nghiên cứu về thông tin di động cellular

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
Lời nói đầu
Sự phát triển hạ tầng cơ sở là yếu tố quan trọng thúc đẩy nền kinh tế phát
triển và góp phần nâng cao đời sống xã hội của con ngời, thừa kế những thành
tựu của các ngành công nghiệp điện tử, bán dẫn, quang học, tin học và công
nghệ thông tin nền công nghiệp viễn thông trong đó có thông tin di động đã
có những bớc tiến nhảy vọt kỳ diệu đa xã hội loài ngời bớc sang một kỷ nguyên
mới: Kỷ nguyên thông tin .
Ngành công nghiệp thông tin liên lạc đợc coi là ngành công nghiệp trí tuệ
hoặc là ngành công nghiệp của tơng lai, là nền tảng để tăng cờng sức mạnh của
một quốc gia cũng nh cạnh tranh trong công nghiệp. Ngành công nghiệp này
phải đợc phát triển trớc một bớc so với những ngành công nghiệp khác, bởi vì sự
phát triển của các ngành khác dựa trên cơ sở thông tin liên lạc, ngành mà sẽ chỉ
không đơn giản phục vụ nh một phơng tiện liên lạc mà sẽ đóng vai trò nh một
nguồn vốn cho xã hội tiến bộ.
Dới sự hớng dẫn, quan tâm nhiệt tình của thầy giáo Đinh Hữu Thanh, em
đã hiểu thêm đợc nhiều điều về lĩnh vực thông tin liên lạc cũng nh việc áp dụng
các công nghệ mới vào viễn thông. Trong khuôn khổ của bài viết cũng nh còn
hạn chế về kiến thức cho nên không tránh khỏi thiếu sót cũng nh lầm lẫn, em
mong muốn nhận đợc những ý kiến đóng góp thêm để hoàn thiện hơn nữa về
kiến thức của mình. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp đỡ em
hoàn thành đợt tốt nghiệp này.

1
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
Mục lục
Tt
Trang
Lời nói đầu 1

Chơng 1
Tổng quan về thông tin di động cellular
1.1. Giới thiệu chung6
1.1.1. Lịch sử phát triển của thông tin di động 6
1.1.2. Tổng quan về hệ thống điện thoại di động tổ ong8
1.1.2.1. Tổng quan 8
1.1.2.2. Sự phát triển của hệ thống tổ ong 9
1.1.2.3. Các phơng pháp truy cập trong mạng di động tổ ong 9
1.2. Các thuộc tính CDMA 12
1.2.1. Đa dạng phân tập 12
1.2.1.1. Phân tập theo thời gian 13
1.2.1.2. Phân tập tần số 13
1.2.1.3 Phân tập không gian 13
1.2.2. Điều khiển tự động công suất14
1.2.3. Công suất phát thấp 14
1.2.4. Bộ giải mã thoại tốc độ biến thiên15
1.2.5. Bảo mật cuộc gọi15
1.2.6. Chuyển giao mềm.16
1.2.7 Dung lợng mềm17
1.2.8 Tách tín hiệu thoại17
1.2.9. Tái sử dụng tần số và vùng phủ sóng17
1.2.10. Giá trị Eb/N thấp, có tính chống lỗi cao18
1.2.11. Dịch vụ chất lợng cao.19
CHƯƠNG II
2
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
Các kỹ thuật trong CDMA
2.1 Kỹ thuật trải phổ20
2.1.1. Trải phổ dãy trực tiếp20

2.1.1.1 Các đặc tính của trải phổ trực tiếp21
2.1.1.2 Ưu nhợc điểm của DS-CDMA.22
2.1.2. Hệ thống dịch tần (FH) .22
2.1.2.1. Nhảy tần nhanh 25
2.1.2.2 Nhảy tần chậm.26
2.1.2.3. Hệ thống giải điều chế nhảy tần 26
2.1.2.3 Đặc tính tín hiệu dịch tần27
2.2. Sử dụng dãy mã giả tạp âm ngẫu nhiên.29
2.3. Điều khiển công suất CDMA32
2.3.1. Điều kiển công suất tuyến lên.32
2.3.2. Điều khiển công suất tuyến xuống35
2.4. Nguyên lý bộ thu tín hiệu đa luồng
(máy thu RAKE).36
Chơng 3
kiến trúc phân tầng của hệ thống thông tin di
động tế bào cdma
3.1. Cấu trúc chung - So sánh với mô hình mạng OSI. 38
3.2. Lớp vật lý39
3.2.1. Thiết lập kênh 39
3.2.1.1. Các kênh CDMA tuyến xuống40
3.2.1.2. Các kênh CDMA hớng lên (Reverse channel).54
3.3. Lớp mạng và lớp tuyến dữ liệu.68
3.3.1.Kênh CDMA tuyến xuống 68
3.3.1.1. Kênh đồng bộ 68
3
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
3.3.1.2. Kênh nhắn tin.69
3.3.1.3. Kênh lu lợng70
3.3.2. Các kênh CDMA tuyến lên 71

3.3.2.1. Kênh truy nhập71
3.3.2.2. Kênh lu lợng.71
3.4. Quá trình xử lý cuộc gọi.71
3.4.1. Quá trình đăng ký.71
3.4.2. Quá trình thiết lập một cuộc gọi từ MS 74
3.4.3. Cuộc gọi tới MS.76
3.4.4. Xoá cuộc gọi77
3.4.5. Lu động 78
3.4.6. Chuyển vùng 79
Ch ơng 4
CấU TRúC CHUNG và dung lợng CủA MạNG CDMA
4.1. Cấu hình chung của mạng thông tin di động tế bào
CDMA . 8 5
4.1.1. Các thành phần của mạng gồm 3 phần chính 86
4.1.1.1. MS (máy di động)87
4.1.1.2. MSC (Trung tâm chuyển mạch di động) 88
4.1.1.3. VLR ( Bộ đăng ký định vị thờng trú) 90
4.1.1.4. BSC (Bộ điều khiển trạm gốc)91
4.1.1.5. BTS (Trạm thu phát gốc) 91
4.1.1.6. BSM (Bộ quản lý trạm gốc)92
4.1.1.7. PDSN (Mạng dịch vụ dữ liệu dạng gói)92
4.1.1.8. HA (Home Agent) 93
4.1.1.9. AAA (Nhận thức, Cho phép hỗ trợ tính cớc)93
4.1.1.10. HLR (thanh ghi định vị thờng trú)93
4.1.1.11. AuC (Trung tâm nhận thực)94
4
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
4.1.1.12. SMSC (Trung tâm dịch vụ bản tin ngắn)94
4.1.1.13. OMC (Trung tâm vận hành và bảo dỡng).95

