II. CẤU TRÚC MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG c-+cccccecerre
3. Bảo mật cuộc gọi vă tăng cường bảo mật cuộc gọi trong CDMA
Hệ thống CDMA cung cấp chức năng bảo mật cuộc gọi mức độ cao vă về cơ bản lă khơng tạo ra xuyín đm, việc sử dụng mây thu tìm kiếm vă sử dụng bất hợp phâp kính RE: Receiver Forward chanel, lă khĩ khăn đối với hệ thống tổ ong số CDMA
bởi vì tín hiệu CDMA đê được trộn: scrambling. Về cơ bản thì cơng nghệ CDMA
cung cấp khả năng bảo mật cuộc gọi vă câc khả năng bảo vệ khâc. Trong cơng nghệ CDMA, quan trọng nhất lă mổi User cĩ một mê code riíng biệt nín khơng
User năo lẩn lộn với User năo cê, ngoăi ra để thực hiện được cuộc gọi thì ở bộ phận
thu phẩi cĩ mê PN giống như ở phần phât. Chính vì thế mă nĩ cĩ tính bảo mật rất
cao.
ˆ ~ .~e° ~ ° ` ~ ˆ^ ..^ 2s 4. Bộ mê- giêi mê thoại vă tốc độ biín đơi
=5... pc c7: .= :::_— ễŠ n— =maẫằsaằẳằaăằăammm
CƠNG NGHỆ CDMA ~ KỸ THUẬT TRẢI PHỔ DS/§S
Bộ mê - giải mê thoại của hệ thống CDMA được thiết kế với câc tốc độ biến đổi S§Kb/s. Dich vụ thoại 2 chiều của tốc độ số liệu biến đổi cung cấp thơng tin thoại cĩ sử dụng thuật tôn mê - giải mê thoại tốc độ số liệu biến đổi động giữa BS vă mây di động. Bộ mê - giêi mê thoại phía phât lấy mẫu tín hiệu thoại để tạo ra câc
gĩi tín hiệu thoại được mê hô dùng để truyền tới phía thu. Bộ mê - giai mê thoại
phía thu sẽ giải mê câc gĩi tín hiệu thoại thu được thănh căc mẩu tín hiệu thoại.
Hai bộ mê - giêi mê thoại thơng tin với nhau ở 4 nấc tốc độ truyền dẫn lă 9600
bps, 4800 bps, 2400 bps, 1200 bps, câc tốc độ năy được chọn theo điều kiện hoạt
động vă theo bản tin hoặc số liệu. Thuật tôn mê - giêi mê thoại chấp nhận CELP
(mê dự đôn tuyến tính thực tế), thuật tôn dùng cho hệ thống CDMA lă QCELP. Bộ mê - giêi mê thoại biến đổi sử dụng ngưỡng tương thích để chọn tốc độ số liệu. Ngưỡng được điểu khiển theo cường độ của tạp đm nền vă tốc độ số liệu sẽ chỉ chuyển đổi thănh tốc độ cao khi cĩ tín hiệu thoại văo. Do đĩ tạp đm nền bị triệt
tiíu đi để tạo ra sự truyền dẩn thoại chất lượng cao trong mơi trường tạp đm. 5. Chuyển giao trong cơng nghệ CDMA-Handdoff
Ở câc hệ thống thơng tin di động tổ ong, chuyển giao xảy ra khi đang lăm câc thủ tục thđm nhập mạng hoặc đang cĩ cuộc gọi. Mục đích của chuyển giao lă để
đảm bảo chất lượng đường truyền khi một trạm gốc đang phục vụ nĩ. Khi đĩ, nĩ
phải chuyển lưu lượng sang một trạm gốc mới hay một kính mới. Ở CDMA tổn tại
hai dạng chuyển giao lă chuyển giao mền (Soft Handoff) vă chuyển giao cứng
(Hard Handoff).
e Chuyển giao giữa câc ơ hay chuyển giao mềm (Soft Handoff).
e Chuyển giao giữa câc đoạn ơ (Intersector) hay chuyển giao mềm hơn
(Softer Handoff).
e Chuyển giao cứng giữa hệ thống CDMA năy voi CDMA khâc.
e Chuyển giao cứng giữa hệ thống CDMA đến hệ thống tượng tự.
