Công nghệ CDMA-IS95

Công nghệ CDMA-IS95 thiết kế hệ thống mạch vòng vô tuyến nội hạt CDMA-WLL

Lời nói đầu

Bớc vào thế kỷ 21 Kỷ nguyên của xã hội thông tin, các quốc gia trên thế giới đang tập trung sức lực và tầm năng của mình cho ngành công nghiệp viễn thông nhằm dành đợc thế cạnh tranh trong lĩnh vực này và đồng thời cũng tìm mọi cách để không bị tụt hậu trong xã hội đợc gọi là xã hội thông tin này.

Với chiến lợc phát triển là đi thẳng vào công nghệ hiện đại, trong những năm qua ngành viễn thông Việt Nam đã cơ bản hoàn thành việc số hoá mạng lới viễn thông tạo điều kiện dễ dàng cho sự hoà nhập tin học với viễn thông và góp phần không nhỏ cho sự phát triển kinh tế - xã hội trong công cuộc đổi mới đất nớc.

Trong quá trình hiện đại hoá mạng lới viễn thông thì thông tin di động đã đáp ứng đợc nhu cầu của một xã hội phát triển, hàng loạt kỹ thuật công nghệ ra đời nh kỹ thuật FDMA, TDMA, CDMA, và giao thức ứng dụng không dãy (WAP) Mỗi kỹ thuật công nghệ có u nhợc điểm riêng nhng công nghệ CDMA có nhiều u điểm vợt trội so với các công nghệ khác có thể đáp ứng đợc dung l-ợng lớn, chuyển giao mềm, điều khiển công suất nhanh có tính bảo mật cao Mặt khác công nghệ CDMA - IS95 đã đợc rất nhiều nớc trên thế giới sử dụng, với công nghệ này rất phù hợp với cơ sở vật chất của mạng thông tin ở nớc ta hiện nay Với tất cả những u việt của CDMA - IS95 đặc biệt là hệ thống CDMA - IS95 WLL đã đợc áp dụng và đa vào sử dụng ở một số tỉnh, sau đó tiếp tục phát triển nhân rộng ra.

Trong thời gian học tập tại trờng em đã đợc học nhiều môn học dới sự chỉ bảo hớng dẫn của các thầy cô giáo trờng Đại học Bách khoa Hà Nội cũng nh các thầy, cô giáo của Học viên công nghệ Bu chính viễn thông cùng với sự nỗ lực cố gắng của bản thân luôn cố gắng học hỏi trong nhà trờng và trong thực tế Trong em đợc giao đề tài làm luận văn tốt nghiệp về công nghệ CDMA-IS95, thiết kế mạnh vòng vô tuyến nội hạt CDMA-WLL.

Nội dung của bản luận văn gồm 3 chơng

Chơng 1: Tổng quan công nghệ CDMA-IS95

Chơng 2: Hiện trạng định hớng phát triển, ứng dụng công nghệ CDMA - IS95 trong mạch vòng vô tuyến nội hạt tại Thái Bình

Chơng 3: Thiết kế hệ thống CDMA-WLL tại Thái Bình.

Trong thời gian tiến hành viết luận văn nhờ sự hớng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo Tiến sỹ Nguyễn Phạm Anh Dũng cũng nh các thầy cô giáo trong trờng, đặc biệt là các thầy cô giáo trong khoa điện tử viễn thông, em đã hoàn thành luận văn này Vì thời gian và kiến thức có hạn, điều kiện nghiên cứu chủ yếu dựa trên lý thuyết nên bản luận văn của em không thể tránh khỏi những sai sót.

Em rất mong đợc sự chỉ bảo, đóng góp của các thầy cô giáo em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Viễn thông - Trung tâm đào tạo bu chính viễn thông I và khoa Điện tử trờng Đại học Bách khoa Hà Nội

Xin cảm ơn thầy giáo tiến sỹ Nguyễn Phạm Anh Dũng đã tận tình hớng dẫn và giúp đỡ em để hoàn thành luận văn này.

1.1 Sự phát triển của công nghệ trong thông tin di động

1.1.1 Tổng quan về hệ thống điện thoại di động tổ ong

1.1.1.1 Tổng quan :

Trong hệ thống điện thoại di động tổ ong thì tần số mà các máy di động sử dụng là không cố định ở một kênh nào đó mà kênh đàm thoại đợc xác định nhờ kênh báo hiệu và máy di động đợc đồng bộ về tần số một cách tự động Vì vậy các ô kề nhau nên sử dụng tần số khác nhau, còn các ô ở cách xa hơn trong một khoảng cách nhất định có thể tái sử dụng cùng một tần số đó Để các máy di động có thể duy trì cuộc gọi liên tục trong khi di chuyển giữa các ô thì tổng đài sẽ điều khiển các kênh báo hiệu hoặc kênh lực lợng theo sự di chuyển của máy di động để chuyển đổi tần số của máy di động thành một tần số thích hợp một cách tự động dẫn đến hiệu quả sử dụng tần số tăng lên vì các kênh RF giữa các BS kề nhau có thể định vị 1cách có hiệu quả nhờ việc tái sử dụng tần số do đó dung lợng thuê bao đợc phục vụ sẽ tăng lên

+ MSC sử lý các cuộc gọi đi và đến từ mỗi BS, cung cấp chức năng điều khiển trung tâm cho tất cả các BS một cách hiệu quả và để truy nhập vào tổng đài của mạng điện thoại công cộng, MSC bao gồm bộ phận điều khiển bộ phận kết nối cuộc gọi, các thiết bị ngoại vi, cung cấp chức năng thu thập số liệu cớc đối với cuộc gọi đã hoàn thành.

Các máy di động BS và MSC đợc liên kết với nhau thông qua đờng kết nối thoại và số liệu Mỗi máy di động sử dụng 1cặp kênh thu/phát RF vì các kênh lu lợng không cố định ở 1kênh RF nào mà thay đổi thành các tần số RF khác nhau phụ thuộc vào sự di chuyển của máy di động trong suốt qúa trình cuộc gọi nên cuộc gọi có thể thiết lập qua bất cứ kênh nào đã đợc xác định trong vùng đó Tổng đài tổ ong kết nối các đờng đàm thoaị để thiết lập cuộc gọi giữa các máy di động với nhau hoặc với các thuê bao cố địnhvà trao đổi các thông tin báo hiệu đa dạng qua đờng số liệu giữa MSC và BS.

1.1.1.3 Sự phát triển của hệ thống tổ ong :

Hệ thống điện thoại di động thơng mại đầu tiên đợc đa vào áp dụng sử dụng băng tần 150MHz tại Saint - Louis - Mỹ vào năm 1946 với khoảng cách kênh là 60KHz và số lợng kênh bị hạn chế chỉ đến 3 Đây là hệ thống bán song công cho nên ngời đàm thoại bên kia không thể nói đợc trong khi ngời bên này đang nói, việc kết nối là nhận cũng nhờ điện thoại viên Sau đó nhờ sự cải tiến mà hệ thống IMTS - MJ bao gồm 11 kênh ở băng tần 150KHz và hệ thống ITMSMK bao gồm 12 kênh ở băng tần 450 MHz đã đựơc sử dụng vào năm 1969 đây là hệ thống song công và 1BS có thể phục vụ cho một vùng bán kính rộng tới 80 Km.

1.1.1.3.1 TDMA :

Trong thông tin TDMA nhiều ngời sử dụng 1 sóng mang và trục thời gian đợc chia thành nhiều khoảng thời gian nhớ để dành cho nhiều ngời sử dụng sao cho không có sự chồng chéo.

TDMA đợc chia thành TDMA băng rộng và TDMA băng hẹp, Mỹ và Nhật sử dụng TDMA băng hẹp, châu Âu sử dụng TDMA băng rộng, nhng cả hai hệ thống này đợc coi nh là sự tổ hợp của FDMA và TDMA vì thực tế ngời sử dụng dùng các kênh đợc ổn định cả về tần số và khe thời gian trong băng tần.

Ngời sử dụng 1Ngời sử dụng 2Ngời sử dụng 3

Khe thời gian 1

Khe thời gian 2

Khe thời gian 3

Khe thời gian 4

Khe thời gian 5

Khe thời gian 630KHz

1.1.1.3.2 GSM (Group Special Mobile) :

GSM là hệ thống thông tin số của châu Âu tơng thích với hệ thống báo hiệu số 7 Chúng sử dụng hệ thống TDMA với cấu trúc khe thời gian tạo nên sự linh hoạt trong truyền thoại, số liệu và thông tin điều khiển.

