Tong quan ve thong tin di dong 69497

Lời nói đầu Ngày với phát triển không ngõng cđa khoa häc kü tht ngêi cã thĨ có nhiều phơng thức khác để trao đổi thông tin Khi mà hệ thông thông tin sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mà CDMA với tên gọi IS-95 đời có nhiều nhợc ®iĨm nhng cịng cã thĨ coi hƯ thèng CDMA ®· thoả mÃm đợc phần nhu cầu củacon ngời Nó đảm bảo sáccủa thông tin với kết nối đợc liên tục yêu cầu bí mật thông tin đợc đáp ứng Do đồ án em trình bày hệ thống thông tin di ®éng cã sư dơng kü tht ®a truy nhËp theo m· CDMA nh sau Víi sù cè g¾ng cđa thân áp dụng kiến thức đà đợc học nh tài liệu sử dụng với tận tâm hớng dẫn thầy giáo Đào Đức kính đến em đà hoàn thành xong đồ án Nhng với khoảng thời gian hạn hẹp đồ án em chắn tránh khỏi sai sót, em momg đợc đạo thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn Hà nội, ngày tháng năm 2006 Sinh viên thực Nguyễn Văn Thụy CHƯƠNG I Tổng quan thông tin di động I tổng quan hệ thống thông tin di động I.1 lịch sử phát triển thông tin di động Điện thoại di động đời từ năm 1920, đố điện thoại di động đợc sử dụng nh phơng tiện thông tin đơn vị cảnh sát Mỹ Mặc dù khái miệm tổ ong, kỹ thuật trải phổ, điều chế số công nghệ vô tuyến đại khác đà đợc biết đến 50 năm trớc đây, dịch vụ điện thoại di động mÃi đến đầu năm 1960 suất dạng sử dụng đợc sửa đổi thích ứng hệ thống điều vận Các hệ thông điện thoại di động tiện lợi dung lợng rÊt thÊp so víi c¸c hƯ thèng hiƯn Ci cùng, hệ thống điện thoại tổ ong điều tần song công sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) đà xuất vào năm 1980 Cuối năm 1980 ngời ta nhận thấy hệ thống tổ ong tơng tự đáp ứng đợc nhu cầu ngày tăng vào kỷ sau nh không loại bỏ đợc hạn chế cố hữu hệ thống - Phân bố tần số hạn chế, dung lợng thấp - Tiếng ồn khó chịu nhiễu xảy máy di động chuyển dịch môi trờng pha đinh đa tia - Không đáp ứng đợc dịch vụ hấp dẫn khách hàng - Không cho phép giảm đáng kể giá thành thiết bị di dộng sở hạ tầng - Không đảm bảo tính bí mật gọi - Không tơng thích hệ thống khác nhau, đặc biệt Châu Âu, làm cho thuê bao sử dụng đợc máy di động nớc khác Giải pháp để loại bỏ hạn chế phải chuyển sang sử dụng kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động với kỹ thuật ®a truy nhËp míi HƯ thèng th«ng tin di ®éng số sử duụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) giới đợc đời Châu Âu có tên gọi GSM Ban đầu hệ thống đợc gọi Nhóm đặc trách động theo tên gọi nhóm đợc CEPT Hội nghị quan quản lý viễn thông bu Châu Âu cử để nghiên cứu tiêu chuẩn Sau để tiện cho việc thơng mại hoá GSM đợc gọi Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM đợc phát triển từ năm 1982khi nớc bắc ÂU gửi đề nghị đến CEPT để qui định dịch vụ viễn thông chung châu ÂU băng tần 900 Mhz Lúc đầu vào năm 1982-1985 ngời ta bàn luận việc nên xây dựng hệ thống số hay tơng tự Năm 1985 hệ thống số đợc định Bớc chọn lựa giải pháp băng rộng hay băng hẹp Năm 1986 kiểm tra trờng đà đợc tổ chức Paris, hÃng đà đua tài với giải pháp Tháng năm 1986 giải pháp TDMA băng hẹp đà đợc lựa chọn đồng thời 13 nớc đà đăng ký vào biên ghi nhớ thực quy định, nh đà mở thị trờng di động số có tiềm lớn Tất hÃng khai thác ký MoU hứa có mét hƯ thèng GSM vËn hµnh vµo 1/7/1991 Mét sè nớc đà công bố kết phủ sóng vùng rộng lớn từ đầu, số nớc khác bắt đầu phục vụ bên xung quanh thủ đô Việt Nam hệ thống thông tin di động số GSM đợc đa vào từ năm 1993, đợc công ty VMS GPC khai thác hiệu Mỹ hệ thống AMPS tơng tự sử dụng phơng thức FDMA đợc triển khai vào năm 1980, vấn đề dung lợng