Thiết kế hệ thống CDMA-WLL tại Thái Bình

Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
Lời nói đầu
Bước vào thế kỷ 21. Kỷ nguyên của xã hội thông tin, các quốc gia trên
thế giới đang tập trung sức lực và tầm năng của mình cho ngành công nghiệp
viễn thông nhằm dành được thế cạnh tranh trong lĩnh vực này và đồng thời
cũng tìm mọi cách để không bị tụt hậu trong xã hội được gọi là xã hội thông
tin này.
Với chiến lược phát triển là đi thẳng vào công nghệ hiện đại, trong
những năm qua ngành viễn thông Việt Nam đã cơ bản hoàn thành việc số hoá
mạng lưới viễn thông tạo điều kiện dễ dàng cho sự hoà nhập tin học với viễn
thông và góp phần không nhỏ cho sự phát triển kinh tế - xã hội trong công
cuộc đổi mới đất nước.
Trong quá trình hiện đại hoá mạng lưới viễn thông thì thông tin di động
đã đáp ứng được nhu cầu của một xã hội phát triển, hàng loạt kỹ thuật công
nghệ ra đời như kỹ thuật FDMA, TDMA, CDMA, và giao thức ứng dụng
không dãy (WAP). Mỗi kỹ thuật công nghệ có ưu nhược điểm riêng nhưng
công nghệ CDMA có nhiều ưu điểm vượt trội so với các công nghệ khác có
thể đáp ứng được dung lượng lớn, chuyển giao mềm, điều khiển công suất
nhanh có tính bảo mật cao. Mặt khác công nghệ CDMA - IS95 đã được rất
nhiều nước trên thế giới sử dụng, với công nghệ này rất phù hợp với cơ sở vật
chất của mạng thông tin ở nước ta hiện nay. Với tất cả những ưu việt của
CDMA - IS95 đặc biệt là hệ thống CDMA - IS95 WLL đã được áp dụng và
đưa vào sử dụng ở một số tỉnh, sau đó tiếp tục phát triển nhân rộng ra.
Trong thời gian học tập tại trường em đã được học nhiều môn học dưới
sự chỉ bảo hướng dẫn của các thầy cô giáo trường Đại học Bách khoa Hà Nội
cũng như các thầy, cô giáo của Học viên công nghệ Bưu chính viễn thông
cùng với sự nỗ lực cố gắng của bản thân luôn cố gắng học hỏi trong nhà
trường và trong thực tế. Trong em được giao đề tài làm luận văn tốt nghiệp về
công nghệ CDMA-IS95, thiết kế mạnh vòng vô tuyến nội hạt CDMA-WLL.
1
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp

NỘI DUNG CỦA BẢN LUẬN VĂN GỒM 3 CHƯƠNG
Chương 1: Tổng quan công nghệ CDMA-IS95
Chương 2: Hiện trạng định hướng phát triển, ứng dụng công nghệ
CDMA - IS95 trong mạch vòng vô tuyến nội hạt tại Thái Bình
Chương 3: Thiết kế hệ thống CDMA-WLL tại Thái Bình.
Trong thời gian tiến hành viết luận văn nhờ sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt
tình của thầy giáo Tiến sỹ Nguyễn Phạm Anh Dũng cũng như các thầy cô
giáo trong trường, đặc biệt là các thầy cô giáo trong khoa điện tử viễn thông,
em đã hoàn thành luận văn này. Vì thời gian và kiến thức có hạn, điều kiện
nghiên cứu chủ yếu dựa trên lý thuyết nên bản luận văn của em không thể
tránh khỏi những sai sót.
Em rất mong được sự chỉ bảo, đóng góp của các thầy cô giáo em xin
chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Viễn thông - Trung tâm đào tạo
bưu chính viễn thông I và khoa Điện tử trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Xin cảm ơn thầy giáo tiến sỹ Nguyễn Phạm Anh Dũng đã tận tình
hướng dẫn và giúp đỡ em để hoàn thành luận văn này.
Đề tài
luận văn tốt nghiệp
2
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
CÔNG NGHỆ CDMA - IS 95
THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠCH VÒNG VÔ TUYẾN NỘI HẠT CDMA - WLL
CHƯƠNG I
CÔNG NGHỆ CDMA - IS95
1.1. Sự phát triển của công nghệ trong thông tin di động
1.1.1. Tổng quan về hệ thống điện thoại di động tổ ong
1.1.1.1. Tổng quan :
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 được xác
định nhờ kênh báo hiệu và máy di động được 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 trong một khoảng cách nhất định có thể tái sử dụng cùng một tần số đó.
Để 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 lực lượng theo
sự di chuyển của máy di động để chuyển đổi tần số của máy di động thành
một tần số thích hợp một cách tự động dẫn đến hiệu quả sử dụng tần số tăng
lên vì các kênh RF giữa các BS kề nhau có thể định vị 1cách có hiệu quả nhờ
việc tái sử dụng tần số do đó dung lượng thuê bao được phục vụ sẽ tăng lên .
Hình 1.1
1.1.1.2. cấu hình của hệ thống :
3
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
Hệ thống điện thoại di động tổ ong bao gồm các máy điện thoại di
động, BS, MSC (trung tâm chuyển mạch điện thoại di động).
+ Máy điện thoại bao gồm các bộ thu / phát RF , anten và bộ điều khiển
+ BS gồm các bộ thu /phát RF để kết nối máy di động với MSC, anten,
bộ điều khiển, đầu cuối số liệu và nguồn
+ MSC sử lý các cuộc gọi đi và đến từ mỗi BS, cung cấp chức năng
điều khiển trung tâm cho tất cả các BS một cách hiệu quả và để truy nhập vào
tổng đài của mạng điện thoại công cộng, MSC bao gồm bộ phận điều khiển
bộ phận kết nối cuộc gọi, các thiết bị ngoại vi, cung cấp chức năng thu thập số
liệu cước đối với cuộc gọi đã hoàn thành.
Các máy di động BS và MSC được liên kết với nhau thông qua đường
kết nối thoại và số liệu. Mỗi máy di động sử dụng 1cặp kênh thu/phát RF vì
các kênh lưu lượng không cố định ở 1kênh RF nào mà thay đổi thành các tần
số RF khác nhau phụ thuộc vào sự di chuyển của máy di động trong suốt qúa
trình cuộc gọi nên cuộc gọi có thể thiết lập qua bất cứ kênh nào đã được xác
định trong vùng đó. Tổng đài tổ ong kết nối các đường đàm thoaị để thiết lập
cuộc gọi giữa các máy di động với nhau hoặc với các thuê bao cố địnhvà trao
đổi các thông tin báo hiệu đa dạng qua đường số liệu giữa MSC và BS.