4.1.1.14. VMS (Hệ thống th thoại)95
4.1.1.15. FMS (Hệ thống th fax) 96
4.1.1.16. IWF (Chức năng liên kết làm việc).96
4.1.1.17. CAN (Mạng ATM trung tâm) 96
4.1.1.18. SCP (Bộ xử lý điều khiển dịch vụ) 97
4.1.1.19. SMS (Hệ thống quản lý dịch vụ).97
4.1.1.20. IP (Mạng ngoại vi thông minh) 97
4.1.1.21. MT (Thiết bị đầu cuối thuê bao).97
4.1.2. Kết nối gữa các thành phần.98
4.1.2.1.Giao tiếp giữa MSC và BTS98
4.1.2.2. Giao tiếp giữa MSC và HLR98
4.1.2.3. Giao tiếp giữa các MSC 99
4.1.2.4. Giao tiếp giữa MSC và PSTN99
4.1.2.5. Giao tiếp giữa MSC/BSC/BTS và OMC 99
4.1.2.6. Giao tiếp giữa MSC và VMS/FMS99
4.2. Dung lợng hệ thống CDMA 99
Các từ viết tắt .102
5
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
Ch ơng 1
TổNG QUAN Về THÔNG TIN DI Động cellular
1.1. Giới thiệu chung.
1.1.1. Lịch sử phát triển của thông tin di động
Vô tuyến di động đã đợc sử dụng gần 78 năm. Mặc dù các khái niệm tổ
ong, các kỹ thuật trải phổ, điều chế số và các công nghệ vô tuyến hiện đại khác
đã đợc biết đến hơn 50 trớc đây, dịch vụ điện thoại di động mãi đến đầu những
năm 1960 mới xuất hiện ở các dạng sử dụng đợc và khi đó nó chỉ là các sửa đổi
thích ứng của các hệ thống điều vận. Các hệ thống điện thoại di động đầu tiên
này ít tiện lợi và dung lợng rất thấp so với các hệ thống hiện nay cuối cùng các

hệ thống điện thoại tổ ong điều tần song công sử dụng kỹ thuật đa thâm nhập
phân chia theo tần số (FDMA) đã xuất hiện vào những năm 1980. Cuối những
năm 1980 ngời ta nhận thấy rằng các hệ thống tổ ong tơng tự không thể đáp ứng
đợc nhu cầu ngày càng tăng vào thế kỷ sau nếu nh không loại bỏ đợc các hạn chế
cố hữu của các hệ thống này. (1) Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lợng thấp. (2)
Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xẩy ra khi máy di động chuyển dịch trong môi trờng
pha đinh đa tia. (3) không đáp ứng đợc các dịch vụ mới hấp dẫn đối với khách
hàng. (4) Không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở
hạ tầng. (5) Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi. (6) Không tơng thích
giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt là ở Châu Âu, làm cho thuê bao không thể
sử dụng đợc máy di động của mình ở nớc khác.
Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử
dụng kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với các kỹ thuật đa thâm
nhập mới.
Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa thâm nhập phân chia
theo thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới đợc ra đời ở Châu Âu và có tên gọi
là GSM. GSM đợc phát triển từ năm 1982 khi các nớc Bắc Âu gửi đề nghị đến
CEPT để quy định một dịch vụ viễn thông chung châu Âu ở băng tần 900 MHz.
Năm 1985 hệ thống số đợc quyết định. Tháng 5 năm 1986 giải pháp TDMA
băng hẹp đã đợc lựa chọn. ở Việt Nam hệ thống thông tin di động số GSM đợc
đa vào từ năm 1993.
6
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
ở Mỹ khi hệ thống AMPS tơng tự sử dụng phơng thức FDMA đợc triển
khai vào giữa những năm 1980, các vấn đề dung lợng đã phát sinh ở các thị trờng
di động chính nh: New York, Los Angeles và Chicago. Mỹ đã có chiến lợc nâng
cấp hệ thống này thành hệ thống số: chuyển tới hệ thống TDMA đợc ký hiệu là
IS - 54. Việc khảo sát khách hàng cho thấy chất lợng của AMPS tốt hơn. Rất
nhiều hãng của Mỹ lạnh nhạt với TDMA, AT &T là hãng lớn duy nhất sử dụng

TDMA. Hãng này đã phát triển ra một phiên bản mới: IS -136, còn đợc gọi là
AMPS số (D-AMPS). Nhng không giống nh IS - 54, GSM đã đạt đợc các thành
công ở Mỹ.
Các nhà nghiên cứu ở Mỹ tìm ra hệ thống thông tin di động số mới là công
nghệ đa thâm nhập phân chia theo mã (CDMA). Công nghệ này sử dụng kỹ thuật
trải phổ trớc đó đã có các ứng dụng chủ yếu trong quân sự. Đợc thành lập vào
năm 1985, Qualcom đã phát phiển công nghệ CDMA cho thông tin di động và
đã nhận đợc nhiều bằng phát minh trong lĩnh vực này. Đến nay công nghệ này đã
trở thành công nghệ thống trị ở Bắc Mỹ, Qualcom đã đa ra phiên bản CDMA đầu
tiên đợc gọi là IS - 95 A.
Các mạng CDMA thơng mại đã đợc đa vào khai thác tại Hàn Quốc và Hồng
Kông. CDMA cũng đã đợc mua hoặc đa vào thử nghiệm ở Argentina, Brasil,
Chile, Trung Quốc, Germany, Irael, Peru, Philippins, Thailand và mới đây ở
Nhật. Tổng công ty Bu chính Viễn thông Việt Nam cũng đã có kế hoạch thử
nghiệm CDMA.
ở Nhật vào năm 1993 NTT đa ra tiêu chuẩn thông tin di động số đầu tiên
của nớc này: JPD (Japannish personal Digital Cellular System).
Song song với sự phát triển của các hệ thống thông tin di động tổ ong nói
trên, các hệ thống thông tin di động hạn chế cho mạng nội hạt sử dụng máy cầm
tay không dây số cũng đợc nghiên cứu phát triển. Hai hệ thống điển hình cho
loại thông tin này là: DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunication) của
Châu Âu và PHS (Personal Handy Phone System) của Nhật cũng đã đợc đa vào
thơng mại.
Ngoài các hệ thống thông tin di động mặt đất, các hệ thống thôg tin di động
vệ tinh: Global Star và Iridium cũng đợc đa vào thơng mại trong năm 1998.
Hiện nay để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các khách hàng viễn
thông về cả dịch vụ viễn thông mới các hệ thống thông tin di động đang tiến tới
thế hệ thứ ba. Hiện nay có hai tiêu chuẩn đã đợc chấp thuận cho IMT-2000 đó
là: W-CDMA và CDMA2000. W-CDMA đợc phát triển lên từ GSM thế hệ 2 và
cdma2000 đợc phát triển lên từ IS-95 thế hệ 2, ở thế hệ này các hệ thống thông

