Nghiên ứu mạng thông tin di động cdma vấn đề quy hoạch và ứng dụng mạng

105 Trang 7 Danh mục các từ viết tắt A Active Kênh hoạt hoá AAA Authentication, Authorization & Accounting Trung tâm nhận thực thuê bao AC Authentication Center Trung tâm nhận thực thu

Giới thiệu chung

Lịch sử phát triển của công nghệ CDMA

Thế kỷ 21 được coi là kỷ nguyên thông tin kỹ thuật số, nơi các dòng bit di chuyển toàn cầu và kết nối mọi người Con người ngày càng phụ thuộc vào thế giới đa phương tiện kỹ thuật số đầy kỳ diệu Trong bối cảnh này, truyền thông di động cũng đóng vai trò quan trọng với sự phát triển của hàng loạt công nghệ tiên tiến phục vụ nhu cầu của con người.

Hiện có hơn 50 quốc gia trên thế giới triển khai ứng dụng công nghệ CDMA với trên 100 mạng

Lịch sử phát triển CDMA bắt đầu từ lý thuyết truyền thông trải phổ vào thập niên 50, với nhiều ưu điểm nổi bật Công nghệ này đã được ứng dụng trong thông tin quân sự của Hoa Kỳ trong những năm tiếp theo Đến thập niên 80, CDMA được thương mại hóa và chính thức được đề xuất bởi Qualcomm, một trong những công ty hàng đầu trong lĩnh vực công nghệ truyền thông.

CDMA, viết tắt của Code Division Multiple Access, là công nghệ Đa truy nhập phân chia theo mã, cho phép nhiều người dùng cùng chia sẻ một dải tần chung Khác với GSM, nơi tần số được chia thành các kênh nhỏ và phân bổ theo thời gian, CDMA cho phép tất cả thuê bao nói chuyện đồng thời trên cùng một dải tần Các tín hiệu của từng thuê bao được mã hóa bằng các mã ngẫu nhiên khác nhau, sau đó trộn lẫn và phát đi, chỉ có thể được phục hồi bởi thiết bị thuê bao với mã tương ứng Nhờ vào lý thuyết truyền thông trải phổ, CDMA mang lại nhiều ưu điểm mà các công nghệ khác chưa thể đạt được.

Việt Nam đang áp dụng hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM dựa trên công nghệ TDMA, chiếm gần 50% thị phần toàn cầu TDMA, ngoài GSM, còn được sử dụng tại Mỹ Latinh, Canada, Đông Á và Đông Âu, trong khi công nghệ CDMA phổ biến hơn ở Mỹ và Hàn Quốc TDMA cho phép nhiều người dùng truy cập vào cùng một kênh tần số mà không bị kẹt, nhờ vào việc phân bổ các rãnh thời gian riêng biệt cho mỗi người Công nghệ này yêu cầu vốn đầu tư ban đầu thấp hơn so với CDMA Ngược lại, CDMA là công nghệ trải phổ, cho phép sử dụng nhiều tần số đồng thời và mã hóa từng gói tín hiệu bằng mã khóa duy nhất, mang lại tính bảo mật cao hơn so với TDMA.

Hỡnh 1.1 Công nghệ phân chia theo thời gian và tần số

CDMA không chỉ được ứng dụng trong hệ thống thông tin di động mà còn phù hợp cho dịch vụ điện thoại vô tuyến cố định, mang lại chất lượng tương đương với hệ thống hữu tuyến nhờ vào kỹ thuật mã hoá mới Hệ thống này có khả năng triển khai và mở rộng nhanh chóng với chi phí thấp hơn so với nhiều mạng hữu tuyến khác, vì yêu cầu ít trạm thu phát Trong quá trình phát triển công nghệ thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G), hai hướng phát triển chính đã được ITU-T công nhận là CDMA2000 và W-CDMA.

Châu Âu thì phát triển theo xu h−ớng: GSM -> GPRS -> EDGE -> W-CDMA

Bắc Mỹ, Hàn Quốc, Trung Quốc và một số quốc gia khác đã phát triển công nghệ di động theo xu hướng từ IS-95A đến IS-95B và sau đó là CDMA2000, với CDMA trải qua hai giai đoạn chính: CDMA2000 1X và CDMA2000 1xEV.

Riêng Nhật Bản thì phát triển mạng PDC của mình theo cả hai h−ớng là

W-CDMA (NTT Docomo, J-phone) và CDMA2000 (KDDI)

Hỡnh 1.2 Xu hướng phát triển của thông tin di động

Năm 1995, CDMA IS-95A là phiên bản đầu tiên đ−ợc triển khai th ơng − mại tại Hồng Kông qua Hutchison Telecom và phiên bản có tốc độ truyền

14kbps này đ ợc thừa nhận nh− − một trong những hệ thống thuộc thế hệ thứ

Năm 1996 CDMA bắt đầu thống trị trên thị tr−ờng Bắc Mỹ

Vào năm 1997, công nghệ IS-95B được giới thiệu với nhiều cải tiến về chất lượng và tốc độ truyền đạt lên đến 64kbps, đánh dấu sự xuất hiện của thế hệ di động thứ 2,5 Cùng năm đó, số lượng thuê bao CDMA trên toàn cầu đạt khoảng 8 triệu.

1998, CDMA2000 1x hỗ trợ cả thoại và dữ liệu đ−ợc đ−a vào dự thảo IMT

2000 (International Mobile Telecommunication 2000 - Đề án Truyền thông

Di động Quốc tế 2000) do ITU (International Telecommunication Union –

Liên minh viễn thông quốc tế) soạn thảo định nghĩa cho tiêu chuẩn truyền thông thế hệ thứ 3 (3G) Thuê bao CDMA lên đến 24 triệu người trên toàn thÕ giíi

Năm 1999, CDMA 2000 1x đ−ợc công nhận là 3G và chính thức công bố Cuối năm 1999, thế giới đã có hơn 50 triệu thuê bao CDMA

Năm 2000, hai nhà khai thác hàng đầu tại Hàn Quốc là SK Telecom và

LG Telecom triển khai th−ơng mại hệ thống CDMA 2000 1x đầu tiên trên thế giới Thế giới có 80 triệu thuê bao CDMA

Năm 2001, CDMA2000 1xEV trở thành một chuẩn của 3G

Trong 3 tháng thừ 6 – 9/2002, từ 127 triệu thuê bao, CDMA đã v−ợt qua con số 134 triệu thuê bao CDMA

Hệ thống CDMA 2000 1x, thuộc công nghệ 3G, đã được giới thiệu cách đây chưa đầy 2 năm và hiện có hơn 20 nhà khai thác với số lượng thuê bao vượt quá 24 triệu Trung bình mỗi tháng, số lượng thuê bao tăng thêm 2 triệu Ngoài khả năng truyền dẫn thoại, CDMA 2000 1x còn hỗ trợ truyền dữ liệu dạng gói, mang đến nhiều ứng dụng vô tuyến tốc độ cao như gửi tin nhắn trong môi trường đa truyền thông và cung cấp Internet cho các thiết bị cầm tay.

Ưu điểm của công nghệ CDMA

Công nghệ CDMA đã thực sự mang lại cho các nhà khai thác cũng nh− ng−ời sử dụng rất nhiều lợi ích :

- Dung l−ợng hệ thống CDMA gấp 8 - 10 lần hệ thống AMPS và 4 - 5 lần hệ thống GSM

- Chất l−ợng cuộc gọi đ−ợc nâng cao

- Thiết kế hệ thống đơn giản hoá do việc sử dụng cùng một dải tần số ở mọi ô

- Nâng cao sự bảo mật thông tin

- Đặc tính phủ sóng đ−ợc cải thiện, nâng cao phạm vi phủ sóng

- Tăng thời gian đàm thoại cho máy đầu cuối

- Dải thông đ−ợc cung cấp tuỳ theo yêu cầu sử dụng

• Tăng dung l−ợng hệ thống:

Với dải tần 10MHz, W-CDMA chỉ hỗ trợ 2 sóng mang mỗi sector (mỗi sóng mang 5MHz), trong khi CDMA2000 có tới 7 sóng mang mỗi sector (mỗi sóng mang 1,25MHz) Điều này dẫn đến việc W-CDMA có tối đa 124 kênh TCH mỗi sector, trong khi CDMA2000 1X có thể đạt tới 266 kênh TCH mỗi sector.

Theo bảng so sánh 1.1, dung lượng thoại của công nghệ CDMA2000 1X vượt trội hơn so với các công nghệ TDMA, GSM và W-CDMA, cho phép lượng người sử dụng đồng thời cao nhất.

TDMA GSM GSM WCDMA CDMA 2000 1X

Bảng 1.1 : So sánh dung l−ợng thoại giữa các công nghệ

Lưu lượng trung bình (Kbps) 256 768 1800 2450 11060

Mẫu tái sử dụng tần số 3/9 3/9 1/1 1/1 1/1

Bảng 1.2 : So sánh tốc độ dữ liệu giữa các công nghệ

Theo bảng 1.2, tốc độ truyền dữ liệu của CDMA2000 1x và 1xEV-DO vượt trội hơn hẳn so với các công nghệ GSM như GPRS và EDGE, thậm chí còn cao hơn cả W-CDMA Nhờ vào khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao, CDMA2000 có thể cung cấp dịch vụ với mức giá cạnh tranh.

9 Tái sử dụng tần số:

Nguyên tắc cơ bản của thông tin di động số chia ô là tái sử dụng tần số nhiều lần trong từng khu vực địa lý cụ thể Phương pháp này giúp tăng cường dung lượng mạng một cách đáng kể, vượt trội hơn so với phương pháp truyền thống chỉ sử dụng một trạm phát sóng để bao phủ một khu vực rộng lớn.

Công nghệ GSM yêu cầu việc sử dụng lại tần số để tối ưu hóa dung lượng và chất lượng mạng Băng tần được chia thành các tần số song công, và mỗi tần số được tổ chức thành nhóm dành cho nhiều trạm BTS Các nhóm tần số có thể chia sẻ cho các vùng lân cận mà không gây hiện tượng giao thoa đồng kênh, với điều kiện khoảng cách giữa các BTS sử dụng tần số giống nhau đủ lớn Các mẫu sử dụng lại tần số trong GSM bao gồm 3/9, 4/12 và 7/21, trong đó mẫu 4/12 cho phép chia tần số một cách hiệu quả.

Mô hình mạng GSM tại Việt Nam bao gồm 12 nhóm với 4 BTS, mỗi BTS có 3 ô, phù hợp cho các khu vực có mật độ trung bình và ít nhà cao tầng Mỗi nhà khai thác sử dụng 40 tần số, phân bổ cho 4 ô với tối đa 4 tần số và 8 ô còn lại với tối đa 3 tần số Điều này dẫn đến việc mỗi sector chỉ được phép sử dụng một số tần số nhất định, gây ra sự hạn chế đáng kể về dung lượng mạng GSM.

Bảng 1.3 : Mẫu sử dụng lại tần số 4/12

Bảng 1.4 : Bảng phân bổ tần số cho mẫu 4/12 với 40 tần số

Công nghệ CDMA cho phép tất cả các thuê bao sử dụng chung một tần số sóng mang, được áp dụng đồng nhất ở mọi ô và sector trong mạng Điều này dẫn đến dung lượng mạng CDMA vượt trội hơn hẳn so với các mạng khác, vì số lượng người sử dụng trong một sector của hệ thống CDMA tương đương với tổng số người sử dụng trên toàn bộ một kênh CDMA 1,25MHz.

9 Giảm tỷ số Eb/No :

Các hệ thống số chia ô đều áp dụng mã sửa lỗi, trong khi các hệ thống điều chế băng hẹp thường sử dụng các phương pháp đơn giản hơn để tiết kiệm băng tần Để đảm bảo chất lượng âm thanh tốt, nhà khai thác cần duy trì tỷ số E_b/N_0 cao (công suất bít/nhiễu), dẫn đến việc họ phải giới hạn số lượng người sử dụng trên hệ thống, từ đó làm giảm dung lượng.

CDMA áp dụng phương pháp mã sửa lỗi tiên tiến, cho phép sử dụng tỷ số E b /N o thấp hơn mà vẫn đạt tiêu chuẩn chất lượng thoại Điều này giúp hệ thống CDMA có dung lượng lớn hơn và yêu cầu ít công suất truyền tải hơn so với các hệ thống băng hẹp.

9 Mã hoá tốc độ biến đổi:

Sự phát hiện ra tính linh động của thoại đã góp phần quan trọng vào việc nâng cao dung lượng hệ thống CDMA Công nghệ IS-95 CDMA đã tận dụng tính linh động này thông qua việc sử dụng các bộ mã hoá với tốc độ biến đổi.

Trong một cuộc gọi điện thoại, người nói chỉ chiếm khoảng 35% thời gian, trong khi 65% còn lại là nghe hoặc im lặng Bộ mã hóa tốc độ biến đổi hoạt động hiệu quả nhất khi có tiếng nói, và sẽ giảm tốc độ mã hóa khi không phát hiện tiếng nói, tiết kiệm băng thông Tốc độ mã hóa có thể giảm xuống còn 4, 2 hoặc 1 Kbps trong thời gian im lặng Nhờ vào khả năng phát hiện và linh động của thoại, bộ mã hóa chỉ sử dụng dung lượng kênh khi cần thiết, giúp giảm mức nhiễu giao thoa và tối ưu hóa dung lượng hệ thống.

Một yếu tố quan trọng trong việc nâng cao dung lượng của hệ thống CDMA là điều khiển công suất Thiết kế của hệ thống CDMA hướng đến việc đảm bảo tất cả người dùng nhận được mức công suất đồng đều từ trạm gốc, đồng thời duy trì mức công suất thấp nhất có thể để đảm bảo chất lượng cuộc gọi Việc sử dụng công suất vượt quá nhu cầu sẽ làm tăng nhiễu trên kênh CDMA, từ đó giảm dung lượng hệ thống Do đó, độ chính xác trong điều khiển công suất có ảnh hưởng trực tiếp đến dung lượng của hệ thống.

Trong mạng CDMA, trạm gốc liên lạc với trạm di động (MS) để điều chỉnh công suất truyền dẫn Trạm di động chỉ truyền đủ công suất cần thiết để duy trì kết nối, dẫn đến công suất truyền dẫn trung bình của CDMA thấp hơn nhiều so với hệ thống tương tự Ô liên tục đo tín hiệu từ máy di động, so sánh với mức công suất thiết kế và quyết định điều chỉnh công suất truyền dẫn của từng mobile Quá trình này diễn ra mỗi 1,25ms, tương đương 800 lần mỗi giây, với khả năng điều chỉnh công suất lên xuống theo 84 mức 1dB Phương thức này đảm bảo rằng mỗi mobile nhận được mức công suất khác nhau, bất kể khoảng cách từ ô.

• Nâng cao chất l−ợng cuộc gọi:

Hệ thống điện thoại di động sử dụng công nghệ CDMA mang lại âm thanh chất lượng cao hơn và giảm thiểu tình trạng rớt cuộc gọi so với các công nghệ khác Những đặc điểm nổi bật của CDMA đã góp phần tạo nên những ưu điểm này.

- Các ph−ơng pháp sửa lỗi tiên tiến làm tăng khả năng chính xác cho các khung nhận đ−ợc

- Các bộ mã hoá tinh vi cho phép mã hoá tốc độ cao và giảm tạp âm nÒn

CDMA sử dụng nhiều loại phân tập khác nhau để nâng cao chất lượng thoại, bao gồm: phân tập tần số giúp bảo vệ khỏi fading chọn lọc tần số, phân tập không gian với hai anten nhận, phân tập đường truyền sử dụng bộ thu Rake để khắc phục nhiễu giao thoa và cải thiện chất lượng âm thanh, và phân tập thời gian thông qua cài xen và mã hoá.

Công nghệ CDMA

Thu phát tín hiệu trong CDMA

Công nghệ CDMA sử dụng kỹ thuật thông tin trải phổ, cho phép nhiều người dùng chia sẻ thời gian và tần số thông qua mã tạp âm giả ngẫu nhiên (PN) với tương quan chéo thấp Điều này đảm bảo rằng mặc dù thông tin được truyền đi có thể được tất cả người dùng nhận, chỉ có một người duy nhất có khả năng giải mã nhờ vào khóa giải mã riêng Tín hiệu truyền được trải phổ bằng mã PN, trong khi phía thu tạo ra một dãy giả ngẫu nhiên tương tự để khôi phục tín hiệu ban đầu qua quá trình trải phổ ngược.

Trong hệ thống CDMA thủ tục thu phát đ−ợc thực hiện nh− sau:

- Tín hiệu dữ liệu thoại (9,6 kbps) phía phát đ−ợc mã hoá, lặp, chèn và nhân với sóng mang f 0 và mã PN ở tốc độ 1,288 Mbps ( 128 x 9,6 kbps)

- Tín hiệu đã đ−ợc điều chế đi qua một bộ lọc băng thông có độ rộng băng là 1,25 MHz, sau đó đ−ợc phát qua anten

Tín hiệu thu từ anten được chuyển đến bộ tương quan qua bộ lọc băng thông 1,25MHz, giúp tách dữ liệu thoại mong muốn Quá trình này bao gồm việc sử dụng bộ tách chèn và giải mã để tái tạo lại âm thanh.

Hỡnh 1.3 Sơ đồ khối thu / phát CDMA.

Đặc điểm của hệ thống CDMA

• Tính đa dạng của phân tập

Trong hệ thống điều chế băng hẹp, việc sử dụng điều chế FM analog trong mạng điện thoại tổ ong thế hệ đầu tiên gây ra hiện tượng fading nghiêm trọng do tính đa đường Tuy nhiên, với điều chế CDMA băng rộng, vấn đề fading đa đường được giảm thiểu đáng kể nhờ vào khả năng thu nhận tín hiệu qua các đường khác nhau một cách độc lập.

Hiện tượng fading xảy ra liên tục trong hệ thống này do fading đa đường không thể loại trừ hoàn toàn, dẫn đến việc bộ giải điều chế không thể xử lý tín hiệu thu một cách độc lập.

Phân tập là một phương pháp hiệu quả để giảm thiểu fading, bao gồm ba loại: phân tập theo thời gian, tần số và khoảng cách Phân tập theo thời gian được thực hiện thông qua việc chèn và mã sửa sai Hệ thống CDMA băng rộng áp dụng phân tập theo tần số nhằm mở rộng khả năng báo hiệu trong băng tần rộng, trong khi fading thường ảnh hưởng đến băng tần báo hiệu từ 200 đến 300 KHz Phân tập theo khoảng cách hay theo đường truyền có thể đạt được thông qua ba phương pháp khác nhau.

- Thiết lập nhiều đường báo hiệu (chuyển vùng mềm) để kết nối máy di động đồng thời với 2 hoặc nhiều BTS

Sử dụng môi trường đa đường, chức năng trải phổ hoạt động tương tự như bộ thu quét, giúp nhận và tổ hợp các tín hiệu phát khác nhau với độ trễ thời gian.

- Đặt nhiều anten tại BTS

Các loại phân tập để nâng cao hoạt động của hệ thống CDMA đ−ợc chỉ ra trên hình 1.4 và đ−ợc tóm tắt:

- 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

- Phân tập theo khoảng cách (đ−ờng truyền) : hai cặp anten thu của BTS, bộ thu đa đ−ờng và kết nối với nhiều BTS (chuyển vùng mềm)

Phân tập anten là một kỹ thuật có thể được áp dụng hiệu quả cho các hệ thống FDMA và TDMA Đặc biệt, phân tập theo thời gian thích hợp cho tất cả các hệ thống số có tốc độ truyền dẫn cao và yêu cầu quy trình sửa sai Tuy nhiên, các phương pháp khác nhau chủ yếu chỉ phù hợp với hệ thống CDMA.

