Cộng đồng chia sẻ tri thức Lib24.vn

Công nghệ CDMA - Ebook

Gửi bởi: Khoa CNTT - HCEM 30 tháng 12 2019 lúc 10:48 | Được cập nhật: 23 tháng 2 lúc 21:46 Kiểu file: PDF | Lượt xem: 321 | Lượt Download: 0 | File size: 0.954588 Mb

Nội dung tài liệu

Tải xuống
Link tài liệu:
Tải xuống

Các tài liệu liên quan


Có thể bạn quan tâm


Thông tin tài liệu

CÖNG NGHÏÅ CDMA

1

TÖÍNG QUAN VÏÌ HÏÅ THÖËNG
ÀIÏÅN THOAÅI DI ÀÖÅNG TÖÍ ONG

1.1. Töíng quan
Toaân böå vuâng phuåc vuå cuãa hïå thöëng àiïån thoaåi di àöång töí ong àûúåc
chia thaânh nhiïìu vuâng phuåc vuå nhoã, goåi laâ caác ö, möîi ö coá möåt
traåm göëc phuå traách vaâ àûúåc àiïìu khiïín búãi töíng àaâi sao cho thuï
bao coá thïí vêîn duy trò àûúåc cuöåc goåi möåt caách liïn tuåc khi di
chuyïín giûäa caác ö.
Hònh 1.1 àûa ra möåt maång àiïån thoaåi di àöång töí ong bao göìm caác
traåm göëc (BS). Möåt vuâng phuåc vuå cuãa möåt BS àûúåc goåi laâ ö vaâ
nhiïìu ö àûúåc kïët húåp laåi thaânh vuâng phuåc vuå cuãa hïå thöëng.
Trong hïå thöëng àiïån thoaåi di àöång töí ong thò têìn söë maâ caác maáy di
àöång sûã duång laâ khöng cöë àõnh úã möåt kïnh naâo àoá maâ kïnh àaâm
thoaåi àûúåc xaác àõnh nhúâ kïnh baáo hiïåu vaâ maáy di àöång àûúåc àöìng
böå vïì têìn söë möåt caách tûå àöång. Vò vêåy caác ö kïì nhau nïn sûã duång
têìn söë khaác nhau coân caác ö úã caách xa hún laâ möåt khoaãng caách nhêët
àõnh coá thïí taái sûã duång cuâng möåt têìn söë àoá. Àïí cho pheáp caác maáy
di àöång coá thïí duy trò cuöåc goåi liïn tuåc trong khi di chuyïín giûäa
caác ö thò töíng àaâi seä àiïìu khiïín caác kïnh baáo hiïåu hoùåc kïnh lûu
lûúång theo sûå di chuyïín cuãa maáy di àöång àïí chuyïín àöíi têìn söë cuãa
maáy di àöång àoá thaânh möåt têìn söë thñch húåp möåt caách tûå àöång.
Hiïåu quaã sûã duång têìn söë cuãa hïå thöëng àiïån thoaåi di àöång tùng lïn
vò caác kïnh RF giûäa caác BS kïì nhau coá thïí àûúåc àõnh võ möåt caách
coá hiïåu quaã nhúâ viïåc taái sûã duång têìn söë vaâ do àoá dung lûúång thuï
bao àûúåc phuåc vuå seä tùng lïn.