Hệ thống GSM sử dụng băng tần (890 - 960) MHz để truyền tín hiệu từ máy di động đến BS và băng tần (935 - 960) MHz để truyền tín hiệu từ BS đến máy di động.

Cấu trúc khung của hệ thống GSM :

Lý thuyết về CDMA đã đợc xây dựng từ những năm 1980 và đợc áp dụng trong thông tin quân sự từ năm 1960 cùng với sự phát triển của công nghệ bán dãn và lý thuyết thông tin vào năm 1980 CDMA đã đợc thơng mại hoá từ phơng pháp thu GRS và ommi - Tracs, phơng pháp này đợc đề xuất trong hệ thống tổ ong của Qual Comm - Mỹ vào năm 1990.

Trong thông tin CDMA nhiều ngời sử dụng chung thời gian và tần số, mã PN (tạp âm giả ngẫu nhiên) với sự tơng quan chéo thấp đợc ấn định cho mỗi

ngời sử dụng; Ngời sử dụng truyền tín hiệu nhờ trải phổ tín hiệu truyền có sử dụng của PN đã đợc ấn định, đầu thu tạo ra một dãy giả ngẫu nhiên nh đầu phát và khôi phục lại tín hiệu dự định nhờ sự trải phổ ngợc các tín hiệu đồng bộ thu đợc.

1.2 Hệ thống thông tin di động CDMA - IS95

1.2.1 Giao diện vô tuyến và truyền dẫn :

1.2.1.1 Các kênh vật lý :

Các kênh vật lý tơng ứng với tần số và mã kênh Trong hệ thống CDMA - IS95 có thể làm việc với 1cặp tần số với 1tần số cho đớng xuống (Từ BTS đến di động) và một tần số cho đờng lên (Từ trạm di động đến trạm BTS) với độ

rộng băng tần cho mỗi kênh là 1,23 MHz (phổ của mỗi kênh ở mức 3dB ≈

1,23 MHz ở dải dành cho thông tin di động) Tần số đờng xuống bao giờ cũng

lớn hơn tần số đờng lên 45MHz Để tăng dung lợng của mạng CDMA - IS95 có thể sử dụng kết hợp FDMA khi đó hệ thống CDMA có thể có nhiều kênh tần số.

1.2.1.2 Các kênh lô gíc :

Các kênh lô gíc là các kênh vật lý mang một thông tin cụ thể nào đó có thể là thông tin về lu lợng hay thông tin về báo hiệu thông tin điều khiển các kênh máy đợc phân chia theo đờng xuống (Từ BTS đến MS - còn gọi là kênh đi)

và kênh theo đờng lên (Từ MS đến BTS - còn gọi là kênh về).

Hình 4 : Cấu trúc kênh lô gíc CDMA hớng lên và hớng xuống :

Hình 5 : Cấu trúc kênh lu lợng :

Các kênh điều khiển

Các kênh lưu lượng

Kênh tiếng hoặc số liệu

Báo hiệu liên kết

1 1/2 1/4 1/8 Chỉ số báo hiệuGhép BH lưu lượng Đ/khiển công suất đường

+ Sắp xếp các kênh vật lý cho đờng xuống ở CDMA - IS95 :

Tất cả các tín hiệu đợc phát ra từ trạm gốc qua 1ăng ten hình quạt đợc đa ra nh trong hình, 63 kênh hớng đi đợc phân loại tiếp thành 7 kênh nhắn tin (giá trị chịu đợc lớn nhất) và 55 kênh lu lợng

Kênh CDMA hớng đi

Kênh dẫn đ-ờng

Kênh đồng

Kênh nhắn tin 1

Kênh lu l-ợng 1

Kênh lu l-ợng NKênh

nhắn tin 7

Kênh lu l-ợng

Kênh lu l-

ợng 25

Số liệu lu

Kênh phụ điều

khiển công suất

máy di động

Ο

- Kênh dẫn đờng và kênh đồng bộ phục vụ sự khởi tạo của MS ở trạng thái chờ MS (Mobile System) cần đến các kênh nhắn tin phục vụ vào việc

truy cập vào mạng để thiết lập cuộc gọi Trạm gốc dùng sự lệch thời gian (Tin off set) Của kênh dẫn đờng làm căn cứ cho MS nhận dạng kênh hớng xuống (Có 512 lệch thời gian khác nhau) lệch thời gian đợc dùng trong quá trình chuyển giao khi MS bật nguồn thì kênh đồng bộ cung cấp cho MS các tin tức định thời và tin tức về cấu hình hệ thống, kênh đồng bộ dùng mã trải phổ PN (120 b/s) hiện phục vụ 1cuộc gọi, kênh lu lợng có các tốc độ truyền dẫn : 9600, 4800 hay 1200 bít/s, khung lu lợng đờng xuống dài 20MS, kênh lu lợng đợc điều khiển bằng các bản tin sau :

+ Điều khiển thiết lập cuộc gọi

+ Điều khiển chuyển giao (Handover)+ Điều khiển công suất

+ Nhận tín hiệu và bảo mật- Kênh nhắn tin :

Sau khi nhận đợc thông tin từ kênh đồng bộ trạm di động (MS) điều chỉnh định thời của nó và bắt đầu theo dõi kênh nhắn tin (9600 hoặc 4800 bít/s) kênh nhắn tin có 4 tin tức căn bản :

+ Bản tin tham số hệ thống, các tham số đăng ký và chi tiết kênh dẫn ờng

đ-+ Bản tin tham số truy cập

+ Bản tin liệt kê về các lu lợng kế cận+ Bản kê kênh CDMA

Một kênh tìm gọi có tốc độ 9600 bits có thể đảm bảo 180 cuộc gọi /S mỗi trạm di động chỉ đợc quyền theo dõi 1kênh tìm gọi, kênh tìm gọi này có thể

động có thể giảm công suất ở các khe thời gian không dành cho nó nhờ vậy tiết kiệm đáng kể năng lợng ở nguồn ắc quy cho các máy cầm tay.

Sắp xếp các kênh vật lý cho đờng lên ở CDMA - IS95

Kênh hớng về của hệ thống CDMA sử dụng trình tự nhị phân dài 32,768 các tín hiệu của máy di động khác đợc phân biệt nhờ trình tự 242 - 1 và khoảng thời gian đa ra cho mỗi khách hàng Thông tin số để đợc truyền đi có độ dài bắt buộc là 9 và tỷ lệ mã hoá của nó là mã xắn 1/3 (Đợc mã hoá thành 3 ký hiệu nhị phân cho 1bít thông tin), thông tin mã hoá đợc chèn vào khoảng trống

20MS và thông tin đợc chèn đợc nhóm thành các nhóm 6 ký hiệu (các từ mã) sử

dụng mã này 1trong 64 hàm Walsh.

Trong kênh hớng về của CDMA các kênh sử dụng tần số đợc phân bổ làm trung tâm đợc điều chế bù pha 1/4 bởi 1cặp mã PN và đợc điều chế bù pha 1/2 bởi mã PN dài.

Kênh truy nhập đảm bảo thông tin từ trạm di động đến trạm gốc khi trạm di động không sử dụng kênh lu lợng Kênh này luôn làm việc ở tốc độ 4800 b/s các bản tin truy nhạp luôn cung cấp các thông tin về : khởi xớng cuộc gọi, trả lời cuộc gọi, các lệnh và đăng ký Các kênh truy nhập tạo ra các cặp với tất cả các kênh nhắt tin và từng kênh truy nhập đợc nhận dạng thông qua sử dụng mã dài PN khác Trạm gốc thực hiện trả lời các tín hiệu kênh truy nhập nhất định thông qua các bản tin kênh nhắn tin, máy di động trả lời bản tin thông qua các kênh truy nhập tơng ứng với chúng Tốc độ truyền dẫn của các kênh truy nhập có thể thay đổi theo các kiểu truyền dẫn và các nhóm maý để các kênh này có

nguồn tin

nhận tin

1.3 Các kỹ thuật sử lý và truyền dẫn vô tuyến số ở hệ thống CDMA - IS95 :

1.3.1 Sơ đồ khối chung của thiết thị thu phát vô tuyến ở HTTT di động:

Ký hiệu : Tùy chọn Bắt buộc

Các khối trên bao gồm : Lập khuân, mã hoá nguồn, mật mã, mã hoá kênh, ghép kênh, điều chế và đa truy nhập cho thấy quá trình biến đổi tín hiệu từ nguồn đến máy phát, các khối dới cho thấy quá trình bién đổi từ máy thu đến nơi nhận máy phát gồm các tầng biến đổi nâng tần, khuyếch đại công suất và ăng ten, máy thu gồn ăng ten, bộ khuyếch đại tạp âm nhỏ, bị biến đổi hạ tần và khuyếch đại trung tần Trong các bớc sử lý tín hiệu lập khuân, điều chế và giải điều chế là các bớc bắt buộc.

