Phân chia tài nguyên tần số cho truy cập gói ứng dụng trong dịch vụ Internet tế bào

I f <,*
fcf H
o i
Đ Ạ I H Ọ C Q Ư Ỗ C G I A H À N Ộ I
KHOA CÔNG NGHỆ
5fc 5*: ỉịc ỉỊc
NGUYỄN THỊ THU HUYỀN
P H Â N C H I A T À I N G U Y Ê N T Ầ N s ô '
C H O T R U Y C Ậ P G Ó I
Ừ N G D Ụ N G T R O N G D ỊC H v ụ
I N T E R N E T T Ế B A O
Chuyên ngành: Kỹ thu ậ t Vô tuyến Điện tử & TT Liên lạc
Mã số: 2.07.00
LUẬN VĂN THẠC s ĩ
Đ A I H O C o- ;ọc G I A H À N Ó I Ị
TRUNG TAM TUỒNG TIN THƯ V Ó !
No v~ Lo,
NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS. TRỊNH ANH vũ
Hà N ộ i- 2 0 0 2
L u â n v ă n c a o h o c
P h â n c h ia tà i n g u y ê n tẩ n s ố
MỤC LỤC
C H Ư Ơ N G I:C Á C V Ấ N Đ Ể c ơ B Ả N V Ể s ử D Ụ N G T Ẩ N s ố T R O N G C Á C H Ệ
T H Ố N G T H Ô N G T IN D I Đ Ộ N G ! !
6
1. VÀ I N ÉT LỊCH s ử 6
2. CÁC KỸ THUẬ T C ơ B Ả N S Ử D Ụ N G T A N s ố T RO NG T H Ô N G TIN DI Đ Ộ N G : 9
2.1 Đa truy c ậ p : 9
2.2 Các hệ báng hẹp : 9
2.3 Các hệ băng rộn g : 10
2.4 Đa truy cập phân theo tần số (FD M A ): 10

2.5 Đ a truy cập phân theo thời gian (T D M A ) 13
2.6 Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã C D M A 16
2.6.1 N guyên lý của việc truyền dẫn tín hiệu có tốc độ thay đ ổ i 19
2 .6 .2 Một số dặc điểm của C D M A : 20
2.7 So sánh CD M A với F DM A và T D M A : 21
C H Ư Ơ N G II: SỬ D Ụ N G T Ầ N s ố T R O N G H Ệ T H Ố N G G S M VÀ C ỈP R S

25
1. HỆ T H Ố N G G S M 25
1. i G iới thiệu vồ hệ thống G S M 25
1.2 Các đặc tính của mạng thông tin di động G SM 25
1.3 C ác d ịch vụ của mạng G S M 26
1.3.1 Dịch vụ thoại 26
1.3.2 C ác dịch vụ số liệu 27
1.4 Cấu trúc m ạng G SM 28
Các thành phần của m ạng G S M 28
1.4.1. Trạm di độ ng M S 29
1.4.2 Phân hệ vô tuỵến B SS 29
1.4.3 Phân hệ chu yển m ạch N S S 30
1.5 Tổ chức các kênh trên giao diện vô tuyến 30
1.5.1 Các phương pháp đa truy n hập : 30
1.5.2 K hái niệm kên h: 31
1.5.2.1 K ênh vật lý: 31
1.5.2 .2 Kênh lo g ic: 31
1.6 Phổ tần số trong G S M 31
2. DỊCH V Ụ G P R S 35
2.1 Giới thiệu dịch vụ G P R S : 35
2.2 Các dịch vụ trong m ạng G PRS 36
2.2.1 D ịch vụ Đ iểm Đ iểm (PT P ) 36
2 .2 .2 D ịch vụ Đ iểm - Đa điểm (PT M ) 37

2.4 Cấu trúc m ạng GPR S xây dựng trên c ơ s ở m ạng G S M
38
2.5 Cấp phát kênh trong GPR S 39
2.5.1 K ênh lo g ic : 39
2.5.2 Sắp xếp các kênh logic trên các kênh vật lý : 40
2.5.3 Cấp phát nguồn tài n guyên: 41
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp công nghệ điện tử viễn thông
Trang 1
L u án v ã n c a o h o e
P h â n c h ia tả i n s u y ê n tầ n s ố
2.6 Truyền gói trong GPRS : 42
2.6.1 Truyền gói bắt đầu từ m obile: 42
2.6 .2 Truyền gói hướng lê n : 43
2.6.2.1 Cấp phát đ ộ n g : 43
2.6.2.2 Giải phóng nguồn tài nguyên: 43
2.6 .2 .3 Cấp phát tĩnh: 45
2.6 .3 Truyền gói hướng x uốn g : 45
2.6.3 .1 Packet Paging: 45
2 .6 .3 .2 Truyền gói dữ liệu : 46
2.6.3.3 Giải phóng nguồn tài nguyên: 48
2.6 .3.4 Truyền gói hướng lẽn và hướng xuống đồne, th ời: 48
2.7 GPRS Inter - working: 48
2.7.1 Tương tác với IP: 48
2.7.2 Truy cập m ạng Intranet, Internet hoặc ISP qua G P R S:
48
2.8 Một số tham số đánh giá chất lượng dịch vụ G P R S 49
2.8.1 Đ ộ ưu tiên dịch v ụ 49
2.8.2 Đ ọ tin cậy-Reliability 50
2.8.3 Trễ- D elay
.

51
Bảng2.2: Phân lớp trễ 51
2 .8 .4 T hông lượng- Thoughput 51
2.9 Các phương án phân chia dung lượng 52
2.9.1 Phương án 1 53
2.9.2 Phương án 2 53
2.9.3 Phương án 3 54
3. KẾT L U Ậ N : 54
C H Ư Ơ N G III: P H Â N C H IA TÀ I N G U Y Ê N TẨ N s ố C H O T R U Y C Ậ P G Ó I Ú NG
DỤN G T R O N G D ỊC H v ụ IN T E R N E T T Ế B À O

.

57
1 LÒI GIỚI TIIIỆU :

.
57
2 ACIS M A C :

61
2.1 Thuật loan D PA đưòng xu ốn g: 62
2.2. D PA sử dụng sự nhạy giao thoa và cấp độ ưu tiôn 65
2.3 Thực hiện DPA dựa vào m ô hình thoại g ó i:
66
3. K HUN G DPA XẾP CHÉO: 73
3.1 Hoạt động của khung xếp chéo D PA : 75
3.2. Mô hình lưu lượng cho các dịch vụ dữ liệu W eb: 76
3.3 Một số kết quả: 78
4. CÁC KẾT L U Ậ N : 84

Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp công nghệ điện tử viễn thông
Trang 2
L u â n v ặ n c a o h ọ c
P h â n c h ia tà i n g u y ê n tần s ố
LỜI CẢM ƠN
Hoàn thành bản luận văn này, tác giả xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn
và giúp đỡ nhiệt tình của TS Trinh Anh Vũ, người đã khuyến khích, hỗ trợ ý
tưởng lựa chọn đề tài: Phân chia tài nguyên tần số cho truy cập gói ứng dụng
trong dịch vụ Internet tế bào người đã hướng dẫn tác giả viết luận văn này. Ý
tường ban đầu để chọn đề tài xuất phát từ những kiến thức được học qua môn
thông tin di động do TS Trịnh Anh Vũ giảng dạy trong chương trình cao học.
Cuối cùng, tác giả xin được chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, gia đình,
bạn bè những người đã góp phần dạy dỗ, đào tạo và hết lòng hỗ trợ để tác giá có
thể hoàn thành luận văn này.
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp công nghệ diện tử viỗn thông Trang 3
L u â n v ă n c a o h o e
P h â n c h ia tà i n g u yên tổ n s ố
MỞ ĐẦU
Từ khi ra đời, mạng thông tin di động GSM đã góp phần đáng kê trong việc thúc
đẩy sự phát triển mạnh mẽ của thị trường thông tin di động thế giới. Nhưng cũng như
các công Iighệ khác, sau gần 20 năm phát triển, thông tin di động thế hệ 2 bắt đầu bộc
lộ những khiếm khuyết của nó khi nhu cầu dịch vụ truyển dữ liệu và các dịch vụ bàng
rộng ngày càng trở nên cấp thiết. Tinh trạng phát triển các mạng di động thế hệ thứ
hai(2G) quá nhiều phát sinh ra một loạt các vấn để cần phải giải quyết như phân bổ tần
số bị hạn chế, chuyển vùng phức tạp và không kinh tế, chất lượng chưa đạt được mức
của điện thoại cố định □Những nhược điểm cơ bản của hệ thống GSM là chuyển mạch
kênh không thích ứng được với các tốc độ số liệu cao, và sự lãng phí tài nguyên do một
kênh luôn luôn ở trạng thái mờ ngay cả khi không có lưu lượng đi qua. Sự phát triển
cíia mạng Internet cũng đòi hỏi khá năng hỗ trợ truy cập Internet và thực hiện thương
mại điện tử di động Trước tình hình này, việc chuyển sang sử dụng hệ thống thông tin

di động thế hệ thứ 3 là quá trình tất yếu. Tuy nhiêu, cho đến nay, chưa có các tiêu
chuẩn chung thống nhất cho thông tin di đông thế hệ thứ ba, hơn nữa, việc chuyển đổi
trực tiếp đòi hỏi chi phí đầu tư quá lớn cần có một giải pháp quá độ có thể chấp nhận
được cà từ phía nhà sản xuất, nhà khai thác và khách hàng.
Công nghệ dịch vụ gói chung GPRS. GPRS có thể khắc phục được các nhược
điểm chính của mạng GSM đồng thời cho phép sử dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng
GSM. Trong mạng GPRS, tài nguyên vô tuyến được sử dụng hiệu quả hơn do kênh
truyền chỉ phải phục vụ khi thực sự có dữ liệu cần phát hoặc thu.Tốc độ tối đa có thê
đạt được theo lý thuyết là 17l,2kb/s với điều kiện sử dụng cả 8 khe thời gian và không
sửa lỗi.
Tính phổ biến của trang Web làm tăng thèm sự thâm nhập thị trường. Đã đến lúc
cần xem xét một cách tổng hợp mạng không dây, mặc dù dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp
(GPRS) trong hệ thống GSM có thể cung cấp tối đa khoảng 171Kb/s sử dụng công nghệ
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lứp công nghệ điện tử viễn thông Trang 4
L u â n v ăn c a o h o e
P h á n ch ia tà i n g u y ê n tầ n s ố
tế bào số thế hệ thứ hai song vẫn chưa đáp ứtig được các dịch vụ Internet tốc độ băng
rộng ờ tế bào vùng lớn.
Dịch vụ Internet tế bào mới (ACÍ — Advanced Cellular Internet Service) nhằm
đến các ứng dụng như là tìm Web với tốc độ đường xuống tối đa đạt tới 1 Mbit/s đến 2
Mbit/s sử dụng cơ sở hạ tầng tế bào diện rộng. Để cung cấp độ rộng băng tần theo yêu
cầu trong việc sử dụng phổ tần số qííy hiếm, thủ tục điều khiển truy cập môi trường
phải thỏa mãn hai yêu cầu:
> Xử lý động với lưu lượng khác nhau
> Tái sử dụng phố tần hạn chế một cách hiệu quả ở tốc độ đình cao và chất
lượng tốt.
Luận văn này nghiên cứu mô hình thuật toán đáp ứng được cả hai yêu cầu trên,
các kết quả mô phỏng đã chúng tỏ được các ưu điểm của mô hình này.
Kết cấu luận văn gồm 3 chương
Chương 1 : Các vấn đề cơ bản về sử đụng tần số trong các hệ thông thông tin di

động.
Chương 2: Sử dụng tần số trong hê thống GSM và GPRS
Chương 3: Phùn chia tài nguyên tần số cho truy cập gói ứng dụng trong dịch vụ
Internet tế bào.
Nguyễn Thị Thu Huyển - Lớp công nghệ điện tử viễn thông
Trang 5
L n â n v ă n c a o h o e P h â n c h ia tà i n g u y ê n tấn s ố
CHƯƠNG I:CÁC VÂN ĐỂ c ơ BẢN VỂ s ử DỤNG TAN
SỐ TRONG CÁC HỆ THốNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
1. VÀI NÉT LỊCH sử:
Thông tin vô tuyến luôn không ngừng phát triển và ngày càng đòi hỏi các kỹ
thuật tinh vi, bởi vẠy quá trình phát triển của I
1
Ó luôn theo sát sự tiến bộ của công nghệ
điện tứ. Ý tưởng về sự liên lạc tức thời không quan tâm đến khoảng cách là một trong
những giấc mơ lâu đời nhất của loài người, và giấc mơ đó đang ngày cànẹ trở thành
hiện thực với sự giúp đỡ của kỹ thuật. Sự thực hiện sóng vô tuyến vào trong thông tin
diễn ra đầu tiên vào cuối thế kỷ 19 và được dùng trong điện báo vô tuyến. Kể từ đó,
11
Ó
trở thành một công nghệ được ứng dụng rộng rãi trong thông tin quân đội. ứng đụng
dùng trong thông tin công cộngđầu tiên là thông tin quảng bá (âm thanh và sau đó là
hình ảnh): nó đơn giản hơn rất nhiều so với điện thoại vô tuyến và là thông tin một
chiều. Sự bùng Iió thật sự trong thông tin vô tuyến công cộng hai chiều diễn ra ngay sau
chiến tranh Thế giới thứ 2, khi mà việc sử dụng điều chế tần số và các công nghệ điện
tử đã cho phép thực hiện dịch vụ điện thoại lắp đặt trên ô tô. Dịch vụ điện thoại di động
đầu tiên được chính thức ra đời ở St Louis (Missouri, USA) năm 1946. Châu Âu đang
khôi phục lại sau chiến tranh cũng tiếp bước vài năm sau.
Mạng điện thoại di động đầu tiên được hoạt động một cách thủ công (cần phải
có sự can thiệp của nhâu viên trực để nối cuộc gọi vào mạng cố định) còn thiết bị thì

