Tìm hiểu các kỹ thuật trải phổ trong công nghệ cdma

LỜI CÁM ƠN  Sau năm học tập trường, tận tình dạy dỗ thầy Em hồn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Kỹ thuật trải phổ công nghệ CDMA” Em xin gởi lời cám ơn đến ban lãnh đạo nhà trường, quý thầy cô môn Điên Tử-Viễn Thông truyền đạt kiến thức quý báu làm sở cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em đặc biệt cám ơn thầy Th.S Lê Đình Cơng người trực tiếp hướng dẫn em thực đề tài Em xin cám ơn sâu sắc đến gia đình bạn bè tạo cho em điều kiện thuận lợi suốt trình học tập thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn!!!! SVTH:Nguyễn Thế Anh Đề tài: hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA Tìm MỤC LỤC Trang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Lị ch sử phát triể n củ a thông tin di đ ộ ng 1.2 Sự phát triển các hệ thống thông tin di động 1.2.1 Hệ thố ng thông tin di đ ộ ng hệ thứ nhấ t 1.2.2 Hệ thố ng thông tin di đ ộ ng hệ thứ hai 1.2.3 Hệ thố ng thông tin di đ ộ ng hệ thứ ba (3G) CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT TRẢI PHỔ TRONG HỆ THỐNG CDMA 2.1.Tổng quan về công nghệ trải phổ 2.1.1 Giới thiệ u cơng nghệ trả i phổ 2.1.2 Tính chấ t nguyên lí củ a kỹ thuậ t trả i phổ 8 2.1.3 Ưu đ iể m ứng dụ ng củ a kỹ thuậ t trả i phổ 11 2.2 Mã trải phổ ngẫu nhiên PN 13 2.2.1 Tổ ng quan trả i phổ 13 2.2.2 Các loạ i mã trả i phổ 17 2.3 Trải phổ trực tiếp 21 2.3.1 Giới thiệ u hệ thố ng trả i trực tiế p (DS) 21 2.3.2 Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp (DS/SS) 29 2.4.Trải phổ nhảy tần 45 2.4.1 Máy phát trả i phổ nhả y tầ n 45 SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT Đề tài: hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA Tìm 2.4.2 Máy thu trả i phổ nhả y tầ n 46 2.5 Hệ thống trải phổ dịch thời gian 50 2.5.1 Trả i Phổ Dị ch Thời Gian 50 2.5.2 Hệ thống lai 52 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA- 2000 58 3.1 Tổ ng Quan 58 3.1.1 Khả nă ng 59 3.1.2 Các tiêu chuẩ n CDMA theo TIA/EIA/IS-2000 60 3.1.3 Độ rộ ng bă ng tầ n 60 3.1.4 Các đ ặ c trưng 60 3.2 Các đ ặ c đ iể m CDMA-2000 61 3.2.1 Bă ng thông 62 3.2.2 Các kênh vậ t lý 62 3.2.3 Gói data 64 3.2.4 Cấ u trúc phân lớp 65 3.3 Cấ u trúc củ a hệ thố ng CDMA2000 66 3.2.1 IP di đ ộ ng(tiêu chuẩ n Internet đ ược đ ề xuấ t cho di đ ộ ng) 69 3.2.2 Các kênh vật lý 70 3.3.3 Truyề n dẫ n đ ơn đ a sóng mang 70 3.3.4 Điều khiển công suất 71 3.3.5 Phân tập phát 72 3.3.6 Điều chế trực giao 73 3.3.7 Các đ ặ c đ iể m quan trọ ng củ a đ ường xuố ng 74 3.3.8 Kênh truy nhập 75 KẾ T LUẬN 77 Tài liệ u tham khả o SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT Đề tài: hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA Tìm LỜI NĨI ĐẦU Ngày với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, đặc biệt ngành mũi nhọn như: Điện Tử - Tin Học - Viễn Thông v.v Nếu không thường xuyên cập nhật thông tin khơng bắt kịp đà phát triển giới Đất nước có phát triển khoa học kỹ thuật sánh vai Cường Quốc Năm Châu hay không phụ thuộc vào việc có sẵn sàng học hỏi, nghiên cứu tiếp thu, phát huy hiệu tiến khoa học kỹ thuật đại hay không Với mục đích đáp ứng nhu cầu người, hệ thống thông tin di động không ngừng phát triển để phù hợp với mong muón người Xuất phát từ yêu cầu cần thiết phải có hệ thống thông tin di động tiện dụng, đáp ứng nhiều nhu cầu khác người sử dụng, đăc biệt khả kết nối với dịch vụ mạng