1.1.1.3. Sự phát triển của hệ thống tổ ong :
Hệ thống điện thoại di động thương mại đầu tiên được đưa vào áp dụng
sử dụng băng tần 150MHz tại Saint - Louis - Mỹ vào năm 1946 với khoảng
cách kênh là 60KHz và số lượng kênh bị hạn chế chỉ đến 3. Đây là hệ thống
bán song công cho nên người đàm thoại bên kia không thể nói được trong khi
người bên này đang nói, việc kết nối là nhận cũng nhờ điện thoại viên. Sau đó
nhờ sự cải tiến mà hệ thống IMTS - MJ bao gồm 11 kênh ở băng tần 150KHz
và hệ thống ITMSMK bao gồm 12 kênh ở băng tần 450 MHz đã đựơc sử
dụng vào năm 1969 đây là hệ thống song công và 1BS có thể phục vụ cho
một vùng bán kính rộng tới 80 Km.
4
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
1.1.1.3.1. TDMA :
Trong thông tin TDMA nhiều người sử dụng 1 sóng mang và trục thời
gian được chia thành nhiều khoảng thời gian nhớ để dành cho nhiều người sử
dụng sao cho không có sự chồng chéo.
TDMA được chia thành TDMA băng rộng và TDMA băng hẹp, Mỹ và
Nhật sử dụng TDMA băng hẹp, châu Âu sử dụng TDMA băng rộng, nhưng
cả hai hệ thống này được coi như là sự tổ hợp của FDMA và TDMA vì thực
tế người sử dụng dùng các kênh được ổn định cả về tần số và khe thời gian
trong băng tần.
Người sử dụng 1 Người sử dụng 2 Người sử dụng 3
Khe thời
gian 1
Khe thời
gian 2
Khe thời
gian 3
Khe thời
gian 4

Khe thời
gian 5
Khe thời
gian 6
30KHz
1.1.1.3.2. GSM (Group Special Mobile) :
GSM là hệ thống thông tin số của châu Âu tương thích với hệ thống
báo hiệu số 7. Chúng sử dụng hệ thống TDMA với cấu trúc khe thời gian tạo
nên sự linh hoạt trong truyền thoại, số liệu và thông tin điều khiển.
Hệ thống GSM sử dụng băng tần (890 - 960) MHz để truyền tín hiệu từ
máy di động đến BS và băng tần (935 - 960) MHz để truyền tín hiệu từ BS
đến máy di động.
Cấu trúc khung của hệ thống GSM :
0 1 2 ................. 2047
1 siêu khung = 51 đa khung (6,12s)
0 1 2 ................. 50
or
1 siêu khung = 26 đa khung (6,12s)
0 1 ................. 25
26 khung đa khung (120ms) 51 khung đa khung (235,4ms)
0 1 2 25 0 1 2 50
0 1 2 3 4 5 6 7
1 khung TDMA = 8 khe thời gian (4,615ms)
1.1.1.3.3. CDMA :
5
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
Lý thuyết về CDMA đã được xây dựng từ những năm 1980 và được áp
dụng trong thông tin quân sự từ năm 1960 cùng với sự phát triển của công
nghệ bán dãn và lý thuyết thông tin vào năm 1980 CDMA đã được thương
mại hoá từ phương pháp thu GRS và ommi - Tracs, phương pháp này được đề

xuất trong hệ thống tổ ong của Qual Comm - Mỹ vào năm 1990.
Trong thông tin CDMA nhiều người sử dụng chung thời gian và tần số,
mã PN (tạp âm giả ngẫu nhiên) với sự tương quan chéo thấp được ấn định cho
mỗi người sử dụng; Người sử dụng truyền tín hiệu nhờ trải phổ tín hiệu
truyền có sử dụng của PN đã được ấn định, đầu thu tạo ra một dãy giả ngẫu
nhiên như đầu phát và khôi phục lại tín hiệu dự định nhờ sự trải phổ ngược
các tín hiệu đồng bộ thu được.
1.2. Hệ thống thông tin di động CDMA - IS95
1.2.1. Giao diện vô tuyến và truyền dẫn :
1.2.1.1. Các kênh vật lý :
Các kênh vật lý tương ứng với tần số và mã kênh. Trong hệ thống
CDMA - IS95 có thể làm việc với 1cặp tần số với 1tần số cho đướng xuống
(Từ BTS đến di động) và một tần số cho đường lên (Từ trạm di động đến trạm
BTS) với độ rộng băng tần cho mỗi kênh là 1,23 MHz (phổ của mỗi kênh ở
mức 3dB
≈
1,23 MHz ở dải dành cho thông tin di động). Tần số đường xuống
bao giờ cũng lớn hơn tần số đường lên 45MHz. Để tăng dung lượng của mạng
CDMA - IS95 có thể sử dụng kết hợp FDMA khi đó hệ thống CDMA có thể
có nhiều kênh tần số.
1.2.1.2. Các kênh lô gíc :
Các kênh lô gíc là các kênh vật lý mang một thông tin cụ thể nào đó có
thể là thông tin về lưu lượng hay thông tin về báo hiệu thông tin điều khiển
các kênh máy được phân chia theo đường xuống (Từ BTS đến MS - còn gọi là
kênh đi) và kênh theo đường lên (Từ MS đến BTS - còn gọi là kênh về).
6
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
Hình 4 : Cấu trúc kênh lô gíc CDMA hướng lên và hướng xuống :
Hình 5 : Cấu trúc kênh lưu lượng :
7

Các kênh điều khiển
Đường xuống Đường lên
Hoa tiêu Đồng bộ Tìm gọi Thâm nhập
Các kênh lưu lượng
Kênh tiếng hoặc
số liệu
Báo hiệu liên
kết
1 1/2 1/4 1/8
Chỉ số báo hiệu
Ghép BH lưu
lượng
Đ/khiển công
suất đường
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
+ Sắp xếp các kênh vật lý cho đường xuống ở CDMA - IS95 :
Tất cả các tín hiệu được phát ra từ trạm gốc qua 1ăng ten hình quạt
được đưa ra như trong hình, 63 kênh hướng đi được phân loại tiếp thành 7
kênh nhắn tin (giá trị chịu được lớn nhất) và 55 kênh lưu lượng
8
Kênh CDMA hướng đi
(Kênh vô tuyến 1,23MHz phát từ trạm gốc)
Kênh
dẫn
đường
Kênh
đồng
bộ
Kênh
nhắn

tin 1
Kênh
lưu
lượng
1
Kênh
lưu
lượng
N
Kênh
nhắn
tin 7
Kênh
lưu
lượng
24
Kênh
lưu
lượng
25
Số
liệu
lưu
lượng
Kênh
phụ điều
khiển
công suất
máy di
động

Ο
W
32
W
1
W
7
W
8
W
32
W
63
W
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
- Kênh dẫn đường và kênh đồng bộ phục vụ sự khởi tạo của MS
ở trạng thái chờ MS (Mobile System) cần đến các kênh nhắn tin phục vụ vào
việc truy cập vào mạng để thiết lập cuộc gọi. Trạm gốc dùng sự lệch thời gian
(Tin off set) Của kênh dẫn đường làm căn cứ cho MS nhận dạng kênh hướng
xuống (Có 512 lệch thời gian khác nhau) lệch thời gian được dùng trong quá
trình chuyển giao khi MS bật nguồn thì kênh đồng bộ cung cấp cho MS các
tin tức định thời và tin tức về cấu hình hệ thống, kênh đồng bộ dùng mã trải
phổ PN (120 b/s) hiện phục vụ 1cuộc gọi, kênh lưu lượng có các tốc độ truyền
dẫn : 9600, 4800 hay 1200 bít/s, khung lưu lượng đường xuống dài 20MS,
kênh lưu lượng được điều khiển bằng các bản tin sau :
+ Điều khiển thiết lập cuộc gọi
+ Điều khiển chuyển giao (Handover)
+ Điều khiển công suất
+ Nhận tín hiệu và bảo mật
- Kênh nhắn tin :

Sau khi nhận được thông tin từ kênh đồng bộ trạm di động (MS) điều
chỉnh định thời của nó và bắt đầu theo dõi kênh nhắn tin (9600 hoặc 4800
bít/s) kênh nhắn tin có 4 tin tức căn bản :
+ Bản tin tham số hệ thống, các tham số đăng ký và chi tiết kênh dẫn
đường
+ Bản tin tham số truy cập
+ Bản tin liệt kê về các lưu lượng kế cận
+ Bản kê kênh CDMA
Một kênh tìm gọi có tốc độ 9600 bits có thể đảm bảo 180 cuộc gọi /S
mỗi trạm di động chỉ được quyền theo dõi 1kênh tìm gọi, kênh tìm gọi này có
thể quyết định 1cách ngẫu nhiên trong số tất cả các kênh tìm gọi có thể. Kênh
tìm gọi có 1 chế độ đặc biệt gọi là chế độ khe ở chế độ này các bản tin cho
1trạm di động chỉ được phát đi ở các khoảng thời gian định trước. Vì vậy cho
phép 1trạm di động có thể giảm công suất ở các khe thời gian không dành cho
9
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
nó nhờ vậy tiết kiệm đáng kể năng lượng ở nguồn ắc quy cho các máy cầm
tay.
Sắp xếp các kênh vật lý cho đường lên ở CDMA - IS95
Kênh hướng về của hệ thống CDMA sử dụng trình tự nhị phân dài
32,768 các tín hiệu của máy di động khác được phân biệt nhờ trình tự 2
42
- 1
và khoảng thời gian đưa ra cho mỗi khách hàng. Thông tin số để được truyền
đi có độ dài bắt buộc là 9 và tỷ lệ mã hoá của nó là mã xắn 1/3 (Được mã hoá
thành 3 ký hiệu nhị phân cho 1bít thông tin), thông tin mã hoá được chèn vào
khoảng trống 20MS và thông tin được chèn được nhóm thành các nhóm 6 ký
hiệu (các từ mã) sử dụng mã này 1trong 64 hàm Walsh.
Trong kênh hướng về của CDMA các kênh sử dụng tần số được phân
bổ làm trung tâm được điều chế bù pha 1/4 bởi 1cặp mã PN và được điều chế