+ Lập khuân thực hiện biến đổi nguồn tin và các ký hiệu số để nguồn tin tơng thích với quá trình sử lý ở hệ thống.

+ Điều chế : Thực hiện biến đổi các ký hiệu vào và các dạng sóng thích

+ Mật mã hoá : Ngăn không cho kẻ lạ hiểu đợc thông tin và đa vào các thông tin giả.

+ Mã hoá kênh : giảm xác xuất lỗi

+ Trải phổ : Tạo ra tín hiệu ít bị ảnh hởng của nhiễu, tăng độ bảo mật của tín hiệu.

+ Ghép kênh và đa truy nhập : Cho phép kết hợp với các đặc tính khác nhau hoặc các nguồn khác nhau để chia sẻ tài nguyên vô tuyến.

1.3.2 Mã hoá tiếng ở các hệ thống thông tin di động CDMA :

* Codec tốc độ khả biến tăng cờng, EVRC (Enhonced Variable Rate Codec) EVRC cho phép giảm số bít cần thiết cho các hệ số dự đoán tuyến tính và tổng hợp độ cao cho phép, nhờ vậy EVRC cho chất lợng tiếng cao hơn EVRC cho phép giảm tốc độ bít trên khung cần để thể hiện độ cao và cho phép bổ xung các bít cho kích thích ngẫu nhiên và bảo vệ kênh EVRC phân loại tiếng thành các khung 20MS : toàn tốc (8,55 Kbpf), tốc độ 1/2 (4Kbps) và tốc độ 1/8 (0,8 Kbps)

* Sơ đồ khối chức năng của EVRC :

Tiền sử lý tín

Đánh giá thông số

Mã hoá tốc độ

Mã hoá tốc độ 1 hoặc 1/2

Tạo khuân

Xác định tốc

Gói được tạo khuânTiếng được mã hoá

1.3.3 Thủ tục phát thu tín hiệu :

Tín hiệu số liệu thoại (9,6 Kb/s) phía phát đợc mã hoá lặp, chèn và đợc nhân với sóng mang fo và mã PN ở tốc độ 1,2288 Mb/s (9,6 Kb/s x 128).

Tín hiệu đã đợc điều chế đi qua 1bộ lọc băng thông có độ rộng băng 1,25 Mhz, sau đó phát xạ qua ăng ten.

ở đầu thu sóng mang và mã PN của tín hiệu thu đợc từ ăng ten đa đến bộ tơng quan 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

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 đờng tạo nên nhiều pha đinh nghiêm trọng, tính nghiêm trọng này đợc giảm đi trong điều chế CDMA băng rộng vì các tín hiệu qua các đờng khác nhau đợc thu nhận một cách độc lập.

Phân tập là 1 hình thức tốt để làm giảm pha đinh : Có 3loại phân tập :+ Phân tập theo thời gian

+ Phân tập theo tần số - tín hiệu băng rộng 1,25 Mhz

+ Phân tập theo khoảng cách (theo đờng truyền) 2cặp ăng ten thu của BS, bộ thu đa đờng và kết nối với nhiều BS (chuyển vùng mềm) phân tập theo thời gian đạt đợc 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 phát của máy di động để cho tín hiệu phát của tất cả các máy di động trong một vùng phục vụ có thể thu đợc với độ nhậy trung bình tại bộ thu của BS Bộ thu CDMA của BS chuyển tín hiệu thu từ máy di động tơng ứng thành thông tin số băng hẹp còn tín hiệu của các máy di động khác chỉ còn là tín hiệu tạp âm của băng rộng.

Máy di động điều khiển công suất phát theo sự biến đổi công suất thu ợc từ BS và điều khiển công suất phát tỷ lệ nghịch với mức công suất đo đợc.

đ-Hình : Điều khiển công suất CDMA

BS thực hiện chức năng kích hoạt đối với mạch đóng điều khiển công suất từ máy di động đến BS, BS so sánh tín hiệu thu đợc với giá trị ngỡng và điều khiển công suất tăng hay giảm sau mỗi khoảng thời gian 1,25 MS Mục đích của điều khiển công suất là làm giảm công suất phát của máy di động khi rỗi hoặc ở gần BS, làm cho pha đinh đa đờng thấp, giảm hiệu ứng bóng râm, giảm giao thoa đối với các BS khác.

1.3.4.3 Bộ mã - Giải mã thoại và tốc độ số liệu biến đổi :

Bộ mã - giải mã của hệ thống CDMA thiết kế với các tốc độ biến đổi 8 Kb/s.

Bộ mã - giải mã thoại phía phát lấy mẫu tín hiệu thoại để tạo ra các gói tín hiệu thoại đợc mã hoá dùng để truyền tới bộ mã - giải mã.

1.3.4.2.1 Điều khiển công suất mạch vòng hở trên kênh hớng về của CDMA :

Trong hệ thống CDMA tất cả các trạm gốc phát tín hiệu dẫn đờng ở cùng tần số và tất cả các máy di động bắt đầu đồng bộ bằng sử dụng các tín hiệu dẫn đờng này, và gốc tần số và thời gian để giải điều chế các tín hiệu thoại số đợc truyền đi từ mỗi trạm gốc, máy di động đo tổng cờng độ tín hiệu dẫn đờng 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 ăng ten (ERP đầu ra) của trạm gốc dựa trên cơ sở kích thích tế bào.

1.3.4.2.2 Điều khiển công suất mạch vòng kín trên kênh hớng về của CDMA :

Do sự tách biệt tần số 45 MHz giữa kênh hớng đi và hớng về vợt quá dải thông liên kết của các kênh nên máy di động đợc giả thiết là các giá trị của tổn hao hai đa đờng dẫn giống nhau, do không có khả năng đo suy hao đờng dẫn h-ớng về mặc dù có 1chênh lệch giữa suy hao đa đờng trên kênh hớng đi để đo ở máy di động và suy hao đa đờng của kênh hớng về Phơng pháp đo này cung cấp giá trị trung bình chính xác cho công suất phát nhng 1 phơng pháp phụ đợc cần tới để tính toán giao thoa Rayleigh chỉ ra các tính chất khác nhau trên 2 kênh.

Để bù giao thoa Rayleigh độc lập nhau trên các kênh hớng đi và hớng về, công suất phát của máy di động đợc điều khiển bởi các tín hiệu từ trạm gốc Các bộ giải điều chế ở mỗi trạm gốc đo tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm của máy di động so sánh với tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm đã chỉ định và phát các lệnh điều khiển tới máy di động qua kênh hớng đi Lệnh điều khiển đợc phát ra từ trạm gốc tăng hay giảm công suất phát của máy di động so với giá trị thiết lập ban đầu (thờng là 0,1 dB) cứ phát 1,25 ms một lần lệnh điều khiển đầu ra có thể theo dõi giao thoa Rayleigh trên kênh hớng về.

Các bộ điều khiển hệ thống ở MSC cung cấp các bộ điều khiển cho mỗi trạm gốc với tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm dựa vào tỷ lệ lỗi của các máy di động đợc phát tới bộ điều khiển kênh đợc sử dụng cho xác định tăng hay giảm công suất phát của mỗi máy di động.

