Tổng quan về các hệ thống thông tin di động thế hệ 3.DOC

PTIT Đồ án tốt nghiệp
Chơng1. Tổng quan về các hệ thống thông tin di động thế hệ ba
1.1. Giới thiệu chung
1.1.1. Lịch sử phát triển của thông tin di động
Vô tuyến di động đã 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
với các hệ thống hiện nay cuối cùng các hệ thống điện thoại tổ ong điều tần song công
sử dụng kỹ thuật đa thâm nhập phân chia theo tần số (FDMA) đã xuất hiện vào những
năm 1980. Cuối những năm 1980 ngời ta nhận thấy rằng các hệ thống tổ ong tơng tự
không thể đáp ứng đợc nhu cầu ngày càng tăng vào thế kỷ sau nếu nh không loại bỏ đ-
ợc 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 tr-
ờng 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 kỹthuật
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 đã đợc lựa chọn. ở Việt Nam hệ
thống thông tin di động số GSM đợc đa vào từ năm 1993.
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 đã phát sinh ở các thị trờng di động chính
nh: New York, Los Angeles và Chicago. Mỹ đã 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
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
1
PTIT Đồ án tốt nghiệp
với TDMA, AT &T là hãng lớn duy nhất sử dụng TDMA. Hãng này đã phát triển ra
một phiên bản mới: IS - 136, còn đợc gọi là AMPS số (D-AMPS). Nhng không giống
nh IS - 54, GSM đã 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 mã (CDMA). Công nghệ này sử dụng kỹ thuật trải phổ trớc
đó đã có các ứng dụng chủ yếu trong quân sự. Đợc thành lập vào năm 1985, Qualcom
đã phát phiển công nghệ CDMA cho thông tin di động và đã nhận đợc nhiều bằng phát
minh trong lĩnh vực này. Đến nay công nghệ này đã trở thành công nghệ thống trị ở
Bắc Mỹ, Qualcom đã đa ra phiên bản CDMA đầu tiên đợc gọi là IS - 95 A.
Các mạng CDMA thơng mại đã đợc đa vào khai thác tại Hàn Quốc và Hồng Kông.
CDMA cũng đã đợc mua hoặc đa vào thử nghiệm ở Argentina, Brasil, Chile, Trung
Quốc, Germany, Irael, Peru, Philippins, Thailand và mới đây ở Nhật. Tổng công ty Bu
chính Viễn thông Việt Nam cũng đã 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 với sự phát triển 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 đã 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 đã đợc chấp thuận cho IMT-2000 đó là: W-CDMA 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 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.
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
2
PTIT Đồ án tốt nghiệp
1.1.2. Các đặc tính cơ bản của hệ thống thông tin di động
Ngoài nhiệm vụ phải cung cấp dịch vụ nh mạng điện thoại cố định thông thờng,
các mạng thông tin di động phải cung cấp các dịch vụ đặc thù cho mạng di động để
đảm bảo thông tin mọi nơi mọi lúc.
Các mạng thông tin di động phải đảm bảo các đặc tính sau:
1. Sử dụng hiệu quả băng tần đợc cấp phát để đạt đợc dung lợng cao do hạn chế
của dải tần vô tuyến sử dụng cho thông tin di động.
2. Đảm bảo chất lợng truyền dẫn yêu cầu.
3. Đảm bảo an toàn thông tin tốt nhất.
4. Giảm tối đa rớt cuộc gọi khi thuê bao di động chuyển từ vùng phủ này sang
vùng phủ khác.
5. Cho phép phát triển các dịch vụ mới nhất là các dịch vụ phi thoại.
6. Để mang tính toàn cầu phải cho phép chuyển mạng quốc tế (International
Roaming).
7. Các thiết bị cầm tay gọn nhẹ và tiêu tốn ít năng lợng.
1.1.3. Yêu cầu chung đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 xây dựng dựa trên cơ sở tiêu chuẩn chung
IMT-2000. Các tiêu chí chung để xây dựng IMT-2000:
Sử dụng dải tần quy định quốc tế nh sau:
Đờng lên: 1885-2025 MHz.
Đờng xuống: 2110-2200 MHz.
Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến:

Tích hợp các mạng thông tin vô tuyến và hữu tuyến.
Tơng tác với mọi loại dịch vụ viển thông.
Sử dụng các môi trờng khai thác khác nhau:
Trong công sở.
Ngoài đờng.
Trên xe.
Vệ tinh.
Có thể hỗ trợ dịch vụ nh:
Môi trờng ảo.
Đảm bảo các dịch vụ đa phơng tiện.
Dễ dàng hổ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
3
PTIT Đồ án tốt nghiệp
Môi trờng hoạt động của IMT-2000 đợc chia thành 4 vùng:
Vùng 1: Trong nhà, ô picô, R
b
2Mbps.
Vùng 2: thành phố,ô micro, R
b
384kbps.
Vùng 3: ngoại ô, ô macro, R
b
144 kbps.
Vùng 4: Toàn cầu, R
b
=9,6 kbps.
Bảng 1.1. Phân loại các dịch vụ ở IMT-2000
Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết
Dịch vụ di

động
Dịch vụ di động Di động dịch vụ/di động cá nhân/ di động đầu cuối
Dịch vụ thông
tin định vị
Dịch vụ theo dõi di động/dịch vụ theo dõi di động
thông minh
Dịch vụ viễn
thông
Dịch vụ âm
thanh
-Dịch vụ âm thanh chất lợng cao (16-64 kbps)
-Dịch vụ truyền thanh AM (32-64 kbps)
-Dịch vụ truyền thanh FM (64-384 kbps)
Dịch vụ số liệu
-Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình(64-144 kbps)
-Dịch vụ số liêu tốc độ tơng đối cao(384-2 Mbps)
-Dịch vụ số liệu tốc độ cao (2 Mbps)
Dịch vụ đa ph-
ơng tiện
-Dịch vụ video (384 kbps)
-Dịch vụ hình chuyển động (384 kbps-2Mbps)
-Dịch vụ hình chuyển động thời gian thực (2 Mbps)
Dịch vụ I
nternet
Dịc vụ Internet
đơn giản
Dịch vụ thâm nhập Wed (384kbps-2 Mbps)
Dịch vụ Internet
thời gian thực
Dịch vụ Internet (384 kbps-2 Mbps

