Bộ giáo dục đạo tạo Trờng đại học bách khoa hà nội Luận văn thạc sĩ khoa học Ngành: điệt tử viễn thông Nghiên cứu quy hoạch mạng thông tin di động hệ thứ ba cdma 2000 Keopadith sombath Ha néi 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131455441000000 Bộ giáo dục đạo tạo Trờng đại học bách khoa hà nội Luận văn thạc sĩ khoa học Nghiên cứu quy hoạch mạng thông tin di động hệ thứ ba cdma 2000 Ngành: ®iƯt tư – viƠn th«ng Keopadith sombath ngêi híng dÉn khoa học: TS Phạm Văn Bình Ha nội 2006 Mục lục Trang Mục lục Các chữ viết tắt Lời nói ®Çu Chơng I Tổng quan hệ thống thông tin di động hệ ba 1.1 Giíi thiƯu chung 1.1.1 Lịch sử phát triển thông tin di động 1.1.2 Các đặc tính hệ thống thông tin di động 1.1.3 Yêu cầu chung hệ thống thông tin di động hệ 1.1.4 Tổng kết trình tiến hóa hệ thống 12 1.2 CÊu tróc chung cđa hệ thống thông tin di động 14 Chơng II Kỹ thuật trải phổ 19 2.1 Các hệ thống thông tin tr¶i phỉ 19 2.2 Ưu điểm hệ thống thông tin trải phỉ 22 2.2.1.TriƯt nhiƠu 22 2.2.2 Giảm mật độ lợng 24 2.2.3 Phân giải theo thời gian ®Õn 25 2.2.4 Truy nhËp ®a ®êng 26 2.2.5 Dung lỵng cđa mét hƯ thèng ®a truy nhËp theo m· 26 2.3 Kü tht tr¶i phỉ 27 2.3.1 Kỹ thuật trải phổ chuỗi trùc tiÕp DS – SS 28 2.3.2 Kỹ thuật trải phổ nhảy tần FH/SS 38 Chơng III Các công nghệ CDMA (W-CDMA) 49 3.1 Các kỹ thuật đa truy nhập thông tin di động 49 3.1.1 Đa truy nhập phân chia theo tần sè (FDMA) 49 3.1.2 §a truy nhËp ph©n chia theo thêi gian (TDMA) 50 3.1.3 Đa truy nhập phân chia theo mà (CDMA) 52 3.2 W-CDMA 54 3.2.1 S¬ ®å khèi chung 54 3.2.2 CÊu tróc ph©n líp cđa W-CDMA 55 3.3 øng dông công nghệ ATM thông tin di động 58 3.4 Đánh giá hệ thống thông tin di ®éng sư dơng kü tht CDMA 60 Ch¬ng IV Phơng pháp Quy hoạch mạng thông tin di động hÖ CDMA 2000 .62 4.1 Mở đầu 62 4.2 Dự báo lu lợng 63 4.2.1 Dự báo số thuê bao 64 4.2.2 Dự báo sử dụng lu lợng tiếng 64 4.2.3 Dù b¸o sư dơng lu lỵng sè liƯu 65 4.3 Thiết kế vô tuyến cho mạng tổ ong/PCS 65 4.4 Quy ho¹ch m¹ng v« tuyÕn 65 4.5 Thiết kế đờng truyền vô tuyến 66 4.6 Ước tính thông sè « 67 4.7 Quy ho¹ch phđ sãng 69 4.8 Suy hao ®êng truyÒn 71 4.8.1 Mở đầu 71 4.8.2 Mô hình IMT 2000 83 4.9 Phân tích dung lợng ô tính toán quỹ đờng truyền vô tuyến 85 4.9.1 Các mà hàm Walsh 86 4.9.2 Các tốc độ số liệu gói 87 4.9.3 Q ®êng trun 90 4.10 Tèi u m¹ng 98 KÕt luËn 100 Tãm t¾t cđa luậu văn 102 Tài liệu tham khảo 103 Các chữ viết t¾t 3GPP AAA AMPS ATM AUC BER BMC BPSK BS BSC BTS CC CDMA DC DECT DL DS DTCH EIRP ETSI FDD FDMA FH FM FM GC GOS GPRS GSM HLR rd Generation partnership project Đề án ®èi t¸c thÕ hƯ thø Authentication, Authorization NhËn thøc, trao quyền thành and Account toán American Mobile Phone Hệ thống thông tin di động tiên System tiến Asynchronous Tranfer Mode Chế độ truyến dẫn dị Authetication Center Chung tâm nhận thực Brosdcast Channel Tỷ lệ lỗi bit Broadcast Multicast Control Điều khiển quảng bá đa phơng Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha hai trạng thái Base Station Trạm gốc Base station Controller Đài điều khiển trạm gốc Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc Connection Center Trung tâm gói Code Divíion Multiple Access Đa thâm nhập phân chia theo mà Dedicated Control Điều khiển riêng Digital Enhanced Cordless Hệ thống viễn thông không dây số Telecommunication tăng