đà phát sinh thị trờng di ®éng chÝnh nh: New york, Los Angeles… Mü ®· có chiến lợc nâng cấp hệ thống thành hệ thông số: chuyển tới hệ thống TDMA đợc liên hiệp công nghiệp viễn thông TIA ký hiệu IS-54 Cuối năm 1980 việc trở lên rõ ràng IS54đà gây thất vọng.Việc khảo sát khách hàng đà cho thấy chất lợng AMPS tốt Rất nhiều hÃng Mỹ lạnh nhạt với TDMA AT&T hÃng lớn sử dụng TDMA HÃng đà phát triển phiên mới: IS -136, đợc gọi amps số (D-AMPS) Nhng không giống nh IS - 54, GSM đà đạt đợc thành công Có lẽ thành công chỗ nhà phát triển hệ thống GSM đà dám thực hi sinh lớn để tìm kiếm thị trờng Châu Âu Châu họ không thực tơng thích giao diện vô tuyến GSM AMPS Nh hÃng Ericsson Nokia trở thành hÃng dẫn đầu sở hạ tầng vô tuyến số bỏ lại hÃng Motorola Lucent Tình trạng đà tạo hội cho nhà nghiên cứu mỹ tìm phơng án thông tin di động số Để tìm kiếm thông tin di động số ngời ta nghiên cứu công nghệ đa truy nhập phân chia theo mà (CDMA) Công nghệ sử dụng kỹ thuật trải phổ trớc đà có ứng dụng chủ yếu quân Đợc thành lập vào năm 1985, Qualcom, sau đợc gọi thông tin Qualcom đà phát triển công nghệ CDMA cho thông tin di động đà nhận đợc nhiều phát minh lĩnh vực Lúc đầu công nghệ đợc đón nhận cách dè dặt quan niệm tuyền thông vô tuyến thoại đòi hỏi kênh vô tuyến riêng Đến công nghệ đà trở thành công nghệ thống trị Bắc Mỹ Qualcom đà đa phiên CDMA đợc gọi IS-95 Các mạng CDMA thơng mại đà đợc đa vào khai thác hàn Quốc Hồng Công CDMA đà đợc mua đa vµo thư nghiƯm ë Achentina , Braxin Chile, Trung qc Đức ,Thái Lan , pê ru, Philippin, Ixaren, Nhật Bản Tổng Công Ty Bu Chính Viễn thông Việt Nam đà có kế hoạch thử nghiệm CDMA Nhật vào năm 1993, NTT đa tiêu chuẩn thông tin di động số níc nµy JPD(Japanese Personal Digital Cellular System - HƯ thèng tổ ong số Nhật Bản ) Để tăng thêm dung lợng cho hệ thông thông tin di động, tần số hệ thống đợc chuyển từ vùng 800-900Mhz vào vùng 1,8-1,9Ghz Một số nớc đà đa vào sử dụng hai tần số Song song với phát triển hệ thống thông tin di động tổ ong nói trên, hệ thống thông tin di động hạn chế cho mạng nôi hạt sử dụng máy cầm tay không dây số đợc nghiên cứu phát triển Hai hệ thống điển hình cho loại thông tin DECT (Digital Enhanced Cordless Telecomunications Viễn thông không dây số tăng cờng) Châu Âu PHS (Personal Handyphone System - Hệ thống máy điện thoại cầm tay cá nhân) Nhật Bản đà đợc đa vào thơng mại Ngoài hệ thống thông tin di động mặt đất, hệ thống thông tin di động vệ tinh: Global Iridium đợc đa vào thơng mại năm 1998 Nh kết hợp hệ thống thông tin di động nói tạo lên hệ thống thông tin di động cá nhân PSC cho phép cá nhân thông tin thời điểm nơi mà họ cần thông tin Để đáp ứng nhu cầu ngày tăng khách hàng dịch vụ viễn thông tiến tới hệ thông thông tin di động hệ đợc gọi hệ thông thông tin di động băng rộng Việt Nam, GPC VMS khai thác mạng thông tin di động số Vinaphone Mobiphone theo tiêu chuẩn GSM Công ty SPT liên doanh với công ty SLD dự kiến đa vào khai thác hệ thống thông tin di dộng theo tiêu chuẩn IS-2000 vào cuối năm2001 Ngoài để đáp ứng dịch vụ mơi dịch vụ truyền số liệu, hÃng khai thác dịch vụ thông tin di động Việt Nam nghiên cứu chuyển dần sang thông tin di dộng hệ ba Trớc mắt công nghệ thông tin di động hệ 2,5 đợc đa vào sử dụng hai nhà khai thác mạng Vinaphone Mobiphone đà đa vào mạng họ công nghệ WAP GPRS, SPT sử dụng từ đầu tiêu chuẩn IS - 2000 Các công nghệ cho phép tăng dung lợng truy nhập lên đến 144kbps truy nhập trực tiếp vào mạng Internet I.2 Giới thiệu tổng quan CDMA Cho dù nghiên cứu CDMA nhiều năm trớc, nhng