Vñ duå, nïëu maáy di àöång sûã duång bùng têìn traãi phöí 1,25 MHz àïí truyïìn söë liïåu vúái töëc àöå 9600 b/s thò cöng nghïå àiïìu chïë vaâ maä hoaá àoâi hoãi tyã söë Eb/No laâ 6 dB, c[r]
CƯNG NGHÏÅ CDMA TƯÍNG QUAN VÏÌ HÏÅ THƯËNG ÀIÏÅN THOẨI DI ÀƯÅNG TƯÍ ONG 1.1 Tưíng quan Toân bưå vng phc v ca hïå thưëng àiïån thoẩi di àưång tưí ong àûúåc chia thânh nhiïìu vng phc v nhỗ, gổi lâ cấc ư, mưỵi cố mưåt trẩm gưëc ph trấch vâ àûúåc àiïìu khiïín búãi tưíng àâi cho thụ bao cố thïí vêỵn trị àûúåc cåc gổi mưåt cấch liïn tc di chuín giûäa cấc Hịnh 1.1 àûa mưåt mẩng àiïån thoẩi di àưång tưí ong bao gưìm cấc trẩm gưëc (BS) Mưåt vng phc v ca mưåt BS àûúåc gổi lâ vâ nhiïìu àûúåc kïët húåp lẩi thânh vng phc v ca hïå thưëng Trong hïå thưëng àiïån thoẩi di àưång tưí ong thị têìn sưë mâ cấc di àưång sûã dng lâ khưng cưë àõnh úã mưåt kïnh nâo àố mâ kïnh àâm thoẩi àûúåc xấc àõnh nhúâ kïnh bấo hiïåu vâ di àưång àûúåc àưìng bưå vïì têìn sưë mưåt cấch tûå àưång Vị vêåy cấc kïì nïn sûã dng têìn sưë khấc côn cấc úã cấch xa hún lâ mưåt khoẫng cấch nhêët àõnh cố thïí tấi sûã dng cng mưåt têìn sưë àố Àïí cho phếp cấc di àưång cố thïí trị cåc gổi liïn tc di chuín giûäa cấc thị tưíng àâi sệ àiïìu khiïín cấc kïnh bấo hiïåu hóåc kïnh lûu lûúång theo sûå di chuín ca di àưång àïí chuín àưíi têìn sưë ca di àưång àố thânh mưåt têìn sưë thđch húåp mưåt cấch tûå àưång Hiïåu quẫ sûã dng têìn sưë ca hïå thưëng àiïån thoẩi di àưång tùng lïn vị cấc kïnh RF giûäa cấc BS kïì cố thïí àûúåc àõnh võ mưåt cấch cố hiïåu quẫ nhúâ viïåc tấi sûã dng têìn sưë vâ àố dung lûúång thụ bao àûúåc phc v sệ tùng lïn CƯNG NGHÏÅ CDMA Hịnh 1.1: Hïå thưëng àiïån thoẩi di àưång 1.2 Cêëu hịnh hïå thưëng Hïå thưëng àiïån thoẩi di àưång tưí ong bao gưìm cấc àiïån thoẩi di àưång trïn tư (hay xấch tay), BS vâ MSC (trung têm chuín mẩch àiïån thoẩi di àưång) Mấy àiïån thoẩi di àưång bao gưìm cấc bưå thu/phất RF, anten vâ bưå àiïìu khiïín; BS bao gưìm cấc bưå thu/phất RF àïí kïët nưëi di àưång vúái MSC, anten, bưå àiïìu khiïín, àêìu cëi sưë liïåu vâ ngìn MSC sûã l cấc cåc gổi ài vâ àïën tûâ mưỵi BS vâ cung cêëp chûác nùng àiïìu khiïín trung têm cho hoẩt àưång ca têët cẫ cấc BS mưåt cấch hiïåu quẫ vâ àïí truy nhêåp vâo tưíng àâi ca mẩng àiïån thoẩi cưng cưång Chng bao gưìm bưå phêån àiïìu khiïín, bưå phêån kïët nưëi cåc gổi, cấc thiïët bõ ngoẩi vi vâ cung cêëp chûác nùng thu nhêåp sưë liïåu cûúác àưëi vúái cấc cåi gổi àậ hoân thânh Cấc di àưång, BS vâ MSC àûúåc liïn kïët vúái thưng qua cấc àûúâng kïët