internet, bảo mật thông tin cho người sử dụng.v.v Hiện hệ thông tin di động 4G thự thi nước Châu Âu Với mong muốn tìm hiểu nghiên cứu cách tổng quát hệ thống thông tin di động CDMA Được đồng ý SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT Đề tài: hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA Tìm hướng dẫn thầy Th.S Lê Đình Cơng em xin chọn đề tài: “Các kỹ thuật trải phổ công nghệ CDMA”làm đồ án tốt nghiệp Với kiến thức thời gian có hạn nên đề tài em cịn thiếu xót nhiều em chân thành mong thầy cô thông cảm, em chân thành cảm ơn! Vinh Ngày5 tháng 12 nă m 2011 SVTH: Nguyễ n Thế Anh CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Lịch sử phát triển thông tin di động: Thông tin di động sử dụng lâu Mặc dù khái niệm tổ ong, kỹ thuật trải phổ, điều chế số công nghệ vô tuyến biết đến Hơn 50 năm trước đây, dịch vụ di động đến đầu năm 1960 xuất dạng sử dụng được, sửa đổi thích ứng hệ thống vận hành Các hệ thống điện thoại tiện lợi dung lượng thấp so với hệ thống ngày Cuối hệ thống thoại tổ ong điều song công sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) xuất vào năm 1980 Cuối năm 1980 người ta nhận thấy hệ thống tổ ong tương tự đáp ứng nhu cầu tăng người sử dụng vào tương lai không loại bỏ hạn chế cổ hữu hệ thống như: Phân bổ tần số hạng chế, dung lượng thấp Thoại ồn, nhiễu xảy máy di động chuyển dịch Không đáp ứng dịch vụ khách hàng SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT Đề tài: hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA Tìm Khơng cho phép giảm đáng kể giá thành thiết bị, sở hạ tầng Không đảm bảo tính bảo mật gọi Khơng tương thích hệ thống khác nhau, đặc biệt Châu Âu Giải pháp để loại bỏ hạn chế phải sử dụng kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động, cung với kỹ thuật đa truy cập Một số ưu điểm thông tin di động số Cellular: Sử dụng kỹ thuật điều chế số tiên tiến nên hiệu suất sử dụng phổ tần số cao Số hố tín hiệu thoại với tốc độ bít ngày thấp,cho phép nhiều kênh thoại vào dịng bít tốc độ chuẩn Giảm tỷ lệ tin tức báo hiệu, tỷ lệ lớn cho tin tức người sử dụng Áp dụng kỹ thuật mã hoá kênh, mã hoá nguồn truyền dẫn số Hệ thống chiếm nhiều kênh chung CCI (Cochannel Interference) kênh kề (Adjacert Channel Interfernce) hiệu Điều làm tăng dung lượng hệ thống Nhận thực, truyền số liệu kết nối ISDN Điều khiển truy cập chuyển giao hồn hảo hơn, dung lượng tăng, diện tích cell nhỏ hơn, chuyển giao nhiều hơn, báo hiệu dễ dàng xử lý phương pháp số Đặc điểm mô hình điện thoại di động tế bào cell việc sử dụng lại tần số, diện tích cell nhỏ thực tế, tăng trưởng cell chiếm mức chất lượng giảm sút mức, người ta thực việc chia tách cell thành cell nhỏ hơn, người ta sử dụng công suất nhỏ mẩu sử dụng tỷ lệ xích nhỏ Các hệ thống cung cấp thêm nhiều loại hình dịch vụ như: Thơng tin thoại, âm hình SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT Đề tài: hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA Tìm ảnh, hội nghị truyền hình, giáo dục từ xa, … thơng suốt phạm vi tồn cầu 1.2 Sự phát triển các hệ thống thông tin di động 1.2.1 Hệ thống thông tin di động hệ thứ nhất: Hệ thống xuất vào đầu năm 80, dùng kỹ thuật điều chế FM tương tự, có hệ thống AMPS (Advanced Mobile Phone Service): Dịch vụ thoại tiên tiến Hệ thống di động hệ hổ trợ dịch vụ thoại tương tự sử dụng kỹ thuật điều chế tương tự để mang liệu thoại người, sử dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) Bao gồm hệ thống thông tin di động tổ ong tương tự: AMPS: hệ thống thoại tiên tiến, đời năm 1983, Mỹ sản xuất NAMPS: Narrow AMPS băng thông hẹp, hãng motorola đề xướng thực TACS: (Total Access Communication System): hệ thống thông tin truy nhập toàn bộ, kỹ tượng tự Anh Chỉ tiêu ban đầu mở rộng thành Extended TACS Hệ thống thơng tin truy nhập tồn mở rộng Hệ thống dùng kỹ thuật điều chế FM tương tự đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA), tức kênh gán cho băng tần nhóm cell Thực hiên loại hình dịch vụ: Sử dụng công nghệ điều chế FM để truyền dẫn thoại báo hiệu số cho thông tin điều khiển Mạng có phạm vi cung cấp dịch vụ nước Băng tần hoạt đông khoảng từ: 450 đến 900MHz Tất hệ thống cellular thuộc hệ sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA), kênh phân cho tần số nhóm cell 1.2.1.1 Đặc điểm thơng tin di động thứ nhất: SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT Đề tài: hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA Tìm Mỗi MS cấp phát đơi kênh liên lạc suốt thời gian thong tuyến Nhiễu giao thoa tần số kênh lân cận đáng kể BTS phải có thu phát riêng làm việc với MS Hệ thống di động hệ sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản Tuy nhiên hệ thống không thoả mãn nhu cầu ngày tăng người dùng dung lượng tốc độ Vì khuyết điểm mà nguời ta đưa hệ thống di dộng hệ ưa điểm hệ dung lượng dịch vụ cung cấp 1.2.1.2 Các tham số hệ thống: Tham số hệ thống AMPS TACS(Bảng 1) Tham Số Hệ Thống AMP TAC S S Tần số trạm gốc BTS (MHz) 869 ÷ 894 917 ÷ 95 Tần số máy phát di động MS (MHz) 824 ÷ 849 872 ÷ 905 Khoảng cách máy thu máy phát 45 45 Khoảng cách tần số kênh 30 30 (MHz) 832 1320 Tổng số kênh 10 Tốc độ phát data (KPBS) ÷ 20 ÷ 20 Bán kính trung bình (Km) FM FM Điều chế tín hiệu âm tần ±12 ±9,5 Độ lệch tần số (KHz) FSK FSK (MHz) SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT Đề tài: hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA Tìm Điều chế tín hiệu điều khiển 1.2.2 Hệ thống thông tin di động hệ thứ hai: Sự phát triển nhanh số lượng thuê bao, nhiều nhu cầu dịch vụ mà hệ thứ không đáp ứng thúc đẩy tiến trình phát triển hệ di động thứ hai (2G) Thế hệ thứ hai đời nhằm cải tiến chất lượng thoại, khả phủ sóng đồng thời tăng dung lượng hệ thống Hệ thống chủ yếu sử dụng kỹ thuật nén mã hoá phối hợp với kỹ thuật số Các tiêu chuẩn hệ thống 2G định nghĩa thiết kế để hỗ trợ thoại truyền liệu tốc độ thấp, chương trình duyệt internet (wap) Các kỹ thuật truy nhập như: TDMA, CDMA sử dụng FDMA hệ thống.Tất hệ thống thông tin di động hệ sử dụng điều chế số Và chúng sử dụng phương pháp đa truy cập: - Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) - Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA) 1.2.2.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA Phổ quy định cho liên lạc di động chia thành dải tần liên lạc, dải tần liên lạc dùng chung cho N kênh liên lạc, kênh liên lạc khe thời gian chu kỳ khung Các thuê bao khác dùng chung kênh nhờ cài xen thời gian, thuê bao cấp phát cho khe thời gian cấu trúc khung  Đặc điểm: - Tín hiệu thuê bao truyền dẫn số - Liên lạc song công hướng thuộc dải tần liên lạc khác nhau, băng tần sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến máy di động băng tần sử dụng để truyền tuyến hiệu từ máy di động đến trạm gốc Việc phân chia tần cho phép máy thu máy phát hoạt động lúc mà khơng sợ can nhiễu SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT Đề tài: 10 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA +.Giảm số máy thu phát BTS +.Giảm nhiễu giao thoa Máy điện thoại di động kỹ thuật số TDMA phức tạp kỹ thuật FDMA Hệ thống xử lý số tín hiệu MS tương tự có khả xử lý khơng q 106 lệnh giây, MS số TDMA phải có khả xử lý 50x106 lệnh giây 1.2.2.