Công nghệ CDMA và ứng dụng trong EVNTelecom

Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Bớc vào kỷ 21 Kỷ nguyên xã hội thông tin, quốc gia giới tập trung sức lực tầm cho ngành công nghiệp viễn thông nhằm dành đợc cạnh tranh lĩnh vực đồng thời tìm cách để không bị tụt hậu xã hội đợc gọi xã hội thông tin Với chiến lợc phát triển thẳng vào công nghệ đại, năm qua ngành viễn thông Việt Nam hoàn thành việc số hoá mạng lới viễn thông tạo điều kiện dễ dàng cho hoà nhập tin học với viễn thông góp phần không nhỏ cho phát triển kinh tế - xã hội công đổi đất nớc Trong trình đại hoá mạng lới viễn thông thông tin di động đáp ứng đợc nhu cầu xã hội phát triển, hàng loạt kỹ thuật công nghệ đời nh kỹ thuật FDMA, TDMA, CDMA, giao thức ứng dụng không dây (WAP) Mỗi kỹ thuật công nghệ có u nhợc điểm riêng nhng công nghệ CDMA có nhiều u điểm vợt trội so với công nghệ khác đáp ứng đợc dung lợng lớn, chuyển giao mềm, điều khiển công suất nhanh có tính bảo mật cao Mặt khác công nghệ CDMA đợc nhiều nớc giới sử dụng, với công nghệ phù hợp với sở vật chất mạng thông tin nớc ta Với tất u việt CDMA đợc áp dụng đa vào sử dụng số tỉnh, sau tiếp tục phát triển nhân rộng Trong thời gian học tập trờng em đợc học nhiều môn học dới bảo hớng dẫn thầy cô giáo trờng Đại học Bách khoa Hà Nội với nỗ lực cố gắng thân cố gắng học hỏi nhà trờng thực tế Trong em đợc giao đề tài làm luận văn tốt nghiệp Công nghệ CDMA ứng dụng EVNTelecom Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Nội dung luận văn gồm chơng Chơng 1: Tổng quan công nghệ CDMA-IS95 Chơng 2: Hiện trạng định hớng phát triển, ứng dụng công nghệ CDMA - IS95 mạch vòng vô tuyến nội hạt Thái Bình Chơng 3: Thiết kế hệ thống CDMA-WLL Thái Bình Trong thời gian tiến hành viết luận văn nhờ hớng dẫn bảo nhiệt tình thầy giáo Tiến sỹ Nguyễn Phạm Anh Dũng nh thầy cô giáo trờng, đặc biệt thầy cô giáo khoa điện tử viễn thông, em hoàn thành luận văn Vì thời gian kiến thức có hạn, điều kiện nghiên cứu chủ yếu dựa lý thuyết nên luận văn em tránh khỏi sai sót Em mong đợc bảo, đóng góp thầy cô giáo em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Khoa Viễn thông - Trung tâm đào tạo bu viễn thông I khoa Điện tử trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Xin cảm ơn thầy giáo tiến sỹ Nguyễn Phạm Anh Dũng tận tình hớng dẫn giúp đỡ em để hoàn thành luận văn Đề tài luận văn tốt nghiệp Công nghệ cdma - is 95 thiết kế hệ thống mạch vòng vô tuyến nội hạt cdma - wll chơng i công nghệ cdma - IS95 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp 1.1 Sự phát triển công nghệ thông tin di động 1.1.1 Tổng quan hệ thống điện thoại di động tổ ong 1.1.1.1 Tổng quan : Trong hệ thống điện thoại di động tổ ong tần số mà máy di động sử dụng không cố định kênh mà kênh đàm thoại đợc xác định nhờ kênh báo hiệu máy di động đợc đồng tần số cách tự động Vì ô kề nên sử dụng tần số khác nhau, ô cách xa khoảng cách định tái sử dụng tần số Để máy di động trì gọi liên tục di chuyển ô tổng đài điều khiển kênh báo hiệu kênh lực lợng theo di chuyển máy di động để chuyển đổi tần số máy di động thành tần số thích hợp cách tự động dẫn đến hiệu sử dụng tần số tăng lên kênh RF BS kề định vị 1cách có hiệu nhờ việc tái sử dụng tần số dung lợng thuê bao đợc phục vụ tăng lên Hình 1.1 1.1.1.2 cấu hình hệ thống : Hệ thống điện thoại di động tổ ong bao gồm máy điện thoại di động, BS, MSC (trung tâm chuyển mạch điện thoại di động) + Máy điện thoại bao gồm thu / phát RF , anten điều khiển + BS gồm thu /phát RF để kết nối máy di động với MSC, anten, điều khiển, đầu cuối số liệu nguồn Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp + MSC sử lý gọi đến từ BS, cung cấp chức điều khiển trung tâm cho tất BS cách hiệu để truy nhập vào tổng đài mạng điện thoại công cộng, MSC bao gồm phận điều khiển phận kết nối gọi, thiết