BCTT_tong quan ve thong tin di dong te bao.doc

Báo cáo thực tập Sinh viên:Đỗ Trung Minh
Chơng i : tổng quan về thông tin
di động tế bào
1. Sự phát triển của các dịch vụ tế bào (Tổ ong- Cellular)
Năm 1946, hệ thống điện thoại di động thơng mại đầu tiên đã đợc đa
vào hoạt động ở thành phố Saint Louis- Hoa Kỳ, sử dụng băng tần 150 MHz
với khoảng cách kênh là 60 KHz và số lợng kênh bị hạn chế chỉ tới 3. Tuy
nhiên dịch vụ này vừa chỉ mới bắt đầu thì những nhợc điểm cố hữu của nó đã
bộc lộ. Tất nhiên nhợc điểm chính là do những nguyên nhân về can nhiễu cùng
kênh nên đòi hỏi phải phân cách về mặt vật lý quá lớn.
Năm 1947, phòng thí nghiệm điện thoại Bell bắt đầu bắt tay vào khảo
sát một khái niệm tái sử dụng tần số nhờ sử dụng các tế bào nhỏ (cell) với các
máy di động công suất thấp. Các tế bào này có thể liên kết với nhau nhờ sử
dụng một máy tính, cho phép thuê bao có thể di động trong khi số lợng thuê
bao cùng một lúc gia tăng đáng kể mà hệ thống vẫn có thể phục vụ đợc. Tuy
nhiên, thực tế các nớc khác đã đa mạng tế bào hoạt động nh một dịch vụ thơng
mại trớc cả Hoa Kỳ. Cụ thể, dịch vụ mạng tế bào thơng mại đầu tiên đợc bắt
đầu ở Nhật Bản vào năm 1979. Và rất nhanh sau đó nó đợc phát triển ở nhiều
khác trên thế giới.
Mặc dù các dịch vụ mạng tế bào phát triển rất mạnh, nhng không hề có
khả năng tơng hợp giữa các dịch vụ trên phạm vi toàn cầu. Hệ thống ở Hoa Kỳ
dựa trên thiết kế ban đầu của AT&T và Motorola, đợc gọi là AMPS
(Advanced Mobile Phone Service- dịch vụ điện thoại di động tiên tiến). AMPS
đợc sử dụng ở khoảng 70 nớc khác trên thế giới và nó là tiêu chuẩn đợc sử
dụng rộng rãi nhất hiện nay. Ngoài ra phải kể đến một số các tiêu chuẩn thông
dụng khác là: NMT (Nordic Mobile Telephone- điện thoại di động Bắc Âu),
TACS (Total Access Communications Service- dịch vụ truyền thông hoàn toàn
truy nhập) và hệ thống GSM (Global System for Mobile- hệ thống di động
toàn cầu). Hệ thống NMT ban đầu đã đợc thiết kế cho các mạng tơng đối nhỏ
gồm 20.000- 30.000 thuê bao và cung cấp 180 kênh, mỗi kênh sử dụng dải
thông 25 hoặc 30 KHz trong dải tần 450 MHz. Một thế hệ sau này của NMT

cung cấp dung lợng lớn hơn ở dải tần 900 MHz, nó có khả năng cung cấp
1.000 kênh, mỗi kênh sử dụng dải thông 25 KHz hoặc 2.000 kênh, mỗi kênh
có dải thông12,5 KHz. Và hiện tại có khoảng 30 nớc đã sử dụng hệ thống
NMT. Hệ thống TACS đợc sử dụng ở Châu Âu, Anh Quốc và khoảng vài chục
nớc khác. Một dạng chuyển hoá của TACS đợc sử dụng ở Nhật Bản gọi là
JTACS, cung cấp 1.320 kênh, mỗi kênh chiếm dải thông 25 KHz. Còn sự ra
đời của GSM có thể nói là do các nớc khác nhau ở Châu Âu sử dụng các tiêu
1
Báo cáo thực tập Sinh viên:Đỗ Trung Minh
chuẩn mạng tế bào khác nhau, cho nên cần có một tiêu chuẩn duy nhất để
cung cấp khả năng chuyển vùng (Các tiêu chuẩn khác nhau không chỉ sử dụng
các giao thức khác nhau mà còn hoạt động ở các tần số khác nhau, vì vậy
không thể có tính tơng thích tòn cầu). Do vậy hệ thống GSM đã đợc phát triển
nh một dịch vụ số hoá hoàn toàn có thể dùng đợc ở Châu Âu và nhiều nớc
khác. GSM đợc thiết kế để làm việc ở băng tần 900 MHz và qui định tám khe
thời gian cho mỗi kênh rộng 200 KHz.
2. Cấu trúc cơ bản của mạng tế bào
Về cơ bản, hệ thống điện thoại di động tế bào gồm các máy điện thoại
di động trên xe ô tô hoặc xách tay (MS), trạm gốc (BS) và tổng đài di động
(MSC- trung tâm chuyển mạch điện thoại di động).
Trong đó, máy điện thoại di động bao gồm các bộ thu/phát RF, anten và
bộ điều khiển . BS cũng bao gồm các bộ thu/phát RF để kết nối giữa máy di
động với trung tâm chuyển mạch của hệ thống, anten, bộ điều khiển, đầu cuối
số liệu và nguồn cung cấp. Còn MSC bao gồm bộ phận điều khiển, bộ phận
kết nối cuộc gọi, các thiết bị ngoại vi và cung cấp chức năng thu thập số liệu c-
ớc đối với các cuộc gọi đã hoàn thành.
Các thành phần chức năng của mạng đợc liên kết với nhau thông qua
các đờng kết nối thoại và số liêụ. Mỗi máy di động sử dụng một cặp kênh
thu/phát RF. Vì các kênh lu lợng không cố định ở một kênh RF nào mà thay
đổi thành các tần số RF khác nhau phụ thuộc vào sự di chuyển của máy di