CÖNG NGHÏÅ CDMA

2

Hònh 1.1: Hïå thöëng àiïån thoaåi di àöång

1.2. Cêëu hònh hïå thöëng
Hïå thöëng àiïån thoaåi di àöång töí ong bao göìm caác maáy àiïån thoaåi di
àöång trïn ö tö (hay xaách tay), BS vaâ MSC (trung têm chuyïín
maåch àiïån thoaåi di àöång).
Maáy àiïån thoaåi di àöång bao göìm caác böå thu/phaát RF, anten vaâ böå
àiïìu khiïín; BS bao göìm caác böå thu/phaát RF àïí kïët nöëi maáy di
àöång vúái MSC, anten, böå àiïìu khiïín, àêìu cuöëi söë liïåu vaâ nguöìn.
MSC sûã lyá caác cuöåc goåi ài vaâ àïën tûâ möîi BS vaâ cung cêëp chûác nùng
àiïìu khiïín trung têm cho hoaåt àöång cuãa têët caã caác BS möåt caách
hiïåu quaã vaâ àïí truy nhêåp vaâo töíng àaâi cuãa maång àiïån thoaåi cöng
cöång. Chuáng bao göìm böå phêån àiïìu khiïín, böå phêån kïët nöëi cuöåc
goåi, caác thiïët bõ ngoaåi vi vaâ cung cêëp chûác nùng thu nhêåp söë liïåu
cûúác àöëi vúái caác cuöåi goåi àaä hoaân thaânh.
Caác maáy di àöång, BS vaâ MSC àûúåc liïn kïët vúái nhau thöng qua
caác àûúâng kïët nöëi thoaåi vaâ söë liïåu. Möîi maáy di àöång sûã duång möåt
cùåp kïnh thu/phaát RF. Vò caác kïnh lûu lûúång khöng cöë àõnh úã möåt
kïnh RF naâo maâ thay àöíi thaânh caác têìn söë RF khaác nhau phuå
thuöåc vaâo sûå di chuyïín cuãa maáy di àöång trong suöët quaá trònh cuöåc
goåi nïn cuöåc goåi coá thïí àûúåc thiïët lêåp qua bêët cûá möåt kïnh naâo àaä
àûúåc xaác àõnh trong vuâng àoá. Cuäng tûâ nhûäng quan àiïím vïì hïå
thöëng àiïån thoaåi di àöång maâ thêëy rùçng têët caã caác kïnh àaä àûúåc xaác

CÖNG NGHÏÅ CDMA

3

àõnh àïìu coá thïí bêån do àaä àûúåc kïët nöëi möåt caách àöìng thúâi vúái caác
maáy di àöång.
Böå phêån àiïìu khiïín cuãa MSC, laâ traái tim cuãa hïå thöëng töí ong, seä
àiïìu khiïín, sùæp àùåt vaâ quaãn lyá toaân böå hïå thöëng.
Töíng àaâi töí ong kïët nöëi caác àûúâng àaâm thoaåi àïí thiïët lêåp cuöåc goåi
giûäa caác maáy thuï bao di àöång vúái nhau hoùåc caác thuï bao cöë àõnh
vúái caác thuï bao di àöång vaâ trao àöíi caác thöng tin baáo hiïåu àa
daång qua àûúâng söë liïåu giûäa MSC vaâ BS.
Caác thöng tin thoaåi vaâ baáo hiïåu giûäa maáy di àöång vaâ BS àûúåc
truyïìn ài qua kïnh RF, caác àûúâng kïët nöëi thoaåi vaâ söë liïåu cöë àõnh
àûúåc sûã duång àïí truyïìn caác thöng tin thoaåi vaâ baáo hiïåu giûäa BS vaâ
MSC.
1.3. Sûå phaát triïín cuãa hïå thöëng töí ong
Hïå thöëng àiïån thoaåi di àöång thûúng maåi àêìu tiïn àûúåc àûa vaâo aáp
duång sûã duång bùng têìn 150 MHz taåi Saint Louis - Myä vaâo nùm
1946 vúái khoaãng caách kïnh laâ 60 KHz vaâ söë lûúång kïnh bõ haån chïë
chó àïën 3.
Àoá laâ hïå thöëng baán song cöng vaâ vò thïë maâ ngûúâi àaâm thoaåi bïn
kia khöng thïí noái àûúåc trong khi ngûúâi àaâm thoaåi bïn naây àang
noái vaâ viïåc kïët nöëi laâ nhên cöng nhúâ àiïån thoaåi viïn.
Sau àoá, nhúâ möåt söë caãi tiïën maâ hïå thöëng IMTS MJ bao göìm 11
kïnh úã bùng têìn 150 MHz vaâ hïå thöëng ITMS MK bao göìm 12
kïnh úã bùng têìn 450 MHz àaä àûúåc sûã duång vaâo nùm 1969.
Àoá laâ hïå thöëng song cöng vaâ möåt BS coá thïí phuåc vuå cho möåt vuâng
baán kñnh röång túái 80 Km.
1.3.1. AMPS (Dõch vuå àiïån thoaåi di àöång tiïn tiïën)
AMPS laâ möåt hïå thöëng àiïån thoaåi di àöång töí ong do AT & T vaâ
Motorola - Myä àïì xuêët sûã duång vaâo nùm 1982. Àïí sûã duång hiïåu
quaã hún nguöìn têìn söë coá giúái haån nïn vuâng phuåc vuå röång cuãa noá
àûúåc phên chia thaânh caác ö nhoã vaâ dõch vuå cung cêëp sûã duång möåt

