Hệ thống thông tin di động W-CDMA

Trang 1

HOC VIEN CONG NGHE BUU CHINH VIEN THONG TRUNG TAM ĐÀO TẠO BƯU CHÍNH VIÊN THƠNG I

HỆ THỐNG

THƠNG TIN ĐI ĐỘNG W-CDMA

(Tài liệu dành cho các khố bồi dưỡng)

Biên soạn: KS Nguyễn Văn Thuộn

Trang 2

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG

“ HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG W-CDMA”

1 MỤC TIÊU:

Theo định hướng phát triển mạng thế hệ sau (NGN) của VNPT, hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ 3 (3G) sẽ được triển khai, cụ thể là sẽ phát triển theo lộ trình từ hệ thống GSM hiện tại lên hệ thống W-CDMA như trong hợp chuẩn IMT-2000 Xuất phát từ định hướng này, tài liệu giảng dạy về “ Hệ thống thơng tin di động W-CDMA” được biên soạn nhằm cung cấp cho học viên những kiến thức cơ bản về hợp chuẩn IMT-2000, cơng nghệ W-CDMA và hệ thống thơng tin di động W-CDMA

2 ĐỐI TƯƠNG:

Tài liệu khơng chỉ để sử dụng cho các khố bồi dưỡng ngắn hạn mà cịn cĩ thể sử dụng cho các cán bộ kỹ thuật đang cơng tác trên mạng lưới của VNPT và các sinh viên ngành Điện tử -Viễn thơng

3 ĐƠ DÀI CỦA TÀI LIÊU : Khoảng 150 trang ( dự kiến)

4 NƠI DUNG:

Chương 1:Tổng quan về thơng tin di động thế hệ thứ 3 và hợp chuẩn IMT-2000 (10 trang)

1.1 Quá trình phát triển các thế hệ thơng tin di động 1.2 Hợp chuẩn IMT- 2000

Chương 2: Các cơng nghệ truyền dẫn vơ tuyến trong W-CDMA (40 frang) 2.1 Cơng nghệ trải phổ W-CDMA (IMT-2000 CDMA-DS)

2.2 Các cơng nghệ truyền dan co ban trong W- CDMA 2.3 Cac cong nghệ để tăng dung lượng đường truyền

Chương 3: Mạng truy nhập vơ tuyến trong hệ thống thơng tin di động W-CDMA (50 trang)

3.1 Các yêu cầu và mục tiêu thiết kế đối với hệ thống vơ tuyến W-CDMA 3.2 Cấu trúc mạng truy nhập vơ tuyến

3.3 Các kênh vơ tuyến

Trang 3

3.5 Các thiết bị đầu cuối di động

Chương 4: Các kỹ thuật xử lý đa phương tiện (40 rang) 4.1 Tổng quan

4.2 Các kỹ thuật xử lý tín hiệu đa phương tiện ( hình ảnh, âm thanh và thoại) 4.3 Các kỹ thuật xử lý đối với dịch vụ internet di động

4.4 Kỹ thuật xử lý tin nhắn đa phương tiện

Chương 5: Viễn cảnh cơng nghệ của hé thong thong tin di dong W-CDMA (10 trang) 5.1 Viễn cảnh về các cơng nghệ vơ tuyến

5.2 Viễn cảnh về các cơng nghệ mạng

5.3 Viễn cảnh về các cơng nghệ xử lý tín hiệu

5 GIÁO VIÊN BIÊN SOẠN VÀ HIỆU CHỈNH

Trang 4

LOI NOI DAU

Nhu câu trao đổi thong tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện đại Các hệ thống thơng tin di động với khả năng giúp con người trao đổi thơng tin mọi lúc, mọi nơi đã phát triển rất nhanh và đang trở thành khơng thể thiếu được trong xã hội thơng tin ngày nay Bắt đầu từ các hệ thống thơng tin di động thế hệ đầu tiên ra đời vào năm 1946, thơng tin di động đã liên tục phát triển và đến nay các hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ 3 (3G) đã được đưa vào khai thác thương mại ở nhiều nước trên thế giới Ở Việt Nam, các hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ ba cũng đã và sẽ được nhanh chĩng triển khai Đối với các nhà khai thác mạng di động GSM thì cái đích 3G là các hệ thống thơng tin di động CDMA băng rộng (W-CDMA) theo chuẩn IMT-2000 Xuất phát từ định hướng này, tài liệu giảng dạy về “ Hệ thống thơng tin di động W-CDMA” được biên soạn nhằm cung cấp cho học viên những kiến thức cơ bản về hợp chuẩn IMT-2000, cơng nghệ W-CDMA và hệ thống thơng tin di động W-CDMA Tài liệu khơng chỉ để sử dụng cho các khố bồi dưỡng ngắn hạn mà cịn cĩ thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các cán bộ kỹ thuật đang cơng tác trên mạng lưới của VNPT và các sinh viên ngành Điện tử -Viễn thơng

