Điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động UMTS luận văn tốt nghiệp đại học

Hệ thống UMTS là sựphát triển tiếp theo của các hệ thống thông tin di động thế hệ hai sử dụng côngnghệ TDMA như GSM, PDC, IS-136… UMTS sử dụng công nghệ CDMAđang là mục tiêu hướng tới củ

Mục lục

Các từ viết tắt 5

Lời giới thiệu 11

Chương 1 GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 13

1.1 Giới thiệu 13

1.2 Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 1 14

1.3 Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2 16

1.3.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA 16

1.5 Hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo 21

Chương 2 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THỨ 3 UMTS 23

2.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 IMT-2000 23

2.4.5 Truy nhập vô tuyến mặt đất UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Acess

3.1 Giới thiệu chương 48

3.3.1 Điều khiển công suất cho đường xuống và đường lên 503.3.2 Điều khiển công suất phân tán và tập trung 503.3.3 Phân loại điều khiển công suất theo phương pháp đo 513.3.4 Điều khiển công suất vòng kín,điều khiển công suất vòng hở 52

3.4.1 Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường lên 54

3.4.2 Kỹ thuật điều khiển công suất vòng hở đường xuống 573.5 Điều khiển công suất ở các kênh chung đường xuống 573.6 Các thủ tục điều khiển công suất vòng trong 59

3.6.2 Điều khiển công suất vòng trong đường xuống 63

3.7.1 Điều khiển công suất vòng ngoài đường lên 673.7.2 Điều khiển công suất vòng ngoài đường xuống 69

3.8.3 Hiện tượng gần xa 73

3.9 Phương pháp điều khiển công suất theo bước (DSSPC: Dynamic size Power Control) 773.9.1 Khái niệm và lợi ích của độ dự trữ, cửa sổ công suất 77

3.10 phương pháp điều khiển công suất phân tán (DPC)

(Distributed Power Control) 85

3.10.2 Mô hình hệ thống 873.10.3 Thuật toán điều khiển công suất phân tán DPC 87

phương

C

mã

DC Delicated Control Điều khiển riêng

DS-CDMA Direct Sequence Code Division Đa truy nhập phân chia

DSSPC dynamic step-size power control Điều khiển công suất theo

bước động DPCCH Delicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý

DPDCH Delicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng

E

F

xuống

số

G

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ chuyển mạch gói

vô tuyến

GSM Global System of Mobile Hệ thống thông tin di động

H

I

ITU International Telecomunication Liên minh viễn thông quốc tế

MSC Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch

PDCP Packet Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói

xuống

vật lý

mạch công cộng

Q

R

vô tuyến RRM Radio Resouce Management Quản lí tài nguyên vô tuyến

S

S-CCPCH Secondary Common Control Kênh vật lý điều khiển

SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ chuyển mạch gói SIM Subscriber Indentity Module Module nhận dạng thuê bao

T

TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia

theo thời gian

thời gian TFCI Transport Format Combination Chỉ thị kết hợp khuôn dạng

Indicator truyền tải

U

USIM UMTS Subscriber Indentity Module nhận dạng thuê bao

mặt đất UMTS

V

VLR Vistor Location Register Thanh ghi định vị tạm trú

W

Lời giới thiệu

hế giới hôm nay đã và đang chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ củacác ngành tin học, điện tử…Nó đã đưa con người đến gần nhau vàgiúp con người giải quyết nhiều lĩnh vực trong cuộc sống Thôngtin di động cũng đã có những bước đột phá và ngày càng đóng vai trò rất quantrọng Để đáp ứng các nhu cầu ngày càng tăng về số lượng lẫn chất lượngdịch vụ dặc biệt là dịch vụ truyền số liệu đa phương tiện thông tin di động đãcho ra đời công nghệ băng rộng Với khả năng tích hợp nhiều dịch vụ côngnghệ băng rộng đã chiếm lĩnh thị trường viễn thông Hệ thống UMTS là sựphát triển tiếp theo của các hệ thống thông tin di động thế hệ hai sử dụng côngnghệ TDMA như GSM, PDC, IS-136… UMTS sử dụng công nghệ CDMAđang là mục tiêu hướng tới của các hệ thống thông tin di động trên toàn thếgiới, điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến côngnghệ truyền thông không dây trên toàn cầu.

T

Điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động là một trongnhững khâu quan trọng của hệ thống, hạn chế được ảnh hưởng của hiệu ứnggần xa đến chất lượng dịch vụ thoại, dung lượng của hệ thống và khả năngchống lại fading vốn là đặc trưng của môi trường di động Vì thế em đã chọn

đề tài tim hiểu về “điều khiển công suất trong hệ thông thông tin di độngUMTS”

Đồ án em làm gồm 3 chương với nội dung chính trong từng chươngnhư sau:

Chương 1 GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG giới thiệu tổng quan về các hệ thống thông tin di động, quá trình phát

triển của thông tin di động

Chương 2 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THỨ 3UMTS giới

thiệu các vấn đề cơ bản về công nghệ WCDMA, cấu trúc mạng truy nhập vô

tuyến UMTS, sơ lược về những dịch vụ và ứng dụng trong hệ thống này trong

hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba

Chương 3 CÁC KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG

HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS sẽ trình bày về ý nghĩa và

phân loại các kỹ thuật điều khiển công suất Từ đó đi sâu vào phân tích các kỹthuật điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS.Điều khiển công suất theo bước động DSSPC và điều khiển công suất phântán DPC trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS nhằm nghiên cứuhai mô hình điều khiển công suất để tối ưu hoạt động của mạng

