
Cũng trong thời gian này, lý thuyết mạng tế bào ra đời (AT&T đưa ra dự án
điện thoại năm 1968). Tuy nhiên công nghệ điện tử lúc đó chưa đáp ứng được.
- Năm 1983: Ra đời hệ thống thông tin di động tiên tiến AMPS ( Advanced
Mobile Phone System ). Đánh dấu sự ra đời điện thoại tế bào thế hệ 1. Ủy ban viễn
thông liên bang Mỹ (FCC) đã phân cho dịch vụ này 1 dải tần 40MHz trên khoảng
tần số 800MHz ( ứng với 660 kênh sóng cộng rộng 2x30kHz= 60kHz). Phổ tần này
được phân đều cho 2 nhà cung cấp để tạo sự cạnh tranh.
- Năm 1989: Trước yêu cầu tăng trưởng mạnh mẽ số người sử dụng FCC phân
thêm cho dịch vụ này 10MHz phổ nữa (ứng với 166 kênh song công). Hệ thống điện
thoại tế bào này hoạt động trong môi trường hạn chế giao thoa, sử dụng lại tần số, kĩ
thuật đa truy cập theo tần số (FDMA)
- Năm 1991: Ra đời hệ thống tế bào số (USDC) theo chuẩn IS-54 trên cơ sở hạ
tầng AMPS. Hỗ trợ 3 người sử dụng trên 1 kênh 30kHz, kĩ thuật điều chế (π/4
DQPSK). Khi kĩ thuật nén tiếng nói và xử lý tín hiệu phát triển có thể tăng dung
lượng lên 6 lần (kết hợp với kĩ thuật đa truy cập theo thời gian TDMA và tồn tại
song song với AMPS trên cùng cơ sở hạ tầng). Đây là thời điểm đánh dấu sự ra đời
của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 (ở Châu Âu là hệ GSM). Cũng trong năm
1991, hệ thống dựa trên kĩ thuật trải phổ phát triển bởi công ty QUALCOM theo
chuẩn IS-95 hỗ trợ nhiều người sử dụng trên một dải tần 1.25MHz, sử dụng kĩ thuật

đa truy cập phân chia theo mã CDMA. Có nhiều ưu điểm hơn AMPS về dung lượng,
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
7
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
yêu cầu về tỉ số SNR thấp hơn, về giá thành có tính cạnh tranh cao. Vấn đề tích hợp
nhiều mạng khác nhau trong một cơ sở hạ tầng cũng được đặt ra từ những năm 90.
- Năm 1995: Chính phủ mỹ đã cấp giấy phép trên dải tần 1800->2100MHz, hứa
hẹn sự phát triển mới cho các dịch vụ thông tin cá nhân (PCS).
- Năm 2000: Tổ chức viễn thông quốc tế (ITU) đã tiến hành tiêu chuẩn hoá cho
hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000_hệ thống thông tin di động
thứ 3. [TLTK]
1.2.1 - Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất
Khái niệm về cellular bắt đầu từ cuối những năm 40 tại phòng thí nghiệm Bell
của AT&T. Nhưng đến đầu những năm 70 AT&T mới đưa ra dự án điện thoại tế
bào. Và cho đến năm 1983, ra đời dịch vụ AMPS do AT&T và MOTOLAR của Mỹ.
Đánh dấu sự ra đời hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất. Với kỹ thuật tương
tự, phương pháp điều tần FM để điều chế tiếng nói trên băng tần 800MHz với độ
rộng phổ là 40MHz. Để sử dụng hiệu quả hơn nguồn tần số có giới hạn thì toàn bộ
vùng dịch vụ được chia thành các miền nhỏ kề nhau gọi là tế bào (cell). Mỗi tế bào
được dịch vụ cung cấp một tần số nhất định và có một anten trung tâm, với công suất
phát phù hợp để quản lý các di động trong tế bào mà không gây nhiễu sang các tế
bao khác. Khi các cell ở cách nhau đủ xa thì có thể sử dụng lại tần số.