Tài liệu được chia làm 5 chương Chương I1 giới thiệu tổng quan về quá trình phát triển của các hệ thống thơng tin di động, so sánh lộ trình phát triển lên thơng tin di động thế hệ thứ 3 từ cdmaOne và GSM, sau cùng là phần khái quát về hợp chuẩn IMT-2000 Chương 2 để cập đến các cơng nghệ truyền dẫn vơ tuyến trong W-CDMA như cơng nghệ trải phổ trực tiếp, các cơng nghệ để tăng dung lượng đường truyền Chương 3 tập trung mơ tả mạng truy nhập vơ tuyến trong hệ thống thơng tin di động W-CDMA với các thiết bị mạng truy nhập và thiết bị đầu cuối di động Chương 4 đề cập đến các nội dung sâu hơn về hệ thống W-CDMA đĩ là các kỹ thuật xử lý đa phương tiện như xử lý hình ảnh, Internet di động, tin nhấn đa phương tiện Cuối cùng, chương 5 giới thiệu đến bạn đọc những viễn cảnh cơng nghệ của hệ thống thơng tin di động W-CDMA

Trang 5

tránh khỏi những thiếu sĩt, chúng tơi rất mong nhận được ý kiến đĩng gĩp của bạn đọc để cuốn sách được hồn chỉnh hơn

Mọi đĩng gĩp xin gửi về Trung tâm Đào tạo Bưu chính Viễn thơng 1, Thị xã Hà đơng, Tỉnh Hà tây

Điện thoại: 048549607

Tháng 12 năm 2004

Trang 6

MUC LUC

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE THONG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ3 VA HỢP CHUAN IMT-2000 sssssscsssscsssscessssssssssssssssssssnssessesssssessstsssssnsssesnsdl

1.1 Quá trình phát triển của hệ thống thơng tin di động -‹ - 4

1.2 Tổng quan v IIMTT-2000) -ô+xeâSExeâovkdeeovveeorvxeeosressivl 9

1.2.1 Mc tiờu của IMTT-2000 .- ¿6 «<3 ke g1 9

1.2.2 Chuẩn hĩa TMTT-2000 22+ ©+££Y++E+££E+£E+£E+ESEEeEEerterkerrerrserree 11 1.2.3 Bang tan IMT-2000

CHƯƠNG 2: CÁC CƠNG NGHỆ TRUYỀN DẪN VƠ TUYEN W- CDMA

2.1 Cơng nghệ trải phổ W- CDMA

2.1.1 Nguyên lý trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-CDMA)) . -ccccc-c5+ 15 2.1.2 Mã trải phổ và đồng bộ mã trải phỔ -+-ccesterrkerrerkerrrrk 17 2.1.3 Cấu hình chức năng của máy phát và máy thu vơ tuyến - 18 2.1.4 Ung dụng ưu điểm của cơng nghệ W-CDMA trong thơng tin di động 19 2.2 Các cơng nghệ truyền dẫn cơ bản trong W- CDMA s°-s<<= 22

2.2.1 Ấn định mã trải phổ hai lớp và điều chế trải phổ . 23

222 Tin Dhan ƠcginntiưttrgWBtliGSGGGIIRIAHGIARINRRGUNoiytwag@aissaqal 26 2.2.3 Truy nhập ngẫu nhiên - 2-5 Se St txreEkxrtrkrrrkrrrrkrrkerrrkrrrirree 30 2.2.4 Các cơng nghệ để thoả mãn các yêu cầu về chất lượng khác nhau trong truyền dẫn đã tỐC Ộ sx6s61600150108ã39880008g@GG3SuAg q88 SiSkapas 31 2.2.5 Phân tập đa dạng

2.3 Các cơng nghệ để tăng dung lượng đường truy

bu 0 8N ).) 53

2.3.2 Phân tập dàn anten thích ứng

CHƯƠNG 3: MẠNG TRUY NHẬP VƠ TUYẾN

3.1 Các yêu cầu và mục tiêu thiết kế đối với hệ thống vơ tuyến W-CDMA 66

3.2 Cấu trúc mạng truy nhập VƠ ẾUYẾN 2s s< «se sssessesseessessessevl 67

Trang 7

3.2.3 Cấu trúc của mạng truy nhập vơ tuyến s2 ©ss©s++ssc++ 72 3.2.4 Các cơng nghệ then chốt trong W-CDMA . + +-55c©5+©5+ 73 3.2.5 Kỹ thuật thu phát song cơng (hai chiều) phân chia theo thời gian (TDD) và Kỹ thuật thu phát song cơng phân chia theo tần số (FDD) 77 3.3 Các kênh V6 fUyẾN << s4 00.001.601.007 80340 77

