Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Mục lục
Trang
Chương I: Tổng quan về thông tin di động 2
I.1. Tổng quan về các hệ thống thông tin di động 2
1.1.1. Lịch sử phát triển của thông tin di động 2
1.1.2. Các đặc tính cơ bản của hệ thống thông tin di động. 6
1.1.3. Giới thiệu chung xu thế phát triển của mạng thông tin di động. 7
1.2. cấu trúc chung của hệ thống thông tin di động 12
1.2.1. Mô hình tham khảo hệ thống thông tin di động. 12
1.2.2. Cấu trúc địa lý của hệ thống thông tin di động. 21
1.2.2.1. Phân chia theo vùng mạng 21
1.2.2.2. Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR. 21
1.2.2.3. Phân chia theo vùng định vị 22
1.2.2.4. Phân chia theo ô 22
1.3. Phân lớp mặt phẳng chức năng cho cấu trúc 23
Chương iI: Hệ thống thông tin di động CDMA 29
II.1. Giới thiệu 29
II.1.1. Thủ tục thu phát tín hiệu trong hệ thống CDMA 29
II.1.2. Các đặc điểm của hệ thống CDMA. 30
II.2. Trải phổ và mã trải phổ 33
II.2.1. Các kỹ thuật dùng trong trải phổ 33
II.2.2. Khái niệm của hệ thống trải phổ. 35
II.2.3. Trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS 37
II.2.3.1. Hệ thống DSSS 37
II.2.3.2. Các hệ thống DSSS-QPSK 39
II.2.4. Chuỗi giả ngẫu nhiên 40
II.3. Mã hoá thoại và mã hoá kênh 41
II.3.1. Mã hoá thoại 41
II.3.2. Mã hoá kênh 43
II.4. Dung lượng của hệ thống CDMA. 45
Chương i
Tổng quan về thông tin di động
i.1. tổng quan về các hệ thống thông tin di động
1.1.1. Lịch sử phát triển của thông tin di động
Điện thoại di động ra đời từ những năm 1920, khi đó điện thoại di động được sử dụng như là các phương tiện thông tin giữa các đơn vị cảnh sát Mỹ. Mặc dù các khái niệm tổ ong, các kỹ thuật trải phổ, điều chế số và các công nghệ vô tuyến hiện đại khác đã được biết đến hơn 50 năm trước đây, dịch vụ điện thoại di động mãi đến đầu những năm 1960 mới xuất hiện ở các dạng sử dụng được và khi đó nó chỉ là các sửa đổi thích ứng của các hệ thống điều vận. Các hệ thống điện thoại di động đầu tiên này ít tiện lợi và dung lượng rất thấp so với các hệ thống hiện nay. Cuối cùng, các hệ thống điện thoại tổ ong điều tần song công được sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) đã xuất hiện vào những năm 1980. Cuối những năm 1980 người ta nhận thấy rằng các hệ thống tổ ong tương tự không loại bỏ được nhu càu ngày càng tăng vào thế kỷ sau nếu như không loại bỏ được các hạn chế cố hữu của các hệ thống này (1) phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng thấp; (2) tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch trong môi trường pha đinh đa tia; (3) không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở hạ tầng; (5) không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi; (6) không tương thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở Châu Âu, làm cho thuê bao không thể sử dụng được máy di động của mình ở nước khác.
Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với các kỹ thuật đa truy nhập mới.
Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới được ra đời ở Châu Âu và có tên gọi là GSM. Ban đầu hệ thống này được gọi là “Nhóm đặc trách di động” (Group Special Mobile) the tên gọi của một nhóm được CEPT (Conference of European Postal and Telecommunications Administrations – Hội nghị các cơ quan quản lý viễn thông và bưu chính châu Âu) cử ra để nghiên cứu tiêu chuẩn. Sau đó để tiện cho việc thương mại hoá GSM được gọi là “Hệ thống thông tin di động toàn cầu” (GSM: Global System for Mobile communications). GSM được phát triển từ năm 1982 khi các nước Bắc Âu gửi đề nghị đến CEPT để quy định một dịch vụ viễn thong chung châu Âu ở băng tần 900MHz. Lúc đầu vào những năm 1982 – 1985 người ta bàn luận về việc nên xây dựng một hệ thống số hay tương tự. Năm 1985 hệ thống số được quyết định. Bước tiếp theo là chọn lựa giải pháp băng rộng hay băng hẹp, năm 1986 một cuộc kiểm tra ngoài hiện trường đã được tổ chức tại Paris, các hãng đã đua tài với các giải pháp của mình. Tháng 5 năm 1986 giải pháp TDMA băng hẹp đã được lựa chọn. Đồng thời 13 nước (ở Anh hai hãng khai thác) đã ký vào biên bản ghi nhớ (MoU: Memorandum of Understanding) thực hiện các quy định, như vậy đã mở ra môt thị trường di động số có tiềm năng lớn. Tất cả các hãng khai thác ký MoU hứa sẽ có một hệ thống GSM vận hành vào 01/7/1991. Một số nước đã công bố kết quả phủ sóng các vùng rộng lớn ngay từ đầu, trong khi đó một số nước khác sẽ bắt đầu phục vụ ở bên trong và xung quanh thủ đô. ở Việt Nam hệ thống thông tin di động số GSM được đưa vào từ năm 1993, hiện nay đang được công ty VMS và GPC khai thác rất hiệu quả.
ở Mỹ khi hệ thống APMS tương tự sử dụng cách FDMA được triển khai vào giữa những năm 1980, các vấn đề về dung lượng đã phát sinh ở các thị trường di động chính thức như: New York, Los Angeles và Chicago, Mỹ đã có chiến lược nâng cấp hệ thống này thành hệ thống số: chuyển tới hệ thống TDMA được Liên hiệp công nghiệp viễn thông – TIA (TIA: Telecommunications Industry Association) ký hiệu là IS-54. Cuối những năm 1980 mọi việc trở nên rõ ràng là IS-54 tốt hơn. Tất nhiều hãng của Mỹ lạnh nhạt với TDMA. AT&T là hãng lớn duy nhất sử dụng TDMA. Hãng này đã phát triển ra một phiên bản mới: IS-136, còn được gọi là AMPS số (d-AMPS). Nhưng không giống như IS-54, GSM đã đạt được các thành công. Có lẽ sự thành công này là ở chỗ các nhà phát triển ra hệ thống GSM đã dám thực hiện một hy sinh lớn để tìm kiếm các thị trường ở Châu Âu và châu á họ không thực hiện tương thích giao diện vô tuyến giữa GSM và AMPS. Nhờ vậy các hãng Ericssion và Nokia trở thành các hãng dẫn đầu ở cơ sở hạ tầng vô tuyến số và bỏ lại sau các hãng Motorola và Lucent.
Tình trạng trên đã tạo cơ hội cho các nhà nghiên cứu ở Mỹ tìm ra một phương án thông tin di động số mới. Để tìm kiếm hệ thống thông tin di động số mới người ta nghiên cứu công nghệ đa truy nhập theo mã (CDMA). Công nghệ này sử dụng kỹ thuật trải phổ trước đó đã có các ứng dụng chủ yếu trong quân sự được thành lập vào năm 1985. Qualcom, sau đó được gọi là “thông tin Qualcom” (Qualcom Communication) đã phát triển công nghệ CDMA cho thông tin di động và đã nhận được nhiều bằng phát minh trong lĩnh vực này. Lúc đầu công nghệ này được đón nhận một cách dè dặt do quan niệm truyền thông vô tuyến là mỗi cuộc thoại đòi một kênh vô tuyến riêng. Đến nay công nghệ này đã trở thành công nghệ thống trị ở bắc Mỹ, Qualcom đưa ra phiên bản CDMA đầu tiên được gọi là IS-95A.