Hình 1. Lặp lại nhóm tế bào trong vùng dịch vụ
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
8
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất đã bao gồm hàng loạt các hệ thống ở các
nước khác nhau như: NMT phát triển ở Châu Âu, NTT ở Nhật, TACS ở Anh…

Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ truy cập FDMA có sơ đồ khái quát như
sau:
Hình 2. Sơ đồ khối hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất
Chú thích :
- MSC ( Mobile service Switching Center): Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động
- AuC ( Authentication Center ): Trung tâm nhận thực
- HLR ( Home Location Register ): Bộ ghi định vị thường trú
- VLR ( Visitor Location Register ): Bộ ghi định vị tạm trú
- BS ( Base Station ): Trạm gốc
- SS7 ( Common channel Signaling System no.7 ): Báo hiệu kênh chung số 7
- PSTN ( Public Switched Telephone Network ) : Mạng điện thoại chuyển mạch công
cộng
Tuy nhiên các hệ thống này không thoả mãn được nhu cầu ngày càng tăng mà
trước hết là về dung lượng. Mặt khác các tiêu chuẩn của các hệ thống không tương
thích nhau làm cho sự chuyển giao không đủ rộng (việc liên lạc ngoài biên giới là
không thể). Do sử dụng kỹ thuật truyền tiếng nói tương tự nên hiệu suất sử dụng phổ
tần không cao và chất lượng kém. Những vấn đề này đặt ra cho hệ thống thông tin di
động hế hệ 2 phải lựa chọn giải pháp kỹ thuật tương tự hay số. Và kỹ thuật số đã
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
9
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
được lựa chọn , trước hết là sự bảo đảm chất lượng cao hơn, khả năng tiềm tàng về
một dung lượng lớn hơn.
1.2.2 - Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai
Ra đời vào đầu những năm 1990: Chuẩn GSM của Châu Âu và IS-54 (tồn tại
song song với AMPS) của Mỹ và ngay sau đó là chuẩn IS-95 cho phương pháp đa
truy nhập CDMA. Hệ thống thông tin di động thế hệ hai dựa trên kỹ thuật đa truy
cập phân chia theo thời gian TDMA và kỹ thuật đa truy cập phân chia theo mã
CDMA, truyền dẫn song công theo tần số TDD, điều chế QPSK, FSK…
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai theo chuẩn IS-95 được phát triển ở

Mỹ. Hệ thống này sử dụng lại băng tần 824MHz - 849MHz cho tuyến lên và
869MHz – 894MHz cho tuyến xuống, dùng 20 kênh có độ rộng mỗi kênh là
1,25MHz.
Hệ thống thông tin di động GSM ra đời và sử dụng rộng rãi ở Châu Âu, băng
tần sử dụng gồm hai dải tần: 890MHz – 915MHz cho tuyến lên và 935MHz –
960MHz cho tuyến xuống. Dải tần này lại được chia nhỏ ra thành các dải con rộng
200KHz (gọi là kênh tần số vô tuyến tuyệt đối ARFCN hay kênh vật lý). Mỗi kênh
vật lý chia thành 8 khe thời gian (Time Slot) ứng với 8 kênh dịch vụ. Về lý thuyết số
kênh vật lý trên dải tần 25MHz là 25000/200=125 kênh. Tổng số kênh lưu lượng là
125x8=1000 kênh, nghĩa là phục vụ đồng thời 1000 thuê bao mà chưa sử dụng lại
tần số.
Dưới đây là sơ đồ khối của hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM( Global
System for Mobile communication)
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
10
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
Hình 3. Mô hình cấu trúc mạng thông tin di động GSM
SS Switching System Hệ thống chuyển mạch
AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực
HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú
VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú
EIR Equipment Identify Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị
MSC Mobile Service Switching Center Trung tâm chuyển mạch các
nghiệp vụ di động
BSS Base Station System Hệ thống trạm gốc
BSC Base Station Controller Đài điều khiển trạm gốc
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc
MS Mobile Station Trạm di động
OSS Operation & Support System Hệ thống khai thác và hỗ trợ
NSS Network Switching System Hệ thống chuyển mạch mạng

ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số đa dịch vụ tích hợp
PSPDN Packet Switched Mạng số liệu công cộng
Public Data Network chuyển mạch gói
CSPDN Circuit Switched Mạng số liệu công cộng
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
11
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
Public Data Network chuyển mạch kênh
PSTN Public Switched Mạng điện thoại chuyển mạch
Telephone Network công cộng
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công
cộng
Ưu điểm của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai :
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai ra đời nhằm giải quyết những hạn
chế của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất. Do sử dụng kĩ thuật số mà có
những ưu điểm sau:
- Sử dụng kỹ thuật điều chế số tiên tiến nên hiệu suất sử dụng phổ tần cao hơn.
- Mã hoá tín hiệu thoại với tốc độ bít càng thấp cho phép ghép nhiều kênh
vào dòng bít tốc độ chuẩn.
- Áp dụng kỹ thuật mã hoá kênh và mã hoá nguồn của kỹ thuật truyền dẫn số.
- Hệ thống số chống nhiễu kênh chung CCI (Common Channel Interference) và
chống nhiễu kênh kề ACI (Adjacent Channel Interference) hiệu quả hơn sẽ làm tăng
dung lượng hệ thống.
- Điều khiển động việc cấp phát kênh mộ cách liên tụcnên làm cho việc sử dụng
tần số hiệu quả hơn.
- Điều khiển truy nhập và chuyển giao hoàn hảo hơn, dung lượng tăng, báo hiệu
dễ dàng xử lý băng phương pháp số.
- Có nhiều dịch vụ mới nhận thực hơn (kết nối với ISDN).
Nhược điểm :
Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai cũng tồn tại một số nhược điểm như

sau:
- Độ rộng dải thông băng tần của hệ thống là hạn chế nên các dịch vụ ứng dụng
cũng bị hạn chế ( không thể đáp ứng được các yêu cầu phát triển cho các dịch vụ
thông tin di động đa phương tiện cho tương lai).
- Tiêu chuẩn cho các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai là không thống
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
12
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
nhất. Do Mỹ và Nhật sử dụng TDMA băng hẹp còn Châu Âu sử dụng TDMA băng
rộng, mặc dù cả hai hệ thống này đều có thể coi như là sự tổ hợp của FDMA
- TDMA vì người sử dụng thực tế dùng các kênh được ấn định cả về tần số và
các khe thời gian trong băng tần. Do đó việc chuyển giao toàn cầu chưa thực hiện
được.
1.2.3 - Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba
Ra đời vào những năm cuối của thập niên 90 nhằm đáp ứng nhu cầu thông tin
di động gia tăng. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba sử dụng các kỹ thuật đa
truy nhập: đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA một sóng mang và đa sóng
mang DECT, CDMA đa sóng mang(CDMA2000 hay IS2000), CDMA băng rộng
theo thời gian (WCDMA-TDD) và theo tần số (WCDMA- FDD). Nó có dải thông
khá rộng là 1885MHz-2025MHz và 2110MHz – 2200MHz trên toàn thế giới theo
tiêu chuẩn IMT-2000. So với hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất và thứ hai
thì hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba là hệ thống đa dịch vụ và đa phương tiện
được phủ sóng khắp toàn cầu. Nó có thể chuyển mạng, hoạt động mọi nơi, mọi lúc.
Nó có thể thực hiện các dịch vụ thông tin dữ liệu tốc độ cao và thông tin đa phương
tiện băng rộng như: hộp thư thoại, truyền Fax, truyền dữ liệu, Wap(Wiless
Applycation Protocal) là giao thức ứng dụng không dây cho phép truy cập vào mang
Internet đọc tin tức, tra cứu thông tin, hình ảnh…Do đặc điểm băng tần rộng nên nó
còn có thể cung cấp các dịch vụ truyền hình ảnh, âm thanh, các dich vụ điện thoại
thấy hình…Hệ thống này ngày càng phát triển khắp toàn cầu với những mục tiêu cơ
bản sau:

• Tiêu chuẩn thống nhất toàn cầu
• Có khả năng truyền tải đa phương tiện
• Tăng dịch vụ chuyển mạch gói: Hệ thống thông tin di động thế hệ hai chỉ có
phương thức chuyển mạch gói, hiệu suất kênh tương đối thấp. Trong khi hệ thống
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
13
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
thông tin di động thế hệ thứ ba tồn tại đồng thời cả chuyển mạch kênh và chuyển
mạch gói.
• Tăng phương thức truyền tải không đối xứng. Do các dịch vụ số liệu mới
WWW (Word Wide Web) có đặc tính không đối xứng: truyền tải đường lên thường
chỉ cỡ vài Kbit/s, còn đường xuống cỡ vài trăm Kbit/s. Trong hệ thống thông tin di
động thế hệ thứ hai thì chỉ hỗ trợ truyền tải đối xứng.
• Tăng cường dịch vụ số liệu WWW và khả năng truyền số liệu.
• Chất lượng thoại tương đương với chất lượng thoại hữu tuyến.
• Hiệu suất phổ tần cao hơn.
• Tính bảo mật cao.
1.2.4 - Lộ trình phát triển từ hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất sang
thế hệ thứ ba
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
14
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
Hình 4. Sự phát triển của hệ thống thông tin di động từ thế hệ 1 đến 3
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai ra đời đã khắc phục được nhiều
nhược điểm của thế hệ một. Song với sự phát triển mạnh mẽ của xã hội và nhu cầu
tăng vọt của khách hàng sử dụng mạng di động, cùng những đòi hỏi về chất lượng
làm cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai không đáp ứng nổi. Những nhu
cầu này chính là động lực để phát triển hệ thống thông tin di động tốc độ cao nhằm
phát triển truyền thông đa phương tiện và đa dịch vụ. Do vậy thế hệ 2,5 dã ra đời và
trở thành kỹ thuật trung gian quá độ sang hệ thống thông tin thế hệ thứ ba.

1.3 - Các phương pháp đa truy nhập trong thông tin di động
Để làm tăng dung lượng của dải vô tuyến dùng trong hệ thống thông tin di
động người ta sử dụng các kỹ thuật ghép kênh. Trong mỗi hệ thống ghép kênh đều
sử dụng khái niệm đa truy cập, điều này có nghĩa là các kênh vô tuyến được nhiêù
thuê bao dùng chung tài nguyên tần số hoặc khe thời gian hoặc cả hai. Hiện nay có 5
hình thức đa truy nhập cơ bản là:
- FDMA: Đa truy nhập phân chia theo tần số, phục vụ các cuộc gọi theo kênh
tần số khác nhau.
- TDMA: Đa truy nhập phân chia theo thời gian, phục vụ các cuộc gọi theo các
khe thời gian khác nhau.
- CDMA: Đa truy nhập phân chia theo mã, phục vụ các cuộc gọi theo chuỗi mã
khác nhau.
- PDMA: Đa truy cập phân chia theo thuộc tính, phục vụ các cuộc gọi theo sự
phân cực khác nhau của sóng vô tuyến.
- SDMA: Đa truy cập phân chia theo không gian, phục vụ các cuộc gọi theo các
Ăng-ten định hướng búp sóng hẹp
1.4 - Xu thế phát triển của thông tin di động
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
15
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
Hiện nay thông tin di dộng vẫn đang trong giai đoạn phát triển như vũ bão,
đáp ứng nhu cầu không ngừng tăng của khách hàng cả về số lượng, chất lượng và
loại hình dịch vụ. Về cơ bản có thể chia thành các hướng phát triển như sau:
- Phát triển theo chuẩn IMT-2000, được quyết địng bởi ITU, nhằm thống nhất
các hệ thống di động đa năng thế hệ thứ ba ở các khu vực trên thế giới.
- Xu hướng phát triển mạng vô tuyến trong nhà dùng cho các trụ sở, công ty lớn
(trên tần số cao 18GHz)
- Từ những năm 1990 đã có những nghiên cứu rộng lớn trên thế giới nhằm phát
triển hệ thống vô tuyến cá nhân: Kết hợp sự thông minh của mạng PSTN, xử lý tín
hiệu số hiện đại và công nghệ RF. Các kỹ thuật chung cho điều chế, đa truy cập và

