Đánh giá chất lơượng một số chế phẩm chứa vitamin C sản xuất trong nước lưu hành trên thị trường Hà Nội

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 ®êi sèng x· héi cđa con ngêi, thõa kÕ nh÷ng 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 đà có
những bớc tiến nhảy vọt kỳ diệu đa xà 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 cêng søc m¹nh cđa
mét qc gia cịng nh c¹nh 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 xà 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 đà giúp đỡ em hoàn thành đợt
tốt nghiƯp nµy.

1


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. Sù ph¸t triĨn cđa hƯ thèng tỉ 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 mà 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

2


Hệ thống thông tin di động

CHƯƠNG II

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
2.2.

Đặc tính tín hiệu dịch tần27

Sử
dụng
dÃy
nhiên.29

mÃ

giả

tạp

âm

ngẫu

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 híng lªn (Reverse channel)… ………….54

3


Hệ thống thông tin di động

Lớp mạng và lớp tuyến dữ liệu .
68

3.3.

3.3.1.Kênh CDMA tuyến xuống 68
3.3.1.1. Kênh đồng bộ ..68
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 nhập 71
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 thiÕt lËp mét cc gäi tõ MS……………………..74

3.4.3.

Cc gäi tíi MS……………………………………………….76

3.4.4.

Xo¸ cuộc gọi77

3.4.5.

Lu động 78

3.4.6.

Chuyển vùng..79
Chơng 4

CấU TRúC CHUNG và dung lợng CủA MạNG CDMA
4.1. Cấu hình chung của mạng thông tin di động tế
CDMA .85

bào

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


Hệ thống thông tin di động

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
4.1.1.12. 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


Hệ thống thông tin di động

6


Hệ thống thông tin di động

Chơng 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 đà 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 víi c¸c hƯ thèng hiƯn nay ci cïng c¸c hƯ thống điện
thoại tổ ong điều tần song công sử dụng kỹ thuật đa thâm nhập phân chia theo tần
số (FDMA) đà xuất hiện vào những năm 1980. Cuối những năm 1980 ngêi ta nhËn

thÊy r»ng c¸c hƯ thèng tỉ 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
đà đợc lựa chọn. ở Việt Nam hệ thống thông tin di động số GSM đợc đa vào từ
năm 1993.
7


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 đà phát sinh ở các thị trờng di
động chính nh: New York, Los Angeles và Chicago. Mỹ đà 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 lµ h·ng lín duy nhÊt sư dơng TDMA.
HÃng này đà phát triển ra một phiên bản mới: IS -136, còn đợc gọi là AMPS số

(D-AMPS). Nhng không giống nh IS - 54, GSM đà 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 mà (CDMA). Công nghệ này sử dụng kỹ thuật
trải phổ trớc đó đà có các ứng dụng chủ yếu trong quân sự. Đợc thành lập vào năm
1985, Qualcom đà phát phiển công nghệ CDMA cho thông tin di động và đà nhận
đợc nhiều bằng phát minh trong lĩnh vực này. Đến nay công nghệ này đà trở thành
công nghệ thống trị ở Bắc Mỹ, Qualcom đà đa ra phiên bản CDMA đầu tiên đợc
gọi là IS - 95 A.
Các mạng CDMA thơng mại đà đợc đa vào khai thác tại Hàn Quốc và Hồng
Kông. CDMA cũng đà đợc mua hoặc đa vào thử nghiÖm ë Argentina, Brasil,
Chile, Trung Quèc, Germany, Irael, Peru, Philippins, Thailand và mới đây ở Nhật.
Tổng công ty Bu chính Viễn thông Việt Nam cũng đà 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 víi sù ph¸t triĨn 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 đà 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 đà đợc chấp thuận cho
IMT-2000 đó là: WCDMA 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 tin
8

Hệ thống thông tin di động

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.

9

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 đà đợc sử
dụng vào năm 1969. Đó là hệ thống song công và một BS cã thĨ phơc vơ cho mét
vïng b¸n kÝnh réng tíi 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 nhËp ph©n chia theo thêi gian TDMA (Time Division
Multiple Access).
Đa truy nhập phân chia theo mà 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.
10


Hệ thống thông tin di động

Các hệ thống FDMA đợc sử dụng từ rất sớm và thực tế đà 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 ®a truy nhËp nµy nhiỊu ngêi sư dơng cïng mét 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 mà 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 mà 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 tÝn hiÖu.