Trong thời gian làm đề tài, do kiến thức còn hạn chế, thời gian nghiêncứu đề tài có hạn và nguồn tài liệu chủ yếu là các tài liệu trên mạng nên đồ áncòn nhiều sai sót trong quá trình làm Em rất mong nhận được sự phê bình,các ý kiến đóng góp chân thành của các thầy cô và các bạn để đồ án đượchoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Phúc Ngọc cùng các thầy cô và bạn bè trong khoa giúp em hoàn thành đề tài

tốt nghiệp

Ngệ An, ngày 02 tháng 01năm 2012

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Tiệp

ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG

THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS

Chương 1 GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

1.1 Giới thiệu

Ra đời đầu tiên vào cuối năm 1940, đến nay thông tin di động đã trải quanhiều thế hệ Thế hệ không dây thứ 1 là thế hệ thông tin tương tự sử dụngcông nghệ đa truy cập phân chia phân chia theo tần số (FDMA) Thế hệ thứ 2

sử dụng kỹ thuật số với công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian(TDMA) và phân chia theo mã (CDMA) Thế hệ thứ 3 ra đời đánh giá sựnhảy vọt nhanh chóng về cả dung lượng và ứng dụng so với các thế hệ trước

đó, và có khả năng cung cấp các dịch vụ đa phương tiện gói là thế hệ đangđược triển khai ở một số quốc gia trên thế giới

Quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động trên thế giới đượcthể hiện sự phát triển của hệ thống điện thoại tổ ong (CMTS: Cellular MobileTelephone System) và nhắn tin (PS: Paging System) tiến tới một hệ thốngchung toàn cầu trong tương lai

Hình 1.1 thể hiện một mạng điện thoại di động tổ ong bao gồm các trạm gốcBTS

Hình 1.1: Hệ thống điện thoại di động

1.2 Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 1

Hệ thống di động thế hệ 1 chỉ hổ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sửdụng kỹ thuật điều chế tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi người, và sửdụng phương pháp đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) Hình 1.1 mô tảphương pháp đa truy cập FDMA với 5 người dùng Hình 1.1(a) là phổ của hệthống FDMA.Ở đây, băng thông của hệ thống được chia thành các băng có độrộng Wch Giữa các kênh kề nhau có một khoảng bảo vệ để tránh chồng phổ

do sự không ổn định của tần số sóng mang Khi một người dùng gởi yêu cầutới BS, BS sẽ ấn định một trong các kênh chưa sử dụng và giành riêng chongười dùng đó trong suốt cuộc gọi Tuy nhiên, ngay khi cuộc gọi kết thúc,kênh được ấn định lại cho người khác Khi có năm người dùng xác định vàduy trì cuộc gọi như hình 1.1(b), có thể ấn định kênh như trên hình 1.1(c)

Đặc điểm:

- Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến

- Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể

- BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS.

Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di dộng tiên tiến(Advanced Mobile phone System - AMPS)

Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản.Tuy nhiên hệ thống không thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng

về cả dung lượng và tốc độ Vì các khuyết điểm trên mà nguời ta đưa ra hệthống di dộng thế hệ 2 ưa điểm hơn thế hệ 1 về cả dung lượng và các dịch vụđược cung cấp

phổ

Tần số

Băng tần hệ thốngKhoảng bảo vệ

Kênh 1 Kênh2Kênh 3 Kênh N

Kênh 1Kênh 3

Thời gian

Người dùng 1,4

Người dùng 2,5Người dùng 3

Hình 1.1 Khái niệm về hệ thống FDMA:

(a) Phổ tần của hệ thống FDMA; (b) Mô hình khởi đầu và duy

trì cuộc gọi với; (c) 5 người dùng Phân bố kênh.

Băngtần

1.3 Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2

Với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao, hệ thống thông tin di độngthế hệ 2 được đưa ra để đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động.Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng điều chế số Và chúng sửdụng 2 phương pháp đa truy cập:

- Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA)

- Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA)

1.3.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA

Phổ quy định cho liên lạc di động được chia thành các dải tần liên lạc,mỗi dải tần liên lạc này dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc làmột khe thời gian trong chu kỳ một khung Các thuê bao khác dùng chungkênh nhờ cài xen thời gian, mỗi thuê bao được cấp phát cho một khe thời giantrong cấu trúc khung Hình 1.2 cho thấy quá trình truy cập của một hệ thốngTDMA 3 kênh với 5 người dùng

Hình 1.2 Khái niệm về hệ thống TDMA:

(a) Phổ tần của hệ thống TDMA; (b) Mô hình khởi đầu và duy trì cuộc gọi với 5 người dùng; (c) Phân bố kênh (khe), với giả thiết dùng

BăngtầnTHTTTTHTth nốg

Phổ

ổ

Thời gian

tần số sốTsossôsố

Đặc điểm :

- Tín hiệu truyền dẫn từ thuê bao đến BTS la tín hiệu số

- Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau,trong đómột băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến các máy diđộng và một băng tần được sử dụng để truyền tuyến hiệu từ máy di động đếntrạm gốc Việc phân chia tần như vậy cho phép các máy thu và máy phát cóthể hoạt động cùng một lúc mà không sợ can nhiễu nhau

- Giảm số máy thu phát ở BTS

- Giảm nhiễu giao thoa

Hệ thống TDMA điển hình là hệ thống thông tin di động toàn cầu(Global System for Mobile - GSM)

Máy điện thoại di động kỹ thuật số TDMA phức tạp hơn kỹ thuậtFDMA.Hệ thống xử lý số đối với tín hiệu trong MS tương tự có khả năng xử

lý không quá 106 lệnh trong một giây, còn trong MS số TDMA phải có khảnăng xử lý hơn 50x106 lệnh trên giây

1.3.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA

Thông tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiềungười sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộcgọi, mà không sợ gây nhiễu lẫn nhau Những người sử dụng nói trên đượcphân biệt với nhau nhờ dùng một mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai.Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi ô (cell) trong toàn mạng, và nhữngkênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên (PseudoNoise - PN)

Đặc điểm:

- Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz

- Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp

- Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trườnghiệu quả hơn FDMA, TDMA.