cờng Down link Đờng xuống Direct Sequence Chuỗi trực tiếp Dedicated Traffic Channel Kênh lu lợng dành riêng Effective Isotropically Công suất phát xạ đẳng hớng Radiated Powwer hiệu dụng (tơng đơng) European Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Telecommunications Âu Standards Institute Frequency Division Dulex Song công phân chia theo tần số Frequency Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo tần số Access Freqency Hopping Tần số nhảy Fault Management Quản lý lỗi Frequency Modulation Sóng mang đợc biến điệu tần số General Control Điều khiển chung P P Grade of Service General Packet Radio System Global System for Mobile Communications Home location Rigister ChÊt lỵng lu chun giao th«ng HƯ thèng v« tun gãi chung HƯ thống thông tin di động toàn cầu Thanh ghi định vi thêng tró IMT2000 International Mobile Telecommunicasions-2000 ISDN Integrated Services Digital Network IS-54 Interim Standard - 94 IS-95A Interim Standard - 95A IS- 316 Interim Standard- 136 IUT International Telecommunication Union Inter Working Function Link Access Control Line of Sight Medium Access Control IWF LAC LOS MAC MIB MF MS MSC MTP NMT OS PDN PLMN QPSK RAN RLC RNC SCCP SMG SMR SNR SS: TACS TDD Management Information Base Matched Filter Mobile Station Mobile Services Switching Center Message Transfer Part Nordic Mobile Telephony Operation System Packet Data Node Public land Mobile Network Quadrate Phase Shift Keyint Radio Access Network Radio link Control Radio Network Controller Signalling Connection Control Part Special Mobile Group Specialized Mobile Radio Signal to Noise Radio Spread Spectrum Total Access communications System Time Division Duplex ViÔn thông di động quốc tế 2000 Mạng chuyển mạch đa dịch vụ liên kết Tiêu chuẩn thông tin di động CDMA Mỹ (do AT & T đề xuất) Tiêu chuẩn thông tin di động CDMA Mỹ (do Qualcomm đề xuất) Tiêu chuẩn thông tin di động TDMA cải tiến Mỹ(do AT & T đề xuất) Liên minh viễn thông quốc tế Khối tơng tác Điều khiển truy nhập đoạn nối Đờng truyền tầm nhìn thẳng Điều khiển thâm nhập môi trờng Thông tin quản lý sở Hệ thống tập lọc phù hợp Trạm di động Trung tâm chuyển mạnh di động Phần truyền tin Nhóm điện thoại di động Bắc Âu Hệ thống phép toán Mạng số liệu gói Mạng di động công cộng mặt đất Khoá chuyển pha vuông góc Mạng thâm nhập vô tuyến Điều khiển đoạn nối Bộ điều khiển mạng vô tuyến Phần điều khiển kết nối báo hiệu Nhóm di ®éng ®Ỉc biƯt Specialized Mobile Radio Tû sè tÝn hiƯu tạp âm Trải phổ Hệ thống thông tin truy nhập toàn Song công phân chia theo thời gian TDMA TE TH UE UMTS UTRAN VLR W - CDMA Time Division Multiple Access Terminal Equipment Time Hopping User Equipement Universel Mobile Telecommunication System Universal Terrestrial Radion Access Network Visitor Location Risgiter Wideband Code DivÝion Multiple Access §a truy nhËp phân chia theo thời gian Thiết bị đầu cuối Nhảy thêi gian ThiÕt bÞ cđa ngêi sư dơng HƯ thèng viễn thông di động toàn cầu Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu Thanh ghi định vị tạm trú Đa truy nhập vô tuyến phia chia theo mà rộng -1- Lời nói đầu Trong năm gần đây, nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông nớc tăng nhanh Trong đó, phát triển mạng thông tin di động GSM lên GPRS EDGE thời điểm sử dụng hệ thống mạng thông tin di