————————————TcT—Ừ—ừ————FE——TFP-F-F-r-r-srnrsrvsrrrs-sraaa-.-Ỷ-.-.-.-..--y-ờaờợờớŸỶY"ẳt“"Tïẳợnnẳi]—-=s-=rrr
GVHD : Ts Hồ Ngọc Bâ Trang 37
CƠNG NGHỆ CDMA - KỸ THUẬT TRẢI PHỔ DS/§S
Trong khi hệ thống Analog vă hệ thống TDMA số chấp nhận hình thức chuyển
mạch “cắt trước khi nối“ thì chuyển vùng mín của hệ thống CDMA chấp nhận hình
thức chuyển mạch “nối trước khi cắt”.
Sau khi cuộc gọi được thiết lập thì mây di động tiếp tục tìm tín hiệu của BS bean
cạnh để so sânh cường độ tín hiệu của ơ bín cạnh với cường độ tín hiệu của ơ đang
sử dụng. Nếu cường độ tín hiệu đạt đến một mức nhất định năo đĩ cĩ nghĩa lă mây
di động đê chuyển vùng phục vụ của một BS mới vă trạng thâi chuyển vùng mền cĩ thể bắt đầu. Mây di động chuyển một bản tin điều khiển tới MSC để thơng bâo về
cường độ tín hiệu vă số hiệu của BS mới vă bắt đầu quâ trình chuyển vùng mễn
trong khi vẩn giữ đường kết nối ban đầu. Trong trường hợp mây di động đang trong một vùng chuyển đổi giữa hai BS thì cuộc gọi được thực bởi cả hai BŠ sao cho chuyển vùng mền cĩ thể thực hiện được mă khơng cĩ hiện tượng ping-pong giữa
chúng. BS ban đầu cắt đường kết nối cuộc gọi khi việc đấu nối cuộc gọi với BS mới
đê thực hiện thănh cơng. a. Chuyển giao mềm
Chuyển giao mềm vă mềm hơn dựa trín nguyín tắc kết nối “nối trước khi cắt”
(“Make before break”) . Chuyển giao mềm hay chuyển giao giữa câc ơ lă chuyển
giao được thực hiện giữa câc ơ khâc nhau .
Chuyển giao mềm lă chuyển giao trong đĩ trạm di động bắt đầu thơng tin với một trạm gốc mới mă vẫn chưa cắt thơng tin với trạm gốc cũ . Chuyển giao mềm chỉ cĩ thể thực hiện khi cả trạm gốc cũ lẫn trạm gốc mới đều lăm việc ở cùng một tần số vì thế nĩ được sử dụng trong hệ thống CDMA vì ở đđy sử dụng chung một kính
tần số nín trạm đi:đệng khơng cđn thay đổi kính tần số khi nĩ chuyển văo một ơ
khâc .
Với chuyển giao mềm, trạm di động đồng thời cĩ thể thơng tin với hai hay nhiều
trạm gốc . Tín hiệu từ câc trạm gốc năy cĩ thể được kết hợp với nhau ở đường xuống để tăng cường chất lượng của đường truyền . Dưới đđy ta xĩt quâ trình
chuyển giao mềm khi trạm di động thơng tin đồng thời với hai trạm gốc .
=5... Ơẳẳ=Ả(Ĩ=s5sễ=ưšơnssanaaaaaiNNn
CƠNG NGHỆ CDMA - KỸ THUẬT TRẢI PHỔ DS/SS
Trong khi thiết lập kết nối , trạm di động phât hiện vă bâm theo trạm gốc cĩ
cơng suất lớn nhất . Đồng thời trạm di động liín tục giâm sât cơng suất của câc trạm gốc lđn cận . Khi phât hiện một trạm gốc mới cĩ cơng suất đủ lớn (so với cơng suất
của trạm gốc đang bâm), trạm di động sẽ thơng bâo điểu năy cho trạm gốc mă nĩ đang bâm . Trạm gốc năy sẽ thơng bâo cho trung tđm chuyển mạch để cho phĩp
trạm gốc thứ hai phât vă thu lưu lượng từ trạm di động . Ở chuyển giao mềm, đối
với mỗi khung cho trước việc chọn ơ tốt hơn được thực hiện mă khơng cần cho phĩp thay mới hay huỷ bỏ ơ cũ như ở chuyển giao cứng . Trong thực tế để trânh việc xảy ra chuyển giao thường xuyín , ơ thứ hai chỉ được cho phĩp khi cường độ tín hiệu của nĩ khâ lớn (6dB chẳng hạn) so với ơ thứ nhất . Một điểm đâng lưu ý lă chuyển giao mềm cho phĩp tăng dung lượng cuả hệ thống CDMA cĩ tải cao vă tăng vùng phủ ơ
ở hệ thống cĩ tải thấp ..
