Hệ thống CDMA

CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
1
Hệ thống CDMA
CDMA Technologies
for Cellular Phone System
Công nghệ CDMA cho hệ thống điện thoại tổ
ong.
Hệ thống CDMA
CDMA Technologies
for Cellular Phone System
Công nghệ CDMA cho hệ thống điện thoại tổ
ong.
Sources:1) July 7th, 2004 - Takashi INOUE –KDDI R&D Laboratories Inc.
2) IS-95 - ECE 371VV - Erik Stauffer Yu Li Yan Sun
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
2
Contents
Contents
•
Introduction (giới thiệu)
•
Spread Spectrum Technology
(công nghệ trải phổ)
•
DS-CDMA
•
Spreading Codes
(mã trải phổ)
•
Features of CDMA
Đặc tính của cdma

–
RAKE Receiver (bộ thu rake)
–
Power Control (điều khiển công suất)
–
Frequency Allocation (cấp phép tần số)
–
Soft Handoff (chuyển giao mềm)
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
3
Contents
Contents
•
CDMA Links
–
Forward Link (cdma đường xuống)
–
Reverse Link (cdma đường lên)
•
Special Features of IS-95 CDMA
(đặc tính đặc biệt của cdma is-95)
•
Brief Comparison to other second-
generation standards
•
Possible Improvements
•
Conclusion
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
4

7.1. Introduction (giới thiệu)
7.1. Introduction (giới thiệu)
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
5
Modern Wireless Systems(hệ thống ko dây hiện
đại)
Modern Wireless Systems(hệ thống ko dây hiện
đại)
•
Outdoor voice/data communication (thoại ngoài trời, giao tiếp
dữ liệu)
–
Cellular phone, PCS (điện thoại tổ ong, PCS)
–
Paging, Satellite (tìm gọi, vệ tinh)
•
Indoor data communication (giao tiếp dữ liệu trong nhà)
–
Cordless phone
–
WLAN
–
Low cost low power: Bluetooth, Zigbee, UWB
•
Outdoor data broadcast (quảng bá dữ liệu ngoài trời)
–
Wide area wireless data service (dịch vụ dữ liệu ko day
băng rộng)
–
Broadband wireless access: WLL, LMPD (truy nhập không

dây băng hẹp)
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
6
7.1. Introduction
Evolution of Cellular Systems (phát triển của hệ
thống điện thoại tổ ong)
7.1. Introduction
Evolution of Cellular Systems (phát triển của hệ
thống điện thoại tổ ong)
1st.Generation
(1980s)(thế hệ thứ nhất)
Analog
NMT CT0
TACS CT1
AMPS
3rd. Generation
(2000s)
2nd. Generation
(1990s)
Digital
GSM DECT
DCS1800 CT2
PDC PHS
IS-54
IS-95
IS-136
UP-PCS
IMT-2000
CDMA2000
W-CDMA

CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
7
Cellular System
Cellular System
•
Two-way voice/data communication with large
coverage (hai đường thoại/dữ liệu với vùng phủ sóng
rộng)
•
Spectrum efficiency: frequency reuse (since power
falls off with distance) (hiệu quả phổ, tần số tái sử
dụng) (công suất tỉ lệ nghịch với khoảng cách)
–
Macrocells and microcells: trade-off among
capacity, interference, cost (tính thương mại giữa
dung lượng, nhiễu, giá cả)
–
System is interference limited (hệ thống giới hạn
nhiễu)
•
advaced techniques for interference reduction can
enhance performance: cell sectoring, directional/smart
antennas, multi-user detection, dynamic resource
allocation (công nghệ tiên tiến giảm nhiễu có thể thực
hiện bằng cách sector hóa, hướng/anten thông minh,
hướng đa thuê bao, cấp phép tài nguyên động)
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
8
•
1G Cellular network (mạng tổ ong thế hệ thứ nhất)

–
AMPS: FDMA/FDD
•
2G Cellular network (mạng tổ ong thế hệ thứ 2)
–
TDMA/FDD, or CDMA/FDD
•
GSM, 8 users/200KHz channel, TDMA
•
IS-136, 3 users/30kHz channel, TDMA
•
IS-95 (CDMA One): 64 users/1.25MHz channel, CDMA
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
9
•
2.5G Cellular Network (thế hệ 2,5G)
–
General objective: support packet data service with
higher data rate (tính năng chung: hỗ trỡ dịch vụ
dữ liệu gói với tốc độ cao hơn)
–
GPRS: 170 kbps (max), TDMA (enhanced GSM by
channel aggregating)
–
EDGE: >384 kbps, TDMA (enhanced GSM by high-
level modulation)(nâng cấp GSM bởi điều chế mức
cao hơn)
–
IS-95B: 115 kbps, CDMA (enhance IS-95 by
aggregating spreading codes) (nâng cấp IS-95 bởi

mã trải phổ)
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
10
•
3G Cellular Network (thế hệ thứ 3)
–
Objective: support higher data rate: from 384kbps
(pedestrian) or 144 kbps (vehicular) to 2 Mbps
(indoor)( hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao)
–
General: work in 2GHz band, ~2Mbps, FDD/TDD
–
WCDMA (UTRA), evolved from GSM (phát triển từ
GSM)
•
Always on (packet radio), 2Mbps, ~8Mbps future, 5MHz
bandwidth(băng thông 5M)
–
CDMA 2000, evolved from IS-95 CDMA
•
Use the same 1.25MHz bandwidth as IS-95(sử dụng
cùng băng thông 1.25 như IS-95)
•
Multi-carrier mode 3xTT (đa sóng mang)
•
5 MHz bandwidth (băng thông 5M)
•
2 Mbps and higher (tốc độ 2M và cao hơn)
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
11