nưëi thoẩi vâ sưë liïåu Mưỵi di àưång sûã dng mưåt cùåp kïnh thu/phất RF Vị cấc kïnh lûu lûúång khöng cöë àõnh úã möåt kïnh RF nâo mâ thay àưíi thânh cấc têìn sưë RF khấc ph thåc vâo sûå di chuín ca di àưång sët quấ trịnh cåc gổi nïn cåc gổi cố thïí àûúåc thiïët lêåp qua bêët cûá mưåt kïnh nâo àậ àûúåc xấc àõnh vng àố Cng tûâ nhûäng quan àiïím vïì hïå thưëng àiïån thoẩi di àưång maõ thờởy rựỗng tờởt caó caỏc kùnh aọ ỷỳồc xaỏc CƯNG NGHÏÅ CDMA àõnh àïìu cố thïí bêån àậ àûúåc kïët nưëi mưåt cấch àưìng thúâi vúái cấc di àưång Bưå phêån àiïìu khiïín ca MSC, lâ trấi tim ca hïå thưëng tưí ong, sệ àiïìu khiïín, sùỉp àùåt vâ quẫn l toân bưå hïå thưëng Tưíng àâi tưí ong kïët nưëi cấc àûúâng àâm thoẩi àïí thiïët lêåp cåc gổi giûäa cấc thụ bao di àưång vúái hóåc cấc thụ bao cưë àõnh vúái cấc thụ bao di àưång vâ trao àưíi cấc thưng tin bấo hiïåu àa dẩng qua àûúâng sưë liïåu giûäa MSC vâ BS Cấc thưng tin thoẩi vâ bấo hiïåu giûäa di àưång vâ BS àûúåc truìn ài qua kïnh RF, cấc àûúâng kïët nưëi thoẩi vâ sưë liïåu cưë àõnh àûúåc sûã dng àïí truìn cấc thưng tin thoẩi vâ bấo hiïåu giûäa BS vâ MSC 1.3 Sûå phất triïín ca hïå thưëng tưí ong Hïå thưëng àiïån thoẩi di àưång thûúng mẩi àêìu tiïn àûúåc àûa vâo ấp dng sûã dng bùng têìn 150 MHz tẩi Saint Louis - M vâo nùm 1946 vúái khoẫng cấch kïnh lâ 60 KHz vâ sưë lûúång kïnh bõ hẩn chïë chó àïën Àố lâ hïå thưëng bấn song cưng vâ vị thïë mâ ngûúâi àâm thoẩi bïn khưng thïí nối àûúåc ngûúâi àâm thoẩi bïn nây àang nối vâ viïåc kïët nưëi lâ nhên cưng nhúâ àiïån thoẩi viïn Sau àố, nhúâ mưåt sưë cẫi tiïën mâ hïå thưëng IMTS MJ bao gưìm 11 kïnh úã bùng têìn 150 MHz vâ hïå thưëng ITMS MK bao gưìm 12 kïnh úã bùng têìn 450 MHz àậ àûúåc sûã dng vâo nùm 1969 Àố lâ hïå thưëng song cưng vâ mưåt BS cố thïí phc v cho mưåt vng bấn kđnh rưång túái 80 Km 1.3.1 AMPS (Dõch v àiïån thoẩi di àưång tiïn tiïën) AMPS lâ mưåt hïå thưëng àiïån thoẩi di àưång tưí ong AT & T vâ Motorola - M àïì xët sûã dng vâo nùm 1982 Àïí sûã dng hiïåu quẫ hún ngìn têìn sưë cố giúái hẩn nïn vng phc v rưång ca nố àûúåc phên chia thânh cấc nhỗ vâ dõch v cung cêëp sûã dng mưåt CƯNG NGHÏÅ CDMA têìn sưë nhêët àõnh vúái mưåt cưng sët nhỗ àïí cho phếp cấc BS úã cấch xa mưåt khoẫng cấch nhêët àõnh cố thïí tấi sûã dng cng mưåt têìn sưë àố mưåt cấch àưìng thúâi Sau àố, ngûúâi ta coi vng phc v tûúng ûáng nhû mưåt hịnh lc giấc àïí lâm àún giẫn hoấ viïåc thiïët kïë vâ tđnh toấn l thuët vïì mẩng àiïån thoẩi di àưång Tấi sûã dng têìn sưë liïn quan àïën viïåc àõnh võ cấc