CÖNG NGHÏÅ CDMA

4

têìn söë nhêët àõnh vúái möåt cöng suêët nhoã àïí cho pheáp caác BS úã caách
xa möåt khoaãng caách nhêët àõnh coá thïí taái sûã duång cuâng möåt têìn söë
àoá möåt caách àöìng thúâi. Sau àoá, ngûúâi ta coi vuâng phuåc vuå tûúng
ûáng nhû möåt hònh luåc giaác àïí laâm àún giaãn hoaá viïåc thiïët kïë vaâ
tñnh toaán lyá thuyïët vïì maång àiïån thoaåi di àöång.
Taái sûã duång têìn söë liïn quan àïën viïåc àõnh võ caác BS àïí taái sûã
duång caác têìn söë chñnh xaác, khöng phaãi sûã duång cuâng möåt têìn söë
giûäa caác BS kïì nhau maâ chó sûã duång laåi úã möåt khoaãng caách nhêët
àõnh hoùåc xa hún nhùçm laâm giaãm giao thoa giûäa caác kïnh giöëng
nhau. Hònh 1.2 àûa ra caác mêîu taái sûã duång têìn söë khaác nhau.

Hònh 1.2 Mêîu taái sûã duång têìn söë

Trïn hònh 1.2 ta thêëy caác cuåm mêîu taái sûã duång têìn söë cuãa caác BS
vúái têët caã caác bùng têìn coá thïí, söë lûúång caác ö trong cuåm àoá àûúåc goåi
laâ yïëu töë taái sûã duång têìn söë (K).

Hònh 1.3: Buáp soáng cuãa anten àõnh hûúáng

CÖNG NGHÏÅ CDMA

5

Trong trûúâng húåp naây thò hiïåu quaã taái sûã duång têìn söë tùng lïn
nïëu möåt anten àõnh hûúáng àûúåc sûã duång taåi BS vò giao thoa têìn söë
chó aãnh hûúãng àïën caác BS sûã duång cuâng möåt kïnh trong anten
phaát xaå àõnh hûúáng vaâ vò vêåy maâ giao thoa cuãa caác kïnh chñnh
tùng (thöng thûúâng sûã duång vuâng phuã soáng 120o).
Khi xuêët hiïån traång thaái chuyïín vuâng thò tñn hiïåu àaä àûúåc kïët nöëi
vúái BS coá khaã nùng thu nhêån tñn hiïåu töët. Trong traång thaái
chuyïín vuâng thò kïnh bõ ngùæt trong möåt khoaãng thúâi gian ngùæn
(150 ms) vaâ chuyïín vuâng seä bõ trò hoaän hoùåc bõ caãn trúã trong
trûúâng húåp khöng coá kïnh trong ö múái.
Dõch vuå chuyïín vuâng ngoaâi hïå thöëng thöng thûúâng coá thïí àûúåc
cung cêëp trong möåt vuâng phuåc vuå khaác, do möåt hïå thöëng khaác
àiïìu khiïín maâ thuï bao noái àïën khöng àùng kyá.
1) So saánh giûäa caác hïå thöëng analog
Baãng 1.1 àûa ra caác so saánh vïì tham söë cuãa 4 hïå thöëng thöng
duång.
TSCS/ETAC
NMT900
S

Tham söë

AMPS

NMT450

Bùng Tx

8000 MHz 9000 MHz

9000 MHz

450-470
MHz

Khoaãng caách kïnh

30 KHz

25 KHz

25/1,25
KHz

25/20 KHz

Khoaãng caách song cöng

45 MHz

45 MHz

45 MHz

10 MHz

Caác kïnh

832

920*

1000
(1999)