1.3.4.2.3 Điều khiển công suất trên kênh hớng đi của CDMA :

Các tín hiệu công suất phát đợc điều khiển bởi thông tin điều khiển phát đi từ trạm gốc Khi xảy ra sự suy giảm đáng kể trên kênh hớng đi trong một vùng nhất định và nếu công suất phát không tăng lên thì chất lợng thoại của các cuộc gọi qua kênh này giảm xuống dới tiêu chuẩn chất lợng Để điều khiển công suất trên kênh hớng đi trạm gốc giảm theo chu kỳ công suất phát ra tới máy di động, giảm công suất ra nh vậy duy trì cho đến khi các máy di động yêu cầu công suất ra bổ xung nhờ dò thấy tăng tỷ lệ lỗi khung và trạm gốc tăng công suất phát ra với số gia 0,5 db Sự tăng giảm công suất ra đợc thực hiện một

tốc độ tăng hay giảm công suất ra trên kênh hớng về, vùng động tăng hay giảm công suất ra có thể điều khiển tới ± 6 db xung quanh công suất ra trung bình.

(Hình vẽ : Cấu trúc kênh CDMA hớng về)

các bit thông tin truy nhập

Cộng 8 bit mã hoácuối

Bộ mã hoá cuộn r=1/3 k=9

Lập ký

Điều chế trực giao 64 -ary

4.4kb/s 4.8 kb/s 14.4 kb/s 28.8 kb/s 28.8 kb/sKý hiệu

mã Ký hiệu mã Ký hiệu mã

Ký hiệu điều chế(Xung Walsh)

4.8 kb/s (307.2 kc/s

Bộ tạo mã dài

Chuỗi số liệ kênh 1(1.2288 Mc/s)

Bộ lọcbăng tần

Bộ lọcbăng tần

(1.2288 Mc/s)

1/2 xung PNTrễ = 406.9 ns

Mặt nạ mã dài

các bit thông tin tkênh lưu llượng về (172, 80, 40

hoặc 16 bit/khung)

Cộng chỉ thị chất lượng khung cho tốc độ

9600và 4800

Công 8 bit mã hoá

Bộ mã hoá cuộn r=1/3 k=9

Lập ký

8.6 kb/s4.0 kb/s2.0 kb/s0.8 kb/s

9.2 kb/s4.4 kb/s2.0 kb/s0.8 kb/s

9.6 kb/s4.8 kb/s2.4 kb/s1.2 kb/s

28.8 kb/s14.4 kb/s7.2 kb/s3.6 kb/s

(1.2288 Mc/s)

Bộ lọcbăng tần

Bộ lọc

Q Cos(2T,fct) Σ (t)S(t)

Xung PN(1.2288 Mc/s)

1/2 xung PNTrễ = 406.9 ns

Ký hiệu mã

Điều chế trực giao

64 - ary

Tạo chùm

số lliệu

Ký hiệu điều chế (xung Walsh)

Tốc độ số liệu khung

Giải mã thoại phía thu, phía thu sẽ giải mã các gói tín hiệu thoại thu đợc thành các mẫu tín hiệu thoại, hai bộ mã giải thoại thông tin với nhau ở 4 nấc tốc độ truyền dẫn là 9600 b/s, 4800 b/s, 2400 b/s, 1200 b/s.

1.3.4.4 Bảo mật cuộc gọi :

Hệ thống CDMA cung cấp chức năng bảo mật cuộc gọi cao và về cơ bản tạo ra xuyên âm, việc sử dụng máy thu tìn kiếm và sử dụng bất hợp pháp kênh RF là khó khăn đối với hệ thống tổ ong số CDMA vì tín hiệu đã đợc trộn (Seranbling)

1.3.4.5 Chuyển vùng mềm :

Trong hệ thống Analog và hệ thống TDMA số chấp nhận hình thức chuyển mạch "cắt trớc khi nối" thì chuyển vùng mềm trong hệ thống CDMA chấp nhận hình thức "Nối trớc khi cắt" Sau khi cuộc gọi đợc thiết lập máy di động tiếp tục tìm tín hiệu của BS bên cạnh với cờng độ tín hiệu của ô đang sử dụng nếu cờng độ tín hiệu đạt đến mức nhất định nào đó khi đó máy di động đã chuyển sang vùng phục vụ của một BS mới và trạng thái chuyển vùng mềm đợc thực hiện, máy di động chuyển 1bản tín điều khiển đến MSC để thông báo cờng độ tín hiệu và số liệu của BS mới trong khi vẫn dữ đờng kết nối ban đầu Trong trờng hợp máy di động đang trong một vùng chuyển đổi giữa hai BS thì cuộc gọi đợc thực hiện bởi cả hai BS sao cho chuyển vùng mềm có thể thực hiện đợc mà không có hiện tợng ping poong giữa chúng, BS ban đầu cắt đờng kết nối cuộc gọi khi việc đầu nối cuộc gọi với BS mới đã thực hiện thành công.

1.3.4.6 Dung lợng, dung lợng mềm :

Hiệu quả của tái sử dụng tần số trong CDMA đợc xác định bởi tỷ số tín hiệu/nhiễu tạo ra không chỉ từ 1BS mà từ tất cả các ngời sử dụng trong vùng phục vụ Nếu tỷ số công suất tín hiệu thu đợc đối với cờng động công suất tạp âm trung bình mà lớn hơn ngỡng thì kênh đó có thể cung cấp một chất lợng tín hiệu tốt Các tham số xác định dung lợng của hệ thống CDMA gồm : độ lợi sử lý, tỷ số Eb/No (Bao gồm cả giới hạn pha đinh yêu cầu), chu kỳ công suất thoại, hiệu quả tái sử dụng tần số và số lợng búp sóng của ăng ten BS.

1.4 Trải phổ :

1.4.1 Hệ thống trải phổ trực tiếp DS : Direct Sequency

Hệ thống DS là sự điều chế các dãy mã đã đợc điều chế thành dạng sóng điều chế trực tiếp, hệ thống này có dạng tơng đối đơn giản vì chúng không yêu cầu tính ổn định nhanh hoặc tốc độ tổng hợp tần số cao.

1.4.1 1 Nguyên lý :

Nguyên lý của phơng pháp DS - CDMA cho ở hình vẽ :

Bản tin của tín hiệu số cần phát Mi(t) dạng mã NRZ lỡng cực với Mi(t) = ±1 đợc đa lên với chuỗi mã Ci(t) đợc tạo ra từ một bộ tạo chuỗi cơ hai giả ngẫu nhiên PRBS (Psen do Random Binary Sequency Generator) tốc độ của bản tin gọi là tốc độ bít Rb, Rb nhỏ hơn nhiều so với tốc độ của chuỗi mã đợc gọi là tốc độ chíp Rc Mỗi luồng số của mỗi kênh sẽ đợc bộ tạo mã tạo ra một chuỗi PRBS tơng ứng Ci(t), có độ dài L, mỗi bít có độ lâu bằng độ lâu của chuỗi mã Tb = Tx x L, Ci(t) có tốc độ cao hơn nhiều so với Rb = 1/Tc của tín hiệu số cần phát do đó phổ của tín hiệu giả ngẫu nhiên rộng hơn nhiều phổ của tín hiệu số cần phát Do phổ rộng và công suất phát không thay đổi nên tín hiệu PRBS có biên độ mật độ phổ rất thấp.

1.4.1.2 Đặc tính của tín hiệu DS :

Điều chế DS là điều chế 2pha Dãy mã đợc đa vào bộ điều chế cần bằng để có đầu ra làm sóng mang RF điều chế 2pha, sóng mang có độ lệch pha 1800 giữa pha 1 và pha O theo dãy mã.

Tín hiệu thu đợc khuyếch đại và nhân với mã đồng bộ liên quan tại đầu phát và đầu thu, khi đó nếu các mã tại đầu phát và đầu thu đợc đồng bộ thì sóng mang đợc tách pha lớn hơn 1800 và sóng mang đợc khôi phục các sóng mang băng tần hẹp này đi qua bộ lọc băng thông đợc thiết kế chỉ cho các sóng mang đủ điều chế băng gốc đi qua.

Độ rộng băng RF của hệ thống DS ảnh hởng đến hoạt động của hệ thống một cách trực tiếp nếu băng là 2KHz thì độ lợi sử lý giới hạn là 20 KHz.