động trong suốt quá trình cuộc gọi. Nên cuộc gọi có thể đợc thiết lập ở bất kỳ
một kênh nào đã đợc xác định trong vùng đó. Cũng từ những quan điểm về hệ
thống điện thoại di động mà thấy rằng tất cả các kênh đã đợc xác định đều có
thể bận do đợc kết nối một cách đồng thời với các máy di động. MSC xử lý
các cuộc gọi đi và đến từ mỗi BS và cung cấp chức năng điều khiển trung tâm
cho hoạt động của tất cả các BS một cách hiệu quả và để truy nhập vào tổng
đài của mạng điện thoại công cộng. Bộ phận điều khiển của MSC có thể nói là
trái tim của hệ thống tế bào vì nó sẽ điều khiển, sắp đặt và quản lý toàn bộ hệ
thống. Tổng đài MSC kết nối các đờng đàm thoại để thiết lập cuộc gọi giữa
các máy thuê bao di động với nhau hoặc các thuê bao cố định với các thuê bao
di động và trao đổi các thông tin báo hiệu đa dạng qua đờng số liệu giữa MSC
và BS. Các thông tin thoại và báo hiệu giữa máy di động và BS đợc truyền đi
qua kênh RF, các đờng kết nối thoại và số liệu cố định đợc sử dụng để truyền
các thông tin thoại và báo hiệu giữa BS và MSC.
2
Máy phát
Bộ điều khiển
hệ thống
Tổng đài
đầu cuối
(Đến các
máy thu)
(Đến các máy thu)
Đường dây
dành riêng
Đường dây
dành riêng
Đường dây
dành riêng
Quay số gọi đến

trực tiếp (DID)
Tới
PSTN
Báo cáo thực tập Sinh viên:Đỗ Trung Minh
Với hệ thống này, do các máy phát thờng có công suất lớn hơn nhiều
(500 w) so với các máy di động (25 W). Và đơng nhiên anten của máy di động
thờng ở mức thấp hơn nhiều so với anten phát. Để cự ly thông tin của hệ thống
đợc nh nhau theo cả hai chiều, ngời ta thờng dùng các trạm đầu xa chứa các
máy thu. Các trạm đầu xa này sẽ thu nhận tín hiệu phát của máy di động và
gửi chuyển tiếp tín hiệu đó trở lại bộ điều khiển hệ thống để xử lý.
Trong khi đó, đối với mạng tế bào ngời ta lại bố trí các máy thu/phát
trong vô số các tế bào nhỏ trong phạm vi của vùng bao phủ. Các máy thu/phát
đợc điều khiển bởi một bộ xử lý trung tâm hoặc một tổng đài, sao cho thuê bao
có thể di chuyển giữa các cell mà dịch vụ vẫn đợc duy trì. Điều này cho phép
tái sử dụng lại tần số và tạo điều kiện để mạng tế bào có tiềm năng dung lợng
lớn hơn nhiều so với các hệ thống thông tin di động trớc đây.
3
MSC# 1
MSC# 2
Tới PSTN hoặc
các mạng khác
Tới PSTN hoặc
các mạng khác
Cell A
Cell B
. . .
Tuyến kết nối
Báo cáo thực tập Sinh viên:Đỗ Trung Minh
Hình vẽ: Hệ thống tế bào điển hình
4

Báo cáo thực tập Sinh viên:Đỗ Trung Minh
Chơng ii : phơng pháp truy nhập kênh trong
thông tin di động
1. kỹ thuật ghép kênh (Multiplexing)
Để làm tăng dung lợng của dải vô tuyến dùng trong một lĩnh vực nào
đó, chẳng hạn nh trong thông tin di động thì ngời ta phải sử dụng kỹ thuật
ghép kênh. Hiện nay có rất nhiều loại ghép kênh, nhng ba hình thức thông
dụng nhất là:
FDMA (Frequency Division Multiple Access- Đa truy nhập phân
chia theo tần số).
TDMA (Time Division Multiple Access- Đa truy nhập phân chia
theo thời gian).
CDMA (Code Division Multiple Access- Đa truy nhập phân chia
theo mã).
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.
2. FDMA
Đối với các hệ thống tế bào hiện đang sử dụng kỹ thuật ghép kênh
FDMA, đều chia toàn bộ băng tần đợc phân phối cho một nhà khai thác mạng
tế bào (Khoảng 25 MHz) thành các kênh rời rạc. Vì mỗi kênh thờng có độ
rộng dải là 30 KHz, cho nên hệ thống có tất cả 832 kênh khả dụng. Mỗi cuộc
đàm thoại cần sử dụng hai tần số, cho nên mỗi nhà khai thác có 416 cặp tần số
khả dụng. Mỗi cặp có thể gán cho một thuê bao mạng tế bào vào bất kỳ lúc
nào.
Thiết bị di động sử dụng kỹ thuật FDMA ít phức tạp hơn so với các thiết
bị sử dụng các kỹ thuật ghép kênh khác và nói chung giá thành cũng rẻ hơn.
Tuy nhiên, do mỗi kênh cần dùng một máy phát và một máy thu riêng biệt.