Các mạng CDMA thương mại đã được đưa vào khai thác tại Hàn Quốc và Hồng Kông, CDMA cũng đã được mua hay đưa vào thử nghệm ở ác hentina, Braxin, Chile, Trung Quốc, Đức, Ixraen, Pêru, Philippin, Thái Lan và mới đây tại Nhật Bản, Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam cũng đã có kế hoạch thử nghiệm CDMA.
ở Nhật Bản vào năm 1993, NTT đưa ra tiêu chuẩn thông tin di động số đầu tiên của nước này: JPS (Japaness Personal Digital Cellular System – Hệ thống tổ ong số của Nhật Bản).
Để tăng thêm dung lượng cho các hệ thống thông tin di động, tần số của các hệ thống này đang được chuyển từ vùng 800 – 900 MHz vào vùng 1,8 – 1,9 GHz. Một số nước đã đưa vào sử dụng cả hai tần số (Dual Band).
Song song với sự phát triển của các hệ thống thông tin di động tổ ong nói trên, các hệ thống thông tin di động hạn chế cho mang nội hạt sử dụng máy cầm tay không dây số (Digital Cordless Phone) cũng được nghiên cứu pht. Hai hệ thống điển hình cho loại thông tin này là DECI (Digital Enhanced Cordless Telecommunication – Viễn thông không dây số tăng cường) của châu Âu và PHS (Personal Handyphone System – Hệ thống máy điện thoại cầm tay cá nhân) của Nhật Bản cũng đã được đưa vào thương mại.
Ngoài các hệ thống trồng trọt di động mặt đất, các hệ thống thông tin di động vệ tinh: Global Star và Iridum cũng được đưa vào thương mại trong năm 1998.
Như vậy sự kết hợp giữa các hệ thống thông tin di động nói trên sẽ tạo nên một hệ thống thông tin di động cá nhân (PCS: Personal Communication System) cho phép mỗi cá nhân có thể thông tin ở mọi thời điểm và ở bất cứ nơi nào mà họ cần thông tin.
Hiện nay để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các khách hàng viễn thông về các dịch vụ viễn thông mới các hệ thống thông tin di động đang tiến tới thế hệ ba (thế hệ một: thông tin di động tương tự; thế hệ thứ hai: thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2Mpbs. Để phân biệt với các hệ thống thông tin di động băng hẹp hiện nay các hệ thống thông tin di động thế hệ ba được gọ là cá hệ thống thông tin di động băng rộng.
ở Việt Nam, GPC và VMS hiện đang khai thác hai mạng thông tin di động số Vinaphone và MobiFone theo tiêu chuẩn GSM. Công ty SPT liên doanh với công ty SLD dự kiến sẽ đưa vào khai thác hệ thống thông tin di động theo tiêu chuẩn IS-2000 1x (pha 1 của CDMA 2000) vào cuối năm 2001. Hiện nay số thuê bao di động ở Việt Nam đã chiếm hơn 20% tổng số thuê bao toàn quốc. Sự gia tăng nhanh chóng số lượng thuê bao di động đã dẫn đến nảy sinh vấn đề về dung lượng hệ thống. Để giải quyết vấn đề này cần có các giải pháp sau:
- Quy hoạch tối ưu cho mạng hiện có: quy hoạch hợp lý vùng phủ sóng, thu nhỏ ô, sử dụng biện pháp nhảy tần (cho GSM), tăng dung lượng tổng đài..
- Chuyển sang sử dụng băng tần cao hơn (1800 MHz).
Ngoài ra đê đáp ứng các dịch vụ mới nhất là các dịch vụ truyền số liệu, các hãng khai thác dịch vụ thông tin di động ở Việt Nam đang nghiên cứu chuyển dần sang thông tin di động thế hệ ba. Trứơc mắt các công nghệ thông tin di động thế hệ 2,5 được đưa vào sử dụng. Hai nhà khai thác mạng Vinaphone và MobileFone đã đưa vào mạng của họ công nghệ WAP và GPRS, còn SPT sử dụng ngay từ đầu tiêu chuẩn IS-20001x. Các công nghệ này cho phép tăng dung lượng truy nhập lên đến 144 kbps và truy nhập trực tiếp vào mạng Internet.