7
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng
phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2 Mbit/s. Để phân biệt với các hệ thống thông tin di
động băng hẹp hiện nay các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba đợc gọi là
hệ thống thông tin di động băng rộng.
1.1.2. Tổng quan về hệ thống điện thoại di động tổ ong
1.1.2.1 Tổng quan
Hệ thống điện thoại di động tổ ong đợc chia thành nhiều
vùng phục vụ nhỏ, gọi là các ô, mỗi ô có một trạm gốc phụ trách và đợc điều
khiển bởi tổng đài sao cho thuê bao có thể vẫn duy trì đợc cuộc gọi một cách liên
tục khi di chuyển giữa các ô.
Hình dới đa ra một mạng điện thoại di động tổ ong bao gồm các trạm gốc
(BS). Một vùng phục vụ của một BS đợc gọi là ô và nhiều ô đợc kết hợp lại thành
vùng phục vụ của hệ thống. Trong hệ thống điện thoại 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 đàm
thoại đợc xác định nhờ kênh báo hiệu và máy di động đợc đồng bộ về tần số một
cách tự động. Vì vậy các ô kề nhau nên sử dụng tần số khác nhau, còn các ô ở
cách xa hơn thì một khoảng cách nhất định để có thể tái sử dụng cùng một tần
số. Để cho phép các máy di động có thể duy trì cuộc gọi liên tục trong khi di
chuyển giữa các ô thì tổng đài sẽ điều khiển các kênh báo hiệu hoặc kênh lu lợng
theo sự di chuyển của máy di động để chuyển đổi tần số của máy di động đó
thành một tần số thích hợp một cách tự động.
Hiệu quả sử dụng tần số của hệ thống điện thoại di động tăng lên vì các
kênh RF giữa các BS kề nhau có thể đợc định vị một cách có hiệu quả nhờ việc
tái sử dụng tần số và do đó dung lợng thuê bao đợc phục vụ sẽ tăng lên.


8

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
Hình 1.1: Hệ thống điện thoại di động
1.1.2.2. Sự phát triển của hệ thống tổ ong
Hệ thống điện thoại di động thơng mại đầu tiên đợc đa vào áp dụng
sử dụng băng tần 150 MHz tại Saint Louis - Mỹ vào năm 1946 với khoảng cách
kênh là 60 KHz và số lợng kênh bị hạn chế chỉ đến 3. Đó là hệ thống bán song
công và vì thế mà ngời đàm thoại bên kia không thể nói đợc trong khi ngời đàm
thoại bên này đang nói và việc kết nối là nhân công nhờ điện thoại viên. Sau đó,
nhờ một số cải tiến mà hệ thống IMTS MJ bao gồm 11 kênh ở băng tần 150
MHz và hệ thống ITMS MK bao gồm 12 kênh ở băng tần 450 MHz đã đợc sử
dụng vào năm 1969. Đó là hệ thống song công và một BS có thể phục vụ cho
một vùng bán kính rộng tới 80 Km.
1.1.2.3 Các phơng pháp truy cập trong mạng di động tổ ong
a. Nguyên tắc chung
Để làm tăng dung lợng của dải vô tuyến dùng trong một lĩnh vực nào đó,
và có thể cho phép nhiều ngời cùng khai thác chung một tài nguyên trong cùng
thời điểm, chẳng hạn nh trong thông tin di động thì ngời ta phải sử dụng kỹ thuật
đa truy nhập. Hiện nay có ba hình thức đa truy nhập khác nhau là:
Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division
Multiple Access).
Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division
Multiple Access).
Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple
Access).
Liên quan đến việc ghép kênh là dải thông mà mỗi kênh hoặc mỗi mạch
chiếm trong một băng tần nào đó. Trong mỗi hệ thống ghép kênh đều sử dụng
khái niệm đa truy nhập, điều này có nghĩa là các kênh vô tuyến đợc nhiều thuê
bao dùng chung chứ không phải là mỗi khách hàng đợc gán cho một tần số
riêng.

b. Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA
Đây là phơng pháp đa truy nhập mà trạm gốc sử dụng các băng tần khác
nhau cho các thuê bao di động khác nhau. Mỗi băng tần này có một khoảng bảo
vệ thích hợp nhằm tránh sự chồng lấn (có nghĩa là mỗi ngời sử dụng một sóng
mang khác nhau để truy nhập hệ thống và tại cùng một thời điểm).
Trong hệ thống này vấn đề phân chia tần số khống chế công suất tránh can
nhiễu đợc đặt lên hàng đầu. Các vấn đề điều khiển và đồng bộ trong toàn hệ
thống là không quan trọng.
9
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
Các hệ thống FDMA đợc sử dụng từ rất sớm và thực tế đã qua khai thác
nhiều năm, tính ổn định cao, giá thành hạ. Tuy nhiên hạn chế chính của hệ thống
này là không linh hoạt khi cần thay đổi dung lợng, dung lợng hệ thống không
cao, vấn đề tần số công suất sẽ rất phức tạp khi số lợng thuê bao tăng lớn.
Hình 1.2: đa truy cập phân chia theo tần số
c. Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA
Trong phơng pháp đa truy nhập này nhiều ngời sử dụng cùng một sóng
mang, nhng trục thời gian đợc chia thành nhiều khoảng nhỏ gọi là các khe thời
gian. Mỗi thuê bao đợc trạm gốc cấp cho một khe thời gian và thuê bao chỉ liên
lạc với trạm gốc trong khe thời gian của mình. Tất nhiên giữa các khe thời gian
cần có một khoảng bảo vệ để tránh chồng lấn.
TDMA là một hệ thống phức tạp hơn FDMA, bởi vì tiếng nói phải đợc số
hoá hoặc mã hoá, sau đó đợc lu trữ vào một bộ nhớ đệm để gán cho một khe thời
gian trống và cuối cùng mới phát đi. Do đó việc truyền dẫn tín hiệu là không liên
tục và tốc độ truyền dẫn phải lớn hơn vài lần tốc độ mã hoá. Ngoài ra, do có
nhiều thông tin hơn chứa trong cùng một dải thông nên thiết bị TDMA phải đợc
sử dụng kỹ thuật phức tạp hơn để cân bằng tín hiệu thu nhằm duy trì chất lợng
của tín hiệu.
10

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
Hình 1.3:Đa truy cập phân chia theo thời gian
d. Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA)
Trong kỹ thuật CDMA, tín hiệu mang thông tin (ví dụ nh tiếng nói) đợc
biến đổi thành tín hiệu digital, sau đó đợc trộn với một mã giống nh mã ngẫu
nhiên. Tín hiệu tổng cộng, tức tiếng nói cộng với mã giả ngẫu nhiên, khi đó đợc
phát trong một dải tần rộng nhờ một kỹ thuật gọi là trải phổ.
Không giống FDMA hay TDMA, truyền dẫn trải phổ mà CDMA sử dụng
đòi hỏi các kênh có dải thông tơng đối rộng (Thờng là 1,25 MHz). Tuy nhiên
theo tính toán lý thuyết thì CDMA có thể chứa đợc số thuê bao lớn gấp khoảng
20 lần mà FDMA có thể có trong một dải thông tổng cộng nh nhau .
Hình vẽ dới đây là một minh hoạ của kỹ thuật CDMA. Dải thông tăng từ
30 KHz lên 1,25 MHz, nhng trong dải thông này bây giờ còn xấp xỉ 20 cuộc
đàm thoại. Mỗi đờng thoại analog trớc hết đợc biến đổi thành digital nhờ bộ biến
đổi A/D đúng nh với TDMA. Tuy nhiên sau đó thêm một bớc nữa là chèn một
mã đặc biệt qua một bộ tạo mã. Sau đó tín hiệu đợc phát đi, trải rộng thêm 1,25
MHz dải thông chứ không chiếm một khe thời gian riêng trong dải này.
.
11
Bộ biến
đổi A/D
Tạo
mã
Bộ biến
đổi A/D
Tạ
o

mã
(20)
Bộ biến
đổi A/D
Tạo
mã
Bộ biến
đổi A/D
Tạo
mã
(20)
1,25 MHz
kênh 1
1,25 MHz
kênh 20
.
.
.
(1)
(1)
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động