33:1 CAC Keih OGG: cnasnsconnmamma ERR 80

3.3.2 Các kênh truyền tải s¿- sex 80 3.33 (CaGkénh KEM Vat ly seisssvsssssssscessssssvsssnssessrasrssscssiwovsasiwssesavesswscowiawssesenssaseass 82 3.4 Cac thiét bi mang truy nhAp V6 fUyẾN -«- s- s°sssssessesssessessevl 85 3.4.1 Tổng quan về cấu hình hệ thống thiết bị truy nhập vơ tuyến 85 E2 - 86 5:2 RÌN( ung tinh gà nh 00110210560611561116193560581010001630300160716144168080015148611/4508ã0 4U 91 8:44 MEPEievnosrortoironlgooiglrgttosyHe9t84GISĐNNGIGS0WĐYASIGEHERGAGfYSSaimxuRtegprsul 92 3.4.5 Anten BS HH HH HH0 101000101101 94 3.5 Các thiết bị đầu cuối di động . -ss<sssstssersessesseerserseerese 100 3.5.1 Triển khai các thiết bị đầu cuối di động, .- -¿ ++ccxesxxeervee 100 3.5.2 Các đặc tính kỹ thuật truy nhập vơ tuyến và các cơng nghệ phần cứng 103 3:51 UINNbttttsttagbtgttttittB|BGGIRERNGNNIIHRNRISIRRHNGRlRqiitys@egwai 109 3.5.4 Các cơng nghệ thiết bị hiển thị sscstskierkierritrrrrrerrkrrrkee 112 3;5.5 Giao điện HEOBÏousaisoxondniiiskdioisdiosliilieatiisggại5604583146016484ã000113-4032Y0 114 3.5.6 Viễn cảnh tương lai của các thiết bị đầu cuối di động 119

CHƯƠNG 4: CÁC KỸ THUẬT XỬLÝ ĐA PHƯƠNG TIỆN

4.1 Tổng quan

4.2 Các kỹ thuật xử lý tín hiệu đa phương tiện

4.2.1.X 1ý Ninh, AN sssssssvsnsscssssnsvsncsostsensensassnsansnsstsvsessssuctstesseosasensensrssacsassvsses 121 4.2.2 Xử lý am thanh và thal scsscessssssscssssevssensssisieorssssostanansstssoessavsssassvestssevesionss 128

4.2.3 Các hệ thống xử lý tín hiệu đa phương tiện -¿ 5c-+ 133 4.3 Các kỹ thuật xử lý đối với dịch vụ Internet di dộng . 139

3:3.1.Các:dich:vu.TSP dUđỐỠN eseecesosossinnDieiiianieiiiiseliA0464600020600004680

Trang 8

4.3.4 Chuẩn hĩa Internet di dOng (WAP) .ssscssessssecsesesssesneessecnseesurecsecenseeesnes 151 4.4 Các kỹ thuật xử lý tin nhắn đa phương (iện « «<< cssese 155

4.4:1 Tổng QUE escape aan 155

4.4.2 Céc xu hung ti€u Chuan h6a sseecssessssesseecssecsneesnecesneesseecneeesneensecenneessees 156 AAS MO DMN NQUYEDTYG sesicsssccserssvosssensavesesesvevosessessvvenacsvenssesutesteassvenssessuwenensesens 156 4.4.4 Mơ hình triển Khai sevsissss.ssssscissiaasasinasiesonmenasenanieaanansnasenae 157 4.4.5 Kỹ thuật phát tin quảng bá ©- + + *+++x+x£kerkeEkerkekrkerkrrsre 158

CHƯƠNG 5: VIỄN CẢNH CƠNG NGHỆ CỦA CÁC HỆ THỐNG

THƠNG TIN DI ĐỘNG W-CDMA -cccccccccccccc- F59 5.1 Tổng quan

5.2 Viễn cảnh về các cơng nghệ Yơ ÊUYẾP 2o s°ssesssseovssesrseorsee 160 3:2EHfữGnE thức TDÍDtwesastisoqdqqgGiiiq (SG BiNNGiNNNSisaE 160 5.2.2 Truy nhập gĩi đường xuống tốc độ cao (HSPDA) -. - 163 5.3 Viễn cảnh về các cơng nghệ mạng - s°s°ssssevssevssesrsersse 165 5.3.1 Thơng tin gĩi IP trong các mạng thơng tin di động : 165 5.3.2 Xu hướng cơng nghệ trong các mạng ÏP -+©-+©s+s++s+++ 166 5.3.3 Triển khai và cấu hình mạng IP hố hồn tồn + 168 5.4 Viễn cảnh về các cơng nghệ xử lý tín hiệu s ssss<ssseesse 169 5.4.1 Cơng nghệ tránh kết nối chuyển tiếp .- : -©eeccxeeere 170 5.4.2 Cơng nghệ mã hố đa tốc độ thích ứng băng rộng (AMR-WB) 171 5.4.3 Truyền thơng đa phương tiện theo gĩi . +- 52 ccs+Scsssccsrersrre 172