Cho nên FDMA đòi hỏi rất nhiều thiết bị tại vị trí trạm gốc. Kỹ thuật FDMA
có khả năng sử dụng đợc với cả các hệ thống truyền dẫn số (Digital) lẫn các hệ
thống truyền dẫn tơng tự (Analog).
Sau đây là minh hoạ về kỹ thuật FDMA sử dụng cho hệ thống tế bào
analog ở Hoa Kỳ:
5
Báo cáo thực tập Sinh viên:Đỗ Trung Minh
Nh vậy, mỗi kênh chiếm dải thông và đáp ứng cho một cuộc đàm thoại.
Tần số của mỗi kênh tuy khác nhau nhng nhiều máy vô tuyến có thể truy nhập
tới đợc.
3. TDMA
Với TDMA mỗi kênh vô tuyến đợc chia thành các khe thời gian. Từng
cuộc đàm thoại đợc biến đổi thành tín hiệu số và sau đó đợc gán cho một trong
những khe thời gian này. Số lợng khe trong một kênh có thể thay đổi bởi vì nó
là một nhiệm vụ của thiết kế hệ thống. Có ít nhất là hai khe thời gian cho một
kênh, và thờng thì nhiều hơn, điều đó có nghĩa là TDMA có khả năng phục vụ
số lợng khách hàng nhiều hơn vài lần so với kỹ thuật FDMA với cùng một đại
lợng dải thông nh vậy.
TDMA là một hệ thống phức tạp hơn FDMA, bởi vì tiếng nói phải đợc
số hoá hoặc mã hoá, sau đó đợc lu trữ vào một bộ nhớ đệm để gán cho một
khe thời gian trống và cuối cùng mới phát đi. Do đó việc truyền dẫn tín hiệu là
không liên tục và tốc độ truyền dẫn phải lớn hơn vài lần tốc độ mã hoá. Ngoài
ra, do có nhiều thông tin hơn chứa trong cùng một dải thông nên thiết bị
TDMA phải đợc sử dụng kỹ thuật phức tạp hơn để cân bằng tín hiệu thu nhằm
duy trì chất lợng của tín hiệu.
Hình vẽ dới đây minh hoạ kỹ thuật TDMA, các kênh analog 30 kHz
dùng cho mạng tế bào hỗ trợ đợc ba kênh digital. Các đờng truyền âm thanh
analog của mỗi cuộc đàm thoại đi qua bộ biến đổi A/D và sau đó chiếm một
khe thời gian trong kênh analog 30 kHz.
6

30 KHz kênh 1
Thoại
analog
30 KHz kênh 832
.
.
.
Thoại
analog
30 kHz kênh 1
30 kHz kênh 832
.
.
.
Bộ biến
đổi A/D
Bộ biến
đổi A/D
Bộ biến
đổi A/D
Bộ biến
đổi A/D
Bộ biến
đổi A/D
Bộ biến
đổi A/D
(1)
(2)
(3)
(4)

(5)
(6)
Báo cáo thực tập Sinh viên:Đỗ Trung Minh
4. CDMA
Trong kỹ thuật CDMA, tín hiệu mang tin ( ví dụ nh tiếng nói) đợc biến
đổi thành tín hiệu digital, sau đó đợc trộn với một mã giống nh mã ngẫu nhiên.
Tín hiệu tổng cộng, tức tiếng nói cộng với mã giả ngẫu nhiên, khi đó đợc phát
trong một dải tần rộng nhờ một kỹ thuật gọi là trải phổ.
Không giống FDMA hay TDMA, truyền dẫn trải phổ mà CDMA sử
dụng đòi hỏi các kênh có dải thông tơng đối rộng (Thờng là 1,25 MHz). Tuy
nhiên theo tính toán lý thuyết thì CDMA có thể chứa đợc số thuê bao lớn gấp
khoảng 20 lần mà FDMA có thể có trong một dải thông tổng cộng nh nhau .
Hình vẽ trên 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
7
Bộ biến
đổi A/D
Tạo
mã
Bộ biến
đổi A/D
Tạo
mã
(20)
Bộ biến
đổi A/D
Tạo
mã
Bộ biến

