Đang tải... (xem toàn văn)
Ứng dụng công nghệ CDMA trong thông tin di động
Mục lụcLời nói đầu .1Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động .11.1. Lịch sử phát triển, đặc điểm truyền sóng và phân loại .11.1.1. Lịch sử và phát triển .11.1.2. Đặc điểm truyền sóng trong thông tin di động .101.1.3. Phân loại các loại hệ thống thông tin di động .141.2. Các đặc tính có bản của thông tin di động .171.3. Cấu trúc chung hệ thống thông tin di động GSM .191.3.1. Sơ đồ khối của hệ thống thông tin di động GSM .191.3.2. Chức năng của các thành phần trong mạng GSM .201.3.2.1. Hệ thống chuyển mạch SS .201.3.2.2. Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC .201.3.2.3. Bộ ghi dịch tạm trú VLR .211.3.2.4. Bộ ghi định vị thường trú HLR .211.3.2.5. Quản lý thuê bao và trung tâm nhận thực AUC .211.3.2.6. Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR .221.3.2.7. Tổng đài cổng GMSC .221.3.3. Hệ thống trạm gốc BSS .231.3.3.1. Bộ điều khiển trạm gốc BSC .231.3.3.2. Trạm thu phát gốc BTS .23 1.3.4. Phân hệ khai thác và bảo dưỡng OSS .231.3.4.1. Khai thác và bảo dưỡng .231.3.4.2. Quản lý thuê bao .241.3.4.3. Quản lý thiết bị di động MS .251.3.5. Máy di động MS .251.3.6. Cấu trúc địa lý vùng mạng GSM .261.3.6.1. Vùng mạng .261.3.6.2. Vùng phục vụ MSC .261.3.6.3. Vùng định vị và quy hoạch .27 .1.3.6.4. Ô (Cell) .28 Chương 2: Tổng quan về mạng thông tin di động thế hệ 3 .292.1. Tổng quan .292.2. Cấu trúc mạng CDMA .302.2.1. Máy thuê bao di động MS .322.2.1.1. Bộ giải điều chế .322.2.1.2. Bộ điều chế .332.2.2. Trạm gốc BS .332.2.2.1. Hệ thống con BTS .342.2.2.2. Thiết bị điều khiển trạm gốc BSC .352.2.2.3. Điều hành trạm gốc BSM .362.2.3. Trung tâm chuyển mạch di động (Tổng đài di động MSC) .372.2.3.1. Hệ thống chuyển mạch truy nhập ASS .382.2.3.2. Hệ thống mạng liên kết INS .382.2.3.3.Hệ thống điều khiển trung tâm CCS .382.2.4. Bộ đăng ký định vị thường trú HLR .392.2.5. Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR .392.2.6. Trung tâm nhận thực AC .402.2.7. Hệ thống điều khiển OS .402.3. Kỹ thuật trải phổ .402.3.1. Trải phổ chuỗi trực tiếp (DS/SS) .412.3.1.1. Các hệ thống DS/SS-BPSK .41 2.3.1.2. Các hệ thống DS/SS-QPSK .492.3.2. Hệ thống nhảy tần (FH/SS) .532.3.2.1. Các hệ thống FH/SS nhanh .542.3.2.2. Các hệ thống FH/SS chem 582.3.3. Hệ thống nhảy thời gian (TH/SS) .58Chương 3: Ứng dụng công nghệ CDMA trong thông tin di động thế hệ 3 .603.1. Điều khiển công suất .603.1.1. Sự cần thiết của điều khiển công suất .603.1.2. Điều khiển công suất đường lên .613.1.2.1. Điều khiển công suất vòng hở .613.1.2.2. Điều khiển công suất vòng kín .653.1.3. Điều khiển công suất đường xuống .683.2. Tính toán dung lượng trong hệ thống thông tin di động CDMA .713.2.1. Dung lượng cực đường truyền hướng lên .733.2.1.1. Tốc độ mã hoá thoại .773.2.1.2. Tích cực thoại .783.2.1.3. Can nhiễu .783.2.1.4. Tăng ích dải quạt .793.2.1.5. Điều khiển công suất chính xác .803.2.1.6. Phân tích tắc nghẽn (phương pháp truyền thống) .803.2.1.7. Phân tích tắc nghẽn mềm trong CDMA .81 3.2.2. Dung lượng đường truyền xuống .863.2.2.1. Tính gần đúng bậc nhất dung lượng đường truyền hướng xuống .863.2.2.2. Tính dung lượng: số người dùng .87Kết luận .89Tài liệu tham khảo .91LỜI NÓI ĐẦUCùng với sự phát triển của nghành công nghệ điện tử, tin học, công nghệ viễn thông trong những năm vừa qua phát triển rất mạnh mẽ cung cấp ngày càng nhiều các loại hình dịch vụ mới đa dạng, an toàn, chất lượng cao đáp ứng ngày càng tốt yêu cầu của khách hàng.Thế kỷ 21 sẽ chứng kiến sự bùng nổ của thông tin vô tuyến trong đó tin tức di động đóng vai trò rất quan trọng. Nhu cầu về thông tin ngày càng tăng cả về số lượng, chất lượng và các loại hình dịch vụ, điều này đã thúc đẩy thế giới phải tìm kiếm một phương thức thông tin mới. Và công nghệ CDMA đã trở thành mục tiêu hướng tới của lĩnh vực thông tin di động trên thế giới. Hiện nay, mạng thông tin di động của Việt Nam đang sử dụng công nghệ GSM, tuy nhiên trong tương lai mạng thông tin này sẽ không đáp ứng được các nhu cầu về thông tin di động, do đó việc nghiên cứu và triển khai mạng thông tin di động CDMA là một điều tất yếu. Xuất phát từ những suy nghĩ như vậy nên em đã quyết định chọn đề tài : “Ứng dụng công nghệ CDMA trong thông tin di động”.Nội dung của đồ án gồm 3 chương:Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động.Chương 2: Tổng quan về mạng thông tin di động thế hệ 3.Chương 3: Ứng dụng công nghệ CDMA trong thông tin di động thế hệ 3.Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, mặc dù em đã cố gắng nhiều nhưng do trình độ có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận được sự phê bình, hướng dẫn và sự giúp đỡ của các Thầy cô, bạn bè.Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của Thầy Hồ Quang Huy cùng các thầy cô trong khoa Điện tử Viễn thông đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG1.1. Lịch sử phát triển, đặc điểm truyền sóng và phân loại1.1.1. Lịch sử và phát triểna. Lịch sửVào cuối thế kỷ XIX, các thí nghiệm của các nhà bác học người ý Marconi Guglielmo (1874-1937, giải Nobel vật lý 1909) đã cho they là thông tin vô tuyến cỏ thể thực hiện giữa các máy thu phát ở xa nhau và di động. Thông tin vô tuyến lúc đó chủ yếu sử dụng mã Morse, mãi cho tới năm 1928 hệ thống vô tuyến truyền thanh mới được thiết lập, thoạt tiên cho cảnh sát. Đến năm 1933 sở cảnh sát Bayone, New Jersey mới thiết lập được một hệ thống thoại vô tuyến di động tương đối hoàn chỉnh đầu tiên trên thế giới. Hồi đó các thiết bị điện thoại di động rất cồng kềnh, nặng hàng choc kg, đầy tạp âm và rất tốn nguồn do dùng các đền điện tử tiêu thụ nguồn lớn. Công tác trong dải thấp của băng VHF, các thiết bị này liên lạc được với khoảng cách vài chục dặm. Sau đó quân đội cũng đã dùng thông tin di động để triển khai và chỉ huy chiến đấu có hiệu quả. Các dịch vụ di động trong đời sống như cảnh sát, cứu thương, cứu hoả, hàng hải, hàng không…cũng đã sử dụng thông tin di động để các hoạt động của mình được thuận lợi. Chất lượng thông tin di động hồi đó rất kém. Đó là do các đặc tính truyền dẫn sóng vô tuyến, dẫn đến tín hiệu thu được là một tổ hợp nhiều thành phần của tín hiệu đã được phát đi, khác nhau cả về biên độ, pha và độ trễ. Tổng véc-tơ của các tín hiệu này làm cho đường báo hiệu thu được bị thăng giáng mạnh và nhanh. Khi trạm di động hành tiến, mức tín hiệu thu thường bị thay đổi lớn và nhanh làm cho chất lượng đàm thoại suy giảm trông thấy. Tất nhiên, tất cả các đặc tính truyền dẫn ấy ngày nay vẫn tồn tại song hồi đó chúng chỉ được chống lại bằng một kỹ nghệ còn trong thời kỳ sơ khai. Trong khi ngày nay công nghệ mạch tích hợp cỡ lớn VLSI (Very Large Scale Intergrated circuit) có thể sử dụng từ hàng trăm ngàn đến khoảng một triệu đèn bán dẫn cho việc loại bỏ các ảnh hưởng xấu của đặc tính truyền dẫn thì hồi đó các máy thu phát thường chỉ có không đến 10 đèn điện tử.Băng tần có thể sử dụng được bởi công nghệ đương thời cho thông tin vô tuyến luôn khan hiếm. Các băng sóng trung và dài đã được sử dụng cho phát thanh trong khi các băng tần số thấp và cao (LF và HF) thì bị chiếm bởi các dịch vụ thông tin toàn cầu. Công nghệ hồi đó thì chưa thích hợp để đạt được chất lượng liên lạc cao trên các băng sóng VHF và UHF. Khái niệm về tái sử dụng tần số đã được nhận thức song không được áp dụng để đạt được mật độ người sử dụng cao. Do đó, suốt nhiều năm chất lượng của thông tin di [...]