- Việc các thuê bao MS trong ô dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyềndẫn vô tuyến đơn giản,việc thay đổi kế hoạch tần số không còn vấn đề,chuyển giao trở thành mềm,điều khiển dung lượng ô rất linh hoạt

1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3

Hệ thống thông tin di động chuyển từ thế hệ 2 sang thế hệ 3 qua mộtgiai đoạn trung gian là thế hệ 2,5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợpnhiều khe hoặc nhiều tần số hoặc sử dụng công nghệ CDMA trong đó có thểchồng lên phổ tần của thế hệ hai nếu không sử dụng phổ tần mới, bao gồm

Băng tần hệ thốngPhổ

Tần số

Hình 1.3 Khái niệm về hệ thống CDMA:

(a) phổ tần; (b) mô hình khởi đầu và duy trì cuộc gọi với 5

người dung.

Tần số

Thời gian

Người dùng 1 Người dùng 2 Người dùng 5

Người dùng 3

Người dùng 4

các mạng đã được đưa vào sử dụng như: GPRS, EDGE và CDMA2000-1x Ởthế hệ thứ 3 này các hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành mộttiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2 Mbit/s Đểphân biệt với các hệ thống thông tin di động băng hẹp hiện nay, các hệ thốngthông tin di động thế hệ 3 gọi là các hệ thống thông tin di động băng rộng.

Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3 IMT-2000 đãđược đề xuất, trong đó 2 hệ thống W-CDMA và CDMA2000 đã được ITUchấp thuận và đưa vào hoạt động trong những năm đầu của những thập kỷ2000.Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA, điều này cho phépthực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ thống thôngtin di động thế hệ 3

- W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là sự nâng cấp

của các hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng công nghệ TDMA như:GSM, IS-136

- CDMA2000 là sự nâng cấp của hệ thống thông tin di động thế hệ 2

sử dụng công nghệ CDMA: IS-95

Yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3:

Thông tin di động thế hệ thứ 3 xây dựng trên cơ sở IMT-2000 đượcđưa vào phục vụ từ năm 2001 Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khảnăng mới nhưng cũng đồng thời bảo đảm sự phát triển liên tục của thông tin

di động thế hệ 2

- Tốc độ của thế hệ thứ ba được xác định như sau:

+ 384 Kb/s đối với vùng phủ sóng rộng

+ 2 Mb/s đối với vùng phủ sóng địa phương

- Các tiêu chí chung để xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ ba (3G):

+ Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau:

- Đường lên : 1885-2025 MHz

- Đường xuống : 2110-2200 MHz

Hình 1.4 Lộ trình phát triển từ 2G đến 3G

UMTS WCDM A

Thoại 2X, Dữ liệu 153 kbps / 3,09 M

3G

GSM 1X

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

+ Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vôtuyến:

- Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến

- Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông

+ Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: trong công sở, ngoàiđường, trên xe, vệ tinh

+ Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:

- Môi trường thông tin nhà ảo (VHE:Virtual Home Environment) trên

cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng toàn cầu

- Đảm bảo chuyển mạng quốc tế

- Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệuchuyển mạch theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói

+ Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện

1.5 Hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo

Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 sang thế hệ 4 qua giai đoạn trunggian là thế hệ 3,5 có tên là mạng truy nhập gói đường xuống tốc độ caoHSDPA Thế hệ 4 là công nghệ truyền thông không dây thứ tư, cho phéptruyền tải dữ liệu với tốc độ tối đa trong đ iều kiện lý tưởng lên tới 1 cho đến1.5 Gb/giây Công nghệ 4G được hiểu là chuẩn tương lai của các thiết bịkhông dây.Các nghiên cứu đầu tiên của NTT DoCoMo cho biết,điện thoại 4G

có thể nhận dữ liệu với tốc độ 100 Mb/giây khi di chuyển và tới 1 Gb/giây khiđứng yên, cho phép người sử dụng có thể tải và truyền lên hình ảnh động chấtlượng cao Chuẩn 4G cho phép truyền các ứng dụng phương tiện truyền thôngphổ biến nhất,góp phần tạo nên các những ứng dụng mạnh mẽ cho các mạngkhông dây nội bộ (WLAN) và các ứng dụng khác

Thế hệ 4 dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trựcgiao OFDM, là kỹ thuật nhiều tín hiệu được gởi đi cùng một lúc nhưng trên

những tần số khác nhau Trong kỹ thuật OFDM, chỉ có một thiết bị truyền tínhiệu trên nhiều tần số độc lập (từ vài chục cho đến vài ngàn tần số) Thiết bị4G sử dụng máy thu vô tuyến xác nhận bởi phần mềm SDR (Software -Defined Radio) cho phép sử dụng băng thông hiệu quả hơn bằng cách dùng

đa kênh đồng thời Tổng đài chuyển mạch mạng 4G chỉ dùng chuyển mạchgói,do đó,giảm trễ thời gian truyền và nhận dữ liệu

1.6 Kết luận chương 1

Chương 1 đã trình bày một cách khái quát về những nét đặc trưng cũngnhư sự phát triển của các hệ thống thông tin di động thế hệ 1,2 và 3, đồng thời

đã sơ lược những yêu cầu của hệ thống thông tin di động thế hệ 3

Thế hệ thứ nhất là thế hệ thông tin di động tương tự sử dụng công nghệtruy cập phân chia theo tần số (FDMA) Tiếp theo là thế hệ thứ hai sử dụng

kỹ thuật số với các công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA)

và phân chia theo mã (CDMA) Và hiện nay là thế hệ thứ ba đang chuẩn bịđưa vào hoạt động