CÁC TỪ VIẾT TAT

Trang 9

CHUONG 1

TONG QUAN VE THONG TIN DI DONG THE HE THU 3 VA HOP CHUAN IMT-2000

1.1 QUA TRINH PHAT TRIEN CUA HE THONG THONG TIN DI DONG

Thơng tin di động đã được đưa vào sử dụng đâu tiên ở Mỹ năm 1946, khi đĩ nĩ chỉ được sử dụng ở phạm vi thành phố, hệ thống này cĩ 6 kênh sử dụng cấu trúc ơ rộng với tần số 150 MHz Mặc dù các khái niệm tế bào, các khái niệm trải phổ, điều chế số và các cơng nghệ hiện đại khác được biết đến hơn 50 năm trước đây, nhưng cho đến đầu những năm 1960 dịch vụ điện thoại di động tế bào mới xuất hiện trong các dạng ứng dụng và khi đĩ nĩ chỉ là các sửa đổi thích ứng của các hệ thống điều vận Các hệ thống di động đầu tiên này cĩ ít tiện lợi và cĩ dung lượng rất thấp.Vào những năm 1980, hệ thống điện thoại di động tế bào điều tần song cơng sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số xuất hiện, đây là hệ thống tương tự hay cịn gọi là hệ thống

thơng tin di động thế hệ thứ nhất (1G) Các hệ thống thơng tin di động tế bào tương tự

nổi tiếng nhất là: hệ thống di động tiên tiến (AMPS), hệ thống di động tiên tiến băng hẹp (NAMP), hệ thống thơng tin truy nhập tồn diện (TACS) và Hệ thống NTT Hạn chế của các hệ thống này là: phân bố tần số hạn chế, dung lượng thấp, tiếng ồn khĩ chịu, khơng đáp ứng được các dịch vụ mới hấp dẫn với khách hàng v.v

Trang 10

thuat TDMA, dén nam 1995, CDMA duoc đưa vào sử dụng ở một số nước Các hệ thống thơng tin di động kỹ thuật số nĩi trên, sử dụng phương pháp truy nhập TDMA như GSM (Châu Âu), PDC ( Nhật) hoặc phương pháp truy nhập CDMA theo chuẩn năm 1995 ( CDMA-IS95) đều thuộc hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ 2( 2G)

Các hệ thống thơng tin tế bào số cĩ nhiều điểm nổi bật như chất lượng thơng tin được cải tiến nhờ các cơng nghệ xử lý tín hiệu số khác nhau, nhiều dịch vụ mới (VD: các dịch vụ phi thoại), kỹ thuật mã hĩa được cải tiến, tương thích tốt hơn với các mạng số và phát huy hiệu qua dai phổ vơ tuyến Bảng 1.1 mơ tả các thơng số cơ bản của các tiêu chuẩn cho các hệ thống thơng tin tế bảo số của Nhật Bản, Mỹ và Châu Âu Ngồi chuẩn IS-95 dựa trên cơng nghệ CDMA, tất cả các chuẩn khác đều dựa trên cơng nghệ TDMA

Bảng 1.1 Các thơng số cơ bán của Hệ thơng thơng tin tế bào số

Bắc Mỹ PDC y 8 at Re ——xe=xza=— Châu Â M

(Nhật Bản) IS-54 IS-95 CHâN-AN'Gỹ

Băng tần 800MHz/1,5 GHz 800 MHz 900 MHz

Khoảng cách 50 kHz 50 kHz 1/25 MHz 400 kHz tần số (xen kẽ 25kHz ) (xen kế ( xen kế

- 25 kHz) 200 kHz )

Co ché truy TDMA/FDD TDMA/FDD _ DS- TDMA/FDD nhap CDMA/FDD

Cơ chế mã 11,2kbit/gidy 13 kbit/gidy 8,5 kbit/ giay 22,8 kbit/ giay

hĩa thoại VSELP VSELP QCELP RPE-LTP-LPC

5,6 kbit/giây tốc độ biến 11,4kbiUgiây

PSI-CELPP thiên 4 nấc EVSI Phương pháp QPSK QPSK Hướng xuống: GMSK điêu chê QPSK

Hướng lên:

OQPSK

* Chú thích: _RPE: Mã hĩa dự báo kích thích xung đều LTP: Mã hĩa dự báo dài hạn

LPC: Mã dự báo tuyến tính; FDD: Song cơng chia tan số; và PSI-CELP: Dự báo tuyến tính kích thích mã - Đổi đơng bộ âm Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng, hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ ba -IMT 2000 đang được nghiên cứu sử dụng Khác với các hệ thống thơng tin đi động thế hệ thứ nhất (tương tự) và thứ 2 ( số), hệ thống thơng tin di động thế hệ

Trang 11

thứ 3 (3G) cĩ xu thế chuẩn hố tồn cầu và khả năng cung cấp các dịch vụ ở tốc độ bit lên tới 2 Mb/s( cĩ thể sử dụng truy cập Internet, truyền hình và thêm nhiều dịch vụ mới khác) Để phân biệt với hệ thống thơng tin di động băng hẹp hiện nay, hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ 3 cịn được gọi là hệ thống thơng tin di động băng rộng Từ năm 2001, các hệ thống IMT-2000 sử dụng cơng nghệ đa truy nhập phân chia theo mã băng rong (W-CDMA) bat đầu được đưa vào khai thác Lộ trình phát triển của các hệ thống thơng tin di động lên 3G được minh hoạ ở hình 1.1