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA Thông tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nhiều người sử dụng chiếm kênh vô tuyến đồng thời tiến hành gọi, mà không sợ gây nhiễu lẫn Những người sử dụng nói phân biệt với nhờ dùng mã đặc trưng không trùng với Kênh vô tuyến CDMA dùng lại ô (cell) toàn mạng, kênh phân biệt nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên (Pseudo Noise - 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 vơ tuyến sử dụng có cường độ trường hiệu FDMA, TDMA - Việc thuê bao MS ô dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số khơng cịn vấn đề, chuyển giao trở thành mềm, điều khiển dung lượng ô linh hoạt 1.2.2.3 Các hệ thống thông thông tin chủ yếu hệ 2G: GSM: (Global System for Mobile Communication): Đây hệ thống thơng tin di động tồn cầu, đời Châu Âu Sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) Hệ thống GSM phát triển năm 1982 nước Bắc Âu gởi kiến nghị đến CEPT để qui định số dịch vụ viễn thông chung Châu Âu băng tần 900Mhz SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 10 Đề tài: 70 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA 3.2.4 Cấu trúc phân lớp: Các lớp Báo hiệu lớp 3IS-95 2G Báo hiệu lớp cao cdma 2000 Báo hiệu lớp cao khác Dịch vụ số liệu gói Các dịch vụ tiếng Dịch vụ số liệu theo mạch Link Acsess Control (LAC):Điều khiển truy nhập Lớp nối đoạn Media Acsess Control (MAC):Điều khiển truy nhập môi Lớp vật lý Physical layer: lớp vật lý Hình 6.2: Cấu trúc phân lớp CDMA-2000 Hình mơ tả mức cao ba lớp thấp Toàn lớp sử dụng dịch vụ truyền tải liệu cung cấp lớp kết nối CDMA2000 Các dịch vụ bao gồm ứng dụng thoại, gói chuyển mạch dịch vụ hỗ trợ IS-95 Lớp phụ LAC cung cấp việc truyền tải liệu giao diện vô tuyến lớp ngang hàng Lớp có khả tinh cậy trình truyền dẫn nhằm đáp ứng nhu cầu khác lớp Để cung cấp dịch vụ, hỗ trợ số giao thức phù hợp với yêu cầu chất lượng lớp để đáp ứng đặc tính yêu cầu lớp MAC Đối SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 70 Đề tài: 71 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA với lớp đòi hỏi Q0S cao lớp LAC cung cấp trực tiếp lớp MAC, LAC gia tăng độ tin cậy thơng qua việc sử dụng giao thức ARQ có độ tin cậy đầu cuối đến đầu cuối thay đổi (chuỗi đánh số, ACK/NAK, phát lại gói thất thoát bị hỏng) Lớp MAC cung cấp chức điều khiển quản lý tài nguyên cung cấp lớp vật lý, phối hợp sử dụng tài nguyên khác, mà dịch vụ LAC khác đòi hỏi Chức phối hợp vận hành điều khiển trực tiếp chức MAC trạm gốc, giải lại nội dung phát hành toàn dịch vụ LAC máy di động, máy di động cạnh tranh Lớp phụ MAC đáp ứng cho việc phân bố mức Q0S mà dịch vụ LAC đòi hỏi 3.3 Cấu trúc hệ thống CDMA2000: HLR/AUC  BTS PSTN MSC IS634 MS BTS R-P timPSDN e BTS AAA Phần tử BSC Server IWF IP ROUTER Internet Hình 6.3: Cấu trúc hệ thống CDMA2000 SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 71 Đề tài: 72 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA Hệ thống CDMA2000 phát triển tất yếu hệ thống cdmaOne, yêu cầu thứ yếu nâng cấp mạng vốn đầu tư nhỏ Máy thu phát cầm tay CDMA2000 tương thích phận cdmaOne kế thừa Vì độ từ cdmaOne lên CDMA2000 1X tương đối dễ cho máy thu phát dễ hiểu cho người dùng Những thuận lợi hệ thống cdmaOne đem lại lợi thị trường đáng kể Các máy thu phát cdmaOne dẫn đầu việc triển khai hệ thống thông tin hệ 3G thị trường: Châu Á, Mỹ, Châu Âu Sự độ từ cdmaOne lên CDMA2000 yêu cầu nâng cấp card kênh phần mềm cho trạm gốc cdmaOne (trạm gốc cũ yêu cầu nâng cấp vài phần cứng) đưa máy thu phát cầm tay Sự phát triển CDMAOne lên CDMA2000 1X đề nghị hợp lý, cấu trúc hệ thống CDMA2000 1X mô tả sau: SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 72 Đề tài: 73 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA BTS MS Đầu cuối Nâng cấp phần mềm MSC BSC PSTN IWF Nâng cấp phần mềm IP Backbone WWW VPN Mạng kinh doanh  GMSC BTS PSTN Chuyển mạch kênh MS BTS BSC RCU MSC MAP ‘A’ HLR/AUC Phần tử Gb Chuyển mạch gói 136 SGSN ANSI-41 GPRS Rigister MAP BTS GGSN Internet Hình 6.4: Cấu trúc hệ thống CDMA2000 1X SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 73 Đề tài: 74 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA - MS (Mobile Station): Trạm di động(thuê bao di động) - MSC (Mobile-services Switching Centre): Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động - BTS (Base Station Tranceiver Subsystem): Phân hệ thu phát trạm gốc - BSC (Base Station Controller): Bộ điều khiển trạm gốc - GMSC (Gateway MSC): Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng - IWF (Interworking Function): Chức kết nối mạng - SGSN (Serving GPRS Support Node): Nút hỗ trợ GPRS phục vụ - GGSN (Gateway GPRS Support Node): Nút hỗ trợ GPRS cổng - HLR (Home Location Register): Bộ đăng ký định vị thường trú - AUC (Authentication Centre): Trung tâm nhận thực - PSTN (Public Switching Telephone Network): Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PDSN (Public Data Switching Network): Mạng chuyển mạch - liệu công cộng - IP Backbone: (Internet Protocol Backbane): Xương sống giao thức Internet - Các chức chuyển đổi mã, giải nén lưu lượng thoại từ máy di động đến mạng PSTN nén lưu lượng thoại từ mạng PSTN tới thiết bị máy di động 3.3.1 IP di động(tiêu chuẩn Internet đề xuất cho di động): Là cải thiện cho dịch vụ số liệu gói IP di động cho phép người sử dụng trì kết nối số liệu liên tục giữ riêng địa ID di động điều khiển trạm gốc (BSC) hay chuyển đến mạng CDMA khác SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 74 Đề tài: 75 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA 3.3.2 Các kênh vật lý: Các kênh vật lý đảm bảo việc mã hóa điều chế cho tập hợp kênh logic sử dụng lớp PLDCF MUX QoS Các kênh vật lý phân loại sau: Các kênh hướng xuống Các kênh hướng lên Hoa tiêu(F-PICH) Hoa tiêu(R-PICH) Tìm gọi(F-PCH) Trạm gốc Thâm nhập(R-ACH)hoặcR-CCH Đồng bộ(F-SYNC) Cơ bản(F-FCH) Bổ sung(F-SCH) Máy di động Tìm goi nhanh(F-QPCH) Trạm gốc Điều khiển riêng(R-DCCH) Cơ bản(R-FCH) Máy di động Bổ sung(R-SCH) Hình 6.5 Các kênh vật lý CDMA2000 - Các kênh vật lý riêng hướng lên/hướng xuống(F/R-DPHCH): tập hợp tất kênh vật lý mang thông tin theo kiểu riêng, điểm tới điểm trạm gốc trạm di động - Các kênh vật lý quảng bá hướng lên/hướng xuống(F/R-CPHCH): tập hợp tất kênh vật lý mang thông tin truy nhập chia sẽ, theo kiểu điểm tới đa điểm trạm gốc nhiều máy di động 3.3.3 Truyền dẫn đơn đa sóng mang: Đường xuống hỗ trợ tốc