1.4.3 Điều chế QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) :

Sau khi đợc trải phổ bởi hai chuỗi PN hoa tiêu vuông góc hai luồng I và Q có khác pha 900 đợc đa lên hai bộ lọc băng thông và đợc điều chế khoá chuyển pha 4 trạng thái Tín hiệu sau điều chế QPSK đợc xác định theo công thức sau :

S(t) = A.cos(2πfct + ψt)

Trong đó : - fc : tần số sóng mang

- A : biên độ sóng mang đã đợc điều chế xác định theo công thức sau : A=

- ψt : pha của sóng mang đã đợc điều chế

Quan hệ giữa các trạng thái pha của tín hiệu QPSK và các ký hiệu I, Q

t

π/43π/45π/47π/4Sơ đồ bộ điều chế QPSK :

1.5.5 Các dịch vụ cơ sở :

Trớc khi MB có thể khởi xớng hay tiếp nhận cuộc gọi nó phải đăng ký với hệ thống di động Trừ trờng hợp gọi khẩn, mỗi MS đợc cho một số nhận dạng tạm thời TMSI (Temporaty Mobile Station Identity), MIN (Mobile Identication Number) để sử lý cuộc gọi sau này.

đầu vào

Số bít chẵn

* Đăng ký đặt trớc : Đợc thực hiện khi hệ thống đạt thông số ở kênh tìm gọi để chỉ thị rằng tất cả hoặc một số MS phải đăng ký.

* Đăng ký khi thay đổi thông số : Đợc thực hiện khi các thông số hoạt động ở MS bị thay đổi.

* Đăng ký tắt nguồn : Đợc thực hiện khi trạm di động tắt nguồn

* Đăng ký bật nguồn : Đợc thực hiện khi MS bật nguồn để thông báo cho mạng MS sẵn sàng gọi hoặc thu cuộc gọi.

* Đăng ký theo định thời : Thực hiện khi bộ định thời ở MS đã chạy hết thời gian thủ tục này cho phép xoá dữ liệu của MS.

* Đăng ký theo vùng : Đợc thực hiện khi MS vào vùng mới của hệ thống vùng phục vụ có thể đợc chia thành các vùng nhỏ hơn gọi là vùng định vị MS nhận dạng vùng định vị hiện thời trên cơ sở các thông số đợc phát trên kênh tìm gọi đờng đi.

* Đăng ký kênh lu lợng xảy ra khi MS ấn định kênh lu lợng BS có thể thông báo cho MS rằng nó đã đợc đăng ký.

1.5.2.1 Lu đồ gọi để đăng ký khi nó đang nghe kênh tìm gọi :

1- MS quyết định rằng nó phải đăng ký với hệ thống2- MS nghe kênh tìm gọi để đợc mật khẩu RAND

3- MS gửi bản tin đến BS với nhận dạng trạm di động Quốc tế (IMSI), RAND trả lời nhận thực (AUTHR) và các thông số khác cần thiết theo yêu cầu đăng ký.

4- BS công nhận RAND

5- BS phát bản tin ISDN REGISTER đến MSC

6- MSC nhận bản tin REGISTER và gửi một bản tin đến VLR quản lý7- Nếu MS cha đăng ký với VLR phát bản tin REG NOT (thông báo đăng ký đến HLR của ngời sử dụng, nơi chứa ISMI và các dữ liệu cần thiết khác)

8- HLR nhận bản tin REG NOT và cập nhật cơ sở dữ liệu của mình (Lu dữ vị trí của VLR phát bản tin REG NOT)

9- HLR phát bản tin RECAN (Huỷ đăng ký) đến VLR cũ trớc đây MS đăng ký để VLR này huỷ đăng ký trớc đây của MS.

10- VLR cũ gửi trả lại bản tin khẳng định giá trị đếm qúa khứ cuộc gọi CHCNT (Call History Count).

11- Khi này HLR gửi trả lại bản tin trả lời REG NOT đến VLR mới và chuyển thông tin mà VLR cần (Chẳng hạn lý lịch ngời sử dụng, nhận dạng về mạng liên tổng đài, khoá bí mật dùng chung để nhận thực và giá trị hiện thời của CHCNT) Nếu đăng ký thất bại (Do ISMI sai, dịch vụ không đợc phép, không trả tiền cớc ) thì bản tin mà REG NOT sẽ chứa chỉ thị thất bại.

12- Khi nhận đợc bản tin trả lời REG NOT từ HLR, VLR ấn định một số nhận dạng trạm di động tạm thời TMSI sau đó gửi bản tin trả lời thông báo đăng ký đến MSC.

13- MSC nhận đợc bản tin này lấy ra số liệu và gửi bản tin ISDN REGISTER đến BS.

14- BS nhận bản tin REGISTER (Đăng ký) và chuyển nó đến MS để khẳng định đăng ký.

MS BS MSC VRL mới HLR VLR cũ

Quyết địnhđăng ký

Chập nhậtDữ liệuREGISTER

ISDN REGISTER

IS41 REC NOT

IS41 RECANKhẳng định

Khẳng địnhREGISTER

Trả lời RENOT

Trả lời RENOT

ISDN REGISTERXác nhận

RAND

1.5.2.2 Khởi xớng cuộc gọi :

Khởi xớng cuộc gọi là dịch vụ trong đó ngời sử dụng MS gọi một máy điện thoại khác trong mạng điện thoại trên toàn thế gíới, đây là hoạt động cộng tác giữa MSC, VLR và BS.

6- Đồng thời MS gửi trả bản tin ISDN call proceding (đang tiến hành gọi ISDN) đến BS.

7- BS ấn định kênh lu lợng cho MS.

8- MS điều chỉnh đến kênh lu lợng và khẳng định ấn định kênh lu lợng.9- Tổng đài kết cuối kiểm tra trạng thái máy thoại bị gọi và gửi trả bản tin báo hiệu số 7 hoàn thành địa chỉ (ACM) đến MSC.

10- MSC gửi trả bản tin báo chuông ISDN đến BS.11- MSC thực hiện đổ chuông tại ngời sử dụng.12- Ngời sử dụng kết cuối trả lời

13- Tổng đài kết cuối gửi bản tin báo hiệu số 7 trả lời (ANM) đến MSC.14- MSC phát bản tin kết nối ISDN (ISDN CONN) đến BS.

15- MSC ngừng chuông và thực hiện kết nối mạng.

16- BS gửi tra bản tin công nhận kết nối ISDN (ISDN CONN ACK).17- Hai phía thiết lập truyền tin.

Các bớc chi tiết của lu đồ cuộc gọi nh sau :

Trả lờiYêu cầu phân l

oại P SA PC

Y êu cầu phân loại PCSAP

ISDN SETUPKhởi xướng

Cuộc gọi từ MS

ISDN Call Proc

Báo chuông ISDN

Đổ chuông

SS7 IAM

ấn kênhlu lợngKhẳng định

ấn định

SS7 ACM

Ngời sử dụng trả lờiSS7 ANM

ISDN CONN

ISDN CONN ACK

Ngừng báo chuông thực hiện kết nối

Hai phía hội thoại

1.5.2.3 Xoá cuộc gọi

Chức năng xóa cuộc gọi đợc yêu cầu khi một trong hai phía hội thoại muốn kết thúc cuộc gọi.

Các bớc của lu đồ xóa cuộc gọi khởi xớng MS1 MS đặt máy

2 MS phát bản tin Release (giải phóng đến BS)

3 BS phát bản tin ISDN DiS connect (tháo gỡ) đến MSC4 MSC phát SS7 Release (giải phóng) đến tổng đài kia5 MSC phát SS7 Release (giải phóng) đến BS

6 Tổng đài kia phát bản tin SSF Release complete (giải phóng) hoàn thành đến MSC.

7 BS phát bản tin ISDN Release complete (giải phóng hoàn thành) đến MSC.

8 BS phát PCSAP clear Request (yêu cầu xóa) đến VLR.

9 VLR đóng các bản tin cuộc gọi vào phát PCSAP clear Request response (trả lời yêu cầu xóa) đến BS.

1.5.2.4 Chuyển mạng

Chuyển mạng là khả năng cung cấp dịnh vụ cho các trạm di động ở ngoài vùng đăng ký thờng trú của chúng Khi MS chuyển mạng,dăng ký khởi xớng cuộc gọi và kết cuối cuộc gọi cần thêm các bớc bỏ xung mỗi khi lấy số liệu từ VLR mà số liệu này cha có VLR phải hỏi HRL tơng ứng sẽ đợc cung cấp số liệu Số liệu bao gồm chuyển đổi IMSI vào MIN, tóm tắt dịch vụ số liệu bảo mật dùng chung (SSD) để nhận thực và các số liệu khác cần thiết để sử lý cuộc gọi, thời

gian hợp lý nhất để lấy số liệu này là lúc MS đăng ký với hệ thống khi đã lu dữ số liệu của MS chuyển mạng vào VLR thì quá trình sử lý cuộc gọi cho mọi dịch vụ khởi xớng (Cơ sở hay bổ xung) sẽ giống nh đối với các dịch vụ của MS tại

nơi thờng trú Tuy nhiên có thể xảy ra trờng hợp MS khởi xớng cuộc gọi trớc khi thực hiện đăng ký hay khi số liệu ở VLR cha có lu đồ cuộc gọi kết cuối cho MS chuyển mạng với số điện thoại theo địa lý.

