BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ THUYẾT MINH ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG Tên đề tài: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ 3G Cán bộ hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Quốc Trung Học viên thực hiện : Vũ Văn Dần Lớp : KTĐT12.1 Hưng yên, tháng 3 năm 2013 NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS Nguyễn Quốc Trung BẢNG CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3G third-generation công nghệ truyền thông thế hệ thứ 3 3GPP Third Generation Partnership Project Nhóm cộng tác 3GPP ITU International Telecommunications Union Liên minh Viễn thông Quốc tế AAA Authentication, Authorization và Accounting Nhận thực trao quyền và thanh toán AC Authentication Center Trung tâm nhận thực BS Base Station trạm gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm phát gốc CDCP Call Data Collection Point Điểm thu thập số liệu cuộc gọi CDGP Call Data Generation Point Điểm tạo số liệu cuộc gọi CDIS Call Data Information Nguồn thông tin số liệu cuộc gọi CDRP Call Data Rating Point Điểm tính cước số liệu cuộc gọi CF Collection Funtion Chức năng thu thập CSC Customer Service Center Trung tâm phục vụ khách hàng DCE Circuit Equipment Thiết bị mạch số liệu DF Delivery Function Chức năng chuyển EIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thuờng trú ISDN Intergrated Intelligent Peripheral Service Digital Network Mạng số liệu liên kết đa dịch vụ IP Intelligent Peripheral Ngoại vi thông minh IAP Intercept Access Point Ngoại vi thông minh IWF Internetworking Function Chức năng kết nối mạng MWNE Managed Wireless Network Mạng vô tuyến đuợc quản lý. MC Massege Center Trung tâm nhắn tin MS Mobile Station: Trạm di động MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động MT Mobile Terminal Đầu cuối di động NPBD Number Portability Database Cơ sở dữ liệu tính cầm tay số OSF Operation Systemb Function Chức năng hệ thống khai thác OTAF Over-The-Air-Service Function Chức năng dịch vụ không gian PDN Public Data Networrk Mạng số liệu công cộng PDSN Packet Data Servicing Node cung cấp chức năng giao thức Internet với mạng di động PSTN Public Switched Telephone Network :Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng SCP Service Control Point Điểm điều khiển dịch vụ SN Service Node Điểm dịch vụ SME Short Message Entity Thực thể bản tin ngắn TA Terminal Adapter Bộ thích ứng đầu cuối TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối. UIM User Identity Module Mô den nhận dạng người sử dụng VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị thường trú WNE Wireless Network Entity Thực thể mạng không dây PLICF Physical Layer –Independent Convergence Funtion chức năng hội tụ độc lập PLDCF Physical Layer –Dependent Convergence Funtion chức năng hội tụ phụ thuộc TD Transmit Diversity Phân tập phát RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến UE User Equipment thiết bị của người sử dụng HO Handover Chuyển giao MEHO Mobile Estimated HO ASU Active Set Apdate cập nhật tập tích cực BẢNG CÁC DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Quá trình phát triển từ công nghệ 2G lên 3G. Hình 2 Các phổ tần dành cho hệ thống UMTS Hình 3 Phân chia mạng thành các vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN Hình 4 Phân chia vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN thành các vùng định vị (LA: Location Area) và định tuyến (RA: Routing Area) Hình 5 Phân chia LA và RA Hình 6 Các kiểu mẫu ô Hình 7 Các khái niệm phân chia vùng địa lý trong 3G WCDMA UMTS. Hình 8 Kiến trúc mạng WCDMA phát hành năm 1999 Hình 9 Kiến trúc mạng W-CDMA phat hanh 4 Hình 10 Cấu trúc của UMTS Hình 11 Cấu trúc UTRAN Hình 12 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) Hình 13 Quá trình giải trải phổ và lọc tín hiệu của người sử dụng k từ K tín hiệu. Hình 14 Sắp xếp giữa các kênh vật lý chính ,các kênh truyền tải và các kênh logic Hình 15 Sơ đồ khối máy phát và máy thu vô Hình 16 Mã hóa xoắn sử dụng ở đường truyền xuống trong hệ thống W-CDMA Hình 17 Mã hóa xoắn sử dụng ở đường truyền lên trong hệ thống W-CDMA Hình 18 Chuyển giao mềm (a) và mềm hơn (b) Hình 19 Cây mã định kênh Hình 20 Truyền sóng đa đường và lý lịch trễ công suất Hình 21 Máy thu RAKE MỤC LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1 1.1 Công nghệ tương tự 0G và 1G 1 1.2 Công nghệ số 2G và 3G 2 1.2.1 2G ( second generation ) 2 1.2.2 3G ( third generation ) 3 1.3 Tổng quan về mạng thông tin di động 3G 5 1.3.1 Giới thiệu 5 1.3.2 Một số yêu cầu của mạng thông tin di động 3G 5 CHƯƠNG II TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UTMS…… ………6 2.1 Tổng quan về mạng UTMS……………………………………….