kiện quan trọng cho việc ứng dụng CDMA vào thông tin di động mặt đất Đại hội toàn thể lần thứ 14 cuả hội Đồng t vấn Vô tuyến Quốc tế (CCIR) tổ chức vào tháng năm 1978 TOKYO (Nhật Bản) Hội nghị đà xem sét kỹ thuật trải phổ nh kỹ thuật then chốt đầy hứa hẹn cho hệ thống thông tin di động mặt đất dung lợng lớn Kể từ gặp đà có nhiều nghiên cứu ứng dụng trải phổ thông tin di động mặt đất Phòng nghiên cứu vô tuyến, Bộ bu viễn thông nhật (ngày phòng nghiên cứu thông tin ) đà phát triển hệ thống thực nghiệm cho chuỗi trải phổ trực tiếp DS/SS (Direct Sequence/Spread Sprectrum) nhẩy tần FH (Frequency Hopping) vào năm 1981 thực thí nghiệm vào năm 1981-1986 Kết thí nghiƯm cho thÊy: - Mét m¸y thu Rake cã thĨ tổ hợp đờng trực tiếp đờng tia trễ cách hiệu điều kiện pha đinh chän tÇn - NhÈy tÇn nhanh FFH cã tÝnh chống pha đinh chọn tần cao kỹ thuật có hiệu cao nhiều kết hợp với kỹ thuật sửa lỗi trớc (FEC) Tuy nhiên kết cha thúc đẩy đợc vịêc sử dụng trải phổ vào thông tin di động mặt đất : - Công nghệ thiết bị non trẻ để tạo thiết bị điều khiển công suất nhanh, điều cần thiết để giảm ảnh hởng hiệu ứng không mong muốn hệ thống DS/SS - Khó sản suất đợc mét bé tỉng hỵp FFH - Dung lỵng hệ thống sử dụng kỹ thuật trải phổ đ- ợc ớc đoán thấp so với hệ thống chia ô FM tơng tự sử dụng Kết là, phần lớn kỹ s thông tin di động mặt đất kết thúc nghiên cứu hệ thống CDMA vào thập kỷ 80 Tuy nhiên vào cuối năm 1980 Qualcomm Inc đa hệ thống DS/CDMA làm tăng dung lợng hệ thống lên 10 đến 20 lần so với hệ thống điện thoại di động cải tiến (AMPS) Bởi việc tăng dung lợng hệ thống nh hấp dẫn cho hệ thống chia ô nh hệ thống thông tin cá nhân tơng lai, nhiều kỹ s đà bắt đầu nghiên cứu phát triển hệ thống CDMA Khi Qualcomm Inc đa hệ thống DS/CDMA, phần lớn ngời nghi ngờ khả tăng dung lợng hệ thống lên 10 20 lần, hệ thống trải phổ đợc đánh giá không hiệu việc tăng dung lợng hệ thống Các đặc điểm chỉnh giúp nâng cao dung lợng hệ thống là: - Sự đời mạch tích hợp mật ®é cao LSI( large scale Integration) ®iỊu khiĨn c«ng st nhanh với dải động 80dB - Mà chập với tỷ lệ mà thấp mà trực giao đợc tổ hợp cách hiệu với kỹ thuật DS/SS để cải thiện độ nhạy máy thu - Chuyển giao mềm mềm hơn, loại kỹ thuật phân tập, đợc sử dụng để cải thiện độ nhậy máy thu nh làm giảm đỉnh xuất thời gian ngắn nhiễu kênh(CCI) việc bù pha đinh sâu - Các mà hoá thoại tốc độ biến đổi đợc sử dụng làm giảm nhiễu kênh thoại tín hiệu, làm giảm CCI - Phân bố theo sector đợc sử dụng để giảm CCI Vì thế, dung lợng cao hệ thống Qualcomm đợc cho có thích hợp hiệu kỹ thuật DS/SS kỹ thuật khác theo chiến lợc sau: - Loại bỏ nguyên nhân làm hạn chế dung lợng hệ thống điều khiển công suất nhanh,bộ mà hoá thoại tốc độ biến đổi chia ô thành sector phần chiến lợc - Cải thiện độ nhậy máy thu để cải tiến dung lợng hệ thống Mà chập hệ số nhỏ chuyển giao mềm mềm phần chiến lợc Ngoài cải tiến kỹ thuật này, đời DS/CDMA kết kỹ thuật thiết bị đợc phát triển gần đặc biệt mạch tích hợp lín VLSI( very large scale integration) vµ xư lý tÝn hiƯu sèDSP (Digital signal brocessing) Khi so s¸nh c¸c thiÕt bị xử lý chung tâm (CPU) năm 1980 với năm 1990 thấy năm 1980 CPU 16 bit, đến năm 1990 đà 64 bit, nhanh gấp 50 lần Với khả nhớ tơng tự nh Năm 1990, dung lợng nhớ gấp 50 lần so với năm 1980 DSP, năm 1980 DSP cha đời, nhng năm 1990 đà có DSP dấu phảy động Công nghệ DSP lực đẩy mạnh cho việc ứng dụng TDMA CDMA cho hệ thống chia « thùc tÕ bëi v× mét chip DSP cã thĨ thực sử lý tín hiệu phức tạp, nh cân thích ứng, máy thu Rake, mà hoá thoại,Với tảng kỹ