Dịch vụ Internet
đa phơng tiện
Dịch vụ Wedsite đa phơng tiện thời gian thực (2
Mbps)
Bảng 1.2. So sánh các thông số giao diện vô tuyến ở hai tiêu chuẩn này
W-CDMA cdma-2000
Sơ đồ đa thâm nhập DS-CDMA băng rộng CDMA đa sóng mang
Độ rộng băng tần 5/10/15/20 1,25/5/10/15/20
Tốc độ chip(Mcps) 1,28/3,84/7,68/11,52/15,36 1,2288/3,6864/11,0592/14,7456
Đồng bộ giữa các BTS Dị bộ/đồng bộ Đồng bộ
Độ dài khung 10 ms 5/20 ms
Điều chế DL/DX QPSK/BPSK QPSK/BPSK
Trải phổ DL/DX QPSK/OCQPSK(HPSK) QPSK/OCQPSK(HPSK)
Vocoder CS-ACELP/(ARM) EVRC,QCELP(13 kbps)
Tổ chức tiêu chuẩn 3GPP/ETSI/ARIB 3GPP2/TIA/TTA/ARIB
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
4
PTIT Đồ án tốt nghiệp
mô hình tổng quát của mạng IMT2000 đợc cho ở hình 1.1
U I M
M ạ n g t h â m n h ậ p
+
P h á t q u ả n g b á
t h ô n g t i n t h â m
n h ậ p
h ệ t h ố n g
+ P h á t v à t h u v ô
t u y ế n
+ Đ i ề u k h i ể n t h â m
n h ậ p v ô t u y ế n

M ạ n g l õ i
+
Đ i ề u k h i ể n c u ộ c
g ọ i
+ Đ i ề u k h i ể n c h u y ể n
m ạ c h d ị c h v ụ
+ Đ i ề u k h i ể n t à i n g u y ê n
q u y đ ị n h
+ Q u ả n l ý d ị c h v ụ
+ Q u ả n l ý v ị t r í
+ Q u ả n l ý n h ậ n t h ự c
V ù n g t h i ế t b ị đ ầ u c u ố i
V ù n g m ạ n g t h â m n h ậ p
V ù n g m ạ n g l õ i
V ù n g c á c d ị c h v ụ

ứ n g d ụ n g
H ì n h 1 . 1 : M ô h ì n h m ạ n g I M T - 2 0 0 0
C á c d ị c h v ụ ứ n g
d ụ n g
T E d i đ ộ n g
T E d i đ ộ n g
T E d i đ ộ n g
T E d i đ ộ n g
U I M
Kí hiệu: TE= thiết bị đầu cuối
UI= Giao diện ngời sử dụng
Các dạng máy đầu cuối bao gồm:
Thoại cầm tay:
Tiếng: 8/16/32 kbps.

Cửa số liệu.
ảnh tĩnh.
Hình ảnh xách tay.
Thoại có hình chất lợng cao.
Đầu cuối giống nh may TV.
Đầu cuối kết hợp TV và máy tính.
TV cầm tay có khả năng thu đợc MPEG.
Đầu cuối số liệu gói.
PC vở ghi có cửa thông tin cho phép:
Điện thoại thấy hình.
Văn bản, hình ảnh, thâm nhập cơ sở dữ liệu video.
Đầu cuối PDA.
PDA tốc độ thấp.
PDA tốc độ cao hoặc trung bình.
PDA kết hợp với sách điện tử bỏ túi.
Máy nhắn tin hai chiều.
Sách điện tử bỏ túi có khả năng thông tin.
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
5
PTIT Đồ án tốt nghiệp
1.1.4. Tổng kết quá trình tiến hóa của hệ thống thông tin di động thế hệ ba
Ta xét tổng kết các nền tảng công nghệ chính của hệ thống thông tin di động từ thế
hệ một đến thế hệ ba và quá trình tiến hóa của các nền tảng này đến nền tảng của thế
hệ ba. Để tiến tới thế hệ ba có thể thế hệ hai phải trải qua một giai đoạn trung gian, giai
đoạn này đợc gọi là thế hệ 2.5.
Bảng 1.3. Tổng kết một số nét chính của các nền tảng công nghệ thông tin di động từ
thế hệ một đến thế hệ ba
Thế hệ thông tin
di động
Hệ thống Dịch vụ chung Chú thích

Thế hệ 1 (1G)
Thế hệ 2 (2G)
Trung gian (2.5G)
Thế hệ ba (3G)
AMPS,
TACS, NMT
GSM, IS-136,
IS-95
GPRS,
EDGE,
cdma2000-1x
cdma2000,
WCDMA
Tiếng thoại
Chủ yếu cho dịch vụ
tiếng và bản tin ngắn
Trớc hết là dịch vụ
tiếng có đa thêm các
dịch vụ gói
Các dịch vụ tiếng và
số liệu gói đợc thiết
kế để truyền tiếng và
số liệu đa phơng
tiện. Là nền tảng
thực sự của thế hệ ba
FDMA, tơng tự
TDMA hoặc CDMA, số,
băng hẹp (8-13 kbps)
TDMA, CDMA, sử dụng
trồng lên phổ tần của thế

hệ hai nếu không sử dụng
phổ tần mới, tăng cờng
truyền số liệu cho thế hệ
hai
CDMA, CDMA kết hợp
với TDMA, băng rộng, sử
dụng trồng lấn lên hệ
thống hai hiện có nếu
không sử dụng phổ tần
mới
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
6
PTIT §å ¸n tèt nghiÖp
H×nh 1.2 ChØ ra qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng tõ thÕ hÖ 1 ®Õn
thÕ hÖ 3
H×nh 1.2. Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng tõ thÕ hÖ 1 ®Õn thÕ hÖ 3
SV. NguyÔn Hång Phong - Líp D97 VT
7
TACS
GSM (900)
NMT(900)
GPRS
WCDMA
GPRS
IS-136
(1900)
IS-95 (J-STD-008)
(1900)
EDGE
IS-95 CDMA

(800)
CDMA2000
1x
CDMA2000
MC
2 G
AMPS
SMR
IDEN
(800)
3G2.5 G
1 G
GSM(1800)
GSM(1900)
IS-136 TDMA
(800)
PTIT Đồ án tốt nghiệp
1.2. Cấu trúc chung của hệ thống thông tin di động
1.2.1. Mô hình tham khảo hệ thống thông tin di động
Mô hình tham khảo hệ thống thông tin di động (TTDĐ) đợc cho ở hình 1.3.
Hình 1.3. Mô hình tham khảo của hệ thống thông tin di động
* Trạm di động, MS
MS (Mobile Station) có thể là một thiết bị đặt trong ô tô hay thiết bị xách tay hoặc
thiết bị cầm tay. Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện
vô tuyến MS còn phải cung cấp các giao diện với ngời sử dụng ( nh: micro, loa, màn
hiển thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc giao diện với một số thiết bị khác (nh:
Giao diện với máy tính cá nhân, Fax...).
* Thiết bị đầu cuối ,TE (Terminal Equipment) thực hiện các chức năng không liên
quan đến mạng di động: Fax, máy tính.
* Kết cuối trạm di động, MT (Mobility Terminal) thực hiện các chức năng liên quan

đến truyền dẫn ở giao diện vô tuyến.
* Bộ thích ứng đầu cuối, TAF ( Terminal Adepter Function) làm việc nh một cửa nối
thông thiết bị đầu cuối với kết cuối di động.
* Trạm thu phát gốc, BTS
Một BTS (Base station Transceiver Station) bao gồm các thiết bị phát thu, anten và
xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến. Có thể coi BTS là các MODEM vô tuyến
phức tạp có một số các chức năng khác. Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
8
C
TE2
TE2
R
V
TE1
TE2
R
U
m
Trạm gốc
BTS
BSC
A-bis
MS
TAP
R
m
TE2
MT
2