kỹ thuật mạng cũng được lựa chọn nhằm đem dich vụ đến tận cá nhân người sử
dụng như PCS (Person Communication Servise) (ví dụ cụ thể như mạng Cityphone).
PCN (Person Communication Network ) là khái niệm mạng mà người dùng có thể
thu và tiến hành cuộc gọi ở bất cứ đâu dùng thiết bị cá nhân nhỏ nhẹ.
- Phát triển viễn thông kết hợp vệ tinh: Cùng với sự phát triển của công nghệ vũ
trụ , hệ thông tin vệ tinh phối hợp với hệ di động mặt đất tạo nên hệ viễn thông kết
nối toàn cầu thích hợp cho mọi địa hình và mọi loại hình.
- Hiện nay các quốc gia phát triển sau có cơ hội đi nhanh vào các kỹ thuật tiên
tiến nhất và lựa chọn các mô hình thích hợp với phát triển của tương lai. [TLTK]
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
16
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ CDMA
2.1 - Tổng quan
CDMA dựa trên công nghệ trải phổ (SS – spread spectrum ),trong đó tín hiệu
gốc ban đầu được phát trong một tín hiệu vô tuyến có băng thông rất lớn so với băng
thông tối thiểu ban đầu.Chúng ta nói tín hiệu ban đầu đã được trải phổ.
Nguyên tắc chính của CDMA là sử dụng một chuỗi tín hiệu có tốc độ rất cao (gọi là
chuỗi giả ngẫu nhiên - PN – pseudorandom noise) để chuyển đổi tín hiệu có băng
hẹp ban đầu thành một tín hiệu tương tự nhiễu có băng thông rộng , đỉnh công suất
bé và phát đi . Mỗi người sử dụng sẽ có một chuỗi tín hiệu PN khác nhau gọi là mã.
Mã này là cơ sở mã hóa tín hiệu và phân biệt người sử dụng này với người sử dụng
khác .Ở máy thu sẽ sử dụng một chuỗi mã ngẫu nhiên giống như đầu phát để giải mã
và thu được tín hiệu chính xác. Đối với người sử dụng không biết chuỗi mã thì tín
hiệu thu được ở máy thu sẽ tương tự như các tín hiệu nhiễu .Vì vậy hệ thống có tính
bảo mật cao.Trải phổ theo kiểu CDMA là trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS (direct
sequence spread spectrum ).
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
17
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng

Ngoài phương pháp trải phổ trực tiếp (DSSS),kỹ thuật đa truy nhập dựa trên
công nghệ trải phổ còn một số kỹ thuật khác gọi là trải phổ nhảy tần (FHSS –
frequency hopping SS) và trải phổ nhảy thời gian (THSS – time hopping SS )nhưng
không đạt hiệu quả cao như DSSS. Hệ thống CDMA chỉ sử dụng kỹ thuật trải phổ
DSSS.
2.2 - Các hệ thống thông tin trải phổ :
2.2.1 - Hệ thống DS/SS :
Thực hiện trải phổ bằng cách nhân tín hiệu nguồn với một tín hiệu giả ngẫu
nhiên có tốc độ tín hiệu (tốc độ chip ) cao hơn nhiều tốc độ bit của luồng số phát.
Hình 5. Quá trình trải phổ DS/SS - BPSK
Kỹ thuật DS/SS – QPSK: Cho phép giới hạn băng tần cao khi tốc độ mã
cho trước. QPSK là phương pháp điều chế tổ hợp hai bit dữ liệu thành một ký hiệu
điều chế. Do vậy mà phương pháp này làm tăng tốc độ truyền dữ liệu lên hai lần
với băng cao tần RF cho trước (hay làm giảm băng RF yêu cầu tới một nửa khi tốc
độ mã cho trước). Nhưng độ lợi xử lý giảm đi nhiều tương ứng với tỉ lệ lỗi bit cao
hơn.
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
18
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
Hình 6. Sơ đồ trải phổ DS/SS – QPSK
2.2.2 - Hệ thống FH/SS :
Kỹ thuật trải phổ nhảy tần FH/SS là sự chuyển dịch sóng mang có tần số được
chọn theo mã trong một tập hợp các tần số. Độ rộng toàn bộ băng tần được chia nhỏ
thành các khe tần số không lấn lên nhau. Chuỗi mã PN sẽ xác định khe tần số
nào được dùng để truyền tin trong một khoảng thời gian nhất định.
Khác với trải phổ chuỗi trực tiếp, ở trải phổ nhảy tần mã trải phổ không
trực tiếp điều chế tín hiệu mà được dùng để điều khiển bộ tổ hợp tần số tạo ra các
tần số khác nhau.
Tốc độ nhảy tần có thể nhanh hơn hay chậm hơn tốc độ số liệu. Tương ứng
có hai trường hợp là: nhảy tần nhanh và nhảy tần chậm.

Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
19
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
Hình 7. Sơ đồ khối của hệ thống trải phổ FH
Bản tin nhị phân b(t) cần phát có tốc độ R
b
= 1/T
b
, được mã hoá NZR. Sau
đó được điều chế một sóng mang mà tần số của nó f
c
(t) được điều khiển bởi một bộ
tạo mã. Bộ tổng hợp tần số sẽ tạo ra các chip có tốc độ bit R
c
. Do đó, tần số sóng
mang được xác định theo một tập hợp của log
2
N chip ( N là số lượng các tần số
sóng mang có thể có). Mỗi lần nó thay đổi là mã đã tạo ra log
2
N chip liên tiếp. Như
vậy, tần số sóng thay đổi theo các bước. Bước của tần số là R
H
=R
c
/log
2
N.
Tại máy thu, sóng mang được nhân với một sóng mang chưa điều chế
được tạo ra giống hệt bên phát. Sóng mang này được tạo ra nhờ bộ tạo mã PN

giống như bên phát điều khiển bộ tổ hợp tần số để tạo ra tần một tần số thích hợp.
Như vậy, Sự chuyển dịch tần số giả ngẫu nhiên ở bên phát sẽ được loại bỏ tại nơi
thu. Điều chế FSK thường sử dụng cho các hệ thống này. Giải điều chế là không
kết hợp do tần số sóng mang luôn thay đổi trong quá trình truyền tin.
2.2.3 - Hệ thống FH/SS nhanh
Ở hệ thống FH/SS nhanh, có ít nhất một lần nhảy với một bít số liệu. Với T là
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
20
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
chu kỳ của tín hiệu, T
h
là thời gian của một đoạn nhảy tần thì T/T
h
≥ 1. Trong
khoảng thời gian T
h
giây của mỗi lần nhảy tần, một trong số j tần số { f
0
, f
0
+∆f ,
f
0
+2∆f , …
,f
0
+(j-1)∆f } được phát. Trong đó ∆f là khoảng cách giữa các tần