Hình 1.4
Hình 1.5:Đa truy cập phân chia theo thời mã CDMA
1.2. Các thuộc tính CDMA
1.2.1. Đa dạng phân tập
Trong hệ thống điều chế băng hẹp nh điều chế FM analog sử dụng trong hệ
thống điện thoại tổ ong thế hệ đầu tiên thì tính đa đờng tạo nên nhiều fading
nghiêm trọng. Tính nghiêm trọng của vấn đề fading đa đờng đợc giảm đi trong

điều chế CDMA băng rộng vì các tín hiệu qua các đờng khác nhau đợc thu nhận
một cách độc lập nhờ sử dụng phân tập.
Nhng hiện tợng fading xảy ra một cách liên tục trong hệ thống này do
fading đa đờng không thể loại trừ hoàn toàn đợc vì với các hiện tợng fading đa đ-
ờng xảy ra liên tục đó thì bộ giải điều chế không thể xử lý tín hiệu thu một cách
độc lập đợc.
Phân tập là một hình thức tốt để làm giảm fading, có 3 loại phân tập là
theo thời gian, theo tần số và theo khoảng cách.
1.2.1.1. Phân tập theo thời gian
Phân tập theo thời gian đạt đợc nhờ sử dụng việc chèn mã sửa sai. Việc
chèn dữ liệu làm nâng cao chất lợng của việc sửa lỗi bằng cách trải các lỗi trên
trục thời gian. Các lỗi trên thực tế thờng xuất hiện khi gặp chớng ngại vật, do đó
khi số liệu đợc tách, các lỗi trải ra trên một khoảng thời gian lớn hơn. Trong
CDMA sử dụng phơng pháp mã hoá xoắn trong bộ phát và giải mã Viterbi.
12

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
Một dạng khác của phân tập thời gian xuất hiện tại trạm gốc khi truyền dữ
liệu với tốc độ giảm. Khi phát tốc độ dữ liệu giảm (thời gian lặng trong các cuộc
thoại) trạm gốc lặp lại dữ liệu để tốc độ phát đạt tới tốc độ cao nhất. Trạm gốc
cũng giảm công suất truyền khi nó hoạt động với tốc độ dữ liệu giảm. Sự d thừa
thêm vào trong tín hiệu truyền này dẫn đến ít nhiễu giao thoa hơn và cải thiện
hoạt động ở bộ thu của máy di động trong vùng nhiễu cao.
1.2.1.2 Phân tập tần số:
Hệ thống CDMA băng rộng ứng dụng phân tập theo tần số nhờ việc mở
rộng công suất tín hiệu trong một băng tần rộng. Mặt khác nhiễu trong thời điểm
nhất định chỉ xảy ra tại một đoạn băng tần hẹp cụ thể nào đó, sự giảm tín hiệu vô
tuyến chỉ ảnh hởng tới một phần độ rộng băng tín hiệu CDMA, phần lớn thông
tin là nhận đợc. Kết quả là với một phần nhỏ thông tin bị sai lệch thì tại đầu thu

ta dễ dàng khôi phục lại thông tin ban đầu
1.2.1.3 Phân tập không gian:
Phân tập theo không gian hay theo đờng truyền có thể đạt đợc theo 3 ph-
ơng pháp sau:
Thiết lập nhiều đờng báo hiệu (chuyển vùng mềm) để kết nối máy di
động đồng thời với hai hoặc nhiều BTS .
Sử dụng môi trờng đa đờng qua chức năng trải phổ giống nh bộ thu
quét thu nhận và tổ hợp các tín hiệu phát với các tín hiệu phát khác
trễ thời gian.
Đặt nhiều anten tại BS. Mỗi trạm thu phát sử dụng 2 anten thu để
loại bỏ fađing tốt hơn.
1.2.2. Điều khiển tự động công suất:
Công suất phát của máy di động đợc tự động điều chỉnh sao cho tất cả các
máy di động trong một vùng phục vụ có thể thu đợc với độ nhạy trung bình tại
bộ thu của trạm gốc BTS. Bộ thu CDMA của trạm gốc BTS chuyển tín hiệu thu
đợc từ máy tơng ứng thành thông tin số băng hẹp. Khi đó tín hiệu thu đợc của
các máy di động còn lại là tín hiệu nhiễu của băng rộng. Thủ tục thu hẹp băng
nhằm nâng cao tỷ số S/N lên đến mức cao nhất. Dung lợng của hệ thống đạt đợc
là lớn nhất khi tín hiệu thu đợc tại BTS từ các máy di động có tỷ số S/N đạt giá
trị cao nhất. Trạm BTS cung cấp chức năng mở mạch điều khiển công suất qua
việc cung cấp cho máy di động một hằng số công suất. Hằng số này liên quan
13
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
đến các yếu tố nh tải, tạp âm của BTS, tăng ích của anten và khuếch đại công
suất. Các thông tin này đợc gửi tới máy di động nh một bản tin thông báo, thông
qua mạch đóng trạm gốc BTS điều chỉnh cống suất mạch mở để máy di động giữ
đợc công suất phát tối u nhất. Trạm gốc cứ sau khoảng thời gian 1,25 ms lại so
sánh tín hiệu thu đợc từ máy di động với giá trị ngỡng biến đổi và BTS điều
khiển máy di động điều chỉnh công suất phát đến khi đạt kết quả tốt. Mục đích

của việc điều khiển công suất phát của trạm gốc còn đạt mục tiêu giảm công suất
phát của máy di động mỗi khi ở trạng thái rỗi hoặc ở vị trí gần BTS. Với kết quả
này công suất sẽ tập trung cung cấp cho các máy ở vùng có nguy cơ thu gián
đoạn hay máy di động đang ở vị trí xa BTS
1.2.3. Công suất phát thấp
Việc giảm tỷ số Eb/No (tơng ứng với tỷ số tín hiệu/nhiễu) chấp
nhận đợc không chỉ làm tăng dung lợng hệ thống mà còn làm giảm công suất
phát yêu cầu để khắc phục tạp âm và giao thoa. Việc giảm này nghĩa là giảm
công suất phát yêu cầu đối với máy di động. Nó làm giảm giá thành và cho phép
hoạt động trong các vùng rộng lớn hơn với công suất thấp khi so với các hệ
thống analog hoặc TDMA có công suất tơng tự. Hơn nữa, việc giảm công suất
phát yêu cầu sẽ làm tăng vùng phục vụ và làm giảm số lợng BS yêu cầu khi so
với các hệ thống khác.
Một tiến bộ lớn hơn của việc điều khiển công suất trong hệ thống CDMA
là làm giảm công suất phát trung bình. Trong đa số trờng hợp thì môi trờng
truyền dẫn là thuận lợi đối với CDMA. Trong các hệ thống băng hẹp thì công
suất phát cao luôn luôn đợc yêu cầu để khắc phục fading tạo ra theo thời gian.
Trong hệ thống CDMA thì công suất trung bình có thể giảm bởi vì công suất yêu
cầu chỉ phát đi khi có điều khiển công suất và công suất phát chỉ tăng khi có
fading.
1.2.4. Bộ giải mã thoại tốc độ biến thiên
CDMA tận dụng thời gian lặng trong cuộc đàm thoại để nâng cao dung l-
ợng của hệ thống. Một bộ mã hoá/ giải mã thoại tốc độ biến thiên đợc sử dụng.
Khi thuê bao đang đàm thoại tốc độ dữ liệu là 9600 bit/s. Khi thuê bao tạm
ngừng hoặc đang nghe thì tốc độ dữ liệu giảm xuống còn 1200 bit/s. Tốc độ dữ
liệu 2400 và 4800 cũng đợc sử dụng nhng không thờng xuyên bằng hai tốc độ
trên.Tốc độ dữ liệu dựa trên hoạt động điện đàm cứ 20 ms việc quyết định tốc độ
lại thực hiện lại. Các cuộc đàm thoại thông thờng có hệ số xấp xỉ 40%.
Máy di động giảm tốc độ dữ liệu của nó bằng cách giảm bộ phát khi bộ
giải mã thoại hoạt động ở tốc độ thấp hơn 9600 bit/s.ở tốc độ 1200 bit/s chu kỳ

