Chapter V - Danh gia ve CDMA.doc

Đồ án tốt nghiệp Lê Thanh Huấn KTTT 37
Chơng V
Đánh giá về hệ thống THôNG TIN
Di động CDMA
5.1 Đánh giá về mặt chất lợng
Hệ thống CDMA có chất lợng dịch vụ cao hơn hẳn các hệ thống khác nh FDMA
hay TDMA vì nó sử dụng các phơng pháp sau:
- Đa dạng về phân tập.
- Thực hiện điều khiển công suất.
- Có bộ mã hoá và giải mã thoại có tốc độ biến đổi.
- Máy di động thực hiện chuyển vùng mềm.
- Có khả năng phát hiện lỗi và sửa lỗi.
5.1.1 Tính đa dạng về phân tập
Nh đã trình bày ở phần trớc trong hệ thống CDMA có sử dụng nhiều cấp phân tập
là: Phân tập theo không gian, phân tập theo thời gian, phân tập theo tần số, và phân tập
theo luồng.
Phân tập theo khoảng cách 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 đồng thời
với 2 hoặc nhiều BS.
Sử dụng môi trờng đa đờng qua chức năng trải phổ giống nh bộ thu quét thu nhận và
tổ hợp các tín hiệu phát với các tín hiệu phát khác trễ thời gian.
Đặt nhiều anten tại BS.
Các loại phân tập để nâng cao hoạt động của hệ thống CDMA đợc chỉ ra
trên hình 1.9 và đợc tóm tắt nh hình vẽ phía dới đây.
+ Phân tập theo thời gian - Chèn mã, tách lỗi và mã sửa sai.
+ Phân tập theo tần số - tín hiệu băng rộng 1,25 MHz.
Trờng Đại học Giao Thông Vận tải Trang 1
Đồ án tốt nghiệp Lê Thanh Huấn KTTT 37
+ Phân tập theo khoảng cách (theo đờng truyền) - hai cặp anten thu của BS, bộ thu đa đ-
ờng và kết nối với nhiều BS (chuyển vùng mềm).

Hình 5.1: Các quá trình phân tập trong CDMA
5.1.2 Bộ mã và giải mã có tốc độ số liệu biễn đổi
Do trong hệ thống CDMA có sử dụng bộ mã hoá và giải mã có tốc độ số liệu biến
đổi nên nó có khả năng cung cấp cho dịch vụ thoại với chất lợng cao. Bộ mã hoá thoại
làm tăng chất lợng thoại cao nhờ việc thực hiện nén tạp âm nền. Với bất cứ một dạng tạp
âm nào nh tiếng ồn hay nhiễu đều có thể hầu nh đợc loại bỏ. Với những tạp âm nền cố
định đợc bộ mã hoá xem nh tạp âm không chứa thông tin và nó thực hiện loại bỏ tạp âm
này. Khi tạp âm bị loại bỏ thì tín hiệu thoại đợc nâng cao và độ rõ nét của tín hiệu thoại
trong các môi trờng, đặc biệt là trong các môi trờng ồn ào nh trong ô tô hay ở những nơi
công cộng ồn ào đợc tăng lên rõ rệt.
5.1.3 Máy di động thực hiện chuyển vùng mềm
Trong quá trình máy di động thực hiện chuyển vùng thì nó thực hiện chuyển vùng
mềm tực là khi MS chuyển từ ô này sang ô khác thì nó thực hiện nhận tih ở cả hai ô, khi
nó chuyển hẳn sang ô mới thì mới thực hiện cắt tín hiệu đối với ô cũ. Việc chuyển vùng
mềm này cho phép cuộc gọi không bị gián đoạn trong khi MS di chuyển từ trạm gốc này
sang trạm gốc khác. Do đó trong quá trình thực hiện việc chuyển vùng (Handover) chất l-
ợng thông tin thoại của cuộc gọi hoàn toàn không bị ảnh hởng.
5.1.4 Thực hiện điều khiển công suất
Trờng Đại học Giao Thông Vận tải Trang 2
Đồ án tốt nghiệp Lê Thanh Huấn KTTT 37
Điều khiển công suất trong hệ thống CDMA không chỉ có khả năng làm tăng dung
lợng của hệ thống mà còn có khả năng tăng chất lợng thoại bằng phơng pháp làm giảm tới
mức tối thiểu và chống lại ảnh hởng của nhiễu.
Ngoài ra việc điều khiển công suất trong hệ thống CDMA còn nhằm làm giảm tới
mức tối thiểu mức cờng độ tín hiệu tổng có thể đủ đẻ duy trì chất lợng của cuộc gọi, và
đồng thời việc điều khiển công suất của máy di động sẽ làm cho thời gian sống của pin
MS sẽ lâu hơn.
5.1.5 Vùng phủ sóng lớn
Nh ta đã biết giới hạn của vùng phủ sóng chính là khoảng không gian mà trong khi
máy di động di chuyển trong đó có thể thực hiện gọi và nhận cuộc gọi bình thờng. Giới

