2. Ngày hồn thành đồ ỏn: / /20
1.6.2.CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CDMA
1.6.2.1. Tớnh đa dạng phõn tập
Phõn tập là hỡnh thức giảm fading. Fading đa đường xảy ra khi hai hay nhiều đường tớn hiệu kết hợp triệt tiờu lẫn nhau. Truyền dẫn băng hẹp bi ảnh hưởng bởi hiện tượng này, trong khi truyền dẫn băng rộng thỡ ớt bị ảnh hưởng bởi fading nhờ vào tớnh đa dạng trong phõn tập. Cú 3 hỡnh thức phõn tập chớnh:
Phõn tập theo thời gian đạt được nhờ vào việc chốn mĩ, tỏch lỗi và mĩ húa sửa sai.
Phõn tập theo tần số: nhờ vào việc mở rộng khả năng bỏo hiệu băng tần bỏo rộng và fading liờn hợp với tần số thường cú ảnh hưởng đến băng tần bỏo hiệu, tớn hiệu băng rộng 1.25Mhz.
Phõn tập theo khoảng cỏch (theo đường truyền): 2 cặp aten thu tại BS, bộ thu đa đường và kết nối BS.
Phõn tập dựng phương phỏp đa đường (theo khoảng cỏch ) là hỡnh thức phõn tập cao nhất nhờ đặc tớnh cú duy nhất ở hệ thống CDMA là thu phỏt dựa trờn mĩ PN. Bộ điều khiển đa đường tỏch chuỗi PN nhờ sử dụng bộ tương quan song song. Mỏy di động dựng 3 bộ tương quan, trạm gốc dựng 4 bộ tương quan. Mỏy di động cú bộ tương quan song song la bộ thu - quột, cỏc đầu thu này cú khả năng nhận tớn hiệu từ cỏc luồng khỏc nhau, chỳng xột tớn hiệu thu mọi đường, sau đú tổ hợp và giải điều chế tất cả tớn hiệu thu được. Fading cú thể xuất hiện trong mọi tớn hiệu thu nhưng khụng cú sự tương quan giữa cỏc đường thu. Vỡ vậy, tổng tớn hiệu thu được cú dộ tin cậy cao. Nhiều bộ tỏch tương quan cú thể ỏp dụng một cỏch đồng thời cho hệ thống thụng tin cú hai trạm gốc BS để thực hiện chuyển vựng mềm cho mỏy di động.
1.6.2.2. Đặc tớnh tỏi sử dụng tần số chung
Tất cả cỏc BS đều tỏi sử dụng kờnh băng rộng trong hệ thống CDMA. Giao thoa tổng hợp ở mỏy di dộng thu được từ BS là tổng giao thoa của cỏc mỏy di động trong cựng một tế bào và giao thoa từ cỏc mỏy di dộng của BS của tế bào bờn cạch.
Giao thoa tổng hợp từ tất cả cỏc mỏy di động bằng một nửa của giao thoa tổng từ cỏc mỏy di động khỏc trong cựng một BS. Dựng anten khụng định hướng, hiệu quả sử dụng tần số là 65%. Nếu dựng anten định hướng (bỳp súng 120) thỡ giao thoa trung bỡnh giảm xuống cũn 1/3, do đú dung lượng cung cấp bởi hệ thống tăng lờn xấp xỉ 3 lần.