đổi A/D
Tạo
mã
(20)
1,25 MHz
kênh 1
1,25 MHz
kênh 20
.
.
.
(1)
(1)
Báo cáo thực tập Sinh viên:Đỗ Trung Minh
đổi A/D đúng nh với TDMA. Tuy nhiên sau đó thêm một bớc nữa là chèn một
mã đặc biệt qua một bộ tạo mã. Sau đó tín hiệu đợc phát đi, trải rộng thêm
1,25 MHz dải thông chứ không chiếm một khe thời gian riêng trong dải này.
Các đặc tính tiên tiến của thông tin di động sử dụng kỹ thuật CDMA:
Tái sử dụng tần só:
Trong các hệ thống thông tin di động TDMA, mỗi tần số đợc tái sử
dụng lại tại các tế bào cách nhau một cự ly nhất định. Nhng trong hệ thống sử
dụng kỹ thuật CDMA, một tần số đợc sử dụng trên cc tế bào kề nhau. Với
việc tái sử dụng tần số, ở mức độ giao thoa cho phép có thể đạt dung lợng của
hệ thống cao hơn nhiều so với các hệ thống di động dùng kỹ thuật FDMA
hoặc TDMA.
Dung l ợng đạt cao hơn:
Trong hệ thống di động CDMA, khoảng 27 cuộc gọi tốc độ 9,6 Kb/s có
thể làm việc đồng thời trong một sector và 18 cuộc gọi tốc độ 14,4 Kb/s đồng
thời cho một sector. Dung lợng của hệ thống CDMA lớn gấp 13,5 lần so với hệ
thống di động AMPS, và lớn gấp 5 lần so với hệ thống di động TDMA.

Khả năng chuyển vùng mềm:
Quá trình máy di động di chuyển trong vùng phủ sóng có thể xảy ra ba
loại chuyển vùng khác nhau là: Chuyển vùng cứng (Máy di chuyển giữa các
LA kề nhau hay giữa các BSC), chuyển vùng mềm (Máy di chuyển giữa các
BTS của cùng một BSC) và chuyển vùng mềm hơn (Máy di chuyển giữa các
sector của cùng một BTS).
Trong khi hệ thống di động TDMA sử dụng kỹ thuật chuyển vùng cắt
trớc khi nối thì trong công nghệ CDMA lại sử dụng kỹ thuật nối trớc khi cắt.
Khi đang di chuyển, máy di động vẫn tiếp tục dò tìm tín hiệu dẫ đờng của các
trạm thu phát bên cạnh. Nó so sánh tín hiệu thu đợc của các trạm lân cận với
tín hiệu của trạm đang kết nối. Khi cờng độ thu của trạm lân cận đạt đến một
mức ngỡng nào đấy thì việc chuyển vùng mềm có thể sẽ đợc thực hiện. Lúc
này, máy di động gửi bản tin đến trạm điều khiển trung tâm (BSC). Trạm trung
tâm thực hiệ kết nối máy di động và trạm thu phát mới trong khi vẫn giữ đờng
kết nối ban đầu. Chỉ sau khi thực hiện thành công việc kết nối rồi mới cắt liên
lạc với trạm cũ. Ưu điểm nổi bật của chuyển vùng mềm và chuyển vùng mềm
hơn là loại trừ đợc các hiện tợng rơi cuộc gọi hay gán đoạn thông tin trong khi
máy di động di chuyển trong vùng giáp danh giữa các BTS hoặc giữa các
sector trong cùng một BTS.
Tính đa dạng của phân tập:
8
Báo cáo thực tập Sinh viên:Đỗ Trung Minh
Phân tập là một phơng pháp hiệu quả để giảm fading. Có ba loại phân
tập là:
Phân tập theo thời gian dùng kỹ thuật chèn mã, tách lỗi và sửa
sai.
Phân tập theo khoảng cách: thiết kế nhiều cặp antenthu tại một
trạm gốc BTS, thiết lập nhiều đờng báo hiệu (chuyển vùng mềm)
để kết nối với máy di động đồng thời với hai hoặc nhiều BTS.
Loại phân tập dùng phơng pháp thu đa đờng là phân tập cao nhất