hạn của vùng phủ sóng phụ thuộc vào chất lợng của cuụoc thoại mà hệ thống có thể đáp
ứng đợc, nói chính xác là tỷ số C/I có thể chấp nhận đợc.
Trong hệ thống CDMA thì tỷ số này chính là tỷ số Eb/No và yêu cầu giá trị nhỏ
nhất của nó là 6,5dB. Trong khi đối với các hệ thống khác giá trị này lớn hơn nhiều, cụ
thể là trong hệ thống GSM thì giá trị này là 12,7dB. Do đó ta thấy rằng giá trị của điểm
đặt chất lợng của hệ thống CDMA là nhỏ hơn rất nhiều so với hệ thống TDMA. Hệ thống
CDMA thực sự có nhiều u điểm hơn hệ thống TDMA là do các nguyên nhân sau:
CDMA tuân theo lý thuyết Shannon thứ nhất để tối thiểu hoá các bit đợc truyền dẫn
trong phạm vi lớn nhất.
CDMA tuân theo lý thuyết Shannon thứ hai và thứ ba cũng nh lý thuyết Nyquyst để
đảm bảo cho công suất phát đi là tối thiểu, chống lại ảnh hởng của fading.
Hệ thống CDMA cho phép sử dụng đồng thời nhiều trạm gốc và do đó có khả năng
chống lại ảnh hởng của các che khuất lớn hơn.
Với các kết quả này thì vùng phủ sóng của hệ thống CDMA lớn hơn vùng phủ
sóng của các hệ thống TTDĐ khác rất nhiều.
5.2 Đánh giá về mặt dung lợng
5.2.1 Dung lợng của hệ thống CDMA
Trong hệ thống thông tin di động tế bào Cellular, để đánh giá về dung lợng của hệ
thống thông thờng ngời ta dựa vào các tiêu chuẩn sau:
Trờng Đại học Giao Thông Vận tải Trang 3
Đồ án tốt nghiệp Lê Thanh Huấn KTTT 37
- Số ngời sử dụng trên một độ rộng băng tần.
- Số ngời sử dụng trong một tế bào.
- Tổng số ngời sử dụng trên một vùng diện tích đợc bao phủ của các tế bào.
Dung lợng của hệ thống thông tin vô tuyến sử dụng ký thuật trải phổ bị giới hạn
bởi nhiễu, trong khi dung lợng của các hệ thống thông tin vô tuyến truyền thống bị giới
hạn bởi số kênh tín hiệu không gây ra nhiễu nhờ vào sự sắp xếp chúng theo thời gian hay
theo tần số. Do dung lợng của hệ thống trải phổ phụ thuộc vào nhiễu nên việc điều khiển
công suất là rất quan trọng đối với dung lợng của toàn hệ thống.
Trong hệ thống CDMA thì dung lợng của nó đợc xác định theo công thức sau đây:

N = 1 +
B
SS
.
1
.
1
.C
Sec
.Fr (5.1)
R (E
b
/N
0
).(1+f) V
d
Trong đó:
N: Số ngời sử dụng trong hệ thống.
Bss: độ rộng băng tần trải phổ.
R: Tốc độ băng tần cơ bản lớn nhất.
Eb/No: Tổng năng lợng bit trên mật độ tạp âm nhiễu.
Vd: Hệ số tích cực của tiếng nói.
C
Sec
: Số sector trên một tế bào.
Fr: Hệ số tái sử dụng tần số.
f: Tỷ số của tổng nhiễu trung bình của các tế bào khác trên nhiễu trung bình
của các ngời sử dụng khác trong cùng một tế bào.
Từ công thức trên ta nhận thấy trong hệ thống CDMA số ngời sử dụng N luôn luôn
tỷ lệ nghịch với tỷ số Eb/No. Tỷ số Eb/No càng nhỏ thì dung lợng của hệ thống càng lớn