1.1.2. Các đặc tính cơ bản của hệ thống thông tin di động.
Ngoài nhiệm vụ phải cung cấp các dịch vụ như mạng điện thoại cố định thông thường, các mạng thông tin di động phải cung cấp các dịch vụ đặc thù cho mạng thông tin được để đảm bảo thông tin mọi nơi mọi lúc.
Để đảm bảo được các chức năng nói trên các mạng thông tin di động phải đảm bảo một số đặc tính cơ bản chung sau đây:
1. 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.
2. Đảm bảo chất lượng truyền dẫn yêu cầu. Do truyền dẫn được thực hiện bằng vô tuyến là môi trường truyền dẫn hở, nên tín hiệu dễ bị ảnh hưởng của nhiễu và phadinh. 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 công nghệ đặc biệt để được chất lượng truyền dẫn cao.
CDMA sử dụng một kiểu RELP gọi là đoán tuyến tính kích hoạt mã đoán tuyến tính (CELP).
b. Thuật toán mã hoá nâng cao tốc độ biến đổi (EVRC)
Kỹ thuật mã hoá thoại sử dụng thuật toán mã hoá nâng cao tốc độ biến đổi (EVRC) làm giảm số lượng bit yêu cầu cho các hệ số nhân đoán tuyến tính và sự tổng hợp âm thanh cung cấp cho bộ mã phát tín hiệu. Vì vậy mà EVRC có chất lượng tốt hơn CELP.
Không giống như mã hoá CELP truyền thống, EVRC không cố gắng đạt tới tín hiệu thoại ban đầu một cách chính xác mà chú ý vào thời gian của phổ tiếng nói dư phù hợp với âm thanh đã đơn giản hoá. Đường âm thanh này đạt được nhờ việc tính toán độ trễ âm sắc tại mỗi khung thời gian và việc đưa thêm vào các âm sắc từ khung này sang khung kia. Kết quả là chất lượng âm thanh cho mỗi bit truyền đi sẽ cao hơn. Sự thể hiện các âm sắc đã đơn giản hoá cũng để lại nhiều bit trong mỗi gói phục vụ cho việc kích hoạt và bvj kênh. Kết quả là các lỗi tham gia vào quá trình xử lý không ảnh hưởng đến chất lượng thoại và giảm xuống mức thấp nhất. Ngoài ra EVRC còn nâng cao chất lượng bằng việc loại bỏ tạp âm nền.
Thuật toán EVRC được dựa trên thuật toán CELP. Nó sử dụng thuật toán đoán tuyến tính kích hoạt theo mã giảm nhẹ (RCELP) và vì thế chú ý tín hiệu dư mà hướng vào thời gian của phổ tiêng nói dư phù hợp với đường âm thanh đã đơn giản hoá. Điều này làm giảm số lượng bit trên khung thời gian sử dụng cho việc thể hiện các âm sắc cho phép các bit còn lại sử dụng cho việc kích hoạt bảo vệ kênh. Thuật toán EVRC phân loại thoại là nhiều tốc độ: tốc độ đầy đủ (8,55 kbps), tốc độ 1/2(4 kbps) và tốc độ 1/8 (0,8kbps). Một khung thời gian là 20ms.
II.3.2. Mã hoá kênh
Mã hoá kênh được sử dụng để làm giảm tỷ số Eb/N0 (dB) sao cho đạt được đến một xác suất lỗi xác định của hệ thống mà hoá so với hệ thống không mã hoá với cùng kiểu điều chế và có cùng đặc điểm kênh truyền. Quá trình mã hoá kênh được chia làm hai giai đoạn: mã hoá khối và mã hoá xoắn.