nặng, cổng kềnh và rất đắt. Vùng phục vụ bị giới hạn trong vùng phủ sóng của một
trạm phát và thu (toàn bộ hệ thống chỉ có một cell). Có rất ít phổ tần số dành cho loại
dich vụ này vì còn phải ưu tiên cấp phát cho quân đôi và phát thanh quảng bá. Kết quả
là dung lượng của hệ thống thấp và nhanh chóng bão hoà mặc dù chi phí cho thiết bị
đầu cuối cao đã ngăn cản một số lượng khách hàng lớn.
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp công nghệ điện tử viễn thông
Trang 6
L u â n v ă n c a o h o e
P h â n c h ia tà i n g u y ê n tần s ố
Từ năm 1950 đến 1980, hệ thống vô tuyến di động phát triển thành hệ thống tự
động và chi phí giảm do sự ra đời của công nghệ bán dẫn. Dung lượng của hệ thống có
tăng lên nhưng vẫn quá nhỏ so với nhu cầu.
Trong những năm 70, sự tích hợp các thiết bị điện tử với phạm vi lớn và sự phát
triển của bộ vi sử lý đã cho phép thực hiện các hệ thống phức tạp hơn. Do vùng phủ
sóng của một anten vị giới hạn chủ yếu bởi công suất phát của máy di động, người ta
nghĩ ra cách thêm vào hệ thống rất nhiều trạm thu trong khi vẫn duy trì một trạm phát.
Điều này cho phép vùng phủ sóng chiếm diệu tích lớn gấp nhiều lần. Nhưng bước đột
phá thực sự chính là sự ra đời của hệ thống cellular, nơi mà số trạm phát cũng nhu thu
là rất nhiều và diện tích vùng phủ sóng của nó có một phần trùng lên nhau.
Thay cho việc tìm cách tăng công suất phát hệ thống cellular dựa trên khái niệm
sử đụng lại tần số, do đó cùng một tần số phát sẽ sử dụng ở nhiều cell có khoảng cách
đủ xa do vậy dung lượng của hệ thống tăng lên đáng kể và độ phức tạp cũng tăng lên cả
với mạng cũng như vói máy di động lức này phải có khả năng lựa chọn một trạm thu
phát trong số các trạm thu phát xung quanh nó. Chi phí cơ sở hạ tầng cũng tăng do số
trạm thu , phát tăng.
Khái niệm cellular được đưa ra bởi Bell Labs và được nghiên cứu ở nhiều
noi khác nhau trên thế giới trong những năm 70. Ở Mỹ, hệ thống cellular đầu tiên
AMPS (Dịch vụ điện thoại di động tiên tiến) đã được đưa vào hoạt động vào năm 1979
ở Chicago. Sau đó ở Bắc Âu, cơ quan quản lý viễn thông cùng với một số nhà sản xuất
đã sáng lập ra hệ thống NMT (hệ thống điện thoại di động Bắc Âu) với mục tiêu là phủ

sóng vùng Scandinavian. Hệ thống bắt đầu hoạt động ở Thuỵ Điển tháng 9/1981 và sau
đó ở Na Uy, Đan Mạch và Phần Lan. Tiếp đó, các mạng khác dựa trên đặc điểm kỹ
thuật của 2 mạng này đã lần lượt ra đời. Lấy ví dụ mạng TACS (hệ thống cellular truy
cập toàn bộ), bắt nguồn từ AMPS được đưa vào phục vụ ở Anh năm 1985.
Tất cả các hệ thống cellular này đều đựa trên sự truyền dẫn tiếng nói tương tự
với phương thức điều chế tần số. Chúng đều sử dụng dải tần 450 MHz hoặc 900 MHz.
Vùng phủ sóng thường bao trùm cả nươc và dung lượng có thể lên tới vài trăm ngàn
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp công nghệ điện tử viễn thông
Trang 7
L Ilân y o n c a o h o c
P h á n c h ia tà i HMuyêtì tẩ n sô
thuê bao. Hệ thống quốc gia lớn nhất Châu Âu là hệ thống TACS của Anh với hơn 1
triêu thuê bao vào năm 1990.
Các thiết bị di động phát triển khá nhanh trong cuối những năm 80. Đầu tiên
ngưòi ta chì chế tạo các thiết bị đặt trên xe. Vào giữa những năm 80, thiết bị xách tay
mới xuất hiện với trọng lượng vài kilogram và thời gian đàm thoại vài giờ. Mãi đến năm
1988 mới ra đời máy điện thoại cầm tay chưa đủ nhỏ để cho vào túi Iihưng gọn đến
mức có thể cho vào cặp xách. Vào năm 1990, thiết bị đầu cuối nhỏ nhất trên thị trường
có trọng lượng nhỏ hơn 400gr và có thể bỏ túi.
Kể từ sau Iihững năm 80, mặc dù vẫn hoạt động thành công nhưng các hệ thống
analog ở Châu Âu bắt đầu bộc lộ các hạn chế của nó. Trước hết là nhu cầu sử dụng dịch
vụ di động mặc dù đã được tính toán có hệ thống vào đầu những năm 80 nhưng vẫn lớn
hơn khả Iiăng dung lượng của mạng analog hiên có. Sau đó, các hệ thông hoạt động
khác nhau không đưa ra tính tương thíchcho người sử dụng, chảng hạn thiết bị của
TACS khỏng thế truy cộp vào mạng NMT và ngược lại. Hơn nữa việc thiết kế một
mạng cellular mới hoàn loàn đòi hỏi một lượng đáu tư lớn đến mức không một quốc gia
ử Châu Ầu nào có thể thực hiện được. Do vậy yêu cầu là phái có một hệ thống thiết kế
theo kiểu chung để có thể cùng sử dụng trên nhiều nước dẫn đến một sự thành lập tiêu
chuẩn mới của CEPT có nhiệm vụ hợp nhất các hệ thống thông tin vt ở Châu Âu ở dải
tần 900 MHz. Tổ chức mới ra đời GSM (Nhóm đặc trách về di động) đã có cuộc họp