... đối Phương thức đa truy nhập CDMA đã được lựa chọn sử dụng trong nhiều tiêu chuẩn thông tin di động 3G (WCDMA hay CDMA2 000…) Theo ý kiến của các nhà chuyên gia hàng đầu thế giới, các thế hệ tiếp theo của thông tin di động sẽ là các hệ thống CDMA và các phát triển của nó Mã Tần số 1 N CDMA Thời gian Hình 1.5 Đa truy nhập theo mã 1.2 Các đặc tính có bản của thông tin di động Ngoài nhiệm vụ phải cung... điện thoại cố định thông thường, các mạng thông tin di động phải cung cấp các dịch vụ đặc thù cho mạng di động để đảm bảo thông tin mọi lúc mọi nơi Để đảm bảo các chức năng trên thì các mạng thông tin di động phải đảm bảo một số đặc tính cơ bản chung sau đây: Sử dụng hiệu quả băng tần được cấp phát để đạt được dung lượng cao do sự hạn chế của dải tần vô tuyến sử dụng cho thông tin di động Đảm bảo chất... bảo mật Giai đoạn 1 của cdma2 000 (hay 1xRTT) (RTT: Radio Transmission Technology) sử dụng độ rộng băng tần 1,25 MHz và truyền số liệu đỉnh 144 kbit/s cho các ứng dụng cố định hay di động Giai đoạn 2 của cdma2 000 (3xRTT) sẽ sử dụng độ rộng băng tần 5 MHz và có thể cung cấp tốc độ số liệu 144kbit/s cho các ứng dụng di động và xe cộ, và 2 Mbit/s cho các ứng dụng cố định Các nhà công nghiệp tiên đoán rằng... mạng hiện có và triển khai các thế hệ công nghệ tương lai Cùng với Internet, Internet đang trở thành một trong những hoạt động kinh doanh ngày càng quan trọng, một trong các hoạt động này là xây dựng các văn phòng vô tuyến để kết nối các cán bộ di động trong công sở và xí nghiệp của họ Ngoài ra tiềm năng to lớn đối với các công nghệ mới cung cấp tin tức và các thông tin khác trực tiếp cho các thiết bị... nghiệm hoặc triển khai WCDMA và công nghệ này đang tiến triển nhanh trên cong đường thương mại hoá 1.1.2 Đặc điểm truyền sóng trong thông tin di động Đặc tính truyền sóng trong thông tin di động là tín hiệu thu được ở máy thu bị thay đổi so với tín hiệu đã được phát đi cả về tần số, biên độ, pha và độ trễ Các thay đổi này có tính chất rất phức tạp, mang nặng tính ngẫu nhiên Sự tác động của chúng tới chất... đinh Các hệ thống thông tin di động phải có khả năng hạn chế tối đa các ảnh hưởng này Ngoài ra để tiết kiệm băng tần ở mạng thông tin di động số chỉ có thể sử dụng các Codec tốc độ thấp Nên phải thiết kế các Codec này theo các công nghệ đặc biệt để được chất lượng truyền dẫn cao Đảm bảo an toàn thông tin tốt nhất Môi trường truyền dẫn vô tuyến là môi trường rất dễ bị nghe trộm và sử dụng trộm đường... truyền fax, truyền các tin ngắn… Thông tin di động đã và đang phát triển hết sức mạnh mẽ trên phạm vi toàn thế giới, càng ngày càng tiến tới chia sẻ thị trường và thay thế từng mảng các dịch vụ thông tin cố định Từ năm 1997, Liên minh viễn thông quốc tế ITU (International Telecom-munication Union) đã xây dựng tiêu chuẩn chung cho thông tin di động thế hệ thứ ba (3G: Generation) trong dự án IMT – 2000... chuyển sang công nghệ 3G cho phép các nhà khai thác hỗ trợ các khả năng cao hơn, giảm giá thành mạng và tăng tổng lợi nhuận 3G 2G cdmaOne Cdma2 000 giai đoạn 2 2 Mbit/s Cdma2 000 giai đoạn 1 144 Mbit/s 64 kbit/s 14,4 kbit/s IS-95B IS-95A 2002 Hình 1.1 Lộ trình phát triển từ cdmaOne đến cdma2 000 Lộ trình phát triển từ hệ thống thông tin di động GSM đến thế hệ hai sang W -CDMA thế hệ ba Để đáp ứng được các... mạch công cộng PSTN (Public Switched Telphone Network) hoặc các mạng đa dịch số ISDN (Intergratd Services Digital Network) Trong những năm 1990 đã có những bước tiến hơn nữa trong thông tin di động với việc áp dụng các mạng tế bào số (digital cellular system) và các hệ thống không dây số (digital cordless telecommunication system) Ngoài các dịch vụ điện thoại truyền thống, các hệ vô tuyến di động số... lý di động của thuê bao Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác 1.3.2.2 Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC Ở hệ thống SS chức năng chuyển mạch chính được thực hiện bởi MSC (Mobile Services Switching Center), nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến các người sử dụng mạng thông tin di động Một mặt MSC giao di n . Và công nghệ CDMA đã trở thành mục tiêu hướng tới của lĩnh vực thông tin di động trên thế giới. Hiện nay, mạng thông tin di động của Việt Nam đang sử dụng. mạng thông tin di động CDMA là một điều tất yếu. Xuất phát từ những suy nghĩ như vậy nên em đã quyết định chọn đề tài : Ứng dụng công nghệ CDMA trong thông