bị ngoại vi, cung cấp chức thu thập số liệu cớc gọi hoàn thành Các máy di động BS MSC đợc liên kết với thông qua đờng kết nối thoại số liệu Mỗi máy di động sử dụng 1cặp kênh thu/phát RF kênh lu lợng không cố định 1kênh RF mà thay đổi thành tần số RF khác phụ thuộc vào di chuyển máy di động suốt qúa trình gọi nên gọi thiết lập qua kênh đợc xác định vùng Tổng đài tổ ong kết nối đờng đàm thoaị để thiết lập gọi máy di động với với thuê bao cố địnhvà trao đổi thông tin báo hiệu đa dạng qua đờng số liệu MSC BS 1.1.1.3 Sự phát triển hệ thống tổ ong : Hệ thống điện thoại di động thơng mại đợc đa vào áp dụng sử dụng băng tần 150MHz Saint - Louis - Mỹ vào năm 1946 với khoảng cách kênh 60KHz số lợng kênh bị hạn chế đến Đây hệ thống bán song công ngời đàm thoại bên nói đợc ngời bên nói, việc kết nối nhận nhờ điện thoại viên Sau nhờ cải tiến mà hệ thống IMTS - MJ bao gồm 11 kênh băng tần 150KHz hệ thống ITMSMK bao gồm 12 kênh băng tần 450 MHz đựơc sử dụng vào năm 1969 hệ thống song công 1BS phục vụ cho vùng bán kính rộng tới 80 Km Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp 1.1.1.3.1 TDMA : Trong thông tin TDMA nhiều ngời sử dụng sóng mang trục thời gian đợc chia thành nhiều khoảng thời gian nhớ để dành cho nhiều ngời sử dụng cho chồng chéo TDMA đợc chia thành TDMA băng rộng TDMA băng hẹp, Mỹ Nhật sử dụng TDMA băng hẹp, châu Âu sử dụng TDMA băng rộng, nhng hai hệ thống đợc coi nh tổ hợp FDMA TDMA thực tế ngời sử dụng dùng kênh đợc ổn định tần số khe thời gian băng tần Ngời sử dụng Ngời sử dụng Ngời sử dụng Khe thời Khe thời Khe thời Khe thời Khe thời Khe thời gian gian gian gian gian gian 30KHz 1.1.1.3.2 GSM (Group Special Mobile) : GSM hệ thống thông tin số châu Âu tơng thích với hệ thống báo hiệu số Chúng sử dụng hệ thống TDMA với cấu trúc khe thời gian tạo nên linh hoạt truyền thoại, số liệu thông tin điều khiển Hệ thống GSM sử dụng băng tần (890 - 960) MHz để truyền tín hiệu từ máy di động đến BS băng tần (935 - 960) MHz để truyền tín hiệu từ BS đến máy di động Cấu trúc khung hệ thống GSM : 2047 siêu khung = 51 đa khung (6,12s) or 50 siêu khung = 26 đa khung (6,12s) 25 26 khung đa khung (120ms) 51 khung đa khung (235,4ms) 25 50 khung TDMA = khe thời gian (4,615ms) 1.1.1.3.3 CDMA : Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Lý thuyết CDMA đợc xây dựng từ năm 1980 đợc áp dụng thông tin quân từ năm 1960 với phát triển công nghệ bán dãn lý thuyết thông tin vào năm 1980 CDMA đợc thơng mại hoá từ phơng pháp thu GRS ommi - Tracs, phơng pháp đợc đề xuất hệ thống tổ ong Qual Comm - Mỹ vào năm 1990 Trong thông tin CDMA nhiều ngời sử dụng chung thời gian tần số, mã PN (tạp âm giả ngẫu nhiên) với tơng quan chéo thấp đợc ấn định cho ngời sử dụng; Ngời sử dụng truyền tín hiệu nhờ trải phổ tín hiệu truyền có sử dụng PN đợc ấn định, đầu thu tạo dãy giả ngẫu nhiên nh đầu phát khôi phục lại tín hiệu dự định nhờ trải phổ ngợc tín hiệu đồng thu đợc 1.2 Hệ thống thông tin di động CDMA - IS95 1.2.1 Giao diện vô tuyến truyền dẫn : 1.2.1.1 Các kênh vật lý : Các kênh vật lý tơng ứng với tần số mã kênh Trong hệ thống CDMA - IS95 làm việc với 1cặp tần số với 1tần số cho đớng xuống (Từ BTS đến di động) tần số cho đờng lên (Từ trạm di động đến trạm BTS) với độ rộng băng tần cho kênh 1,23 MHz (phổ kênh mức 3dB 1,23 MHz dải dành cho thông tin di động) Tần số đờng xuống lớn tần số đờng lên 45MHz Để tăng dung lợng mạng CDMA - IS95 sử dụng kết hợp FDMA hệ thống CDMA có nhiều kênh tần số 1.2.1.2 Các kênh lô gíc : Các kênh lô gíc kênh vật lý mang thông tin cụ thể thông tin lu lợng hay thông tin báo hiệu thông tin điều khiển kênh máy đợc phân chia theo đờng xuống (Từ BTS đến MS - gọi kênh đi) kênh theo đờng lên (Từ MS đến BTS - gọi kênh về) Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Hình : Cấu trúc kênh lô gíc CDMA hớng lên