–
3G incompatible with 2G, need much investment for
deployment, such as the cost for buying
spectrum( thế hệ thứ 3 tương thích với thế hệ thứ
2 phải đầu tư phát triển giống như chi phí mua phổ
tần số)
–
3G first deployed in Japan (thế hệ 3G đầu tiên
được triển khai ở Nhật)
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
12
Introduction
Introduction
•
Spread Spectrum Communications(giao tiếp trải phổ)
•
Multiple Access Technique(công nghệ đa truy nhập)
–
Direct Sequence DS-CDMA (trực tiếp tuần tự)
•
CDMA standards(chẩn cdma)
–
CDMAOne (2G) – IS 95A, (2.5G) IS-95B
–
CDMA 2000 and WCDMA (3G) – IMT2000
•
4G in the future (tương lai thế hệ thứ 4
•
Conclusions (kết luận)
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003

13
Requirements for 3G mobile systems
Requirements for 3G mobile systems
•
High Capacity (dung lượng cao)
•
Tolerance for interference (loại bỏ nhiễu)
•
Privacy( bảo mật)
•
Tolerance for fading(giảm pha đing)
•
Ability to various data rate
transmission(có khả năng truyền với tốc
độ dữ liệu thay đổi)
•
Flexible QoS (đảm bảo hệ số dịch vụ)
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
14
IMT-2000 systems approved by ITU-R
IMT-2000 systems approved by ITU-R
Popular name
Access
method
Body of
Technical
Spec
production
IMT-DS
IMT-MC

IMT-TC
IMT-SC
IMT-FT
(Direct Sequence)
(Multi Carrier)
(Time Code)
(Single Carrier)
(Frequency Time)
W-CDMA
CDMA2000
UTRA-TDD
UWC-136
DECT
CDMA-FDD CDMA-TDDCDMA-FDD TDMA-TDDTDMA-FDD
3GPP(FDD
）
3GPP2 3GPP(TDD)
CWTS
IS-136 DECT
ESTI
ESTI
TIA
TTA
T1
CWTS
ARIB/TTC
ARIB/TTC
CWTS
TTA
ESTI

TTA
T1
CWTS
TIA
Approved in 2000 as ITU-R M.1457
TD-CDMA
TD-SCDMA
Organization
Partners
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
15
What is CDMA ?
What is CDMA ?
Sender bộ gửi Receiver bộ thu
Code A
A
Code B
B
A
B
A
B
C
B
C
A
Code A
A
B
C

Time
F
r
e
q
u
e
n
c
y

t
ầ
n

s
ố
B
C
B
A
Base-band Spectrum băng cơ
bản)
Radio Spectrum phổ vô
tuyến
spread spectrum
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
16
Summary of Multiple Access
Summary of Multiple Access

FDMA
TDMA
CDMA
t
i
m
e
t
i
m
e
t
i
m
e
power
power
power
f
r
e
q
u
e
n
c
y
f
r
e

q
u
e
n
c
y
f
r
e
q
u
e
n
c
y
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
17
7.2. Features of CDMA Systems đặc
tính của hệ thống cdma
7.2. Features of CDMA Systems đặc
tính của hệ thống cdma
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
18
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
19
IS-95 CDMA - Radio Aspects
IS-95 CDMA - Radio Aspects
•
Spread spectrum techniques adapted from military (used since 1950)
—Narrowband signal is multiplied by very large bandwidth signal

(spreading signal)(tín hiệu băng hẹp được ghép bởi tín hiệu băng rộng)
—All users, each with own pseudorandom codeword approximately
orthogonal to all other codewords, can transmit simultaneously with
same carrier frequency(tất cả thuê bao, mỗi người có một mã giả ngẫu
nhiên và trực giao với nhau có thể truyền đồng thời trên cùng một tần
số sóng mang)
—Receiver performs a time correlation operation to detect only desired
codeword (bộ nhận thực hiện một lần tương quan để chỉ xác định mã
mong muốn)
—All other codewords appear as noise due to decorrelation(tất cả các
mã khác xuất hện như là nhiễu do bộ giải mã tương quan)
—Receiver needs to know only codeword used by transmitter
(bộ nhận chỉ cần biết mã hóa sử dụng ở bộ phát)
—In other words, users are separated by their
codes rather than frequency and time slot (Nói một cách khác, mỗi
người dùng được phân biệt bởi mã hơn là tần só và thời gian)
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
20
IS-95 CDMA Interesting Features
IS-95 CDMA Interesting Features
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
21
IS-95 CDMA Interesting Features
IS-95 CDMA Interesting Features
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
22
IS-95 CDMA Interesting Features
IS-95 CDMA Interesting Features
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
23

CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
24
Drawbacks of CDMA
Drawbacks of CDMA
CDMA Technologies for Cellular Phone System , Sept. 11, 2003
25