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba với tên gọi IMT-2000 khẳngđịnh được tính ưu việt của nó so với các thế hệ trước cũng như đáp ứng kịpthời các nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng về tốc độ bit thông tin

và tính di động Tuy chưa xác định chính xác khả năng di động và tốc độ bitcực đại nhưng dự đoán có thể đạt tốc độ 100 km/h và tốc độ bit từ 1÷10Mbit/s Thế hệ thứ tư có tốc độ lên tới 34 Mbit/s đang được nghiên cứu đểđưa vào sử dụng

ba với với tên gọi là IMT- 2000 đã được đưa ra Đồng thời các cơ quan vềtiêu chuẩn hoá xúc tiến việc xây dựng một tiêu chuẩn hoá áp dụng cho IMT-

2000 thông qua dự án 3GPP(Third Generation Partnership Project) Hệ thống

thông tin di động thế hệ ba được ra đời từ dự án 3GPP được gọi là hệ thốngthông tin di động UMTS/WCDMA

Trong chương này sẽ trình bày tổng quan về hệ thống thông tin di độngthế hệ ba và một bộ phận quan trọng của nó

2.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 IMT-2000

Hệ thống thông tin di động thế hệ ba xây dựng trên cơ sở tiêu chuẩnchung IMT- 2000(Internaltional Mobile Telecommunications 2000–Viễnthông di động quốc tế 2000) Các tiêu chí chung để xây dựng IMT- 2000 nhưsau:

- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 GHz như sau:

+ Đường lên: 1885 – 2025 MHz

+ Đường xuống : 2110 – 2200 MHz

- Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các hình loại thông tin vôtuyến:

+ Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến

+ Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông

- Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau như:

+ Trong công sở + Ngoài đường+ Trên xe+ Vệ tinh

- Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyểnmạch kênh và số liệu chuyển mạch gói

- Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện

- Cung cấp hai mô hình truyền dữ liệu đồng bộ và không đồng bộ

- Có khả năng chuyển vùng toàn cầu

- Có khả năng sử dụng giao thức Internet

- Hiệu quả sử dụng phổ tần cao hơn các hệ thống đã có

Môi trường hoạt động của IMT- 2000 được chia thành bốn vùng với tốc

độ bit Rb phục vụ như sau:

- Vùng 1: trong nhà, ô pico,RbĠ 2 Mbps

- Vùng 2: thành phố, ô micro,RbĠ 384 Mbps

- Vùng 3: ngoại ô, ô macro,RbĠ 144 Kbps

- Vùng 4: toàn cầu, Rb = 9,6 Kbps

Hiện nay hai tiêu chuẩn đã được chấp thuận cho IMT- 2000 là:

- WCDMA được xây dựng trên cơ sở cộng tác của Châu Âu và Nhật Bản-Cdma2000 do Mỹ xây dựng

2.3 Công nghệ WCDMA

WCDMA (Wideband CDMA) là công nghệ thông tin di động thế hệ bagiúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cách dùng kỹthuật CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA Trong các côngnghệ thông tin di động thế hệ ba thì WCDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất

nhờ vào tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khácnhau đặc biệt là dịch vụ tốc độ bit thấp và trung bình.

WCDMA có các đặc điểm cơ bản sau:

- Là hệ thống đa truy cập phân chia theo mã trải phổ trực tiếp, có tốc độ bitlên cao (lên đến 2 Mbps)

- Tốc độ chip 3,84 Mcps với độ rộng sóng mang 5 MHz, do đó hỗ trợ tốc độ

dữ liệu cao đem lại nhiều lợi ích như độ lợi đa phân tập

- Hỗ trợ tốc độ người sử dụng thay đổi liên tục Mỗi người sử dụng cung cấpmột khung, trong khung đó tốc độ dữ liệu giữ cố định nhưng tốc độ có thểthay đổi từ khung này đến khung khác

- Hỗ trợ hai mô hình vô tuyến FDD và TDD Trong mô hình FDD sóng mang

5 MHz sử dụng cho đường lên và đường xuống, còn trong mô hình TDDsóng mang 5 MHz chia xẻ theo thời gian giữa đường lên và đường xuống

- WCDMA hỗ trợ hoạt động không đồng bộ của các trạm gốc, do đó dễ dàngphát triển các trạm gốc vừa và nhỏ

- WCDMA sử dụng tách sóng có tham chiếu đến sóng mang dựa trên kênhhoa tiêu, do đó có thể nâng cao dung lượng và vùng phủ

- WCDMA được thiết kế dễ dàng nâng cấp hơn các hệ thống CDMA như táchsóng đa người sử dụng, sử dụng anten thông minh để nâng cao dung lượng vàvùng phủ

- WCDMA được thiết kế tương thích với GSM để mở rộng vùng phủ sóng vàdung lượng của mạng

- Lớp vật lý mềm dẻo dễ thích hợp được tất cả thông tin trên một sóng mang

- Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1

- Hỗ trợ phân tập phát và các cấu trúc thu tiên tiến

Nhược điểm chính của W_CDMA là hệ thống không cho phép trongbăng TDD phát liên tục cũng như không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chốngnhiễu các môi trường làm việc khác nhau

Hệ thống thông tin di động thế hệ ba WCDMA có thể cung cấp cácdịch vụ với tốc độ bit lên đến 2 Mbps Bao gồm nhiều kiểu truyền dẫn nhưtruyền dẫn đối xứng và không đối xứng, thông tin điểm đến điểm và thông tin

đa điểm Với khả năng đó, các hệ thống thông tin di động thế hệ ba có thểcung cấp dễ dàng các dịch vụ mới như:điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh,ngoài ra nó còn cung cấp các dịch vụ đa phương tiện khác

2.4 Hệ thống UMTS

2.4.1 Tổng quan

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 được xây dựng với mục đíchcung cấp cho một mạng di động toàn cầu với các dịch vụ phong phú bao gồmthoại, nhắn tin, Internet và dữ liệu băng rộng Tại Châu Âu hệ thống thông tin

di động thế hệ thứ 3 đã được tiêu chuẩn hoá bởi học viện tiêu chuẩn viễn

thông Châu Âu (ETSI: European Telecommunications Standard Institute) phù hợp với tiêu chuẩn IMT- 2000 của ITU (International Telecommunication Union) Hệ thống có tên là UMTS (hệ thống di động viễn thông toàn cầu).