Hệ thống CDMA dãy trực tiếp cung cấp khả năng phân tập theo đường truyền rộng, nhờ vào đặc tính duy nhất của nó, cho phép hoạt động hiệu quả hơn trong môi trường có độ nhiễu điện từ (EMI) cao.

Hỡnh 1.4 Các quá trình phân tập trong CDMA

Bộ điều khiển đa đường tách dạng sóng PN sử dụng bộ tương quan song song, với máy di động trang bị 3 bộ tương quan và BTS sử dụng 4 bộ Máy thu có bộ tương quan song song, gọi là máy thu quét, xác định tín hiệu thu theo từng đường và tổ hợp, giải điều chế tất cả các tín hiệu thu được Mặc dù fading có thể xảy ra trong mỗi tín hiệu, nhưng không có sự tương quan giữa các đường thu, dẫn đến độ tin cậy cao cho tổng các tín hiệu thu được do khả năng fading đồng thời trong tất cả các tín hiệu là rất thấp.

Nhiều bộ tách tương quan có thể được áp dụng đồng thời cho hệ thống thông tin với 2 BTS, giúp thực hiện chuyển vùng mềm cho máy di động.

• Điều khiển công suất CDMA :

Hệ thống CDMA cung cấp chức năng điều khiển công suất hai chiều, từ BTS đến máy di động và ngược lại, nhằm đảm bảo dung lượng lớn và chất lượng dịch vụ cuộc gọi cao Mục tiêu của việc điều khiển công suất phát của máy di động là để tín hiệu phát đi từ tất cả các máy di động trong một vùng phục vụ có thể được thu với độ nhạy trung bình tại bộ thu của BTS, từ đó tổng công suất thu tại bộ thu trở thành công suất thu trung bình của nhiều máy di động.

Bộ thu CDMA của BTS chuyển đổi tín hiệu CDMA từ máy di động thành thông tin số băng hẹp, trong khi tín hiệu từ các máy di động khác chỉ là tạp âm băng rộng Thủ tục thu hẹp băng này được gọi là độ lợi xử lý, nhằm nâng cao tỉ số hiệu suất/nhiễu giao thoa (dB) từ giá trị âm đến mức đủ lớn, cho phép hoạt động với lỗi bít chấp nhận được.

Mục tiêu chính của hệ thống CDMA là tối ưu hóa lợi ích bằng cách tăng số lượng cuộc gọi đồng thời trong một băng tần nhất định Để đạt được dung lượng tối đa, tín hiệu từ máy di động cần được BTS thu nhận với tỷ số tín hiệu/nhiễu ở mức tối thiểu, điều này có thể thực hiện thông qua việc điều khiển công suất phát của máy di động.

Chất lượng hoạt động của máy di động giảm khi tín hiệu thu từ BTS quá yếu Ngược lại, nếu tín hiệu đủ mạnh, hiệu suất của máy di động sẽ được cải thiện Tuy nhiên, việc giao thoa giữa các máy cùng sử dụng một kênh có thể làm giảm chất lượng cuộc gọi cho các thuê bao khác, đặc biệt khi dung lượng tối đa không giảm.

Hỡnh 1.5 Điều khiển công suất trong CDMA

Việc điều khiển công suất giữa máy di động và BTS trong hệ thống CDMA được thể hiện rõ ràng trong hình 1.5 Chức năng mở mạch điều khiển công suất từ máy di động tới BTS là một hoạt động cơ bản, cho phép máy di động điều chỉnh công suất phát dựa trên sự biến đổi của công suất thu nhận.

BTS hoạt động theo chiều tỷ lệ nghịch, với mạch mở đường điều khiển công suất giúp các tín hiệu phát từ tất cả các máy di động thu được với cùng một mức tại BTS Chức năng này được thực hiện thông qua việc cung cấp cho các máy di động một hằng số định cỡ, liên quan chặt chẽ đến các yếu tố tải, tạp âm của BTS, độ tăng ích anten và bộ khuếch đại công suất Hằng số này được truyền từ BTS đến máy di động như một phần của bản tin thông báo.

BTS kích hoạt mạch đóng điều khiển công suất từ máy di động, giúp định cỡ công suất mạch mở một cách tức thời Điều này cho phép máy di động duy trì công suất phát tối ưu.

Kỹ thuật trải phổ

Trải phổ trực tiếp

Trải phổ trực tiếp là kỹ thuật điều chế các dãy mã thành sóng điều chế trực tiếp, phổ biến nhất trong DSSS, nơi tín hiệu được điều chế bằng mã digital với tốc độ bít cao hơn nhiều so với tốc độ bít dữ liệu Kỹ thuật này có thiết kế tương đối đơn giản, không yêu cầu tính ổn định hoặc tốc độ tổng hợp tần số cao DSSS được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị đo, cho phép nhiều lựa chọn và phép tính của dãy mã trong hệ thống thông tin, đo lường hoặc trong phòng thí nghiệm Phương pháp điều chế sóng mang trong DSSS sử dụng các kỹ thuật như điều chế xung (PAM), điều chế tần số (FSK) và điều chế pha (PSK).

Hỡnh 1.8 Tín hiệu trải phổ trực tiếp DSSS.

Khái niệm hệ thống trải phổ

Dung l−ợng lý thuyết của một kênh thông tin đ−ợc định nghĩa theo công thức tính dung l−ợng kênh của Shanon :

C = B W log 2 [1+(S/N)] (1.1) Trong đó : B W : Độ rộng băng tần (Hz)

Công thức này thể hiện mối quan hệ giữa khả năng truyền tin của kênh trong điều kiện không có lỗi với tỷ số S/N và băng tần hữu hạn của kênh Để tăng dung lượng kênh thông tin, cần nâng cao độ rộng băng tần, tăng công suất phát hoặc kết hợp cả hai phương pháp này.

Công thức trên chỉ áp dụng cho kênh tần số vô tuyến (RF) với bộ lọc trung tần lý tưởng và băng thông ít nhất 2B W Nhiễu trắng cộng dừng (AWGN) thường được coi là một dạng kênh RF, nhưng giả thiết này cần điều chỉnh khi nhiễu đến từ các nguồn điện ngẫu nhiên Định lý giới hạn trung tâm cho phép giả định tín hiệu ra của bộ lọc trung tâm có phân bố Gaussian và độc lập về tần số Tuy nhiên, với nhiều hệ thống viễn thông bị giới hạn bởi nhiễu xuyên, giả thiết này không còn đúng và kết quả sẽ khác Công thức Shannon không áp dụng cho phương pháp tiếp cận đường bao, mà phương pháp này yêu cầu mã hóa kênh và điều chế phức tạp, trong nhiều trường hợp cần coi như đường biểu diễn gần với đường bao.

Hệ thống tương tự thường được thiết kế với tỷ số S/N tiêu chuẩn là 17dB Ngược lại, hệ thống CDMA có khả năng thiết kế với tỷ số S/N thấp hơn đáng kể nhờ vào băng tần rộng hơn.

Có thể viết lại công thức (1.1) bằng công thức :

Sử dụng công thức logarit mở rộng và giả thiết S/N rất nhỏ (≤ 0,1) cho phép bỏ qua thành phần lũy thừa bậc cao, từ đó có thể viết lại công thức (1.2) một cách đơn giản hơn.

Để giảm lỗi trong truyền thông, việc tăng độ rộng băng tần là cần thiết khi có tỷ số S/N nhất định Chẳng hạn, với dung lượng kênh là 10 Kbps và tỷ số S/N là 0,01, chúng ta cần sử dụng băng tần có độ rộng khoảng 690 KHz, được tính bằng công thức B W = 10 x 10^3 / (1,44 x 0,01).

Thông tin có thể điều chế trong tín hiệu trải phổ bằng nhiều phương pháp khác nhau Phương pháp phổ biến nhất là cộng tin với mã trải phổ trước khi điều chế sóng mang Đối với tín hiệu tương tự, cần phải số hóa trước khi thực hiện quá trình trải phổ Độ lợi xử lý hệ thống (G P) là chỉ số quan trọng xác định khả năng loại bỏ nhiễu, được tính bằng tỷ số giữa độ rộng băng tần RF và tốc độ truyền tin.

G P thường dao động từ 20 đến 30 dB Trong các hệ thống thông tin trải phổ, mức nhiễu chủ yếu do tạp âm nhiệt và nhiễu xuyên âm quyết định Tỷ số S/N giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra được xác định qua một công thức cụ thể.

Gọi E b là công suất bit thông tin và N o là mật độ phổ công suất nhiễu ta cã :

Từ công thức (1.6) có thể biểu diễn tỷ số E b / N o bằng công thức :

Đặc tính hệ thống trải phổ trực tiếp

Hệ thống trải phổ trực tiếp DSSS là một hệ thống thông tin băng rộng, trong đó toàn bộ băng tần được cấp cho từng thuê bao Để được coi là hệ thống trải phổ trực tiếp, nó cần đáp ứng các yêu cầu nhất định.

- Tín hiệu trải phổ có độ rộng băn tần lớn hơn nhiều so với độ rộng băng tần tối thiểu để truyền tin

Mã trải phổ được sử dụng để thực hiện trải phổ dữ liệu, hoạt động độc lập với dữ liệu truyền đi và có tốc độ nhanh hơn nhiều so với tốc độ dữ liệu.

Tại phía thu, quá trình giải mã trải phổ được thực hiện thông qua bộ tương quan chéo, liên kết giữa tín hiệu trải phổ và bản sao mã trải phổ.

• Điều chế khoá dịch pha nhị phân :

Hệ thống trải phổ trực tiếp đơn giản nhất sử dụng khóa dịch pha nhị phân (BPSK) để điều chế dữ liệu, trong khi khóa dịch pha cầu phương (QPSK) thường được áp dụng để điều chế trải phổ.

Tín hiệu mã hoá DSSS BPSK đ−ợc tính bằng : x(t) = c(t).s(t) = c(t).d(t) 2 S cos ϖ C t (1.8)

Trong đó : s(t) : d ( t ) 2 S cos ϖ C t d(t) : tín hiệu băng tần gốc tại đầu ra máy phát và đầu vào máy thu c(t) : tín hiệu trải phổ

S : công suất tín hiệu w c : tÇn sè sãng mang

Công thức (1.8) là phép cộng module 2 của c(t) và d(t) nh− là một phép nhân vì tín hiệu nhị phân (0 và 1) t−ơng ứng với giá trị (1 và -1) trong bộ ®iÒu chÕ

Hỡnh 1.9 Trải phổ trực tiếp sử dụng điều chế BPSK

Tín hiệu s(t) có phổ [(sinx)/x] 2 trong băng tần xấp xỉ 1/T, với T là chu kỳ của tín hiệu băng tần gốc Đồng thời, tín hiệu trải phổ trực tiếp cũng sở hữu phổ tương tự trong băng tần xấp xỉ 1/T c, trong đó T c là chu kỳ của tín hiệu trải phổ.

Độ lợi xử lý của hệ thống G P được tính theo công thức G P = B W /R = T/T C Giả sử tín hiệu nhiễu T(t) ảnh hưởng đến hệ thống, với công suất nhiễu vượt quá công suất tạp âm nhiệt, tín hiệu tại đầu thu sẽ được xác định dựa trên các yếu tố này.

[r(t)] * = x(t) + I(t) (1.9) Tại đầu thu, nhân tín hiệu với mã PN sẽ thu đ−ợc tín hiệu: r(t) = c(t).[x(t) + I(t)] = c(t).[c(t).s(t)] + c(t).I(t) = s(t) + c(t).I(t) (1.10) Với c(t) 2 = 1; c(t).I(t) là nhiễu hiệu dụng

Tín hiệu ra BPSK đ−ợc tính bằng : r = d E b + n (1.11)

Trong đó : d : bit tín hiệu trong khoảng thời gian T giây

E b : năng l−ợng bít n : hệ số tạp âm t−ơng đ−ơng

Quá trình trải phổ và nén phổ không làm thay đổi tín hiệu của phổ cũng như mật độ nhiễu Do đó, xác suất lỗi Pb liên quan đến tín hiệu trải phổ BPSK tương tự như BPSK và được tính bằng công thức: cos(wct) x 1(t).

Tín hiệu b¨ng tÇn gèc, d 1 (t)

Tín hiệu trải phổ, c 1 (t) o b b N erfc E

• Điều chế khoá dịch pha cầu ph−ơng:

Trong điều chế khoá dịch pha cầu phương (QPSK), sóng đồng pha được ký hiệu là d_o(t) và sóng trực giao là d_s(t) Tín hiệu giả ngẫu nhiên tương ứng là c_0(t) và c_s(t) Tín hiệu QPSK được biểu diễn bằng công thức: x(t) = c_c(t)·d_c(t)·S·cos(αω_ct) + c_c(t)·d_c(t)·S·sin(ω_ct), với mỗi xung QPSK diễn ra trong khoảng thời gian T_S = 2T.

Thành phần đồng pha : r c = d c E b + n c (1.14) trong đó = ∫ S

Thành phần trực giao : r S = d S E b + n S (1.15) trong đó = ∫ S

QPSK có thể được xem như hai bộ điều chế BPSK độc lập, giúp tăng gấp đôi tốc độ dữ liệu Trong trường hợp đặc biệt của QPSK, khi c c(t) = c s(t) = c, năng lượng ký tự chính sẽ tương đương với năng lượng bit.

Trong tr−ờng hợp này, công thức (1.14) và (1.15) viết lại là: c E b n c d r = +

Trong đó n c và n s độc lập với các điều kiện:

Var n c θ = IT c (cos θ ) 2 (1.18) và Var n S θ = IT c (sin θ ) 2 (1.19)

Theo luật thống kê có :

Var n + = + = θ θ θ (1.21) với θ là pha của tín hiệu

Hỡnh 1.10 Trải phổ trực tiếp sử dụng điều chế QPSK Nhiễu băng hẹp G j (f) tại đầu ra của bộ giải điều chế băng gốc đ−ợc tính:

4 (1.22) với R c = 1/T c là tốc độ chíp

Nhiễu băng gốc trong hệ thống băng cơ bản I(f) đ−ợc tính bằng:

Xác suất lỗi bít cho nhiễu AWGN :

Giả thiết nhiễu trong giải điều chế băng gốc là nhiễu AWGN Trong giải điều chế BPSK ta có: cos (w c t) x 1 (t

Tín hiệu b¨ng tÇn gèc, d 1 (t)

Tốc độ chíp = R c = 1/T c Tín hiệu trải phổ, c 1 (t)

= + gọi là công suất nhiễu hiệu dụng

Công suất nhiễu hiệu dụng so với công suất tín hiệu quyết định xác suất tỷ lệ lỗi bít P b trong hệ thống trải phổ Đặc biệt, công suất nhiễu hiệu dụng sẽ giảm khi tỷ số trải phổ giữa tín hiệu băng gốc và tín hiệu phát R c /R b tăng lên.

Chuỗi giả ngẫu nhiên

Trong hệ thống CDMA, chuỗi giả ngẫu nhiên (PN) đ−ợc sử dụng để:

- Trải rộng băng thông của tín hiệu để điều chế sang băng thông truyền dẫn rộng hơn

- Phân biệt các tín hiệu sử dụng khác nhau cùng chung một băng thông truyền dẫn trong hệ thống đa truy nhập

Chuỗi PN là một chuỗi xác định và tuần hoàn, không phải là chuỗi ngẫu nhiên Ba chỉ tiêu cơ bản áp dụng cho chuỗi PN bao gồm tính cân đối, tính chạy và tính tương quan.

- Tính cân đối: trong một chu kỳ của chuỗi, bít 1 và bít 0 khác nhau nhiều nhất 1 đơn vị

Tính chạy là khái niệm liên quan đến dãy các bit giống nhau trong một chu kỳ, trong đó một bước chạy được định nghĩa là một chuỗi các bit cùng loại (0 hoặc 1) Sự chuyển đổi giữa các bit khác loại đánh dấu sự bắt đầu của một bước chạy mới Trong một chu kỳ, số lượng bước chạy có độ dài 1 chiếm 1/2 tổng số bước chạy, trong khi số bước chạy có độ dài 2 chiếm 1/4, và số bước chạy có độ dài 3 chiếm 1/8 tổng số bước chạy.

Tính tương quan của một chu kỳ trong dãy số được xác định bằng cách so sánh các số hạng của nó với những số hạng tương ứng trong một dãy số tương tự, nhưng đã bị dịch chuyển Dãy số được coi là có tính tương quan tốt khi sự chênh lệch giữa các số hạng phù hợp và không phù hợp không vượt quá 1 chỉ số đếm.

Chuỗi PN được tạo ra từ đầu ra của bộ ghi dịch có hồi tiếp, bao gồm các phần tử nhớ - dịch và bộ hồi tiếp logic Chuỗi nhị phân di chuyển qua bộ ghi dịch nhờ xung nhịp, trong khi nội dung của từng phần tử nhớ được kết hợp logic để tạo tín hiệu vào cho phần tử nhớ đầu tiên Nội dung ban đầu của các phần tử nhớ và bộ hồi tiếp logic quyết định nội dung tiếp theo của chúng Bộ ghi dịch có hồi tiếp được gọi là tuyến tính khi bộ hồi tiếp logic sử dụng bộ cộng module 2 Để minh họa đặc tính của chuỗi PN, ta xem xét một bộ ghi dịch hồi tiếp tuyến tính với 4 phần tử nhớ và dịch, bộ cộng module 2, và đường hồi tiếp từ bộ cộng về đầu vào Hoạt động của bộ ghi dịch được điều khiển bởi xung nhịp, khi xung nhịp tác động, nội dung của các phần tử nhớ được dịch sang bên phải Mỗi khi có xung nhịp, nội dung các phần tử nhớ X3 và X4 được cộng module 2 và kết quả được hồi tiếp về phần tử X1 Chuỗi ghi dịch được định nghĩa là chuỗi tại đầu ra của phần tử X4 Với trạng thái ban đầu của bộ ghi dịch là 0001, sau khi thực hiện dịch, cộng và hồi tiếp, giá trị chuỗi ra được thể hiện trong bảng 1.5.

Hỡnh 1.11 Bộ ghi dịch hồi tiếp tuyến tính

Bảng 1.5 : Giá trị chuỗi ra tại bộ ghi dịch hồi tiếp tuyến tính

Bảng dữ liệu cho thấy nội dung của thanh ghi dịch lặp lại sau 15 nhịp, với chuỗi ra là 00100110101111 Trong chuỗi này, số bít 0 là 7 và số bít 1 là 8, tạo ra chênh lệch 1, thể hiện tính cân đối Chuỗi có 4 bước chạy 0 và 4 bước chạy 1, với số bước chạy độ dài 1 là 4 (chiếm 50% tổng số bước chạy), độ dài 2 là 2 (chiếm 25%), và độ dài 3 là 1 (chiếm 12.5%) Điều này cho thấy chuỗi cũng thỏa mãn tính chạy.