BS àïí tấi sûã dng cấc têìn sưë chđnh xấc, khưng phẫi sûã dng cng mưåt têìn sưë giûäa cấc BS kïì mâ chó sûã dng lẩi úã mưåt khoẫng cấch nhêët àõnh hóåc xa hún nhựỗm laõm giaóm giao thoa giỷọa caỏc kùnh giửởng Hịnh 1.2 àûa cấc mêỵu tấi sûã dng têìn sưë khấc Hịnh 1.2 Mêỵu tấi sûã dng têìn sưë Trïn hịnh 1.2 ta thêëy cấc cm mêỵu tấi sûã dng têìn sưë ca cấc BS vúái têët cẫ cấc bùng têìn cố thïí, sưë lûúång cấc cm àố àûúåc gổi lâ ëu tưë tấi sûã dng têìn sưë (K) Hịnh 1.3: Bp sống ca anten àõnh hûúáng CƯNG NGHÏÅ CDMA Trong trûúâng húåp nây thị hiïåu quẫ tấi sûã dng têìn sưë tùng lïn nïëu mưåt anten àõnh hûúáng àûúåc sûã dng tẩi BS vị giao thoa têìn sưë chó ẫnh hûúãng àïën cấc BS sûã dng cng mưåt kïnh anten phất xẩ àõnh hûúáng vâ vị vêåy mâ giao thoa ca cấc kïnh chđnh tùng (thưng thûúâng sûã dng vng ph sống 120o) Khi xët hiïån trẩng thấi chuín vng thị tđn hiïåu àậ àûúåc kïët nưëi vúái BS cố khẫ nùng thu nhêån tđn hiïåu tưët Trong trẩng thấi chuín vng thị kïnh bõ ngùỉt mưåt khoẫng thúâi gian ngùỉn (150 ms) vâ chuín vng sệ bõ trị hoận hóåc bõ cẫn trúã trûúâng húåp khưng cố kïnh múái Dõch v chuín vng ngoâi hïå thưëng thưng thûúâng cố thïí àûúåc cung cêëp mưåt vng phc v khấc, mưåt hïå thưëng khấc àiïìu khiïín mâ thụ bao nối àïën khưng àùng k 1) So sấnh giûäa cấc hïå thưëng analog Bẫng 1.1 àûa cấc so sấnh vïì tham sưë ca hïå thưëng thưng dng TSCS/ETAC NMT900 S Tham söë AMPS NMT450 Bùng Tx 8000 MHz 9000 MHz 9000 MHz 450-470 MHz Khoẫng cấch kïnh 30 KHz 25 KHz 25/1,25 KHz 25/20 KHz Khoẫng cấch song cöng 45 MHz 45 MHz 45 MHz 10 MHz Cấc kïnh 832 920* 1000 (1999) 180/225 Loẩi àiïìu chïë FM FM FM FM Àưå lïåch àónh 12 KHz 9,5 KHz 4,7 KHz 4,7 KHz Thiïët bõ nến dận 2:1 Syllabic 2:1 Syllabic 2:1 Syllabic Khưng Kïë hoẩch 4, 7, 12 4, 7, 12 7, 9, 12 Àiïìu chïë kïnh àiïìu khiïín FSK FSK FFSK FFSK Àưå lïåch kïnh àiïìu khiïín KHz 6,4 KHz 3,5 KHz 3,5 KHz CƯNG NGHÏÅ CDMA Mậ kïnh àiïìu khiïín Mancheste Manchester r NRZ NRZ Dung lûúång kïnh àiïìu khiïín 77000 62000 13000 13000 Tưëc àưå truìn dêỵn 10 Kb/s Kb/s 1,2 Kb/s 1,2 Kb/s Bđ mêåt thoẩi Cố thïí Cố thïí Khưng Khưng Cố Cố Bõ giúái hẩn Dõch v chuín vng ngoâi Cố hïå thưëng Bẫng 1.1: So sấnh cấc tham sưë ca cấc hïå thưëng tưí ong 1.3.2 TDMA 1) Tưíng quan Trong thưng tin TDMA thị nhiïìu ngûúâi sûã dng mưåt sống mang vâ trc thúâi gian àûúåc chia thânh nhiïìu khoẫng thúâi gian nhỗ àïí giânh cho nhiïìu ngûúâi sûã dng cho khưng cố sûå chưìng chếo TDMA àûúåc chia thânh TDMA bùng rưång vâ TDMA bùng hểp M vâ Nhêåt sûã dng TDMA