và ngợc lại Eb/No càng lớn thì dung lợng của hệ thống càng nhỏ.
Mặt khác ta thấy tỷ số Eb/No lại phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố nh: Các phơng
pháp điều chế đợc sử dụng, tỷ số lỗi bit BER (Bit Error Rate), tốc độ của dữ liệu thông tin,
suy hao của đờng truyền, các ảnh hởng của các luồng với nhau và hiện tợng fading Hệ
thống CDMA đang đợc sử dụng và thử nghiệm trên toàn cầu hiện đang sử dụng tiêu
chuẩn của tỷ số Eb/No là 6,5dB. Một đặc điểm nổi trội của ký thuật CDMA so với các ph-
ơng thức đa truy nhập khác là CDMA cho phép phát hiện ra các thành phần đa luồng và
Trờng Đại học Giao Thông Vận tải Trang 4
Đồ án tốt nghiệp Lê Thanh Huấn KTTT 37
sử dụng máy thu RAKE để tổ hợp các tín hiệu thực tế này để thu đợc các tín hiệu có tỷ số
Eb/No tốt hơn.
Tín hiệu đi sử dụng phơng thức mã hoá trực giao, mã hoá này làm cho tăng khae
năng chống nhiễu. Việc mã hoá khối cung cấp cho khả năng chống lại lỗi cụm và mã hoá
xoắn cung cấp cho khả năng làm giảm giá trị Eb/No theo yêu cầu. Hệ thống CDMA có
khả năng điều khiển công suất làm cho chất lợng thoại và tỷ số lỗi bit BER ổn định.
5.2.2 So sánh về dung lợng của hệ thống CDMA và TDMA
Để xem xét về dung lợng của một hệ thống thông tin ta cần phải xem xét trên hai
khía cạnh:
- Dung lợng lý thuyết.
- Dung lợng thực tế.
Để so sánh về dung lợng của hai hệ thống CDMA và TDMA ta xét trên dải tần số
có độ rộng băng tần là 12.5MHz.
Trong hệ thống TDMA thì dải băng tần đợc dành cho mỗi kênh vô tuyến là
200KHz/kênh. Do đó số kênh có sẵn trong toàn bộ dải băng tần 12,5 MHZ của hệ thống
này là:
12,5MHz/200KHz = 62 kênh
Giả sử trong trờng hợp mỗi ô đợc chia thành 3 sector, đồng thời hệ số tái sử dụng
tần số là 3/9, thì khi đó số kênh là 31 kênh. Giả thiết có 7,25 cuộc gọi trên mỗi kênh vô
tuyến (8 kênh thoại cho một kênh vô tuyến và 0,75 kênh cho phần mào đầu). Khi đó số
cuộc gọi trên mỗi sector là: 31x7,25/3 = 75 cuộc gọi.

Trong trờng hợp TDMA mở rộng, số lợng kênh có thể tăng lên do sử dụng bộ mã
hoá có tốc độ thấp nh 5kbps, ở tốc độ này có thể làm tăng dung lợng của hệ thống lên gấp
đôi. Ký thuật này dùng phơng pháp nội suy tiếng nói. Ký thuật nội suy tiếng nói cho phép
sử dụng những khoảng dừng tín hiệu thoại của một ngới sử dụng để cung cấp cho một khe
thời gian của ngời sử dụng khác đang hoạt động trong khoảng dừng này. Về mặt lý
thuyết, sử dụng bộ mã hoá có tốc độ ẵ này cho phép sử dụng 232 kênh / 1 sector.
Trong hệ thống CDMA cũng trong dải tần 1.25MHz dung lợng của hệ thống đợc
xác định nh sau: Có 64 mã Walsh đợc sử dụng ở băng tần 1.25MHz. Giả thiết có 60 kênh
lu lợng, khi đó giới hạn dung lợng tổng cộng là 1800 ngởi sử dụng trong một tế bào đợc
phân chia thành 3 sector. Nhng thực tế dung lợng của hệ thống bị giới hạn nh ta đã thấy
trong công thức ở trên. Ta sử dụng giá trị Eb/No là 6.5dB và giá trị này cho phép hệ thống
Trờng Đại học Giao Thông Vận tải Trang 5