Người sử dụng quay số

SS7 IAMHỏi HRL

HRL trả lời

SS7 ACM

SS7 ANMSS7 IAM

* Khi MS có số liệu theo địa lý MSC ấn định một khối các số nằm trong kế hoạch đánh số của địa phơng cho vùng địa lý thế giới nơi đặt MSC Khi này định tuyến cuộc gọi đợc thực hiện theo thủ tục giống nh mạng cố định Nếu một MS liên kết với MSC không nằm trong vùng thờng trú của mình MSC sẽ hỏi HLR về vị trí của nó Sau đó MSC yêu cầu chuyển hớng cuộc gọi đến MSC đang có MS và kết nói đợc thực hiện đến tổng đài thứ hai trong đó các dịch vụ kết nối cuọc gọi đợc thực hiện theo các thủ tục sau :

1- Ngời sử dụng MS ở mạng điện thoại thế giới (Cố định hay di động) quay số cho MS.

2- Tổng đài khởi xớng phát SS7 IAM đến MSC thờng trú.3- MSC hỏi HLR về vị trí của MS.

* Khi MS có số thoại không theo địa lý thì cuộc gọi có thể định hớng trực tiếp từ một chuyển mạch khởi xớng đến chuyển mạch khách Việc chuyển cuộc gọi đến số thoại không theo địa lý đòi hỏi quá trình sử lý cuộc gọi đặc biệt để dịch tuyến đợc gọi là sử lý mạng thông minh IN Nếu chuyển mạch khởi xớng không hỗ trợ mạng thông minh thì nó sẽ chuyển cuộc gọi đến chuyển mạch đảm bảo IN khi đó tổng đài khởi xớng sẽ nhận ra số thoại không theo điạ lý và phát bản tin SS7 đến HLR để hỏi vị trí của MS, HLR sẽ trả lời số th mục tạm thời để định tuyến đến MS sau đó cuộc gọi đợc tiến hành.

1 Ngời sử dụng ở mạng điện thoại thế giới (Cố định hay di động) quay số cho MS.

2 Chuyển mạch khởi xớng nhận biết số thoại không theo định lý và phát bản tin SS7 và hỏi đến HLR ở tổng đài MSC thờng trú.

3 HLR trả lời vị trí của hệ thống khách với số danh mục để sử dụng cho

Người sử dụng quay số

Hỏi HLRHRL trả lời

Khởi xớngKhởi xớng

1.6 So sánh công nghệ CDMA và TDMA :

1.6.1 Dung lợng hệ thống :

Hiện nay công nghệ CDMA đã đa ra hiệu quả phổ tần lớn hơn nhiều so với công nghệ TDMA, dữ liệu của CDMA gia tăng gấp 10 đến 20 lần so với AMPS và 3 đến 4 lần so với công nghệ TDMA TDMA thừa hửơng khoảng cách sóng mang 30 KHz từ AMPS nhng có sự phân chia nhỏ mỗi sóng mang thành nhiều khe thời gian để dễ dàng cho phép 3 cuộc đàm thoại đồng thời cùng 1lúc thay vì 1cuộc đàm thoại ở AMPS kỹ thuật số phân chia theo thời gian TDMA vẫn còn tơng tự nh AMPS.

TDMA yêu cầu mô hình sử dụng lạ tần số là 7 để đạt đợc mức nhiễu ở chế độ đồng kênh có thể chấp nhận đợc tức là 1kênh tần số 30 KHz không thể dùng lại lần nữa trên mỗi cụm 7cell kế cận điều này có nghĩa là chỉ 1 trong 7 phổ tần có sẵn có thể đợc sử dụng trong 1cell bất kỳ nào đó Vì vậy chỉ 1/21 phổ tần có sẵn đợc dùng cho bất kỳ 1 sector nào hạn chế này đòi hỏi phải lập kế hoạch tần số lại khi cần thêm cell hoặc sector sau này.

CDMA dùng băng thông cho mỗi sóng mang là 1,25 MHz, băng thông

mã hoá và trải trên sóng mang với độ rộng 1,25 MHz sóng mang này có thể đợc sử dụng lại ở các cell kế cận và trong tất cả các sector trên môĩ cell.

Hệ thống CDMA có mã riêng biệt gắn với mỗi cuộc gọi nên cho phép 1số cuộc gọi có thể dùng cùng 1tần số trong cùng 1sector hoặc cell Điều này có nghĩa là CDMA có hệ số sử dụng lại tần só là N =1, cung cấp sự linh động 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 l-ợng cho 1sector trong mạng CDMA khoảng 45 kênh thoại cho mỗi sóng mạng và dung lợng cho 1sector trong mạng CDMA di động khoảng 24 kênh thoại cho mỗi sóng mang.

Qua kết quả của bảng 1.1 đợc ớc tính dựa trên các quy định :

- Cả hai công nghệ đều dùng cấu hình cell 3 sector (1cell đợc chia thành 3sector).

- Hệ số tắc nghẽn mạch là 2%.- Cocoder loại 8 Kb/s

- Hệ thống TDMA không cần băng bảo vệ thực tế triển khai luôn yêu cầu bảo vệ giữa tần số TDMA với tần số bất cứ hệ thống nào nh vậy số lợng sóng mang TDMA trong 1,25 MHz sẽ nhỏ hơn nữa.

Hiệu quả 1sóng mang cho mỗi sector33167/7/3=7,95167/7/3=13,92

Số cuộc gọi /sector25x3=7531x3=937,95x3=23,8513,92x3=41,76Dung lợng erlang/Sector (Hệ số tắc

Erlang/cell (Hệ số tắc nghẽn 2%) 191,7E243,6E49,2E98,1E

Vủng phũ sọng lẾ mờt trong nhứng thuờc tÝnh quan trồng cũa cẬng nghệ vẬ tuyến cÌc yếu tộ chÝnh xÌc ẼÞnh sộ lùng cell phũ sọng cần thiết trong mỈng lẾ quý Ẽởng truyền (Linhk budget), quý Ẽởng truyền chì ra mờt vủng lợn nhất

cọ thể cho mờt cell trong mối mẬi trởng truyền, tử Ẽọ xÌc ẼÞnh Ẽùc sộ lùng tội thiểu cÌc cell cần thiết Ẽể phũ sọng cho mờt vủng ẼÞa lý, vộn Ẽầu t vẾ chi phÝ khai tÌc Ẽùc Ẽa ra tử sộ lùng cÌc cell yàu cầu trong mỈng, cẬng nghệ CDMA Ẽòi hõi cÌc cell Ýt hÈn vỨ bÌn kÝnh cÌc cell lợn.

Quý Ẽởng truyền dủng Ẽể xÌc ẼÞnh cởng Ẽờ tÝn hiệu tÈng ựng cho mối cẬng nghệ tử Ẽọ cho biết mực suy hao Ẽởng truyền tội Ẽa sau Ẽọ dủng cÌc mẬ hỨnh truyền sọng nh mẬ hỨnh Hata Ẽể chuyển tử suy hao Ẽởng truyền cỳc ẼỈi thẾnh bÌn kÝnh tội Ẽa mẾ cÌc cell cọ thể ẼỈt Ẽùc, bÍng cÌch xem xÐt mẬi trởng truyền tỈi nÈi phÌt tÝn hiệu.