nhờ đặc tính duy nhất của CDMA là thu/phát dùng mã PN mà
các hệ thống vô tuyến di động khác không có. Nhờ có bộ tơng
quan song song mã PN, nó xác định tín hiệu thu theo mỗi đờng
sau đó tổ hợp và giải điều chếcc tín hiệu thu đợc. Fading có thể
xuất hiện trong mỗi tín hiệu thu đợc nhng không có tác động đến
các đờng thu khác nếu không có sự tơng quan PN giữa các đờng
thu. Vì vậy tổng tín hiệu thu đợc có độ tin cậy rất cao vì khả năng
có fading đồng thời trong tất cả các tín hiệu là rất thấp.
Với việc ứng dụng nhiều loại phân tập, các kỹ thuật vô tuyến di động
dùng kỹ thuật CDMA khắc phục đợc các hiện tợng gián đoạn cuộc gọi, cải
thiện đáng kể chất lợng thoại và truyền số liệu.
Điều khiển tự động công suất phát:
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 đọ nhạy trung
bình tại bộ thu của trạm gốc BTS. Bộ thu CDMA của trạm gốc BTS chuyển tín
hiệu thu đợc từ máy tơng ứng thành thông tin số băng hẹp. Khi đó tín hiệu thu
đợc của các máy di động còn lại là tín hiệu nhiễu của băng rộng. Thủ tục thu
hẹp băng nhằm nâng cao tỷ số S/N lên đến mức cao nhất. Dung lợng của hệ
thống đạt đợc là lớn nhất khi tín hiệu thu đợc tại BTS từ các máy di động có tỷ
số S/N đạt giá trị cao nhất. Trạm BTS cung cấp chức năng mở mạch điều khiển
công suất qua việc cung cấp cho máy di động một hằng số công suất. Hằng số
này liên quan đến các yếu tố nh tải, tạp âm của BTS, tăng ích của anten và
khuếch đại công suất. Các thông tin này đợc gửi tới máy di động nh một bản
tin thông báo, thông qua mạch đóng trạm gốc BTS điều chỉnh cống suất mạch
mở để máy di động giữ đợc công suất phát tối u nhất. Trạm gốc cứ sau khoảng
thời gian 1,25 ms lại so sánh tín hiệu thu đợc từ máy di động với giá trị ngỡng
biến đổi và BTS điều khiển máy di động điều chỉnh công suất phát đến khi đạt
kết quả tốt. Mục đích của việc điều khiển công suất phát của trạm gốc còn đạt
mục tiêu giảm công suất phát của máy di động mỗi khi ở trạng thái rỗi hoặc ở
vị trí gần BTS. Với kêt quả này công suất sẽ tập trung cung cấp cho các máy ở

vùng có nguy cơ thu gián đoạn hay máy di động đang ở vị trí xa BTS.
9
Báo cáo thực tập Sinh viên:Đỗ Trung Minh
Công suất phát thấp:
Việc giảm tỷ số S/N không những làm tăng dung lợng hệ thống mà còn
có tác dụng giảm công suất phát đẻ khắc phục tạp âm và giao thoa. Khi giảm
công suất phát, sẽ giảm đợc giao thoa Và bán kính phục vụ của một trạm gốc
có thể đạt lớn hơn, số lợng trạm gốc BTS cần ít hơn so với các hệ thống di
động TDMA.

Bảo mật cuộc gọi:
Hệ thống CDMA cung cấp chức năng bảo mật thông tin rất cao vì tạo đ-
ợc mã PN riêng biệt cho mỗi máy, vì vậy dùng máy thu khác để nhận dạng
hay tìm kiếm là rất khó khăn.
5. So sánh các công nghệ FDMA, TDMA với CDMA ứng dụng trong
thông tin di động tế bào:
Trong FDMA mỗi một khe tần số đợc dành riêng cho một ngời sử dụng
và ngời này sẽ dùng khe tần số này suốt quá trình cuộc gọi . Trong sơ đồ
TDMA mỗi ngời dùng đợc cấp cho một khe thời gian trong quá trình gọi. Số l-
ợng ngời dùng đợc quyết định bởi số lợng các khe thời gian hay tần số khác
nhau có sẵn. Trong sơ đồ CDMA tất cả các ngời dùng phát đồng thời và trên
một tần số. Tín hiệu đợc phát đi chiếm toàn bộ dải thông của hệ thống và các
dãy mã đợc sử dụng để phân biệt ngời sử dụng này với ngời sử dụng kia.
CDMA hơn hẳn so với các kỹ thuật đa truy nhập khác. Nó có thể tính đ-
ợc phơng sai trong hàm truyền của kênh gây ra bởi bộ chọn lọc tần số. Các
máy thu CDMA đợc thiết kế để tận dụng u điểm từ đặc tính nhiều đờng liên
quan đến fading chọn lọc tần số và để làm giảm tối thiểu ảnh hởng của chúng
đến dung lợng của hệ thống.
Ưu điểm chủ yếu về dung lợng của CDMA có đợc trong môi trờng vô
tuyến đa tế bào. Trong thông tin di động trớc đây một trạm gốc công suất lớn

đợc sử dụng để phủ sóng cho một vùng rộng lớn. Hệ thống này bị hạn chế khắt
khe về mặt băng tần và không thể đáp ứng các dịch vụ di động. Trong hệ
thống điện thoại di động tế bào, máy phát của trạm gốc đơn lẻ đợc thay thế bởi
rất nhiều các trạm gốc có công suất nhỏ hơn, mỗi máy phát phủ sóng cho một
vùng có dạng tổ ong, gọi là một tế bào. Trong các hệ thống FDMA hay
TDMA mỗi tế bào đợc chia cho một phần tử của dãy tần số có sẵn. Dãy tần đ-
ợc dùng trong một tế bào có thể đợc sử dụng lại trong tế bào khác cách đó đủ
xa sao cho tín hiệu trong hai tế bào này không gây nhiễu đến nhau. Số K tế
bào sử dụng hết toàn bộ phổ tần có sẵn đợc gọi là cluster (cụm). Các cluster đ-
ợc bố trí nh hình vẽ sau:
10
Báo cáo thực tập Sinh viên:Đỗ Trung Minh