bù pha 1/2 bởi mã PN dài.
Kênh truy nhập đảm bảo thông tin từ trạm di động đến trạm gốc khi
trạm di động không sử dụng kênh lưu lượng. Kênh này luôn làm việc ở tốc độ
4800 b/s các bản tin truy nhạp luôn cung cấp các thông tin về : khởi xướng
cuộc gọi, trả lời cuộc gọi, các lệnh và đăng ký. Các kênh truy nhập tạo ra các
cặp với tất cả các kênh nhắt tin và từng kênh truy nhập được nhận dạng thông
qua sử dụng mã dài PN khác. Trạm gốc thực hiện trả lời các tín hiệu kênh truy
nhập nhất định thông qua các bản tin kênh nhắn tin, máy di động trả lời bản
tin thông qua các kênh truy nhập tương ứng với chúng. Tốc độ truyền dẫn của
các kênh truy nhập có thể thay đổi theo các kiểu truyền dẫn và các nhóm maý
để các kênh này có thể sử dụng đối với các trường hợp khẩn cấp hoặc đối với
bảo trì và sửa chữa.
10
Kênh CDMA hướng về
(Kênh vô tuyến 1,23 MHz nhận được ở trạm gốc)
Kênh truy
nhập 1
Kênh truy
nhập n
Kênh lưu
lượng 1
Kênh lưu
lượng m
.....................
Các PN mã dài định địa chỉ
nguồn tin
nhận tin
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
1.3. Các kỹ thuật sử lý và truyền dẫn vô tuyến số ở hệ thống CDMA - IS95 :
1.3.1. Sơ đồ khối chung của thiết thị thu phát vô tuyến ở HTTT di động:

Ký hiệu : Tùy chọn
Bắt buộc
Các khối trên bao gồm : Lập khuân, mã hoá nguồn, mật mã, mã hoá
kênh, ghép kênh, điều chế và đa truy nhập cho thấy quá trình biến đổi tín hiệu
từ nguồn đến máy phát, các khối dưới cho thấy quá trình bién đổi từ máy thu
đến nơi nhận máy phát gồm các tầng biến đổi nâng tần, khuyếch đại công suất
và ăng ten, máy thu gồn ăng ten, bộ khuyếch đại tạp âm nhỏ, bị biến đổi hạ
tần và khuyếch đại trung tần. Trong các bước sử lý tín hiệu lập khuân, điều
chế và giải điều chế là các bước bắt buộc.
+ Lập khuân thực hiện biến đổi nguồn tin và các ký hiệu số để nguồn
tin tương thích với quá trình sử lý ở hệ thống.
+ Điều chế : Thực hiện biến đổi các ký hiệu vào và các dạng sóng thích
hợp với kênh truyền dẫn vô tuyến.
+ Mã hoá nguồn : Biến đổi tương tự vào số, loại bỏ các thông tin thừa
không cần thiết.
11
Lập
khuân
Mã hoá
nguồn
Mật mã Mã hoá
kênh
Ghép
kênh
Điều
chế
Trải phổ
Đa thâm
nhập
TX

Lập
khuân
Giải mã
nguồn
Giải mật
mã
Giải mã
kênh
Giải ghép
kênh
Giải
điều chế
Giải trải
phổ
Đa thâm
nhập
TX
Đồng bộ
Dạng sóng sốLuồng bít
K

Ê

N

H
Các bít kênh Từ các nguồn khác
Đầu vào số
Đầu ra số
Các bít kênh

Đếu các nơi nhận khác
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
+ Mật mã hoá : Ngăn không cho kẻ lạ hiểu được thông tin và đưa vào
các thông tin giả.
+ Mã hoá kênh : giảm xác xuất lỗi
+ Trải phổ : Tạo ra tín hiệu ít bị ảnh hưởng của nhiễu, tăng độ bảo mật
của tín hiệu.
+ Ghép kênh và đa truy nhập : Cho phép kết hợp với các đặc tính khác
nhau hoặc các nguồn khác nhau để chia sẻ tài nguyên vô tuyến.
1.3.2. Mã hoá tiếng ở các hệ thống thông tin di động CDMA :
* Codec tốc độ khả biến tăng cường, EVRC (Enhonced Variable Rate
Codec) EVRC cho phép giảm số bít cần thiết cho các hệ số dự đoán tuyến
tính và tổng hợp độ cao cho phép, nhờ vậy EVRC cho chất lượng tiếng cao
hơn EVRC cho phép giảm tốc độ bít trên khung cần để thể hiện độ cao và cho
phép bổ xung các bít cho kích thích ngẫu nhiên và bảo vệ kênh. EVRC phân
loại tiếng thành các khung 20MS : toàn tốc (8,55 Kbpf), tốc độ 1/2 (4Kbps)
và tốc độ 1/8 (0,8 Kbps)
* Sơ đồ khối chức năng của EVRC :
12
Tiền sử
lý tín
hiệu
Đánh
giá
thông
số
Mã hoá
tốc độ
1/8
Mã hoá

tốc độ 1
hoặc 1/2
Tạo
khuân
gói
Xác
định tốc
độ
Gói được tạo khuân
Tiếng được mã hoá
Lệnh tốc độ ngoài quyết định tốc độ
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
1.3.3. Thủ tục phát thu tín hiệu :
Tín hiệu số liệu thoại (9,6 Kb/s) phía phát được mã hoá lặp, chèn và
được nhân với sóng mang fo và mã PN ở tốc độ 1,2288 Mb/s (9,6 Kb/s x
128).
Tín hiệu đã được điều chế đi qua 1bộ lọc băng thông có độ rộng băng
1,25 Mhz, sau đó phát xạ qua ăng ten.
Ở đầu thu sóng mang và mã PN của tín hiệu thu được từ ăng ten đưa
đến bộ tương quan qua bộ lọc băng thông độ rộng bằng 1,25 Mhz và số liệu
thoại mong muốn được tách ra để tái tạo lại số liệu thoại nhờ sử dụng bộ tách
chèn và giải mã.
Hình : Sơ đồ phát thu CDMA
13
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
1.3.4. Các đặc tính của CDMA :
1.3.4.1. Tính đa dạng của phẩn tập :
Trong hệ thống điều chế băng hẹp như điều chế FM analog sử dụng
trong hệ thống điện thoại tổ ong thì tính đa đường tạo nên nhiều pha đinh
nghiêm trọng, tính nghiêm trọng này được giảm đi trong điều chế CDMA