thực hiện chỉ là1/8 tốc độ dữ liệu cao nhất. Sự lựa chọn thời gian cho chu trình
14
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
này dựa trên cơ sở áp dụng thuật toán giả ngẫu nhiên. Điều này làm ngẫu nhiên
hoá các thời gian thu phát của mỗi máy di động. Khi tính trung bình trên nhiều
thuê bao thì công suất phát trung bình giảm xuống nhờ đó mà mức nhiễu giao
thoa đến tất cả các thuê bao khác giảm xuống. Và dung lợng hệ thống đợc tăng
lên gần gấp 2 lần.
Tại trạm gốc lại sử dụng một kế hoạch hơi khác. Nó lặp lại nhiều lần cùng
một mẫu bit để lấy lại đợc tốc độ 9600 bit/s. Công suất phát cho kênh đó đợc
điều chỉnh để phản ánh sự lặp này, đó là sự lặp để cho phép nhiễu giao thoa đợc
giảm tối thiểu.
1.2.5. Bảo mật cuộc gọi
Hệ thống CDMA cung cấp chức năng bảo mật cuộc gọi mức độ cao và về
cơ bản là tạo ra xuyên âm, việc sử dụng máy thu tìm kiếm và sử dụng bất hợp
pháp kênh RF là khó khăn đối với hệ thống tổ ong số CDMA bởi vì tín hiệu
CDMA đã đợc scrambling (trộn). Về cơ bản thì công nghệ CDMA cung cấp khả
năng bảo mật cuộc gọi và các khả năng bảo vệ khác, tiêu chuẩn đề xuất gồm khả
năng xác nhận và bảo mật cuộc gọi đợc định rõ trong EIA/TIA/IS-54-B. Có thể
mã hoá kênh thoại số một cách dễ dàng nhờ sử dụng DES hoặc các công nghệ
mã tiêu chuẩn khác.
1.2.6. Chuyển giao mềm
Khi một thuê bao CDMA đi ngang qua biên giới giữa hai trạm gốc sẽ xảy
ra quá trình chuyển giao mềm.
Chuyển giao mềm là sự nối cuộc gọi đợc hoàn thành trớc khi từ bỏ kênh cũ
(make before break connection ). Quá trình chuyển giao này có thể thực hiện đợc
bởi vì các cell kề nhau cùng sử dụng chung một tần số. Trong khi chuyển giao
mềm xảy ra thì một BTS mới bắt đầu thông tin với MS trong khi MS vẫn còn tiếp
tục thông tin với BTS cũ. MS thực hiện thông tin đồng thời với 2 BTS. Nhng nhờ

có bộ thu RAKE mà tín hiệu thu từ 2 BTS đợc sử lý nh là tín hiệu đa đờng. MS
kết hợp tín hiệu thu đợc từ 2 BTS để tạo ra tín hiệu thu không bị gián đoạn
Việc hỗ trợ đồng thời này từ hai trạm gốc này còn cung cấp một lợi ích về
phân tập (không gian) làm cải thiện đáng kể chất lợng truyền dẫn ở vùng rìa cell
Ưu điểm của chuyển giao mềm so với chuyển giao cứng trong các hệ thống
analog và GSM là: trong các hệ thống này thì do sử dụng các tần số khác nhau
15

Trung tâm chuyển mạch
điện thoại di động
Bộ mã hoá
Vocoder/chọnlựa
BS1
BS1
Khung thoại và số liệu
chiều ng ợc lại
Khung thoại và số liệu
chiều ng ợc lại
Khung thoại và số liệu
chiều ng ợc lại
Khung thoại và số liệu
chiều ng ợc lại
Khung thoại và số liệu
đồng bộ từ MSC đến BS
Khung bit điều khiển công
suất của BS và tín hiệu
thoại đồng bộ từ BS đến
máy di động
Hình 1.6: Đ ờng kết nối trong chuyển vùng mềm

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
tại các cell liền kề cho nên khi MS vợt qua vùng biên một cell và đi vào vùng
phủ sóng của một cell khác, thì cần đợc chuyển mạch tới một kênh khác trong
trạm phủ sóng mới. Quá trình chuyển giao cứng này làm cho kênh lu lợng bị
ngắt quãng trong thời gian ngắn. Còn trong chuyển giao mềm thì do các kênh
cùng tần số nên không phải chuyển kênh khi chuyển giao và mặt khác sự chuyển
cuộc gọi sang cell khác đợc thực hiện trớc khi kết nối hoàn toàn với trạm gốc
trong cell đó.
1.2.7 Dung lợng mềm.
Mạng CDMA có thể tăng thêm cuộc gọi khi nhu cầu cấp bách mà không
dẫn đến tắc nghẽn nh mạng di động TDMA,FDMA. Với mạng TDMA, FDMA
việc tăng thêm một thuê bao truy nhập vào mạng là không thể chấp nhận đợc
khi tất cả các kênh truyền đều bận. Còn với mạng CDMA có thể khắc phục tạm
thời băng cách nâng mức ngỡng qui định I
0
/N
0
lên cao hơn. nh vậy giải pháp này
cho phép tăng thêm một số khách hàng truy nhập vào mạng và chấp nhận sự suy
giảm chất lợng hệ thống. Trên lý thuyết thì I
0
/N
0
có thể tăng lên tuỳ ý, tuy nhiên
khi vợt quá một mức ngỡng nào đó thì nhiễu sẽ làm cho hệ thống mất ổn định,
mất đồng bộ và tiếng thoại không còn rõ ràng nữa.
Ngoài ra khi số thuê bao tăng quá mức, mạng CDMA sẽ điều chỉnh công
suất giảm đi làm cho cell đó nhỏ đi và các thuê bao tại vùng biên sẽ thực hiện
16

