Thiet ke manh vong vo tuyen noi hat cdma wll 4602

định ởi xớng ký ộc gọi từ MS Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Bớc vào kỷ 21 Kỷ nguyên xà hội thông tin, quốc gia giới Xác nhận RAND tập trung sức lực tầm cho ngành công nghiệp viễn thông nhằm dành đợc cạnh tranh lĩnh vực đồng thời tìm ISDN REGISTER mọiISDN cáchCall đểProc không bị tụt hậu xà hội đợc gọi xà hội thông tin Với chiến REGISTER lợc phát triển thẳng vào công nghệ đại, năm qua ngành viễn thông Việt IS41 NamREC đà NOT hoàn thành việc số hoá mạng lới viễn thông tạo điều kiện dễ dàng cho hoà nhập tin học với viễn thông góp Chập nhật phần không nhỏ cho phát triển kinh tế -DữxÃliệu hội công đổi đất nớc IS41 RECAN Báo chuông ISDN Trong trình đại hoá mạng lới viễn thông thông tin di động đà Khẳng định đáp ứng đợc nhu cầu xà hội phát triển, hàng loạt kỹ thuật công nghệ Đổ chuông đời nh kỹ thuật FDMA, TDMA, CDMA, Trả lời RENOT giao thức ứng dụng không dÃy (WAP) Mỗi kỹ thuật công nghệ có u nhợc điểm riêng nhng công nghệ CDMA có nhiều u điểm vợt trội so với công nghệ khác đáp ứng đợc dung lợng Trảmềm, lời RENOT lớn, chuyển giao điều khiển công suất nhanh có tính bảo mật cao Mặt khác công nghệ CDMA - IS95 đà đợc nhiều nớc giới sử dụng, với ISDN côngREGISTER nghệ phù hợp với sở vật chất mạng thông tin nớc ta Với tất u việt CDMA - IS95 đặc biệt hệ thống CDMA IS95 WLL đà đợc áp dụng đa vào sử dụng số tỉnh, sau tiếp tục phát Khẳng định triển nhân rộng REGISTER Trong thời gian học tập trờng em đà đợc học nhiều môn học dới bảo hớng dẫn thầy cô giáo trờng Đại học Bách khoa Hà Nội nh thầy, cô giáo Học viên công nghệ Bu viễn thông với nỗ lực cố gắng thân cố gắng học hỏi nhà trờng thực tế Trong em đợc giao đề tài làm luận văn tốt nghiệp công nghệ CDMA-IS95, thiết kế mạnh vòng vô tuyến nội hạt CDMA-WLL Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Nội dung luận văn gồm chơng Chơng 1: Tổng quan công nghệ CDMA-IS95 Chơng 2: Hiện trạng định hớng phát triển, ứng dụng công nghệ CDMA - IS95 mạch vòng vô tuyến nội hạt Thái Bình Chơng 3: Thiết kế hệ thống CDMA-WLL Thái Bình Trong thời gian tiến hành viết luận văn nhờ hớng dẫn bảo nhiệt tình thầy giáo Tiến sỹ Nguyễn Phạm Anh Dũng nh thầy cô giáo trờng, đặc biệt thầy cô giáo khoa điện tử viễn thông, em đà hoàn thành luận văn Vì thời gian kiến thức có hạn, ®iỊu kiƯn nghiªn cøu chđ u dùa trªn lý thut nên luận văn em tránh khỏi sai sót Em mong đợc bảo, đóng góp thầy cô giáo em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Khoa Viễn thông - Trung tâm đào tạo bu viễn thông I khoa Điện tử trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Xin cảm ơn thầy giáo tiến sỹ Nguyễn Phạm Anh Dũng đà tận tình hớng dẫn giúp đỡ em để hoàn thành luận văn Đề tài luận văn tốt nghiệp Công nghệ cdma - is 95 thiết kế hệ thống mạch vòng vô tuyến nội hạt cdma - wll chơng i công nghệ cdma - IS95 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ ¸n tèt nghiƯp 1.1 Sù