UMTS được xem là hệ thống kế thừa của hệ thống 2G GSM (Global Systemfor Mobile Communication),nhằm đáp ứng các yêu cầu phát triển của cácdịch vụ di động và ứng dụng Internet với tốc độ truyền dẫn lên tới 2 Mbps vàcung cấp một tiêu chuẩn chuyển vùng toàn cầu

UMTS được phát triển bởi Third Generation Partnership Project(3GPP) là dự án phát triển chung của nhiều cơ quan tiêu chuẩn hoá (SDO)như: ETSI (Châu Âu), ARIB/TCC (Nhật Bản), ANSI (Mỹ), TTA (Hàn Quốc)

và CWTS (Trung Quốc)

Hội nghị vô tuyến thế giới năm 1992 đã đưa ra các phổ tần số dùngcho hệ thống UMTS:

- 1920 ÷ 1980 MHz và 2110 ÷ 2170 MHz dành cho các ứng dụngFDD (Frequency Division Duplex:ghép kênh theo tần số) đường lên

và đường xuống,khoảng cách kênh là 5 MHz

Hình 1.1: Các phổ tần dùng cho hệ thống UMTS

- 1900 MHz ÷ 1902 MHz và 2010 ÷ 2025 MHz dành cho các ứngdụng TDD – TD/CMDA, khoảng cách kênh là 5 MHz

- 1980 MHz ÷ 2010 MHz và 2170 MHz ÷ 2200 MHz dành chođường xuống và đường lên vệ tinh

Năm 1998 3GPP đã đưa ra 4 tiêu chuẩn chính của UMTS:

- Dịch vụ

- Mạng lõi

- Mạng truy nhập vô tuyến

- Thiết bị đầu cuối

- Cấu trúc hệ thống

2.4.2 Dịch vụ của hệ thống UMTS

3 GPP đã xây dựng tiêu chuẩn cho các dịch vụ của hệ thống UMTSnhằm đáp ứng:

- Định nghĩa và các đặc điểm yêu cầu của dịch vụ

- Phát triển dung lượng và cấu trúc dịch vụ cho các ứng dụng mạng tổong,mạng cố định và mạng di động

- Thuê bao và tính cước

UMTS cung cấp các loại dịch vụ xa (teleservices) như thoại hoặc bảntin ngắn (SMS) và các loại dịch vụ mang (bearer services: một dịch vụ viễnthông cung cấp khả năng truyền tín hiệu giữa hai giao diện người sử dụng–mạng).Các mạng có các tham số Q0S (Quality of Service: chất lượng dịch vụ)khác nhau cho độ trễ truyền dẫn tối đa,độ trễ truyền biến thiên và tỉ lệ lỗi bit(BER).Những tốc độ dữ liệu được yêu cầu là:

( 144 Kbps cho môi trường vệ tinh và nông thôn)

( 384 Kbps cho môi trường thành phố (ngoài trời)

( 2084 Kbps cho môi trường trong nhà và ngoài trời với khoảng cáchgần

Hệ thống UMTS có 4 loại Q0S sau:

- Loại hội thoại (thoại, thoại thấy hình,trò chơi)

- Loại luồng (đa phương tiện, video theo yêu cầu…)

- Loại tương tác(duyệt web, trò chơi qua mạng,truy nhập cơ sở dữ liệu)

- Loại cơ bản (thư điện tử, SMS,tải dữ liệu xuống)

Yếu tố chủ yếu để phân biệt các loại này là độ nhạy cảm với trễ, ví dụnhư hội thoại rất nhạy với trễ còn loại cơ bản thì ít nhạy cảm với trễ nhất

2.4.3 Cấu trúc của hệ thống UMTS

Phần này ta sẽ xét tổng quan cấu trúc hệ thống UMTS Cấu trúc baogồm các phần tử mạng logic và các giao diện Hệ thống UMTS sử dụng cùngcấu trúc như hệ thống thế hệ 2, thậm chí một phần cấu trúc của hệ thống thế

hệ 1

Mỗi phần tử mạng logic có một chức năng xác định Trong tiêu chuẩncác phần tử mạng được định nghĩa cũng thường được thực hiện ở dạng vật lítương tự, nhất là có một số giao diện mở (giao diện sao cho ở mức chi tiết cóthể sử dụng được thiết bị của hai nhà sản xuất khác nhau ở các điểm cuối) Cóthể nhóm các phần tử mạng theo các chức năng giống nhau hay theo mạngcon mà chúng trực thuộc.

Về mặt chức năng có 2 nhóm phần tử mạng:

• Mạng truy nhập vô tuyến (RAN: Random Access Network hayUTRAN: UMTS Terrestrial RAN) thực hiện chức năng liên quan đến vôtuyến

• Mạng lõi (CN: Core Network) thực hiện chức năng chuyển mạch,định tuyến cuộc gọi và kết nối số liệu

PLMN,PS TNISDN

Internet

Các mạng khác

MSC/

GGSNSGSN

Để hoàn thiện, hệ thống còn có thiết bị người sử dụng (UE: UserEquipment) để thực hiện giao diện người sử dụng với hệ thống và cần địnhnghĩa giao diện vô tuyến.