TE2
S
m
TE1
MT
0
PSPDN
Rx
DCE
ISDN
S
TA
PSTN
W
LMN
Các mạng ngoài
VLR
HLR
Quản lý di động
AUCEIR
D
H
MSC
OS AUX IWF
PI
AI
MI
DI
G
F

MSC
DMI
E
I
I
A
O
X
L
MT
1
R
m
Các VLR khác
C B
PTIT Đồ án tốt nghiệp
(Transcoder/ Adapter Rate Unit: Khối chuyển đổi mã và tốc độ). TRAU là thiết bị mà
ở đó quá trình mã hoá và giải mã hoá tiếng đặc thù riêng cho hệ thống di động đợc tiến
hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trờng hợp truyền số liệu.
* Bộ điều khiển trạm gốc, BSC
BSC (Base station Controller) có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông
qua các lệnh điều khiển từ xa của BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn
định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao (Handover). Một phía BSC đợc
nối với BTS còn phía kia nối với MSC. Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ có khả
năng tính toán đáng kể. Vai trò chủ yếu của nó là quản lý các kênh ở giao diện vô
tuyến và chuyển giao.
* Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động, MSC
Nhiệm vụ chính của MSC điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến các ngời sử dụng
mạng thông tin di động. Một mặt MSC giao diện với BSC, mặt khác nó giao diện với
mạng ngoài. MSC làm nhiệm vụ với mạng ngoài đợc gọi là MSC cổng (GMSC: Gate

MSC). Việc giao diện với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho các ngời sử dụng các
khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu của ngời sử dụng hoặc
báo hiệu giữa các phần tử mạng.
* Bộ ghi định vị thờng trú, HLR
Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông đợc lu giữ ở
HLR. HLR (Home location Rigister) cũng chứa các thông tin liên quan đến vị trí hiện
thời của thuê bao.
* Bộ ghi định vị tạm trú, VLR
VLR (Visitor Location Risgiter) là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng TTDĐ. Nó đợc
nối với một hay nhiều MSC và có nhiệm vụ lu giữ tạm thời số liệu thuê bao của các
thuê bao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tơng ứng và đồng thời lu giữ số
liệu về vị trí các thuê bao nói trên ở mức độ chính xác hơn HLR. Các chức năng VLR
thờng đợc liên kết với các chức năng MSC.
* MSC cổng, GMSC
Mạng TTDĐ có thể chứa nhiều MSC, VLR. Để thiết lập một cuộc gọi đến ngời sử
dụng TTDĐ, trớc hết cuộc gọi phải đợc định tuyến đến một tổng đài cổng đợc gọi là
GMSC mà không cần biết đến hiện thời thuê bao đang ở đâu. Các tổng đài cổng có
nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang
quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời. Để vậy trớc hết các tổng đài cổng phải dựa trên
số thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúng HLR cần thiết và hỏi HLR này. Tổng đài
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
9
PTIT Đồ án tốt nghiệp
cổng có một giao tiếp với các mạng bên ngoài, thông qua giao tiếp này nó làm nhiệm
vụ cổng để kết nối các mạng bên ngoài với mạng TTDĐ. Ngoài ra tổng đài này cũng
có giao diện báo hiệu số 7 để có thể tơng tác với các phần tử khác của mạng TTDĐ.
* Khai thác và bảo dỡng mạng,OS
Hệ thống khai thác 0S (Operation System) thực hiện khai thác và bảo dỡng tập
trung cho mạng TTDĐ.
Khai thác là các hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi

hành vi của mạng.
Bảo dỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố và hỏng
hóc. Nó có một số quan hệ với khai thác.
* Quản lý thuê bao và Trung tâm nhận thức, AUC
Quản lý thuê bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao. AUC
(Authetication Center) quản lý các thông tin nhận thực và mật mã liên quan đến từng
cá nhân thuê bao dựa trên khoá bí mật này. AUC có thể đợc đặt trong HLR.
Quản lý thiết bị di động, EIR
Quản lý thiết bị di động đợc thực hiện bởi bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR
(Equipmet Identity Rigister). EIR lu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến trạm di động
MS. EIR đợc nối đến MSC qua đờng báo hiệu để kiểm tra sự đợc phép của thiết bị.
* Bộ xử lý bản tín số liệu, DMH
DMH (Date Message Handler) đợc sử dụng để thu thập các dữ liệu tính cớc.
* Các mạng ngoài: Các mạng thông tin bao gồm mạng điện thoại chuyển mạch công
cộng PSTN, mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN. Mạng di động công cộng mặt đất
PLMN và mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói PSPDN
1.2. 2. Cấu trúc địa lý của hệ thống thông tin di động.
Do tính chất di động của thuê bao di động nên mạng di động phải đợc tổ chức theo
một cấu trúc địa lý nhất định để mạng có thể theo dõi đợc vị trí của thuê bao.
1.2.2.1. Phân chia theo vùng mạng
Trong một quốc gia có thể có nhiều vùng mạng viễn thông, việc gọi vào một vùng
mạng nào đó phải đợc thực hiện thông qua tổng đài cổng. Các vùng mạng di động đợc
đại diện bằng tổng đài cổng GMS. Tất cả các cuộc gọi đến một mạng di động từ một
mạng khác đều đợc định tuyến đến GMSC. Tổng đài này làm việc nh một tổng đài
trung kế vào cho mạng GSM/PLMN. Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi để định tuyến
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
10
PTIT Đồ án tốt nghiệp
cuộc gọi kết cuối ở trạm di động. GMSC cho phép hệ thống định tuyến các cuộc gọi
vào từ mạng ngoài đến nơi nhận cuối cùng: Các trạm di động bị gọi.

1.2.2.2. Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR
Một mạng thông tin di động đợc phân chia thành nhiều vùng nhỏ hơn, mỗi vùng
nhỏ này đợc phục vụ bởi MSC/VLR (hình 1.4). Ta gọi đây là vùng phục vụ của
MSC/VLR. Để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đờng truyền qua
mạng sẽ đợc nối đến MSC đang phục vụ thuê bao di động cần gọi. ở mỗi vùng phục vụ
MSC/VLR thông tin về thuê bao đợc ghi lại tạm thời ở VLR. Thông tin này bao gồm
hai loại sau:
* Thông tin về đăng ký và các dịch vụ của thuê bao.
*Thông tin về vị trí của thuê bao (thuê bao đang ở vùng định vị nào).
Hình 1.4. Các vùng phục vụ MSC/VLR
1.2.2.3. Phân chia theo vùng định vị
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR đợc chia thành một số vùng định vị LA (Locatio
area) (Hình 1.5). Vùng định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một
trạm di động có thể chuyển động tự do và không cần cập nhật thông tin về vị trí cho
MSC/VLR quản lý vị trí này. Có thể nói vùng định vị là vị trí cụ thể nhất của trạm di
động mà mạng cần thiết để định tuyến cho một cuộc gọi đến nó. ở vùng định vị này
thông báo tìm sẽ đợc phát quảng bá để tìm thuê bao di động bị gọi. Hệ thống có thể
nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị (LAI: Location
Area Identity). Vùng định vị có thể bao gồm một số ô và thuộc một hay nhiều BSC, nh-
ng chỉ thuộc một MSC.
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
11
IV
IIIII
III
MSC
MSC
VLR
MSC
MSC