đáu tiên vào tháng 12/1982 ở Stockholm.
Năm 1990, các chi tiêu của GSM được sửa đổi cho thêm vào dải tần 1800 MHz.
Sự thay đổi này được biết như DCS 1800 (hệ thống cellular số 1800) có mục tiêu vươn
tới công suất cao hơn ở những vùng mật độ dân cư cao như vùng đô thị
Từ Iiăm 1990 trỏ đi, GSM bắt đầu trải dài ra ngoài Châu Âu. Quốc Gia ngoài
Châu Âu đầu tiên thực hiện tiêu chuẩn GSM là Australia, vào năm 1992. Tiếp theo, một
loạt các nước đã sử dụng các hệ thống dựa theo GSM như ở Đông á và Châu Đại
Dương như Hồng Kông, New-Zealand, Việt Nam, Brunei . . .
Neuyễn Thị Thu Huyền - Lórp công nghệ điện tử viễn thông
Trang 8
L u ủ n văn c a o lio c
P h ả n c h ia tà i n g u yên tầ n s ố
ơ nước ta, khởi đầu dịch vụ thông tin di động là công ty điện thoại d2 VMS, cho
đến nay có thêm công ty VinaPhone. Các thiết bị của 2 công ty này đều theo tiêu chuẩn
của GSM.
2. CÁC KỸ THUẬT Cơ BẢN sử DỤNG TẦN số TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG:
2.1 Đa truy cập:
Đa truy cập chia theo tần số (FDMA), đa truy cập chia theo thời gian (TDMA và
đa truy cập chia theo mã (CDMA) là ba kỹ thuật truy cập cgủ yếu dùng để chia độ rộng
băng tđn được sử dụng trong hệ thống thông tin di động. Các kỹ thuật này có thể được
nhóm thành các hệ băng hẹp và hệ băng rộng phụ thuộc vào độ rộng băng tần được
phân cho người sử dụng như thế nào. Kỹ thuật song công của một hệ đa truy cập thường
được mô tả kèm theo các sơ đồ đa truy cập cụ thể.
2.2 Các hệ băng hẹp :
Băng hẹp được dùng đê liên hệ độ rộng băng tần của một kênh đơn với độ rộng
băng vốn có của kênh. Trong một hệ đa truy cập băng hẹp, phổ vô tuyến được chia
thành một số lớn các kênh băng hẹp. Các kênh thường hoạt động theo FDD. Để giảm
giao thoa giữa các kết nối thuận và ngược trong mỗi kênh, việc tách biệt tần số thực
hiện được càng lớn càng tốt trong phó tần, trong khi giữ nguyên bộ song công không
tốn kém và một anten phát chung dùng cho mỗi thuê bao. Trong FDMA băng hẹp, một

người sử dụng được gán cho một kênh riêng, không chia sẻ cho những người khác xung
quanh và nếu FDD được dùng (có nghĩa mỏi kênh có kết nối thuận, nghịch) thì hệ được
gọi là FDMA/FDD. Ngược lại, TDMA băng hẹp, cho phép các người sử dụng chia sẻ
cùng một kênh, nhưng được phàn phối một khe thời gian duy nhất cho mỗi người sử
dụng theo một cách tuần hoàn trên kênh, như vậy tách biệt một số nhỏ nhười sử dụng
về thời gian trong một kênh đơn. Với TDMA băng hẹp thường có một số lớn các kênh
Neuyễn Thị Thu Huyền - Lớp công nghệ điện tử viễn thông Trang 9
L n à n văn c a o h o e
P h â n c h ia tcũ n g u y ê n tấ n s ố
được phân phối để dùng hoặc FDD, hoặc TDD và mỗi kênh được chia dùng TDMA.
Các hệ như vậy được gọi là TDMA/FDD hoặc TDMA/TDD.
2.3 Các hệ băng rộng:
Trong các hệ băng rộng độ rộng dải tần của một kênh đơn rộng hơn rất nhiều so
với độ rộng băng vốn có của kênh. Như vậy phading nhiểu đường không ảnh hưởng lớn
tới tín hiệu thu trong mồi kênh dải rộng và suy giảm do chọn lọc tẩn số xảy ra chỉ trong
một phần nhỏ của độ rộng băng tín hiệu. Trong các hệ đa truy cập bàng rộng người sử
dụng được phép truyền trong một phần lớn của phổ. Một số lớn bộ phát cũng được phép
truyền trong cùng một kênh. TDMA phân phối các khe thời gian cho nhiều máy phát
trong cùng một kênh và cho phép chỉ một máy phát truy câp vào kênh tại một thòi điểm
bất kỳ, trong khi đó CDMA trải phổ cho phép tất cả các máy phát truy cập vào kênh tại
cùng một thời điểm các hệ TDMA và CDMA có thể dùng kỹ thuật nén kênh hoặc TĐ
hoặc FĐ.
2.4 Đa truy cập phân the« tần số (FDMA):
Đa truy cập phàn theo tần số gán mỗi kênh cho mỗi người sứ dụng. Ta có thể
thấy trên hình 1.1 là mỗi người sử dụng được phân phối một băng tần hay một kênh duy
nhát. Các kênh này được gán theo yêu cầu của người sử dụng khi họ yêu cầu dịch vụ.
Trong khoảng thời gian của cuộc gọi, không có người sử dụng nào khác có thể chia
cùng một bãng tần này. Trong các hộ FDD, người sử dụng được gán một kênh — như
một cặp tần số , một tần sô dùng cho kênh thuận và một tần số dùng cho kênh ngược.
Nguyễn Thị Thu Huyồn - Lớp công nghệ điện tử viỗn thông Trang 10

L u â n v ã n c o o h o c
P h â n cilia tà i n x u y ê n tần s ố
Hình 1.1 : FDMA, trong đó các kônh khác nhau
được gán các dải tần số khác nhau
Các tính chất cùa hệ FDMA như sau:
> Kênh FDMA mang chỉ một kênh thoại ở inột thời điểm.
> Nếu một kênh FDMA không dùng, thì đặt vào tình trạng dỗi và người khác
không thể sử dụng được để làm tăng dung lượng. Thực chất tài nguyên tần số
đã bị bỏ phí.
> Sau khi gán một kênh tiếng nói, trạm gốc và máy di động phát đồng thời và
liên tục
> Các độ rộng băng tần của các kênh FDMA tương đối hẹp (30 KHz) vì mỗi
kênh hỗ trợ một kênh thoại sóng mang. Điều đó nghĩa là FDMA thường được
thực thi trong các hệ băng hẹp.
Nguyễn Thị Thu Huyổn - Lớp công nghệ điện tử viễn thông Trang 11
L u â n vân c a o h o e
P h â n c h ia tủ i n g u ỵ é n tầ n s ổ
> Thời gian của ký hiệu là lớn so với độ trễ trung binh. Điều này gợi ý là lượng
giao thoa giữa các ký hiệu (ISĨ) là thấp và vì thế cho nên trong các hệ băng
hẹp FDMA ít dùng hoặc không dùng làm bằng.
> Độ phức tạp của các hê di động FDMA thấp hơn so với các hệ TDMA, dẫu
rằng điều này đang thay đổi khi các phương pháp sử lý tín hiệu số cải thiện
cho TDMA.
> Vì FDMA là một sơ đổ liên tục, cần số bít ít hơn dùng cho các mục đích
ngoài truyền tin như là các bít đồng bộ và bít khung khi so sánh với TDMA.
> Các hệ FDMA có giá thành hệ thống trạm thu, phát gốc cao hơn so với hệ
TDMA, vì phải thiết kế sótig mang cho từng kênh riêng, và cần dùng các
mạch lọc thông dải đắt tiền để loại trừ các bức xạ giả tại trạm gốc.
> Thiết bị di động FDMA dùng bộ song công vì cả máy phát và máy thu làm
việc cùng một lúc. Điều này làm tăng giá thành các thiết bị của thuê bao và