Cấu trúc hệ thống mức cao được thể hiện trong hình (1.2) Từ quanđiểm chuẩn hoá, cả UE và UTRAN đều bao gồm các giao thức mới Việcthiết kế các giao thức này dựa trên những nhu cầu của công nghệ vô tuyếnWCDMA mới Trái lại, việc định nghĩa CN dựa trên GSM Điều này chophép hệ thống với công nghệ vô tuyến mới mang tính toàn cầu dựa trên côngnghệ CN đã biết và đã phát triển

Một phương pháp chia nhóm khác cho mạng UMTS là chia chúngthành các mạng con Trên khía cạnh này, hệ thống UMTS được thiết kế theoModun Vì thế, có thể có nhiều phần tử mạng cho cùng một kiểu Khả năng

có nhiều phần tử của cùng một kiểu cho phép chia hệ thống UMTS thành cácmạng con hoạt động hoặc độc lập hoặc cùng với các mạng con khác Cácmạng con này được phân biệt bởi các nhận dạng duy nhất Một mạng con nhưvậy được gọi là mạng di động mặt đất công cộng UMTS (UMTS PLMN:UMTS Public Land Mobite Network).Thông thường, mỗi PLMN được khaithác duy nhất, và nó được nối đến các PLMN khác nhưISDN, PSTN,Internet

Các tiêu chuẩn UMTS được cấu trúc sao cho không định nghĩa chi tiếtchức năng bên trong của các phần tử mạng nhưng định nghĩa giao diện giữacác phần tử mạng logic Các giao diện mở chính là:

• Giao diện Cu: là giao diện thẻ thông minh USIM và ME Giao diệnnày tuân theo một khuôn dạng tiêu chuẩn cho các thẻ thông minh

• Giao diện Uu: là giao diện vô tuyến của WCDMA, giao diện giữa

UE và Node B Đây là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố địnhcủa hệ thống vì thế nó là giao diện mở quan trọng nhất ở UMTS

• Giao diện Iu nối UTRAN với CN Nó cung cấp cho các nhà khaithác khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau.

- Iu- CS dành cho dữ liệu chuyển mạch kênh

- Iu- PS dành cho dữ liệu chuyển mạch gói

• Giao diện Iur: giao diện giữa hai RNC Đây là giao diện mở,chophép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất khác nhau

• Giao diện Iub: kết nối một nút B với một RNC Nó cho phép hỗ trợ

sự cạnh tranh giữa các nhà sản xuất trong lĩnh vực này UMTS là hệ thốngđiện thoại di động đầu tiên có Iub được tiêu chuẩn hoá như một giao diện mởhoàn toàn

2.4.4 Mạng lõi CN (Core Network)

Những chức năng chính của việc nghiên cứu mạng lõi UMTS là:

• Quản lí di động, điều khiển báo hiệu thiết lập cuộc gọi giữa UE vàmạng lõi

• Báo hiệu giữa các nút trong mạng lõi

• Định nghĩa các chức năng giữa mạng lõi và các mạng bên ngoài

• Những vấn đề liên quan đến truy nhập gói

• Giao diện Iu và các yêu cầu quản lí và điều hành mạng

Mạng lõi UMTS có thể chia thành 2 phần: chuyển mạch kênh vàchuyển mạch gói

Thành phần chuyển mạch kênh gồm: MSC, VLR và cổng MSC.Thànhphần chuyển mạch gói gồm nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN: Serving GPRS

Support Node) và cổng nút hỗ trợ GPRS (GGSN: Gateway GPRS Support Node) Một số thành phần của mạng như HLR và AUC được chia sẽ cho cả

hai phần Cấu trúc của mạng lõi có thể được thay đổi khi các dịch vụ mới vàcác đặc điểm mới của hệ thống được đưa ra

Các phần tử chính của mạng lõi như sau:

• HLR (Home Location Register: Thanh ghi định vị thường trú) làmột cơ sở dữ liệu được đặt tại hệ thống chủ nhà của người sử dụng để lưu trữ

thông tin chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng, bao gồm thông tin vềcác dịch vụ bổ sung như trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyểnhướng cuộc gọi.

• MSC/VLR (Mobile Service Switching Center: Trung tâm chuyểnmạch dịch vụ di động) là tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấpcác dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE tại vị trí hiện thời của nó Nhiệm vụcủa MSC là sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh.VLR làm nhiệm vụ giữbản sao về lý lịch của người sử dụng cũng như vị trí chính xác hơn của UEtrong hệ thống đang phục vụ CS là phần mạng đựơc truy nhập quaMSC/VLR

• GMSC (Gateway MSC) là chuyển mạch tại điểm kết nối UMTSPLMN với mạng CS bên ngoài

• SGSN (Serving GPRS: General Packet Radio Network ServiceNode) có chức năng giống như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho các dịch

vụ chuyển mạch gói PS (Packet Switch) Vùng PS là phần mạng được truynhập qua SGSN

• GGSN (Gateway GPRS Support Node) có chức năng giống như cácdịch vụ điện thoại,ví dụ như ISDN hoặc PSTN

• Các mạng PS đảm bảo các kết nối cho những dịch vụ chuyển mạchgói, ví dụ như Internet

2.4.5 Truy nhập vô tuyến mặt đất UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Acess Network)

UTRAN bao gồm một hay nhiều hệ thống con mạng vô tuyến RNS

(Radio Network Subsystem) Một RNS là một mạng con trong UTRAN và

gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC (Radio Network Controller) vàmột hay nhiều Node B Các RNC và các Node B được kết nối với nhau bằnggiao diện Iub

Các đặc tính chính của UTRAN:

• Hỗ trợ UTRAN và tất cả các chức năng liên quan Đặc biệt là các ảnhhưởng chính lên việc thiết kế là yêu cầu hỗ trợ chuyển giao mềm (mộtđầu cuối kết nối qua hai hay nhiều ô tích cực) và các thuật toán quản lýtài nguyên đặc thù WCDMA

• Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh vàchuyển mạch gói bằng một ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến duynhất và bằng cách sử dụng cùng một giao diện để kết nối từ UTRANđến cả hai vùng PS và CS của mạng lõi

• Đảm bảo tính chung nhất với GSM khi cần thiết

• Sử dụng truyền tải ATM là cơ chế truyền tải chính ở UTRAN

Hai thành phần trong UTRAN: bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) và node B

Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC

Cấu trúc của UTRAN

RNC là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển các tài nguyên vôtuyến của UTRAN Nó giao diện với CN (thông thường với một MSC và một