……6 2.2 Cấu trúc của hệ thống UMTS…………………………………………7 2.3 Cấu hình địa lý của hệ thống thông tin di động 3G…………………10 2.3.1. Phân chia theo vùng mạng…………………………………….……10 2.3.2. Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR và SGSN………… ……10 2.3.3. Phân chia theo vùng định vị và vùng định tuyến…………… ……11 2.3.4. Phân chia theo ô……………………………………………….……12 2.3.5. Mẫu ô……………………………………………………………….12 2.3.6. Tổng kết phân chia vùng địa lý trong các hệ thống thông tin di động 3G……………………………………………………………………… …… 13 CHƯƠNG III CÔNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP CỦA W-CDMA……………………… ………15 3.1. Giới thiệu…………………………………………………….……….15 3.2. Các đặc điểm của WCDMA…………………………………………15 3.3. Các đặc tính cơ bản của W-CDMA………………………… …… 17 3.4. Cấu trúc mạng W-CDMA………………………………… ……….23 3.5. Các dịch vụ trong mạng W-CDMA…………………………………27 3.6. Trải phổ và đa truy nhập phân chia theo mã……………… …….28 3.6.1. Các hệ thống thông tin trải phổ……………………………… … 28 3.6.2. Áp dụng DSSS cho CDMA………………………………….…… 29 3.7. Điều khiển công suất………………………………………………….32 3.8. Giao diện vô tuyến………………………………………… ….…… 33 3.9. Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA…………………….………38 3.10. Chuyển giao trong công nghệ CDMA………………………………45 3.11. Các mã trải phổ sử dụng trong W-CDMA……………… ……47 3.12. Máy thu phân tập đa đường hay máy thu RAKE…………………49 KẾT LUẬN…………………………………………………………………….52 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………… …….53 LỜI MỞ ĐẦU LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của các ngành công nghệ như điện tử, tin học, công nghệ thông tin di động trong những năm qua đã phát triển rất mạnh mẽ cung cấp các loại hình dịch vụ đa dạng đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng. Kể từ khi ra đời vào cuối năm 1940 cho đến nay thông tin di động đã phát triển qua nhiều thế hệ và đã tiến một bước dài trên con đường công nghệ. Trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện tại. Các hệ thống thông tin di động ra đời tạo cho con người khả năng thông tin mọi lúc, mọi nơi. Phát triển từ hệ thống thông tin di động tương tự, các hệ thống thông tin di động số thế hệ 2 (2G) ra đời với mục tiêu chủ yếu là hổ trợ dịch vụ thoại và truyền số liệu tốc độ thấp. Hệ thống thông tin di động động 2G đánh dấu sự thành công của công nghệ GSM với hơn 70% thị phần thông ti di động trên toàn cầu hiện nay. Trong tương lai, nhu cầu các dịch vụ số liệu sẻ ngày càng tăng và có khả năng vượt quá nhu cầu thông tin thoại. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) ra đời nhằm đáp ứng các nhu cầu các dịch vụ số liệu tốc độ cao như: điện thoại thấy hình, video streamming, hội nghị truyền hình, nhắn tin đa phương tiện (MMS)… Hiện nay, mạng thông tin di động của Việt Nam đang sử dụng công nghệ GSM, mạng GMS không đáp ứng các yêu cầu về dịch vụ cũng như đòi hỏi về chất lượng dịch vụ, và mạng thông tin di động W-CDMA đã và đang tiếp tục được mở rộng trên toàn quốc có khả năng đáp ứng nhu cầu về chất lượng và dịch vụ hiện nay. Do đó việc nghiên cứu và triển khai mạng thông tin di động W-CDMA là một điều tất yếu. Xuất phát từ những suy nghĩ như vậy nên em đã quyết định chọn đề tài: " TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ 3G ". Trong quá trình làm đề tài, em đã cố gắng rất nhiều song do kiến thức hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, sai lầm. Em rất mong nhận được sự phê bình, hướng dẫn và sự giúp đỡ của Thầy cô, bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn. giúp đỡ tận tình của PGS.TS Nguyễn Quốc Trung cùng các Thầy cô trong khoa Điện - Điện Tử để em hoàn thành đề tài này. Hưng Yên, ngày tháng năm 2013 Học viên thực hiện Vũ Văn Dần . ô Hình 7 Các khái niệm phân chia vùng địa lý trong 3G WCDMA UMTS. Hình 8 Kiến trúc mạng WCDMA phát hành năm 1999 Hình 9 Kiến trúc mạng W -CDMA phat hanh 4 Hình 10 Cấu trúc của UMTS Hình 11 Cấu. Các đặc điểm của WCDMA…………………………………………15 3.3. Các đặc tính cơ bản của W -CDMA ……………………… …… 17 3.4. Cấu trúc mạng W -CDMA ……………………………… ……….23 3.5. Các dịch vụ trong mạng W -CDMA ………………………………27 . W -CDMA ………………….………38 3.10. Chuyển giao trong công nghệ CDMA ……………………………45 3.11. Các mã trải phổ sử dụng trong W -CDMA …………… ……47 3.12. Máy thu phân tập đa đường hay máy thu RAKE…………………49 KẾT LUẬN…………………………………………………………………….52 TÀI