băng rộng vì các tín hiệu qua các đường khác nhau được thu nhận một cách
độc lập.
Phân tập là 1 hình thức tốt để làm giảm pha đinh : Có 3loại phân tập :
+ Phân tập theo thời gian
+ Phân tập theo tần số - tín hiệu băng rộng 1,25 Mhz
+ Phân tập theo khoảng cách (theo đường truyền) 2cặp ăng ten thu của
BS, bộ thu đa đường và kết nối với nhiều BS (chuyển vùng mềm) phân tập
theo thời gian đạt được nhờ việc sử dụng việc chèn và mã sửa sai.
Hệ thống CDMA băng rộng ứng dụng phân tập theo tần số nhờ việc mở
rộng khả năng báo hiệu trong một băng tần rộng và pha đinh liên hợp với tần
số thường có ảnh hưởng đến băng tần báo hiệu (200÷300)KHz
1.3.4.2. Điều khiển công suất CDMA :
Hệ thống CDMA cung cấp chức năng điều khiển công suất 2chiều (Từ
BTS đến máy di động và ngược lại). Mục đích điều khiển công suất phát của
máy di động để cho tín hiệu phát của tất cả các máy di động trong một vùng
phục vụ có thể thu được với độ nhậy trung bình tại bộ thu của BS. Bộ thu
CDMA của BS chuyển tín hiệu thu từ máy di động tương ứng thành thông tin
số băng hẹp còn tín hiệu của các máy di động khác chỉ còn là tín hiệu tạp âm
của băng rộng.
Máy di động điều khiển công suất phát theo sự biến đổi công suất thu
được từ BS và điều khiển công suất phát tỷ lệ nghịch với mức công suất đo
được.
Hình : Điều khiển công suất CDMA
14
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
BS thực hiện chức năng kích hoạt đối với mạch đóng điều khiển công
suất từ máy di động đến BS, BS so sánh tín hiệu thu được với giá trị ngưỡng
và điều khiển công suất tăng hay giảm sau mỗi khoảng thời gian 1,25 MS.
Mục đích của điều khiển công suất là làm giảm công suất phát của máy di
động khi rỗi hoặc ở gần BS, làm cho pha đinh đa đường thấp, giảm hiệu ứng

bóng râm, giảm giao thoa đối với các BS khác.
1.3.4.3. Bộ mã - Giải mã thoại và tốc độ số liệu biến đổi :
Bộ mã - giải mã của hệ thống CDMA thiết kế với các tốc độ biến đổi 8
Kb/s.
Bộ mã - giải mã thoại phía phát lấy mẫu tín hiệu thoại để tạo ra các gói
tín hiệu thoại được mã hoá dùng để truyền tới bộ mã - giải mã.
1.3.4.2.1. Điều khiển công suất mạch vòng hở trên kênh hướng về của
CDMA :
Trong hệ thống CDMA tất cả các trạm gốc phát tín hiệu dẫn đường ở
cùng tần số và tất cả các máy di động bắt đầu đồng bộ bằng sử dụng các tín
hiệu dẫn đường này, và gốc tần số và thời gian để giải điều chế các tín hiệu
thoại số được truyền đi từ mỗi trạm gốc, máy di động đo tổng cường độ tín
hiệu dẫn đường từ trạm gốc và cường độ tín hiệu nhận được từ tất cả các trạm
gốc. Nếu cường độ tín hiệu thu được cao công suất của máy di động giảm
xuống, trường hợp tăng đột biến môi trường kênh xảy ra thì thiết bị điều
khiển công suất mạch vòng theo kiểu tương tự với vùng động 85 db đáp ứng
15
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
ngay trong 1ms. Các kênh đồng bộ từ mỗi trạm gốc gồm thông tin về công
suất phát của các kênh dẫn đường và máy di động xác định công suất phát sử
dụng thông tin đó khi sử dụng các chức năng này có thể tạo ra sự chênh lệch
giữa công suất phát và hệ số tăng ích của ăng ten (ERP đầu ra) của trạm gốc
dựa trên cơ sở kích thích tế bào.
1.3.4.2.2 Điều khiển công suất mạch vòng kín trên kênh hướng về của
CDMA :
Do sự tách biệt tần số 45 MHz giữa kênh hướng đi và hướng về vượt
quá dải thông liên kết của các kênh nên máy di động được giả thiết là các giá
trị của tổn hao hai đa đường dẫn giống nhau, do không có khả năng đo suy
hao đường dẫn hướng về mặc dù có 1chênh lệch giữa suy hao đa đường trên
kênh hướng đi để đo ở máy di động và suy hao đa đường của kênh hướng về.

Phương pháp đo này cung cấp giá trị trung bình chính xác cho công suất phát
nhưng 1 phương pháp phụ được cần tới để tính toán giao thoa Rayleigh chỉ ra
các tính chất khác nhau trên 2 kênh.
Để bù giao thoa Rayleigh độc lập nhau trên các kênh hướng đi và
hướng về, công suất phát của máy di động được điều khiển bởi các tín hiệu từ
trạm gốc. Các bộ giải điều chế ở mỗi trạm gốc đo tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm
của máy di động so sánh với tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm đã chỉ định và phát các
lệnh điều khiển tới máy di động qua kênh hướng đi. Lệnh điều khiển được
phát ra từ trạm gốc tăng hay giảm công suất phát của máy di động so với giá
trị thiết lập ban đầu (thường là 0,1 dB) cứ phát 1,25 ms một lần lệnh điều
khiển đầu ra có thể theo dõi giao thoa Rayleigh trên kênh hướng về.
Các bộ điều khiển hệ thống ở MSC cung cấp các bộ điều khiển cho mỗi
trạm gốc với tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm dựa vào tỷ lệ lỗi của các máy di động
được phát tới bộ điều khiển kênh được sử dụng cho xác định tăng hay giảm
công suất phát của mỗi máy di động.
1.3.4.2.3. Điều khiển công suất trên kênh hướng đi của CDMA :
Các tín hiệu công suất phát được điều khiển bởi thông tin điều khiển
phát đi từ trạm gốc. Khi xảy ra sự suy giảm đáng kể trên kênh hướng đi trong
một vùng nhất định và nếu công suất phát không tăng lên thì chất lượng thoại
của các cuộc gọi qua kênh này giảm xuống dưới tiêu chuẩn chất lượng. Để
điều khiển công suất trên kênh hướng đi trạm gốc giảm theo chu kỳ công suất
phát ra tới máy di động, giảm công suất ra như vậy duy trì cho đến khi các
máy di động yêu cầu công suất ra bổ xung nhờ dò thấy tăng tỷ lệ lỗi khung và
trạm gốc tăng công suất phát ra với số gia 0,5 db. Sự tăng giảm công suất ra
16
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
được thực hiện một lần cho mỗi khung mỗi tiếng nói tức là cứ trung bình 12
đến 20 ms chậm hơn tốc độ tăng hay giảm công suất ra trên kênh hướng về,
vùng động tăng hay giảm công suất ra có thể điều khiển tới ± 6 db xung
quanh công suất ra trung bình.