số
lân cận, thường

được chọn bằng 1/T
h
. Biểu đồ tần số cho hệ thống FH với tốc độ
nhảy tần bằng 3 lần tốc độ số liệu như sau:
Hình 8. Biểu đồ tần số của hệ thống FH/SS nhanh với T=3T
h
2.2.4 - Hệ thống FH/SS chậm
Khi tốc độ nhảy tần số của sóng mang trải phổ nhỏ hơn tốc độ dữ liệu ta có hệ
thống trải phổ nhảy tần chậm (T/T
H
< 1) . Về cơ bản thì hai hệ thống trải phổ nhảy
tần chậm và nhảy tần nhanh tương tự nhau. Dưới đây là biểu đồ tần số của hệ thống
trải phổ nhảy tần chậm với T/T
H
= 1/2 :
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
21
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
Hình 9. Biểu đồ tần số của hệ thống FH/SS nhanh với T/TH = ½
2.2.3 Hệ thống TH/SS :
Một khối các bit số liệu được nén và phát ngắt quãng trong một hay nhiều khe
thời gian của một khung truyền có rất nhiều khe thời gian. Một mẫu nhảy thời gian
sẽ xác định các khe thời gian nào được sử dụng để truyền dẫn trong mỗi khung.
Nhảy thời gian tương tự như điều chế xung. Nghĩa là, dãy mã đóng/mở bộ phát,
thời gian đóng/ mở bộ phát được chuyển đổi thành dạng tín hiệu giả ngẫu nhiên theo
mã và đạt được 50 % yếu tố tác động truyền dẫn trung bình. Sự khác nhau nhỏ so
với hệ thống FH/SS đơn giản là trong khi tần số truyền dẫn biến đổi theo mỗi thời
gian chip mã trong hệ thống FH/SS thì sự nhảy tần số chỉ xảy ra trong trạng
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
22

T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
thái dịch chuyển dãy mã trong hệ thống TH/ SS. Hình (18) là sơ đồ khối của hệ
thống TH/SS. Ta thấy rằng bộ điều chế rất đơn giản và bất kỳ một dạng sóng cho
phép điều chế xung theo mã đều có thể được sử dụng đối với bộ điều chế TH/ SS.
TH/SS có thể làm giảm giao diện giữa các hệ thống trong hệ thống ghép kênh
theo thời gian. Vì mục đích này mà sự chính xác thời gian được yêu cầu trong
hệ thống nhằm tối thiểu hóa độ dư giữa các máy phát
Do hệ thống TH/SS có thể bị ảnh hưởng dễ dàng bởi giao thoa nên cần sử
dụng hệ thống tổ hợp giữa hệ thống này với hệ thống FH/SS để loại trừ giao thoa
có khả năng gây nên suy giảm lớn đối với tần số đơn.
Hình 10. Sơ đồ khối bộ thu phát của hệ thống TH/SS
2.2.4 - So sánh các hệ thống SS
Mỗi loại hệ thống đều có ưu - nhược điểm. Việc chọn hệ thống nào phải dựa
trên ứng dụng đặc thù. Chúng ta sẽ so sánh các hệ thống DS, FH và TH.
Các hệ thống DS/ SS giảm nhiễu giao thoa bằng cách trải rộng nó ở một phổ
tần rộng. Trong các hệ thống FH/ SS ở mọi thời điểm cho trước, những người sử
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
23
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
dụng phát các tần số khác nhau vì thế có thể tránh được nhiễu giao thoa. Các hệ
thống TH/ SS tránh nhiẽu giao thoa bằng cách tránh không để nhiễu hơn một người
sử dụng phát trong một thời điểm.
Có thể thiết kế các hệ thống DS/ SS với giải điều chế kết hợp và không kết
hợp. Tuy nhiên, do sự nhảy chuyển tần số phát nhanh rất khó duy trì đồng bộ pha
ở các hệ thống FH/SS vì thế chúng thường đòi hỏi giải điều chế không kết hợp.
Trong thực tế các hệ thống DS/SS có chất lượng tốt hơn do sử dụng giải điều chế kết
hợp nhưng giá thành của mạch pha sóng mang đắt.
Với cùng tốc độ đồng hồ của bộ tạo mã PN, FH/SS có thể nhảy tần trên băng
tần rộng hơn nhiều so với băng tần của tín hiệu DS/SS. Ngoài ra có thể tạo ra tín
hiệu TH/SS có độ rộng băng tần rộng hơn nhiều độ rộng băng tần của DS/ SS khi