động hệ thứ 3: Hệ thống viễn thông di động toàn cầu (UMTS) sử dụng kỹ thuật W-CDMA Ưu điểm mạng W-CDMA việc khắc phục đợc tồn GSM dịch vụ đơn tốc độ thấp cha chuẩn hoá toàn cầu mà nâng cao hiệu suất kênh phổ tần, cải thiện dung lợng phủ sóng đặc biệt nâng cao khả cung cấp dịch vụ liệu tốc độ cao Tuy nhiên chuẩn cho mạng W-CDMA giai đoạn hoàn thiện Việc triển khai trì hoạt động tốt mạng W-CDMA yêu cầu cần thiết cần đợc quan tâm nghiªn cøu tríc thùc hiƯn Díi sù híng dÉn nhiệt tình TS Phạm Văn Bình, tác già đề tài Nghiên cứu mạng W-CDMA Quy hoạch mạng thông tin di ®éng thÕ hƯ CDMA 2000 ” mn cung cấp sở lý thuyết cấu trúc mạng vấn đề quan trọng nh quy hoạch mạng thông tin di động hệ CDMA 2000 khai thác việc tối u phần mạng vô tuyến nhằm tăng hiệu đầu t nâng cao chất lợng mạng Những đặc tính chủ yếu hệ thống di động sử dụng W-CDMA là: Cải thiện hệ thống di động hệ hai: Dung lợng vùng phủ sang Tính linh hoạt cao dịch vụ Thực truỳ nhập gói hiệu tin cậy -2 Tính linh hoạt cao vận hành: hỗ trợ hoạt động không đồng trạm gốc nên triển khai thuận lợi nhiều môi trờng Sử dụng kỹ thuật tiến chẳng hạn nh sử dơng kü tht anten th«ng minh Néi dung chđ u luận văn bao gồm: Tổng quan hệ thống thông tin di động hệ ba Kỹ thuật trải phổ Các công nghệ CDMA (W-CDMA) Phơng pháp Quy hoạch mạng thông tin di động hệ CDMA 2000 Quá trình thực luận văn, em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo, Tiến sĩ Phạm Văn Bình đà tận tình hớng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận văn Em xin cảm ơn cán trờng Đại học Bách khoa Hà Nội số bạn bè, đồng nghiệp đà có nhiều giúp đỡ em học hỏi, tìm hiểu, nghiên cứu công nghệ mạng thông tin di ®éng thÕ hƯ thø ba vµ cã nhiỊu ý kiÕn góp quý báu Do thời gian nghiên cứu nh khả thân luận văn tránh khỏi số sai sót, em kính mong thầy giáo hớng đẫn, thầy hội đồng bảo vệ luận văn cao học ngành Địên tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội góp ý để em hoàn thiện tốt chơng trình nghiên cứu, để phần ứng dụng thực tiễn vào công tác sau -3- Chơng I Tổng quan hệ thống thông tin di động hệ ba 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Lịch sử phát triển thông tin di động Vô tuyến di động đà đợc sử dụng gần 78 năm Mặc dù khái niệm tổ ong, kỹ thuật trải phổ, điều chế số công nghệ vô tuyến đại khác đà đợc biết đến 50 trớc đây, dịch vụ điện thoại di động mÃi đến đầu năm 1960 xuất dạng sử dụng đợc sửa đổi thích ứng hệ thống điều vận Các hệ thống điện thoại di động tiện lợi dung lợng rÊt thÊp so víi c¸c hƯ thèng hiƯn c¸c hệ thống điện thoại tổ ong điều tần sóng công sử dụng kỹ thuật đa thâm nhập phân chia theo tần số (FDMA) đà xuất vào năm 1980 Cuối năm 1980 ngời ta nhận thấy hệ thống tổ ong tơng tự đáp ứng đợc nhu cầu ngày tăng vào kỷ sau nh không loại bỏ đợc hạn chế cố hữu hệ thống (1) Phân bố tần số hạn chế, dung lợng thấp (2) Tiếng ồn khó chịu nhiễu xảy máy di động chuyển dịch môi trờng pha đinh đa tia (3) Không đáp ứng đợc dịch vụ hấp dẫn khách hàng (4) Không cho phép giảm đáng kể giá thành thiết bị di động sở hạ tầng (5) Không đảm bảo tính bí mật gọi (6) Không tơng thích hệ thống khác nhau, đặc biệt Châu Âu, làm cho thuê bao sử dụng đợc máy di động nớc khác Giải pháp để loại bỏ hạn chế phải chun sang sư dơng kü tht th«ng tin sè cho thông tin di động với kỹ thuật đa th©m nhËp míi