b. Chuyển giao cứng
Chuyển giao cứng được thực hiện khi cần chuyển lưu lượng sang một kính tần
số mới . Câc hệ thống thơng tin di động tổ ong FDMA vă TDMA đều chỉ sử dụng
phương thức chuyển giao năy .
Chuyển giao cứng dựa trín nguyín tắc “cắt trước khi nối”: Break before make.
Ở phương phâp chuyển giao năy kết nối với kính cũ bị cắt trước khi kết nối với
kính mới được thực hiện . Nhược điểm của chuyển giao cứng lă cĩ thể xảy ra rớt
cuộc gọi do chất lượng của kính mới chuyển đến trở nín quâ xấu trong khi kính cũ đê bị cắt.
Chuyển giao CDMA đến CDMA: trạm di động chuyển dịch giữa câc ơ hay đoạn
ơ lăm việc ở tần số CDMA khâc nhau.
Chuyển giao cứng CDMA đến tương tự: trạm di động chuyển kính lưu lượng
CDMA đến kính tiếng tương tự.
6. Tâch tín hiệu thoại
Trong thơng tin hai chiểu song cơng tổng quât thì tỉ số chiếm dụng tải của tín
hiệu thoại khơng lớn hơn 35%. Trong trường hợp khơng cĩ tín hiệu thoại trong hệ
mang DINNG-G-G-G-G-G-T-GH-HINHG---IING-EƠGEEEEIDDDDDDDDDDOOAOOAaAaaaAaABAaAaBaBaBaBaBananaựaợannnnaaơơơơơnggnnnaơợợơngnnnaơợơơơna “]7_<_——mn
GVHD : Ts Hồ Ngọc Bâ Trang 39
CƠNG NGHỆ CDMA - KỸ THUẬT TRẢI PHỔ DS/SS
thơng TDMA vă FDMA thì khĩ âp dụng yếu tố tích cực thoại vì trể thời gian định vị
lại kính tiếp theo lă quâ dăi. Nhưng do tốc độ truyền dẫn số liệu giảm nếu khơng
cĩ tín hiệu thoại trong hí thống CDMA nín giao thoa ở người sử dụng khâc giảm
một câch đâng kể. Dung lượng hệ thống CDMA tăng khoảng 2 lẫn vă suy giảm truyền dẩn trung bình của mây di động giảm khoảng 1⁄2 vì dung lượng được xâc định
theo mức giao thoa ở những người sử dụng khâc.
1. Giâ trị Eb/No thấp vă vấn đề chống lổi
Eb/No lă tỉ số của năng lượng trín mỗi bit đối với mật độ phổ cơng suất tạp đm, đĩ lă giâ trị tiíu chuẩn để so sânh hiệu suất của phương phâp điều chế vă mê hô
-
số.
Khâi niệm Eb/No tương tự như tỉ số sĩng mang ttạp đm của phương phâp FM
analog. Do độ rộng kính băng tần rộng được sử dụng mă hệ thống CDMA cung cấp
một hiệu suất vă độ dư mê sửa sai cao. Nĩi câch khâc thì độ rộng kính bị giới hạn
trong hệ thống điều chế số băng tần hẹp, chỉ câc mê sửa sai cĩ hiệu suất vă độ dư
thấp lă được phĩp sử dụng sao cho giâ trị Eb/No cao hơn giâ trị mă CDMA yíu cầu.
Mê sửa sai trước được sử dụng trong hệ thống CDMA cùng với giải điều chế số cĩ hiệu suất cao. Cĩ thể tăng dung lượng vă giảm cơng suất yíu cầu với mây phât nhờ
giảm Eb/No.