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
chuyển giao mềm sang các cell khác liền kề. Khả năng cân bằng tải này đợc gọi
là dung lợng mềm (soft capacity).
Nh vậy nhờ việc quy hoạch về dung lợng và vùng phủ sóng mà mạng
CDMA không cần kế hoạch sử dụng lại tần số.
1.2.8. Tách tín hiệu thoại
Trong thông tin 2 chiều song công tổng quát thì tỷ số chiếm dụng
tải của tín hiệu thoại không lớn hơn khoảng 35%. Trong trờng hợp không có tín
hiệu thoại trong hệ thống TDMA và FDMA thì khó áp dụng yếu tố tích cực thoại
vì trễ thời gian định vị lại kênh tiếp theo là quá dài. Nhng do tốc độ truyền dẫn
số liệu giảm nếu không có tín hiệu thoại trong hệ thống CDMA. Giao thoa ở ng-
ời sử dụng khác giảm một cách đáng kể. Dung lợng hệ thống CDMA tăng
khoảng 2 lần và suy giảm truyền dẫn trung bình của máy di động giảm khoảng
1/2 vì dung lợng đợc xác định theo mức giao thoa ở những ngời sử dụng khác.
1.2.9. Tái sử dụng tần số và vùng phủ sóng
Tất cả các BS đều tái sử dụng 1 kênh băng rộng trong hệ thống
CDMA. Giao thoa tổng ở tại trạm phủ sóng đối với tín hiệu của một máy di động
nằm trong trạm gốc đó là tổng giao thoa tạo ra từ các máy di động nằm trong
cùng một trạm phủ sóng, và giao thoa tạo ra trong các máy di động của BTS bên
cạnh. Nói cách khác, tín hiệu của mỗi một máy di động phải đấu tranh với tín
hiệu của tất cả các máy di động khác. Giao thoa tổng từ tất cả các máy di động
bên cạnh bằng một nửa của giao thoa từ tổng các máy di động trong cùng một
BS.
Hiệu quả tái sử dụng tần số của các BS không định hớng là
tỷ số nhiễu trên giao thoa của các máy di động trong cùng một trạm gốc,
(khoảng 65%), đó là giao thoa tổng từ các máy di động khác trong cùng một BS
với giao thoa từ tất cả các BS.
Hình trên trình bày giao thoa từ các BS bên cạnh theo %. Giao thoa từ mỗi
BS trong vòng biên thứ nhất tơng ứng với 6% của giao thoa tổng.

17
2%
K2
K1


6%

K2


K2


K2

K2
K2
K3
0,03%
Hình 1.7: Giao thoa từ BS bên cạnh
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
Do đó, giao thoa từ vòng biên thứ nhất là gấp 6 lần 6%, tức là 36%, và giao
thoa tổng do vòng thứ 2 và vòng ngoài là nhỏ hơn 4%. Trong trờng hợp anten của
BTS là định hớng (tức là búp sóng anten 120
o
) thì giao thoa trung bình giảm
xuống 1/3 vì mỗi anten kiểm soát nhỏ hơn 1/3 số lợng máy di động trong BS. Do
đó, dung lợng cung cấp bởi toàn bộ hệ thống tăng lên xấp xỉ 3 lần. (Thật ra chỉ là

2,55 lần do sự chồng chập các anten lân cận)
1.2.10. Giá trị Eb/N thấp, có tính chống lỗi cao
Eb/No là tỷ số của năng lợng trên mỗi bit đối với mật độ phổ công
suất tạp âm, đó là giá trị tiêu chuẩn để so sánh hiệu suất của phơng pháp điều
chế và mã hoá số.
Khái niệm Eb/No tơng tự nh tỷ số sóng mang tạp âm của phơng pháp FM
analog. Do độ rộng kênh băng tần rộng đợc sử dụng mà hệ thống CDMA cung
cấp một hiệu suất và độ d mã sửa sai cao. Nói cách khác thì độ rộng kênh bị giới
hạn trong hệ thống điều chế số băng tần hẹp, chỉ các mã sửa sai có hiệu suất và
độ d thấp là đợc phép sử dụng sao cho giá trị Eb/No cao hơn giá trị mà CDMA
yêu cầu. Mã sửa sai trớc đợc sử dụng trong hệ thống CDMA cùng với giải điều
chế số hiệu suất cao. Có thể tăng dung lợng và giảm công suất yêu cầu với máy
phát nhờ giảm Eb/No.
Trong thông tin TDMA thì nhiều ngời sử dụng một sóng mang và trục thời
gian đợc chia thành nhiều khoảng thời gian nhỏ để giành cho nhiều ngời sử dụng
sao cho không có sự chồng chéo. TDMA đợc chia thành TDMA băng rộng và
TDMA băng hẹp. Mỹ và Nhật sử dụng TDMA băng hẹp còn Châu Âu sử dụng
TDMA băng rộng nhng cả 2 hệ thống này đều có thể đợc coi nh là sự tổ hợp của
FDMA và TDMA vì ngời sử dụng thực tế dùng các kênh đợc ấn định cả về tần số
và các khe thời gian trong băng tần.
1.2.11. Dịch vụ chất lợng cao:
Sự chuyển giao mềm cung cấp cho thuê bao một dịch vụ chuyển giao hoàn
hảo , đạt đợc chất lợng thoại cao hơn ít bị rớt cuộc gọi hơn. Hệ thống thu sử dung
kỹ thuật thu đa đờng làm nâng cao chất lợng tín hiệu thoại.
Bộ giải mã tốc độ thay đổi cung cấp sự tái tạo thoại tốc độ cao và thoại số.
Do đó có khả năng cung cấp đợc thoại có chất lợng cao. Bộ mã hoá tiếng nói
tăng đợc chất lợng thoại nhờ nén tạp âm nền. Bất kỳ một tạp âm nào ở dạng hằng
số, chẳng hạn nh tiếng ồn , đều có thể đợc loại bỏ. Tạp âm nền không đổi đợc
bộ mã hoá xem nh tạp âm không mang thông tin và nhanh chóng loại bỏ tạp âm
18

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
này. Độ rõ nét của thoại trong môi trờng ồn ào đợc tăng cờng chẳng hạn nh trong
ô tô, hay tại những nơi công cộng ồn ào.
Điều khiển công suất nghiêm ngặt. Điều khiển công suất CDMA không
chỉ có khả năng tăng đợc dung lợng của hệ thống mà còn có khả năng tăng chất
lợng thoại bằng việc giảm tới mức tối thiểu và chống lại ảnh hởng của nhiễu.
Điều khiển công suất CDMA nhằm giảm tới mức tối thiểu mức cờng độ tín hiệu
tổng đủ để duy trì chất lợng cuộc gọi.
19
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động

CHƯƠNG II
Các kỹ thuật trong CDMA
2.1 Kỹ thuật trải phổ.
Có bốn kỹ thuật trải phổ cơ bản là: Trải phổ dãy trực tiếp (DS: Directed
Sequence), trải phổ nhảy tần (FH: Frequency Hopping), hệ thống dịch thời gian
(TH:Time Hopping) và hệ thống lai (Hybrid).
Trải phổ dãy trực tiếp: Trong kỹ thuật này tín hiệu mang thông tin đợc
nhân trực tiếp mã trải phổ tốc độ cao.
Trải phổ nhảy tần: Mã trải phổ điều khiển bộ tạo dao động sóng mang làm
tần số sóng mang thay đổi sau đó sóng mang này lại đợc điều chế với dữ
liệu.
Trải phổ dịch thời gian: Trong kỹ thuật này, dữ liệu có tốc độ dòng bit
không đổi R đợc phân phối khoảng thời gian truyền dẫn dài hơn thời gian
cần thiết để truyền đi dòng tin này bằng cách truyền dẫn thông thờng.
Dòng bit số đợc gửi đi theo sự điều khiển của mã nhảy thời gian.,vì vậy có
thể nói dòng bít đã bị trải ra theo thời gian và phía thu bất hợp pháp không
thể biết tập con dữ liệu nào đang đợc sử dụng.