Hình vẽ: Cấu trúc cơ bản của hệ thống tế bào
Những tín hiệu cơ bản của ngời sử dụng khác đồng thời trên cùng băng
tần sẽ gây ra nhiễu đồng kênh. Nhiễu đồng kênh là một tham số giới hạn của
hệ thống vô tuyến di động. Phơng pháp tái sử dụng tần sổ trong
TDMA/FDMA và FM/FDMA gây ra nhiễu đồng kênh vì có cùng một dải tần
đợc sử dụng lại ở một tế bào khác. Việc sử dụng các cluster 7 tế bào trong
nhiều hệ thống vô tuyến di động là không đủ để tránh hiện tợng nhiễu đồng
kênh. Có thể tăng K lớn hơn 7 để giảm nhiễu đồng kênh nhng sẽ làm giảm số
lợng các kênh trong một tế bào, do vậy sẽ làm giảm dung lợng của hệ thống.
Tơng tự nếu giữ nguyên hệ số tái sử dụng là 7 và chia tế bào thành những vùng
nhỏ hơn. Mỗi tế bào đợc chia thành ba hoặc sáu vùng nhỏ sẽ sử dụng ba hoặc
sáu anten định hớng tơng ứng tại trạm gốc phục vụ cho cả thu lẫn phát. Mỗi
vùng nhỏ này sử dụng một dải tần riêng, khác với dải tần của các vùng kia.
Thí dụ, nếu một tế bào đợc chia thành ba vùng nhỏ thì nhiễu thu đợc trên anten
định hớng chỉ sấp xỉ một phần ba của nhiễu thu đợc trên anten vô hớng đặt tại
trạm gốc. Sử dụng tế bào chia nhỏ thành ba vùng thì số lợng ngời dùng trong

một tế bào có thể tăng thêm gấp ba lần trong cùng một cluster.
Một vấn đề quan trọng khác trong việc tăng dung lợng của hệ thống là
tính tích cực của thoại. Trong một cuộc thoại giữa hai ngời, mỗi ngời chỉ nói
khoảng 35% đến 40% thời gian và nghe hết thời gian còn lại. Trong hệ thống
CDMA tất cả những ngời sử dụng cùng chia sẻ một kênh vô tuyến. Khi những
11
G
B
C
DF
A
E
G
B
C
DF
A
E
G
B
C
D
F
A
E
G
B
C
DF
A

E
G
B
C
D
F
A
E
Báo cáo thực tập Sinh viên:Đỗ Trung Minh
ngời sử dụng trên kênh đang liên lạc không nói thì những ngời sử dụng đang
đàm thoại khác sẽ chỉ chịu ảnh hởng rất nhỏ của nhiễu. Do vậy việc giám sát
tính tích cực của tiếng nói làm giảm nhiễu đa truy nhập đến 65%. Điều này
dẫn đến việc tăng dung lợng của hệ thống lên hệ số 2,5.
Trong đa truy nhập FDMA hoặc TDMA việc ngời sử dụng đợc phân
chia tần số hoặc thời gian trong thời gian diễn ra cuộc gọi và hệ thống cấp lại
hai tài nguyên này cho hai ngời khác trong khoảng thời gian rất ngắn khi kênh
ấn định yên lặng là không thực tế vì điều này yêu cầu phải chuyển mạch rất
nhanh giữa những ngời sử dụng khác nhau. Trong FDMA và TDMA việc tổ
chức tần số là yêu cầu khó khăn vì nó kiểm soát nhiễu đồng kênh. Trong hệ
thống CDMA chỉ có một kênh chung nên không cần thực hiện tổ chức tần số.
Trong FDMA và TDMA, khi máy di động ra khỏi vùng phủ sóng của tế
bào trong quá trình đàm thoại thì tín hiệu thu đợc sẽ bị yếu đi và trạm gốc sẽ
yêu cầu chuyển giao (handover). Hệ thống sẽ chuyển mạch sang một kênh
mới khi cuộc gọi tiếp tục. Trong CDMA các tế bào khác nhau, khác nhau ở
chỗ sử dụng các dãy mã khác nhau nhng giống nhau là đều sử dụng cùng phổ
tần. Do đó không cần phải thực hiện handover từ tần số này qua tần số khác.
Chuyển giao nh vậy đợc gọi là chuyển giao mềm (soft handover).
Trong hệ thống CDMA không có một giới hạn rõ ràng về số lợng ngời
dùng nh trong FDMA và TDMA. Tuy vậy chất lợng hoạt động của hệ thống
đối với tất cả những ngời sử dụng giảm ít nhiều khi số lợng ngời sử dụng cùng