MANG LOL IS -41 -o cdmaOne _| >| cdma2000° 1 Is-95B | 1 | 1xEV-po || LI Ly i À

cdma One |_ _ _ _ _ _ _ _ — | cdma2000 1X Li \

* cdma2000 1xEV-DO : cdma2000 1xEV-Data Only ( cdma 2000 1X phat trién lén -

Chỉ dành cho số liệu)

** cdma2000 1xEV-DV : cdma2000 IxEV-DatalVoice ( cdma 2000 1X phát triển lên

- Dành cho cả số liệu và thoại)

Trang 12

Bang 1.2 Tir GSM len 3G

Yêu cầu | GSMCSD | GPRS (Dich | EDGE (Cac IMT-2000

liệu gĩi kênh) phát triển

GSM)

cầm tay (một chế độ | mới mới mới

hoạt động) khơng cĩ khả năng xử lý số liệu gĩi

Các máy di| „| Các máy cảm

động cảm tay | Các máy cẩm tay CDMA

GPRS cho|l4y EDGE sẽ|DS sẽ làm

phép làm việc | làm việc ở tốc | viec ở tốc độ tren mạng độ lên tới 384 jen tì

GPRS* và Kbit/s** trên 2Mbit/s***

trên — mang | C&C mang | trén cic mang

các máy CSD | trên mang | dong

hai chế độ| CSM- đây là

hoạt động các máy CSD ba chế độ hoạt động

gĩi mới trên | hơn cĩ nền mạng

chuyển mạch kênh

hiện cĩ xung phần xử | TDMA lý số liệu gĩi

*: Tốc độ cao nhất trên lý thuyết đối với GPRS là 171,2 Kbitls, tuy nhiên, trên thực tế hiện nay chưa đạt được tốc độ này mà điển hình chỉ đạt tốc độ trên dưới SOKbitls **; Tốc độ cao nhất trên lý thuyết đối voi EDGE la 384 Kbit/s, tuy nhiên, trên thực tế

Trang 13

***: Tốc độ cao nhất trên lý thuyết đối với W-CDMA là 2Mbils, tuy nhiên, trên thực tế hiện nay chỉ đạt được tốc độ tối đa là 384 Kbitls

Bảng 1.3 Từ cdmaOne lên 3G

Yêu câu cdmaOne cdmaOne IMT-2000 IMT-2000

thiét bi IS-95 A 1S-95 B CDMA đa sĩng | CDMA đa sĩng

truyền số mang 1X mang 3X

liệu gĩi (MC 1X) (MC3X)

Các máy | Tiêu chuẩn Các máy di| Các máy di Các máy di di động động theo | động theo động cẩm tay

cầm tay chuẩn năm | chuẩn lXnăm | mới

1999 2001

Các máy di Các máy di

động cảm tay| Các máy dị Các máy di động cảm tay

14,4 Kbit/s- | trên các mạng |tốc độ lên tới | 114 Kbit/s, tren

động một chế độ hoạt |2 Mbit/s*** - động đây là các máy một chế độ hoạt động

bị BSC mạng chính và | và bổ xung các

các card kênh card kênh mới mới tại trạm tại trạm gốc gốc

Nền tang | CDMA CDMA CDMA CDMA

cong nghé

Trang 14

**: Tốc độ cao nhất trên lý thuyết đối với cảma2000 1X là 307 Kbitls, tuy nhiên, trên thực tế hiện nay chỉ đạt được tốc độ tối đa là 144 Kbitls

***; Như đã giới thiệu trong các hình 8.16 và 8.17, cdma2000 3X bao gém cdma2000

1xEV-DO và cảma2000 IxEV-DV Trong đĩ, cảma2000 IxEV-DO cĩ tốc độ cao

nhất trên lý thuyết lên tới 2,4 Mbitls trên một sĩng mang 1,25 MH: riêng biệt và cảma2000 1xEV-DV tích hợp thoại và số liệu trên cùng một sĩng mang 1,25 MHz cĩ tốc độ cao nhất trên lý thuyết lên tới 4,8 Mbit/s

1.2 TỔNG QUAN VỀ IMT-2000

1.2.1 Mục tiêu của IMT-2000

Những nỗ lực trong nghiên cứu và phát triển đã được thực hiện cho IMT-2000 với mục đích cung cấp các dịch vụ đa phương tiện cĩ chất lượng cao, tốc độ cao, khai thác một đải rộng các nội dung bao gồm thoại, số liệu và video trong mơi trường di động Hệ thống TMT-2000 cĩ các mục tiêu sau :

(1)_ Các dịch vụ thơng tin các nhân nhờ nâng cao hiệu suất phổ (Cá nhân hĩa)

Sự nâng cao hơn nữa hiệu quả sử dụng tần số và tối thiểu hĩa đầu cuối sẽ cho phép thực hiện thơng tin giữa "người với máy" và "máy với máy "

(2) Các dịch vụ thơng tin xuyên suốt tồn cầu (Tồn câu hĩa)