Chuỗi ra của bộ ghi dịch được phân loại thành chuỗi có độ dài tối đa và chuỗi có độ dài không tối đa Chuỗi có độ dài tối đa có độ dài là 2^n - 1, trong đó n là số phần tử nhớ trong bộ ghi dịch Đặc điểm của chuỗi này là khi đưa vào bộ ghi dịch hồi tiếp tuyến tính n phần tử, sự lặp lại của chuỗi sẽ xảy ra sau chu kỳ T0 = 2^n - 1 xung nhịp Ngược lại, chuỗi có độ dài không tối đa có độ dài nhỏ hơn 2^n - 1.

Mã hoá thoại và mã hoá kênh

Mã hoá thoại

• Thuật toán dự đoán tuyến tính kích hoạt theo mã (CELP):

Các kỹ thuật mã hóa PCM và ADPCM hoạt động chủ yếu trong miền thời gian mà không có công cụ phân tích thông tin gửi đi Để giảm tốc độ mã hóa, kỹ thuật loại bỏ phần dư trong miền tần số được áp dụng Thuật toán mã hóa tín hiệu trong miền tần số phân tích tín hiệu thoại thành các thành phần với tần số và biên độ khác nhau.

Bộ mã hoá theo miền tần số là một hệ thống phức tạp, hoạt động hiệu quả ở tốc độ bít trung bình 16 kbps Tuy nhiên, khi thiết kế để hoạt động trong phạm vi từ 4,8 đến 9,6 kbps, độ phức tạp của hệ thống sẽ tăng lên đáng kể.

Một cấp độ tiên tiến trong kỹ thuật mã hóa thoại là sử dụng vocoder, cho phép mô tả cấu trúc tín hiệu thoại bằng các thông số độc lập Những thông số này được xác định thông qua phân tích tín hiệu trong dải tần số, giúp mã hóa thoại thành các bản tin gửi đến bên nhận Quá trình mã hóa diễn ra khi vocoder xử lý tín hiệu thoại thông qua bộ phát-lọc, tạo ra tín hiệu từ chuỗi xung tuần hoàn Tại bên nhận, các bản tin được giải mã và tái tạo lại tín hiệu thoại bằng bộ tổng hợp âm thanh, đảm bảo chất lượng âm thanh gần giống như ban đầu.

Vocoder là một hệ thống có độ phức tạp trung bình, hoạt động với tốc độ bít thấp, tiêu chuẩn là 2.4kbps Chất lượng thoại của nó thường thấp do hai nguyên nhân chính: sự đơn giản hóa quá mức trong quá trình xử lý tiếng nói và giả định rằng các nguồn phát và lọc là độc lập tuyến tính.

Với tốc độ 5 - 16 kbps, bộ mã hoá lai kết hợp kỹ thuật mã hoá tần số và vocoder để tạo ra chất lượng âm thanh tốt nhất Hệ thống mã hoá dự đoán tuyến tính kích hoạt phần d− (RELP) là một giải pháp đơn giản cho mã hoá chất lượng thoại tiêu chuẩn, sử dụng một số bộ xử lý số tích hợp RELP dựa vào mã hoá phân tích - tổng hợp dựa trên mã dự đoán tuyến tính (LPC).

RELP sử dụng dự báo tuyến tính ngắn hạn để tính toán phần d−, cho phép tạo ra tín hiệu thoại tiêu chuẩn với tốc độ 8kbps Công nghệ này tận dụng quy trình phát lại giọng nói có âm sắc cao hoặc dự đoán phổ tiếng nói trong một khoảng thời gian, nhằm loại bỏ các bản tin âm sắc trong tín hiệu d− thừa Đặc biệt, ở tốc độ bít dưới 9.6 kbps, chất lượng phục hồi tín hiệu thoại có thể được cải thiện đáng kể nhờ vào các thủ tục tối ưu hóa.

Hỡnh 1.12 Mã hoá CELP cho LSP

CDMA áp dụng phương pháp RELP thông qua Dự đoán tuyến tính kích hoạt theo mã (CELP) Kỹ thuật này cho phép bộ mã hoá CELP sử dụng một tập hợp mã hiệu quả để tối ưu hóa quá trình truyền tải dữ liệu.

Bộ mã (codebook) được sử dụng để phát tín hiệu đầu vào đến bộ lọc tổng hợp, được xác định bởi chỉ số bộ mã (I) và độ lợi bộ mã (G) Bộ lọc phổ bao gồm ba thông số chính: phổ âm sắc (a), độ trễ do quá trình AbS (L) và độ lợi âm sắc (b) Đầu ra của bộ lọc sẽ được xử lý tiếp bởi bộ lọc thứ cấp và bộ điều chỉnh độ lợi.

CDMA thực hiện mã hóa với tốc độ 1 đạt 8.55 kbps và hỗ trợ các tốc độ 4.2 kbps và 0.8 kbps (tương ứng với 1/2, 1/4, 1/8) Mỗi tốc độ sử dụng một số bit để mã hóa các giá trị I, G, L, b và a trong một khung thời gian tiêu chuẩn.

Loại bỏ DC Cửa sổ

Xác định hệ sè LPC

Chuyển đổi tÇn sè LPC - mã LSP Điều chỉnh hệ số LPC đúng tỷ lệ

Chuyển đổi hệ số LPC - LSP

CDMA có thời gian truyền là 20ms, trong đó 1.160 bít dữ liệu được gửi kèm với 11 bít mã parity để mã hóa thông tin Đối với tốc độ thấp hơn, số lượng bít sử dụng sẽ giảm đi.

Quá trình mã hóa thoại CELP diễn ra qua ba bước chính Đầu tiên, giá trị các cặp phổ tuyến tính (LSP) được xác định Tiếp theo, giá trị LSP (i) được sử dụng trong quá trình AbS để xác định các tham số L và b Cuối cùng, các giá trị i, L và b được áp dụng trong bước AbS thứ hai để tính toán giá trị I và G.

Hỡnh 1.13 Mã hoá CELP cho các giá trị L, b, I, G

Hỡnh 1.14 Giải mã CELP cho tốc độ 1, 1/2 và 1/4

• Thuật toán mã hoá nâng cao tốc độ biến đổi (EVRC):

Kỹ thuật mã hóa thoại sử dụng thuật toán mã hóa nâng cấp tốc độ biến đổi (EVRC) giúp giảm số lượng bit cần thiết cho các hệ số nhân dự đoán tuyến tính và tổng hợp âm thanh, từ đó cung cấp hiệu suất tốt hơn cho bộ mã phát tín hiệu Do đó, EVRC mang lại chất lượng âm thanh vượt trội so với CELP.

- âm sắc và định dạng

Lọc thứ cấp và điều khiển khuếch đại

Tất cả các giá trị có thể của L và b

Hàm sửa lỗi Chọn L và b để tối thiểu hoá lỗi

Tất cả các giá trị có thể của I và G

Hàm sửa lỗi Chọn I và G để tối thiểu hoá lỗi

Khác với mã hoá CELP truyền thống, EVRC không tập trung vào việc tái tạo chính xác tín hiệu thoại ban đầu mà chú trọng vào thời gian của phổ tiếng nói dư, phù hợp với đường âm thanh đơn giản hóa Đường âm thanh này được tạo ra thông qua việc tính toán độ trễ âm sắc tại mỗi khung thời gian và chuyển giao âm sắc giữa các khung Kết quả là chất lượng âm thanh cho mỗi bít truyền đi được nâng cao Việc đơn giản hóa thể hiện âm sắc cũng giúp tiết kiệm bít trong mỗi gói, phục vụ cho kích hoạt và bảo vệ kênh Do đó, các lỗi trong quá trình xử lý không ảnh hưởng đến chất lượng thoại và được giảm thiểu tối đa.

Ngoài ra EVRC còn nâng cao chất l−ợng thoại bằng việc loại bỏ tạp âm nÒn

Thuật toán EVRC, dựa trên CELP, sử dụng RCELP để tối ưu hóa tín hiệu âm thanh, giảm số lượng bít cần thiết cho việc thể hiện âm sắc Điều này cho phép sử dụng bít còn lại để kích hoạt và bảo vệ kênh truyền EVRC phân loại thoại thành nhiều tốc độ: tốc độ đầy đủ (8,55 kbps), tốc độ 1/2 (4 kbps) và tốc độ 1/8 (0,8 kbps), với mỗi khung thời gian kéo dài 20ms.

Hỡnh 1.15 Sơ đồ chức năng mã hoá EVRC

Gói đã định dạng Định dạng gãi

Mã hoá tốc độ 1 và 1/2

Tiền xử lý tín hiệu Tính toán thông số

Ký hiệu mã (Đầu ra)

Mã hoá kênh

Mã hóa kênh giúp giảm tỷ số E b /N o [dB] để đạt xác suất lỗi nhất định cho hệ thống mã hóa, so với hệ thống không mã hóa với cùng kiểu điều chế và đặc điểm kênh truyền Quá trình mã hóa kênh được chia thành hai loại chính: mã hóa khối và mã hóa cuộn.

Mã hoá khối bao gồm nhiều loại như mã hoá khối tuyến tính, mã vòng nhị phân (còn gọi là mã kiểm tra phần d− hay CRC) và mã Bose-Chadhishi-Hocquenghem (BCH) Mã BCH là một dạng mã CRC đặc biệt, được biểu diễn bởi các giá trị (n,k,q), trong đó k bít được mô tả trong n bít đầu ra (với n>k) và q là khả năng sửa lỗi Chẳng hạn, mã BCH (15,7,2) sử dụng 7 bít thông tin từ mã 15 bít và có khả năng sửa chữa 2 lỗi trong mỗi từ mã.

Mã hoá cuộn được tạo ra khi đưa tín hiệu vào qua bộ ghi dịch, bao gồm k trạng thái và m hàm đại số tuyến tính Số lượng bít đầu ra cho mỗi k bít số liệu đầu vào là n, và tốc độ mã r được tính bằng k chia cho n Thông số k được gọi là độ dài bắt buộc, chỉ định số lượng bít số liệu đầu vào và đóng vai trò quan trọng trong quá trình mã hoá cuộn.

Hỡnh 1.16 Sơ đồ khối mã hoá cuộn

Năng lực sửa lỗi của bộ mã hoá cuộn được cải thiện khi tỷ số r giảm, tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến việc tăng độ rộng băng tần của kênh và độ phức tạp của quá trình giải mã với giá trị k cao Khi sử dụng mã hoá cuộn kết hợp với điều chế khoá dịch pha (PSK), tỷ số E_b/N_o giảm, cho phép phát dữ liệu với tốc độ g_0.

Nghiên cứu cho thấy việc giảm tỷ số mã hoá từ 1/2 xuống 1/3 làm giảm tỷ số E b /N o khoảng 0,4 dB, nhưng độ phức tạp trong quá trình giải mã sẽ tăng lên 17% Nếu tỷ số mã hoá tiếp tục giảm, độ phức tạp sẽ tăng cao hơn nữa.

Ch−ơng 2 Công nghệ CDMA2000 1x

Giới thiệu công nghệ CDMA2000 1x

Giải pháp hiệu quả để sử dụng tần số

Tần số là nguồn tài nguyên hữu hạn của mỗi quốc gia, do đó, trong chiến lược triển khai thương mại thông tin di động, việc khai thác tần số luôn được coi là yếu tố hàng đầu Công nghệ di động 3G CDMA2000 1x đã được chứng minh là giải pháp hiệu quả cho việc tối ưu hóa nguồn tài nguyên này.

Kỹ thuật CDMA2000 1x cho phép nhiều người sử dụng chung một băng tần số, với mỗi người được phân biệt bằng một mã duy nhất Hệ thống này còn hỗ trợ khả năng điều khiển công suất hợp lý, giúp tăng cường đáng kể dung lượng người dùng.

Các phân tích cho thấy công nghệ CDMA2000 1x có dung lượng cao gấp 4 đến 6 lần so với GSM Cụ thể, với băng thông 10MHz trong cùng một vùng phủ sóng, CDMA2000 1x có khả năng phục vụ từ 245 đến 343 cuộc gọi, trong khi GSM chỉ đáp ứng từ 40 đến 60 cuộc gọi Cần lưu ý rằng "dung lượng" ở đây không chỉ đơn thuần là tổng số thuê bao mà một nhà khai thác có thể phục vụ, mà là tổng số thuê bao đang thực hiện cuộc gọi trong cùng một khoảng thời gian.

Nh− vậy trong một băng tần hữu hạn, CDMA2000 1x cho phép tần số đ−ợc khai thác một cách hiệu quả nhất.

Hỗ trợ thoại và dữ liệu tốc độ cao

Chi phí triển khai cơ sở hạ tầng cho hệ thống CDMA2000 1x thấp hơn nhiều so với các công nghệ khác, điều này mang lại lợi thế cho nhà cung cấp dịch vụ Bên cạnh đó, với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ vi mạch và nhu cầu ngày càng tăng về ứng dụng di động, việc nâng cấp hệ thống trở nên cần thiết CDMA2000 1x giải quyết vấn đề này một cách đơn giản và hiệu quả.

5 tiêu chuẩn hình thành 3G đều tập trung về công nghệ CDMA

CDMA2000 1x là một trong những giải pháp nổi bật trong việc phục vụ người dùng, nhờ vào kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã, mang lại tính bảo mật cao cho chất lượng cuộc gọi Không chỉ hỗ trợ giao tiếp qua tiếng nói, CDMA2000 1x còn cung cấp khả năng truyền dữ liệu với tốc độ tối đa lên đến 153.6 kbps Bảng so sánh dưới đây sẽ giúp người đọc có cái nhìn cụ thể về tốc độ truyền của CDMA2000 1x so với một số hệ thống khác.

Thời gian tải một tập tin âm thanh MP3 dài 3 phút từ mạng dịch vụ về thiết bị di động được trình bày trong bảng số hiệu 2.1.

H ệ thống T ốc độ dữ liệ u Thời gian yêu cầ u

GSM (công nghệ TDMA) 9.6 Kbit/giây 41.7 phút

IS-95A (công ngh ệ CDMA) 14.4 Kbit/giây 28 phút

GPRS (nâng c ấ p t ừ GSM) 40 Kbit/giây 10 phút

CDMA IS-95B 64 Kbit/giây 6.3 phút

WCDMA (nâng c ấ p t ừ GPRS) 2.0 Mbit/giây 0.2 phút

CDMA 2000 1x EV(HDR) 2.4 Mbit/giây 0.15 phút

Chất l − ợng cuộc gọi trong CDMA 2000 1x

Nhắc đến chất l−ợng cuộc gọi, có 2 khía cạnh đáng quan tâm:

CDMA2000 1x sử dụng kỹ thuật mã hóa thoại kỹ thuật số EVRC (bộ mã hóa tốc độ biến đổi tăng cường) 8 bit, kết hợp với các kỹ thuật sửa lỗi tín hiệu, nhằm đảm bảo chất lượng tương đương với chất lượng đường truyền trong dây điện.

Khả năng rớt cuộc gọi trong CDMA2000 1x rất thấp nhờ vào đặc tính chuyển giao mềm, khác với các hệ thống khác thường gặp phải hiện tượng cuộc gọi bị ngắt quãng khi sóng yếu Công nghệ CDMA2000 1x cho phép cả hai trạm giữ cuộc gọi cho đến khi quá trình chuyển giao hoàn tất, với trạm mới hoàn toàn kiểm soát cuộc gọi trước khi trạm cũ cắt điều khiển Kỹ thuật này đảm bảo rằng việc chuyển giao giữa các trạm điều khiển cuộc gọi luôn diễn ra một cách liền mạch.

Kiến trúc mạng CDMA2000 1x

Sơ đồ kiến trúc mạng CDMA2000 1x

Mạng tổng thể được cấu trúc thành bốn lớp chính: lớp mạng lõi, bao gồm trung tâm chuyển mạng MSC và các thành phần chức năng liên quan; lớp mạng gói, với các phần tử giao tiếp với mạng dữ liệu gói; lớp mạng biên, kết nối với mạng truy cập vô tuyến thông qua các BTS và BSC; và lớp mạng quản lý, thực hiện các chức năng quản lý mạng, quản lý phần tử mạng và chăm sóc khách hàng.

Hệ thống CDMA2000 1x tuân thủ các chuẩn báo hiệu SS7 và IS-41, cung cấp dịch vụ tin nhắn ngắn (SMS), voicemail, dịch vụ trả trước, hệ thống dữ liệu gói và PSTN Giải pháp mạng này cho phép thực hiện đồng thời cả dịch vụ thoại và dữ liệu Dịch vụ dữ liệu gói dựa trên giao thức IP (dữ liệu vô tuyến) sử dụng loại dịch vụ Simple IP (SIP), yêu cầu người dùng đăng ký lại kết nối khi chuyển sang vùng mạng dữ liệu gói khác Sơ đồ kiến trúc mạng CDMA2000 1x được trình bày trong hình 2.2.

AAA Server Billing Server Printer DNS/DHCP Server

HS1 HS2 OK1 OK2 PS CONSOLE

Các mạng di động khác

PSTN và các mạng khác

Hỡnh 2.2: Sơ đồ kiến trúc mạng CDMA 2000 1X.

Nhiệm vụ chức năng các thành phần

Hệ thống mạng CDMA2000 1x bao gồm các khối hệ thống mạng riêng chia theo chức năng sau đây:

Mạng lõi bao gồm 1 trung tâm chuyển mạch (MSC): MSC là hệ thống phần cứng và phần mềm tích hợp với các khối sau:

- Trung tâm chuyển mạch di động MSC

- Bộ đăng ký tạm trú VLR

- Bé ®¨ng ký th−êng tró HLR

- Điểm chuyển mạch dịch vụ SSP

- Điểm điều khiển dịch vụ SCP

- Khối điều khiển dữ liệu gói vô tuyến BSS/PCF

- Các thành phần mạng dữ liệu gói : PDSN/ Home Agent/ Foreign Agent/ AAA Server

- Hệ thống khai thác và bảo trì (OMP)

♦ Trung tâm chuyển mạch MSC

MSC là trung tâm chuyển mạch chính, kết nối và quản lý các cuộc gọi trong hệ thống, thực hiện chuyển giao mềm thuê bao giữa các BTS và giám sát hoạt động mạng Nó cũng đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối mạng CDMA2000 1x với mạng PSTN, cho phép chuyển mạch giữa thuê bao di động và cố định, cũng như với các mạng di động khác Giao tiếp vật lý giữa MSC và PSTN sử dụng E1 SS7, trong khi kết nối với mạng dữ liệu IP/Internet được thực hiện qua nút dịch vụ dữ liệu gói (PDSN).

♦ Bộ đăng ký định vị tạm trú VLR

VLR lưu trữ thông tin về tất cả các thuê bao trong vùng phục vụ của MSC, gán cho các thuê bao từ vùng phục vụ khác một số tạm thời Nó cũng thực hiện việc trao đổi thông tin về các thuê bao chuyển vùng với HLR nơi thuê bao đã đăng ký Dữ liệu thuê bao trong VLR được cập nhật và chính xác hơn so với HLR.

Điểm chuyển mạch dịch vụ SSP là một thành phần quan trọng trong mạng thông minh (IN Network), đảm nhận vai trò chuyển mạch cho các dịch vụ liên quan trong hệ thống mạng thông minh.

♦ Bộ đăng ký định vụ thường trú HLR/AC

HLR là kho dữ liệu thông tin về khách hàng cần quản lý nh−:

- Lưu giữ thông tin về thuê bao (thuê bao và trạng thái thuê bao)

- Thông tin vị trí đăng kí của đầu cuối di động

- Thông tin MDN, IMSI (MIN)

- Module AC (Authentication Center): thực hiện chức năng bảo mật an toàn thông tin dữ liệu

9 Lưu trữ thông tin nhận thực thuê bao

9 Ngăn chặn xâm nhập bất hợp pháp

♦ Điểm điều khiển dịch vụ SCP

Là thành phần cốt lõi và quan trọng nhất trong hạ tầng cung cấp dịch vụ mạng thông minh, module điều khiển dịch vụ đảm nhiệm các chức năng cơ bản thiết yếu.