bộ tạo chuỗi của hai hệ thống này cùng tốc độ đồng hồ.
Hệ thống FH/SS loại trừ được các kênh tần số gây nhiễu giao thoa mạnh và
thường xuyên, còn DS/SS nhạy cảm nhất với vấn đề gần xa. Các hệ thống FH/SS dễ
bị thu trộm hơn so với hệ thống DS/SS.
Thời gian bắt mã ở các hệ thống FH/SS ngắn nhất, tuy nhiên máy phát và máy
thu ở hệ thống FH/SS đắt do sự phức tạp của bộ tổng hợp tần số.
Các hệ thống FH/SS chịu được fading nhiều tia và các loại nhiễu.Trong khi
các máy thu DS/SS đòi hỏi các mạch đặc biệt để làm việc tốt trong môi trường
nói trên.
2.3 - Các đặc tính của CDMA :
2.3.1- Tính đa dạng phân tập :
Phân tập là hình thức giảm fading. Fading đa đường xảy ra khi hai hay nhiều
đường tín hiệu kết hợp triệt tiêu lẫn nhau Truyền dẫn băng hẹp bi ảnh hưởng bởi
hiện tượng này,trong khi truyền dẫn băng rộng thì ít bị ảnh hưởng bởi fading nhờ
vào tính đa dạng trong phân tập.
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
24
T×m hiÓu c«ng nghÖ CDMA GVHD: §ç §×nh Cêng
Có 3 hình thức phân tập chính :
- Phân tập theo thời gian : đạt được nhờ vào việc chèn mã,tách lỗi và mã hóa
sửa sai.
- Phân tập theo tần số: nhờ vào việc mở rộng khả năng báo hiệu băng tần báo
rộng và fading liên hợp với tần số thường có ảnh hưởng đến băng tần báo hiệu ,tín
hiệu băng rộng 1.25Mhz.
- Phân tập theo khoảng cách (theo đường truyền) : 2 cặp aten thu tại BS,bộ thu
đa đường và kết nối BS .
Phân tập dùng phương pháp đa đường (theo khoảng cách )là hình thức phân tập
cao nhất nhờ đặc tính có duy nhất ở hệ thống CDMA là thu phát dựa trên mã PN.Bộ
điều khiển đa đường tách chuỗi PN nhờ sử dụng bộ tương quan song song. Máy di
động dùng 3 bộ tương quan, trạm gốc dùng 4 bộ tương quan. Máy di động có bộ

tương quan song song la bộ thu - quét, các đầu thu này có khả năng nhận tín hiệu từ
các luồng khác nhau,chúng xét tín hiệu thu mọi đườn, sau đó tổ hợp và giải điều chế
tất cả tín hiệu thu được.Fading có thể xuất hiện trong mọi tín hiệuthu nhưng không
có sự tương quan giữa các đường thu. Vì vậy, tổng tín hiệu thu được có dộ tin cậy
cao. Nhiều bộ tách tương quan có thể áp dụng một cách đồng thời cho hệ thống
thông tin có hai trạm gốc BS để thực hiện chuyển vùng mềm cho máy di động.
2.3.2 - Đặc tính tái sử dụng tần số chung :
Tất cả các BS đều tái sử dụng kênh băng rộng trong hệ thống CDMA. Giao
thoa tổng hợp ở máy di dộng thu được từ BS là tổng giao thoa của các máy di động
trong cùng một tế bào và giao thoa từ các máy di dộng của BS của tế bào bên cạch.
Giao thoa tổng hợp từ tất cả các máy di động bằng một nửa của giao thoa tổng từ các
máy di động khác trong cùng một BS. Dùng anten không định hướng, hiệu quả sử
Sinh viªn thùc hiÖn: DƯƠNG văn nam
25