Túm lại việc sử dụng tần số chung khụng chỉ đối với tất cả cỏc thuờ bao trong cựng một thuờ bao mà cũn đối với những thuờ bao ở tất cả cỏc tế bào khỏc. Nguồn cung cấp cho mỗi thuờ bao là năng lượng thay vỡ thời gian hoặc tần số, cho nờn việc điều khiển tạp õm và phõn phối kờnh trở nờn đơn giản hơn. Nhưng đồng thời, vấn đề điều khiển cụng suất trở nờn quan trọng
1.6.2.3. Điều khiển cụng suất
Điều khiển cụng suất từ BS tới mỏy di động sử dụng trong hệ thống CDMA như trong hỡnh. Mạch mở điều khiển cụng suất từ mỏy di động tới BS là chức năng hoạt động cơ bản của mỏy di động. Mỏy di động điều chỉnh ngay cụng suất phỏt theo sự biến đổi cụng suất thu được từ BS. Mỏy di động đo mức cụng suất thu được từ BS và điều khiển cụng suất phỏt tỷ lệ nghịch với mức cụng suất đo được. Mạch mở đường điều khiển cụng suất làm cho cỏc tớn hiệu phỏt của tất cả cỏc mỏy di động thu được với cựng một mức tại BS. BS cung cấp chức năng mạch mở đường điều khiển cụng suất qua việc cung cấp cho cỏc mỏy di động một hằng số định cỡ cho nú. Hằng số định cỡ liờn quan chặt chẽ tới yếu tố tải và tạp õm của BS, độ tăng ớch anten và bộ khuếch đại cụng suất. Hằng số này được truyền đi từ BS tới mỏy di động như là một phần của bản tin thụng bỏo.
1.6.2.4. Chuyển vựng mềm
Việc chuyển giao cuộc gọi thụng qua trỡnh tự: BS ban đầu, cả hai BS, BS mới. Lược đồ này làm tối thiểu húa sự giỏn đoạn cuộc gọi và làm cho người sử dụng khụng nhậ ra trạng thỏi chuyển vựng mềm. Do đú, trong khi hệ thống analog và hệ thống TDMA số chấp nhận hỡnh thức chuyển mạch “cắt trước khi nối “ thỡ chuyển vựng mềm của hệ thống CDMA chấp nhận hỡnh thức chuyển mạch “nối trước khi cắt”. Sau khi cuộc gọi được thiết lập thỡ mỏy di động tiếp tục tỡm tớn hiệu của BS bờn
cạnh để so sỏnh cường độ tớn hiệu của ụ bờn cạnh với cường độ tớn hiệu của ụ đang sử dụng. Nếu cường độ tớn hiệu đạt đến mức nhất định nào đú cú nghĩa là mỏy di động đĩ di chuyển sang một vựng phục vụ của một BS mới và trạng thỏi chuyển vựng mềm cú thể bắt đầu. Mỏy di động chuyển một bản tin điều khiển tới trung tõm chuyển mạch di động để thụng bỏo về cường độ tớn hiệu và số liệu của trạm gốc mới. Sau đú, trung tõm chuyển mạch di động thiết lập một đường nối mới giữa mỏy di động và trạm gốc mới và quỏ trỡnh chuyển vựng mềm trong khi vẫn giữ đường kết nối ban đầu. Trong trường hợp mỏy di động đang trong một vựng chuyển đổi giữa hai tram gốc thỡ cuộc gọi được thực hiện bởi cả hai trạm gốc sao cho chuyển vựng mềm cú thể thực hiện mà khụng cú hiện tượng “ping-pong” giữa chỳng. Trạm gốc ban đầu cắt đường kết nối cuộc gọi khi việc kết nối cuộc gọi với trạm gốc mới đĩ thưc hiện thành cụng.
1.6.2.5. Cụng suất phỏt thấp
Việc giảm tỉ số E/N (tương ứng với tỉ số tớn hiệu trờn nhiễu ) chấp nhận được khụng chỉ làm tăng dung lượng hệ thống mà cũn giảm cụng suất phỏt yờu cầu khắc phục tạp õm và can nhiễu. Sự giảm này nghĩa là giảm cụng suất phỏt yờu cầu đối với mỏy di động. Nú làm giảm giỏ thành và cho phộp hoạt động trong cỏc vựng rộng lớn hơn với cụng suất phỏt thấp khi so với cỏc hệ thống analog hay TDMA cú cụng suất tương tự. Hơn nữa, việc giảm cụng suất phỏt yờu cầu sẽ làm tăng phục vụ và làm giảm số lượng trạm gốc yờu cầu khi so với cỏc hệ thống khỏc. Điều khiển cụng suất trong hệ thống CDMA làm giảm cụng suất phỏt trung bỡnh. Trong đa số trường hợp thỡ mụi trường truyền dẫn là thuận lợi đối với CDMA. Trong cỏc hệ thống băng hẹp thỡ cụng suất phỏt cao luụn được yờu cầu để khắc phục Fading tạo ra theo thời gian. Trong hệ thống CDMA thỡ cụng suất trung bỡnh cú thể giảm bởi vỡ yờu cầu cụng suất lớn chỉ phỏt đi khi cú điều khiển cụng suất và cụng suất phỏt chỉ tăng khi cú fading.