180/225

Loaåi àiïìu chïë

FM

FM

FM

FM

Àöå lïåch àónh

12 KHz

9,5 KHz

4,7 KHz

4,7 KHz

Thiïët bõ neán daän

2:1
Syllabic

2:1 Syllabic

2:1
Syllabic

Khöng

Kïë hoaåch ö

4, 7, 12

4, 7, 12

7, 9, 12

7

Àiïìu chïë kïnh àiïìu khiïín

FSK

FSK

FFSK

FFSK

Àöå lïåch kïnh àiïìu khiïín

8 KHz

6,4 KHz

3,5 KHz

3,5 KHz

CÖNG NGHÏÅ CDMA

6

Maä kïnh àiïìu khiïín

Mancheste
Manchester
r

NRZ

NRZ

Dung lûúång kïnh àiïìu khiïín

77000

62000

13000

13000

Töëc àöå truyïìn dêîn

10 Kb/s

8 Kb/s

1,2 Kb/s

1,2 Kb/s

Bñ mêåt thoaåi

Coá thïí

Coá thïí

Khöng

Khöng

Coá

Coá

Bõ giúái haån

Dõch vuå chuyïín vuâng ngoaâi
Coá
hïå thöëng

Baãng 1.1: So saánh caác tham söë cuãa caác hïå thöëng töí ong

1.3.2. TDMA
1) Töíng quan
Trong thöng tin TDMA thò nhiïìu ngûúâi sûã duång möåt soáng mang
vaâ truåc thúâi gian àûúåc chia thaânh nhiïìu khoaãng thúâi gian nhoã àïí
giaânh cho nhiïìu ngûúâi sûã duång sao cho khöng coá sûå chöìng cheáo.
TDMA àûúåc chia thaânh TDMA bùng röång vaâ TDMA bùng heåp. Myä
vaâ Nhêåt sûã duång TDMA bùng heåp coân Chêu Êu sûã duång TDMA
bùng röång nhûng caã 2 hïå thöëng naây àïìu coá thïí àûúåc coi nhû laâ sûå
töí húåp cuãa FDMA vaâ TDMA vò ngûúâi sûã duång thûåc tïë duâng caác
kïnh àûúåc êën àõnh caã vïì têìn söë vaâ caác khe thúâi gian trong bùng
têìn.

Hònh 1.4: Phöí TDMA

2) Loaåi hïå thöëng TDMA Bùæc Myä
Loaåi hïå thöëng TDMA Bùæc Myä sûã duång bùng têìn (869 - 894) MHz
vaâ (824 - 849) MHz giöëng nhû hïå thöëng AMPS.
Khoaãng caách soáng mang laâ 30 KHz vaâ möîi kïnh têìn söë àûúåc chia
thaânh 6 khe thúâi gian.

CÖNG NGHÏÅ CDMA

7

Hïå thöëng AMPS hiïån taåi coá khaã nùng chuyïín vuâng vúái cêëu truác
khung vaâ cêëu truác khe thúâi gian àûúåc chó ra trïn hònh 1.5 vaâ hònh
1.6.
Hïå thöëng naây maä hoaá tñn hiïåu thoaåi theo maä VSELP (dûå àoaán
töíng vectú tuyïën tñnh töìn taåi), àiïìu chïë /4 DQPSK vaâ hoaåt àöång
theo kiïíu cùåp àöi.
6 thuï bao vúái möåt nûãa töëc àöå trïn möåt kïnh

Hònh 1.5: Cêëu truác khung

a) Daång khe thúâi gian tûâ maáy di àöång àïën traåm göëc
b) Daång khe thúâi gian tûâ traåm göëc túái maáy di àöång
Vúái : 324 bit = 162 kyá hiïåu = 40/6 ms = 6,67 ms
G - thúâi gian guard
R - thúâi gian ramp
SACCH - kïnh àiïìu khiïín liïn kïët chêåm
CDVCC - maä xaác minh maâu söë àaä maä

CÖNG NGHÏÅ CDMA

8

Hònh 1.6: Daång khe thúâi gian
3) GSM (Group Special Mobile)
GSM laâ möåt hïå thöëng thöng tin söë cuãa Chêu Êu tûúng thñch vúái hïå
thöëng baáo hiïåu söë 7. Chuáng sûã duång hïå thöëng TDMA vúái cêëu truác
khe thúâi gian sao cho taåo nïn àûúåc sûå linh hoaåt trong truyïìn
thoaåi, söë liïåu vaâ thöng tin àiïìu khiïín.
Hïå thöëng GSM sûã duång bùng têìn (890 - 915) MHz àïí truyïìn dêîn
tñn hiïåu tûâ maáy di àöång àïën BS vaâ bùng têìn (935 - 960) MHz àïí
truyïìn dêîn tñn hiïåu tûâ BS àïën maáy di àöång. Hònh 1.7 mö taã cêëu
truác khung cuãa hïå thöëng GSM.