hớng xuống : Các kênh điều khiển Đờng xuống Hoa tiêu Đờng lên Đồng Tìm gọi Thâm nhập Hình : Cấu trúc kênh lu lợng : Các kênh lu lợng Kênh tiếng số liệu 1/2 1/4 Báo hiệu liên kết 1/8 Chỉ số báo hiệu Ghép BH lu lợng Đ/khiển công suất đờng Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp + Sắp xếp kênh vật lý cho đờng xuống CDMA - IS95 : Tất tín hiệu đợc phát từ trạm gốc qua 1ăng ten hình quạt đợc đa nh hình, 63 kênh hớng đợc phân loại tiếp thành kênh nhắn tin (giá trị chịu đợc lớn nhất) 55 kênh lu lợng Kênh CDMA hớng (Kênh vô tuyến 1,23MHz phát từ trạm gốc) Kênh dẫn đờng W Kênh đồng Kênh nhắn tin Kênh nhắn tin W32 W1 W7 Kênh lu lợng W8 Số liệu lu lợng Kênh lu lợng N Kênh lu lợng 24 Kênh lu lợng 25 W32 W63 Kênh phụ điều khiển công suất máy di động Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp - Kênh dẫn đờng kênh đồng phục vụ khởi tạo MS trạng thái chờ MS (Mobile System) cần đến kênh nhắn tin phục vụ vào việc truy cập vào mạng để thiết lập gọi Trạm gốc dùng lệch thời gian (Tin off set) Của kênh dẫn đờng làm cho MS nhận dạng kênh hớng xuống (Có 512 lệch thời gian khác nhau) lệch thời gian đợc dùng trình chuyển giao MS bật nguồn kênh đồng cung cấp cho MS tin tức định thời tin tức cấu hình hệ thống, kênh đồng dùng mã trải phổ PN (120 b/s) phục vụ 1cuộc gọi, kênh lu lợng có tốc độ truyền dẫn : 9600, 4800 hay 1200 bít/s, khung lu lợng đờng xuống dài 20MS, kênh lu lợng đợc điều khiển tin sau : + Điều khiển thiết lập gọi + Điều khiển chuyển giao (Handover) + Điều khiển công suất + Nhận tín hiệu bảo mật - Kênh nhắn tin : Sau nhận đợc thông tin từ kênh đồng trạm di động (MS) điều chỉnh định thời bắt đầu theo dõi kênh nhắn tin (9600 4800 bít/s) kênh nhắn tin có tin tức : + Bản tin tham số hệ thống, tham số đăng ký chi tiết kênh dẫn đờng + Bản tin tham số truy cập + Bản tin liệt kê lu lợng kế cận + Bản kê kênh CDMA Một kênh tìm gọi có tốc độ 9600 bits đảm bảo 180 gọi /S trạm di động đợc quyền theo dõi 1kênh tìm gọi, kênh tìm gọi định 1cách ngẫu nhiên số tất kênh tìm gọi Kênh tìm gọi có chế độ đặc biệt gọi chế độ khe chế độ tin cho 1trạm di động đợc phát khoảng thời gian định trớc Vì cho Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp phép 1trạm di động giảm công suất khe thời gian không dành cho nhờ tiết kiệm đáng kể lợng nguồn ắc quy cho máy cầm tay Sắp xếp kênh vật lý cho đờng lên CDMA - IS95 Kênh CDMA hớng (Kênh vô tuyến 1,23 MHz nhận đợc trạm gốc) Kênh truy nhập Kênh truy nhập n Kênh lu l ợng Kênh lu l ợng m Các PN mã dài định địa Kênh hớng hệ thống CDMA sử dụng trình tự nhị phân dài 32,768 tín hiệu máy di động khác đợc phân biệt nhờ trình tự 242 - khoảng thời gian đa cho khách hàng Thông tin số để đợc truyền có độ dài bắt buộc tỷ lệ mã hoá mã xắn 1/3 (Đợc mã hoá thành ký hiệu nhị phân cho 1bít thông tin), thông tin mã hoá đợc chèn vào khoảng trống 20MS thông tin đợc chèn đợc nhóm thành nhóm ký hiệu (các từ mã) sử dụng mã 1trong 64 hàm Walsh Trong kênh hớng CDMA kênh sử dụng tần số đợc phân bổ làm trung tâm đợc điều chế bù pha 1/4 1cặp mã PN đợc điều chế bù pha 1/2 mã PN dài Kênh truy nhập đảm bảo thông tin từ trạm di động đến trạm gốc trạm di động không sử dụng kênh lu lợng Kênh làm việc tốc độ 4800 b/s tin truy nhạp cung cấp thông tin : khởi xớng gọi, trả lời gọi, lệnh đăng ký Các kênh truy nhập tạo cặp với tất kênh nhắt tin kênh truy nhập đợc nhận dạng thông qua sử dụng mã dài PN khác Trạm gốc thực trả lời tín hiệu kênh truy nhập định thông qua tin kênh nhắn tin, máy di động trả lời tin thông qua kênh truy nhập tơng ứng với chúng Tốc độ truyền dẫn kênh truy nhập thay đổi theo kiểu truyền dẫn nhóm maý để kênh sử dụng trờng hợp khẩn cấp bảo trì sửa chữa 10 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Vậy công suất phát BTS 37,51dBm * Qũy đờng truyền: Ta tính tổn hao đờng truyền sử dụng công