ph¸t triĨn cđa c«ng nghƯ thông tin di động 1.1.1 Tổng quan hệ thống điện thoại di động tổ ong 1.1.1.1 Tổng quan : Trong hệ thống điện thoại di động tổ ong tần số mà máy di động sử dụng không cố định kênh mà kênh đàm thoại đợc xác định nhờ kênh báo hiệu máy di động đợc đồng tần số cách tự động Vì ô kề nên sử dụng tần số khác nhau, ô cách xa khoảng cách định tái sử dụng tần số Để máy di động trì gọi liên tục di chuyển ô tổng đài điều khiển kênh báo hiệu kênh lực lợng theo di chuyển máy di động để chuyển đổi tần số máy di động thành tần số thích hợp cách tự động dẫn đến hiệu sử dụng tần số tăng lên kênh RF BS kề định vị 1cách có hiệu nhờ việc tái sử dụng tần số dung lợng thuê bao đợc phục vụ tăng lên Hình 1.1 1.1.1.2 cấu hình hệ thống : Hệ thống điện thoại di động tổ ong bao gồm máy điện thoại di động, BS, MSC (trung tâm chuyển mạch điện thoại di động) + Máy điện thoại bao gồm thu / phát RF , anten điều khiển + BS gồm thu /phát RF để kết nối máy di động với MSC, anten, điều khiển, đầu cuối số liệu nguồn + MSC sử lý gọi đến từ BS, cung cấp chức điều khiển trung tâm cho tất BS cách hiệu để truy nhập vào tổng Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp đài mạng điện thoại công cộng, MSC bao gồm phận điều khiển phận kết nối gọi, thiết bị ngoại vi, cung cấp chức thu thập số liệu cớc gọi đà hoàn thành Các máy di động BS MSC đợc liên kết với thông qua đờng kết nối thoại số liệu Mỗi máy di động sử dụng 1cặp kênh thu/phát RF kênh lu lợng không cố định 1kênh RF mà thay đổi thành tần số RF khác phụ thuộc vào di chuyển máy di động suốt qúa trình gọi nên gọi thiết lập qua kênh đà đợc xác định vùng Tổng đài tổ ong kết nối đờng đàm thoaị để thiết lập gọi máy di động với với thuê bao cố địnhvà trao đổi thông tin báo hiệu đa dạng qua đờng số liệu MSC BS 1.1.1.3 Sự phát triển hệ thống tổ ong : Hệ thống điện thoại di động thơng mại đợc đa vào áp dụng sử dụng băng tần 150MHz Saint - Louis - Mỹ vào năm 1946 với khoảng cách kênh 60KHz số lợng kênh bị hạn chế đến Đây hệ thống bán song công ngời đàm thoại bên nói đợc ngời bên ®ang nãi, viƯc kÕt nèi lµ nhËn cịng nhê ®iƯn thoại viên Sau nhờ cải tiến mà hệ thống IMTS - MJ bao gồm 11 kênh băng tần 150KHz hệ thống ITMSMK bao gồm 12 kênh băng tần 450 MHz đà đựơc sử dụng vào năm 1969 hệ thống song công 1BS cã thĨ phơc vơ cho mét vïng b¸n kÝnh réng tíi 80 Km C«ng nghƯ CDMA - HƯ thèng CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp 1.1.1.3.1 TDMA : Trong th«ng tin TDMA nhiỊu ngêi sư dơng sãng mang trục thời gian đợc chia thành nhiều khoảng thời gian nhớ để dành cho nhiều ngời sử dụng cho chồng chéo TDMA đợc chia thành TDMA băng rộng TDMA băng hẹp, Mỹ Nhật sử dụng TDMA băng hẹp, châu Âu sử dụng TDMA băng rộng, nhng hai hệ thống đợc coi nh tổ hợp FDMA TDMA thực tế ngời sử dụng dùng kênh đợc ổn định tần số khe thời gian băng tần Ngời sử dụng Ngời sử dụng Ngêi sư dơng Khe thêi Khe thêi Khe thêi Khe thêi Khe thêi Khe thêi gian