Người sử dụng sẽ cĩ thể thơng tin và nhận các dịch vụ đồng nhất ở bất cứ đâu trên thế giới chỉ với một đầu cuối duy nhất

@)_ Các dịch vụ đa phương tiện qua hệ thống truyền dẫn cĩ tốc độ và chất lượng cao (Đa phương tiện)

Việc sử dụng băng thơng rộng hơn cho phép truyền với chất lượng và tốc độ cao một dung lượng lớn số liệu, hình ảnh tĩnh và video bên cạnh các kết nối thoại

Liên minh Viễn thơng Châu Âu (ITU) đã đặt ra các yêu cầu đối với hệ thống truyền dẫn vơ tuyến IMT-2000 để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện trong nhiều mơi trường khác nhau như mơ tả trong Bảng 1.2 Tốc độ truyền yêu cầu là 144 kbiVgiây trong mơi trường di chuyển tốc độ cao, 384 kbit/giây khi di chuyển ở các tốc độ thấp và 2Mbit/giây trong mơi trường trong nhà

Trang 15

(1) Linh vuc kinh doanh

Các dịch vụ thơng tin di động đã được rất nhiều doanh nhân sử dụng ngay từ khi mới ra đời Trong lĩnh vực kinh doanh, ngồi thơng tin dữ liệu văn bản, IMT-2000 cịn được sử dụng cho thơng tin hình ảnh Người ta rất trơng đợi rằng các dịch vụ này sẽ giúp người sử dụng cĩ thể thu nhận được một lượng lớn số liệu kinh doanh một cách kịp thời cũng như trao đổi thơng tin một cách dé đàng mọi nơi, mọi lúc

(2) Lĩnh vực cơng cộng

Một ví dụ điển hình về các ứng dụng được sử dụng trong lĩnh vực cơng cộng là dịch vụ thơng tin khẩn cấp đã sử dụng triệt để giá trị tiện lợi của các hệ thống đi động trong việc giải quyết các trường hợp thảm họa Các ứng dụng giám sát từ xa với vai trị hiện thực hĩa việc thơng tin liên lạc " từ máy đến máy " cũng được xem xét sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực cơng cộng

Bang 1.4 Các yêu cầu đối với Hệ thống truyền dẫn vơ tuyến IMT-2000

Trong nhà Người di bộ Trong xe ơ tơ

Tốc độ truyền (kbit/giây) 2048 384 144

Các dịch vụ tiềm năng khác bao gồm các dịch vụ như sử dụng hệ thống di dong như một phần của hệ thống giao thơng vận tải thơng minh (IST), sử dụng i-mode cho lái xe an tồn, các hệ thống phương tiện đường thủy dựa trên các mạng thơng tin và

các hệ thống cho người đi bộ

(3) Lĩnh vực cả nhân

Lĩnh vực cá nhân đã trở thành một lĩnh vực quan trọng đối với hệ thơng thơng tin đi động trong những năm gần đây Với sự ra đời của IMT-2000, các hình thức tiên tiến của các dịch vụ Internet di động như i-mode dự kiến sẽ trở thành một phần cuả các ứng dụng cá nhân Trong thơng tin hình ảnh, điện thoại video đã xuất hiện, cùng lúc trong lĩnh vực thư tín, thư đa phương tiện đang được trơng đợi cho phép người sử

dụng cĩ thể gửi kèm theo thư điện tử các bản tin hình ảnh và thoại Cịn đối với dịch

vụ cung cấp thơng tin, người ta đang hy vọng các dịch vụ cung cấp âm nhạc và hình ảnh sẽ được chấp nhận rộng rãi trên thị trường

Trang 16

Linh vue Cees

Truyén hinh héi nghị

x a? 1s |

Internet Thuong mai e-mail điện từ

TT TT na Dien thoai video |

for | = š cage sp

sẽ => Mạng thơng tin di 1 Hệ thống cho _

= 2 động đa phương tiện người cao tuổi và

= = con Trung tam y tế từ xa

dữ liệu ¬ \ Peete ' Ì nhận Hệ thống thơng tin khẩn cấp Thươngmại ¿ aa điện tử Nhạc theo 7 yêu cầu

max He thong y Ty va Video

tétirxa theo yeucdu Sách, báo điệntử

| T.V tương tá i gi

| Cossairtien 3 ig tc He thống tự học tại gia

dịch vụthơng tin Game tương tác Hệ thống giám sát từ xa vx^

Hình 1.2 Các dịch vụ đa phương tiện trong thơng tin di động 1.2.2 Chuẩn hĩa IMT-2000

Nghiên cứu về IMT-2000 đã được Bộ phận thơng tin vơ tuyến của ITU (ITU-R) bắt đầu thực hiện từ năm 1985, ban đầu cĩ tên là Hệ thống Viễn thơng di