thức O Kumora - Hata trạm đặt góc hình trụ giác nên suy hao tính cho R Tổn hao đờng truyền ô 2R = x 3,7 = 7,4km Lp (thành phố) = 69,55 + 26,16 lg800 - 13,82 lg 50 - + (44,9 - 6,55 lg hb) x lgR = 145,49 bB fc L p ( ngoai o ) = L - lg - 5,4 = 140,51 dB 28 Tổn hao đờng truyền cho ô 2R = 9,2km Lp (thành phố) = 69,55 + 26,16lg800 - 13,82lg 50-0 + (44,9 -6,55lg50)lg9,2 = 154,55 dB LP (Nông thôn) = LPTP- 4,78(lgfc)2 + 18,33lg800 - 40,49 LP (nông thôn) = 126,99 dB * Quỹ đờng truyền cho ô 7,4km là: Pi2 thấp phải - 85dB nên ta có: - 85 = P1 - Lc - Ld - Lf + 6l - Lp + G2 - Lf2 Gmin = - 85 - 37,51 + 3,5 - + + 140,51 G1min = 24,5 dBi * Quỹ đờng truyền cho ô 9,2km - 95 = P01 - Lc - Ld - Lf + G1 - Lp + G2 - Lf2 Gmin = - 85 - 37,51 + 3,5 - + + 126,99 + - G1min = 10,98 dBi 75 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp * Các tham số thiết bị đầu cuối WLL: Giả định máyđầu cuối WLL băng tần 800MHz phổ biến QCT-1200 hãng Qualcomm, công suất phát tối đa máy 200mW (23,01 dBm) công suất phát ngõ anten nên tính suy hao mạch ghép thu phát Pm-Dup Trong kế hoạch phủ sóng giả định anten cho đầu cuối WLL anten đẳng hớng Omm đợc đặt trực tiếp đầu cuối suy hao cáp cho thiết bị đầu cuối không đáng kể gắn với anten Tuy nhiên lắp đặt máy bên khu chung c nhà dân quan lắp anten gần cửa sổ để thu nhận đợc tín hiệu tối đa Độ Gm anten đẳng hớng thiết bị đầu cuối giả định O dB * Các thông số trạm gốc Hệ thống thiết kế sử dụng trạm gốc Sector với anten thu Sector có độ lợi Gb = 29,9 dB, nh tính Gmin = 24,5Đảng nên thoả mãn - Tổng cộng huy hao cáp từ anten trạm gốc đến ngõ vào khuếch đại Lbr giả định 3dB - Độ nhạy trạm gốc (BTS) - 119 dBm (hệ số STAREX - WLL) - Khi dùng anten định đờng (anten Sector 1200) độ lợi phân tập Sector Gdiv vào khoảng 2,55 lần tơng đơng với 4bB - Độ lợi chuyển giao mền trạm gốc G SHO giả định 2dB cho WLL 4,1 dB cho di động - Độ lệch chuẩn thờng chọn 6ữ8 dB chọn độ lệch chuẩn 8dB ta có Mfudinh = 8dB - Suy hao tờng nhà nơi đặt máy che chắn thờng đợc giả định 6dB Ta có bảng tóm tắt tham số Tham số tích quỹ đờng truyền Các tham số thiết - Công suất phát tối đa đầu cuối bị đầu cuối - Suy hao Dupenxer Ký hiệu Đơn vị Giá trị Pm dBm 23,01 DUP dB 76 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Các thông số trạm gốc Các thông số khác Đồ án tốt nghiệp - Suy hao cáp đầu cuối Lc dB - Độ lợi anten đầu cuối Gm dBi - Độ lợi cho phân tập anten trạm gốc Gdiv dB 4,0 - Độ lợi anten thu trạmg gốc Gb db 29,9 - Suy hao cáp máy thu trạm gốc Lbr dB 3,0 - Mức tín hiệu máy thu Xb dBm -119 - Độ lợi chuyển giao mềm GGHO dB - Dự phòng pha đinh Mfadinh dB - Suy hao thân thể Lb dB - Suy hao tải Ctải dB - Suy hao thâm nhập vào nhà xe Ltnh dB 10 áp dụng công thức: Pil = Pm + Gm + Gb + Gdiv + GSHO - Lp+ - DUP - Lb+ - Lbr - Mfadinh - Lc - Ctải - Lth.nhập = 23,01 + + 29,9 + + - 140,51 - - - - - - - 10 = Pil = -105,6dBm < 119dBm Giả thiết sử dụng số liệu sau để thực phép tính cần thiết nghiên cứu quỹ đờng truyền cho hớng hớng Tổng ERP kênh lu lợng Pt= 57dB ERP MS Pme = 20dB Số lợng Nt = 22 Thừa số tích cực tiếng kênh lu lợng Cf = 0,45 EIPR kênh hoa tiêu Pp=51,5dBm EIRP kênh tìm gọi Ppg = 46,95dBm EIRP kênh đồng hồ Ps =41,5dBm Các tổn hao lọc pháp cáp Lt = 2,5dB Tổn hao cáp thu di động cỏ máy Lm = 3dB Hệ số khuếch đại anten phát ô Gt = 29,9 dBi Hệ số khuếch đại anten di động Gt = 0dBi 77 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Tổn hao truyền sóng trung bình Lp = 140,51 Dự trữ che tối/pha đinh 10g chuẩn A1 = 8dB Hệ số tạp âm BS Nt = 5dB Tốc độ bít kênh lu lợng br = 9.600bps Tốc độ bít kênh lu lợng br = 9.600bps Tốc độ bít kênh đồng brs = 1.200bps Tốc độ bít kênh tìm gọi brpg = 4.800bps Hớng đi: Pt = Pt -10lg22 - 10lg0,45 = 57 - 13,42 + 3,46 = 47,04dB = 10lg (105,7 + 104,15 + 105,15 + 104,695) = 58,49dBm Pu= Pt -Gt + Lc = 47,04 - 29,9 - 2,5 = 19,64 dBm Pc = 10lg (100,1Pt+ 100,1Ps + 100,1Pp + 100,1Ppg) Pm = Pc + Lp - Al + Gm - Lm = 58,49 - 140,51 - + - = - 93,02dBm Pa = Pc - Gt + Lc = 58,49 - 29,9 + 2,5 = 31,09 dBm Ptr = Pt - Lp - Al + Gm - Lm = 47,04 - 140,51 - + - = -104,47dBm Ppr = Pp -Lp - Al + Gm - Lm = 51,5 - 140,51 - + - = -100,00dBm Ppg = Ppg -Lp - Al + Gm - Lm = 46,95 - 140,51 - + - = -104,56dBm Psr = Ps -Lp - Al + Gm - Lm = 41,5 - 140,51 - + - = -110,01dBm Iut = 10lg (100,1Pm - 100,1Ptr) - 10lgBW = 10lg (10-9,302 - 10-10,447) - 10lg 1228800 = -154,23 dBm/Hz Ict = Int + 10lg (1/fr -1) = -154,23 + 10lg (1/0,65 - 1) = -158,79dBm/Hz It = 10lg (100,1Int + 100,1 Ict) = 10lg (10-15,423 + 10-15,879) = -152,93 Iup = Pm - 10lgBW = -93,02 - 10lg1228800 = -153,91 dBm/Hz Icp = Iup + 10lg (1/fn -1) = -153,91 + 10lg(1/0,65 - 1) = -158,47dBm/Hz Ip = 10lg (100,1Iup + 100,1Icp) = 10lg (10-15,391 + 10-15,659) = -152,6dBm/Hz 78 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Iupg - 10lg (100,1Pm - 10-10,456) - 10lg 1228800 = -154,22dBm/Hz Icpg = Iupg + 10lg (1/fr - 1) = -158,98dBm/Hz Ipg = 10lg (100,1Pupg + 100,1Pcpg) = 10lg (10-15,422+ 10-15,878) = -152,91dBm/Hz Ius =10lg (100,1Pm- 100,1Psr) - 10lgBW= 10lg (10-9,302 +10-11,0) - 10lg 1228800= -153,9dBm/Hz ics = ius + 10lg (1-fn - 1) = -158,56dBm/Hz is = 10lg (100,1Pus+ 10Pcs) = 10lg (10-15,4 +10-14,456) = -144,1dBm/Hz N0= 10lg (290 x 1,38 x 10-23) + T/f + 30 = -165,97 dBm/Hz Kênh lu lợng: Eb/(No + It) = Ptr - 10lgbr - 10lg [100,1It + 100,1No] = -104,47 - 10lg 9800 - 10lg[10-15,293+ 10-16,597] = 8,43dBm Kênh hoa tiêu: Eb/(No +Ip) = Ppn - 10lgBn - 10lg[100,1Ip+ 100,1N0] = - 100,01 - 10lg122800 - 10lg[10-15,26 - 10-16,597] = -8,49dBm Kênh tìm gọi: Eb/(No + Ipg) = Ppgr - 10lg brpg - 10lg[100,1Ipg+ 100,1No] = -100,01 10lg4.800-10lg[10-15,291- 10-16,597] = 11,33dBm Kênh đồng bộ: Eb/(No +is) - Psr - 10lg brs - 10lg[100,1is + 100,1No] = -110,01 - 30,79 - 10lg [10-15,856+ 10-16,597] = 16,9dBm * Hớng về: Pma = Pme + Lm - Gm = 20 + - = 23dBm Pcu = Pme + Lp - A1 + Gl - Lt = 23-140,51-8 + 29,9 - 2,5 = -98,11dBm Iutr = Pcu + 10lg (T/f - 1) + 10lg Ca - 10lgBN = -98,61 + 13,22 - 3,46 - 60,894 = -149,29dBm/Hz ictr = Iutr + 10lg(1/fr -1) = -149,744 - 2,688 = -153,85dBm/Hz itr = 10lg (100,1intr+ 100,1ictr) = 10lg (10-14,974 +10-15,243) 79 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp = - 147,98dBm/Hz No = 10lg (290 x 1,38 x 10-23) + nhiều + 30 = -165,98 dBm/Hc - Tỷ số tín hiệu kênh lu lợng hớng Eb No + itr = Pcu - 10lgbrr - 10lg (100,1itr + 100,1Tb) = -98,01-39,82 + 14,62 = 9, 89bB 3.2.5.5- Thiết kế mạng truyền dẫn BSC với BTS hệ thống CDMA - WLL Hệ thống CDMA-WLL đợc đề nghị sử dụng hệ thống cáp quang, mạng bao gồm đờng tuyến cáp quang nối từ vị trí Cell (nơi đặt BTS) đến vị trí lắp đặt BSC/MSC BSC kết nối với tổng đài nội hạt LE (Local exchange) thông qua giao diện V5.2 tất chức chuyển mạch, tích cực tổng đài nội hạt mạng thông tin mạng cố định cung cấp, mạng WLL đóng vai trò nh mạng truy cập Hình vẽ: Cấu trúc mạng CDMA - WLL Packet Switched Core Network (PCN) OMC-P NMS HA AAA PDSN 80 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp IWE RS BTS Abis BCS V5.2 BCS OMC-R Radio Network (RN) Dung lợng truyền dẫn (số luồng E1) BTS đợc xác định lu thoại yêu cầu, theo mục tiêu chất lợng cấp phục vụ GOS hệ thống phải đợc chọn 0,02 Kết nối vật lý đờng truyền dẫn BSC với BTS sử dụng luồng E1 Nhng để tận dụng đặc điểm việc mã hoá tốc độ biến đổi CDMA, việc chuyển lu thoại báo hiệu đờng nối E1 dùng chế độ truyền gói liệu không phân kênh điều có nghĩa luồng E1 không hỗ trợ 30 kênh Mặc dù mã hoá tốc độ biến đổi 13Kbps phân phối lu thoại với tốc độ khác 1.200, 2.400, 4.800, 9.600 14.400Kbps nhng để đảm bảo chất lợng ta giả định lu thoại truyền tốc độ 14.400 bps, tốc độ truyền liệu tối đa luồng E1 giả định 2.048 