Nhận thông điệp truy xuất thông tin thuê bao từ SSP và truy xuất cơ sở dữ liệu thuê bao để xác định khả năng chuyển mạch dịch vụ.

- Thực hiện các dịch vụ khác nhau ở các mức logic khác nhau trên cơ sở các báo cáo sự kiện độc lập của SSP

- Gửi chỉ dẫn điều khiển tới cho các SSP t−ơng ứng

Cổng MSC (GMSC) đóng vai trò quan trọng trong việc định tuyến các cuộc gọi thoại và dữ liệu tới mạng đích khác, với các chức năng cơ bản như sau:

- Hỗ trợ kết nối tới nhiều loại mạng đích khác nhau: Mạng PSTN, mạng di động khác

- Hỗ trợ khả năng lưu trữ thông tin cước để thực hiện đối soát c ớc, ư thu thập và báo cáo c−ớc

- Hỗ trợ khả năng làm việc với một phần mềm quản lý mạng và quản lý phần tử mạng của một nhà khai thác thứ 3

♦ Khối điều khiển dữ liệu gói BSS/PCF

Cung cấp chức năng truy cập vô tuyến cho hệ thống trạm gốc từ đầu cuối đến trạm thu phát gốc, đồng thời thực hiện các chức năng logic của tổ hợp BTS và đầu cuối vô tuyến.

2.2.2.2 Mạng truy cập vô tuyến – RAN

Thuê bao kết nối mạng thông qua các trạm phát sóng BTS, với liên lạc giữa thiết bị đầu cuối và BTS diễn ra qua sóng vô tuyến Mỗi BTS kết nối đến MSC thông qua một hoặc nhiều đường E1, tùy thuộc vào dung lượng tải thực tế của từng BTS.

BTS (Base Transceiver Station) giao tiếp với MS (Mobile Station) thông qua giao diện vô tuyến UM Một BTS bao gồm các thiết bị thu phát, anten và hệ thống xử lý tín hiệu đặc thù, có thể được xem như một "modem" vô tuyến phức tạp.

BSC hoạt động như một thiết bị chuyển mạch, có khả năng quản lý nhiều BTS tùy thuộc vào lưu lượng của chúng BSC bao gồm các khối giao diện với MSC, các khối chức năng điều khiển BTS, khối giao diện với OMC (trung tâm vận hành và bảo dưỡng) và khối chuyển mạch Các chức năng chính của BSC rất quan trọng trong việc điều phối và tối ưu hóa hoạt động của mạng di động.

Quản lý mạng vô tuyến bao gồm việc theo dõi và điều chỉnh các ô và kênh logic để tối ưu hóa lưu lượng trong từng ô, đảm bảo chất lượng tín hiệu vô tuyến, giảm thiểu số cuộc gọi bị mất và cải thiện tỷ lệ chuyển giao thành công.

BSC (Base Station Controller) có vai trò quan trọng trong việc thiết lập, theo dõi và giải phóng các kết nối đến MS (Mobile Station) Dựa vào cường độ tín hiệu và chất lượng cuộc gọi tại MS, BSC quyết định công suất phát tối ưu nhằm giảm thiểu nhiễu và nâng cao chất lượng kết nối Ngoài ra, BSC còn quản lý quá trình chuyển giao để MS có thể chuyển sang ô có chất lượng tốt hơn, thực hiện chuyển giao giữa các kênh lưu lượng trong cùng một ô khi chất lượng kết nối quá thấp, và cân bằng tải giữa các ô mà không được phép chuyển sang ô khác.

- Quản lý mạng truyền dẫn : BSC quản lý, giám sát đ−ờng truyền từ BTS đến MSC để đảm bảo thông tin đúng và chính xác

2.2.2.3 Mạng dữ liệu gói – PDN (Packet Data Network)

Mạng dữ liệu gói đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối mạng CDMA2000 1x với các mạng gói khác, nhằm cung cấp các ứng dụng gói cho người dùng cuối của mạng CDMA2000 1x Các thành phần chức năng chính của mạng PDN bao gồm nhiều yếu tố thiết yếu để đảm bảo hiệu quả giao tiếp và cung cấp dịch vụ.

- Khối thực hiện Chức năng kiểm soát gói (Packet Control Function): Khối này th−ờng đ ợc tích hợp trong phần chuyển mạch lõi của − BSC/MSC

Khối thực hiện chức năng Nút dịch vụ dữ liệu gói (PDSN) hỗ trợ các dịch vụ như SIP (Simple IP), cho phép thuê bao thực hiện kết nối lại khi di chuyển giữa các mạng gói khác nhau, và MIP (Mobile IP), cho phép thuê bao duy trì kết nối mà không cần thực hiện lại khi chuyển mạng Ngoài ra, PDSN cũng hỗ trợ một số ứng dụng khác của mạng dữ liệu gói.

- Khối thực hiện chức năng AAA: hỗ trợ nhân lực, xác thực ng−ời dùng và tính c−ớc

- Khối thực hiện chức năng kiểm soát an ninh mạng : Firewall

- Khối thực hiện chức năng kết nối với mạng Internet: Bộ định tuyến Router

Cấu trúc địa lý hệ thống thông tin di động CDMA2000 1x

Mạng thông tin di động CDMA2000 1x là hệ rhống chia ô, có cấu trúc địa lý nh− sau:

Hỡnh 2.4: Cấu trúc địa lý của mạng CDMA 2000 1X

Vùng mạng GMSC hoạt động như tổng đài trung kế của mạng CDMA2000 1x, đảm bảo rằng tất cả các cuộc gọi đến thuê bao trong mạng sẽ được định tuyến đến một hoặc nhiều GMSC.

Vùng phục vụ MSC/VLR là một phần của mạng CDMA2000 1x, được chia thành nhiều khu vực để quản lý các thuê bao di động Để thực hiện cuộc gọi đến thuê bao di động, đường truyền sẽ được kết nối với MSC đang phục vụ thuê bao đó.

Vùng định vị LA được chia thành nhiều vùng phục vụ MSC/VLR, cho phép MS di chuyển tự do trong LA mà không cần cập nhật vị trí Thông báo tìm gọi MS được phát quảng bá trong mỗi LA, và mỗi LA có thể phụ thuộc vào một hoặc nhiều BTS nhưng chỉ thuộc một MSC/VLR Vùng định vị được chia thành các ô, mỗi ô tương ứng với một BTS có bán kính từ 350m đến 35km, tùy thuộc vào địa hình và lưu lượng thông tin Có hai loại BTS dựa trên cấu tạo anten sử dụng.

- BTS omnidirectional với anten vô h−ớng, bức xạ sóng điện từ ra toàn bộ không gian với góc bức xạ 360 0

- BTS sector với 2 hay 3 hay 6 anten định hướng 180 0 hay 120 0 hay

Đ − ờng truyền vô tuyến và thiết kê quy mô mạng

Thiết kế đ − ờng truyền vô tuyến

Để thiết kế một hệ thống liên lạc vô tuyến hiệu quả, bước đầu tiên là xác định đường truyền vô tuyến, bao gồm mật độ trạm gốc BTS và sự phủ sóng phù hợp Đặc biệt, để đảm bảo chất lượng dịch vụ indoor và outdoor trong môi trường đô thị, cần xem xét khả năng linh động và đàn hồi của mạng trong quá trình thiết kế.

Tính toán dung l − ợng ô

Số thuê bao và lưu lượng của mỗi thuê bao là yếu tố quan trọng để xác định tổng lưu lượng của ô Biết được dung lượng và phạm vi phủ sóng của ô giúp tính toán số lượng ô cần xây dựng Dung lượng ô có thể được xác định thông qua các mô phỏng hoặc công thức phân tích Tốc độ thông tin người sử dụng, đặc tính lưu lượng, và yêu cầu QoS (độ trễ, BER/FER) cũng là những yếu tố quyết định quan trọng trong việc xác định dung lượng ô.

Quỹ đường truyền xác định phạm vi phủ sóng của ô lớn nhất, và khi tính toán, cần chú ý đến các thông số như suy hao cáp, tăng tích anten, tạp âm máy thu và yếu tố chuyển giao mềm Hệ số chuyển giao mềm, ảnh hưởng lớn đến quỹ đường truyền, phụ thuộc vào sự tương quan shadowing và khả năng phủ sóng Chuyển giao mềm cung cấp hệ số phân tán vĩ mô thông qua việc tăng cường phân tán, và hệ số này thực sự phụ thuộc vào môi trường vô tuyến cùng số ngón của máy thu RAKE.

Dung l−ợng tối đa của 1 ô cấu hình 3 sector đ−ợc tính theo công thức sau:

G p = B w : hệ ố ử s x lý o B w : độ rộng băng trải phổ o R: tốc độ bÝt o Bộ mã hoá 8Kbps → R = 9,6Kbps o Bộ mã hoá 13Kbps → R = 14,4Kbps

• E b /I t : mật độ công suất tạp âm nhiệt trên giao thoa tổng cộng (6 ữ 7 dB)

• f: hệ số giao thoa từ các ô bên cạnh (0,56 1,28) ữ

• ν f : hệ số tích cực thoại (0,4 ữ 0,6)

• η c : hệ số điều khiển công suất chính xác (0,7 ữ 0,85)

Dung l−ợng của 1 sector trong ô cấu hình 3 sector: max 3 sec s M

M tor = (máy di động) Với s là hệ số tăng tích do chia sector (th−ờng lấy 2,55)

Trong thực tế, quá trình tải của một sector thường chỉ đạt khoảng 0,5 – 0,7 so với các giá trị tính toán Vì lý do này, số lượng thuê bao mà một sector có thể hỗ trợ sẽ thấp hơn so với giá trị dự kiến.

Lập kế hoạch phủ sóng

Mục tiêu chính của mạng thông tin số chia ô là đảm bảo phủ sóng toàn diện Một yếu tố quan trọng trong lập kế hoạch phủ sóng vô tuyến là mô hình truyền sóng, với độ chính xác dự đoán phụ thuộc vào việc đánh giá địa hình, cây cối và nhà cửa Độ chính xác này rất quan trọng để xác định suy hao đường truyền, từ đó quyết định kích thước ô và yêu cầu cơ sở hạ tầng Đánh giá quá cao có thể dẫn đến lãng phí tài nguyên, trong khi đánh giá quá thấp sẽ gây ra chất lượng phủ sóng kém Các mô hình truyền sóng thường đơn giản hóa điều kiện thực tế, dẫn đến sai lệch trong môi trường đô thị phức tạp Mô hình thực nghiệm chỉ cung cấp hướng dẫn chung và cần có thông số đo đạc cụ thể để thiết kế chính xác cho khu vực đô thị Dữ liệu đo được có thể sử dụng trực tiếp để lấy thông tin về các ô và điều chỉnh các hệ số của mô hình truyền sóng nhằm cải thiện độ chính xác cho môi trường cụ thể.

Trong môi trường đô thị, việc truyền sóng chịu ảnh hưởng của hiện tượng shadowing Để đảm bảo tín hiệu đạt ít nhất 90% diện tích ô, cần tính đến biên shadowing trong quỹ đường truyền Biên shadowing này phụ thuộc vào độ lệch tiêu chuẩn của mức tín hiệu, với biên fading shadow thường dao động từ 8dB đến 9dB trong các khu vực đô thị điển hình.

Các mô hình truyền sóng

Người thiết kế sử dụng mô hình truyền sóng để xác định số lượng ô cần thiết cho yêu cầu phủ sóng mạng, phân phối lưu lượng, chuyển tải giữa các ô và chọn vị trí đặt ô, đồng thời dự đoán nhiễu giao thoa Mô hình này cũng hỗ trợ tối ưu hóa chuyển giao và điều chỉnh mức công suất trong hệ thống Mặc dù không có mô hình nào hoàn hảo cho mọi trường hợp thực tế, việc sử dụng một hoặc nhiều mô hình giúp xác định suy hao đường truyền trong mạng Mỗi mô hình có ưu điểm riêng, và nếu hiểu rõ hạn chế của chúng, có thể xây dựng thiết kế RF hiệu quả cho mạng.

Nhiều mô hình thực nghiệm đã được áp dụng để dự đoán suy hao đường truyền, trong đó hai mô hình phổ biến nhất là Hata-Okumura và Walfisch-Ikegami.

Hầu hết các công cụ truyền sóng đều dựa trên biến đổi của mô hình Hata, một quan hệ thực nghiệm được rút ra từ khảo sát kỹ thuật của Okumura, cho phép áp dụng kết quả vào các công cụ tính toán Mô hình Hata được phát triển từ chuỗi các bảng biểu của Okumura, đã được sử dụng rộng rãi trong các mô hình thông tin vô tuyến Theo đó, mô hình Hata được sử dụng để xác định suy hao trung bình L50 thông qua các biểu diễn sau.

Mô hình Hata có hiệu quả trong phạm vi tham số sau: tần số cao tần fc nằm trong khoảng từ 150 đến 1500 MHz, chiều cao của trụ anten trung bình hb nằm trong khoảng từ 30 đến 200m, chiều cao của trụ anten địa phương hm nằm trong khoảng từ 1 đến 10m và bán kính phủ sóng r nằm trong khoảng từ 1 đến 20 km Hệ số độ lớn a(h m ) được tính theo công thức khác nhau tùy thuộc vào loại thành phố: - Đối với các thành phố nhỏ và trung bình, a(h m ) được tính như sau: a(h m ) = (1,1logf c – 0,7)h m – (1,56logf c –0,8) [dB].- Đối với các thành phố lớn, a(h m ) được tính theo hai công thức khác nhau tùy thuộc vào tần số cao tần: + Nếu fc ≤ 200 MHz, a(h m ) = 8,29(log1,54h m ) 2 – 1,1 [dB]. + Nếu fc ≥ 400 MHz, a(h m ) = 3,2(log11,75h m ) 2 – 4,97 [dB].

Mô hình này hiện có xu hướng trung bình trong một số trường hợp nghiêm trọng và không thể ứng phó với các biến động nhanh chóng trên mạng Điều này có nghĩa là mô hình này có certain limitations và không phù hợp với mọi tình huống trong môi trường đa dạng và dinh dvi của mạng.

2.3.4.2 Mô hình Walficsh_Ikegami (COST 231)

Mô hình ước tính suy hao đường truyền này được áp dụng trong môi trường đô thị để đánh giá suy hao tín hiệu số chia ô trên dải tần từ 800MHz đến 2000MHz Mô hình này bao gồm ba thành phần chính, bao gồm suy hao trong không gian tự do, suy hao tán xạ và nhiễu từ mái nhà xuống đường phố, cũng như suy hao multiscreen, giúp đánh giá chính xác hơn suy hao đường truyền trong môi trường đô thị.

L 50 = L f + L rts + L ms hay L 50 = L f khi L rts + L ms ≤ 0

• Víi: o L f : suy hao không gian tự do o L rts : suy hao tán xạ và nhiễu x t mái nhà xu ng đường phố ạ ừ ố o L ms : suy hao multiscreen

• Suy hao không gian tự do được xác định nh sau: ư

• Suy hao tán xạ và nhiễu xạ :

Lrts = -16,9 – 10logW + 10logfc + 20log∆hm + L0 [dB]

• Víi: o W: độ rộng ®−êng phố (m) o ∆h m = hr – hm (mạng) o L 0 = -9,646 dB với 35 o ≥ φ ≥ 0 o o L 0 = 2,5 + 0,075(φ-35) dB với 55 o ≥ φ ≥ 35 o o L 0 = 4 - 0,114(φ-55) dB với 90 o ≥ φ ≥ 55 o o φ: góc t−ơng ứng tạo với đ ờng phố −

• Víi: o b: khoảng cách giữa các toà nhà dọc theo đường truyền vô tuyến (mạng) o L bsh = -18log11 +∆hb; h b > h r o L bsh = 0; hb < hr o k a = 54; h b > h r o k a = 54 – 0,8h b ; r ≥ 500m; hb ≤ hr o k a = 54 – 1,6∆hbr; r < 500m; h b ≤ hr o kd = 18; hb < hr o b r m b d h h h k h ≥

= c f k f ở thành phố trung bình và vùng ngoại ô có mật độ cây vừa phải o 1 ;

• Phạm vi của các thông số mà mô hình Walficsh có hiệu lực: o 800 ≤ f c ≤ 2000 MHz o 4 ≤ h b ≤ 50 m o 1 ≤ hm ≤ 3 m o 0,02 ≤ r ≤ 5 km

• Các giá trị mặc định sau có thể đ−ợc sử dụng cho mô hình: o b = 20 ÷ 50 m o W = b/2 o φ = 90 o o h r = 3 (số sàn) + roof; roof = 3m đối với nhà mái dốc và 0m đối với nhà mái bằng.

Các dịch vụ cung cấp

Các dịch vụ cơ bản

Dịch vụ thoại tích hợp với nhiều tính năng hữu ích, bao gồm chuyển hướng cuộc gọi, chuyển tiếp cuộc gọi và hiển thị/ ẩn số gọi đến, được cung cấp trên cùng một mạng lưới.Translation: The phone service comes with various useful features, including call forwarding, call transfer, and displaying/hiding incoming call numbers, all provided on the same network.

- Dịch vụ dữ liệu: fax, truy cập Internet tốc độ cao, truyền dữ liệu tốc độ tới 2,45Mbps …

- Dịch vụ nhắn tin SMS

- Dịch vụ hộp th− thoại Voice Mail.

- Dịch vụ đàm thoại bán song công Push to Talk.

Các dịch vụ gia tăng giá trị khác

- Dịch vụ trả tr−ớc (cho thoại và dữ liệu)

- Dịch vụ mạng riêng ảo (Wireless Virtual Private Network)

- Dịch vụ Ring Back Tone

- Dịch vụ Nhóm số gia đình (Group number/Family number)

- Dịch vụ ng−ời nghe trả tiền (Free Phone)

- Dịch vụ giảm giá theo phạm vi sử dụng, theo thời gian sử dụng (Cell and Time Discount Service – CTD)

- Dịch vụ quảng cáo (Wireless Advertisement)

- Dịch vụ số thuê bao duy nhất (Unified number service)

- Dịch vụ gia đình, học sinh (Mobile mother/son handset service – Kid card)

- Dịch vụ thông tin vị trí (Location Information service)

- Dịch vụ đảm bảo chất l−ợng (Premium Rate Call – PRC)

- Dịch vụ chống quấy nhiễu (No Disturb Service)

- Ring tones và logo downloads

- Download games, nhạc, video clip

Ch−ơng 3 Công nghệ CDMA2000 1x EV-DO

H − ớng phát triển

Các nhà khai thác không chỉ tập trung vào công nghệ CDMA2000 1x mà còn hướng tới phát triển mạng di động với CDMA2000 1xEV-DO, nhằm cải thiện tốc độ, chất lượng, độ tin cậy và sự đa dạng trong các dịch vụ di động dành cho khách hàng.

DO còn đ−ợc biết đến với các tên nh− CDMA IS-826, CDMA High - speed Data Rate (HDR) hay CDMA Evolution of Data Optimazation

Vì thoại và dữ liệu có yêu cầu khác nhau, việc kết hợp hai dịch vụ này trên cùng một sóng mang sẽ không hiệu quả Thiết kế 1xEV cần một sóng mang CDMA riêng biệt, nhưng hoàn toàn tương thích với công nghệ CDMA2000 1x, tức là cần một sóng mang riêng cho thoại.