Hệ thống lai: Bên cạnh các hệ thống đã miêu tả ở trên, điều chế hybrid của
hệ thống DS và FH đã đợc sử dụng để cung cấp thêm các u điểm cho đặc
tính tiện lợi của mỗi hệ thống. Thông thờng đa số các trờng hợp sử dụng
hệ thống tổng hợp bao gồm (1) FH/DS, (2) TH/FH và (3) TH/DS. Các hệ
thống tổng hợp của hai hệ thống điều chế trải phổ sẽ cung cấp các đặc tính
mà một hệ thống không thể có đợc. Một mạch không cần phức tạp lắm có
thể bao gồm bởi bộ tạo dãy mã và bộ tổ hợp tần số cho trớc.
2.1.1. Trải phổ dãy trực tiếp.
Hệ thống DS (nói chính xác là sự điều chế các dãy mã đã đợc điều chế
thành dạng sóng điều chế trực tiếp) là hệ thống đợc biết đến nhiều nhất trong các
hệ thống thông tin trải phổ. Chúng có dạng tơng đối đơn giản vì chúng không
yêu cầu tính ổn định nhanh hoặc tốc độ tổng hợp tần số cao.
Trong hệ thống trải phổ này, tín hiệu dữ liệu đợc nhân trực tiếp với mã trải
phổ, sau đó tín hiệu đợc điều chế sóng mang băng rộng
20
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
Hình dới đa ra sơ đồ khối của mạch thông tin DS điển hình. Bộ điều chế
băng rộng thờng là điều chế PSK



Máy thu thờng sử dụng giải điều chế nhất quán để nén tín hiệu trải phổ, và
sử dụng mã trải phổ nội bộ đợc đồng bộ với dãy mã của tín hiệu thu đợc. Điều
này đợc đồng bộ bởi khối bám và đồng bộ mã.Sau khi nén phổ nhận đợc tín hiệu
dữ liệu đã điều chế, và sau khi qua bộ giải điều chế tín hiệu (thờng là giải điều
chế PSK) ta có đợc dữ liệu ban đầu.
2.1.1.1 Các đặc tính của trải phổ trực tiếp:
a. Đa truy nhập:
Nếu có nhiều ngời cùng sử dụng một kênh cùng một thời điểm thì có nhiều

tín hiệu DS cùng chùm lên nhau về mặt thời gian và tần số. Máy thu thực hiện
giải điều chế nhất quán để giải điều chế mã. Nhờ đó sẽ tập trung công suất của
tín hiệu ngời sử dụng quan tâm vào trong băng tần thông tin, nếu mức tơng quan
giữa các dãy mã của các ngời sử dụng khác nhau là nhỏ thì việc giải điều chế chỉ
đa ra một phần rất nhỏ của công suất các tín hiệu nhiễu trong băng tần thông tin.
Có nghĩa là phổ tín hiệu của ngời sử dụng mà ta đang quan tâm sẽ đợc co hẹp lại,
21
(1)Sóng mang
(2) Mã PN
(3) Sóng
điều chế
(4)
(5)
(6)
Phía phát Phía thu
Hình 2.1: Dạng sóng và cấu hình của hệ thống DS
6
Điều chế
băng rộng
Bộ tạo
mã
Dao động
sóng
mang
Bộ giải điều
chế mã
Điều chế cân
bằng
Bộ tạo
mã

Giải điều
chế dữ liệu
Dữ
liệu
Dữ liệu
1
2
3 4
5
Bộ tạo
sóng
mang
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
trong khi phổ tần của những ngời sử dụng khác vẫn đợc trải rộng trên băng tần
truyền dẫn. Nh vậy chỉ có công suất tín hiệu của ngời sử dụng đó trong băng tần
thông tin là lớn.
b. Nhiễu đa đ ờng
Nếu dãy mã có hàm tự tơng quan là lý tởng thì hàm tơng quan băng 0
trong khoảng [ -Tc, Tc ] với Tc là thời gian tồn tại của một chíp. Nghĩa là nếu
nhận đợc hai tín hiệu: một là tín hiệu mong muốn và một là tín hiệu đó nhng trễ
đi một khoảng thời gian lớn hơn 2Tc thì việc giải điều chế sẽ coi tín hiệu đó nh
một tín hiệu nhiễu và chỉ mang một phần rất nhỏ công suất nhiễu vào trong băng
tần thông tin.
c. Nhiễu băng hẹp
Việc nhân nhiễu băng hẹp có trong tín hiệu thu đợc với mã băng rộng sẽ
làm trải phổ nhiễu băng hẹp. Vì vậy nhiễu băng hẹp có trong băng tần thông tin
giảm đi với hệ số bằng tăng ích do sử lý Gp.
d. Xác suất phát hiện thấp
Do tín hiệu dãy trực tiếp sử dụng toàn bộ phổ tín hiệu tại mọi thời điểm

nên mật độ phổ công suất truyền dẫn (W/Hz) rất thấp. Vì vậy nếu không có dãy
mã trải phổ tơng ứng thì rất khó khăn trong việc phát hiện tín hiệu DS.
2.1.1.2 Ưu nhợc điểm của DS-CDMA
Ưu điểm:
Mã hoá dữ liệu đơn giản có thể chỉ thực hiện bằng một bộ nhân. Bộ tạo sóng
mang đơn giản do chỉ có một sóng mang đợc phát đi. Có thể thực hiện giải điều
chế nhất quán tín hiệu trải phổ.
Nhợc điểm:
Khó đồng bộ giữa tín hiệu mã nội bộ và tín hiệu thu. Do nhợc điểm trên kết
hợp với đặc điểm các băng tần liên tục lớn không sẵn có nên băng tần trải phổ bị
hạn chế là 10-20 MHz
Ngời sử dụng ở gần BS sẽ phát công suất lớn hơn nhiều so với ngời sử dụng
ở xa. Mặc khác một thuê bao sử dụng toàn bộ băng tần để truyền dẫn liên tục
nên ngời sử dụng ở gần sẽ gây nhiễu cho ngời sử dụng xa. Tuy nhiên hiệu ứng
này sẽ đợc giải quyết bằng việc áp dụng thuật toán điều khiển công suất trong đó
mức độ công suất trung bình mà BS nhận từ mỗi thuê bao là bằng nhau.
22
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
2.1.2. Hệ thống dịch tần (FH).
Nếu trải phổ dãy trực tiếp là điều chế trực tiếp tín hiệu số vào mã trải phổ,
thì trải phổ nhẩy tần là điều chế gián tiếp vào mã trải phổ (sóng mang có tần số
thay đổi theo mã trải phổ sẽ đợc điều chế với tín hiệu thông tin cần truyền).
Nói chính xác thì điều chế FH là sự chuyển dịch tần số của nhiều tần số
đợc chọn theo mã. Nó gần giống FSK ngoài việc dải chọn lọc tần số tăng lên.
FSK đơn giản sử dụng 2 tần số và phát tín hiệu là f
1
khi có ký hiệu và phát f
2
khi