VLR
MSC
MSC
VLR
MSC
MSC
VLR
PTIT Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.5. Phân chia vùng phục vụ MSC/VLR thành các vùng định vị LA
1.2.2.4. Phân chia theo ô
Vùng định vị đợc chia thành một số ô (hình 1.6). Ô là một vùng phủ vô tuyến đợc
mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI: Celi Global Identity). Trạm di động
nhận dạng ô bằng mã nhận dạng trạm gốc (BSIC: Base Station Identity Code). Vùng
phủ của các ô thờng đợc mô phỏng bằng hình lục giác để tiện cho việc tính toán thiết
kế.
L A 1
L A 4
L A 2
L A 5
L A 3
L A 6
M S C
V L R
Ô
1
Ô
2
Ô
3
Ô

4
Ô
5
H ì n h 1 . 6 . P h â n c h i a v ù n g t h à n h c á c ô
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
12
MSC
MSC
LA2
LA3
LA6
LA5
LA4
LA1
VLR
điều khiển truy cập môi trường
PTIT Đồ án tốt nghiệp
1.3. Phân lớp mặt phẳng chức năng cho cấu trúc
N h ó m v ậ t l ý
( t h i ế t b ị )
M ặ t p h ẳ n g p h â n
b ố c h ứ c n ă n g
T ă n g m ứ c
t r ừ u t ư ợ n g
P h â n b ố k h ô n g g i a n
H ì n h 1 . . 7 . P h â n l ớ p m ặ t p h ẳ n g c h ứ c n ă n g
CDMA sử dụng mô hình kết nối mở OSI, chức năng của hệ thống đợc gộp thành
các mặt phẳng chức năng. Trong phạm vi mổi lớp, các thực thể phối hợp với nhau để
cung cấp dịch vụ đợc yêu cầu thông qua trao đổi thông tin. Các quy luật trao đổi này đ-
ợc chỉ định ở các điểm tham chiếu, nơi mà các luồng thông tin chuyển qua giao diện

giữa các thực thể. Những quy luật này đợc gọi là giao thức báo hiệu.
Sự phân biệt giữa giao diện và giao thức là rất quan trọng, giao diện đại diện cho
một điểm tiếp xúc giữa hai thực thể liền kề nhau và thông thờng nó mang thông tin
thuộc về các cặp thực thể khác nhau, nghĩa là các giao thức.
Mô hình OSI của CDMA gồm 5 lớp:
Truyền dẫn ( TX: Transmission): Lớp thấp nhất, nó cung cấp các phơng tiện truyền
dẫn thông tin cần thiết của ngời sử dụng cũng nh các thông tin đợc chuyển giao
giữa các lớp.
Quản lý tài nguyên vô tuyến( RR: Radio Resourse Management): Lớp này có
nhiệm vụ cung cấp kết nối ổn định giữa MS và MSC đặc biệt là trong trờng hợp ng-
ời dùng di chuyển trong quá trình cuộc gọi ( chuyển giao), lớp RR và hai lớp tiếp
theo xử lý các sự kiện trong phạm vi một cuộc gọi.
Quản lý di động( MM: Mobility Management) : Lớp này chịu trách nhiệm quản lý
các cơ sở dữ liệu thuê bao đặc biệt là dữ liệu định vị thuê bao và quản lý nhận thực.
SIM, HLR, AUC là các ví dụ về các thiết bị chủ yếu liên quan đến hoạt động MM.
Quản lý thông tin (CM: Comunication Management): Đây là một lớp ít đợc chỉ
định của GSM, nó sử dụng các nền tảng ổn định đợc cung cấp bởi lớp RR và MM
để cung cấp các dịch vụ viẽn thông cho ngời sử dụng.
Vận hành, quản lý và bảo dỡng ( OAM: Operation, Administration and
Maintenace): Cung cấp phơng tiện hoạt động cho ngời khai thác.
1.4. Công nghệ cdma 2000
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
13
L3 PDU
L2 SDU
L2 SDU
L2 SDU
điều khiển truy cập môi trường
PTIT Đồ án tốt nghiệp
Công nghệ cdma2000 đợc xây dựng trên cơ sở IS- 2000 của mỹ. Trong phần này ta

xét tiêu chuẩn của IS-2000.
1.4.1. cấu trúc phân lớp của IS-2000
hình 1.8. Cấu trúc phân lớp của cdma2000
1.4.2. Cấu trúc báo hiệu lớp 2
Cấu trúc báo hiệu tổng quát cho ở hình 1.9. Cấu trúc này gồm hai mặt phẳng: Mặt
phẳng điều khiển nơi thực hiện các xử lý quyết định và mặt phẳng số liệu nơi tạo ra, xử
lý và truyền các PDU.
Đ i ề u k h i ể n

b á o h i ệ u
L 3
C á c b ộ
p h ậ n c h ứ c
n ă n g
Đ i ề u k h i ể n
L
2
T
à i n g u y ê n
C
ấ u h ìn h
C ơ s ở d ữ l
i ệ u
Đ i ề u k h i ể n t à i
n g u y ê n
M ặ t p h ẳ n g đ i ề u k h i ể n
B á o h i ệ u
l ớ p c a o
M ặ t p h ẳ n g s ố l i ệ u
B

á o h i ệ u

l ớ p c a o
S A P
S A P
S ố l i ệ u
b á o h i ệ u
H ì n h 1 . 9 . C ấ u t r ú c b á o h i ệ u c ủ a I S - 2 0 0 0
1.4.3. Các lớp con giao thức
Khi một đơn vị số liệu đợc tạo ra hay thu đợc đi qua ngăn xếp giao thức, nó đợc xử
lý lần lợt bởi các lớp con giao thức khác nhau. Mỗi lớp con theo quy định sẽ chỉ xử lý
các trờng liên quan đến chức năng quy định của mình. Chẳng hạn lớp con ARQ chỉ tác
động lên các trờng liên quan đến công nhận và thực hiện việc phát hiện thu sự lặp hoặc
phát lại. Mặt phẳng điều khiển có thể cho phép hoặc cấm lớp con giao thức.
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
14
L3 PDU
L2 SDU
L2 SDU
L2 SDU
Báo hiệu
lớp 3 IS-95
2G
Báo hiệu
lớp cao
cdma2000
Báo hiệu
lớp cao
khác
Dịch