độ chip N  1.2288 Mcps(ở N=1, 3, 6, 9, 12) Trong trường hợp N=1, việc trải phổ tương tự hệ thống IS-95, nhiên điều chế QPSK điều khiển công suất vịng kín nhanh sử dụng Trong trường hợp N>1, có hai lựa chọn cho tốc độ chip: đa sóng mang trải phổ trực tiếp, chúng mơ tả hình vẽ sau: SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 75 Đề tài: 76 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA 1.25 1.25 1.25 1.25 1.2288 Mcps Đa sóng mang N=3 Trải phổ trực tiếp N=3 MHz 3.6864 Mcps MHz Hình 6.6: Phương pháp đa sóng mang trải phổ trực tiếp liên kết đường xuốngtrong hệ thống CDMA2000 Kỹ thuật đa sóng mang đưa ký hiệu điều chế lên N sóng mang riêng biệt 1.25 MHz(N=3, 6, 9, 12) Mỗi sóng mang trải phổ với tốc độ 1.2288 Mcps Kỹ thuật trải phổ trực tiếp N>1 tiến tới phát ký hiệu điều chế sóng mang trải phổ với tốc độ chip N  1.2288 Mcps (N=3, 6, 9, 12) 3.3.4 Điều khiển công suất: Một thuật tốn điều khiển cơng suất nhanh cho đường xuống điều khiển công suất cho kênh sở F-FCH kênh bổ sung F-SCH sử dụng hệ thống thông tin di động CDMA2000 Các tiêu chuẩn định rõ điều khiển cơng suất vịng kín nhanh tần số 800Hz Hai ý đồ việc điều khiển công suất đề xuất cho kênh sở F-FCH kênh bổ sung F-SCH - Điều khiển cơng suất kênh đơn: dựa sở chất lượng kênh tốc độ cao kênh sở F-FCH kênh bổ sung F-SCH Thiết lập khuếch đại cho kênh tốc độ thấp xác định dựa mối quan hệ đến kênh tốc độ cao - Điều khiển công suất độc lập: Trong trường hợp này, hệ số khuếch đại cho kênh F-FCH F-SCH xác định riêng biệt Máy SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 76 Đề tài: 77 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA di động thực hai thuật tốn vịng cách biệt(với tiêu Eb/Nt khác nhau) phát hai bit lỗi Eb/It đến trạm gốc 3.3.5 Phân tập phát: Phân tập phát giảm tỷ số E b/It yêu cầu công suất phát yêu cầu cho kênh tận dụng hết lực hệ thống Tính đa dạng việc truyền liệu bổ sung theo phương pháp sau: - Phân tập phát đa sóng mang: Phân tập antenna bổ sung liên kết đa sóng mang hướng xuống mà khơng ảnh hưởng đến đầu cuối thuê bao, tập hợp sóng mang phát antenna Đặc điểm đa sóng mang tiến tới: + Các ký hiệu thơng tin sau mã hóa phân chia lên nhiều sóng mang 1.25 MHz + Phân tập tần số tương ứng với trải phổ tín hiệu qua toàn băng rộng + Cả phân tập thời gian tần số sử dụng mã hóa xoắn/lặp ký hiệu ghép xen + Máy thu RAKE thu lượng tín hiệu từ tất băng + Có thể ấn định chung mã Walsh cho đường xng tất sóng mang + Điều khiển công suất nhanh Trong máy phát đa sóng mang  1.25 MHz, ký hiệu thơng tin mã hóa theo dãy chia thành dòng liệu song song, dòng liệu trải phổ với mã Walsh chuỗi PN dài tốc độ 1.2288 Mcps Tại đầu máy phát có sóng mang: A, B, C hình vẽ sau: SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 77 Đề tài: 78 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA Hai antenna f1 ff22 f3 Ba antenna A B f1 f2 A B f2 C f3 Hình 6.7 Phát đa sóng mang  1.25 MHz Sau xử lý ký hiệu thơng tin mã hóa theo dãy với sóng mang song song, đa sóng mang phát nhiều antenna gọi tính đa dạng việc phát đa sóng mang(MCTD) Trong MCTD, tồn sóng mang phân chia vào tổ hợp con; sau tổ hợp sóng mang phát antenna, lọc tần số cung cấp trực giao gần tuyến tính antenna Điều cải thiện phân tập tần số tăng dung lượng đường xuống - Phân tập phát tín hiệu trải phổ trực tiếp: Phân tập phát tín hiệu trực giao (OTD) sử dụng để bảo đảm phân tập phát tín hiệu