động mặt đất cơng cộng tương lai (FPLMTS) nhằm đạt được những mục tiêu đã kể trên Cùng với nghiên cứu này, Bộ phận chuẩn hĩa Viễn thơng của ITU (ITU-T) da coi việc nghiên cứu IMT-2000 là một nhiệm vụ quan trọng và đã tiến hành các nghiên cứu về các giao thức báo hiệu lớp trên, các nhận dạng, các dịch vụ, mã hĩa thoại/hình ảnh, v.v Tiếp theo các nghiên cứu này là các nghiên cứu về các thơng số kỹ thuật chỉ tiết do Dự án đối tác thế hệ 3 (3GPP) thực hiện và những nỗ lực nhằm xây dựng sự thống nhất chung giữa các tổ chức hướng tới sự phát triển của một giao diện vơ tuyến được chuẩn hĩa

Các hoạt động chuẩn hĩa IMT-2000 trong ITU-R ban đầu cĩ tên là FPLMTS

TTU-R bắt đầu các nghiên cứu với việc làm rõ khái niệm hệ thống IMT-2000, bao gồm

Trang 17

cả các hệ thống vệ tỉnh và mặt đất ITU-R đã thống nhất các kiến nghị liên quan đến các nguyên tắc và khái niệm cơ bản, tiếp theo là các kiến nghị về khung chung và các yêu cầu của IMT-2000 Sau đĩ, ITU-R bat đầu chuẩn bị một kiến nghị về giao diện vơ tuyến nhằm đáp ứng những yêu cầu đặt ra trong các kiến nghị này

Trước hết, ITU-R làm rõ những yêu cầu tối thiểu đối với giao diện vơ tuyến IMT-2000 Bảng 1.4 mơ tả những yêu cầu này Đáp lại, các quốc gia và tổ chức được yêu cầu để xuất một giao diện vơ tuyến cĩ thẻ thoả mãn các yêu cầu này vào tháng 6/1998

Ngồi ITU, cịn cĩ các quốc gia, khu vực và các tổ chức cũng tiến hành các

nghiên cứu như ARIB của Nhật va ETSI Kết quả là 10 hệ thống thơng tin mat dat va

06 hệ thống vệ tinh đã được đề xuất lên ITU-R, tất cả các đề xuất này sau đĩ đã được đánh giá bởi một nhĩm đánh giá gồm nhiều nước và tổ chức khác nhau Sau khi các hệ thống này được xác nhận là thỏa mãn yêu cầu của IMT-2000, các đặc tính chủ yếu của giao diện vơ tuyến được cải tiến trên cơ sở xem xét các đặc tính tần số vơ tuyến (RF) và các đặc tính băng gốc quan trọng Những nỗ lực đồng thời xảy ra nhằm tạo dựng được sự thống nhất giữa những người chủ trương xây dựng một giao diện vơ tuyến chuẩn, được thể hiện trong bản kiến nghị về các thơng số cơ bản tháng 3/1999 Tại

cuộc họp cuối cùng thang 11/1999, ITU TG8/1 da dat được một thỏa thuận về kiến

nghị đối với các thơng số kỹ thuật chỉ tiết của giao diện vơ tuyến, bao gồm các thơng số liên quan đến các lớp cao hơn Bản kiến nghị dự thảo này đã được chính thức thơng

qua như một bản kiến nghị của ITU tại Hội nghị RA-2000 tổ chức vào tháng 5/2000

Như mơ tả trong hình 1.3 và 1.4, bản kiến nghị đã đưa ra các nội dung liên quan đến giao diện vơ tuyến IMT-2000 như sau:

1 Chuẩn giao diện vơ tuyến bao gồm các cơng nghệ CDMA và TDMA

2 CDMA bao gồm phương thức trải phổ trực tiếp song cơng phân chia theo tần số (FDD), phương thức đa sĩng mang FDD và phương thức song cơng phân chia theo thời gian (TDD) Tốc độ chip tương ứng của phương thức trải phổ trực tiếp FDD và đa sĩng mang FDD là 3,84 Mc/s và 3,6864 Mc/s 3 Nhĩm TDMA bao gồm phương thức sĩng mang đơn FDD và phương thức

đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) / TDMA

Trang 18

4 Mỗi cơng nghệ vơ tuyến này phải cĩ thể hoạt động trên hai mạng lõi 3G

chính [ Ví dụ : phiên bản của GSM và ANSI-41 (Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ)]

Các khuyến nghị nêu các thơng số kỹ thuật của mỗi phương thức; trong đĩ phương thức trải phổ trực tiếp được gọi là W-CDMA

CDMA —— IMT-2000 CDMA Trai phé truc tiép (3,84 Mc/s)

Giao dién v6 t—IMT -2000 CDMA Da song mang (3,6864 Mc/s) tuyén mat dat

IMT-2000 '—IMT-2000 CDMA TDD

TDMA ———IMT-2000 Sĩng mang đơn E—IMT-2000 FDMA/TDMA

Hình 1.3 Cấu hình giao diện vơ tuyến IMT-2000

Giaodien |[JMT2000 |[IMT-2000 |[IMT-2000 |[IMT-2000 |[TMT-2000 naod€" | CDMA trai_ || CDMA da |] CDMA song mang || FDMA/ votuyén | phé trục tiếp || sĩng mang _ || TDD đơn TDMA