vụ số
liệu
gói
Các dịch vụ
tiếng
Điều khiển thâm nhập đoạn nối
Các
lớp
trên
dịch vụ gói
theo mạch
điều khiển truy cập môi trường
Lớp vật lý
Lớp vật lý
Lớp đoạn nối
PTIT Đồ án tốt nghiệp
Quá trình tổng quát xử lý các đơn vị số liệu ở lớp báo hiệu 2 đợc cho ở hình 1.10.
hình 1.10. Quá trình tổng quát xử lý đơn vị số liệu ở lớp báo hiệu 2
1.4.4. Các kênh logic
ở mặt phẳng số liệu lớp 3 phát và thu thông tin báo hiệu trên các kênh logic. Kênh
logic thông thờng đợc đặc trng bởi tính đơn hớng (ở đờng xuống hoặc đờng lên), nhng
trong một số trờng hợp nó có thể đợc ghép hoặc đi cặp với một kênh logic mang lu l-
ợng liên quan ở phơng ngợc lại. Các hệ thống IS-2000 sử dụng các kiểu kênh logic sau
đây để mang thông tin báo hiệu:
f - csch/r-csch (kênh báo hiệu chung đờng xuống/đờng lên).
f-dsch/r-dsch (kênh báo hiệu riêng đờng xuống/đờng lên).
Các kênh báo hiệu đợc phân loại theo: thông tin đợc mang cho một hay nhiều đối t-
ợng, thông tin mang là thông tin báo hiệu hay thông tin của ngời sử dụng, phơng
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
15

MAC SDU
L3 PDU
L2 SDU
L2 SDU
L
L2 SDU
CRC
L2 SDU
L2 PDU
Hình
thành một
phần L2
PDU
Lớp 3
Lớp 2báo hiệu
Các lớp con
khác nhau của
lớp 2: nhận thực,
AQR.
Đánh địa chỉ
Lớp con
tiện ích
Lớp con
SAR
Lớp con MAC
Các lớp
thấp hơn
Lớp vật lý
Các đoạn nối
L2 PDU

L2-
PDU
đóng
bao
PTIT Đồ án tốt nghiệp
truyền (đờng xuống hay đờng lên) và theo các tiêu chuẩn khác. ở các hệ thống IS-2000
các kênh báo hiệu đợc định nghĩa cho các mục đích sau:
Đồng bộ .
Quảng bá và tìm gọi.
Báo hiệu chung (đờng xuống và lên).
Thâm nhập (đờng lên).
Báo hiệu riêng.
Có thể nhiều đối tợng cùng sử dụng chung một kênh logic (chẳng hạn có thể có
nhiều kênh thâm nhập đờng lên). Vì lu lợng trên một kênh logic phải đợc mang ở kênh
vật lý, nên phải tồn tại các liên kết giữa các kênh logic và kênh lu lợng. Mối liên hệ
này đợc gọi là sắp xếp: mapping. Kênh logic có thể sử dụng riêng và cố định một kênh
vật lý (chẳng hạn kênh đồng bộ), hoặc có thể sử dụng riêng nhng tạm thời một kênh vật
lý (chẳng hạn các chuỗi thăm dò liên tiếp cuả kênh r-csch đợc phát ở các kênh thâm
nhập vật lý khác nhau), hoặc có thể sử dụng chung một kênh vật lý với các kênh logic
khác (đòi hỏi chức năng ghép kênh các PDU để thực hiện sắp xếp lên kênh vật lý).
Trong một số trờng hợp một kênh logic có thể đợc sắp xếp đến một kênh logic khác.
Hai hay nhiều kênh đợc hòa nhập vào một kênh logic để mang các dạng lu lợng khác
nhau (chẳng hạn kênh logic tìm gọi và kênh quảng bá là kênh báo hiệu chung đờng
xuống đợc sắp xếp trên một kênh logic chung để mang thông tin báo hiệu). Vì tại một
thời điểm một kênh logic chỉ có thể mang một PDU, nên ở lớp 3 cần đảm bảo phát lần
lợt.
Hình 1.11 và 1.12 cho thấy các kênh logic của IS-2000 ở các đờng lên và đờng
xuống. ở các hình này tất cả các dạng sắp xếp đều đợc xét: cố định, tạm thời (các kênh
thâm nhập đờng lên), ghép kênh logic vào vật lý (giữa dsch và dtch cho cả đờng lên và
xuống) hay logic với logic (kênh quảng bá, tìm gọi và kênh báo hiệu chung).

SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
16
lớp con
tiện ích
PTIT Đồ án tốt nghiệp
hình 1.11. Cấu trúc kênh logic đờng xuống
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
17
Các kênh logic
lưu lượng của
người sử dụng
Các kênh
logic báo hiệu
Lớp 3
Kênh quảng bá và tìm gọi
Kênh báo
hiệu chung
f-csch
f-csch
Kênh đồng bộ
Lớp 2
f-csch
Lớp con
tiện ích
Kênh
logic
chung
Kênh
logic
riêng

Lớp con
ARQ
Lớp con
SAR
Lớp con
AQR
Lớp con
đánh địa chỉ
Lớp con
SAR
Các lớp con tiện ích
Lớp con
SAR
Các kênh vật lý
Lớp con
MAC
lớp con
tiện ích
PTIT §å ¸n tèt nghiÖp

h×nh 1.12. CÊu tróc kªnh logic ®êng lªn
SV. NguyÔn Hång Phong - Líp D97 VT
18
C¸c kªnh
vËt lý
Líp 1
C¸c kªnh logic l­
u l­îng cña ng­
êi sö dông
C¸c kªnh logic b¸o

hiÖu
Líp 3
f-csch
f-csch
Líp con
MAC
Líp 2
f-csch
C¸c líp
con tiÖn
Ých
Líp con
SAR
líp con
tiÖn Ých
Líp con
SAR
Líp con
ARQ
Kªnh logic
chung
Kªnh
logic
riªng
Líp con
ARQ
Líp con
nhËn thùc
PTIT Đồ án tốt nghiệp
1.4.5. Lớp vật lý

Cấu trúc các kênh vật lý ở IS- 2000 đợc tổng kết ở bảng 1.4 và các hình 1.13, 1.14
Bảng 1.4. Các kênh vật lý ở IS - 2000
Tên kênh Kênh vật lý
F/R-FCH Kênh cơ bản đờng xuống/lên
F/R-SCH Kênh bổ xung đờng xuống/lên
F/R-SCCH Kênh mã bổ xung đờng xuống/lên
F/R-DCCH Kênh điều khiển riêng đờng xuống/lên
F-PCH Kênh tìm gọi đờng xuống
R-ACH Kênh thâm nhập đờng lên
F/R-CCCH Kênh điều khiển chung đờng xuống/lên
F-DAPICH Kênh hoa tiêu phụ riêng đờng xuống
F-CAPICH Kênh hoa tiêu phụ chung đờng xuống
F/R-PICH Kênh hoa tiêu đờng xuống/lên
F-SYNC Kênh đồng bộ đờng xuống
F-QPCH Kênh tìm gọi nhanh đờng xuống
F-PCCH Kênh điều khiển công suất chung đờng xuống
R-EACH Kênh thâm nhập tăng cờng đờng lên
F-BCH Kênh quảng bá đờng xuống
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
19
Đa sóng mang(MC: Multi-Carrier):
Phân chia các ký hiệu điều chế lên n sóng
mang với tốc độ chip 1,2288 Mcps trên
một sóng mang (hình 1.15a: N = 3).
Trải phổ trực tiếp (DS: Direct Spread):
Trải phổ các ký hiệu điều chế bằng tốc độ
Nx1,2288Mcps và điều chế cho một sóng
mang (hình 1.15b: N = 3).