trạm gốc ờ chế độ FDMA.
> FDMA yêu cầu lọc kỹ tín hiệu vô tuyến (RF) đế hiện tượng giao thoa của các
kênh liền kề giảm ở mức thấp nhất.
Các hiệu ứng phi tuyến trong FDMA:
Trong một hệ FDMA, nhiều kênh dùng chung một anten tại trạm gốc . Các bộ
khuyếch đại công suất hay bộ tổ hợp công suất khi hoạt động ở tại hay gần vùng bão là
phi tuyến để cho hiệu suất công suất cực đại. Tính chất phi tuyên gây nên sự trải tín
hiệu trong vùng tần số và phát ra các tần số điều biến tương hỗ. Điều biến tương hỗ là
bức xạ vô tuyến không mong muôn, có thể giao thoa với các kênh khác nhau trong hệ
FDMA. Sự trải phổ đưa đến việc giao thoa giữa các kênh liền kề. Điều biến tương hỗ là
sinh ra các hoà âm không mong muốn. Các hoà âm phát ra ở ngoài dải vô tuyến di động
gày nhiễu tới các dịch vụ liền kề, còn những hoà ãm trong dải gây giao thoa cho những
người sử dụng khác trong hệ di động.
Nguyễn Thị Thu Huyồn - Lứp công nghệ điện tử viỗn thông Trang 12
L u â n văn c a o h o c
P h â n c h ia tà i n g u y ê n tần s ố
2.5 Đa truy cập phân the« then gian (TDMA)
Các hệ đa truy cập phân theo thời gian (TDMA ) chia kênh vô tuyến thành các
khe thời gian, và mỗi khe chí một người được phép hoặc phát hoặc thu. Có thể thấy trên
hình 1.2 là mỗi người sử dung chiếm một khe thời gian lặp lại tuần hoàn, như vậy mỗi
kênh có thê là một khe thời gian riêng cho mỗi khung trong đó N khe thời gian tạo nên
một khung. Các hệ TDMA truyền dữ liệu theo phương pháp “đệm và đám” (buffer —
and — burst). Như vậy, sự truyền đối với người sử dụng bất kỳ là không liên tục. Điều
này ngụ ý là, khác với hệ FDM A thích hợp với FM tương tự, điều biến số và dữ liệu số
phải được dùng với TDMA.
Việc truyền từ những người sử dụng khác Iihau là xen kẽ nhau vào một cấu trúc
khung lặp lại như hình 1.3. Ta có thể thấy rằng một khung bao gồm một số khe thời
gian. Mỗi khung được tạo thành bởi các bít mở đầu, các bít thông báo tin, và các bít thứ
và kiểm tra lỗi. Trong mỗi hệ TDMA/TDD một nửa số khe thời gian trong thông báo
tin của khung được dùng cho kết nối kênh thuận và một nửa dùng cho kết nối kênh

ngược. CÒI
1
trong các hệ TDMA/FDD, một cấu trúc khung đồng nhất hay đồng dạng sẽ
được dùng riêng rẽ hoặc cho việc phát thuận hoặc phát ngược, nhưng tần số sóng mang
sẽ khác nhau cho kết nối thuận và ngược.
Nuuyễn Thị Thu Huyền - Lớp công nghệ điện tử viễn thồng
Trang 13
/, u ú n v ă n c a o h o e
P h â n c h ia tà i n g u ỵ ê n tầ n sỏ '
Hình 1.2: Sư đ ồ TDM A , trong đó mỗi kênh chiếm m ột khe
thời gian lặp lại m ột cách tuần hoàn.
Nguyễn Thị Thu Huyén - Lớp công nghệ điện tử viễn thỏng
Trang 14
L liâ n v ă n c a o h o c
P h á n c h ia tà i ng u y ê n tần sô
Một khung TDM A
Bít mở đầu Thông báo tin
Khel
Khe2
Khe3
Khe4
Bít thử và
Kiểm tra lỗi
Bít đồng
bộ
Dữ liộu tin
Bít cảnh
báo
Hình 1.3: Cấu trúc khung TDM A
Nói chung các hệ TDMA/FDD có ý tạo một số khe thời gian có độ trễ giữa khe

thời gian thuận và ngược của người sử dụng cụ thể, sao cho không cần phải dùng bộ
song công trong máy của thuê bao.
Tron? một khung TDMA, các bít mở đẩu chứa tin địa chỉ và tin đồTig bộ để trạm
gốc và các thuê bao Iihận biết nhau. Các thời gian cảnh báo được dùng để cho phép sự
đồng bộ các máy thu, giữa các khe thời gian và các khung khác nhau. TDMA có những
tính chất sau:
TDMA chia sẻ một tần số sóng mang riêng rẽ cho nhiều người sử dụng, trong đó
mỏi người sử dụng dùng một khe thời gian không phủ nhau. Số khe thời gian cho một
klumg phụ thuộc vào nhiều thừa số như kỹ thuật điều biến, độ rộng dải được sử dụng.
Việc truyền dữ liệu cho các người sử dụng trong hệ TDMA là không liên tục,
nhimg theo từng đám. Điều này đưa đến việc tiêu thụ pin thấp, vì rằng máy phát của
thuê bao có thể ngắt khi không đưa vào đùng .
Vì các cuộc truyền là không liên tục trong TDMA, quá trình “chuyển giao” là
đơn giản hơn nhiều cho một máy của thuê bao, vì nó có thể nghe đối với các trạm gốc
khác trong lúc các khe thời gian dôi. Một cách điều khiển kết nối tăng cường như
Nuuyền Thị Thu Huyén - Lớp công nghệ điện tử viễn (hông Trang 15
L u â n v ă n c a o h o c
P h â n c h ia tà i n g u ỵ ê n tá n s ố
chuyển giao trợ giúp di động có thể được thực hiện bởi một thuê bao bằng cách nghe
một khe dỗi trong; khung TDMA.
TDMA dùng các khe thời gian khác nhau cho việc phát và thu, như vậy không
đòi hỏi bộ anten song công. Thậm chí dùng FDD chỉ yêu cầu một bộ chuyển mạch chứ
không phải bộ song công trong máy của thuê bao để đóng mạch giữa bộ phát và bộ thu
dùng TDMA.
Sự làm bằng tương thích thường cần thiết trong các hệ TDMA vì tốc độ truyền
dẫu thường rất cao hơn so với các kênh FDMA.
Trong TDMA, thời gian cảnh báo phải được giảm đến tối thiểu. Nếu tín hiệu
phát ở mép các khe thời gian được tạo dạng thật nhọn, để làm ngắn thời gian cảnh báo,
thì phổ truyền sẽ mở rộng và gây giao thoa với các kênh liền kề.
2.6 Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã CDMA

Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA - Code Division Multiple
Access) là một kỹ thuật có nhiều hứa hẹn đối với các hệ thống truy nhập vô tuyến tế
bào và các hệ thống thòng tin cá nhân.
Ưu điểm của việc sử dụng công nghệ CDMA trong các hệ thống thông tin vô
tuyến tế bào khác là: nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần, sử dụng được các kỹ thuật
chuyển giao mềm, cho phép tái sử dụng những khoảng tần số thấp, đơn giản hoá việc
quy hoạch, cung cấp tần số
Giao diện vô tuyến của các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba phái có khả
năng cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau với tốc độ số liệu từ vài Kbít/s đến 2 Mbit/s.
Trong điểu kiện có nhiều nhà cung cấp dịch vụ việc cung cấp các kênh có tốc độ như
vậy là khó có thể thực hiện được nếu mỗi thiết bị di động chỉ sử dụng một kênh duy
nhất. Điều này đặc biệt đútig đối với các hệ thống CDMA, thậm chí với một hệ số trải
vừa phải thì một kênh truyền tốc độ cao cũng chiếm một băng tần vô tuyến rất lớn và hệ
thống khó có khả năng cung cấp và quản lý được các bàng tần lớn như vậy.
Nguyễn Thị Thu Huyồn - Lớp công nghệ điện tử viễn thông Trang 16
L u â n vủtì c o o h o c
P ììú tì ch ic/ tà i n g u y ê n tần s ổ
Công suất
tương đối
Công suất
tương đối
3 X 1 MH/.
Rb rất thấp
Mạng 2
Mạng 3
20 MHz
Hình 1-4: Ví dụ về phân bố phổ tần cho các mạng khác nhau
Do những lý do kể trên, trong các hệ thống thông tin di động CDMA thế hệ thứ
ba, việc sử dụng các kênh vô tuyến có độ rộng bàng tần khác nhau tỏ ra hợp lý hơn. Hệ
thống trải phổ trực tiếp không đồng bộ có các kênh vô tuyến truyền tín hiệu với các tốc

độ chip khác nhau [10], [11], cụ thể là Rcị=1,023 Mchip/s, Rc2=5,115 Mchip/s,
Rl.3=20,46 Mchíp/s. Ba tốc độ chip này lần lượt tương ứng với các kênh vô tuyến có độ
rộng băng tần là 1, 5 và 20 MHz, trong các hệ thống CDMA người ta gọi các kênh có
độ rộng băng tần như vậy là các kênh hẹp, kênh trung bình và kênh rộng. Để thực hiện
việc truyền tín hiệu, các thiết bị truyền dẫn ở lớp vật ỉý sau khi thực hiện các thao tác
mã hoá kênh, chèn tín hiệu phụ và trải phổ phái có khả năng chuyển dòng sô liệu có tốc
độ R,, thành ít nhất một trong số 3 kênh có tốc độ chip kể trên. Đối với mỗi loại dịch vụ
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp công nghệ điộn tử viễn thông
Trang 17
L u â n v â n c a o ljo c
P h â n c h ia tà i n x u y ê n tầ n sô
cụ thể, cần điều chỉnh các tham số truyền dẫn cụ thể (tốc độ mã hóa, cách chèn thêm
tín hiệu, tốc độ chip, hệ số trải phố, công suất phát ) để có thế đáp ứng được yêu cầu
của dịch vụ.
Như vậy các hệ số mã hoá và hệ số trải R,./Rh sẽ khác nhau đối với từng tốc độ
bít khác nhau. Và do vậy, hệ số trải phổ của các kênh truyền dẫn có tốc độ khác nhau
sẽ khác nhau.
Việc sử dụng hệ thống CDMA hỗ trợ nhiều tốc độ truyền dẫn khác nhau tạo điều
kiện thuận lợi cho nhiều nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp các dịch vụ khác nhau
tới từng khách hàng trong cùng một khu vực dưới dạng các dịch vụ tải tin. Hình 1.4
minh hoạ việc cung cấp dải tần hoạt động cho các đối tượng sử dụng khác nhau trong
mạng. Tuỳ theo nhu cầu cụ thể của mình mà một nhà cung cấp dịch vụ có thể được cấp
một hay nhiều kênh có độ rộng băng tần 1 MHz, 5 MHz hay 20 MHz hay có khi là tổ
hợp của một hay nhiều kênh kể trên. Các kênh trung bình (5 MHz) và các kênh rộng
(20 MHz) có thể được chia nhỏ thành các kênh con (chẳng hạn như thành các kênh có
độ rộng 1 MHz) như trên hình 1-4. Trong một số trường hợp các kênh hẹp, kênh trung
bình và kênh rộng khác nhau có thể chiếm cùng một dải tần số (như mạng I và mạng 4
trong hình 1 -4).
Việc truyền dẫn các dịch vụ yêu cầu tốc độ truyền dẫn tín hiệu thấp (như các
dịch vụ thoại) sẽ được thực hiện trên các kênh có độ rộng băng tần hẹp và trung bình.

Trong khi các kênh có độ rộng băng tần I MHz sẽ được sử dụng chủ yếu để truyền các
dịch vụ di động có yêu cầu chất lượng thấp, các kênh có độ rộng bàng tần 5 MHz sẽ
được sử dụng để truyền các kênh có yêu cầu chất lượng dịch vụ cao hơn nhờ việc sử
dụng các kỹ thuật phân tập chống nhiễu đa tia và nhiễu giao thoa, cho phép nhà cung
cấp dịch vụ tận dụng toàn bộ các ưu thế vốn có của một hệ thống CDMA. Các dịch vụ
có yêu cầu tốc độ truyền dẫn cao (từ 64 kbit/s trở lên) sẽ sử dụng các kênh có độ rộng
băng tần vô tuyến là 5 MHz và 20 MHz. Với một dịch vụ nhất định, nếu tốc độ truyền
dẫn sô liệu yêu cầu càng cao thì tích số giữa độ rộng băng tần mà dịch vụ yêu cầu với
mật độ công suất tín hiệu càng lớn. Mức can Iihiễu lên một băng tần nào đó là không
Nmiyỗn Thị Thu Huyền - Lóp công nghệ điện tử viễn thông Trang 18
L u â n v ă n ca o h o c
P h á n c h ia tà i n g u y ê n tần sỏ '
hoàn toàn cố định nên dung lượng của các hệ thống CDMA là không cố định, ngirời ta
gọi khả năng này là khả năng cung cấp dung lượng mềm. Đặc tính dung lượng mềm
cua một hệ thống CDMA thế hệ thứ ba phụ thuộc vào loại hình địch vụ cụ thể mà nó sẽ
cung cấp trong dải tần số cho phép.
2.6.1 Nguyên lý của việc truyền dấn tín hiệu có tốc độ thay đổi
Xét về mặt hiệu suất sử dụng phô thì các hệ thống DS-CDMA tỏ ra phù hợp
trong việc truyền dẫn các tín hiệu có tốc độ số liệu thay đói. Bình thường thì trong một
hệ thống truyền dẫn có tốc độ thay đổi cần phải có các thông tin điều khiển để phía
phát báo cho phía thu biết được tốc độ truyền dẫn hiện tại là bao nhiêu.
Cổng suất
phát Rx
asggasaSsaaaaBga
K ênh PD C H
2.4 kbit/s
ềầmmkm
Kênh'KCH
DTX
16 kbit/s