Hònh 1.7: Cêëu truác khung

CÖNG NGHÏÅ CDMA

9

1.3.3 CDMA
1) Töíng quan
Lyá thuyïët vïì CDMA àaä àûúåc xêy dûång tûâ nhûäng nùm 1950 vaâ
àûúåc aáp duång trong thöng tin quên sûå tûâ nhûäng nùm 1960. Cuâng
vúái sûå phaát triïín cuãa cöng nghïå baán dêîn vaâ lyá thuyïët thöng tin
trong nhûäng nùm 1980, CDMA àaä àûúåc thûúng maåi hoaá tûâ
phûúng phaáp thu GPS vaâ Ommi-TRACS, phûúng phaáp naây cuäng
àaä àûúåc àïì xuêët trong hïå thöëng töí ong cuãa Qualcomm - Myä vaâo
nùm 1990.
Trong thöng tin CDMA thò nhiïìu ngûúâi sûã duång chung thúâi gian
vaâ têìn söë, maä PN (taåp êm giaã ngêîu nhiïn) vúái sûå tûúng quan cheáo
thêëp àûúåc êën àõnh cho möîi ngûúâi sûã duång. Ngûúâi sûã duång truyïìn
tñn hiïåu nhúâ traãi phöí tñn hiïåu truyïìn coá sûã duång maä PN àaä êën
àõnh. Àêìu thu taåo ra möåt daäy giaã ngêîu nhiïn nhû úã àêìu phaát vaâ
khöi phuåc laåi tñn hiïåu dûå àõnh nhúâ viïåc traãi phöí ngûúåc caác tñn hiïåu
àöìng böå thu àûúåc.
2) Thuã tuåc phaát/thu tñn hiïåu
(1) Tñn hiïåu söë liïåu thoaåi (9,6 Kb/s) phña phaát àûúåc maä hoaá, lùåp,
cheân vaâ àûúåc nhên vúái soáng mang f o vaâ maä PN úã töëc àöå 1,2288
Mb/s (9,6 Kb/s x 128).
(2) Tñn hiïåu àaä àûúåc àiïìu chïë ài qua möåt böå loåc bùng thöng coá àöå
röång bùng 1,25 MHZ sau àoá phaát xaå qua anten.
(3) úã àêìu thu, soáng mang vaâ maä PN cuãa tñn hiïåu thu àûúåc tûâ anten
àûúåc àûa àïën böå tûúng quan qua böå loåc bùng thöng àöå röång bùng
1,25 MHz vaâ söë liïåu thoaåi mong muöën àûúåc taách ra àïí taái taåo laåi
söë liïåu thoaåi nhúâ sûã duång böå taách cheân vaâ giaãi maä.

CÖNG NGHÏÅ CDMA

10

Hònh 1.8: Sú àöì phaát/thu CDMA

3) Caác àùåc tñnh cuãa CDMA
(1) Tñnh àa daång cuãa phên têåp
Trong hïå thöëng àiïìu chïë bùng heåp nhû àiïìu chïë FM analog sûã
duång trong hïå thöëng àiïån thoaåi töí ong thïë hïå àêìu tiïn thò tñnh àa
àûúâng taåo nïn nhiïìu fading nghiïm troång. Tñnh nghiïm troång cuãa
vêën àïì fading àa àûúâng àûúåc giaãm ài trong àiïìu chïë CDMA bùng
röång vò caác tñn hiïåu qua caác àûúâng khaác nhau àûúåc thu nhêån möåt
caách àöåc lêåp.
Nhûng hiïån tûúång fading xaãy ra möåt caách liïn tuåc trong hïå thöëng
naây do fading àa àûúâng khöng thïí loaåi trûâ hoaân toaân àûúåc vò vúái
caác hiïån tûúång fading àa àûúâng xaãy ra liïn tuåc àoá thò böå giaãi àiïìu
chïë khöng thïí xûã lyá tñn hiïåu thu möåt caách àöåc lêåp àûúåc.
Phên têåp laâ möåt hònh thûác töët àïí laâm giaãm fading, coá 3 loaåi phên
têåp laâ theo thúâi gian, theo têìn söë vaâ theo khoaãng caách. Phên têåp
theo thúâi gian àaåt àûúåc nhúâ sûã duång viïåc cheân vaâ maä sûãa sai. Hïå
thöëng CDMA bùng röång ûáng duång phên têåp theo têìn söë nhúâ viïåc
múã röång khaã nùng baáo hiïåu trong möåt bùng têìn röång vaâ fading
liïn húåp vúái têìn söë thûúâng coá aãnh hûúãng àïën bùng têìn baáo hiïåu
(200 - 300) KHz. Phên têåp theo khoaãng caách hay theo àûúâng
truyïìn coá thïí àaåt àûúåc theo 3 phûúng phaáp sau:
Thiïët lêåp nhiïìu àûúâng baáo hiïåu (chuyïín vuâng mïìm) àïí kïët nöëi
maáy di àöång àöìng thúâi vúái 2 hoùåc nhiïìu BS.