VII. CÂC ƯU ĐIỂM CỦA CƠNG NGHỆ CDMA
Hiện nay, cơng nghe CDMA với kỹ thuật trải phổ đang đĩn nhận được sự
quan tđm rất lớn. Trải phổ hoặc đang được sử dụng hoăc đang được đề suất cho việc
sử dụng trong rất nhiều câc lỉnh vực ứng dụng mới như: mạng thơng tin câ nhđn
PCN : Personal Cựiinunication Network, câc mạng vùng nội hạt vơ tuyến WLAN : Wireless Local Area Network, câc tổng đăi nhânh tư nhđn vơ tuyến WPBX :
Wireless Private Branch Network, câc hệ thống theo dõi kiểm kí vơ ttuyến, câc hệ thống bâo động, hệ thống định vị toăn cầu GPS Global Position System.
ỶÝ a2 T000
80nnngggngyynnnnnnnnnny=.—.—hm=—=
CƠNG NGHỆ CDMA - KỸ THUẬT TRẢI PHỔ DS/SS
Xu thế phât triển của thơng tin di động trín thế giới cho thấy rằng câc hệ thống
thơng tin di động trong tương lai sẽ khơng chỉ sử dụng cộng nghệ CDMA hoặc cộng
nghệ lai ghĩp mă chủ yếu lă kết hợp giữa CDMA vă TDMA.
Cơng nghệ CDMA đê được ứng dụng trong thơng tin di động với câc tiíu
chuẩn như: IS-95 CDMA, CDMA 2000, W-CDMA. Sau đđy ta sẽ khảo sât một số
vấn để quan trong nhất ở câc hệ thống thơng tin di động tổ ong để thấy được câc ưu
nhược điểm của hệ thống CDMA so với câc hệ thống khâc.
1. Chất lượng cao _
Cơng nghệ CDMA cung cấp dịch vụ thoại, dữ liệu cĩ chất lượng trội hơn hẳn câc cơng nghệ khâc nhờ câc đặc điểm :
Cơng nghệ CDMA vận dụng kỹ thuật trải phổ tín hiệu trín băng thơng 1,/25MHz cho phĩp hạn chế ở mức độ cao can nhiễu của câc tín hiệu khâc , cho khả năng xđm nhập văo câc toă nhă cũng như chất lượng bảo mật cao hơn so với câc cơng nghệ đê cĩ khâc .
Với kỹ thuật chuyển giao mềm , cùng một lúc thuí bao cĩ thể liín lạc với nhiều trạm gốc cho cùng một cuộc gọi , từ đĩ hệ thống cũng như thuí bao di động sẽ lựa
chọn được tín hiệu tốt nhất , do đĩ chất lượng cuộc gọi câc vùng biín của trạm gốc được bảo đảm . Nhờ cĩ chuyển giao mềm hạn chế được sự rớt mạch thoại khi
chuyển giao cuộc gọi . Quâ trình chuyển giao năy xảy ra mă thuí bao khơng nhận
biết được .
Hệ thống CDMA cĩ chất lượng đm thanh tốt vă ổn định .
Hệ thống CDMA sử dụng điểu khiển cơng suất nhanh vă chính xâc . Trạm gốc gởi câc lệnh điều khiển cơng suất phât đến mọi mây di:¿ậng đang hoạt động , giảm
bớt cơng suất phât của câc mây di động ở gần vă tăng cơng suất của câc mây ở xa.
Điều năy lăm cho mức nhiễu giao thoa trong câc băng tđn trở nín bằng phẳng vă mức cơng suất tổng cộng giảm bớt . Câc nhiễu cĩ cơng suất quâ lớn bị triệt tiíu .
Trong nín nhiễu bằng phẳng năy , câc trạm cĩ thể dễ dăng lọc ra thơng tin dănh riíng .
nu nan nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnntnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnne—————————————_——————m————.
GVHD : Ts Hồ Ngọc Bâ Trang 41
CƠNG NGHỆ CDMA - KỸ THUẬT TRẢI PHỔ DS/SS
Tỷ lệ rớt cuộc gọi giảm thiểu trong hệ thống CDMA vì khả năng hoạt động trong
cùng một băng tần của câc sector . Câc cuộc gọi được chuyển giao mềm khi câc
mây di động chuyển từ vùng năy sang vùng khâc .
Câc bộ mê hô/giải mê thoại của CDMA sử dụng một kỹ thuật cải tiến. Chúng
chỉ truyền câc thơng tin cần thiết vă bỏ qua câc tiếng ồn khâc . Thơng tin thoại được nĩn tốt hơn khi bỏ qua câc khoảng lặng.