■ Ị » »
:Ị;| ■



Hình I -5: Sơ đổ hệ thống truyền tín hiệu đa tốc độ
Để làm được việc này sau những khoảng thời gian nhất định, người ta tổ chức tất
cả các kênh vật lý thành những khung có chiều dài bằng nhau, các khung này được gọi
là các khung CDMA. Mỗi khung chứa một số nguyên lần các chíp và một số nguyên
lần các bít thông tin. Số lượng bít thông tin trên một khung được gọi là gói tin vật lý.
Hiện nay chiều dài của khung vật lý được chọn là 10 ms. Chiều dài này tỏ ra là đủ mềm
dẻo, độ trễ cũng đủ nhỏ và hầu như không gây ảnh hưởng đến bất kỳ một dịch vụ nào.
Với cách tổ chức khung như thế, các thông tin về tốc độ truyền của từng kênh cụ
thể sẽ được truyền trên một kênh vật lý riêng biệt. Người ta gọi các kênh truyền số liệu
và các kênh truyền thông tin về tốc độ của từng kênh là PDCH (Physical Data Channel)
Nỉiuyỗn Thị Thu Huyền - Lứp công nghệ điện tửviỗn thông
Trang 19
L u â n văn c a o h o c P tiá n c h ia tà i niỉHỴên tầ n sô
và PCCH (Physical Control Channel). Mã trải và hệ số trải là các thông tin được cung
cấp trước ở phía máy thu.
Nhờ việc sử dụng các hệ thống truyền tín hiệu có tốc độ thay đổi mà độ can
nhiễu của các hệ thống sử dụng chung một băng tần đã giảm rõ rệt. Bởi vì tốc độ chip
được giữ cố định, một kênh truyền dẫn có tốc độ thấp sẽ có hệ số trải lớn hơn, do vậy sẽ
cần mức công suất phát nhỏ hơn. Hình 1-5 cho thấy mối liên hệ giữa tốc độ bít và mật
độ công suất.
Việc truyền tín hiệu có tốc độ thay đổi còn được áp dụng cho các hệ thống
chuyển mạch gói sử dụng các kênh CDMA, trong khi các kênh thông tin có nhiệm vụ
truyền các gói tin thì kênh PCCH có nhiệm vụ giám sát các thay đối trong kênh vô
tuyến, thực hiệu việc đồng bộ giữa phía thu và phía phát, thực hiện giám sát và điểu
khiển công suất theo cơ chế mạch vòng và thực hiện các thao tác chuyển giao.

2.6.2 Một số dặc điểm của CDMA :
Nhiều người sử dụng hê CDMA chia sẻ cùng một tần số. Hoặc dùng TDD hoặc
FDD
Khác với TDMA hay FDMA, CDMA có một giới hạn của dung lượng mềm.
Việc tăng số người dùng trong hệ CDMA là tăng thêm nền nhiễu một cách tuyến tính.
Vì vậy, không có giới hạn tuyệt đối về số người sử dụng trong CDMA. Hơn nữa, khi số
người sử dụng tăng lên, chất lượng của hệ xuống cấp cho mọi người sử dụng, ngược lại
chất lượng được cải thiện khi số người sử dụng giảm đi.
Phađing nhiều đường sẽ được giảm đi đáng kể vì tín hiệu được trải qua một vùng
phú sóng rộng. Nếu độ rộng băng tần trải lớn hơn độ rộng băng tần vốn có của kênh, sự
khác nhau về tần số kết hợp sẽ làm yếu đi hiệu ứng phading quy mô nhỏ.
Tốc độ dữ liệu kênh rất cao trong các hệ CDMA, kết quả là độ kéo dài chip rất
ngắn và thường bé hơn rất nhiều độ trải trễ của kênh. Vì các chuỗi PN có tự tương quan
thấp, nhiều đường truyền bị trễ bởi nhiều hơn một chip, sẽ xuất hiện như là nhiễu. Bộ
Nguyễn Thị Thu Huyén - Lớp công nghệ điện tử viễn thông Trane 20
L u â n văn c a o h o e P h â n c h id tà i n g u y ê n tầ n s ổ
thu RAKE có thể dùng đê cải thiện việc thu bằng cách thu thập các loiaị trễ thời gian
của tín hiệu yêu cầu.
Vì CDMA dùng các ô cùng kênh, nó có thể dùng sự phân tập không gian vĩ mô
để cung cấp việc chuyển giao mềm. Việc chuyển giao mém được thực hiện bởi MSC,
nó có thể đồng thời giám sát một người sử dụng cụ thể từ hai hay nhiều trạm gốc. MSC
có thể chọn loại tín hiệu tốt nhất tại thời điểm bất kỳ mà không cần các tần số chuyển
mạch.
Sự tự gây rối là một vấn đề trong hệ CDMA. Tự gây rối xuất hiện đều là sự trải
của chuỗi của các người sử dụng khác nhau không hoàn toàn trực giao với nhau, do
vậy trong sự dàn trải của một mã PN cụ thể, sự đóng góp không bằng 0 vào thống kê
của quyết định của bộ thu đối với một người sử dụng mong muốn, đã xuất hiện từ sự
truyền của các người sử dụng khác trong hệ.
Vấn để khoảng cách xảy ra ở bộ thu CDMA, nếu một người sử dụng không
mong muốn có công suất tách sóng cao so với người .sử dụng mong muốn.

'¡r Chất lượng cao
> Tính tương thích và giá thành thấp
> Công suất (hấp
> Sử dụng chỉ số dữ liệu biến thiên
> Bảo mật tốt
> Sự chuyển vùng của các thuê bao di động
2.7 So sánh CDMA với 1 DMA và TDMA:
Các chiến lược đa thâm nhập đòi hỏi phải có dạng trực giao các tín hiệu, ờ
FDMA phổ B được phản chia thành N băng tần có độ rộng B/N Hz. Từng người sử
dụng tích cực sẽ chi phát trong băng tần dành cho mình. N băng tần này phải cách nhau
để đạt được tính trực giao tín hiệu ở vùng tần số. ở TDMA trục thời gian được phân chia
thành các đoạn có đô dài T(, giây. Mỗi đoạn thời gian lại được phân chia thành N đoạn
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp công nghệ điện tử viễn thông
Trang 21
L u â n v ă n c a o Ììoc
P h ả n c h ia tà i n g u y ê n tần sỏ'
liên tiếp được gọi là khe thời gian có độ dài T(/N giây. Mỗi người sứ dụng tích cực sẽ
chi được phát trong khoảng thời gian dành cho nó ở đoạn T() giây. Các khe thời gian này
phàn cách nhau và vì vậy tín hiệu trực giao theo thời gian.
Về mặt lý thuyết FDMA và TDMA đều có dung lượng N. Trong thực tế, các
băng tần (hay các khe thời gian) được phân cách nhau bởi kênh bảo vệ (hay thời gian
báo vệ). Các khoảng bảo vệ này làm lãng phí số phần trăm nào đó của tổng độ rộng
băng tần (hay thời gian ) và vì thế dung lượng thực tế nhỏ hơn N. Hiệu suất sử dụng phổ
được định Iighĩa là như sau:
r|=Tốc độ số liệu tổng/Tổng độ rộng băng, [bps]
Đối với FDMA và TDMA cũng như vậy. ở TDMA •q=NRh/B, trong đó R|, là tốc
độ bít được phép khi sử dụng một sơ đồ điều chế nhất định ở băng tần B/N. Trong
TDMA toàn bộ băng tần B đều được dành cho người sử dụng tích cực. Khi phát tín hiệu
người này cũng làm như vậy ở tốc độ NRb bps. Tuy nhiên, người này chỉ có thể phát
ngắt quãng khe thời gian nên hiệu quả vẫn bằng Rb. VI thế hiệu suất sử dụng phổ tần