11


Hệ thống thông tin di động

Hình 1.3:Đa truy cập phân chia theo thời gian
d. Đa truy nhập phân chia theo m· (CDMA)
Trong kü tht CDMA, tÝn hiƯu mang th«ng tin (ví dụ nh tiếng nói) đợc biến
đổi thành tín hiệu digital, sau đó đợc trộn với một mà giống nh m· ngÉu nhiªn. TÝn
hiƯu tỉng céng, tøc tiÕng nãi céng với mà 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 mà 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.
(1)

Bộ biến
đổi A/D

Tạo
mÃ

(20)

Bộ biến
đổi A/D

Tạ
o
mÃ

Bộ biến
đổi A/D

Tạo
mÃ

Bộ biến
đổi A/D

Tạo
mÃ

(1) .
(20)

1,25 MHz
kªnh 1

.
.
.

1,25 MHz
kªnh 20

12


Hệ thống thông tin di động

Hình 1.4

Hình 1.5:Đa truy cập phân chia theo thời mà CDMA
1.2. Các thuộc tính CDMA
1.2.1. Đa dạng phân tập
Trong hệ thống điều chế băng hẹp nh ®iỊu chÕ FM analog sư dơng trong hƯ
thèng ®iƯn 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 đờng 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 ®ỵc nhê sư dơng viƯc chÌn m· sưa sai. ViƯc 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 mà hoá xoắn trong bộ phát và giải mà Viterbi.

13


Hệ thống thông tin di động

Một dạng khác của phân tËp thêi gian xt hiƯn t¹i tr¹m gèc khi trun 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 phơng
pháp sau:
Thiết lập nhiều đờng báo hiệu (chuyển vùng mềm) để kết nối máy di
động ®ång thêi víi hai hc nhiỊu BTS .
 Sư dơng môi trờng đa đờng qua chức năng trải phổ giống nh bộ thu
quét thu nhận và tổ hợp các tín hiƯu ph¸t víi c¸c tÝn hiƯu ph¸t kh¸c
trƠ thêi 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 tr¹m gèc BTS. Bé thu CDMA cđa tr¹m gèc 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 đến các yếu tố nh t¶i,
14


Hệ thống thông tin di động

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 tËp trung cung
cÊp cho c¸c m¸y ë vïng cã 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 mà thoại tốc độ biến thiên
CDMA tận dụng thời gian lặng trong cuộc đàm thoại để nâng cao dung lợng
của hệ thống. Một bộ mà hoá/ giải mà 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
mà thoại hoạt ®éng ë tèc ®é thÊp h¬n 9600 bit/s.ë tèc ®é 1200 bit/s chu kỳ thực
hiện chỉ là1/8 tốc độ dữ liÖu cao nhÊt. Sù lùa chän thêi gian cho chu trình này dựa
trên cơ sở áp dụng thuật toán giả ngẫu nhiên. Điều này làm ngẫu nhiên hoá các
15


Hệ thống thông tin di động

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 ®èi víi hƯ thèng tỉ ong sè CDMA bëi v× 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 mà hoá kênh
thoại số một cách dễ dàng nhờ sử dụng DES hoặc các công nghệ mà 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
Trung tâm chung mạch
bởi vì các cell kề nhau cùng sử dụng chuyển một tần số. Trong khi chuyển giao
điện thoại di động
mềm xảy ra thì một BTS mới bắt đầu thông tin víi MS trong khi MS vÉn cßn tiÕp
Bé m· hoá
Vocoder/chọnlựa đồng thời với 2 BTS. Nhng nhờ
tục thông tin với BTS cũ. MS thực hiện thông tin
Khung thoại và tÝn hiƯu
cã bé thu RAKE mµ sè liƯu thu tõ 2 BTS đợc sửKhung thoại và số liệu đờng. MS
lý nh là tín hiệu đa
chiều ngược lại
chiều ngược lại
kết hợp tín hiệu thu đợc từ 2 BTS để tạo ra tín hiệu thu không bị gián đoạn
Khung thoại và số liệu
đồng bộ từ MSC đến BS

Việc hỗ trợ đồng thời này từ hai trạm gốc này còn cung cấp một lợi ích về
BS1
phân tập (không gian) làm cải thiện đáng kể chất lợng truyền dẫn ởBS1 rìa cell
vùng
Khung bit điều khiển công
Ưu điểm của chuyển giao mềm so với chuyển giao cứng trong các hệ thống
suất của BS và tín hiệu
Khung thoại và trong
analog và GSM là: số liệu các hệ thoại đồng bộ từ BSdo sử dụng các tần số khác nhau
thống này thì đến

chiều ngược lại

máy di động

Khung thoại và số liệu
chiều ngược lại

Hình 1.6: Đường kết nối trong chun vïng mỊm

16


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 I0/N0 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 I0/N0 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
chuyển giao mềm sang các cell khác liền kề. Khả năng cân bằng tải này đợc gọi là
dung lợng mềm (soft capacity).