SGSN) và kết cuối giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến RRC (Radio Resource Control),giao thức này định nghĩa các bản tin và các thủ tục giữa

MS và UTRAN Nó đóng vai trò như BSC

Các chức năng chính của RNC:

- Điều khiển tài nguyên vô tuyến

- Cấp phát kênh

- Thiết lập điều khiển công suất

- Điều khiển chuyển giao

- Phân tập Macro

- Mật mã hóa

- Báo hiệu quảng bá

- Điều khiển công suất vòng hở

Node B (trạm gốc)

Chức năng chính của Node B là thực hiện xử lý L1 của giao diện vôtuyến (mã hoá kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ,…) Nó cũng thựchiện một phần khai thác quản lý tài nguyên vô tuyến như điều khiển công suấtvòng trong Về phần chức năng nó giống như trạm gốc ở GSM Lúc đầu Node

B được sử dụng như là một thuật ngữ tạm thời trong quá trình chuẩn hoánhưng sau đó nó không bị thay đổi

2.4.6 Thiết bị người sử dụng UE (User Equipment)

UE là sự kết hợp giữa thiết bị di động và module nhận dạng thuê baoUSIM (UMTS subscriber identity) Giống như SIM trong mạng GSM/GPRS,USIM là thẻ có thể gắn vào máy di động và nhận dạng thuê bao trong mạnglõi

•

• Modun nhận dạng thuê bao UMTS (USIM:UMTS Subscriber

Identity Modulo) là một thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng thuê bao, thực hiện các thuật toán nhận thực và lưu giữ các khoá nhận thực cùng một số

thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối

2.5 Chuyển giao

2.5.1 Tổng quan về chuyển giao trong mạng di động

Chuyển giao là một khái niệm cơ bản của sự di chuyển trong cấu trúccell Trong hệ thống UMTS có nhiều loại chuyển giao khác nhau để phù hợpvới các yêu cầu khác như: điều khiển tải, cung cấp vùng phủ sóng và thoảmãn chất lượng dịch vụ

Mục tiêu của chuyển giao là cung cấp sự liên tục của dịch vụ di độngkhi người sử dụng di chuyển qua vùng biên của các cell trong kiến trúc cell

Để người sử dụng có thể tiếp tục thông tin và băng qua biên của cell thì cầncung cấp tài nguyên vô tuyến mới cho người sử dụng ở cell mới, hay còn gọi

là cell đích Bởi vì cường độ tín hiệu thu được xấu hơn cell đích mà người sửdụng chuyển qua Quá trình xử lý đường xuống còn tồn tại kết nối trong cellhiện tại và thiết lập kết nối mới trong cell lân cận gọi là chuyển giao Tínhnăng của mạng tế bào thể hiện qua chuyển giao là chủ yếu nhằm cung cấpdịch vụ hấp dẫn như các ứng dụng thời gian thực hay luồng đa phương tiệnnhư các dự án trong mạng di động thế hệ 3 ba đưa ra Số lượng chuyển giaokhông thành công thể hiện thủ tục chuyển giao không hoàn thành

2.5.2 Các loại chuyển giao trong hệ thống 3G WCDMA

Chuyển giao trong mạng WCDMA có thể được phân loại theo nhiềucách khác nhau Có thể phân thành: chuyển giao cùng tần số, chuyển giaokhác tần số và chuyển giao giữa các mạng khác nhau WCDMS vớiGSM.Trong phần này, ta lại chia chuyển giao trong WCDMA thành bốn loại:

chuyển giao trong cùng hệ thống, chuyển giao ngoài hệ thống, chuyển giaocứng, chuyển giao mềm và mềm hơn.

Hình 1.4: các loại chuyển giao trong hệ thống 3G

• Chuyển giao trong cùng hệ thống

Chuyển giao trong cùng hệ thống có thể được chia thành chuyểngiao cùng tần số và chuyển giao khác tần số Chuyển giao cùng tần sốxuất hiện giữa các cell cùng sóng mang WCDMA Chuyển giao kháctần số xuất hiện giữa các cell hoạt động trên các tần số sóng mang khácnhau

- Chuyển giao ngoài hệ thống

Chuyển giao ngoài hệ thống xuất hiện giữa các cell thuộc hai kỹthuật truy nhập vô tuyến khác nhau RAT(RAT: Radio AccessTechnology) hoặc giữa hai node UTRAN FDD và UTRAN TDD

- Chuyển giao cứng là loại chuyển giao mà kết nối cũ bị phá vỡ trướckhi có kết nối vô tuyến mới được thiết lập giữa thiết bị người sử dụng và

để gán các kênh tần số khác nhau cho các cell Người sử dụng đi vào cellmới sẽ huỷ bỏ kết nối cũ và thiết lập kết nối mới với tần số mới.

Chuyển giao cứng trong mạng UMTS sử dụng để thay đổi kênh tần sốcủa UE và UTRAN Trong suốt quá trình bố trí tần số của UTRAN, nó sẽxác định rằng mỗi hoạt động UTRAN là dễ dàng để yêu cầu thêm vào phổtần để đạt được dung lượng khi các cấp độ sử dụng hiện tại đã hết Trongtrường hợp này vài băng tần xấp xỉ 5 MHz được sử dụng bởi một người vàcần chuyển giao giữa chúng

Chuyển giao cứng còn áp dụng để thay đổi cell trên cùng tần số khimạng không hỗ trợ tính đa dạng lớn Trong trường hợp khác là khi kênhtruyền đã được xác định trong khi người sử dụng đi vào cell mới thì chuyểngiao cứng sẽ thực hiện nếu chuyển giao mềm và mềm hơn không thực hiệnđược

Thông thường chuyển giao cứng chỉ dùng cho vùng phủ và tải,cònchuyển giao mềm và mềm hơn là yếu tố chính hỗ trợ di động Chuyển giaogiữa hai mode UTRAN FDD và UTRAN TDD cũng thuộc loại chuyển giaocứng