Kbps nh giả định dành 10% cho phần đầu chứa báo hiệu luồng E1 hỗ trợ khoảng 131 kênh tác động đồng thời Nh cần đến luồng E1 (cho phép 262 gọi đồng thời cho đờng truyền dẫn BSC BTS) 3.3- Kết thiết kế Sau tính toán dung lợng, bán kính phủ sóng trạm gốc, quỹ đờng truyền thiết kế đờng truyền dẫn ta có kết sau: Hệ thống CDMA-WLL 2000 thuê bao 81 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Thành phần mạng Số lợng Đồ án tốt nghiệp Đặc tính Tần số hoạt động 800MHZ, Sector, sóng mang Vocoder 13Kbps Kbps Trạm gốc Công suất phát 37,51 dbm Hệ số khuếch đại anten Gt = 29,9dbi Độ nhạy máy thu trạm gốc (Pi1) = -119dBm Độ cao anten h = 50m Dung lợng: Min 50 erlang (0,0278erlang/Sub) Bộ điều khiển trạm gốc Min 2000 BHCA Số BTS điều khiển 3BTS/BSC Eb/It = 6dB Bộ phận liên kết chức (IWU) Hỗ trợ Fax nhóm 3, chuẩn moden U365,V42 Hệ thống truyền dẫn (2E1/1 hệ thống ) Cáp quang (2 luồng E1 BTS - BSC) 82 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Kết luận Hệ thống CDMA sử dụng công nghệ trải phổ để truyền tín hiệu trạm gốc máy đầu cuối thuê bao Các tín hiệu xuất nh tạp âm Gaussian theo mẫu gần nh biến ngẫu nhiên Gaussian, nh việc sử dụng dạng sóng nhị phân ngẫu nhiên gần giống nh dùng dạng sóng tạp âm Gaussian nhờ linh động dễ dàng điều chế dạng sóng với tín hiệu số chứa thông tin nên việc trải phổ thu đợc hiệu thực tế có giá trị Với kỹ thuật trải phổ trực tiếp (DS) có khả truyền thông tin tốc độ cao Trong hệ thống CDMA có độ rộng thông lớn, hệ số tái sử dụng tần số thuận lợi cho việc quy hoạch mở rộng dụng lợng hệ thống cách có điều khiển kênh băng tần CDMA đợc sử dụng chung cho tất BS Với việc phân tập đa đờng để cải tiến chất lợng thoại, sử dụng kỹ thuật mã hoá khác để tăng độ tin cậy tính bảo mật tốt Hệ thống CDMA cung cấp chức điều khiển công suất hai chiều từ BTS đến máy di động (MS) ngợc lại mục đích điều khiển công suât phát máy di động tín hiệu phát tất máy di động môtk vùng phục vụ thu đợc với độ nhạy trung bình thu BS So với công nghệ truyền thông nh AMPS, TDMA CDMA đợc xem nh công nghệ có tính thuyết phục hấp dẫn nhà khai thác nh ngời sử dụng Đối với nhà khai thác CDMA cung cấp dung lợng gấp 10 lần hệ thống AMRS, đặc biệt hệ thống WLL số thuê bao Cell CDMA gấp lần TDMA Vùng phủ song CDMA rộng giúp phát triển khai vị trí Cell nên giảm đợc chi phí xây dựng mạng Dựa vào tính u việt kỹ thuật CDMA nh trên, hệ thống di động vô tuyến nội hạt không ngừng phát triển, điều chứng tỏ công nghệ CDMA trở thành công nghệ truy cập vô tuyến điện tiên tiến IS - 95 trở thành tiêu chuẩn đợc chấp nhận giới đặc biệt Châu 83 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Tài liệu tham khảo Tên tài liệu Tác giả nhà xuất - Năm xuất Thông tin di động số Cellular Vũ Đức Tho (Nhà xuất giáo dục 1977) Công nghệ thông tin CDMA Tiến sỹ: Nguyễn Phạm Anh Dũng (4/9/1999) CDMA one CDMA 2000 Tiến sỹ: Nguyễn Phạm Anh Dũng Cơ sở thông tin di động Tiến sỹ: Nguyễn Phạm Anh Dũng Công nghệ ATM CDMA LG Infor mation & Com muni cation, Ltd 1996 84 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Mục lục Lời nói đầu chơng I : Công nghệ CDMA - tiêu chuẩn IS95 1.1 1.1.1 1.1.1.1 1.1.1.2 1.1.1.3 1.1.1.3.1 1.1.1.3.2 1.1.1.3.3 1.2 1.2.1 1.2.1.1 1.2.1.2 1.3 1.3.1 động 12 1.3.2 13 1.3.3 14 1.3.4 15 1.3.4.1 1.3.4.2 1.3.4.2.1 1.3.4.2.2 1.3.4.2.3 Sự phát triển công nghệ tin di động Tổng quan hệ thống điện thoại di động tổ ong Tổng quan Cấu hình hệ thống Sự phát triển hệ thống tổ ong Kỹ thuật TDMA Kỹ thuật GSM Kỹ thuật CDMA Hệ thống thông tin di động Giao diện vô tuyến CDMA truyền - IS95 dẫn Các kênh vật lý Các kênh lôgic Các kỹ thuật xử lý số truyền dẫn vô tuyến số hệ thống CDMA 12 Sơ đồ khối chung thiết bị thu phát vô tuyến HTTT di Mã hoá tiếng hệ thống thông tin di động CDMA Thủ Các tục đặc phát tính thu tín hiệu CDMA Tính đa dạng phân tập Điểu