Hệ thống có khả năng phục vụ một số lượng thuê bao nhất định trong mỗi cell site, dựa trên quỹ tài nguyên tần số cố định, chẳng hạn như 1,25MHz băng thông

- Mức độ của các dịch vụ đ−ợc cung cấp: thông l−ợng dữ liệu trung bình có thể cung cấp đ−ợc cho mỗi thuê bao

Hiệu suất ghép kênh là chỉ số quan trọng để đánh giá khả năng cung cấp tài nguyên của hệ thống cho từng thuê bao trong số nhiều thuê bao cùng kết nối vào mạng Khi hệ thống hoạt động ở chế độ tải cao, nhiều thuê bao sẽ đồng thời cố gắng kết nối, và thông lượng thực tế của mỗi thuê bao sẽ được xác định dựa trên hệ số này.

Bảng 3.1 : So sánh thông l−ợng giữa các công nghệ.

Các đặc điểm mới của CDMA2000 1xEV-DO

Vấn đề tăng tốc cụm dữ liệu

- Cung cấp các kỹ thuật mã hoá và điều chế đa mức tiên tiến

- Tương thích tốc độ dữ liệu tới các kênh để xác định một cách nhanh nhất tính năng di động của thuê bao và fading tín hiệu

- Sử dụng các kỹ thuật phân tập tiên tiến để giảm fading

Hỡnh 3.1: Sơ đồ kiến trúc mạng CDMA 2000 1xEV-DO

Cơ chế thích ứng tốc độ của EV-DO

Các hệ thống dữ liệu gói 3G hiện tại nh− 1xRT và W-CDMA đ−ợc tối

EV-DO sử dụng sơ đồ thích ứng tốc độ hiệu quả, cho phép BTS điều chỉnh nhanh chóng tốc độ dữ liệu cho từng người dùng, tối ưu hóa tốc độ từ 38,4 kbps đến 2,45 Mbps Nhờ vào việc lựa chọn các phương pháp điều chế như QPSK, 8-PSK và 16-QAM, BTS EV-DO cung cấp tốc độ dữ liệu cao nhất dựa trên tình trạng kênh truyền cụ thể Hệ thống còn tích hợp cơ chế ARQ lai, giúp loại bỏ sai sót từ đầu cuối, đặc biệt trong các tình huống di động cao.

Hỡnh 3.2: Sơ đồ thích ứng tốc độ của 1xEV-DO.

Mô hình điều chế và mã hoá tiên tiến

"EV-DO không chỉ sử dụng đa số mức điều chế mà còn hỗ trợ nhiều mức điều chế, gồm 8-PSK và 16-QAM, so với các chuẩn 3G hiện tại chỉ giới hạn ở QPSK Sự sử dụng các mức điều chế cao hơn cho phép EV-DO hoạt động với một tốc độ truyền tải cao hơn, tăng hiệu suất dải thông."

Phân cực marco qua việc lựa chọn vô tuyến

Ghép kênh hiệu quả khi sử dụng phân cực đa ng − ời dùng

Hỡnh 3.3: Thông l−ợng hệ thống trung bình tăng khi sử dụng phân cực đa ng−ời dùng

Các tính năng khác của EV-DO

EV-DO stands out from 1xRTT và W-CDMA dùng trên đường lên, nhờ khả năng tùy biến tốc độ EV-DO hỗ trợ tốc độ dữ liệu từ 9,6kbps đến 153,6kbps Với tính năng điều khiển tốc độ tùy biến, BTS có thể kiểm soát tốc độ dữ liệu cho mỗi đầu cuối và toàn bộ các đầu cuối, tăng thông lượng đường lên và điều khiển giao thoa Khi được sử dụng triệt để, điều khiển tốc độ này cho phép BTS đạt được thông lượng đường lên lên tới 50% hơn so với các hệ thống 3G chuyên dụng cho cuộc gọi.

• Luôn luôn hoạt động (Luôn online)

- Cho phép đầu cuối không tích cực vào trạng thái chờ để tiết kiệm pin

- Giảm quá tải địa chỉ hoá yêu cầu đối với các khung đường xuống

- Quản lý chất l−ợng đ−ờng lên và xuống tốt hơn

Trong hệ thống EV-DO, khi một thiết bị đầu cuối ở trạng thái tích cực, nó được gọi là có "kết nối" với mạng Khái niệm kết nối này tương tự như một cuộc gọi trong các hệ thống thoại, nhưng có một điểm khác biệt quan trọng Đối với thoại, cuộc gọi thường kéo dài vài phút, trong khi với dữ liệu gói, kết nối này rất ngắn và có thể được thiết lập hoặc ngắt nhiều lần trong một phiên dữ liệu.

EV-DO có khả năng tự khôi phục kết nối mở rộng, cho phép mạng điện thoại di động khôi phục liên kết một cách nhanh chóng với thuê bao Điều này có ý nghĩa đặc biệt với các ứng dụng dữ liệu gói cố định, vì nó cho phép mạng thiết lập lại kết nối một cách nhanh chóng và hiệu quả, giúp cải thiện trải nghiệm sử dụng.(Note: I have rewritten the original content by providing important sentences that contain the meaning of a coherent paragraph, while complying with SEO rules.)

Chuẩn mạng EV-DO Interoperability Specification (IOS) xác định các giao diện giữa các thành phần trong mạng EV-DO, bao gồm giao diện giữa mạng truy cập vô tuyến và các thiết bị như PDSN, AAA servers Nó cũng quy định các giao diện giữa các mạng truy cập vô tuyến EV-DO của các nhà cung cấp khác nhau, giúp các nhà khai thác không dây có sự linh hoạt hơn trong việc lựa chọn nhà cung cấp dịch vụ.

Here is the rewritten paragraph:"EV-DO còn có khả năng tương thích với các mạng thoại 1xRTT và CDMA IS-95A/B, cho phép các thiết bị cầm tay dual-mode (CDMA/EV-DO) có thể nhận và thực hiện các cuộc gọi thoại ngay cả khi đang tham gia một phiên dữ liệu EV-DO, mang lại sự tiện lợi và linh hoạt hơn cho người dùng."

Từ các phân tích trên cho thấy, dung l−ợng dữ liệu của CDMA 1xEV-

Hỡnh 3.4: So sánh tốc độ download giữa các công nghệ

Ph−ơng pháp quy hoạch mạng thông tin di động thế hệ 3 cdma2000 1x ứng dụng tại việt nam

Quy hoạch dung l − ợng mạng

Mật độ l − u l − ợng

Lưu lượng được đo bằng mật độ lưu lượng, với đơn vị là Erlang, như vậy khi nói về lưu lượng, ta hiểu đó là mật độ lưu lượng

Có nhiều định nghĩa về Erlang nh−ng đơn giản nhất thì một Erlang là một kênh thông tin làm việc trong một giờ.

Tải hệ thống

Cấp dịch vụ

Với : - M : Số kênh (số ng−ời sử dụng) mà trạm có thể phục vụ

- Tải lưu lượng trung bình của cell là :

- λ là số di động (người dùng) trung bình trong 1 giây

- 1/ à (giây) là thời gian trung bình cuộc gọi

Mối quan hệ giữa các tham số trong (4.2) với 3 giá trị QoS khác nhau đ−ợc thể hiện bằng độ thị hình 4.1

Hỡnh 4.1: Quan hệ giữa số kênh và tải theo bảng Erlang-B

4.2.3.2 Mô hình Erlang-C Điểm khác biệt của mô hình này so với mô hình Erlang-B là ở chỗ các cuộc gọi bị nghẽn sẽ tiếp tục gọi lại cho đến khi thành công thì thôi, các cuộc gọi lại đ−ợc mô hình hoá nh− một hàng đợi tức là sẽ không bị mất mà bị trễ lại cho đến khi có thể

Xác suất theo Erlang-C bằng xác suất các cuộc gọi bị trễ, hay xác suất trÔ P

Các giả thiết về M, η nh− mô hình Erlang-B Mối quan hệ trong (4.4) đ−ợc biểu hiện trên hình 4.2 với 3 xác suất trễ khác nhau

Hỡnh 4.2: Quan hệ giữa số kênh và tải theo bảng Erlang-C

Nh− vậy ta thấy mô hình Erlang-C cần nhiều kênh hơn mô hình Erlang-

B để đáp ứng tải lưu lượng và xác suất nghẽn

Một số khái niệm khác

Các hệ thống thông tin di động có thể bị nghẽn các cuộc gọi ở trạm gốc khi không còn kênh, đây được gọi là nghẽn cứng Tuy nhiên, trong CDMA, khi số người sử dụng tăng thì mức nhiễu cũng tăng theo, làm ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ và tỷ lệ mất khung FER tăng, dẫn đến tỷ lệ rớt cuộc gọi cao hơn Đặc biệt, trong trường hợp này, người ta gọi là nghẽn mềm vì số người sử dụng có thể tăng nếu nhà cung cấp dịch vụ muốn chấp nhận mức nhiễu cao hơn và chất lượng dịch vụ thấp hơn, và như vậy, trong CDMA tồn tại hai kiểu nghẽn: nghẽn cứng và nghẽn mềm.

"Sạc mềm: Khi số lượng người sử dụng tăng, mức đối kháng đối với người dùng mới sẽ tăng theo Nếu mức độ này vượt quá mức độ chấp nhận được, cuộc gọi sẽ bị từ chối, dù trạm gốc vẫn còn nhiều kênh trống."Translation:"Soft charging: When the number of users increases, the resistance for new users will also increase If this level exceeds the acceptable limit, the call will be rejected, even if there are still many channels available at the base station."

- Nghẽn cứng: Một cuộc gọi có chất l−ợng tốt nh−ng nếu không có kênh tại trạm gốc thì cuộc gọi vẫn bị nghẽn

4.2.4.1 Nhgẽn mềm trong hệ thống

Chúng ta phân tích điều kiện nghẽn mềm trong tuyến lên từ trạm di động đến trạm gốc, do đây là tuyến có giới hạn dung lượng Giả sử rằng trạm gốc có đủ kênh, nghẽn cứng sẽ không xảy ra Mỗi cell có M người sử dụng và hệ thống có K cell, với khả năng điều khiển công suất hoàn hảo Tỷ số E i /I o tại trạm di động là khác nhau.

Nghẽn mềm xảy ra khi tổng nhiễu vượt quá giá trị ngưỡng, bao gồm tổng nhiễu vợt (I_t), nhiễu từ trạm gốc (I_c), nhiễu từ các cell khác (I_o) và nhiễu t

E bi : Năng l−ợng bít trên tín hiệu trạm di động thứ i trong cell đang xét

E bij : Năng l−ợng bít trên tín hiệu trạm di động thứ i trong cell thứ j

Tốc độ mã hóa thoại của Vocoder ảnh hưởng đến hiệu suất truyền thông Hệ số tích cực thoại của trạm di động thứ i trong cell đang xét là v fi, trong khi hệ số tích cực thoại của trạm di động thứ i trong cell thứ j được ký hiệu là v fij.

Gọi : B w là băng thông phổ

I d = I t / B w là một độ nhiễu trung bình

1/à = I t / N là mức tạp âm nền

Xác suất xảy ra nghẽn mềm P(blocking) là :

4.2.4.2 Nghẽn cứng trong hệ thống

Khi tỷ lệ nhiễu tổng so với mức tạp âm nền đủ nhỏ, xác suất xảy ra nghẽn mềm trở nên không thể Hệ thống được xem xét bao gồm 3 cell (hình 4.3).

Hỡnh 4.3: Mô phỏng các vùng chuyển giao mềm

Trong hệ thống bình thường, tải thực (real load) và tải biểu kiến (apparent load) là tương đương nhau Tuy nhiên, trong CDMA, tải biểu kiến là lượng tải mà người sử dụng phải trả tiền tính cước, trong khi tải thực là giá trị thực tế mà hệ thống đã sử dụng Sự khác biệt chính giữa hai loại tải này nằm ở quá trình chuyển giao, khi hai đường trạm di động sử dụng tài nguyên kênh từ hai cell khác nhau cùng lúc, và nếu có ba đường thì sẽ từ ba cell Do đó, hệ số tải (load factor) được định nghĩa là tỷ số giữa tải thực và tải biểu kiến.

Nh− vậy trong thực tế thì tải thực luôn luôn đ−ợc sử dụng để tính số kênh cần thiết trong hệ thống.

Dung l − ợng hệ thống

4.2.5.1 Dung l−ợng tuyến lên (MS -> BTS)

Trong một hệ thống CDMA, khi trạm gốc BTS sử dụng anten đẳng hướng phục vụ đồng thời M trạm di động MS, thì (M-1) MS còn lại sẽ tạo ra nhiễu đồng kênh Tại trạm gốc, công suất tín hiệu trung bình thu được từ trạm di động thứ i được ký hiệu là S ri Từ đó, công suất cho một bít tín hiệu E b có thể được xác định.

R (bps) : Tốc độ truyền dữ liệu thoại (9.6 kbps hoặc 14.4 kbps)

N o B W : Công suất tạp âm nhiệt

N o (Noise) : Là mật độ phổ công suất tạp âm nhiệt

B W : Băng thông của tín hiệu trải phổ (1.25 MHz)

I C : Là mật độ phổ công suất nhiễu đồng kênh trung bình vì bản chất đây chính là nhiễu do các trạm di động khác trong cell gây ra: ri

Với v f là hệ số tích cực thoại (Voice factor)

Trong hệ thống IS-95 và công nghệ CDMA, tốc độ đầu ra của Vocoder thay đổi tùy thuộc vào hoạt động thoại thực tế Khi không có tiếng nói từ người dùng, tốc độ đầu ra của Vocoder sẽ giảm, giúp tiết kiệm công suất phát và giảm thiểu nhiễu không cần thiết.

Việc sử dụng Vocoder với tốc độ biến đổi giúp giảm tổng công suất nhiễu, vì khi không có tín hiệu thoại, Vocoder sẽ không phát Hệ số giảm này được gọi là hệ số tích cực thoại v f.

Nếu Vocoder phát liện tục thì v f = 1, nh−ng thống kê thoại cho thấy thuê bao chỉ sử dụng khoảng 40% - 50% thời gian thoại nên trong thực tế th× v f = 0.4 ~ 0.5

Giả sử điều khiển công suất hiệu quả, tín hiệu từ tất cả các di động đến trạm gốc có công suất thu đồng nhất, tức là S ri = S r cho mọi giá trị i trong khoảng [1, M-1] Tổng mật độ phổ công suất của tạp âm nhiệt và nhiễu đồng kênh được ký hiệu là I t.

Trong môi trường thực tế, ngoài nhiễu do di động trong cell phục vụ, còn tồn tại nhiễu từ các cell lân cận Mức độ nhiễu này phụ thuộc vào khoảng cách giữa cell phục vụ và các cell xung quanh; nếu bán kính của cell phục vụ lớn, nhiễu sẽ giảm và ngược lại Hệ số nhiễu giữa các cell f có thể được đánh giá, mặc dù việc tính toán không hề đơn giản, nhưng có thể xác định thông qua thực nghiệm.

Nếu gọi ρ là hệ số tải của cell thì đại l−ợng nghịch đảo của (1+ρ) đ−ợc gọi là hệ số sử dụng lại tần số :

Lý t−ởng là F=1, trong tr−ờng hợp 1 trạm gốc tức là ρ = 0, còn tr−ờng hợp có nhiều trạm gốc thì ρ sẽ tăng và F giảm t−ơng ứng

Hệ số tải cho biết rằng trong trường hợp chỉ có một cell đơn phát đẳng hướng, sẽ không có nhiễu từ các cell khác và cell có thể đạt dung lượng cực đại M max Tuy nhiên, trong thực tế, cell được chia thành các sector, và dù các trạm di động trong các cell (sector) bên cạnh được điều khiển công suất bởi cell đó, vẫn có một phần công suất từ chúng gây nhiễu cho cell hoặc sector đang xem xét Điều này dẫn đến việc cell này phải chịu thêm tải từ các trạm di động khác, làm giảm dung lượng hệ thống với hệ số tải ρ < 1 Hệ số tải cũng là thước đo đánh giá nhiễu của hệ thống so với mức tạp âm nhiệt Khi sử dụng anten sector, ta có thể đạt được tăng ích xử lý so với anten đẳng hướng.

Hỡnh 4.4 Sử dụng anten sector hoá để giảm nhiễu

Việc sector hóa cell giúp giảm nhiễu từ các máy di động của các cell khác bằng cách chia nhỏ cell thành 3 hoặc 6 sector, thay vì sử dụng anten đẳng hướng 360 độ Mỗi sector sẽ chỉ thu tín hiệu trong góc độ 120 độ hoặc 60 độ, dẫn đến mức nhiễu giảm khoảng 3 hoặc 6 lần, tương ứng với giá trị tăng ích của anten sector hóa Giá trị tăng ích này có thể được tính toán dựa trên tăng ích của anten sector hóa, phân bố không gian và khoảng cách giữa các trạm di động gây nhiễu trong cell đến trạm đang xét.

4.2.5.2 Dung l−ợng tuyến xuống (BTS -> MS)

Dung lượng tuyến xuống có liên quan chặt chẽ đến việc điều khiển công suất phát của các trạm di động Để đạt hiệu quả tối ưu, công suất phát cần phải đúng với nhu cầu của từng trạm, vì nếu phát quá mức cần thiết sẽ gây ra nhiễu cho các trạm di động lân cận Điều này đặc biệt quan trọng trong các khu vực chuyển giao, nơi mà một trạm có thể nhận tín hiệu từ hai trạm gốc Việc điều khiển công suất được thực hiện thông qua các bản tin mà trạm gốc nhận từ các thiết bị di động (MS), trong đó báo cáo kết quả đo được về công suất và mức độ nhiễu.

Việc tối ưu hóa công suất điều khiển được xác định khi hệ số phẩm chất của các kênh mang có giá trị dương Hệ số phẩm chất của từng kênh tại trạm gốc được định nghĩa là hiệu số giữa tỷ số mức năng lượng bít trên nhiễu thu được và tỷ số chuẩn.

Thực tế chỉ ra là để có đ−ợc dung l−ợng tối đa thì các mức công suất phát đối với các kênh của trạm gốc nh− sau:

Công suất phát cho một trạm di động là : chan total traffic

M là số thuê bao mà trạm gốc có khả năng phục vụ ξ CO là hệ số kênh cần thiết cho việc bổ sung kênh l−ợng dựa trên yêu cầu của các thiết bị di động, tùy thuộc vào các kiểu chuyển giao khác nhau α chan là hệ số tích cực của kênh.

N p : Số l−ợng kênh nhắn tín

P(traffic)mobile đại diện cho giá trị danh định, trong khi công suất phát thực tế cho di động có thể biến đổi ±4dB tùy thuộc vào việc điều chỉnh công suất cho từng thiết bị Trong tuyến xuống, các kênh lưu lượng bổ sung là cần thiết để đảm bảo quá trình chuyển giao liên quan đến tỷ lệ vùng chuyển giao.

Kiểu chuyển giao % Vùng chuyển giao Giá trị của ξ CO

Bảng 4.3: Các kiểu chuyển giao và hệ số mào đầu t−ơng ứng.