• Chuyển giao mềm và mềm hơn

Chuyển giao mềm là chuyển giao giữa hai BS khác nhau, còn chuyển giaomềm hơn là chuyển giao giữa ít nhất 2 sector của cùng một BS Trong suốtquá trình chuyển giao mềm, MS giao tiếp một cách tức thì với hai (chuyểngiao hai đường) hoặc nhiều cell của các BS khác nhau thuộc cùng RNC

Chuyển giao mềm và mềm hơn

(Intra-RNC) hoặc các RNC khác nhau (Inter-RNC) Trên đường xuống máy

di động nhận hai tín hiệu với tỉ số kết hợp lớn nhất; ở đường xuống, máy diđộng mã hoá kênh được tách bởi cùng hai BS (chuyển giao hai đường),vàđược gởi đến RNC cho việc lựa chọn kết hợp Hai hoạt động điều khiển côngsuất vòng đặc biệt trong chuyển giao mềm cho một BS Trong trường hợpchuyển giao mềm hơn, MS được điều khiển ít nhất bởi hai sector của cùng

BS, do đó chỉ có một hoạt động điều khiển công suất vòng Chuyển giao mềm

và mềm hơn chỉ sử dụng một sóng mang, do đó đây là chuyển giao trong cùng

2.6 Trải phổ.

Trải phổ là quá trình điều chế với mục đích phân bố năng lượng tín hiệutrên một băng tần rộng (rộng hơn nhiều so với tín hiệu chưa điều chế)

Hệ thống thông tin trải phổ là một hệ thống thông tin truyền các tín hiệunhờ trải phổ của các tín hiệu số liệu thông tin thông qua điều chế tín hiệu gốcvới mã trải phổ, trong đó mã trải phổ (mã PN) có độ rộng băng lớn hơn nhiềulần các tín hiệu số liệu thông tin gốc Mã trải phổ trong trường hợp này độc lậpvới tín hiệu số liệu thông tin.

Mô hình hệ thống thông tin trải phổ

Nguyên lý:

 Máy phát:

Bước 1: Điều chế sơ cấp tín hiệu băng hẹp Sn.

Bước 2: Điều chế cấp 2, sử dụng kỹ thuật trải phổ, ký hiệu ε( ).Kết quả

là máy phát mở rộng tín hiệu đến băng tần rộng Sw

 Máy thu:

Bước 1:Quá trình nén phổ được thực hiện, ký hiệu ε-1( ), thực chất củaquá trình nén phổ là sự tương quan tín hiệu thu được Sw với bản sao mã trảiphổ được đồng bộ, do vậy ε-1( ) = ε( )

Bước 2: Tín hiệu trải phổ băng rộng được khôi phục về dạng gốc Sn của

tín hiệu băng hẹp, đến đây tín hiệu băng hẹp được giải điều chế về tín hiệu banđầu

Tín hiệu trải phổ có nhiều thuộc tính khác biệt so với các tín hiệu bănghẹp thông thường cụ thể:

1) Khả năng đa truy nhập

Nếu nhiều người truyền tín hiệu trải phổ cùng một thời điểm, máy thuvẫn có khả năng phân biệt tín hiệu đối với mỗi người sử dụng do mỗi người cómột dãy mã duy nhất và các dãy mã này có mức tương quan chéo đủ nhỏ Việctương quan giữa tín hiệu thu được với một dãy mã trải phổ ứng với một người

sử dụng nào đó sẽ chỉ làm cho phổ của tín hiệu người sử dụng đó co hẹp trongkhi các tín hiệu của người sử dụng khác vẫn trải rộng trên băng tần truyền dẫn.

Do đó, rong băng tần thông tin chỉ có công suất tín hiệu của người sử dụngđang quan tâm là lớn

2) Khả năng chống nhiễu đa đường

Tín hiệu tới máy thu qua nhiều đường khác nhau, ngoài đường trực tiếpcòn do nguyên nhân phản xạ Các tín hiệu đa đường này có biên độ và phakhác nhau làm tăng tín hiệu tổng ở một vài tần số và làm giảm tín hiệu tổng ởcác tần số khác Trong miền thời gian, hiện tượng này làm cho tín hiệu bị giãnrộng Đối với tín hiệu băng rộng, chính hiện tượng này tạo nên sự phân tập tần

số một cách tự nhiên, có tác dụng chống fading chọn lọc

3) Khả năng bảo mật

Tín hiệu được truyền đi chỉ có thể được nén phổ và dữ liệu ban đầu đượckhôi phục khi máy thu biết mã trải phổ đã sử dụng cho thông tin đó Đồng thời,phổ của tín hiệu được trải rộng do đó công suất tín hiệu được trải đều và mỏng trên toàn bộ miền trải phổ Vì vậy, việc phát hiện sự tồn tại của tín hiệu rất khó

và cũng khó có thể tách sóng được tín hiệu đối với các máy thu không được phép (máy thu ngoài phạm vi cuộc liên lạc) Vì vậy khả năng bảo mật thông tincao

4) Khả năng loại trừ nhiễu

Việc tương quan chéo giữa mã trải phổ và một tín hiệu băng hẹp sẽ làmtrải rộng công suất của tín hiệu băng hẹp Nhờ vậy, có thể giảm công suấtnhiễu trong băng tần thông tin

Tín hiệu trải phổ (s) chịu ảnh hưởng của nhiễu băng hẹp (i) Tại máythu, tín hiệu trải phổ được nén trong khi tín hiệu băng hẹp lại bị trải phổ, làm

nó xuất hiện như một tạp âm nền so với tín hiệu mong muốn

5) Xác xuất phát hiện thấp

Vì mật độ công suất của tín hiệu thấp nên tín hiệu trải phổ khó có thể bịphát hiện