bùng hểp côn Chêu Êu sûã dng TDMA bùng rưång nhûng cẫ hïå thưëng nây àïìu cố thïí àûúåc coi nhû lâ sûå tưí húåp ca FDMA vâ TDMA vị ngûúâi sûã dng thûåc tïë dng cấc kïnh àûúåc êën àõnh cẫ vïì têìn sưë vâ cấc khe thúâi gian bùng têìn Hịnh 1.4: Phưí TDMA 2) Loẩi hïå thưëng TDMA Bùỉc M Loẩi hïå thưëng TDMA Bùỉc M sûã dng bùng têìn (869 - 894) MHz vâ (824 - 849) MHz giưëng nhû hïå thưëng AMPS Khoẫng cấch sống mang lâ 30 KHz vâ mưỵi kïnh têìn sưë àûúåc chia thânh khe thúâi gian CƯNG NGHÏÅ CDMA Hïå thưëng AMPS hiïån tẩi cố khẫ nùng chuín vng vúái cêëu trc khung vâ cêëu trc khe thúâi gian àûúåc chó trïn hịnh 1.5 vâ hịnh 1.6 Hïå thưëng nây mậ hoấ tđn hiïåu thoẩi theo mậ VSELP (dûå àoấn tưíng vectú tuën tđnh tưìn tẩi), àiïìu chïë /4 DQPSK vâ hoẩt àưång theo kiïíu cùåp àưi thụ bao vúái mưåt nûãa tưëc àưå trïn mưåt kïnh Hịnh 1.5: Cêëu trc khung a) Dẩng khe thúâi gian tûâ di àưång àïën trẩm gưëc b) Dẩng khe thúâi gian tûâ trẩm gưëc túái di àöång Vúái : 324 bit = 162 kyá hiïåu = 40/6 ms = 6,67 ms G - thúâi gian guard R - thúâi gian ramp SACCH - kïnh àiïìu khiïín liïn kïët chêåm CDVCC - mậ xấc minh mâu sưë àậ mậ CƯNG NGHÏÅ CDMA Hịnh 1.6: Dẩng khe thúâi gian 3) GSM (Group Special Mobile) GSM laâ möåt hïå thöëng thöng tin söë cuãa Chêu Êu tûúng thđch vúái hïå thưëng bấo hiïåu sưë Chng sûã duång hïå thöëng TDMA vúái cêëu truác khe thúâi gian cho tẩo nïn àûúåc sûå linh hoẩt truìn thoẩi, sưë liïåu vâ thưng tin àiïìu khiïín Hïå thưëng GSM sûã dng bùng têìn (890 - 915) MHz àïí truìn dêỵn tđn hiïåu tûâ di àưång àïën BS vâ bùng têìn (935 - 960) MHz àïí truìn dêỵn tđn hiïåu tûâ BS àïën di àưång Hịnh 1.7 mư tẫ cêëu trc khung ca hïå thưëng GSM Hịnh 1.7: Cêëu truác khung CÖNG NGHÏÅ CDMA 1.3.3 CDMA 1) Tưíng quan L thuët vïì CDMA àậ àûúåc xêy dûång tûâ nhûäng nùm 1950 vâ àûúåc ấp dng thöng tin quên sûå tûâ nhûäng nùm 1960 Cuâng vúái sûå phất triïín ca cưng nghïå bấn dêỵn vâ l thuët thưng tin nhûäng nùm 1980, CDMA àậ àûúåc thûúng mẩi hoấ tûâ phûúng phấp thu GPS vâ Ommi-TRACS, phûúng phấp nây cng àậ àûúåc àïì xët hïå thưëng tưí ong ca Qualcomm - M vâo nùm 1990 Trong thưng tin CDMA thị nhiïìu ngûúâi sûã dng chung thúâi gian vâ têìn sưë, mậ PN (tẩp êm giẫ ngêỵu nhiïn) vúái sûå tûúng quan chếo thêëp àûúåc êën àõnh cho mưỵi ngûúâi sûã dng Ngûúâi sûã dng truìn tđn hiïåu nhúâ trẫi phưí tđn hiïåu truìn cố sûã dng mậ PN àậ êën àõnh Àêìu thu tẩo mưåt dậy giẫ ngêỵu nhiïn nhû úã àêìu phất vâ khưi phc lẩi tđn hiïåu dûå àõnh nhúâ viïåc trẫi phưí ngûúåc cấc tđn hiïåu àưìng