1.6.2.6. Dung lượng mềm
Khỏi niệm tỏi sử dụng tần số của hệ thống tổ ong thỡ cho phộp cú một mức độ giao thoa nhất định để mở rộng dung lượng hệ thống một cỏch cú điều khiển. Do CDMA cú đặc tớnh gạt giao thoa một cỏch cơ bản nờn nú cú thể thực hiện việc điều khiển giao thoa hiệu quả hơn hệ thống FDMA và TDMA. Thực tế thỡ CDMA xuất
phỏt từ hệ thống chống nhiễu trong qũn đội. Do hệ thống điều chế băng hẹp yờu cầu tỉ số súng mang trờn nhiễu vào khoảng 18 dB nờn cũn nhiều hạn chế theo quan điểm hiệu qua sử dụng tỏi sử dụng tần số. Trong hệ thống nhƣ vậy thỡ một kờnh sử dụng cho một BS sẽ khụng được phộp sử dụng cho BS khỏc. Núi cỏch khỏc thỡ trong một hệ thống CDMA một kờnh tần rộng được sử dụng chung bởi tất cả cỏc BS. Hiệu quả việc tỏi sử dụng tần số trong CDMA được xỏc định bởi tỉ số tớn hiệu trờn nhiễu tạo ra khụng chỉ từ mụt BS mà tất cả cỏc người sử dụng trong vựng phuc vụ. Do một số lượng lớn người sử dụng được xem xột thỡ số liệu thống kờ của tất cả cỏc người sử dụng lớn hơn một là quan trọng. Do đú, số lượng thấp được chấp nhận và giao thoa tổng cộng trờn một kờnh được tớnh bằng việc nhõn cụng suất thu trung bỡnh của tất cả cỏc người sử dụng với số lượng người sử dụng. Nếu tỉ số cụng suất tớn hiệu thu được đối với cường độ cụng suất tạp õm trung bỡnh mà lớn hơn ngưỡng thỡ kờnh đú cú thể cung cấp chất lượng tớn hiệu tốt. Núi cỏch khỏc thỡ giao thoa trong CDMA và TDMA tũn theo quy luật số lượng nhỏ và tỉ lệ thời gian khụng đạt chất lƣợng tớn hiệu dự định được xỏc định trong trường hợp xấu. Cỏc tham số chớnh xỏc định dung lượng của hệ thống tổ ong số CDMA bao gồm: độ lợi xử lý, tỉ số E/N ( bao gồm cả giới hạn fading yờu cầu), chu kỡ cụng suất thoại, hiệu quả tỏi sử dụng tần số và số lượng bỳp súng của anten BS.Hơn nữa, càng nhiều kờnh thoại được cung cấp trong hệ thống CDMA cú cựng một tỉ lệ cuộc gọi bị chặn và hiệu quả trung kế cũng tăng lờn thỡ càng nhiều dịch vụ thuờ bao được cung cấp trờn một kờnh. Hiện tại FCC ( ủy ban thụng tin liờn bang của Mỹ ) ấn định phổ tần số 25 Mhz cho hệ thống tổ ong, hệ thống này được phõn bố đồng đều cho 2 cụng ty viễn thụng theo cỏc vựng. Dải phổ này được phõn phối lại giữa cỏc ụ để cho phộp sử dụng lớn nhất là 57 kờnh FM analog cho một BS 3 bup súng. Do đú, thuờ bao thứ 58 sẽ khụng được phộp cú cuộc gọi khi lưu lượng bị nghẽn. Khi đú thậm chớ một kờnh cũng khụng được phộp thờm vào hệ thống này và dung lượng sẽ giảm khoảng 35% do trang thỏi tắc cuộc gọi. Núi cỏch khỏc thỡ hệ thống CDMA cú mối liờn quan linh hoạt giữa số lượng người sử dụng và loại dịch vụ. Vớ dụ, người sử dụng hệ thống cú thể làm tăng tổng số kờnh trong đa số thời gian liờn tục đưa đến việc tăng lỗi bit. Chức năng đú cú thể làm trỏnh việc tắc cuộc gọi do tắc nghẽn kờnh trong trạng thỏi chuyển vựng. Trong hệ thống analog và hệ thống TDMA số thỡ cuộc gọi được ấn định đối với đường truyền lũn phiờn hoặc