(Hình vẽ : Cấu trúc kênh CDMA hướng về)
17
các bit thông tin
truy nhập
Cộng 8
bit mã
hoá cuối
Bộ mã
hoá cuộn
r=1/3 k=9
Lập ký
hiệu
Chèn
khối
Điều chế
trực giao
64 -ary
4.4 kb/s
4.8 kb/s 14.4 kb/s 28.8 kb/s 28.8 kb/s
Ký hiệu
mã
Ký hiệu
mã
Ký hiệu
mã
Ký hiệu điều chế
(Xung Walsh)
4.8 kb/s (307.2 kc/s
Bộ tạo
mã dài

Chuỗi số liệ kênh 1
(1.2288 Mc/s)
D
Bộ lọc
băng tần
Bộ lọc
băng tần
Q
S(t)
Σ
I(t)
Cos(2T,fct)
Sin(2T,fct)
Q(t)
Chuỗi số liệu kênh Q
(1.2288 Mc/s)
Xung PN
(1.2288 Mc/s)
1/2 xung PN
Trễ = 406.9 ns
Mặt nạ mã dài
các bit thông
tin tkênh lưu
llượng về
(172, 80, 40
hoặc 16
bit/khung)
Cộng chỉ
thị chất
lượng

khung cho
tốc độ
9600
và 4800
bit/s
Công 8 bit
mã hoá
cuối
Bộ mã
hoá cuộn
r=1/3
k=9
Lập ký
hiệu
Chè
n
khối
8.6 kb/s
4.0 kb/s
2.0 kb/s
0.8 kb/s
9.2 kb/s
4.4 kb/s
2.0 kb/s
0.8 kb/s
9.6 kb/s
4.8 kb/s
2.4 kb/s
1.2 kb/s
28.8 kb/s

14.4 kb/s
7.2 kb/s
3.6 kb/s
28.8 kb/s
A
Ký hiệu
mã
Ký hiệu
mã
4.8 kb/s (307.2 kc/s)
Bộ tạo
mã dài
Chuỗi số liệ kênh 1
(1.2288 Mc/s)
D
Bộ lọc
băng tần
Bộ lọc
băng tần
Q
S(t)
Σ
Cos(2T,fct)
Sin(2T,fct)
Q(t)
Chuỗi số liệu kênh Q
(1.2288 Mc/s)
Xung PN
(1.2288 Mc/s)
1/2 xung PN

Trễ = 406.9 ns
Mặt nạ mã dài
B
C
Ký hiệu
mã
D
Điều chế
trực giao
64 - ary
Tạo
chùm
số
lliệu
ngẫu
nhiên
E F GE
Ký hiệu
điều chế
(xung Walsh)
Tốc độ số liệu khung
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
Giải mã thoại phía thu, phía thu sẽ giải mã các gói tín hiệu thoại thu
được thành các mẫu tín hiệu thoại, hai bộ mã giải thoại thông tin với nhau ở 4
nấc tốc độ truyền dẫn là 9600 b/s, 4800 b/s, 2400 b/s, 1200 b/s.
1.3.4.4. Bảo mật cuộc gọi :
Hệ thống CDMA cung cấp chức năng bảo mật cuộc gọi cao và về cơ
bản tạo ra xuyên âm, việc sử dụng máy thu tìn kiếm và sử dụng bất hợp pháp
kênh RF là khó khăn đối với hệ thống tổ ong số CDMA vì tín hiệu đã được
trộn (Seranbling)

1.3.4.5. Chuyển vùng mềm :
Trong hệ thống Analog và hệ thống TDMA số chấp nhận hình thức
chuyển mạch "cắt trước khi nối" thì chuyển vùng mềm trong hệ thống CDMA
chấp nhận hình thức "Nối trước khi cắt". Sau khi cuộc gọi được thiết lập máy
di động tiếp tục tìm tín hiệu của BS bên cạnh với cường độ tín hiệu của ô
đang sử dụng nếu cường độ tín hiệu đạt đến mức nhất định nào đó khi đó máy
di động đã chuyển sang vùng phục vụ của một BS mới và trạng thái chuyển
vùng mềm được thực hiện, máy di động chuyển 1bản tín điều khiển đến MSC
để thông báo cường độ tín hiệu và số liệu của BS mới trong khi vẫn dữ đường
kết nối ban đầu. Trong trường hợp máy di động đang trong một vùng chuyển
đổi giữa hai BS thì cuộc gọi được thực hiện bởi cả hai BS sao cho chuyển
vùng mềm có thể thực hiện được mà không có hiện tượng ping poong giữa
chúng, BS ban đầu cắt đường kết nối cuộc gọi khi việc đầu nối cuộc gọi với
BS mới đã thực hiện thành công.
1.3.4.6. Dung lượng, dung lượng mềm :
Hiệu quả của tái sử dụng tần số trong CDMA được xác định bởi tỷ số
tín hiệu/nhiễu tạo ra không chỉ từ 1BS mà từ tất cả các người sử dụng trong
vùng phục vụ. Nếu tỷ số công suất tín hiệu thu được đối với cường động công
suất tạp âm trung bình mà lớn hơn ngưỡng thì kênh đó có thể cung cấp một
chất lượng tín hiệu tốt. Các tham số xác định dung lượng của hệ thống
CDMA gồm : độ lợi sử lý, tỷ số Eb/No (Bao gồm cả giới hạn pha đinh yêu
cầu), chu kỳ công suất thoại, hiệu quả tái sử dụng tần số và số lượng búp sóng
của ăng ten BS.
18
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
1.4. Trải phổ :
1.4.1. Hệ thống trải phổ trực tiếp DS : Direct Sequency
Hệ thống DS là sự điều chế các dãy mã đã được điều chế thành dạng
sóng điều chế trực tiếp, hệ thống này có dạng tương đối đơn giản vì chúng
không yêu cầu tính ổn định nhanh hoặc tốc độ tổng hợp tần số cao.