2. Dung lượng lớn
Dung lượng của hệ thống CDMA cao hơn 8 —10 lần dung lượng cuả một hệ thống
tương tự AMPS, hay 4 -5 lần dung lượng của hệ thống GSM.
Hệ thống CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ , rất nhiều thuí bao cĩ thể chia sẻ
một băng tần mă khơng phải sử dụng chung theo kiểu phđn chia theo thời gian . Vì vậy, một hệ thống CDMA cĩ thể xử lý cùng một lúc nhiều thuí bao hơn câc hệ
thống GSM.
Thơng thường vấn để nhiễu ảnh hưởng rất lớn đến dung lượng của hệ thống , do đĩ muốn tăng dung lượng phải giảm nhiễu xuống . Cơng nghệ CDMA đê giải quyết vấn để năy nhờ kỹ thuật điều khiển cơng suất tạo ra mức cơng suất phât của câc thuí bao sao cho đạt cùng mức cơng suất thu được tại trạm gốc , điều khiển cơng suất lăm giảm can nhiễu , do đĩ sẽ tăng dung lượng của hệ thống .
Ta cĩ bảng dung lượng của một trạm gốc trong câc hệ thống với câc giả thiết
sau :
e 10MHz/I0MHz (Tx/Rx). e Trạm gốc cĩ 3 sector.
° Dung lượng của GSM với câc hệ số sử dụng lại tần số Đ =4,N =3.
TT N--GH--NHH---HN_NYU000ngynnunnữớïtớïẵnnunnnngggguự/ýyý;yý;ỹ;ý/ợýỹẹỹỷợợợunng TT" nnnnaợynrarrrrzrzï1Ẳ1Ắ†—-=m.
GVHD : Ts Hồ Ngọc Bâ Trang 42
CƠNG NGHỆ CDMA - KỸ THUẬT TRẢI PHỔ DS/SS
Hệ số sử dụng lại tần số của CDMA lă N=l.
Thơng số GSM | GSM | AMPS | CDMA CDMA (N=3) | (=4) (8Kbps) | (13Kbps) Băng thơng kính vơ 200 200 30 1230 1230
tuyến (10MHz) Tổng số kính vơ tuyến 50 50 312 8 8 (10MHz) Số kính lưu lượng 7.5 1.5 1 22 14 thoạ1⁄sĩng mang Hệ số sử dụng lại tần số 3 4 7 1 1 Số sĩng mang/sector 6 4 15 8 8 Số kính lưu thoạ1/sector 45 30 15 176 112 Số thuí bao/trạm gốc 3956 | 2480 1064 17361 10750
Bảng dung lượng của một trạm gốc trong câc hệ thống
3.Vùng phủ sĩng rộng
Trong hệ thống CDMA., mỗi cell cĩ vùng phủ lớn . Do vậy , toăn bộ hệ thống
cần ít trạm gốc hơn câc hệ thống thơng thường .
Vùng phủ của mỗi cell được tăng cường do CDMA âp dụng kỹ thuật điều
khiển cơng suất nhanh vă chính xâc . Điều năy cũng thu được từ việc tất cả câc cell dùng chung băng tần nín nhiễu giảm bớt .
Cơng nghệ CDMA cung cấp vùng phủ sĩng rộng hơn hẳn GSM mặc dù sử
dụng mây đầu cuối cĩ cơng suất phât thấp hơn , do đĩ hệ thống CDMA chỉ cần số
lượng câc trạm gốc ít hơn từ 2 đến 2,5 lần so với hệ thống GSM cĩ cùng vùng phủ
sĩng , cho nín giảm chỉ phí thiết lập mạng . Khi mạng đê được thiết lập thì sự quan hệ qua lại giữa dung lượng vă vùng phủ sĩng sẽ tự động giảm, vă ngược lại khi số lượng thuí bao giảm thì vùng phủ sĩng sẽ tăng.
=6 “ ẳ=<êằ =aẫšẫẵơăaăẵăaanĩxNxm
CƠNG NGHỆ CDMA - KỸ THUẬT TRẢI PHỔ DS/§S
4. Chuyển giao mềm
Chuyển giao mềm gĩp phần cho tiếng nĩi cĩ chất lượng cao bởi sự chuẩn bị kết
nối trước (make before break) . Kỹ thuật CDMA lăm việc theo phương thức khi MS