khiển công suất CDMA Điều kiện công suất mạnh vòng hở kênh hớng CDMA Điều khiển công suất mạnh vòng kín kênh hớng CDMA Điều khiển công suất kênh hớng CDMA 85 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL 1.3.4.3 1.3.4.4 1.3.4.5 1.3.4.6 1.4 20 1.4.1 20 1.4.1.1 1.4.1.2 1.4.2 21 1.5 22 1.5.1 22 1.5.2 22 1.5.2.1 1.5.2.2 1.5.2.3 1.5.2.4 1.6 31 1.6.1 31 1.6.2 33 1.6.3 34 1.6.3.1 1.6.3.2 1.6.3.3 1.6.3.4 1.6.3.5 Đồ án tốt nghiệp Bộ mã giải mã thoại tốc độ sốliệu biến đổi Bảo mật gọi Chuyển vùng mềm Dung lơng, dung lợng mềm Trải phổ Hệ thống trải phổ trực tiếp DS (Direct Sequency) Nguyên lý trải phổ Đặc tính tín hiệu DS Điều chế QPSK(Quadrature Phase Shift keying) Báo hiệu hệ thống CDMA IS95 Mở Các đầu dịch vụ sở Hoạt động đầu cuối - đầu cuối hệ thống thông tin di động Khởi xớng gọi Xoá gọi Chuyển mạng So sánh công nghệ CDMA TDMA Dung lợng hệ thống Vùng phủ sóng Chất lợng dịch vụ Đa đờng truyền Điều khiển công suất Thời gian thoại Tính bảo mật Chi phí đầu t xây dựng mạng chơng II: trạng định hớng phát triển ứng dụng công nghệ CDMA - IS95 mạch vòng vô tuyến nội hạt Thái Bình 2.1 36 - 36 Hiện trạng định hớng phát triển 86 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.2 37 2.2.1 2.2.2 2.2.2.1 2.2.2.2 2.2.2.3 2.2.2.4 2.3 2.3.1 39 2.3.1.1 2.3.1.2 2.3.1.3 2.3.1.4 2.3.2 42 2.3.2.2 2.3.3 43 2.3.4 44 2.3.4.1 2.3.4.2 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống chuyển mạch Hệ thống truyền dẫn Mạng truy nhập Định hớng phát triển Khái quát Định hớng phát triển Công nghệ chuyển mạch Công nghệ truyền dẫn Mạng truy nhập Dịch vụ điện thoại di động ứng dụng công nghệ CDMA - IS95 mạch vòng vô tuyến 39 nội hạt WLL (Wireless Local Loop) Tổng quan hệ thốngmạch vòng vô tuyến nội hạt WLL Khái niệm Cấu hình tổng quát hệ thống WLL Các dịch vụ hệ thống WLL Các u điểm, nhợc điểm hệ thống WLL Phân loại hệ thống WLL 2.3.2.1 Phân loại theo công suất phát Phân loại theo kiến trúc mạng Sự phát triển WLL Hệ thống STAREX giới WLL Khái quát Cấu hình mạng 87 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Chơng III: Thiết kế hệ thống CDMA mạch vòng vô tuyến 47 nội hạt(CDMA - WLL) 3.1 3.1.1 47 3.1.2 47 3.1.3 48 3.1.4 49 3.1.4.1 3.1.4.2 3.1.4.3 3.1.4.4 3.1.5 52 3.1.6 54 3.1.7 54 Tổng quan thiết kế hệ thống CDMA mạch vòng vô tuyền nội hạt WLL Mục tiêu Các thiết thông Yêu số cầu Dung 47 kế cần thiết thiết lợng hệ Kừ thống CDMA Do tìm tín hiệu tiếng nói Sử dụng lại tần số Phân bố lu lợng trạm gốc không Công thức tính toán dung lợng CDMA Dung lợng ERLANG hệ thống CDMA Bán CDMA kính phủ sóng trạm gốc Tính công suất máy phát, quỹ đờng truyền, tỷ số Eb/It, hệ số khuyếch đại anten trạm gốc 3.1.7.1 Tính công suất máy phát 3.1.7.2 Quỹ đờng truyền 3.2 Thiết kế hệ thống CDMA - WLL Thái 63 3.2.1 Các bớc thiết kế hệ thống 63 3.2.2 Yêu cầu thiết 66 3.2.3 Yêu cầu thông số kỹ 67 3.2.3.1 Yêu cầu dịch vụ 3.2.3.2 Dunglợng, vùng phủ sóng băng tần hoạt động 3.2.3.3 Mục tiêu chất lợng mạng 3.2.4 Lựa chọn công nghệ thiết bị cho hệ thống 69 3.2.4.1 Lựa chọn công nghệ Bình WLL kế thuật WLL 88 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL 3.2.4.2 3.2.5 70 3.2.5.1 3.2.5.2 3.2.5.3 3.2.5.4 Eb/It 3.2.5.5 LL 3.3 83 Đồ án tốt nghiệp Lựa chọn thiết bị Thiết kế Thiết kế đờng truyền vô tuyến Xác định dung lợng BTS Xác định bán kính phủ sóng trạm BTS Tính công suất phát, quỹ đờng truyền, hệ số khuếch đại anten, tỷ số Thiết kế mạng truyền dẫn BSC với BTS hệ thống CDMAKết thiết kế Kết luận 85 Tài liệu tham khảo 86 Các cụm từ viết tắt 89 [...]