Két ndi linh hoat giữa giao diện vơ tuyên và mạng lõi

GSM MAP |] ANSI-41

Mạng lõi tăng cường || tăng cường || CơsởlP

Hình 1.4 Kết nối giữa các giao diện vơ tuyến và các mạng lõi 1.2.3 Băng tần IMT-2000

Băng tần cho IMT-2000 đã được qui định tại Hội nghị quản lý vơ tuyến thế giới - 92 (WARC-92) vào năm 1992 Mot dai phổ 230 MHz trong băng tần 2 GHz (1885- 2025 MHz, 2110-2200 MHz) da dugc phân chia cho IMT-2000 Tuy nhiên, sự bùng nổ

Trang 19

nhu cầu đối với thơng tin di động và các xu hướng đa phương tiện trong thơng tin di động đã khiến cho ITU-R dự đốn vào giữa năm 1999 và 2000 rằng băng tần IMT- 2000 sẽ trở nên khơng đủ trong tương lai gần Đặc biệt, ITU-R dự báo số thuê bao IMT-2000 sé dat con số 200 triệu thuê bao trên tồn thế giới vào năm 2010, đồng thời, ITU-R cũng nhận thấy cần phải đảm bảo một băng tân chung tồn cầu để đạt được giá thành thấp hơn nhờ việc sử dụng chung các thiết bị đâu cuối IMT-2000 trên phạm vi tồn cầu và phát triển các chỉ tiêu kỹ thuật chung cho các thiết bị đầu cuối ITU-R ước tính rằng vào năm 2010 sẽ thiếu băng thơng khoảng 160MHz cho các hệ thống thơng tin mặt đất và 2 x 67 MHz cho các hệ thống thơng tin vệ tinh trên thế giới Để đáp ứng dự báo này, Hội nghị thơng tin vơ tuyến thế giới 2000 (WRC-2000) đã đề xuất dành các băng tân 800 MHz ( 806-960 MHz), 1,7 GHz ( 1710-1885 MHz) va 2,5 GHz (2500-2690 MHz) dé sit dung cho IMT-2000 trén thé giới trong tương lai, cịn việc phân chia thích hợp các tần số trong các băng tần này bởi mỗi quốc gia sẽ theo nhu cầu trong nước và các ứng dụng thương mại khác

Trang 20

CHUONG 2

CAC CONG NGHE TRUYEN DAN VO TUYEN W- CDMA

2.1 CONG NGHE TRAI PHO W- CDMA

2.1.1 Nguyên lý trải phổ chuỗi truc tiép (DS-CDMA)

Trải phổ chuỗi trực tiép (DS) được sử dụng cho hệ thống di động CDMA thế hệ thứ hai của Mỹ, hệ thống CDMA-WLL của Nhật và hiện đang được sử dụng trong các

hệ thống di động thế hệ thứ ba W-CDMA

Trong các hệ thống trải phổ D§, một số liệu băng gốc dạng nhị phân lưỡng cực điển hình cĩ tốc độ ký hiệu (1/T,) sẽ được nhân với một chuỗi nhị phân lưỡng cực giả ngẫu nhiên cĩ tốc độ "chip " (1/T,) lớn hơn nhiều so với tốc độ ký hiệu (Ts = NT,) Như minh hoạ khái quát trong hình 2.1, hiệu quả của quá trình này là trải rộng độ rộng băng tức thời của dạng sĩng theo hệ số N, với cùng một mức cơng suất tín hiệu làm cho mật độ phổ cơng suất của tín hiệu trở nên khá thấp và " giống như tạp âm " Trong hình 2.3, trình bày một phổ RE đơn biên, cơng suất tín hiệu được biểu thị là P§ = A,W = AaB, chứng tỏ rằng mật độ phổ cơng suất của tín hiệu trải phổ giảm đi một hệ số A;/Ao = B/W =l/N so với mức khi khơng trải phổ Tại phía máy thu, "quá trình giải trải phổ" (nhân với cùng một chuỗi nhị phân được dùng để trải phổ ở phía máy phát) và giải điều chế sẽ khơi phục lại được số liệu băng gốc nguyên thuỷ, cho phép máy thu lọc bỏ phần lớn nhiễu băng rộng Giả sử rằng bộ lọc đầu vào máy thu nhận tín hiệu cần thu cĩ độ rộng băng W Hz ( như hình 2.3), thì máy thu cũng thu cả các nhiễu trong độ rộng băng này Trong hình này, giả thiết rằng mức nhiễu là No cĩ thể tương đối lớn so với mức thu làm cho tỷ số SNR của tín hiệu RF là (SNR)¿; = A1 /N, < 1 Nhưng sau khi trải phổ, độ rộng băng của tín hiệu cần thu giảm đến giá trị ban đầu B, trong khi độ rộng băng của nhiễu vẫn là W Như vậy, quá trình lọc đối với độ rộng băng tần tín hiệu cĩ thể được sử dụng để loại bỏ cơng suất nhiễu trong SNR của số liệu băng gốc

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	3,86 MB