cùa TDMA cũng bằng rì=NRl/B. Cả hai phương pháp TDMA và FDMA đều đòi hỏi
điều khiển tập trung, ở FDMA các trạm gốc phải ấn định tần số cho người sử đụng tích
cực theo yêu cầu. ở TDMA ngoài ấn định khe thời gian trạm gốc và tất cả người sứ
dụng tích cực cần phải duy trì cùng chuẩn khe t2. Khi người sử dụng tích cực đã được
dành một băng tần hay một khe thời gian, người này sẽ hoàn toàn làm chủ môi trường
truyền dẫn mà không bị tranh chấp và hiệu năng truyền dẫn (tý số bít lỗi) của người này
dược xác định bằng tỷ số tín hiệu trên tạp âm. Nếu không phân bổ một cách hiệu quả
các băng tần hay khe thời gian, thì dung lượng kênh sẽ bị sử dụng rất kém và trong mọi
trường hợp không thể vượt quá N.
Trong hệ thống CDMA, mọi người sử dụng tích cực có thể thâm nhập toàn bộ
băng tần B và người này có thê truyền tự do trong mọi thời điểm. Các tín hiệu trải phố
bàng rộng đồng thời dùng chung các băng tần theo thời gian. Tuy nhiên chúng gán như
trực giao về mặt tương quan. Khi truyền dẫn không đồng bộ (từ trạm đi động đến trạm
gốc) không thể có trực giao hoàn hảo, nhưng có thể duy trì tương quan chéo nhỏ bằng
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp công nghệ điện tử viễn thông Trang 22
L u â n văn c a o ỈÌOC
P h á n c h ia tà i n g u ỵ ê n tầ n sô
cách chọn chuôi trải phố phù hợp. Mặt khác, khi truyền dẫn đồng bộ (chẳng hạn từ
trạm gốc đến máy di động) có thể đạt được tính trực giao hoàn hảo. Hiệu suất sử dụng
tần số của hệ thống CDMA bằng rỊ=(NRb/B) X 1/3 cũng là một con số nhò. Theo thiết
kế trải phổ không phải bắt đầu làm việc điều chếvới sử dụng băng tần hiệu quả. Bằng
cách sử dụng kỹ thuật im lặng, sóng mang bị loại bỏ ở thời gian không có tiếng nói và
các nhiễu giao thoa xuyên đường giảm xuống. Như vậy, thừa số tích cực tiếng sẽ tăng
dung lượng CDMA ô đơn lên K = N X 8/9, là con số gổn bằng với TDMA và FDMA.
Lưu ý quá trình FDMA và TDMA là các sơ đồ không tranh chấp và vì thế quá trình im
lặng không tăng dung lượng.
Đêíì đây chúng ta thấy đối với thông tin tiếng nói, CDMA có hiệu suấl sử dụng
như FDMA và TDMA. Tuy nhiên, so sánh với FDMA và TDMA thì CDMA có các ưu
điểm sau:
Giảm ảnh hưởng của phading nhiều tia — các tín hiệu trải phổ phù hợp cho thu

kết hợp phân tập.
Loại bỏ nhiễu — Khác với tín hiệu băng hẹp, các tín hiệu trải phổ ít nhạy cảm
với nhiễu băng hẹp.
Dung lượng CDMA có giới hạn mềm
Tính thông tin cá nhân và bảo vệ chống nghe trộm.
Phần tiếp theo ta sẽ chứng minh CDMA vượt trội hơn so với FDMA và TDMA
trong môi trường di động tế bào.
Trong các hệ thống thông tin di động tổ ong mặt đất, vùng phục vụ được phủ bởi
các ò. Vùng phục vụ của các trạm gốc do nó phục vụ được vẽ thành hình lục giác đều.
Các máy di động khi qua biên giới ô phải chuyển đến một trạm gốc lân cận.
Trong hệ thống thông tin di động tổ ông FDMA, các ô lân cận không được gây
nhiễu lẫn nhau, nên các ô lân cận được cấp phát các băng tần không chống lấn. Các tần
số phân bổ cho một ô nào đó có thể được sử dụng lại ở một ô xa nhờ sự che chắn của
khoảng cách.
Nguyẽn Thị Thu Huyền - Lớp công nghệ điện tử viễn thông
Trang 23
L u ú n v ă n c a o h o c
P h â n ch ia tà i n g u y ê n tần sô
Chúng ta sẽ chí ra ràng chính hệ số tái sử dụng tần số làm cho hệ thống CDMA
tổ ong tốt hơn FDMA rổ ong. Đối với FDMA tổ ong, do tái sử dụng tần số dung lượng
bị giảm bởi thừa số tái sử dụns; tần số F và trở thành:
K=N/F. máy/ô
Mặt khác, với CDMA di động tổ ong, các trạm di động sử dụng cùng bàng tần
và không sử dụng lại tần số. Đòi hỏi khắt khe ờ CDMA tổ ong là điều khiển công suất,
khi trạm này di động linh hoạt điều khiển công suất phát của nó theo khoảng cách giữa
nó và trạm gốc. ở môi trường mặt đất điển hình, truyền dẫn vô tuyến bị ảnh hưởng cả
suy hao đường truyền lẫn sự che tối của vật chắn. Bằng một thuật toán điều khiển công
suất hợp lý, các mức công suất mà trạm thu gốc được từ các trạm di động hầu như
giống nhau. Lưu ý, băng tần đường lên và đường xuống khác nhau. Trong thực tế, một
tín hiệu hoá tiêu chuẩn có thể được phát đi cùng với các tín hiệu trải phổ. Tín hiệu hoa

tiêu này tăng giảm cùng với các tín hiệu điều chế mà nó không chỉ đóng vai trò chuẩn
đống bộ cho các thông tin đường lên mà còn là một chuẩn điều khiển công suất cho các
thông tin đường lên. Và vì thế mạng tổ ong CDMA đường xuống có thể sử dụng điều
chế nhất quán như QPSK hay MSK. Đối với CDMA tổ ong đường lên, sóng hoa tiêu
không được phát nên điều chê không nhất quán như DPSK và FSK tốt hơn. Điều khiển
công suất có thể không trực tiếp khi trạm di động đi qua biên giới ô.
Kết luận:
Như vậy, trong các ứng dụng đa truy nhập sử dụng phương pháp trải phổ dãy
trực tiếp kết hợp với phương pháp thu phân tập (sử dụng máy thu RAKE) tỏ ra ưu việt
hơn với các hệ thống FDMA và TDMA.
Nguyễn Thị Thu Huyẻn - Lớp công nghệ điện tử viẻn thông Trang 24