... việc tái sử dụng lại tần số của hệ thống thì cho phép có mức độ giao thoa nhất định để mở rộng dung lợng hệ thống một cách có điều khiển và 1kênh băng tần trong CDMA đợc sử dụng chung cho tất cả các BS 34 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp phần II hiện trạng, định hớng phát triển, ứng dụng công nghệ cdma - is95 trong mạch vòng vô tuyết nội hạt tại thái bình 2.1 Hiện trạng và định hớng... các công nghệ mã hoá tiêu chuẩn khác 1.6.3.5 Chi phí đầu t xây dựng mạng : Đối với tất cả các nớc đặc biệt là Việt Nam việc lựa chọn công nghệ phụ thuộc rất nhiều vào chi phí để xây dựng hệ thống công nghệ sử dụng đợc chọn, việc xem xét có đa công nghệ CDMA vào để triển khai các hệ thống WLL hoặc di động PSB thay cho các hệ thống TDMA hiện hành Thực tế chứng minh CDMA có chi phí đầu t thấp hơn TDMA Trong. .. 14,1 dB 3dB 4dB 5dB -169dBm/Hz Từ suy hao trong bảng trên xác định đợc bán kính các cell và vòng phủ sóng cực đại cho 2công nghệ CDMA và TDMA Theo bảng ta thấy công nghệ TDMA, đồng thời vùng phủ sóng cũng gấp 3lần TDMA, đây là điều kiện thuận lợi cho công nghệ CDMA Do đó nhà khai thác TDMA phải triển khai số cell cấp 3lần số cell khi chọn công nghệ CDMA (Tính trong một vùng phủ sóng nhất định nào đó)... thiết bị điều khiển công suất mạch vòng theo kiểu tơng tự với vùng động 85 db đáp ứng ngay trong 1ms Các 15 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp kênh đồng bộ từ mỗi trạm gốc gồm thông tin về công suất phát của các kênh dẫn đờng và máy di động xác định công suất phát sử dụng thông tin đó khi sử dụng các chức năng này có thể tạo ra sự chênh lệch giữa công suất phát và hệ số tăng ích của... nguồn Trong hệ thống TDMA duy trì chất lợng tín hiệu ở mức công suất phát trung bình cho di động là tơng đối cao 200 mw Trong khi đó ở hệ thống CDMA nguồn công suất tiêu thụ trong CDMA thấp cộng với hiệu quả của chíp VLSI mới nhất dẫn đến thời gian dự phòng và thời gian đàm thoại dài hơn 1.6.3.4 Tính bảo mật : Hệ thống TDMA cung cấp độ an toàn đợc cải tiến dựa trên công nghệ AMPS Những công nghệ CDMA. .. có nghĩa là CDMA có hệ số sử dụng lại tần só là N =1, cung cấp sự linh động 30 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp để dễ dàng tăng thêm các cell khi mạng tăng trởng mà không cần lập kế hoachj tần số lại Những khác biệt trong việc sử dụng phổ tần này tạo ra 1 sự thuận lợi lớn về dung lợng cho công nghệ CDMA theo tính toán của Qual comm thì dung lợng cho 1sector trong mạng CDMA khoảng... nhờ việc sử dụng việc chèn và mã sửa sai Hệ thống CDMA băng rộng ứng dụng phân tập theo tần số nhờ việc mở rộng khả năng báo hiệu trong một băng tần rộng và pha đinh liên hợp với tần số thờng có ảnh hởng đến băng tần báo hiệu (200ữ300)KHz 1.3.4.2 Điều khiển công suất CDMA : Hệ thống CDMA cung cấp chức năng điều khiển công suất 2chiều (Từ BTS đến máy di động và ngợc lại) Mục đích điều khiển công suất... tối thiểu các cell cần thiết để phủ sóng cho một vùng địa lý, vốn đầu t và chi phí khai tác đợc đa ra từ số lợng các cell yêu cầu trong mạng, công nghệ CDMA đòi hỏi các cell ít hơn vì bán kính các cell lớn 31 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp Quỹ đờng truyền dùng để xác định cờng độ tín hiệu tơng ứng cho mỗi công nghệ từ đó cho biết mức suy hao đờng truyền tối đa sau đó dùng các mô... hơn và về cơ bản là tạo ra xuyên âm Trong CDMA các cuộc đàm thoại đợc lấy mẫu và mã hoá 33 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp sau đó truyền trên đờng vô tuyến, máy thu nhận biết một mã duy nhất cho mỗi cuộc gọi và khôi phục lại tín hiệu Tiêu chuẩn đề xuất gồm khả năng xác nhận và bảo mật cuộc gọi đợc định rõ trong EIA/TIA/IS 54-B, có thể mã hoá kênh thoại số một cách dễ dàng nhờ sử dụng. .. qua bộ lọc băng thông độ rộng bằng 1,25 Mhz và số liệu thoại mong muốn đợc tách ra để tái tạo lại số liệu thoại nhờ sử dụng bộ tách chèn và giải mã Hình : Sơ đồ phát thu CDMA 13 Công nghệ CDMA - Hệ thống CDMA WLL Đồ án tốt nghiệp 1.3.4 Các đặc tính của CDMA : 1.3.4.1 Tính đa dạng của phẩn tập : Trong hệ thống điều chế băng hẹp nh điều chế FM analog sử dụng trong hệ thống điện thoại tổ ong thì tính đa