VÝ dừ : ỡ khu vỳc thẾnh thÞ cÌc toẾ nhẾ cao tầng tỈo ra sỳ cản trỡ tÝn hiệu

vẬ tuyến vẾ giảm khoảng cÌch tội Ẽa giứa cÌc cell vẾ bờ phận thuà bao Còn ỡ vủng nẬng thẬn cọ Ýt vật cản trỡ hÈn nàn tÝn hiệu Ẽi Ẽùc xa hÈn Ýt bÞ suy giảm do Ẽọ bÌn kÝnh cell lợn hÈn.

CẨn cự vẾo mờt sộ giả ẼÞnh vẾ nhứng giÌ trÞ cừ thể cũa cÌc thẬng sộ tràn Ẽởng truyền vợi kết qũa suy hao Ẽởng truyền cỳc ẼỈi cho phÐp cũa CDMA lẾ 149,5 dB vẾ cũa TDMA lẾ 140 dB.

bảng cÌc thẬng sộ Ẽởng truyền

CẬng suất phÌt Ẽình cũa thuà bao 23,0 dBm 28,0 dBm

Suy hao Ẩng ten / vật thể cho phÐp 3,0 dB 3,0 dBườ lùi cũa Ẩng ten cell 3 sector 14,1 dB 14,1 dB

Tử suy hao trong bảng tràn xÌc ẼÞnh Ẽùc bÌn kÝnh cÌc cell vẾ vòng phũ sọng cỳc ẼỈi cho 2cẬng nghệ CDMA vẾ TDMA.

Theo bảng ta thấy cẬng nghệ TDMA, Ẽổng thởi vủng phũ sọng cúng gấp 3lần TDMA, ẼẪy lẾ Ẽiều kiện thuận lùi cho cẬng nghệ CDMA Do Ẽọ nhẾ khai thÌc TDMA phải triển khai sộ cell cấp 3lần sộ cell khi chồn cẬng nghệ CDMA

(Tính trong một vùng phủ sóng nhất định nào đó) Thực tế tỷ số cell này có thể

khác nếu mạng bị ràng buộc về dung lợng nhiều hơn là vùng phru sóng

Bán kính cell

Km Vùng phủ sóng cực đại Km2

Bán kính cell

Km Vùng phủ sóng cực đại K2

1.6.3 Chất lợng dịch vụ :

1.6.3.1 Đa đờng truyền :

CDMA lợi dụng các tín hiệu đa đờng truyền để cải tiến chất lợng thoại bằng cách dùng các bộ thu RAKE ở trạm gỗc và trạm thuê bao mỗi bộ thu RAKE các cờng độ tín hiệu của chúng đợc dùng cho việc giải điều chế tín hiệu kết quả sẽ thu đợc cuộc gọi rõ ràng với hiện tợng pha đinh giảm tối thiểu ngay khi cả trong điều kiện xấu nhất và giảm số lợng cuộc gọi bị rớt.

Ngoài ra chuyển giao mềm (Soft Handoff) u việt hơn so với chuyển giao cứng (Hard Hond off).

1.6.3.2 Điều khiển công suất :

CDMA tận dụng việc điều khiển công suất đờng truyền đờng xuống và ờng truyền đờng lên đẻ đảm bảo chất lợng thoại trong khi vẫn giảm tối thiểu công suất ra và các mức nhiễu thu đợc.

đ-Điều khiển công suất tự động đợc thiết lập cho CDMA để điều chỉnh lợi của ăng ten, khuyếch đại công suất ngõ ra, pha đinh đa đờng hiện tợng bóng râm sự thay đổi khoảng cách giữa các trạm gốc và máy thuê bao Nhiễu trên cell , tải thoại trên cell Mạng CDMA giám sát tỷ số tín hiệu trên nhiễu (S/N) và tỷ lệ lỗi bít trên đờng truyền Kết quả là dịch vụ số liệu và thoại vẫn giữ chất l-ợng cao với 1công suất trung bình ở ngõ ra đợc giảm đến mức tối thiểu.

Với TDMA để đảm bảo cuộc gọi liên tục cả thuê bao và cell phải duy trì mức công suất phát cao hơn mức cần thiết, công suất đảm bảo (In Surance) giúp ta ngăn ngừa việc rớt cuộc gọi khi thuê bao di chuyển vào vùng tối hoặc khi có hiện tợng sụt giảm tỷ số S/N trong khoảng khắc, kết quả là mức công suất cao

Ngày nay ngời dùng điện thoại di động yêu cầu thời gian nói chuyện cũng nh thời gian dự phòng dài hơn của các bộ 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 mang tính bảo mật cao hơn và về cơ bản là tạo ra xuyên âm Trong CDMA các cuộc đàm thoại đợc lấy mẫu và mã hoá 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 DES hoặc 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 việc ứng dụng công nghệ WLL thì so với hệ thống WLL TDMA các hệ thống WLL CDMA cung cấp cho nhà khai thác nhiều lợi điểm hơn, cung cấp dung lợng lớn hơn, trong công nghệ CDMA cung cấp một sự mềm dẻo thông qua việc hỗ trợ dịch vụ cố định di động tốc độ thấp và di động hoàn toàn trong cùng 1hệ thống Điều này cho phép các nhà khai thác triển khai cả dịch vụ di động và cố định mà không cần đầu t thêm nhiều.

Với 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.

Hiện nay mạng điện thoại di động đang triển khai hoạt động tại thái bình của hai nhà cung cấp Vinaphone và mobiphone.

Mạng GSM thái bình sử dụng thiết bị vô tuyến của hảng motorola do trung tâm dịch vụ viễn thông khu vực 1(GPC1) quản lý bao gồm các trạm thu phát gốc (BTS) nh sau :

Trạm BTS thị xã gồm 9 sóng mang có cấu hình 3/3/3 là loại trạm Mcell horizonmacro, anten 906516 công suất đỉnh BTS là 20w

Trạm BTS đông hng gồm hai sóng mang có cấu hình loại trạm Horizomacro, công suất đỉnh của BTS là 20w

Trạm BTS thái thuỵ gồm hai sóng mang , có cấu hình OMNI là loại trạm Mcell 02 , anten AP 906516(16 dBi) công suất đỉnh BTS 20w

Trạm BTS hng hà gồm hai sóng mang cấu hình OMNI là loại trạm horizomacro sử dụng anten BCD 87010(10 dBi) công suất đỉnh của BTS 20w.

Trạm BTS tiền hải sử dụng loại trạm ẩen 02.sử dụng anten BCD 87010 (10dBi) công suất đỉnh BTS10w.

2.2.1 Khái quát :1- Mật độ điện thoại :

Trên cơ sở sử dụng tối đa công nghệ của mạng hiện có, khai thác tối đa các loại dình dịch vụ từng bớc chuyển đỏi mang từ công nghệ số liên kết IDN sang mạng số liên dết đa dịch vụ ISDN.

2- Mạng truyền dẫn hiện nay đang sử dụng phơng thức truyền dẫn cáp quang và vi ba dự phòng, đến năm 2005 Thái Bình sẽ hoàn thiện mạch vòng, ring cáp quang nội tỉnh đến tất cả các tổng đài trung tâm của 8 huyện thị Đổi mới các thiết bị tiên tiến hiện đại, đồng nhất hãng cung cấp cho từng vùng, từng tuyến dẫn.

3- Mở rộng diện tích phủ sóng GSM ,VMS ra toàn Tỉnh.

2.2.2 Định hớng phát triển :

2.2.2.1 Công nghệ chuyển mạch :

Mục tiêu :

- Giảm tối thiểu các cấp chuyển mạch công cộng nội tỉnh

- Xác định sử dụng một hệ thống chuyển mạch do một nhà cung cấp- Kế hoạch đánh số độc lập với cấu hình mạng

- Thử nghiệm và đa vào khai thác, mở rộng lắp đặt một số hệ thống truy nhập có công nghệ viễn thông tơng thích với đòi hỏi của công nghệ thông tin trong khu vực và thế giới.

Kế hoạch cụ thể :

- Sử dụng có hiệu quả trang thiết bị của họ tổng đài VK

- Theo chỉ đạo của Tổng Công ty thực hiện từng bớc các việc sau :+ Loại bỏ các kết nối độc lập - vệ tinh - HOST, độc lập - độc lập HOST bằng cách sử dụng kết nối độc lập - HOST.

+ Thay thế dần các tổng đài độc lập ở trên mạng bằng tổng đài vệ tinh của HOST - 2 (STAREX - VK).