Quy hoạch vùng phủ sóng

Quü ® − êng truyÒn

Quỹ đường truyền cung cấp thông tin về tổn hao đường truyền tối đa cho mỗi tuyến và xác định tuyến nào bị giới hạn Biết được tổn hao tối đa giúp xác định bán kính tối đa của vùng phủ sóng cell Thay vì sử dụng các phương trình dự đoán, chúng ta có thể tính tổn hao tối đa từ quỹ đường truyền và áp dụng các mô hình đường truyền để xác định bán kính cell Quỹ đường truyền thực chất là sự cân bằng giữa các yếu tố tăng ích, tổn hao và dự trữ nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động tối ưu Đối với tuyến xuống, các tham số trong các phương trình cần phải dương.

Vùng phủ sóng đ − ờng lên (Reverse Link, Up Link)

Tổn hao đường truyền tối đa mà trạm gốc có thể chấp nhận được xác định bởi tỷ số tín hiệu trên nhiễu (CIR), số lượng người sử dụng đồng thời và công suất phát tối đa của trạm di động Tại trạm gốc, tỷ số này được tính toán để đảm bảo hiệu suất truyền tải tối ưu.

P m : Công suất đầu ra bộ khuếch đại của trạm di động

G b : Tăng ích anten trạm gốc bao gồm các tổn hao cáp

G m : Tăng ích anten trạm di động bao gồm các tổn hao cáp

L p (r) : Tổn hao đ−ờng truyền tuyến lên

M : Số người sử dụng đồng thời v f : Hệ số tích cực thoại

F : Hệ số sử dụng lại tần số

[N O B W ] Cell : Tạp âm nhiệt của trạm gốc

+ : tuỳ vào tải của hệ thống theo quan hệ là

(4.18) với ρ lầ hệ số tải của cell

Tổn hao đường truyền tối đa mà di động cho phép theo (4.17) là :

Tính theo dB thì (4.19) trở thành :

Tổn hao truyền dẫn tối đa là :

Vùng phủ sóng đ − ờng xuống (Forward Link, Down Link)

Đường biên của cell trong hệ thống truyền thông được xác định bởi tỷ số năng lượng chip trung bình so với nhiễu, cụ thể là mật độ phổ thu được từ kênh pilot.

Tính theo đơn vị dB và tính T(r) ta đ−ợc :

Trong đó : Φ P : Phần trăm công suất sử dụng cho kênh pilot

P C : Công suất phát trạm gốc (cell)

L P (r) : Tổn hao đ−ờng truyền tuyến lên v f : Hệ số tích cực thoại

[N O B W ] Cell : Tạp âm nhiệt của trạm gốc

Giá trị yêu cầu tối thiểu cho kênh pilot được xác định bởi công thức ξ = I oc / I o, trong đó I oc là mật độ phổ công suất nhiễu của các cell khác, và I o là mật độ phổ công suất nhiễu của cell phục vụ.

Cân bằng tuyến (Link Balance)

Để tối ưu hóa hệ thống, việc cân bằng tuyến giữa đường lên và đường xuống là rất quan trọng, nhằm đảm bảo nhiễu tối thiểu và loại trừ vấn đề chuyển giao Vùng phủ sóng của đường lên phụ thuộc vào hệ số tải, trong khi đường xuống được xác định bởi tỷ số (E C /I t) tối thiểu Để đạt được sự cân bằng tuyến, đường bao vùng phủ sóng của cả hai hướng cần phải trùng nhau.

Chúng ta phải quy hoạch để cân bằng được tổn hao đường truyền ở 2 tuyến, hệ số cân bằng là :

Dựa vào tham số B f, người ta có thể xác định giới hạn của các tuyến đường Cụ thể, nếu B f < 0, đường xuống sẽ bị giới hạn, trong khi B > 0 cho thấy đường lên bị giới hạn Hệ thống đạt trạng thái cân bằng khi B = 0 Tuy nhiên, trong thực tế, nếu B f < -δ thì đường xuống cũng bị giới hạn, và ngược lại, B > δ sẽ dẫn đến việc đường lên bị giới hạn Hệ thống sẽ cân bằng khi B ≤ δ.

Quy hoạch độ lệch định thời

Chuỗi PN ngắn

Mỗi chuỗi PN ngắn đ−ợc tạo ra khi sử dụng thanh ghi dịch với 15 phần tử trễ, chiều dài của chuỗi là 215 = 32,768 chip Nếu chúng ta dịch chuỗi

Khi một chip PN được sử dụng, nó sẽ tạo ra một chuỗi PN mới với cùng chiều dài, cho phép lý thuyết tạo ra tới 32,768 chuỗi PN khác nhau cho trạm gốc Do đó, việc quy hoạch chuỗi PN trở nên không cần thiết.

Vấn đề chính là nếu mỗi trạm gốc sử dụng một chip khác nhau, dải an toàn sẽ bị hạn chế Cụ thể, với tốc độ phát 1.2288 Mbps, khoảng thời gian của mỗi chip là 0.81380 giây.

Khoảng thời gian này sẽ t−ơng ứng với khoảng cách truyền là :

Tốc độ ánh sáng là 3x10^8 m/s Giả sử có hai trạm gốc BTS1 và BTS2, với chuỗi PN của BTS1 khác chuỗi PN của BTS2 một chip Trạm di động cách BTS1 488m và cách BTS2 244m.

Hỡnh 4.5 Tr−ờng hợp MS không thể phân biệt đ−ợc hai trạm gốc

Khoảng cách 488m tương ứng với độ trễ 2 chip, trong khi 244m tương ứng với độ trễ 1 chip Trong miền thời gian của chuỗi PN, tín hiệu từ BTS1 đến MS sẽ bị dịch đi 2 chip, trong khi tín hiệu từ BTS2 chỉ bị dịch đi 1 chip Điều này có nghĩa là tín hiệu PN từ BTS1 đến MS sẽ đến muộn hơn 2 chip so với BTS2.

Do tín hiệu phát PN của BTS2 chậm hơn BTS1 một chip, nên tại MS, hai tín hiệu xuất hiện đồng thời và giống nhau Điều này khiến MS không thể phân biệt được chuỗi PN của từng trạm gốc, dẫn đến việc không nhận dạng được trạm gốc.

Hình 4.6 MS không nhận dạng được trạm gốc Để khắc phục vấn đề này, chuẩn IS-95 quy định rằng các chuỗi PN dùng để nhận dạng trạm gốc phải cách nhau ít nhất 64 chip Khoảng cách 64 chip này được gọi là độ lệch chuẩn định thời (PN offset).

Nghĩa là chuỗi PN với độ lệch chuẩn định thời 1 (PN offset = 1) sẽ khác chuỗi PN có PN offset = 0 là 64 chíp, và chuỗi PN với PN offset = 4 sẽ cách

MS không phân biệt đ − ợc 2 chuỗi PNPN: Chuỗi giả ngẫu nhiên (Pseudo – Noise Sequence) chuỗi PN với PN offset = 0 là 4x64 chíp = 256 chíp Với độ lệch chuẩn là

64 chíp thì số chuỗi PN tối đa có thể dùng là :

Trong thực tế các chuỗi PN cách nhau nhiều hơn 64 chíp (là bội số của

64 chíp), tham số chỉ ra điều đó gọi là PILOT_INC

Nếu PILOT_INC = 1, khoảng cách giữa các chip là 64 chip; nếu PILOT_INC = 2, khoảng cách là 128 chip Do đó, số chuỗi PN có thể sử dụng sẽ nhỏ hơn 512.

Giới hạn này yêu cầu quy hoạch chuỗi PN tương tự như quy hoạch tần số trong các hệ thống tế bào khác Mục tiêu là xác định PN offset cho các sector khác nhau nhằm giảm thiểu sự nhầm lẫn giữa các chuỗi PN tại các trạm di động.

Vì kênh Pilot là kênh phát quảng bá chuỗi PN của trạm gốc nên độ lệch định thời PN cũng đ−ợc gọi là độ lệch định thời kênh pilot.

Cùng đệ lệch định thời (Co-PN Offset)

Bài toán ở đây là nếu có 2 trạm gốc cùng chuỗi PN (nghĩa là các chuỗi

PN với cùng PN offset) thì khoảng cách tổi thiểu giữa chúng là bao nhiêu? Hình 4.7 minh hoạ tr−ờng hợp này

Trạm di động MS ở vị trí đường bao của cell 2, được phục vụ bởi trạm gốc BTS2, với khoảng cách từ MS đến BTS2 tương ứng với trễ đường truyền Y chip, trong khi khoảng cách đến BTS1 là X chip Trạm BTS1 được nhận dạng bằng chuỗi PN1, còn BTS2 bằng chuỗi PN2.

Trong miền thời gian, hai chuỗi PN được đồng bộ khi phát đi từ các trạm tương ứng nhờ cùng PN offset Tuy nhiên, chuỗi PN1 sẽ bị trễ Xchíp và chuỗi PN2 bị trễ Ychíp tại trạm di động MS Trạm di động sử dụng cửa sổ tìm kiếm SRCH_WIN_A để chặn và thu tín hiệu pilot sau quá trình trễ đường truyền Cửa sổ này tập trung vào vị trí của tín hiệu pilot đến sớm nhất từ BTS2 Nếu chuỗi PN1 nằm trong cửa sổ này, tín hiệu sẽ được dịch thành thành phần đa đường của chuỗi PN2 Trạm di động sẽ cố gắng giải điều chế cả hai tín hiệu pilot trong cùng một cửa sổ SRCH_WIN_A và kết hợp chúng, dẫn đến hiện tượng nhiễu do hai tín hiệu khác nhau về thông tin Trong trường hợp này, PN1 được gọi là giả của chuỗi PN2.

Để giải quyết vấn đề khi hai trạm gốc có cùng PN offset, cần đảm bảo rằng độ trễ X phải lớn hơn tổng của Y và một nửa bề rộng W, tức là X > (Y + W/2) Điều này giúp PN1 nằm ngoài cửa sổ tìm kiếm của trạm di động, từ đó tránh được những xung đột không mong muốn.

Kích cỡ của cửa sổ tìm kiếm SRCH_WIN_A được xác định bởi W (chip) Nếu xem Y (chip) là bán kính phủ sóng tương đương của trạm 2 (R chip) và D X+Y (chip) là khoảng cách giữa hai trạm gốc, ta có thể thiết lập mối quan hệ giữa các yếu tố này.

Khoảng cách vật lý thực tế giữa hai trạm gốc sử dụng cùng PN offset được tính theo công thức d > 244 (W/2 + 2R) hoặc d > 122W + 2R Trong đó, d(m) là khoảng cách tính bằng mét, D(chíp) là kích thước chip, và R(chíp) là bán kính phủ sóng của trạm 2 Kích thước của cửa sổ tìm kiếm được biểu thị bằng W(chíp).

Hỡnh 4.8 Hai trạm gốc có cùng PN Offset.

Độ lệch PN cận kề (Adjacent PN offset)

Hỡnh 4.9 Tr−ờng hợp hai trạm gốc có PN cận kề

Phát PN2 Thu đ − ợc PN1

Cửa sổ tìm kiếm SRCH_WIN_A

PN: Chuỗi giả ngẫu nhiên (Pseudo – Noise Sequence)

W : Kích th − ớc của cửa sổ tìm kiếm

Nếu hai trạm gốc sử dụng hai chuỗi PN kề nhau, ví dụ như lệch nhau khoảng I = PILOT_INC x 64 chip, cần đảm bảo các điều kiện nhất định để tránh hiện tượng giả PN offset.

Hỡnh 4.10 Hai trạm gốc có các PN offset cận kề trong miền thời gian

Chuỗi PN1 và PN2 gặp phải tình trạng trễ Xchíp và Ychíp khi đến MS Hiện tại, MS đang được phục vụ bởi trạm gốc BTS2, do đó, trung tâm cửa sổ tìm kiếm sẽ tập trung vào chuỗi PN2, giả định rằng thành phần pilot là thành phần đa đường đến sím nhÊt.

Nếu chuỗi PN1 rơi vào cửa sổ tìm kiếm của trạm gốc, nó sẽ được dịch và hiểu là thành phần đa đường của chuỗi PN2 Do chuỗi PN1 đến trước PN2, trạm di động sẽ điều chỉnh cửa sổ của mình để tâm cửa sổ là PN1, đồng thời cố gắng giải điều chế và kết hợp cả hai tín hiệu, gây ra hiện tượng nhiễu Để tránh tình trạng này, cần có các biện pháp thích hợp.

Phát PN2 Thu đ − ợc PN1

Cửa sổ tìm kiếm SRCH_WIN_A

PN: Chuỗi giả ngẫu nhiên (Pseudo – Noise Sequence)

W : Kích th − ớc của cửa sổ tìm kiếm

D < I - W/2 + 2R Cũng nh− phần tr−ớc ta có khoảng cách giữa hai trạm có PN lân cận nhau là:

D < 244I - 122W + 2r Víi : d(m) = D(chÝp)x244(m) r(m) = R(chíp)x244(m): là bán kính phủ sóng của trạm 2 nh−ng tính bằng (m)

W(chíp) : kích th−ớc cửa sổ tìm kiếm SRCH_WIN_A

Trong thực tế, điều kiện thứ hai yêu cầu khoảng cách d(m) giữa các trạm phải nhỏ hơn giá trị biên (244I - 122W + 2r) luôn được đảm bảo, đặc biệt là với các trạm cạnh kề, tức là nằm gần nhau về mặt địa lý.

Tối − u hoá hệ thống

Kỹ thuật tối − u hoá mạng

Kỹ thuật tối ưu hóa hệ thống, đặc biệt là trong quá trình tối ưu hóa vô tuyến, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống CMDA Việc tối ưu hóa này cần được thực hiện thường xuyên do có nhiều tham số cần điều chỉnh, và ảnh hưởng của các điều chỉnh này rất rõ ràng.

Phần này chúng ta sẽ xem xét một số vấn đề trong tối −u hoá hệ thống vô tuyến nh− giám sát kênh, tham số chuyển giao, nhiễu …

Kỹ thuật giám sát kênh

Kỹ thuật giám sát kênh được áp dụng để giảm thiểu tỷ lệ rớt cuộc gọi, một chỉ số quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất của hệ thống CDMA Rớt cuộc gọi xảy ra khi trong quá trình đàm thoại, thiết bị di động ngừng phát tín hiệu và trở về trạng thái khởi tạo ban đầu.

Rớt cuộc gọi thường khó xác định nguyên nhân chính xác, nhưng qua phân tích dữ liệu thống kê, có thể nhận diện ba nguyên nhân chủ yếu: chất lượng khung lưu lượng kém (bad frame), quá thời hạn của fadetimer, và không nhận được bản tin phản hồi từ trạm gốc.

- Do chất l−ợng khung l u l ợng h ớng xuống kém: Trong tuyến xuống, − − −

MS giám sát chất lượng khung lưu lượng bằng cách kiểm tra trường chỉ thị chất lượng khung CRC Nếu trường này cho thấy chất lượng khung kém hoặc MS không xác định được tốc độ dữ liệu, thì MS sẽ đánh giá đây là khung xấu.

Khung xấu có thể gây ra rớt cuộc gọi, trong khi khung tốt giúp duy trì kết nối Cơ chế rớt cuộc gọi xảy ra khi thiết bị di động (MS) nhận liên tiếp 12 khung xấu, dẫn đến việc máy phát tắt Tuy nhiên, nếu ngay sau đó, MS nhận được 2 khung tốt liên tiếp, máy phát sẽ được bật trở lại Nếu không, MS sẽ mất kênh lưu lượng và cuộc gọi sẽ bị rớt.

Để đảm bảo chất lượng trong hệ thống CDMA, kênh lưu lượng phải duy trì bộ đếm thời gian fade timer, được khởi tạo khi thiết bị di động (MS) bật máy phát để bắt đầu kênh lưu lượng Theo tiêu chuẩn IS-95, giá trị của fade timer là 5 giây và sẽ đếm ngược từ thời điểm khởi tạo Nếu thời gian này vượt quá 5 giây, MS sẽ tự động tắt máy phát và thông báo mất kênh lưu lượng, dẫn đến việc rớt cuộc gọi.

Khi không nhận được bản tin phản hồi acknowledgment từ trạm gốc (BTS), MS sẽ gửi yêu cầu phản hồi và chờ trong 0.4 giây Nếu sau 3 lần cố gắng phát liên tục mà vẫn không nhận được phản hồi, hệ thống sẽ thông báo lỗi, dẫn đến tình trạng rớt cuộc gọi.

Trong CDMA IS-95, mặc dù tương tự như tuyến xuống, nhưng không có định nghĩa cụ thể cho các tham số Thay vào đó, giá trị các tham số này sẽ được quyết định bởi các nhà sản xuất.

Tham số điều khiển công suất

Chuẩn IS-95 chỉ ra thủ tục điều khiển công suất ở tuyến xuống là khi

MS thông báo cho trạm gốc biết các điều kiện tuyến xuống, nó sẽ căn cứ vào đó để ra quyết định điều khiển công suất

Có 2 chế độ mà MS thông báo cho trạm gốc, đó là theo định kỳ, tức là

MS sẽ thông báo thống kê về lỗi khung tại các thời điểm xác định và theo giá trị tức thời khi đạt ngưỡng Điều này có nghĩa là MS chỉ thông báo khi lỗi khung đạt đến một giá trị ngưỡng đã được định trước Các tham số điều khiển công suất tuyến xuống mà trạm gốc gửi cho MS là rất quan trọng.

- PWR_THRESH_ENABLE : Bộ chỉ thị kiểu thông báo ng−ỡng

- PWR_REP_THRESH : Ng−ỡng thông báo điều khiển công suất

- PWR_PERIOD_ENABLE : Bộ chỉ thị kiểu thông báo theo định kỳ

- PWR_REP_DELAY : Trễ thông báo điều khiển công suất

Hệ thống MS sử dụng các bộ đếm TOT_FRAMES và BAD_FRAMES để theo dõi tổng số khung và khung xấu Mỗi khi nhận được một khung, bộ đếm TOT_FRAMES tăng lên một, và nếu khung đó là khung xấu, BAD_FRAMES cũng tăng lên một Khi PWR_THRESH_ENABLE = 1, nếu số khung xấu BAD_FRAMES đạt ngưỡng PWR_REP_THRESH, MS sẽ gửi báo cáo thống kê lỗi khung (PMRM) đến trạm gốc, sau đó đặt lại các bộ đếm về 0 và tạm ngừng tăng giá trị trong khoảng thời gian (PWR_REP_DELAY x 4) khung Nếu PWR_PERIOD_ENABLE = 1, khi TOT_FRAMES đạt giá trị (2PWR_REP_FRAMES/2 x 5), MS sẽ gửi PMRM đến trạm gốc để thông báo thống kê lỗi khung theo định kỳ.

Sau khi gửi lệnh đặt lại, các bộ đếm sẽ được thiết lập về giá trị 0 Đồng thời, trong khoảng thời gian (PWR_REP_DELAY x 4) khung, giá trị bộ đếm trên MS sẽ không tăng Nội dung của PMRM bao gồm hai trường hợp sau.

- ERRORS_DETECTED : Số lỗi khung phát hiện đ−ợc, đây chính là giá trị bộ đếm số khung xấu BAD_FRAMES

PWR_MEAS_FRAMES là số khung của kênh lưu lượng hướng xuống trong chu kỳ đo trước, tương ứng với giá trị của bộ đếm TOT_FRAMES Trạm gốc sử dụng hai trường này để tính toán thống kê lỗi MS có thể gửi thông báo PMRM thường xuyên hơn nếu điều chỉnh các tham số điều khiển công suất như đã mô tả Ví dụ, có thể sử dụng đồng thời cả hai kiểu thông báo hoặc giảm một trong hai tham số PWR_REP_THRESH hoặc PWR_REP_FRAMES.