1.4.1 1. Nguyên lý :
Nguyên lý của phương pháp DS - CDMA cho ở hình vẽ :
19
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
Bản tin của tín hiệu số cần phát Mi(t) dạng mã NRZ lưỡng cực với
Mi(t) = ±1 được đưa lên với chuỗi mã Ci(t) được tạo ra từ một bộ tạo chuỗi cơ
hai giả ngẫu nhiên PRBS (Psen do Random Binary Sequency Generator) tốc
độ của bản tin gọi là tốc độ bít Rb, Rb nhỏ hơn nhiều so với tốc độ của chuỗi
mã được gọi là tốc độ chíp Rc. Mỗi luồng số của mỗi kênh sẽ được bộ tạo mã
tạo ra một chuỗi PRBS tương ứng Ci(t), có độ dài L, mỗi bít có độ lâu bằng
độ lâu của chuỗi mã Tb = Tx x L, Ci(t) có tốc độ cao hơn nhiều so với Rb =
1/Tc của tín hiệu số cần phát do đó phổ của tín hiệu giả ngẫu nhiên rộng hơn
nhiều phổ của tín hiệu số cần phát. Do phổ rộng và công suất phát không thay
đổi nên tín hiệu PRBS có biên độ mật độ phổ rất thấp.
1.4.1.2. Đặc tính của tín hiệu DS :
Điều chế DS là điều chế 2pha. Dãy mã được đưa vào bộ điều chế cần
bằng để có đầu ra làm sóng mang. RF điều chế 2pha, sóng mang có độ lệch
pha 1800 giữa pha 1 và pha O theo dãy mã.
Tín hiệu thu được khuyếch đại và nhân với mã đồng bộ liên quan tại
đầu phát và đầu thu, khi đó nếu các mã tại đầu phát và đầu thu được đồng bộ
thì sóng mang được tách pha lớn hơn 1800 và sóng mang được khôi phục các
sóng mang băng tần hẹp này đi qua bộ lọc băng thông được thiết kế chỉ cho
các sóng mang đủ điều chế băng gốc đi qua.
Độ rộng băng RF của hệ thống DS ảnh hưởng đến hoạt động của hệ
thống một cách trực tiếp nếu băng là 2KHz thì độ lợi sử lý giới hạn là 20
KHz.
1.4.3. Điều chế QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) :
Sau khi được trải phổ bởi hai chuỗi PN hoa tiêu vuông góc hai luồng I
và Q có khác pha 90
0

được đưa lên hai bộ lọc băng thông và được điều chế
khoá chuyển pha 4 trạng thái. Tín hiệu sau điều chế QPSK được xác định theo
công thức sau :
S(t) = A.cos(2πfct + ψt)
Trong đó : - fc : tần số sóng mang
- A : biên độ sóng mang đã được điều chế xác định theo công
thức sau : A=
- ψ
t
: pha của sóng mang đã được điều chế
Quan hệ giữa các trạng thái pha của tín hiệu QPSK và các ký hiệu I, Q
20






=Ψ
)(
)(
tan
tI
tQ
gar
t
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
I Q
ψ
t

O
1
1
1
O
0
1
0
π/4
3π/4
5π/4
7π/4
Sơ đồ bộ điều chế QPSK :
1.5. Báo hiệu : Ở hệ thống CDMS - IS95 :
1.5.1. Mở đầu :
Tất cả các giao diện vô tuyến gồm cả CDMA và CDMA băng rộng đều
thừa hưởng các đặc tính từ giao thức tương tự, ngoài ra chúng có các dịch vụ
dựa trên tiêu chuẩn cơ sở IS41 cho thông tin giữa các hệ thống, ứng dụng
quản lý di động MMAP (Mobiliti Management Application Part) cho báo
hiệu từ trạm gốc đến trung tâm chuyển mạch di động.
1.5.5. Các dịch vụ cơ sở :
Trước khi MB có thể khởi xướng hay tiếp nhận cuộc gọi nó phải đăng
ký với hệ thống di động. Trừ trường hợp gọi khẩn, mỗi MS được cho một số
nhận dạng tạm thời TMSI (Temporaty Mobile Station Identity), MIN (Mobile
Identication Number) để sử lý cuộc gọi sau này.
- Quá trình đăng ký :
MS thông báo cho nhà cung cấp dịch vụ về sự có mặt của nó ở hệ
thống và mong muốn nhận được dịch vụ từ hệ thống này.
21
1

−
1
+
Bộ chuyển
song song
Lọc kênh
90
0
Luồng bít
nhị phân
đầu vào
Số bít
chẵn
Số bít lẻ
QPSK
TCXO
1
+
1
−
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
* Đăng ký theo khoảng cách : Được thực hiện khi khoảng cách giữa BS
hiện thời và BS mà MS đăng ký lần cuối cùng vượt quá ngưỡng.
* Đăng ký đặt trước : Được thực hiện khi hệ thống đạt thông số ở kênh
tìm gọi để chỉ thị rằng tất cả hoặc một số MS phải đăng ký.
* Đăng ký khi thay đổi thông số : Được thực hiện khi các thông số hoạt
động ở MS bị thay đổi.
* Đăng ký tắt nguồn : Được thực hiện khi trạm di động tắt nguồn
* Đăng ký bật nguồn : Được thực hiện khi MS bật nguồn để thông báo
cho mạng MS sẵn sàng gọi hoặc thu cuộc gọi.