gian gian gian gian gian 30KHz 1.1.1.3.2 GSM (Group Special Mobile) : GSM lµ hƯ thèng thông tin số châu Âu tơng thích với hệ thèng b¸o hiƯu sè Chóng sư dơng hƯ thèng TDMA với cấu trúc khe thời gian tạo nên linh hoạt truyền thoại, số liệu thông tin điều khiển Hệ thống GSM sử dụng băng tần (890 - 960) MHz để truyền tín hiệu từ máy di động đến BS băng tần (935 - 960) MHz ®Ĩ trun tÝn hiƯu tõ BS ®Õn m¸y di ®éng CÊu tróc khung cđa hƯ thèng GSM : 2047 siªu khung = 51 ®a khung (6,12s) or 50 siêu khung = 26 đa khung (6,12s) 25 26 khung ®a khung (120ms) 51 khung ®a khung (235,4ms) 25 50 khung TDMA = khe thêi gian (4,615ms) C«ng nghƯ CDMA - HƯ thèng CDMA – WLL §å ¸n tèt nghiƯp 1.1.1.3.3 CDMA : Lý thut vỊ CDMA đà đợc xây dựng từ năm 1980 đợc áp dụng thông tin quân từ năm 1960 với phát triển công nghệ bán dÃn lý thuyết thông tin vào năm 1980 CDMA đà đợc thơng mại hoá từ phơng pháp thu GRS ommi - Tracs, phơng pháp đợc đề xuất hƯ thèng tỉ ong cđa Qual Comm - Mü vào năm 1990 Trong thông tin CDMA nhiều ngời sử dụng chung thời gian tần số, mà PN (tạp âm giả ngẫu nhiên) với tơng quan chéo thấp đợc ấn định cho ngời sử dụng; Ngời sử dơng trun tÝn hiƯu nhê tr¶i phỉ tÝn hiƯu trun có sử dụng PN đà đợc ấn định, đầu thu tạo dÃy giả ngẫu nhiên nh đầu phát khôi phục lại tín hiệu dự định nhờ trải phổ ngợc tín hiệu đồng thu đợc 1.2 Hệ thống thông tin di động CDMA - IS95 1.2.1 Giao diện vô tuyến truyền dẫn : 1.2.1.1 Các kênh vật lý : Các kênh vật lý tơng ứng với tần số mà kênh Trong hệ thống CDMA IS95 làm việc với 1cặp tần số với 1tần số cho đớng xuống (Từ BTS đến di động) tần số cho đờng lên (Từ trạm di động đến trạm BTS) với độ rộng băng tần cho kênh 1,23 MHz (phổ kênh mức 3dB 1,23 MHz dải dành cho thông tin di động) Tần số đờng xuống lớn tần số đờng lên 45MHz Để tăng dung lợng mạng CDMA - IS95 sử dụng kết hợp FDMA hệ thống CDMA có nhiều kênh tần số 1.2.1.2 Các kênh lô gíc : Các kênh lô gíc kênh vật lý mang thông tin cụ thể thông tin lu lợng hay thông tin báo hiệu thông tin điều khiển kênh máy đợc phân chia theo đờng xuống (Từ BTS đến MS - gọi kênh đi) kênh theo đờng lên (Từ MS đến BTS - gọi kênh về) Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Hình : Cấu trúc kênh lô gíc CDMA hớng lên hớng xuống : Các kênh điều khiển Đờng xuống Hoa tiêu Đờng lên Đồng Tìm gọi Thâm nhập Hình : Cấu trúc kênh lu lợng : Các kênh lu lợng Kênh tiếng số liệu 1/2 1/4 Báo hiệu liên kết 1/8 Chỉ số báo hiệu Ghép BH lu lợngĐ/khiển công suất đờng Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp + Sắp xếp kênh vật lý cho đờng xuống CDMA - IS95 : Tất tín hiệu đợc phát từ trạm gốc qua 1ăng ten hình quạt đợc đa nh hình, 63 kênh hớng đợc phân loại tiếp thành kênh nhắn tin (giá trị chịu đợc lớn nhất) 55 kênh lu lợng Kênh dẫn đờng W Kênh đồng Kênh nhắn tin Kênh nhắn tin W 32 W1 W7 Kênh lu lợng W8 Số liệu lu lợng Kênh lu lợng N Kênh phụ điều khiển công suất máy di động Kênh lu lợng 24 Kênh lu lợng 25 W 32 W 