sự tắc cuộc gọi xảy ra trong trường hợp tắc nghẽn kờnh trong trạng thỏi chuyển vựng. Nhưng hệ thống CDMA thỡ cú thể thỏa mĩn cuộc gọi thờm nhờ vào việc tăng tỉ lệ lỗi bit cho tới khi cuộc gọi khỏc hồn thành. Tương tự, hệ thống CDMA sử dụng lớp dịch vụ để cung cấp dịch vụ chất lượng cao phụ thuộc vào giỏ thành dịch vụ và ấn định cụng suất ( dung lượng ) cho cỏc người sử dụng dịch vụ lớp cao. Cú thể cung cấp thứ tự ưu tiờn cao hơn đối dịch vụ chuyển vựng của người sử dụng lớp dịch vụ cao so với người sử dụng thụng thường.
1.6.2.7. Bảo mật cuộc gọi
Hệ thống CDMA cung cấp chức năng bảo mật cuộc gọi mức độ cao và về cơ bản là tạo ra xuyờn õm, viờc sử dụng mỏy thu tỡm kiếm và sử dụng bất hợp phỏp kờnh RF là khú khăn đối với hệ thống tổ ong số CDMA bởi vỡ tớn hiệu CDMA đĩ được trộn (scrambling).Về cơ bản thỡ cụng nghệ CDMA cung cấp khả năng bảo mật cuộc gọi và cỏc khả năng bảo vệ khỏc.
1.6.2.8. Giỏ trị E/N thấp và bảo vệ lỗi
E/N là tỉ số của năng lượng trờn một bit đối với mật độ phổ cụng suất tạp õm, đõy là giỏ trị tiờu chuẩn để so sỏnh hiệu suất của phương phỏp điều chế và mĩ húa số. Khỏi niệm E/N tương tự như tỉ số súng mang trờn tạp õm của phương phỏp FM analog. Do độ rộng kờnh băng tần rộng được sử dụng mà hệ thống CDMA cung cấp một hiệu suất và độ dư mĩ sửa sai cao. Núi cỏch khỏc thỡ độ rộng kờnh bị giới hạn trong hệ thống điều chế số băng tần hẹp, chỉ cỏc mĩ sửa sai cú hiệu suất và độ dư thấp là được phộp sử dụng sao cho giỏ trị E/N cao hơn giỏ trị mà CDMA yờu cầu. Mĩ sửa sai trước được sử dụng trong hệ thống CDMA cựng với giải điều chế số hiệu suất cao. Cú thể tăng dung lượng và giảm cụng suất yờu cầu với mỏy phỏt nhờ giảm E/N.
1.6.2.9. Tỏch tớn hiệu thoại
Trong thụng tin hai chiều song cụng tổng quỏt thỡ tỉ số chiếm dụng tải của tớn hiệu thoại khụng lớn hơn khoảng 35%.Trong trường hợp khụng cú tớn hiệu thoại trong hệ thống TDMA và FDMA thỡ khú ỏp dụng yếu tố tớch cực thoại vỡ trễ thời gian định vị lại kờnh tiếp theo là quỏ tải. Nhưng do tốc độ truyền dẫn số liệu giảm nếu khụng cú tớn hiệu thoại trong hệ thống CDMA nờn giao thoa ở ngƣời sử dụng
khỏc giảm một cỏch đỏng kể. Dung lượng hệ thống CDMA tăng khoảng 2 lần và suy giảm truyền dẫn trung bỡnh của mỏy di động giảm khoảng ẵ vỡ dung lượng được xỏc định theo mức giao thoa ở những người sử dụng khỏc.