* Đăng ký theo định thời : Thực hiện khi bộ định thời ở MS đã chạy hết
thời gian thủ tục này cho phép xoá dữ liệu của MS.
* Đăng ký theo vùng : Được thực hiện khi MS vào vùng mới của hệ
thống vùng phục vụ có thể được chia thành các vùng nhỏ hơn gọi là vùng
định vị MS nhận dạng vùng định vị hiện thời trên cơ sở các thông số được
phát trên kênh tìm gọi đường đi.
* Đăng ký kênh lưu lượng xảy ra khi MS ấn định kênh lưu lượng BS có
thể thông báo cho MS rằng nó đã được đăng ký.
1.5.2.1. Lưu đồ gọi để đăng ký khi nó đang nghe kênh tìm gọi :
1- MS quyết định rằng nó phải đăng ký với hệ thống
2- MS nghe kênh tìm gọi để được mật khẩu RAND
3- MS gửi bản tin đến BS với nhận dạng trạm di động Quốc tế (IMSI),
RAND trả lời nhận thực (AUTHR) và các thông số khác cần thiết theo yêu
cầu đăng ký.
4- BS công nhận RAND
5- BS phát bản tin ISDN REGISTER đến MSC
6- MSC nhận bản tin REGISTER và gửi một bản tin đến VLR quản lý
7- Nếu MS chưa đăng ký với VLR phát bản tin REG NOT (thông báo
đăng ký đến HLR của người sử dụng, nơi chứa ISMI và các dữ liệu cần thiết
khác)
8- HLR nhận bản tin REG NOT và cập nhật cơ sở dữ liệu của mình
(Lưu dữ vị trí của VLR phát bản tin REG NOT)
22
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
9- HLR phát bản tin RECAN (Huỷ đăng ký) đến VLR cũ trước đây MS
đăng ký để VLR này huỷ đăng ký trước đây của MS.
10- VLR cũ gửi trả lại bản tin khẳng định giá trị đếm qúa khứ cuộc gọi
CHCNT (Call History Count).
11- Khi này HLR gửi trả lại bản tin trả lời REG NOT đến VLR mới và
chuyển thông tin mà VLR cần (Chẳng hạn lý lịch người sử dụng, nhận dạng

về mạng liên tổng đài, khoá bí mật dùng chung để nhận thực và giá trị hiện
thời của CHCNT). Nếu đăng ký thất bại (Do ISMI sai, dịch vụ không được
phép, không trả tiền cước ...) thì bản tin mà REG NOT sẽ chứa chỉ thị thất
bại.
12- Khi nhận được bản tin trả lời REG NOT từ HLR, VLR ấn định một
số nhận dạng trạm di động tạm thời TMSI sau đó gửi bản tin trả lời thông báo
đăng ký đến MSC.
13- MSC nhận được bản tin này lấy ra số liệu và gửi bản tin ISDN
REGISTER đến BS.
14- BS nhận bản tin REGISTER (Đăng ký) và chuyển nó đến MS để
khẳng định đăng ký.
23
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
MS BS MSC VRL mới HLR VLR cũ
24
Quyết định
đăng ký
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10
.
11
.

12
.
13
.
14
.
Chập nhật
Dữ liệu
REGISTER
ISDN REGISTER
IS41 REC NOT
IS41 RECAN
Khẳng định
Khẳng định
REGISTER
Trả lời RENOT
Trả lời RENOT
ISDN REGISTER
Xác nhận
RAND
Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA – WLL Đồ án tốt nghiệp
1.5.2.2. Khởi xướng cuộc gọi :
Khởi xướng cuộc gọi là dịch vụ trong đó người sử dụng MS gọi một
máy điện thoại khác trong mạng điện thoại trên toàn thế gíới, đây là hoạt động
cộng tác giữa MSC, VLR và BS.
Các bước lưa đồ cuộc gọi :
1- MS sử lý Origination Request (Yêu cầu khởi xướng) từ người sử
dụng và phát nó đến BS.
2- BS phát PC SAP Qualification Request (Yêu cầu phân loại) PC SAP
đến BS.

3- VLR gửi trả Qualification Request Response (Trả lời yêu cầu phân
loại) đến BS.
4- BS sử lý bản tin ISDN setup (thiết lập ISDN) và gửi nó đến MSC.
5- MSC gửi bản tin địa chỉ khởi đầu (IAM) báo hiệu số 7 (ISUP phần
người sử dụng ISDN) đến tổng đài kết cuối (cố định hay di động)
6- Đồng thời MS gửi trả bản tin ISDN call proceding (đang tiến hành
gọi ISDN) đến BS.
7- BS ấn định kênh lưu lượng cho MS.
8- MS điều chỉnh đến kênh lưu lượng và khẳng định ấn định kênh lưu
lượng.
9- Tổng đài kết cuối kiểm tra trạng thái máy thoại bị gọi và gửi trả bản
tin báo hiệu số 7 hoàn thành địa chỉ (ACM) đến MSC.
10- MSC gửi trả bản tin báo chuông ISDN đến BS.
11- MSC thực hiện đổ chuông tại người sử dụng.
12- Người sử dụng kết cuối trả lời
13- Tổng đài kết cuối gửi bản tin báo hiệu số 7 trả lời (ANM) đến
MSC.
14- MSC phát bản tin kết nối ISDN (ISDN CONN) đến BS.
15- MSC ngừng chuông và thực hiện kết nối mạng.
16- BS gửi tra bản tin công nhận kết nối ISDN (ISDN CONN ACK).
17- Hai phía thiết lập truyền tin.
25