trải phổ trực tiếp Các bit mã hóa tách thành hai dòng liệu phát qua hai antenna riêng biệt Mỗi antenna có mã trực giao riêng Điều trì trực giao hai dịng liệu vào, giao thoa tượng fading phẳng loại bỏ Lưu ý rằng, việc tách bit mã hóa thành hai dòng liệu riêng biệt, nên số mã trải phổ hiệu dụng người sử dụng giống trường hợp không sử dụng OTD Một hoa tiêu hổ trợ đưa vào cho antenna bổ sung 3.3.6 Điều chế trực giao: Để giảm loại bỏ giao thoa ô, kênh vật lý đường xuống điều chế mã Walsh Để tăng số mã Walsh hiệu dụng điều chế QPSK sử dụng trước trải phổ Cứ hai bit thông tin xếp đến ký hiệu QPSK Vì số mã Walsh có SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 78 Đề tài: 79 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA hiệu lực tăng gấp đôi so với BPSK (trải phổ trước) Độ dài mã Walsh thay đổi để đạt tốc độ bit thông tin khác Đường xuống bị giới hạn nhiễu giao thoa mã Walsh phụ thuộc vào triển khai đặc thù môi trường khai thác Khi giới hạn mã Walsh xảy mã thêm vào phát làm tăng lên nhiều lần mã Walsh hàm mặt nạ Các mã phát theo phương pháp gọi hàm tựa trực giao 3.3.7 Các đặc điểm quan trọng đường xuống: Các đặc điểm liên kết hướng xuống là: - Các kênh trực giao sử dụng mã Walsh Các mã Walsh có độ dài khác sử dụng để đạt tốc độ chip cho tốc độ bít thông tin khác - Điều chế QPSK sử dụng trước trải phổ để tăng số mã Walsh có hiệu lực - Sự hiệu chỉnh lỗi hướng xuống(FEC) sử dụng + Các mã trực giao sử dụng (k=9) cho thoại liệu + Các mã Turbo (k=4) sử dụng cho tốc độ liệu cao kênh SCH - Hổ trợ kênh liên kết hướng xuống không trực giao + Những kênh sử dụng hết không gian trực giao (không đủ số mã trực giao) + Các hàm gần trực giao phát hàm mặt nạ mã Walsh - Đồng liên kết hướng xuống - Liên kết hướng xuống truyền đa dạng - Điều khiển cơng suất hướng xuống(vịng kín) 800 lần/giây - Tập hợp kênh bổ sung tích cực, tập hợp tập hợp kênh tích cực Tốc độ liệu cực đại hổ trợ cho RS3 RS5 kênh bổ sung 152.6 kbps(tốc độ liệu chưa qua điều chế) RS4 RS6 SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 79 Đề tài: 80 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA hổ trợ cho gọi thoại với tốc độ kênh sở 14.4 kbps (tốc độ liệu chưa qua điều chế) - Độ dài khung: + Các khung 20 ms sử dụng cho báo hiệu thông tin người dùng + Các khung ms sử dụng cho thông tin điều khiển 3.3.8 Kênh truy nhập: I PN R = 1/3 or 1/2 Convolutional Encoder and Repetition 28.8 ksps Block Interleaver 28.8 ksps Walsh Cover 307.2 kHz 1.2288 Mcps 1/2 PN Chip Delay D Access Channel Address Mask Long Code PN Generator 1.2288 Mcps Q PN Hình 6.8: Sơ đồ kênh truy nhập Used by Mobile to: - Hệ thống truy nhập không gán đến kênh lưu lượng - Nguồn gốc gọi - Trang trả lời - Đăng ký với hệ thống Sự ghép đôi với kênh phân tập.l Sử dụng mã dài PN Tx tốc độ 4800 bps, 20ms khung SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 80 Đề tài: 81 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA  Traffic Channel – Reverse: I PN For Traffic Channel R = 1/3 or 1/2 4800bps Convolutional Encoder and Repetition 28.8 ksps Block Interleaver 28.8 ksps Walsh Cover 307.2 kHz Data Burst Randomizer 1.2288 Mcps 1/2 PN Chip Delay D Access Channel Address Mask Long Code PN Generator 1.2288 Mcps Q PN Hình 6.9: Sơ đồ khối kênh lưu lương hướng về Tương tự kênh lưu lượng hướng Sự khác so với kênh lưu lượng hướng là: - Bộ điều chế trực giao 64-ary: Khơng tách sóng