1.6.3. ƯU ĐIỂM CỦA CDMA 1.6.3.1. Dung lượng tăng cao 1.6.3.1. Dung lượng tăng cao
Dung lượng của hệ thống CDMA cao hơn 8-10 lần dung lượng của một hệ thống tương tự AMPS, hay 4-5 lần dung lượng của hệ thống GSM. Hệ thống CDMA sử dụng một kỹ thuật trải phổ duy nhất, rất nhiều người sử dụng cú thể cựng chia sẻ một băng tần, mà khụng cần phải sử dụng chung theo kiểu phõn chia theo thời gian. Vỡ vậy, một hệ thống CDMA cú thể xử lý cựng một lỳc nhiều người dựng hơn cỏc hệ thống GSM. Hệ thống CDMA là một hệ thống cú dung lượng mềm. Dung lượng phụ thuộc vào ngưỡng nhiễu của hệ thống để duy trỡ một hệ số chất lượng nhất lượng. Nghĩa là, dung lượng của hệ thống CDMA chỉ bị hạn chế bởi yờu cầu chất lượng của dịch vu.
1.6.3.2. Cải thiện chất lượng cuộc gọi
Hệ thống CDMA cú chất lượng õm thanh tốt và ổn định.Hệ thống CDMA sử dụng điều khiển cụng suất nhanh và chớnh xỏc.Trạm gốc gửi cỏc lệnh điều khiển cụng suất phỏt đến mọi mỏy di động đang hoạt động, giảm bớt cụng suất phỏt của cỏc mỏy di động ở gần và tăng cụng suất của mỏy ở xa.Điều này làm cho mức nhiễu giao thoa trong băng tần trở nờn bằng phẳng và mức cụng suất tổng cộng giảm bớt. Cỏc nhiễu cú cụng suất quỏ lớn bị triệt tiờu.Trong nền nhiễu bằng phẳng này, cỏc trạm cú thể dễ dàng lọc ra thụng tin dành riờng.
Tỷ lệ rớt cuộc gọi giảm thiểu trong hệ thống CDMA vỡ khả năng hoạt động trong cựng một băng tần của cỏc sector. Cỏc cuộc gọi được chuyển giao “mềm” khi cỏc mỏy di động di chuyển từ vựng này sang vựng khỏc.
Cỏc bộ mỏ húa, giải mĩ thoại của CDMA sử dụng một kỹ thuật cải tiến. Chỳng chỉ truyền cỏc thụng tin cần thiết và bỏ qua cỏc tiếng ồn khỏc. Thụng tin thoại được nộn tốt hơn khi bỏ qua cỏc khoảng lặng
1.6.3.3 Đơn giản húa quy hoạch hệ thống
Hệ thống CDMA sử dụng cựng một băng tần cho tất cả cỏc cell. Điều này đơn giản húa quỏ trỡnh quy hoạch và thiết kế hệ thống. Ở cỏc hệ thống khỏc (tương tự hay GSM ), tồn bộ băng tần được chia thành cỏc đoạn chia nhỏ khỏc nhau và cỏc cell cận kề phải sử dụng cỏc khoảng tần số khỏc nhau nhằm trỏnh nhiễu. Hệ thống như vậy cần phải được quy hoạch tần số cẩn thận và mỗi thay đổi đối với hệ thống cũng phải xem xột vấn đề quy hoạch tần số. Hệ thống CDMA khụng gặp phải bài toỏn khú của quy hoạch tần số, vỡ cỏc cell sử dụng băng tần như nhau.
1.6.3.4. Tăng cường bảo mật
Bảo mật trong CDMA được đảm bảo nhờ vào cỏch thức làm việc của hệ thống. Mỗi cuộc gọi được trải ra tồn độ rộng của băng thụng (1.25 MHz hay cao hơn ), cao trộn lẫn với cỏc chuỗi mĩ, chỉ trạm gốc và trạm di động mới cú thể hiểu và tỏch ra cỏc thụng tin hữu ớch. Đối với cỏc mỏy thu trộm, khi khụng cú chuỗi mĩ này, tớn hiệu thu đƣợc chỉ tựa như cỏc tớn hiệu nhiễu nền. Mục tiờu phỏt triển ban đầu