bưå thu àûúåc 2) Th tc phất/thu tđn hiïåu (1) Tđn hiïåu sưë liïåu thoẩi (9,6 Kb/s) phđa phất àûúåc mậ hoấ, lùåp, chên vâ àûúåc nhên vúái sống mang f o vâ mậ PN úã töëc àöå 1,2288 Mb/s (9,6 Kb/s x 128) (2) Tđn hiïåu àậ àûúåc àiïìu chïë ài qua mưåt bưå lổc bùng thưng cố àưå rưång bùng 1,25 MHZ sau àố phất xẩ qua anten (3) úã àêìu thu, sống mang vâ mậ PN ca tđn hiïåu thu àûúåc tûâ anten àûúåc àûa àïën böå tûúng quan qua böå lổc bùng thưng àưå rưång bùng 1,25 MHz vâ sưë liïåu thoẩi mong mën àûúåc tấch àïí tấi tẩo lẩi sưë liïåu thoẩi nhúâ sûã dng bưå tấch chên vâ giẫi mậ CƯNG NGHÏÅ CDMA 10 Hịnh 1.8: Sú àưì phất/thu CDMA 3) Cấc àùåc tđnh ca CDMA (1) Tđnh àa dẩng ca phên têåp Trong hïå thưëng àiïìu chïë bùng hểp nhû àiïìu chïë FM analog sûã dng hïå thưëng àiïån thoẩi tưí ong thïë hïå àêìu tiïn thị tđnh àa àûúâng tẩo nïn nhiïìu fading nghiïm trổng Tđnh nghiïm trổng ca vêën àïì fading àa àûúâng àûúåc giẫm ài àiïìu chïë CDMA bùng rưång vị cấc tđn hiïåu qua cấc àûúâng khấc àûúåc thu nhêån mưåt cấch àưåc lêåp Nhûng hiïån tûúång fading xẫy mưåt cấch liïn tc hïå thưëng nây fading àa àûúâng khưng thïí loẩi trûâ hoân toân àûúåc vị vúái cấc hiïån tûúång fading àa àûúâng xẫy liïn tc àố thị bưå giẫi àiïìu chïë khưng thïí xûã l tđn hiïåu thu mưåt cấch àưåc lêåp àûúåc Phên têåp lâ mưåt hịnh thûác tưët àïí lâm giẫm fading, cố loẩi phên têåp lâ theo thúâi gian, theo têìn sưë vâ theo khoẫng cấch Phên têåp theo thúâi gian àẩt àûúåc nhúâ sûã dng viïåc chên vâ mậ sûãa sai Hïå thưëng CDMA bùng rưång ûáng dng phên têåp theo têìn sưë nhúâ viïåc múã rưång khẫ nùng bấo hiïåu mưåt bùng têìn rưång vâ fading liïn húåp vúái têìn sưë thûúâng cố ẫnh hûúãng àïën bùng têìn bấo hiïåu (200 - 300) KHz Phên têåp theo khoẫng cấch hay theo àûúâng truìn cố thïí àẩt àûúåc theo phûúng phấp sau: Thiïët lêåp nhiïìu àûúâng bấo hiïåu (chuín vng mïìm) àïí kïët nưëi di àưång àưìng thúâi vúái hóåc nhiïìu BS ... mư tẫ cêëu trc khung ca hïå thưëng GSM Hịnh 1.7: Cêëu trc khung CƯNG NGHÏÅ CDMA 1.3.3 CDMA 1) Tưíng quan L thuët vïì CDMA àậ àûúåc xêy dûång tûâ nhûäng nùm 1950 vâ àûúåc ấp dng thưng tin qn sûå... sưë liïåu thoẩi nhúâ sûã dng bưå tấch chên vâ giẫi mậ CƯNG NGHÏÅ CDMA 10 Hịnh 1.8: Sú àưì phất/thu CDMA 3) Cấc àùåc tđnh ca CDMA (1) Tđnh àa dẩng ca phên têåp Trong hïå thưëng àiïìu chïë bùng... phấp kïnh RF lâ khố khùn àưëi vúái hïå thưëng tưí ong sưë CDMA búãi vị tđn hiïåu CDMA àậ àûúåc scrambling (trưån) Vïì cú bẫn thị cưng nghïå CDMA cung cêëp khẫ nùng bẫo mêåt cåc gổi vâ cấc khẫ nùng