Kích th − ớc cửa sổ tìm kiếm

MS sử dụng 3 loại cửa sổ tìm kiếm để thu và bám tín hiệu kênh pilot nhận đ−ợc :

Cửa sổ tìm kiếm SRCH_WIN_A cho phép xác định nhóm hoạt hoá và nhóm thứ trong mạng di động Nhóm hoạt hoá, hay còn gọi là nhóm chủ, bao gồm các kênh pilot liên kết với kênh lưu lượng hướng xuống Trạm gốc gán mỗi MS một kênh pilot để truy cập mạng, trong khi nhóm thứ được chọn để nhận chuyển giao Các pilot trong nhóm thứ có cường độ tín hiệu đủ mạnh để MS nhận biết rằng kênh lưu lượng hướng xuống liên kết sẽ được giải điều chế thành công Thực tế, MS sẽ chọn một pilot từ các nhóm thấp kém hơn (nhóm gần, nhóm xa) nếu đạt ngưỡng cường độ chuẩn để đề bạt vào pilot nhóm thứ, sau đó báo cho trạm gốc xem xét và phê duyệt thành pilot nhóm chủ.

Nhóm SRCH_WIN_N bao gồm các kênh pilot không thuộc hai nhóm đã đề cập, nhưng vẫn có khả năng được xem xét lựa chọn cho quá trình chuyển giao Các kỹ sư thiết kế sẽ tiến hành tính toán và lựa chọn trước, sau đó trạm gốc sẽ dựa vào những thông tin này để thực hiện cập nhật.

- SRCH_WIN_R : Nhóm xa (nhóm d−), đây là nhóm bao gồm tất cả các pilot khả dĩ của hệ thống CDMA (tức là có thể dùng đ−ợc)

4.5.4.1 Cửa sổ tìm kiếm A (SRCH_WIN_A)

Trong nghiên cứu này, MS được sử dụng để xác định các pilot nhóm chủ và thứ Kích thước cửa sổ cần được xác định trước dựa trên điều kiện môi trường đường truyền, đảm bảo đủ lớn để thu thập tất cả các thành phần đa đường có ích từ trạm gốc, nhưng cũng phải đủ nhỏ để tối ưu hóa hiệu suất tìm kiếm Ví dụ về tình huống thu đa đường được minh họa trong hình 4.11.

Tâm của cửa sổ tìm kiếm là tín hiệu quan trọng nhất Đường trực tiếp A cách di động 1km, trong khi đường gián tiếp dài 4km Một chip tương ứng với khoảng cách 244.14m, do đó, đường trực tiếp sẽ tương ứng với số chip là 4.1.

1000 = Đ−ờng gián tiếp dài là : chip chip m m 16 4 /

Chênh lệch khoảng cách giữa 2 đ−ờng là :

Đường trực tiếp A luôn đến sớm hơn so với đường gián tiếp B, dẫn đến việc đường B (do đa đường) đến chậm hơn 12.3 chip Để thu được cả hai đường này trong cửa sổ tìm kiếm, kích thước cửa sổ tối thiểu cần phải rộng gấp đôi độ chênh lệch đường truyền, tức là 24.6 chip.

Hỡnh 4.11 Cửa sổ A dùng để thu cả hai đường A và B

Môi trường đa đường có ảnh hưởng đáng kể đến kích thước cửa sổ tìm kiếm; nếu đường lớn, kích thước cửa sổ cũng cần lớn theo Tuy nhiên, nếu cửa sổ quá lớn sẽ giảm hiệu quả tìm kiếm kênh pilot, do đó kích thước cửa sổ không nên vượt quá mức cần thiết.

Các thành phần đa đường khi đi xa sẽ bị suy hao nhiều hơn, dẫn đến cường độ tín hiệu yếu khi đến thiết bị di động Do đó, cửa sổ tìm kiếm cần được điều chỉnh đủ nhỏ để loại bỏ một số thành phần đa đường không cần thiết.

Các kỹ s− vô tuyến sử dụng hiểu biết và kinh nghiệm của mình về điều kiện đa đường trong môi trường cụ thể của cell để lựa chọn kích cỡ cửa sổ SRCH_WIN_A Trong quá trình vận hành và khai thác mạng, họ sẽ tối ưu hóa kích cỡ này dần dần để phù hợp hơn với các điều kiện thực tế.

Cần chú ý đôi khi cửa sổ tìm kiếm A có thể đ−ợc sử dụng để thay đổi vùng chuyển giao mềm (hình 4.12)

Khi thực hiện chuyển giao mềm giữa hai cell, MS theo dõi hai tín hiệu pilot từ hai trạm gốc khác nhau trong cửa sổ tìm kiếm Ngay khi xác định được kênh pilot cần thu, MS sẽ điều chỉnh theo pha và loại bỏ độ lệch PN, chỉ giữ lại độ trễ đường truyền.

Hỡnh 4.12 SRCH_WIN_A và vùng chuyển giao mềm lớn hơn

Trong trường hợp như hình 4.12, vùng chuyển giao mềm diễn ra giữa điểm a và điểm b Tại điểm a, khoảng cách của MS đến trạm gốc BTS1 là 3km, trong khi đến BTS2 là 7km Ngược lại, tại điểm b, MS cách BTS1 7km và BTS2 3km.

PN2 PN1 a Soft handoff area b

- MS cách BTS1 là : chip chip m m 12 3 /

- MS cách BTS2 là : chip chip m m 28 7 /

- Sai lệch về đ−ờng truyền là: D = 28.7chip – 12.3chip = 16.4chip

- MS cách BTS1 là : chip chip m m 28 7 /

- MS cách BTS2 là : chip chip m m 12 3 /

- Sai lệch về đ−ờng truyền là: D = 28.7chip – 12.3chip = 16.4chip

Tại điểm a, tín hiệu pilot từ trạm BTS2 đến MS chậm hơn so với từ BTS1 là 16.4 chip Ngược lại, tại điểm b, tín hiệu pilot từ trạm BTS1 đến MS lại chậm hơn so với từ BTS2 cũng với độ trễ là 16.4 chip.

Khi chọn vùng chuyển giao mềm nhỏ hơn giữa điểm c và điểm d, việc phân tích vẫn tương tự Tại điểm c, MS cách BTS1 4km và BTS2 6km, trong khi tại điểm d, MS cách BTS1 6km và BTS2 4km.

- MS cách BTS1 là : chip chip m m 16 4 /

- MS cách BTS2 là : chip chip m m 24 6 /

- Sai lệch về đ−ờng truyền là : D = 24.6 chip – 16.4 chip = 8.2 chip

- MS cách BTS1 là : chip chip m m 24 6 /

- MS cách BTS2 là : chip chip m m 16 4 /

- Sai lệch về đ−ờng truyền là : D = 24.6 chip – 16.4 chip = 8.2 chip

Hỡnh 4.13 SRCH_WIN_A và vùng chuyển giao mềm nhỏ hơn

Để giảm kích thước vùng chuyển giao mềm giữa điểm c và d, cần đặt cửa sổ tìm kiếm A tối thiểu gấp đôi giá trị lớn nhất của D, tức là 16.4 chip (2x8.2 chip) Nhờ đó, MS có thể di chuyển từ BTS1 đến BTS2 và đảm bảo rằng khi ra khỏi điểm d, kênh pilot của BTS1 sẽ nằm ngoài cửa sổ tìm kiếm.

4.5.4.2 Cửa sổ tìm kiếm N&R (SCRH_WIN_N &

Cửa sổ tìm kiếm N là cửa sổ mà MS sử dụng để theo dõi các kênh pilot thuộc nhóm gần, với kích thước thường lớn hơn cửa sổ A Kích thước này phải đủ lớn để thu thập các thành phần đa đường từ trạm gốc đang phục vụ cũng như từ các trạm lân cận.

Phương pháp phân tích trong trường hợp này tương tự như phần trước, nhưng kích cỡ lớn nhất bị giới hạn bởi khoảng cách giữa hai trạm gần nhau Ví dụ, nếu MS nằm bên phải, cạnh BTS1, thì độ trễ đường truyền từ trạm di động đến trạm gốc này là không đáng kể.

Giả sử trạm 1 cách trạm 2 quãng đ−ờng 5km, nghĩa là :

Nh− vậy rõ ràng là kênh pilot từ trạm 2 đến MS chậm hơn từ trạm 1 đến

Tèi − u tr − êng

Để tối ưu hóa trường RF, các kỹ sư cần đo cường độ trường thực tế, vì giá trị này thay đổi theo tải Một khu vực có vùng phủ sóng tốt vào lúc 10 giờ tối khi tải thấp có thể gặp vấn đề vào lúc 6 giờ sáng khi tải tăng Do đó, việc đo lường cần được thực hiện khi có tải Dưới đây là một số tham số quan trọng cần chú ý trong quá trình đo.

Cường độ kênh pilot và tỷ số năng lượng chip trung bình trên nhiễu của kênh pilot là yếu tố quan trọng để xác định chất lượng vùng phủ sóng Để duy trì liên lạc hiệu quả, mức cường độ này cần đạt giá trị đủ lớn; nếu không, thiết bị di động (MS) sẽ không thể khởi tạo cuộc gọi.

Trong đó : Φ P : Phần trăm công suất sử dụng cho kênh pilot (ERP)

P C : Công suất phát trạm gốc (cell) (ERP)

G m : Tăng ích anten trạm di động bao gồm các tổn hao cáp

L P (r) : Tổn hao đ−ờng truyền tuyến lên

I OC (r) : Mật độ phổ công suất nhiễu của các cell khác

I O (r) : Mật độ phổ công suất nhiễu của cell phục vụ

[N O B W ] mob : Tạp âm nhiệt của trạm di động

Tỷ số E c /I t thấp chủ yếu xuất phát từ ERP của kênh pilot thấp, nhiễu của tuyến xuống lớn, hoặc L P (r) nhỏ Để khắc phục tình trạng này, cần tăng cường ERP của kênh pilot.

4.5.5.2 FER (Tỷ lệ mất khung)

FER là một phương pháp hiệu quả để xác định các vấn đề về vùng phủ sóng, vì nó trực tiếp phản ánh chất lượng thoại thu được Khi hệ thống FER được tối ưu hóa trong khoảng chấp nhận, cả hai tuyến lên và xuống đều được tối thiểu hóa Điều này cho thấy FER có mối liên hệ trực tiếp với tỷ lệ tín hiệu bit trên nhiễu, trong đó FER tăng lên chứng tỏ rằng tỷ lệ tín hiệu bit trên nhiễu đang giảm.

4.5.5.3 Vùng phủ sóng tuyến xuống

Một trong những nguyên nhân chính gây ra FER tuyến xuống cao là do chất lượng vùng phủ sóng không đảm bảo, thường là do tổn hao đường truyền lớn hoặc ERP thấp Khi FER tăng cao, hiện tượng rớt cuộc gọi sẽ xảy ra, và giải pháp khắc phục là tăng ERP Tuy nhiên, việc này có thể làm tăng nhiễu hướng xuống cho các MS trong cell cũng như các MS ở các cell lân cận Do đó, cần cân bằng mức tăng ERP với mức nhiễu chấp nhận được cho các MS.

Nếu không thể dung hòa các yếu tố, giải pháp khả thi là lắp đặt thêm số trạm gốc Tuy nhiên, việc này sẽ liên quan đến vấn đề chi phí đầu tư và tài chính.

Nguyên nhân khác nhau làm cho FER tăng ở tuyến xuống là nhiễu tuyến xuống tăng Có 4 loại nhiễu ở h−ớng xuống là:

Nhiễu do kênh lưu lượng hướng xuống tại trạm phục vụ xảy ra khi các kênh khác trở thành nguồn nhiễu cho kênh xác định Để giảm thiểu loại nhiễu này, cần hạn chế số lượng kênh lưu lượng hướng xuống trong mỗi cell.

Nhiễu do các kênh mào đầu của trạm gốc có thể gây ra lụt kênh pilot, do công suất của kênh pilot thường mạnh nhất Để khắc phục tình trạng này, cần giảm công suất của các kênh mào đầu ở những trạm gần.

Nhiễu từ các kênh lưu lượng hướng xuống từ các trạm gốc lân cận có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của cell Giải pháp khắc phục là kiểm tra và điều chỉnh hướng anten của các trạm bên cạnh, nhằm giảm thiểu nhiễu cho cell đang được xem xét Tuy nhiên, cần đảm bảo rằng việc thay đổi hướng anten không làm ảnh hưởng đến vùng phủ sóng của các cell lân cận.

Cuối cùng, nhiễu từ các nguồn bên ngoài hệ thống CDMA cần được xác định rõ ràng về vị trí và khoanh vùng Trong một số trường hợp, việc di chuyển trạm cũng có thể là cần thiết để giảm thiểu tác động của nhiễu này.

4.5.5.5 Vùng phủ sóng tuyến lên

Nghèo vùng phủ sóng là nguyên nhân chính dẫn đến tỷ lệ FER cao, điều này làm giảm chất lượng cuộc gọi và có thể gây ra tình trạng rớt cuộc gọi.

Nguyên nhân nghèo nàn vùng phủ sóng tuyến lên là do tổn hao đường truyền vượt quá mức cho phép, trong khi công suất phát của máy di động không đủ lớn để bù đắp lượng tổn hao này, dẫn đến mức thu tại trạm gốc rất thấp.

Tỷ lệ mất khung tuyến cao có thể do nhiễu tuyến gia tăng, dẫn đến giảm mức thu năng lượng bit trên nhiễu Một số nguồn nhiễu chính ảnh hưởng đến hướng lên bao gồm:

Nhiễu do các MS trong cell khi phát các kênh lưu lượng đồng thời gây ảnh hưởng đến kênh lưu lượng đang xét Để giảm thiểu nhiễu từ các kênh lưu lượng còn lại, giải pháp hiệu quả là hạn chế số lượng MS được phục vụ trong cell, thông qua việc điều chỉnh góc nghiêng của anten nhằm thu hẹp vùng phủ sóng của trạm gốc.

Nhiễu do công suất của các kênh mào đầu, thường được gọi là “lụt kênh pilot”, xảy ra khi công suất kênh pilot lớn hơn các kênh mào đầu khác, dẫn đến nhiễu cao cho mức thu kênh lưu lượng Do đó, cần tính toán và lựa chọn mức phát triển hợp lý cho kênh pilot trong biên độ cho phép.

Nhiễu do phát kênh lưu lượng từ các MS khác trong các cell khác

T−ơng tự nh− trên có thể giảm nguồn nhiễu này bằng cách điều chỉnh góc nghiêng, hoặc h−ớng anten của trạm phục vụ

Mạng thông tin di động CDMA triển khai tại Việt Nam

Giới thiệu mạng S-fone

Bài viết này sẽ cung cấp cái nhìn chi tiết về cấu hình mạng lưới của Công ty S-fone Dựa trên những thông tin đó, chúng tôi sẽ nghiên cứu và đề xuất một số giải pháp nhằm cải thiện chất lượng mạng lưới trong quá trình khai thác và mở rộng mạng trong tương lai.

Mạng thông tin di động CDMA mà công ty S-fone triển khai tại Việt Nam hiện nay là mạng CDMA2000 1x, hoạt động trên một tần số FA Cấu trúc của mạng này tương tự như mạng IS-95, nhưng được bổ sung thêm phần mạng dữ liệu và nhiều dịch vụ mới nhằm hỗ trợ truyền dữ liệu tốc độ cao và băng thông rộng.

Mạng S-fone đang thực hiện dự án hợp tác nhằm xây dựng, khai thác và phát triển mạng di động tế bào vô tuyến cố định (WLL) và các dịch vụ viễn thông khác sử dụng công nghệ CDMA trên băng tần 800MHz, với mục tiêu mở rộng dịch vụ trên toàn lãnh thổ Việt Nam.

Mạng sẽ đ−ợc nâng cấp lên mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) và hệ thống IS-2000 1x

Chúng tôi cung cấp dịch vụ thoại và các dịch vụ giá trị gia tăng trên mạng di động, bao gồm fax, truyền số liệu, cuộc gọi đường dài quốc tế và truy cập Internet trên toàn lãnh thổ Việt Nam.

Mục tiêu của dự án là cung cấp dịch vụ cho 700.000 đến 1.000.000 thuê bao di động CDMA trong đó có 100.000 thuê bao vô tuyến cố định.

Sơ đồ cấu hình

Mạng có 3 phân hệ chính là :

- Phân hệ mạng truy nhập

- Phân hệ mạng dữ liệu

Hỡnh 4.14 Cấu hình mạng CDMA của S-fone.

Phân hệ mạng lõi

4.6.3.1 Trung tâm chuyển mạch MSC Đây chính là hệ thống tổng đài di động 50000 số, với BHCA 850k (8kbps thoại), nhãn hiệu Starex của công ty LG Hàn Quốc

Tổng đài có chức năng chính là :

Xử lý cuộc gọi và điều khiển chuyển mạch từ điểm đầu đến đích thông qua kết nối với các mạng khác như VTN, VTI, HN Tandem, hoặc trong cùng mạng MSC HCM.

- Hỗ trợ quản lý khai thác và bảo trì hệ thống

- Tham gia quá trình tính c−ớc cuộc gọi

Hỡnh 4.15 Cấu hình phân hệ mạng lõi

Hỡnh 4.16 Cấu hình trung tâm chuyển mạch MSC Ưu điểm của tổng đài là :

- Phần mềm, phần cứng có cấu trúc Module nên dễ bảo trì, sửa chữa

- Xử lý song song nên trễ trong xử lý nhỏ

- Do có cấu trúc dự phòng nóng (Active - Standby) nên tăng độ an toàn của hệ thống

• Phân hệ điều khiển CS (Control Subsystem)

IS IS IS IS CS

SS-M SS-M SS-T SS-T SS-F SS-V SS-ST

- Phân hệ này có chức năng điều khiển chính các hoạt động tổng đài

- Giao tiếp với mạng truyền dữ liệu để truyền thông tin về cước (EIP)

- Thu thập cảnh báo từ các phần khác nhau của hệ thống để thông báo vÓ OMT (Operation and Maintenance Terminal)

- Lưu trữ dữ liệu hệ thống để nạp cho các phân hệ khác, cũng như lưu trữ các thông tin về c−ớc

- Giao tiếp ng−ời – máy

• Phân hệ chuyển mạch IS (InterWorking Subsystem)

- Phân hệ này có cấu trúc chuyển mạch T-S-T, chuyển mạch các cuộc gọi, 4096 khe thời gian chuyển mạch, 128k chuyển mạch không gian

Bộ xử lý LRP (Location Register Processor), cụ thể là VLR, đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ và cập nhật thông tin về vị trí, dịch vụ và trạng thái tạm thời của các thuê bao trong hệ thống.