+ Mở rộng dung lợng trạm HOST - 2 để sử dụng công nghệ cao theo nhu cầu tăng máy thuê bao đã dự báo

+ Không lắp đặt thêm các tổng đài ở những địa điểm mới khi xét thấy cần thì lắp đặt các thiết bị truy nhập để phục vụ.

+ Xây dựng mạng máy tính để quản lý mạng viễn thông

2.2.2.2 Công nghệ truyền dẫn :

Hiện nay mạng truyền dẫn có độ an toàn không cao do một số tuyến truyền dẫn cáp quang cha tạo đợc mạch vòng ring, một số trạm còn phải dùng phơng thức truyền dẫn bằng vi ba, thiết bị vi ba do nhiều hãng cung cấp.

Những yếu tố trên đã làm tăng chi phí khai thác, bảo dỡng, quản lý và khó khăn cho việc phát triển các loại hình dịch vụ Để khắc phục khó khăn này Bu điện Tỉnh đã có chủ trơng phát triển mạng truyền dẫn cụ thể nh sau:

1- Nâng cao chất lợng và dung lợng mạng trong toàn Tỉnh

2- Tổ chức vòng ring cáp quang khép kín đối với 7 huyện và Thị xã

3- Ngừng trang bị các thiết bị vi ba nằm trong băng tần (1 ± 3) GHz trên mạng, tận dụng các thiết bị vi ba hiện có tập trung phát triển họ thiết bị SĐH có dung lợng < 2,5 Gb/s, quy hoạch quản lý tất tần số để khai thác có hiệu quả mạng CDMA - WLL

4- Hạn chế xây dựng cột ăng ten mới ở những nơi xét thấy cần thì cố gắng điều chuyển nội bộ, tận dụng những cột ăng ten hiện có để tập trung vốn xây dựng các tuyến cáp quang.

2.2.2.3 Mạng truy nhập :

- Tại khu vực thành thị (Thành phố, Thị xã, Thị trấn, Thị tứ ) cần xây dựng hệ thống cổng bể cáp với dung lợng thiết kế sử dụng cho tới sau 25 năm trong đó cần bố trí dự phòng cho cáp quang và chuyển đổi cáp đồng cáp quang.

- Xác định và xây dựng cho các tuyến trục cho từng vùng mạng và các tuyến cáp nhánh theo quy hoạch mạng và quy hoạch giao nhập.

- Xây dựng các trạm truy nhập thuê bao cho các trạm cha có tổng đài và chỉ sử dụng một loại chuẩn giao tiếp V5.2

- Lắp đặt các bộ lợi dây và bộ tập trung thuê bao DLC cho các khu vực xa tổng đài.

- Xây dựng mạng quản lý dựa trên mạng quản lý Quốc gia (Theo chỉ đạo của Tổng Công ty).

Tận dụng khai thác có hiệu quả mạng lới hiện có đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thông tin di động, nhanh chóng lắp đặt thêm các trạm điện thoại di động CDMA, GSM, VMS để phủ sóng toàn Tỉnh (Hng Hà, Quỳnh Phụ, Đông Hng, Thái Thuỵ, Kiến Xơng, Tiền Hải, Vũ Th, Thị xã).

2.3 ứng dụng công nghệ CDMA - IS95 trong hệ thống mạch vòng vô tuyến nội hạt WLL (WIRELESS LOCAL LOOP) tại Thái Bình.

2.3.1 Tổng quan về hệ thống mạch vòng vô tuyến nội hạt WLL :

2.3.1.1 Khái niệm :

WLL là hệ thống điện thoại cố định sử dụng phơng thức truy cập thuê bao bằng vô tuyến so với điện thoại hữu tuyến hiện nay thì WLL có những đặc điểm sau :

- Chi phí bảo dỡng và lắp đặt thấp

- Triển khai mạng nhanh chóng và khả thi ở những vùng có địa hình phức tạp

- Dễ dàng nâng cấp và tạo mới các dịch vụ- Thuận tiện cho việc bảo dỡng và truy nhập.2.3.1.2 Cấu hình tổng quát hệ thống WLL :

Một hệ thống WLL nói chung đều có cấu hình ch mô tả ở hình 2.3 nó bao gồm 2 tầng :

- Tổng đài WLL ngoài chức năng nh một tổng đài nội hạt hữu tuyến còn có chức năng giao tiếp và quản lý trạm gốc

- Trạm gốc BS chuyển đổi báo hiệu và dữ liệu giữa giao tiếp không gian (Vô tuyến) từ thiết bị đầu cuối tới với đơn vị truy nhập và chuyển đổi mà trung tâm trong tổng đài WLL

(Hình 2.3 cấu hình hệ thống WLL)

Ngoài 2 bộ phận chính trên còn có khối điều hành và bảo dỡng trung tâm OMC (Operation Maintenance Center), hệ thống tính cớc (Billing System) và các bộ thu phát của khối giao tiếp mạng NIU (Net work Interface Unit) ở phía thuê bao.

* Các giao tiếp và các hệ thống báo hiệu :

- Giao tiếp giữa trạm gốc và đầu cuối thuê bao tuỳ theo hệ thống có thể dùng tiêu chuẩn công nghệ nh AMPS (FDMA), IS1362 DECT (TDMA), IS95 (N-Wll), B-CDMA (B-WLL).

- Giao tiếp giữa trạm gốc và tổng đài WLL thờng dùng tiêu chuẩn IS634 với hệ thống báo hiệu kênh chung số 7.

- Hệ thống điều hành và bảo dỡng giao tiếp với tổng đài WLL bằng giao thức X25.

2.3.1.3 Các dịch vụ của hệ thống WLL :

Hệ thống WLL hoàn toàn tơng tự nh một hệ thống điện thoại cố định, do ảnh hởng việc truy cập bằng vô tuyến làm cho chất lợng dịch vụ còn hạn chế nhng về cơ bản một hệ thống WLL có thể cung cấp các dịch vụ nh :

- Dịch vụ điện thoại truyền thống POTS (Plan Old Telephone Services)- Các dịch vụ về kênh số 64 Kb/s

- Dịch vụ truyền số liệu trên băng tần thoại

- Dịch vụ truyền Fax nhóm G3 (Tốc độ 9,6 Kbps và 14,4 Kbps)

- Các dịch vụ gia tăng giá trị VAS (Value Added Services) bao gồm các dịch vụ bổ xung PSTN nh thông báo vắng nhà, báo thức, đờng dây nóng đờng dây ấm, huỷ bỏ cuộc gọi, đợi cuộc gọi, hiển thị số đợc gọi, gọi hội nghị, gọi ba đờng các dịch vụ của tổng đài nh cấm cuộc gọi đi, gọi đến, theo dõi thuê bao, thông báo.

Để tăng chất lợng dịch vụ sao cho có thể tơng đơng nh một hệ thống điện thoại hữu tuyến cố định, hiện nay nhiều nớc trên thế giới đã thử nghiệm hệ thống WLL băng rộng.

2.3.1.4 Các u điểm, nhợc điểm của hệ thống WLL :

Ưu điểm :

- Triển khai nhanh chóng tại những nơi có địa hình phức tạp, hiểm trở không có khả năng lắp đặt tuyến cáp từ tổng đài tới thuê bao, nh vùng nông thôn, đồi núi, những nơi có dân c tha thớt không tập trung, nhu cầu sử dụng điện thoại thấp, việc lắp đặt các tuyến cáp truy nhập đòi hỏi một chi phí rất lớn do đó WLL là giải pháp tốt và hiệu quả nhất để triển khai tại các khu vực này WLL có thể cung cấp nhanh chóng các thuê bao đặc biệt cho các sự kiện lễ hội, thể thao, triển lãm, phục vụ phòng chống thuê bao, lũ lụt, do sử dụng kỹ thuật truy nhập vô tuyến khắc phục đợc sự chậm trễ của việc lắp đặt cáp đồng.

- Linh hoạt mềm dẻo, dễ dàng cài đặt, bảo dỡng phần mềm cũng nh thay đổi lại cấu hình hệ thống, có thể di chuyển hệ thống tới các vị trí mới trong tr-ờng hợp cần thiết.

- Chi phí lắp đặt và bảo dỡng hệ thống thấp.