quán - Sử dụng mã dài PN: Phân loại kênh đảo - Data Burst Randomizer : Điều khiển công suất tốc độ biến đổi kênh truyền SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 81 Đề tài: 82 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI  Kết luận: Ngày công ty viễn thông Viettel,viễn thông điện lực(EVN telecom),HT mobile,S-phone phát triển công nghệ trải phổ để ứng dụng.Với cách trải phổ tín hiệu trải phổ tồn dải băng thơng cách nhân tín hiệu với mã trải phổ PN.Như với dải tần số hẹp trải phổ nhiều tín hiệu thời điểm.Điều có nghĩa cước phí cho th bao thấp.Do mà công nghệ phát triển mạnh Việt Nam  Hướng phát triển đề tài: Đề tài nghiên cứu hệ thống thông tin đa truy nhập CDMA tương đối đầy đủ nguyên lý hệ thống thông tin di động CDMA.Tuy nhiên số giới hạn phần mềm Matlab nên em chưa thể trình bày đầy đủ vấn đề như:  Chưa trình bày trình xử lý gọi hệ thống CDMA  Chưa mô phương pháp trải phổ chuỗi trực tiếp,nhảy tần, dịch thời gian để minh họa rõ cho phần lý thuyết trình bày  Chưa thiết kết lọc BPF để thu liệu nguồn có nhiễu kênh truyền  Chưa kịp thay đổi chuỗi giả ngẫu nhiên PN chuỗi m khác Hướng phát triển đề tài cải tiến , tìm hiểu công nghệ mới:  Hệ thống thông tin di động nhà(indoor): WLAN(Wireless LAN), WPAN(Wireless Pesonal Local Area), WCDMA… SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 82 Đề tài: 83 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA  Hệ thống thơng tin di động ngồi trời(outdoor): 3GPP, 3GP2, IMT_2000, IMT-2000, 4G…… Xu hướng phát triển hệ thống thông tin di động tập hợp hệ thống lại với nhau, tạo hệ thống thông tin di đơng chung tồn cầu người sử dụng nhiều loại hình dịch vụ khác nơi Do đề tài rộng nên đồ án thực hết tất vấn đề Kính mong q thầy thơng cảm Em xin chân thành cảm ơn!!!!!! SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 83 Đề tài: 84 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Thông tin di động hệ 3”,NXB Bưu điện,2001 [2] TS.Trần Thiện Chính, “Kỹ thuật trải phổ”,NXB Học viện cơng nghệ bưu viễn thơng, 2010 [3] Vũ Đình Thành, “Hệ thống viễn thơng” [4] Lê Thị Kiều Nga,”Tổng quan 3G” [5] 3GPP TS 36.300, EUTRA and EUTRAN overall description, Stage Available at http://www.3gpp.org [6] Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sköld and Per Beming, “3G Evolution HSPA and LTE for Mobile Broadband”, Academic Press,2007 [7] Rysavy Research, “EDGE, HSPA and LTE broadband innovation”, 3G Americas, 2008 [8] Freescale Semiconductor, Inc Long Term Evolution Protocol Overview 10/2008 [9] Ahmed Hamza Long Term Evolution (LTE) - A Tutorial October 13, 2009 Rysavy Research, HSPA to LTE-Advanced: 3GPP Broadband Evolution to IMT - Advanced (4G), September 2009 SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 84 ... ba kỹ thuật trải phổ là: - Trải phổ chuỗi trực tiếp - Trải phổ nhảy tần - Trải phổ dịch thời gian SVTH: Nguyễn Thế Anh Lớp 48K-ĐTVT 12 Đề tài: 13 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA Trong ba kỹ thuật. .. định quốc tế 2Ghz CHƯƠNG II: KỸ THUẬT TRẢI PHỔ TRONG HỆ THỐNG CDMA 2.1 Tổng quan về công nghệ trải phổ: 2.1.1 Giới thiệu về công nghệ trải phổ : Kỹ thuật trải phổ xuất vào năm 1950, ứng dụng... tài: 11 Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA CDMA IS – 95: (Code Division Mutilple Access): Công nghệ sử dụng trải phổ trước áp dụng quân đội Đa truy nhập phân chia theo mã IS-95 Lý thuyết trải phổ trở