liên lạc tăng lên. Khi số ngời sử dụng tăng lên đến mức độ nào đó thì sẽ khiến
cho nhiễu có thể làm cho tiếng nói trở nên khó hiểu và gây mất ổn định hệ
thống. Tuy nhiên trong CDMA ta quan tâm đến điều kiện phong toả mềm,
có thể giải toả đợc trái với điều kiện phong toả cứng nh trong TDMA và
FDMA khi mà tất cả các kênh đều bị chiếm.
Hệ thống CDMA cũng có một vài nhợc điểm. Hai nhợc điểm nổi bật là:
hiệu ứng tự nhiễu và hiệu ứng xa gần. Hiệu ứng tự nhiễu do các dãy mã không
trực giao gây ra. Trong hệ thống vô tuyến di động các máy di động truyền tin
độc lập với nhau, tín hiệu của chúng không đến trạm gốc một cách cùng lúc.
Do trễ thời gian của chúng là phân bố ngẫu nhiên nên sự tơng quan chéo giữa
các tín hiệu thu đợc từ những ngời sử dụng là khác không. Để nhận đợc nhiễu
có mức thấp tất cả tín hiệu phải có tơng quan chéo nhỏ và mọi trễ thời gian t-
ơng đối. Tơng quan chéo giữa các ký tự có đợc bằng việc thiết kế một tập các
dãy trực giao. Tuy nhiên không có một tập dãy mã nào đợc biết là hoàn toàn
trực giao khi đợc dùng trong hệ thống không đồng bộ. Các thành phần không
trực giao của tín hiệu của những ngời sử dụng khác sẽ xuất hiện nh là nhiễu
trong tín hiệu điều chế mong muốn. Nếu sử dụng máy thu có bộ lọc thích ứng
trong hệ thống nh vậy thì số lợng của ngời sử dụng bị hạn chế bởi nhiễu gây ra
bởi những ngời sử dụng khác. Điều này khác với trong các hệ thống TDMA và
12

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

5

7

6

3

4

1

2

5

7

6

3

4

1

2

5

7

6

3
Tham số AMPS TSCS/ETACS NMT 900 NMT 450
Băng tần phát 8000 MHz 9000 MHz 9000 MHz 450-470 MHz
Khoảng cách kênh 30 KHz 25 KHz 25/12,5 KHz 25/10 KHz

Khoảng cách
Song công 45 MHz 45 MHz 45 MHz 10 MHz
Số kênh 832 920 (*) 1000 (1999) 180/225
Loại điều chế FM FM FM FM
Độ lệch đỉnh 12 KHz 9,5 KHz 4,7 KHz 4,7 KHz

Thiết bị nén dãn 2:1 Syllabic 2:1 Syllabic 2:1 Syllabic Không
Kế hoặc cell 4,7,12 4,7,12 7,9,12 7
Đ iều chế kênh
điều khiển (ĐK) FSK FSK FFSK FFSK

Độ lệch kênh ĐK 8 KHz 6,4 KHz 3,5 KHz 3,5 KHz
Mã kênh ĐK Manchester Manchester NRZ NRZ
Dung lượng
kênh ĐK 77000 62000 13000 13000
Tốc độ truyền dẫn 10 Kb/s 8 Kb/s 1,2 Kb/s 1,2 Kb/s
Bảo mật thoại có thể có thể không không
Dịch vụ chuyển
vùng ngoài
hệ thống có có có bị giới hạn
Báo cáo thực tập Sinh viên:Đỗ Trung Minh
FDMA, trong các hệ thống này tính chất trực giao của tín hiệu thu đợc bị duy

trì bằng việc chọn lọc và đồng bộ chính xác.
Hạn chế chính của CDMA là hiệu ứng xa gần. Hiện tợng này xuất hiện
khi một tín hiệu yếu từ một máy di động ở xa thu đợc tại trạm gốc bị chèn ép
bởi tín hiệu mạnh từ nguồn nhiễu đó. Tín hiệu nhiễu với công suất lớn hơn n
lần công suất tín hiệu mong muốn sẽ tác dụng gần nh là n tín hiệu nhiễu có
công suất bằng công suất của tín hiệu. Để khắc phục hiệu ứng xa gần trong
hầu hết các ứng dụng CDMA ngời ta sử dụng các sơ đồ điều khiển công suất.
Trong hệ thống tế bào điều khiển công suất đợc thực hiện bởi các trạm gốc,
các trạm này định kỳ ra lệnh các máy di động điều chỉnh công suất máy phát
sao cho tất cả các tín hiệu thu đợc tại trạm gốc với mức công suất là nh nhau.

Chơng iii : giới thiệu chung về amps
1. Giới thiệu chung
AMPS là hệ thống điện thoại di động tổ ong do AT&T và Motorola-
Mỹ đề xuất sử dụng vào năm 1982. Để sử dụng hiệu quả hơn nguồn tần số có
giới hạn nên vùng phục vụ rộng của nó đợc phân chia thành các cell nhỏ và
dịch vụ cung cấp sử dụng một tần số nhất định với một công suất nhỏ để cho
phép các BS ở cách xa một khoảng cách nhất định có thể tái sử dụng cùng một
tần số đó một cách đồng thời. Sau đó, ngời ta coi vùng phục vụ tơng ứng nh
một hình lục giác để làm đơn giản hoá việc thiết kế và tính toán lý thuyết về
mạng điện thoại di động.
13