Mã hoá khối có nhiều loại bao gồm mã hoá khối tuyến tính, mã hoá vòng nhị phân và mã hoá Bose – Chadhushi – Hocquenghem (BHC). Mã vòng nhị phân còn gọi là mã kiểm tra phần dư (CRC). Mã BCH là một dạng mã CRC đặc biệt, mã BCH được thể hiện bởi các giá trị (n, k, q) trong đó k bit được miêu tả trên n bit đầu ra (n > k) và q là năng lực sửa lỗi. Ví dụ mã BHC (15, 7, 2) phát 7 bit thông tin sử dụng từ mã 15 bit có thể sửa 2 lỗi trong mỗi từ mã.
Mã hoá xoắn được tạo ra khi đưa tín hiệu vào qua bộ ghi dịch. Bộ ghi dịch bao gồm k trạng thái và m hàm đại số tuyến tính. Số lượng bit ra cho mỗi k bit số liệu đầu vào là n. Tốc độ mã r = k/n. Thông số k được gọi là độ dài bắt buộc và thông số này chỉ định số lượng bit đầu vào.
Năng lực sửa lỗi của bộ mã hoá xoắn tăng lên khi tỷ số giảm r giảm. Tuy nhiên, độ rộng băng tần của kênh và độ phức tạp của giải mã sẽ tăng lên với giá trị k. Tác dụng của tỷ số mã hoá thấp khi sử dụng mã hoá xoắn với kết cấu khoá dịch pha (PSK) là tỷ số Eb/N0 giảm, cho phép phát dữ liệu tốc độ cao với một công suất cho trước hay giảm công suất phát với tốc độ dữ liệu cho trước. Những nghiên cứu mô phỏng chỉ ra rằng với một chuỗi bắt buộc cố định thì việc giảm tỷ số mã hoá 1/2 xuóng 1/3 sẽ làm giảm tỷ số Eb/N0 xuống khoảng 0,4dB. Tuy nhiên độ phức tạp chỉ khi giải mã sẽ tương ứng tăng lên 17%. Với một giá trị tỷ số mã hoá nhỏ hơn thì độ phức tạp sẽ còn tăng lên nhiều hơn nữa.
Trong chuẩn IS-95, khung dữ liệu hướng đi và hướng vè được đưa vào bộ mã hoá xoắn Viterbi. Cả hai bộ mã hướng đi về đều sử dụng ghi dịch 8 bit với độ dài bắt buộc là 9. Tỷ số mã hoá hơnứg đi là 1/3 tức là đưa ra 3 bit đầu ra ứng với mỗi bit đầu vào. Tại tốc độ 9,6kpbs, tốc độ bit đầu ra được lặp lại để đưa số lượng bit trong một khung thời gian 20ms là 575biy, với tốc độ tổng là 28,8kbps. Tỷ số 9,6kbps, tốc độ bit đầu ra được lặp lại để đưa số lượng bit trong một khung thời gian 20ms là 384 bit, với tốc độ tổng là 19,2 kbps.
II.4. Dung lượng của hệ thống CDMA.