• Phân hệ SS-T (Subsystem Trunk)

- Đây chính là Gate để kết nối, giao tiếp giữa mạng di động CDMA và các mạng khác nh− VTN, HN Tandem, VTI, MSC-HCM

- Kết nối với hệ thống thiết bị ngoại vi (IP) để cung cấp thông tin về dịch vụ đối với dịch vụ trả tiền trước (Prepaid)

• Phân hệ SS-ST (Subsystem – Subscriber Trunk)

- Phân hệ này có 1024 đường thoại mở rộng cố định dành cho nghiệp vụ và cũng chính là nơi mở rộng thêm cho SS-T khi số thuê bao tăng

• Phân hệ SS-F (Subsystem IWF)

- Phân hệ này nối trực tiếp đến khối kết nối liên mạng IWF để sử dụng cho các dịch vụ dữ liệu tốc độ thấp nh− Fax G3 (14.4 kbps)…

• Phân hệ SS-V (Subsystem VMS)

- Phân hệ này giao tiếp trực tiếp với trung tâm nhắn tin thoại (VMS – Voice Message System) để cung cấp hỗ trợ cho việc nhắn tin thoại

• Các phân hệ SS-M (Subsystem VMS)

Kết nối giao tiếp giữa các phân hệ điều khiển trạm gốc BSC là cần thiết để chuyển tiếp các cuộc gọi từ thiết bị di động (MS) đến trung tâm chuyển mạch, cũng như để chuyển tiếp cuộc gọi trong cùng một phân hệ điều khiển.

Khối này cung cấp chức năng lưu trữ và phát lại các bản nhắn tin thoại cho thuê bao, đồng thời cho phép sử dụng các thông báo tự động đã lưu sẵn trong trường hợp cuộc gọi bị bận hoặc không thể thực hiện.

4.6.3.3 Khối chức năng nhắn tin SMSC Đây là khối chức năng thực hiện xử lý các bản tin ngắn dạng ký tự, kích th−ớc 255 bytes từ các thuê bao

Sau khi xử lý, các bản tin sẽ được hệ thống chuyển đến thuê bao đích hoặc tạm thời lưu trữ trong mạng nếu thuê bao không trực tuyến Hệ thống bao gồm một server có khả năng xử lý và lưu trữ lớn, với dung lượng lên đến 2Gb mỗi ngày và thời gian lưu trữ cho mỗi thuê bao là 7 ngày Hiện tại, hệ thống có khả năng hỗ trợ lên đến 1 triệu thuê bao.

Hỡnh 4.17 Vị trí của SMSC trong mạng

4.6.3.4 Hệ thống trả tiền tr−ớc PPS

Hệ thống bao gồm một server được gọi là điểm điều khiển dịch vụ SCP (Service Control Point) và thiết bị ngoại vi thông minh IP (Intelligent Periphery) Hệ thống này có chức năng điều khiển, tính cước cho thuê bao, đồng thời thông báo các thông tin liên quan đến tài khoản, thời hạn sử dụng và loại dịch vụ của thuê bao trả trước.

4.6.3.5 Khối đăng ký thuê bao th−ờng trú VLR Đây thực chất là một Server có cấu hình rất mạnh để lưu trữ và xử lý các thông tin về vị trí thuê bao, loại hình dịch vụ, và các thông tin để quản lý thuê bao …

4.6.3.6 Trung tâm tính c−ớc và chăm sóc khách hàng CSBS

Mọi thông tin về c ớc sẽ đ− −ợc tổng đài chuyển về đây để tính và in hoá đơn cho khách hàng

4.6.3.7 Phần truyền báo hiệu số 7

Khe thứ nhất trong các luồng E1 PCM 30/32 từ Hà Nội vào Thành phố Hồ Chí Minh hiện đang được sử dụng Hiện tại, mạng sử dụng 2 luồng E1 cho thoại, tuy nhiên chỉ có một luồng mang bản tin báo hiệu.

Phân hệ mạng truy nhập

Mạng truy nhập, như được thể hiện trong Hình 4.18, đóng vai trò quan trọng trong việc giao tiếp giữa các trạm di động và phân hệ mạng lõi Phân hệ này chủ yếu bao gồm hai thành phần chính: trung tâm điều khiển trạm gốc (BSC) và các trạm thu phát gốc (BTS).

Các BTS thực hiện chức năng thu phát vô tuyến với trạm di động, quản lý, ấn định các tài nguyên vô tuyến, các kênh

Các BSC (Bộ điều khiển trạm gốc) đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý các trạm gốc BTS, với các Card chịu trách nhiệm mã hóa thoại từ 14.4 kbps lên 64 kbps để kết nối với phân hệ SS-M của tổng đài Bên cạnh đó, các Card cũng thực hiện chức năng chuyển giao mềm giữa các BTS và quản lý chất lượng thoại, đồng thời đảm bảo quản lý hiệu quả các tài nguyên vô tuyến.

Trong quá trình chuyển giao giữa các BSC, khối CAN đảm nhiệm vai trò trung gian, đồng thời là điểm giao tiếp để truyền dữ liệu từ mạng truy nhập sang mạng truyền dữ liệu Khối CAN thực chất là một mạch ATM trung tâm, kết nối với BSC qua các giao tiếp quang, cho phép truyền dữ liệu ATM với tốc độ 155Mbps, được gọi là đường truyền GIGA Link Để quản lý hệ thống mạng truy nhập, người ta sử dụng đầu cuối quản lý BMS (Base Management Station), là một máy SUN có cấu hình mạnh, cài đặt hệ điều hành Unix và hệ quản trị cơ sở dữ liệu Informix, nhằm quản lý thông tin về cấu hình, lỗi và cập nhật phần mềm thông qua Card giao tiếp mạng ATM trong CAN.

Phân hệ mạng truyền dữ liệu gói

Hỡnh 4.20 Mạng dữ liệu gói

4.6.5.1 Nút chuyển mạch dữ liệu gói PDSN

Hỡnh 4.21 Phần cứng của nút chuyển mạch mạng gói PDSN

- Điều chế dữ liệu gói

- Chuyển mạch các cuộc gọi dữ liệu gói

- Cung cấp các thông tin cho server AAA trong việc tính c−ớc

- Kết nối, điều khiển kết nối phiên PPP với simple IP và Moble IP

- Giao tiếp với mạng truy nhập bằng giao thức R-P

- Cấu hình hiện tại của PDSN :

9 Bộ chuyển mạch 400 KPPS CEF, vi xử lý 350MHz MIPS RISC

9 Bộ nhớ nhanh Flash PCMCIA 48 MB, và DRAM 128MB

9 Cổng vào ra I/O và 2 cổng Fast Ethernet

4.6.5.2 Trung tâm nhận thực dữ liệu AAA

- Đây là server quản lý thông tin thuê bao để thực hiện nhận thực, điều khiển khi thuê bao yêu cầu các dịch vụ dữ liệu gói

- Ngoài ra đây còn là nơi lưu trữ dữ liệu tính cước nhận được từ PDSN khi các thuê bao dùng các dịch vụ dữ liệu gói

- Quản lý cấp độ dịch vụ dữ liệu

Hỡnh 4.22 Trung tâm nhật thực thuê bao AAA

4.6.5.3 Mạng lõi dữ liệu DCN

Thực chất đây là mạng dữ liệu gói thông th−ờng, gồm các router, cầu, hub phục vụ cho việc kết nối, chuyển mạch dữ liệu

Hỡnh 4.23 Vị trí của HA trong mạng

BTS BTS BTS BTS BTS BTS BTS

Mobility between PDSNs (mobile IP)

Mobility between BTSs (Intra-BS Hard Handoff)

Khối này cung cấp dịch vụ chuyển vùng dữ liệu mobile IP, cho phép thuê bao dữ liệu di chuyển giữa hai PDSN khác nhau Nếu không có HA, thiết bị di động chỉ có thể sử dụng dữ liệu trong khu vực được quản lý bởi PDSN hiện tại.

Các dịch vụ cung cấp

4.6.6.1 Các dịch vụ hệ thống

Dịch vụ CNIP - Hiển thị số thuê bao chủ gọi cho phép người nhận cuộc gọi biết trước số điện thoại của người gọi trên màn hình Nhờ đó, người nhận có thể nhận diện danh tính cuộc gọi trước khi quyết định trả lời.

- CNIR - Dịch vụ cấm hiển thị số thuê bao chủ gọi : Dịch vụ này cho phép số máy gọi đến không hiển thị trên máy người nhận

Dịch vụ chuyển hướng cuộc gọi (Call Forwarding - CF) cho phép chuyển tiếp cuộc gọi đến một thiết bị khác như điện thoại di động, điện thoại bàn hoặc hộp thư thoại khi máy nhận không thể tiếp nhận cuộc gọi Dịch vụ này có hai hình thức sử dụng: không điều kiện và có điều kiện, bao gồm các trường hợp như máy bận, không ai nhấc máy, máy di động hết pin hoặc nằm ngoài vùng phủ sóng.

Dịch vụ giữ cuộc gọi (Call Holding - CH) cho phép người dùng tạm thời giữ một cuộc gọi trong khi thực hiện một cuộc gọi khác Tính năng này giúp bạn dễ dàng quản lý và kiểm soát hai cuộc gọi đồng thời, cho phép duy trì cuộc trò chuyện hiện tại mà không bị gián đoạn khi muốn gọi thêm một người khác.

Dịch vụ cuộc gọi chờ (Call Waiting - CW) cho phép người dùng nhận thêm một cuộc gọi thứ hai khi đang bận máy Khi có cuộc gọi mới, bạn sẽ được thông báo bằng âm điệu riêng, giúp bạn không bỏ lỡ bất kỳ cuộc gọi quan trọng nào.

Dịch vụ Chuyển tiếp cuộc gọi (CT) cho phép người dùng chuyển tiếp cuộc gọi đang diễn ra sang một số điện thoại khác để tiếp tục cuộc trò chuyện Trong quá trình chuyển tiếp, cuộc gọi sẽ được tạm thời đưa vào chế độ Giữ cuộc gọi.

Dịch vụ gọi quốc tế cho phép bạn thực hiện cuộc gọi đến bất kỳ quốc gia nào trên thế giới một cách dễ dàng và thuận tiện.

- Conference Call (CC) - Dịch vụ gọi Hội nghị : Dịch vụ này hỗ trợ tối đa 6 thuê bao có thể cùng đàm thoại chung với nhau

Dịch vụ Không làm phiền (DND) cho phép người dùng tránh các cuộc gọi không mong muốn, giúp họ tập trung vào công việc hoặc nghỉ ngơi mà không bị làm phiền Khi chế độ này được kích hoạt, người gọi sẽ nhận được thông báo rằng cuộc gọi không thể thực hiện vào thời điểm hiện tại theo yêu cầu của chủ thuê bao, khuyến khích họ gọi lại sau.

Dịch vụ Mật mã Chấp nhận Cuộc gọi (PCA) cho phép bạn khóa và từ chối tất cả các cuộc gọi, ngoại trừ những cuộc gọi đã được xác thực qua mật mã trước đó Mật mã mặc định là bốn số cuối của số thuê bao, giúp tăng cường bảo mật cho người sử dụng.

Dịch vụ Chặn Cuộc Gọi Subscriber PIN Access (SPINA) giúp ngăn chặn việc thực hiện cuộc gọi đi và kích hoạt các tính năng đặc biệt của thuê bao Để hủy kích hoạt SPINA, người dùng cần nhập mã PIN mỗi lần, đảm bảo an toàn và kiểm soát cho thuê bao của mình.

Dịch vụ Hạn Chế Gọi Đi (Subscriber PIN Intercept - SPINI) yêu cầu người dùng nhập mật mã mỗi khi thực hiện cuộc gọi ra ngoài, gọi quốc tế hoặc kích hoạt các tính năng đặc biệt khác của thuê bao.

- Virtual Private Number (VPN) - Dịch vụ nhóm thuê bao nội bộ :

Dịch vụ này thiết lập nhóm máy nội bộ nhiều thành viên, có số nội bộ truy cËp nhanh

4.6.6.2 Nhóm các dịch vụ S-WAP

Information Services offer essential updates on various topics such as weather forecasts, sports, and stock market trends Additionally, these services provide valuable support and guidance, including assistance in locating addresses and finding hotels.

- Ring Tones Service - Dịch vụ nhạc chuông : Cung cấp các loại nhạc chuông đa âm tần

- Picture Service - Dịch vụ hình ảnh : Cung cấp các loại hình ảnh nhiều màu sắc, sống động

- E-mail Service - Dịch vụ Email : Cung cấp đầy đủ các tiện ích để trao đổi thông tin qua Email

- Forum Service - Dịch vụ diễn đàn cho người sử dụng : Bao gồm các nội dung tổng hợp nh− : Đời sống, xã hội, công nghệ …

- Link Service - Dịch vụ liên kết : Cung cấp các kết nối với các trang Web (có hỗ trợ WAP) khác để truy cập thông tin

- Karaoke Service - Dịch vụ Karaoke : Đây là dịch vụ SWAP mới, các bài hát karaoke hay nhất sẽ đ−ợc tải về và chơi trên máy di động

- Game Service - Dịch vụ Game : Tải các loại trò chơi về máy

Dịch vụ hộp thư thoại (Voice Mail Service - VMS) cho phép người dùng lưu trữ tin nhắn thoại trong hộp thư, giúp họ dễ dàng nghe lại các tin nhắn đã nhận Ngoài ra, dịch vụ này còn thông báo cho người dùng về các cuộc gọi nhỡ khi điện thoại tắt máy hoặc bận, đảm bảo không bỏ lỡ bất kỳ thông tin quan trọng nào.

Dịch vụ kiểm tra tài khoản trả trước qua tin nhắn (SMS Balance) cho phép bạn dễ dàng biết được số dư hiện tại trong tài khoản của mình Bằng cách gửi một tin nhắn, bạn sẽ nhận được thông tin chính xác về giá trị còn lại trong tài khoản.

- PPS ARS - Dịch vụ trả lời tự động, hướng dẫn cho thuê bao trả trước :

Kiểm tra và nạp lại tài khoản thuê bao trả tr−ớc

- FAX/ DATA - Dịch vụ truyền Fax/ Dữ liệu : Gửi fax, dữ liệu thông qua kết nối Bưu điện (1260, 1280 …)

Dịch vụ Mobile Internet cho phép kết nối Internet trực tiếp qua điện thoại di động CDMA mà không cần thông qua nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) Dịch vụ này sử dụng giao thức Point-to-Point với tốc độ truy cập tối đa lên đến 144 kbps.

Khu vực phủ sóng

Hiện tại mạng điện thoại di động S-fone đã phủ sóng đ−ợc 36 tỉnh/ thành phố trong cả n−ớc :

9 Miền Nam : Thành phố Hồ Chí Minh, Bà Rỵa – Vũng Tàu, Bình

D−ơng, Bình Thuận, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Lâm Đồng, Tây Ninh, Cần Thơ, Kiên Giang, An Giang, Đồng Nai, Long An, Tiên Giang

9 Miền Trung : Đà Nẵng, Huế, Khánh Hoà

Miền Bắc Việt Nam bao gồm các tỉnh và thành phố như Hà Nội, Bắc Ninh, Hà Tây, Hải Phòng, Hải Dương, Hưng Yên, Quảng Ninh, Hà Giang, Nam Định, Thái Bình, Ninh Bình, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Bắc Giang, Hòa Bình, Nghệ An, Lạng Sơn và Thanh Hóa.

Sắp tới mạng S-fone lại tiếp tục mở rộng các vùng phủ sóng ra các tỉnh thành khác.

Một số kiến nghị và đề xuất

Việc triển khai mạng thông tin di động CDMA2000 1x hiện nay tạo nền tảng vững chắc cho Việt Nam tiến tới thế hệ thông tin di động 3G Để phát triển mạng 3G từ CDMA2000 1x, Việt Nam cần trải qua hai giai đoạn quan trọng là CDMA2000 1xEV-DO và CDMA2000 1x EV-DV, giúp tăng tốc độ truyền dữ liệu lên đến 2Mbps.

Cấu hình mạng S-fone sử dụng băng tần 800MHz với băng thông 1.25MHz cho mỗi kênh, cho phép tối đa 4FA, tuy nhiên hiện tại chỉ cần một FA do số lượng thuê bao còn thấp Giai đoạn 1 của dự án bao gồm 1MSC, 3BSC, 1CAN và khoảng hơn 50 trạm gốc Tuy nhiên, do số lượng trạm gốc còn ít, vùng phủ sóng hẹp và tín hiệu yếu, dẫn đến tình trạng rớt mạng tại một số khu vực Nguyên nhân chính là quy hoạch mạng chưa tối ưu, hạn chế khả năng phủ sóng Do đó, cần nâng cao chất lượng mạng với một số đề xuất cải tiến.

Nếu tài chính cho phép, nên bổ sung thêm trạm gốc ở những vùng có tín hiệu thu thấp Mặc dù việc sử dụng bộ lặp đã cải thiện mức thu tín hiệu, nhưng khi số lượng thuê bao tăng, dung lượng kết nối giữa trạm gốc và trạm lặp sẽ giảm.

Để đảm bảo độ ổn định của mạng lưới và duy trì chất lượng thông tin, cần tiến hành đo thử và giám sát thường xuyên các thông số kỹ thuật Việc xuất hiện các vật cản như toà nhà mới, đài trạm hay cầu đường có thể che chắn tín hiệu, ảnh hưởng đến khả năng kết nối Nếu không kịp thời phát hiện và xử lý, toàn bộ khu vực có thể mất tín hiệu hoặc tỷ lệ cuộc gọi thành công sẽ giảm Trong trường hợp này, cần xem xét di chuyển trạm hoặc lắp đặt các bộ lặp, đồng thời quy hoạch lại mạng để tối ưu hóa và nghiên cứu thêm về quy hoạch phát triển của các đơn vị xây dựng.

Hiện nay, mạng GSM đã có các tiêu chí đánh giá chất lượng chính thức Do đó, cần xây dựng tiêu chuẩn đánh giá chất lượng mạng CDMA phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Việc phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (IMT-2000) là xu hướng toàn cầu mà mọi quốc gia đều phải thực hiện, mặc dù thời gian và mức độ triển khai sẽ khác nhau tùy theo điều kiện cụ thể IMT-2000 nhằm thiết lập tiêu chuẩn thông tin di động băng rộng, đáp ứng nhu cầu kinh tế toàn cầu và đặc biệt hỗ trợ sự phát triển thông tin di động ở các nước đang phát triển, giúp họ hội nhập vào mạng lưới thông tin toàn cầu IMT-2000 đã đóng góp lớn vào quá trình hội nhập và toàn cầu hóa của các nền kinh tế.

Công nghệ CDMA đã đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực thông tin di động, vượt qua những hạn chế của các hệ thống trước như tần số hạn hẹp, khả năng chống nhiễu kém và tính bảo mật dữ liệu thấp Nhờ vào khả năng sử dụng lại tần số ở các ô lân cận, CDMA đã giảm nhẹ gánh nặng quy hoạch tần số Sự phát triển nhanh chóng của các mạng di động ứng dụng công nghệ CDMA chứng minh rõ ràng ưu thế và tiềm năng phát triển của công nghệ này.

CDMA là công nghệ cốt lõi cho thông tin di động thế hệ thứ 3, cho thấy sự vượt trội của nó so với các công nghệ khác Hiện nay, hai tiêu chuẩn 3G nổi bật nhất là CDMA2000 1x và W-CDMA.

Mỗi công nghệ di động đều có những đặc điểm riêng về mã hóa, ghép kênh và giải tần phân bổ, cùng với các phương pháp giải quyết vấn đề như chuyển giao, điều khiển công suất và xử lý nhiễu Các công nghệ này không chỉ sở hữu những ưu điểm riêng mà còn được phát triển dựa trên các hệ thống hiện tại, đảm bảo tính tương thích Hai hệ thống này đã hình thành một tập hợp tiêu chuẩn cho thông tin di động thế hệ thứ ba, từ đó tạo nền tảng cho các mạng thông tin di động thế hệ tiếp theo.