Phân tập phát đa sóng mang: Các tập

con của sóng mang được phát ở các anten
khác nhau (hình 1.16).
Phân tập phát trực giao trải phổ trực
tiếp (OTD: Orthogonal Tramsmission
Diversity): Các bit sau mã hóa được chia
thành hai luồng số và được phát đến các
anten khác nhau với mổi anten sử dụng
một mã trực giao riêng.
Kênh ấn định
chung
Kênh tìm
gọi nhanh
0-1 kênh diều khiển
dành riêng
0-2 kênh bổ xung (các cấu hình vô
tuyến 3-9)
Kênh CDMA đường xuống đối với tốc độ trải phổ 1 và 3 (SR1 và SR3)
Kênh điều
khiển công
suất chung
Kênh
hoa tiêu
Kênh điều
khiển chung
Kênh
đồng bộ
Kênh lưu
lượng
Kênh
quảng bá

Kênh
tìm gọi
0-1 kênh cơ
bản
Kênh điều khiển
công suất
0-7 kênh mã bổ sung (Các cấu
hình vô tuyến 1 2)
Kênh hoa tiêu phân
tập phát
Kênh hoa
tiêu phụ
Kênh hoa tiêu phân
tập phát phụ
SR: Spreading Rate= Tốc độ trải phổ
Hình 1.13. Các kênh CDMA đường xuống
Kênh hoa
tiêu DX
PTIT Đồ án tốt nghiệp
K ê n h t h â m n h ậ p
K ê n h l ư u
l ư ợ n g
đ ư ờ n g l ê n
( R C 1 h a y 2 )
K h a i t h á c
k ê n h t h â m
n h ậ p t ă n g
c ư ờ n g
K h a i t h á c
k ê n h đ iề u

k h iể n c h u n g
đ ư ờ n g lê n
K h a i t h á c
k ê n h lư u lư ợ n g
đ ư ờ n g l ê n
( R C 3 đ ế n 5 )
(Kênh 1,25MHz hay 3,69 MHz được BS thu)
K ê n h c ơ b ả n
đ ư ờ n g l ê n
K ê n h m b ổ x u n gã
đ ư ờ n g l ê n t ừ 0
đ ế n 7
K ê n h h o a t i ê u
đ ư ờ n g l ê n
K ê n h t h â m n h ậ p
t ă n g c ư ờ n g
K ê n h h o a t i ê u
đ ư ờ n g l ê n
K ê n h đ i ề u k h i ể n
c h u n g đ ư ờ n g l ê n
K ê n h đ i ề u k h i ể n
đ ư ờ n g l ê n 0 h o ặ c 1
K ê n h h o a t i ê u
đ ư ờ n g l ê n
K ê n h c ơ b ả n đ ư ờ n g
l ê n 0 h o ặ c 1
C á c k ê n h b ổ x u n g
đ ư ờ n g l ê n 0 đ ế n 2
K ê n h c o n đ i ề u
k h i ể n c ô n g s u ấ t

H ì n h 1 . 1 4 . C á c k ê n h C D M A đ ư ờ n g l ê n
Kênh CDMA đường lên
R C ( R a d i o C o n f r g u r a t i o n ) = C ấ u h ì n h v ô t u y ế n
Chức năng của các kênh đờng xuống
Kênh hoa tiêu (F-PCH): phát quảng bá ô/đoạn ô, đợc sử dụng để đánh giá công
suất, bắt đầu và chuyển giao.
Kênh hoa tiêu phụ chung đờng xuống (F-CAPICH): Để tạo chùm tia cho nhóm các
trạm di động.
Kênh hoa tiêu phụ riêng đờng xuống (F-DAPICH).
Kênh đồng bộ (F-SYNC) : Thông tin đồng bộ và vị trí kênh tìm gọi.
Kênh tìm gọi (F-PCH) : Phát quảng bá tìm gọi và các bản tin từ BS đến MS.
Kênh điều khiển riêng (F-DCCH) điều khiển MAC, số liệu, báo hiệu.
Kênh cơ bản (F-FCH): Tiếng, số liệu, điều khiển .
Kênh bổ xung (F-SCH): Số liệu, số liệu tốc độ cao và tiếng đối với các dịch vụ mới.
Các đặc tính của kênh đờng xuống
Các kênh trực giao (các mã Walsh).
Sử dụng điều chế số liệu QPSK.
Hiệu chỉnh mã thuận:
+ Mã xoắn (K = 9) cho số liệu và tiếng.
+ Mã Turbo đợc khuyến nghị cho các tốc độ số liệu cao hơn 14,4 kbps.
+ Tỷ lệ mã R = 1/3, 1/4 có thể kết hợp với chích bỏ để tăng tỷ lệ hiệu dụng cho
việc thích ứng tốc độ.
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
20

Y
I1
Y
I2

+
I

-
Khi được
phép
quay 90
(Đầu ra-
Q
in
+jI
in
)
+
Q


+

+
I


-
Đa sóng mang(MC: Multi-Carrier):
Phân chia các ký hiệu điều chế lên n sóng
mang với tốc độ chip 1,2288 Mcps trên
một sóng mang (hình 1.15a: N = 3).
Trải phổ trực tiếp (DS: Direct Spread):
Trải phổ các ký hiệu điều chế bằng tốc độ

Nx1,2288Mcps và điều chế cho một sóng
mang (hình 1.15b: N = 3).

Phân tập phát đa sóng mang: Các tập
con của sóng mang được phát ở các anten
khác nhau (hình 1.16).
Phân tập phát trực giao trải phổ trực
tiếp (OTD: Orthogonal Tramsmission
Diversity): Các bit sau mã hóa được chia
thành hai luồng số và được phát đến các
anten khác nhau với mổi anten sử dụng
một mã trực giao riêng.
PTIT Đồ án tốt nghiệp
Điều khiển công suất nhanh:
+ Tốc độ cập nhật 800 Hz.
+ Đảm bảo cải thiện đáng kể chất lợng cho các ứng dụng tốc độ thấp.
Độ dài khung:
+ 5 và 20 ms cho thông tin điều khiển, trong đó khung ngắn để phát bản tin
nhanh.
+ 20 ms cho khung tiếng.
Các chế độ tuỳ chọn
Thí dụ về sơ đồ cấu trúc kênh cơ bản và bổ xung đờng xuống (để truyền tiếng) sử
dụng chế độ OTD đợc cho ở hình 1.17.
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
21
các bit
kênh
Các ký
hiệu điều
chế W

Cộng chỉ thị
chất lượng
khung
Lặp ký
hiệu
Bộ đan
xen khối
Cộng 8 dành
trước/8 bit đuôi
mã hoá
Bộ mã hoá
xoắn hoặc
tubor
Trích bỏ
ký hiệu

Y
I1
Y
I2

+
I

-
Khi được
phép
quay 90
(Đầu ra-
Q

in
+jI
in
)
+
Q


+

+
I


-
+
Q

+
Đa sóng mang(MC: Multi-Carrier):
Phân chia các ký hiệu điều chế lên n sóng
mang với tốc độ chip 1,2288 Mcps trên
một sóng mang (hình 1.15a: N = 3).
Trải phổ trực tiếp (DS: Direct Spread):
Trải phổ các ký hiệu điều chế bằng tốc độ
Nx1,2288Mcps và điều chế cho một sóng
mang (hình 1.15b: N = 3).