17


Hệ thống thông tin di động

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 tÝn hiƯu tho¹i trong hƯ thèng CDMA. Giao thoa ë ngời 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.
K3
K2

K2

2%

K1

6%

K2

K2

0,03%

K2

K2

Hình 1.7: Giao thoa từ BS bên cạnh

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.
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 hỵp anten cđa
18


Hệ thống thông tin di động

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 mà 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 mà sửa sai cao. Nói cách khác thì độ rộng kênh bị giới hạn
trong hệ thống điều chế số băng tần hẹp, chỉ các mà 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 mà 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 mà 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 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.
19


Hệ thống thông tin di động

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 cuéc gäi.

20


Hệ thống thông tin di động

CHƯƠNG II

Các kỹ thuật trong CDMA
2.1 Kü tht tr¶i phỉ.
Cã bèn kü tht tr¶i phỉ 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 d·y trùc tiÕp: Trong kü tht nµy tÝn hiƯu mang thông tin đợc nhân
trực tiếp mà 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 mà nhảy thời gian.,vì vậy có thể nói
dòng bít đà 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 đà miêu tả ở trên, điều chế hybrid của
hệ thống DS và FH đà 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 mà 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 mà đà 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 mà trải
phổ, sau đó tín hiệu đợc điều chế sóng mang băng rộng
21


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
Dữ liệu

Điều chế
băng rộng

2

3

4

Bộ giải điều
chế mÃ

6

Giải điều
chế dữ liệu

Dữ liệu

1
Bộ tạo
mÃ

Dao động
sóng
mang

Điều chế cân
bằng

5

Bộ tạo
mÃ

Bộ tạo
sóng
mang

(1)Sóng mang

(4)

(2) MÃ PN

(5)

(3) Sóng
điều chế

(6)

Phía phát

Phía thu

Hình 2.1: Dạng sóng và cấu hình của hệ thống DS

Máy thu thờng sử dụng giải điều chế nhất quán để nén tín hiệu trải phổ, và
sử dụng mà trải phổ nội bộ đợc đồng bộ với dÃy mà 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 đà 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 nhiỊu ngêi cïng sư dơng mét kªnh cïng mét thêi 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 mà 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 nghÜa lµ
phỉ tÝn hiƯu cđa ngêi sư dơng mµ ta đang quan tâm sẽ đợc co hẹp lại, trong khi
phổ tần của những ngời sử dụng khác vẫn đợc trải rộng trên băng tần truyền dẫn.

22


Hệ thống thông tin di động

Nh vậy chỉ có công suất tín hiệu của ngời sử dụng đó trong băng tần thông tin là
lớn.
b. Nhiễu đa đờng
Nếu dÃy mà 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 chÕ sÏ coi tÝn hiƯu ®ã nh mét tÝn
hiƯu nhiƠu 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 mà 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. X¸c st ph¸t hiƯn thÊp
Do tÝn hiƯu d·y trùc tiÕp 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 mà 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.
2.1.2. Hệ thống dịch tần (FH).
23


Hệ thống thông tin di động

Nếu trải phổ dÃy trực tiếp là điều chế trực tiếp tín hiệu số vào mà trải phổ,
thì trải phổ nhẩy tần là điều chế gián tiếp vào mà trải phổ (sóng mang có tần số
thay đổi theo mà 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 f2 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 220 tần số đợc phân bố có thể đợc chọn
nhờ sự tổ hợp mà 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 ®ỉi theo chu kú.
Cø sau mét kho¶ng thêi gian T tần số sóng mang lại nhẩy tới một giá trị khác.
Quy luật nhẩy tần do mà 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 mà và bộ tổ hợp tần số, bộ phát mà 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 = fi fi-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:

Gp =

W
N.f
=
=N
Bd
f

(Giả thiết dải thông dữ liệu băng gốc Bd=1 bớc nhảy tần nhỏ nhất f)
24


Hệ thống thông tin di động

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:

K bit dữ liệu
MÃ hoá

K bit PN
Điều chế
MFSK

Điều chế
FH

1
Giải điều
chế FH

K bit PN

M bộ tách
năng lượng

Nguồn
nhiễu

2

Giải
mÃ
hoá

M

Hình 2.2: Hệ thống FH
Một đoạn k chíp của mà giả ngẫu nhiên điều khiển bộ tổng hợp tần số, để tần
số sống mang nhảy lên một trong 2k 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
(Rp). 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 = Wss/Rp
Sau đó Nt phần này lại đợc chia thành Nb nhóm riêng biệt:
Nb = Nt/M
Mỗi nhóm này sẽ có độ rộng băng tần là Wd = Wss/Nb. Theo cách xắp xếp
này, đoạn mà 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 tÇn nhanh.

25