63 C«ng nghƯ CDMA - HƯ thèng CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp - Kênh dẫn đờng kênh đồng phục vụ khởi tạo MS trạng thái chờ MS (Mobile System) cần đến kênh nhắn tin phục vụ vào việc truy cập vào mạng để thiết lập gọi Trạm gốc dùng sù lƯch thêi gian (Tin off set) Cđa kªnh dÉn đờng làm cho MS nhận dạng kênh hớng xng (Cã 512 lƯch thêi gian kh¸c nhau) lƯch thêi gian đợc dùng trình chuyển giao MS bật nguồn kênh đồng cung cấp cho MS tin tức định thời tin tức cấu hình hệ thống, kênh đồng dùng mà trải phổ PN (120 b/s) hiƯn phơc vơ 1cc gäi, kªnh lu lợng có tốc độ truyền dẫn : 9600, 4800 hay 1200 bít/s, khung lu lợng đờng xuống dài 20MS, kênh lu lợng đợc điều khiển tin sau : + §iỊu khiĨn thiÕt lËp cc gäi + §iỊu khiĨn chun giao (Handover) + §iỊu khiĨn c«ng st + Nhận tín hiệu bảo mật - Kênh nhắn tin : Sau nhận đợc thông tin từ kênh đồng trạm di động (MS) điều chỉnh định thời bắt đầu theo dõi kênh nhắn tin (9600 4800 bít/s) kênh nhắn tin có tin tức : + Bản tin tham số hệ thống, tham số đăng ký chi tiết kênh dẫn đờng + Bản tin tham số truy cập + Bản tin liệt kê lu lợng kế cận + Bản kê kênh CDMA Một kênh tìm gọi có tốc độ 9600 bits đảm bảo 180 gọi /S trạm di động đợc quyền theo dõi 1kênh tìm gọi, kênh tìm gọi định 1cách ngẫu nhiên số tất kênh tìm gọi Kênh tìm gọi có chế độ đặc biệt gọi chế độ khe chế độ tin cho 1trạm di động đợc phát khoảng thời gian định trớc Vì cho phép 1trạm di động giảm công suất khe thời gian không dành cho nhờ tiết kiệm đáng kể lợng nguồn ắc quy cho máy cầm tay Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Sắp xếp kênh vật lý cho ®êng lªn ë CDMA - IS95 Kªnh CDMA híng vỊ (Kênh vô tuyến 1,23 MHz nhận đợc trạm gốc) Kªnh truy nhËp Kªnh truy nhËp n Kªnh lu lợng Kênh lu lợng m Các PN mà dài định địa Kênh hớng hệ thống CDMA sử dụng trình tự nhị phân dài 32,768 tín hiệu máy di động khác đợc phân biệt nhờ trình tự 242 - khoảng thời gian đa cho khách hàng Thông tin số để đợc truyền có độ dài bắt buộc tỷ lệ mà hoá mà xắn 1/3 (Đợc mà hoá thành ký hiệu nhị phân cho 1bít thông tin), thông tin mà hoá đợc chèn vào khoảng trống 20MS thông tin đợc chèn đợc nhóm thành nhóm ký hiệu (các tõ m·) sư dơng m· nµy 1trong 64 hµm Walsh Trong kênh hớng CDMA kênh sử dụng tần số đợc phân bổ làm trung tâm đợc điều chế bù pha 1/4 1cặp mà PN đợc điều chế bù pha 1/2 mà PN dài Kênh truy nhập đảm bảo thông tin từ trạm di động đến trạm gốc trạm di động không sử dụng kênh lu lợng Kênh làm việc tốc độ 4800 b/s tin truy nhạp cung cấp thông tin : khởi xớng gọi, trả lời gọi, lệnh đăng ký Các kênh truy nhập tạo cặp với tất kênh nhắt tin kênh truy nhập đợc nhận dạng thông qua sử dụng mà dài PN khác Trạm gốc thực trả lời tín hiệu kênh truy nhập định thông qua tin kênh nhắn tin, máy di động trả lời tin thông qua kênh truy nhập tơng ứng với chúng Tốc độ truyền dẫn kênh truy nhập thay đổi theo kiểu truyền dẫn nhóm maý để kênh sử dụng trờng hợp khẩn cấp bảo trì sửa chữa