Phân tập phát đa sóng mang: Các tập
con của sóng mang được phát ở các anten

khác nhau (hình 1.16).
Phân tập phát trực giao trải phổ trực
tiếp (OTD: Orthogonal Tramsmission
Diversity): Các bit sau mã hóa được chia
thành hai luồng số và được phát đến các
anten khác nhau với mổi anten sử dụng
một mã trực giao riêng.
f1
f2
f3
f3
f1
f2
a) 2 anten
b) 3 anten
Hình 1.16. Phân tập phát đa sóng mang
1,25MHz
MC: Đa sóng mang
DS: Trải phổ trực
tiếp
1 x 1,25 MHz
Hình 1.15. Chế độ MC và DS
b)
a)
PTIT Đồ án tốt nghiệp
Số bit trên
Chử ký đan xen
Số bit Tốc độ
(kbps)
R Thừa số Xoá Số ký hiệu Tốc độ(kbps)

16 bits/20 ms
40 bít/20ms
80bits/20ms
172 bits/20 ms
6
6
8
12
1.5
2.7
4.8
9.6
1/3
1/3
1/3
1/3
8x
4x
2x
1x
1 từ 5
1 từ 9
không
không
576
576
576
576
19.2
19.2

19.2
19.2
Trích bỏ ký hiệu điều khiển công suất chỉ thực hiện ở các kênh cơ bản và điều khiển riêng đờng xuống.
Chức năng của DEMUX là phân phối lần lợt các bit vào cho các đờng ra từ trên xuống dới.
hình 1.17. Cấu trúc kênh cơ bản và bổ sung đờng xuống sử dụng OTD ( Phần1)
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
22
X
DEMUX
Y
I1
Y
I2
Y
Q1
Y
Q2
X
I
DEMUX

Y
I1
Y
I2
X
Q
DEMUX
Y
Q1

Y
Q2
Y
I1
Y
Q1
Hàm
Walsh
QOF
sign
I
in
Q
in
Walsh
rot
Q
in
I
in
Bộ nhân phức
Cho
phép
PN
I
PN
Q

+
I

-
cos(2f
c
t)
S1(t)
Bộ lọc băng
thông
Khi được
phép quay
90 (Đầu
ra-Q
in
+jI
in
)
Hàm
Walsh
QOF
sign
Khi được
phép
quay 90
(Đầu ra-
Q
in
+jI
in
)
Lặp ký

hiệu (++)
Lặp ký
hiệu (++)
Lặp ký
hiệu (++)
Lặp ký
hiệu (++)
Bộ lọc băng
thông
Walsh
rot
Cho phép
+
Q


+


cos(2f
c
t)


+
I


-
cos(2f

c
t)
S
2
(t)
Bộ lọc băng
thông
Bộ lọc băng
thông
+
Q

+



cos(2f
c
t)
Các bit điều khiển công
suất
Các giá trị 1
16 bít trên khung 20ms
hay 4 bit trên khung 5
ms
Điều khiển
định thời
trích bỏ
(8000Hz)
Bộ lấy ra bit ngẫu nhiên hoá I và Q

Lấy ra các cặp ở tốc độ bằng tốc độ điều chế ký
hiệu I
(2x Thừa số lặp ký hiệu)
Lặp ký hiệu
1x Thừa số đối với DS không OTD
2x Thừa số đối với DS OTD
3x Thừa số đối với MC
Trích bỏ
ký hiệu
điều
khiển
công
suất
Channel
Gain
Sắp xếp điểm tín
hiệu
0 +1
1 -1
Tốc độ ký hiệu
điều chế
w
Tốc độ ký hiệu
điều chế
Bộ lấy mẫu (Bộ
chia)
Bộ lấy ra định
vị bit điều
khiển công suất
Khuyếch đại

kênh con điều
khiển công suất
Mặt nạ
mã dài
cho ngư
ời sử
dụng m
Bộ tạo mã dài
(3.6864 Mcps)
x
Tốc độ ký hiệu
điều chế
PTIT Đồ án tốt nghiệp
Hàm Walsh= 1 (Sắp xếp 0+1, 1-1)
QOF: Quasi Orthgonal Function= Hàm trực giao
QOF sign= 1 Mặt chắn QOF của bộ nhân dấu (Sắp xếp 0+1, 1-1)
Walshrot= 0 hay 1 Hàm walsh cho phép quay 90
QOF rỗng có QOF= +1 và Walshrot=0
PN
I
và PN
Q
= 1 Các chuổi PN của kênh I và kênh Q
PN Chuổi hoa tiêu xác định trạm
hình 1.17. Cấu trúc kênh cơ bản và bổ sung đờng xuống sử dụng OTD ( Phần2) Các
hệ thống thông tin di động thế hệ ba và cao hơn sử dụng mã turbo để mã hóa chống lỗi
cho các trờng hợp truyền dẫn số liệu tốc độ cao. Trong phần này ta sẽ xét sơ đồ mã hóa
turbo sử dụng ở IS-2000.
Bộ mã hóa Turbo thực hiện mã hóa số liệu, chỉ thị chất khung (CRC) và hai bit
dành trớc cho mã hóa Turbo và cộng chuỗi đuôi mã hóa đầu ra. Nếu tổng số liệu, chất

SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
23
PTIT Đồ án tốt nghiệp
lợng khung và các bit vào dành trớc là N
turbo
, thì bộ mã hóa turbo tạo ra N
turbo
/R các ký
hiệu số liệu cùng với 6/R các ký hiệu đuôi ở đầu ra, trong đó R là tỷ lệ mã bằng 1/2,
1/3 hay 1/4. Bộ mã hóa turbo sử dụng hai bộ mã hóa xoắn hệ thống, đệ quy mắc song
song kết hợp với bộ đan xen, trong đó bộ đan xen đứng trớc bộ mã hóa xoắn thứ hai.
Hai mã xoắn đệ quy này đợc gọi các mã thành phần của mã turbo. Các đầu ra của các
bộ mã hóa thành phần đợc chích bỏ và đợc lặp để đạt đợc (N
turbo
+ 6)/R các ký hiệu ra.
Các bộ mã hóa turbo tỷ lệ 1/2, 1/3, 1/4
Một mã thành phần chung đợc sử dụng cho mã turbo tỷ lệ 1/2, 1/3 và 1/4. Hàm
truyền đạt của mã này có dạng sau:

Trong đó: d(D) = 1 + D
2
+ D
3
, n
0
(D) = 1 + D + D
3
và n
1
(D) = 1+D+ D

2
+D
3
.
Bộ tạo mã turbo này sẽ tạo ra chuỗi ký hiệu đầu ra giống nh chuỗi đợc tạo ra bởi bộ tạo
cho ở hình 1.18.
Khởi đầu các trạng thái của các thanh ghi dịch trong các bộ mã hóa thành phần đợc đặt
vào không. Sau đó các bít đợc dịch vào các bộ mã hóa thành phần theo vị trí của các
chuyển mạch trên hình vẽ. Mạch thay đổi từng bit số liệu và bit đuôi.
Các ký hiệu ra của số liệu sau mã hóa đợc tạo ra bằng cách dịch các bộ mã hóa
thành phần N
turbo
lần khi các khóa ở vị trí trên và chích bỏ các đầu ra theo các mẫu đợc
quy định. '0' ở mẫu trích bỏ có nghĩa là ký hiệu này sẽ bị xóa và '1' có nghĩa là ký hiệu
này đợc cho qua. Đối với mỗi bit vào, đầu ra của các bộ lập mã thành phần sẽ đợc đặt
vào chuỗi X, Y
0
, Y
1
, X', Y'
0
, Y'
1
. Trong quá trình tạo ra các ký hiệu từ số liệu vào mã
hóa sẽ không thực hiện lặp.
Kết cuối mã turbo
Bộ mã hóa tubor tạo ra 6/R các ký hiệu đuôi tiếp sau các ký hiệu của các bit số liệu
đợc mã hóa. Chuỗi ký hiệu đuôi đầu ra cũng giống nh chuỗi đợc bộ mã hóa tạo ra ở
hình 1.18. Các ký hiệu ra đợc tạo ra sau khi N
turbo

bit đợc dịch vào các bộ mã hóa thành
phần với các khóa ở vị trí trên. 3/R ký hiệu đuôi ra đầu tiên đợc tạo ra bằng các dịch bộ
mã hóa thành phần 3 lần với khóa tơng ứng của nó ở vị trí dới, bộ mã hóa thành phần 2
không dịch và đồng thời lấy mẫu cũng nh lặp các ký hiệu ra của bộ mã hóa thành phần
này. 3/R các ký hiệu đuôi ra nhận đợc bằng các dịch bộ mã hóa thành phần 2 ba lần với
khóa tơng ứng của nó ở vị trí dới trong khi bộ mã hóa thành phần 1 không đợc dịch,
quá trình này đợc kết hợp với chích bỏ và lặp các ký hiệu đầu ra của bộ mã hóa thành
phần này. Các đầu ra của các bộ mã hóa thành phần đối với từng chu kỳ bit đuôi sẽ đợc
đặt vào chuỗi X, Y
0
, Y
1
, X', Y'
0
, Y'
1
với X

ra trớc.
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
24






=
)(
)(

)(
)(
1)(
1
0
Dd
DN
Dd
DN
DG
Các phương pháp giải mã
Tồn tại hai phương pháp giải mã (hình
1.19).
SOVA( Soft Ouput Viterbi Algorithm)
= Thuật toán Viterbi đầu ra mềm. Phương
pháp này thực hiện đánh giá theo chuỗi.
MAP( Maximum A Posterior) = Cực
đại xác xuất hậu định. Phương pháp này thực
hiện đánh giá theo ký hiệu.

Sơ đồ khối bộ giải mã cho ở hình 1.20.
theo chuỗi
theo ký hiệu
Hình 1.20. Sơ đồ khối bộ giải mã
turbo
H
ì
n
h

9
.
1
5
.

S
ơ

đ
ồ

k
h
ố
i

b
ộ

g
i
ả
i

m
ã

t
u

r
b
o
Các bit thông tin

Các bit chẵn lẽ
PTIT Đồ án tốt nghiệp
Bộ tạo m thành phần 1ã
x
y1
y2
n0
n1
d
Điều khiển
Bộ đan xen
Turbo
Chuyển mạch vào vị trí trên và dịch từng bit của Ntb bit số liệu sau đó chuyển mạch
vào vị trí dưới và từng bit đuôi trong số ba bit đuôi của bộ m hoá thành phần 1 sau đóã
không ngừng dịch cho ba bit đuôi của bộ lập m thành phần 2.ã
Chuyển mạch vị trí trên và dịch từng bit của Ntb bit số liệu, sau đó ngừng dịch cho ba
bit của bộ m hoá thành phần 1 sau đó chuyển mạch vào vị trí dưới và dịch từng bitã
trong số 3 bit đuôi của bộ m hoá thành phần 2.ã
Điều khiển
d
y'2
n1
y'1
n0
x'

Bộ tạo m thành phần 1ã
Chích bỏ ký
hiệu và lặp
(N
trurbo
+ 6)/R
ký hiệu m đầu raã
hình 1.18. Bộ mã hoá tubor
Mẫu chích bỏ và lặp ký hiệu ra của bộ mã hóa đợc quy định trớc. Trong mẫu chích
bỏ, '0' nghĩa là ký hiệu bị xóa còn '1' nghĩa là ký hiệu đợc cho qua. Đối với mã turbo
1/2 các ký hiệu đuôi ra đối với ba chu kỳ bit đuôi đầu tiên sẽ là XY
0
còn các ký hiệu
đuôi ra đối với ba chu kỳ bit còn lại sẽ là X'Y'
0
. Đối với mã turbo 1/3, các ký hiệu đuôi
ra đối với ba chu kỳ bit đuôi đầu tiên sẽ là XXY
0
còn các ký hiệu đuôi ra đối với ba
chu kỳ bit đuôi còn lại sẽ là X'X'Y'
0
. Đối với mã turbo 1/4, các ký hiệu đuôi ra đối với
ba chu kỳ bit đuôi đầu tiên sẽ là XXY
0
Y
1
còn các ký hiệu đuôi ra đối với ba chu kỳ bit
còn lại sẽ là X'X'Y'
0
Y'

1
.
SV. Nguyễn Hồng Phong - Lớp D97 VT
25
Các phương pháp giải mã
Tồn tại hai phương pháp giải mã (hình
1.19).
SOVA( Soft Ouput Viterbi Algorithm)
= Thuật toán Viterbi đầu ra mềm. Phương
pháp này thực hiện đánh giá theo chuỗi.
MAP( Maximum A Posterior) = Cực
đại xác xuất hậu định. Phương pháp này thực
hiện đánh giá theo ký hiệu.

Sơ đồ khối bộ giải mã cho ở hình 1.20.
theo chuỗi
theo ký hiệu
Hình 1.20. Sơ đồ khối bộ giải mã
turbo
H
ì
n
h

9
.
1
5
.

S
ơ

đ
ồ

k
h
ố
i

b
ộ

g
i
ả
i

m
ã

t
u
r
b
o
Các bit thông tin

Các bit chẵn lẽ