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

5

7

6

3

4

1

2

5

7

6

3

4

1

2

5

7

6

3
Tham số AMPS TSCS/ETACS NMT 900 NMT 450
Băng tần phát 8000 MHz 9000 MHz 9000 MHz 450-470 MHz
Khoảng cách kênh 30 KHz 25 KHz 25/12,5 KHz 25/10 KHz

Khoảng cách
Song công 45 MHz 45 MHz 45 MHz 10 MHz
Số kênh 832 920 (*) 1000 (1999) 180/225
Loại điều chế FM FM FM FM
Độ lệch đỉnh 12 KHz 9,5 KHz 4,7 KHz 4,7 KHz

Thiết bị nén dãn 2:1 Syllabic 2:1 Syllabic 2:1 Syllabic Không
Kế hoặc cell 4,7,12 4,7,12 7,9,12 7
Đ iều chế kênh
điều khiển (ĐK) FSK FSK FFSK FFSK

Độ lệch kênh ĐK 8 KHz 6,4 KHz 3,5 KHz 3,5 KHz
Mã kênh ĐK Manchester Manchester NRZ NRZ
Dung lượng
kênh ĐK 77000 62000 13000 13000
Tốc độ truyền dẫn 10 Kb/s 8 Kb/s 1,2 Kb/s 1,2 Kb/s
Bảo mật thoại có thể có thể không không
Dịch vụ chuyển
vùng ngoài
hệ thống có có có bị giới hạn

MS
MS
EIR
EIR
HLR
HLR
VLR
VLR
ISDN
PSPDN
PLMN
PSTN
CSPDN
Báo cáo thực tập Sinh viên:Đỗ Trung Minh
Tái sử dụng tần số liên quan đến việc định vị các BS để tái sử dụng các
tần số chính xác, không phải sử dụng cùng một tần số giữa các BS kề nhau mà
chỉ sử dụng lại ở một khoảng cách nhất định hoặc xa hơn nhằm làm giảm giao
thoa giữa các kênh giống nhau.
Ngoài ra còn có các mẫu tái sử dụng tần số ứng với K= 12 hoặc 19. Qua
hình vẽ cho ta thấy các cụm mẫu tái sử dụng tần sốcủa các BS với tất cả các
băng tần có thể, số lợng cell trong cụm đó gọi là yếu tố tái sử dụng tần số (K).
Trong trờng hợp này thì hiệu quả tái sử dụng tần số nếu một anten định
hớng đợc sử dụng tại BS, vì giao thoa tần số chỉ ảnh hởng đến các BS sử dụng
cùng một kênh trong anten phát xạ định hớng. Và vì vậy giao thoa ở các kênh
chính tăng (Thông thờng sử dụng vùng phủ sóng 120
0
- sử dụng 3 sector trong
một cell).
Khi xuất hiện trạng thái chuyển vùng thì tín hiệu đã đợc kết nối với BS
có khả năng thu nhận tín hiệu tốt. Trong trạng thái chuyển vùng thì kênh bị

ngắt trong khoảng thời gian ngắn (150 ms) và chuyển vùng sẽ bị trì hoãn hoặc
bị cản trở trong trờng hợp không có kênh trong cell. Dịch vụ chuyển vùng
ngoài hệ thống thông thờng đợc cung cấp trong một vùng phục vụ khác, do
một hệ thống khác điều khiển mà thuê bao nói đến không đăng ký.
2. So sánh một số các thông số giữa các hệ thống analog
14

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3
K= 4

4

1

2

5

7

6

3

4

1

2

5

7

6

3

4

1

2

5

7

6

3
K= 7
Tham số AMPS TSCS/ETACS NMT 900 NMT 450
Băng tần phát 8000 MHz 9000 MHz 9000 MHz 450-470 MHz
Khoảng cách kênh 30 KHz 25 KHz 25/12,5 KHz 25/10 KHz

Khoảng cách
Song công 45 MHz 45 MHz 45 MHz 10 MHz
Số kênh 832 920 (*) 1000 (1999) 180/225
Loại điều chế FM FM FM FM

Độ lệch đỉnh 12 KHz 9,5 KHz 4,7 KHz 4,7 KHz

Thiết bị nén dãn 2:1 Syllabic 2:1 Syllabic 2:1 Syllabic Không
Kế hoặc cell 4,7,12 4,7,12 7,9,12 7
Đ iều chế kênh
điều khiển (ĐK) FSK FSK FFSK FFSK

Độ lệch kênh ĐK 8 KHz 6,4 KHz 3,5 KHz 3,5 KHz
Mã kênh ĐK Manchester Manchester NRZ NRZ
Dung lượng
kênh ĐK 77000 62000 13000 13000
Tốc độ truyền dẫn 10 Kb/s 8 Kb/s 1,2 Kb/s 1,2 Kb/s
Bảo mật thoại có thể có thể không không
Dịch vụ chuyển
vùng ngoài
hệ thống có có có bị giới hạn
MS
MS
EIR
EIR
HLR
HLR
VLR
VLR
ISDN
PSPDN
PLMN
PSTN
CSPDN