không có ký hiệu. Mặt khác thì FH có thể sử dụng vài nghìn tần số. Trong các hệ
thống thực tế thì sự chọn lọc ngẫu nhiên trong 2
20
tần số đợc phân bố có thể đợc
chọn nhờ sự tổ hợp mã theo mỗi thông tin chuyển dịch tần số. Trong FH, khoảng
dịch giữa các tần số và số lợng các tần số có thể chọn đợc đợc xác định phụ
thuộc vào các yêu cầu vị trí đối với việc lắp đặt cho mục đích đặc biệt.
Nh vậy trong hệ thống dịch tần FH, tần số sóng mang thay đổi theo chu
kỳ. Cứ sau một khoảng thời gian T tần số sóng mang lại nhẩy tới một giá trị
khác. Quy luật nhẩy tần do mã trải phổ quyết định.
Việc chiếm dụng tần số trong 2 hệ thống DS và FH là khác nhau. Hệ thống
DS chiếm dụng toàn bộ băng tần khi nó truyền dẫn trong khi hệ thống FH chỉ sử
dụng một phần nhỏ băng tần tại một khoảng nhỏ của thời gian truyền dẫn.
Nh vậy, công suất mà hai hệ thống truyền đi trong một băng tần tính trung
bình là nh nhau.
Hệ thống FH cơ bản gồm có bộ tạo mã và bộ tổ hợp tần số, bộ phát mã PN
điều khiển bộ tổng hợp tần số phải nhảy tần theo qui luật của nó.
Hệ thống FH tạo ra hiệu quả trải phổ bằng sự nhảy tần giả ngẫu nhiên giữa
các tần số vô tuyến f1,f2,,fn với n có thể lên tới con số hàng nghìn. Nếu tốc độ
nhảy tần (Tốc độ chíp ) lớn hơn tốc độ bít dữ liệu thì đợc gọi là nhảy tần nhanh
FFH (Fast Frequency Hopping), khi đó sẽ có nhiều tần số đợc truyền đi trong
thời gian một bít. Còn ngợc lại tốc độ nhảy tần nhỏ hơn tốc độ bit (nhiều bit tin
đợc truyền đi trong một tần số ) thì đợc gọi là nhảy tần chậm SFH (Slow
Frequency Hopping ).
Gọi f = f
i
f
i-1
là chênh lệch tần số giữa hai tần số kề nhau còn N là số tần
số nhảy tần có thể chọn thì tăng ích xử lý hệ thống trải phổ nhảy tần FH là:

23
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
N
f
f.N
Bd
W
Gp
=


==
(Giả thiết dải thông dữ liệu băng gốc Bd=1 bớc nhảy tần nhỏ nhất f)
Phổ FH lý tởng trong một chu kỳ có dạng hình vuông hoàn toàn và phân bố
đồng đều trong các kênh tần số truyền dẫn. Các máy phát trong thực tế cần phải
đợc thiết kế sao cho công suất phân bố đồng đều trong tất cả các kênh.
Nguyên lý trải phổ nhảy tần nh sau:
Một đoạn k chíp của mã giả ngẫu nhiên điều khiển bộ tổng hợp tần số, để tần
số sống mang nhảy lên một trong 2
k
tần số khác nhau. Nếu xét trong một tần số
nhảy thì độ rộng băng tần tín hiệu bằng độ rộng băng tần tín hiệu MFSK và rất
nhỏ so với độ rộng của tín hiệu trải phổ nhảy tần.
Với bộ giải điều chế không liên kết, để đảm bảo tính trực giao thì khoảng
cách về tần số giữa các tone MFSK phải bằng bội số nguyên lần của tốc độ chip
(R
p
). Điều này đảm bảo cho một mẫu phát đi không ảnh hởng xuyên âm tới các

bộ tách khác. Dải băng tần tín hiệu nhảy tần đợc chia đều thành Nt phần bằng
nhau:
Nt = W
ss
/R
p
Sau đó Nt phần này lại đợc chia thành Nb nhóm riêng biệt:
Nb = Nt/M
24
Điều chế
FH
Điều chế
MFSK
K bit dữ liệu
K bit PN
Nguồn
nhiễu
Mã hoá
1
Giải điều
chế FH
K bit PN
2
M
Giải
mã
hoá
M bộ tách
năng l ợng
Hình 2.2: Hệ thống FH

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hệ thống thông tin di động
Mỗi nhóm này sẽ có độ rộng băng tần là Wd = Wss/Nb. Theo cách xắp xếp
này, đoạn mã nhị phân k bit của chuỗi PN sẽ xác định Nb = 2K tần số sóng mang
khác nhau. Trong khi đó, mỗi tone nhảy tần là cố định và nằm trong khoảng M
tần số xác định tơng đối.
2.1.2.1. Nhảy tần nhanh.
Hình vẽ (2.3) mô tả phổ của tín hiệu MFSK và phổ tín hiệu nhảy tần nhanh
theo thời gian. Chuỗi mã giả ngẫu nhiên thực hiện trải phổ là một chuỗi mã đợc
tạo ra từ bộ tạo mã giả nhiễu dùng bộ 4 thanh ghi dịch. Mã trải phổ có tốc độ bit
gấp 4 lần độ dữ liệu (Rp = Rh = 4Rs) tức là k = 4.

Hệ thống thực hiện trải phổ nhảy tần nhanh với tín hiệu MFSK 4 mức lên
ngẫu nhiên một trong 4 dải tần số, dới sự điều khiển của tín hiệu giả ngẫu nhiên
PN. Do tín hiệu MFSK điều chế 4 mức nên cứ 2 bit dữ liệu xác định một giá trị
nằm 1 trong 4 mức có thể của dải tần số và một tone này đợc phát đi trong
khoảng thời gian bằng 2 lần chu kỳ bit dữ liệu. Cũng tơng tự nh vậy, cứ một cặp
2 bit giả ngẫu nhiên cho phép ta xác định đợc một trong 4 dải băng tần mà một
tone tín hiệu MFSK cần nhảy tới. Trong trờng hợp này độ rộng băng tần của tín
hiệu nhảy tần sẽ lớn gấp 4 lần độ rộng băng tần tín hiệu MFSK nguyên thủy
(Wss=4Wd).
25
W
SS
11
10
01
00
W
d

01 00 11 0101 11 11 00 10 01 10 1001 11 10 00 11 11 00 01
00 10 01 10 00 11 01 01 11 10
Hình 2.3: Nhảy tần nhanh
Dữ liệu
2T
b
Chuỗi PN