Xét một hệ thống CDMA đơn ô, số máy di động đang phát đồng thời ở cùng một tần số. ở đây mỗi máy di động được cấp một chuỗi PN duy nhất, cho:
P = Công suất sóng mang
Eb = Năng lượng mỗi bit
Bc = Độ rộng băng tần tín hiệu trải phổ
R = Tốc độ bit thông tin
I = Công suất do nhiễu
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Mục lục
Trang
Chương I: Tổng quan về thông tin di động 2
I.1. Tổng quan về các hệ thống thông tin di động 2
1.1.1. Lịch sử phát triển của thông tin di động 2
1.1.2. Các đặc tính cơ bản của hệ thống thông tin di động. 6
1.1.3. Giới thiệu chung xu thế phát triển của mạng thông tin di động. 7
1.2. cấu trúc chung của hệ thống thông tin di động 12
1.2.1. Mô hình tham khảo hệ thống thông tin di động. 12
1.2.2. Cấu trúc địa lý của hệ thống thông tin di động. 21
1.2.2.1. Phân chia theo vùng mạng 21
1.2.2.2. Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR. 21
1.2.2.3. Phân chia theo vùng định vị 22
1.2.2.4. Phân chia theo ô 22
1.3. Phân lớp mặt phẳng chức năng cho cấu trúc 23
Chương iI: Hệ thống thông tin di động CDMA 29
II.1. Giới thiệu 29
II.1.1. Thủ tục thu phát tín hiệu trong hệ thống CDMA 29
II.1.2. Các đặc điểm của hệ thống CDMA. 30
II.2. Trải phổ và mã trải phổ 33
II.2.1. Các kỹ thuật dùng trong trải phổ 33
II.2.2. Khái niệm của hệ thống trải phổ. 35
II.2.3. Trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS 37
II.2.3.1. Hệ thống DSSS 37
II.2.3.2. Các hệ thống DSSS-QPSK 39
II.2.4. Chuỗi giả ngẫu nhiên 40
II.3. Mã hoá thoại và mã hoá kênh 41
II.3.1. Mã hoá thoại 41
II.3.2. Mã hoá kênh 43
II.4. Dung lượng của hệ thống CDMA. 45
Chương i
Tổng quan về thông tin di động
i.1. tổng quan về các hệ thống thông tin di động
1.1.1. Lịch sử phát triển của thông tin di động
Điện thoại di động ra đời từ những năm 1920, khi đó điện thoại di động được sử dụng như là các phương tiện thông tin giữa các đơn vị cảnh sát Mỹ. Mặc dù các khái niệm tổ ong, các kỹ thuật trải phổ, điều chế số và các công nghệ vô tuyến hiện đại khác đã được biết đến hơn 50 năm trước đây, dịch vụ điện thoại di động mãi đến đầu những năm 1960 mới xuất hiện ở các dạng sử dụng được và khi đó nó chỉ là các sửa đổi thích ứng của các hệ thống điều vận. Các hệ thống điện thoại di động đầu tiên này ít tiện lợi và dung lượng rất thấp so với các hệ thống hiện nay. Cuối cùng, các hệ thống điện thoại tổ ong điều tần song công được sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) đã xuất hiện vào những năm 1980. Cuối những năm 1980 người ta nhận thấy rằng các hệ thống tổ ong tương tự không loại bỏ được nhu càu ngày càng tăng vào thế kỷ sau nếu như không loại bỏ được các hạn chế cố hữu của các hệ thống này (1) phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng thấp; (2) tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch trong môi trường pha đinh đa tia; (3) không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở hạ tầng; (5) không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi; (6) không tương thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở Châu Âu, làm cho thuê bao không thể sử dụng được máy di động của mình ở nước khác.
Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với các kỹ thuật đa truy nhập mới.
Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới được ra đời ở Châu Âu và có tên gọi là GSM. Ban đầu hệ thống này được gọi là “Nhóm đặc trách di động” (Group Special Mobile) the tên gọi của một nhóm được CEPT (Conference of European Postal and Telecommunications Administrations – Hội nghị các cơ quan quản lý viễn thông và bưu chính châu Âu) cử ra để nghiên cứu tiêu chuẩn. Sau đó để tiện cho việc thương mại hoá GSM được gọi là “Hệ thống thông tin di động toàn cầu” (GSM: Global System for Mobile communications). GSM được phát triển từ năm 1982 khi các nước Bắc Âu gửi đề nghị đến CEPT để quy định một dịch vụ viễn thong chung châu Âu ở băng tần 900MHz. Lúc đầu vào những năm 1982 – 1985 người ta bàn luận về việc nên xây dựng một hệ thống số hay tương tự. Năm 1985 hệ thống số được quyết định. Bước tiếp theo là chọn lựa giải pháp băng rộng hay băng hẹp, năm 1986 một cuộc kiểm tra ngoài hiện trường đã được tổ chức tại Paris, các hãng đã đua tài với các giải pháp của mình. Tháng 5 năm 1986 giải pháp TDMA băng hẹp đã được lựa chọn. Đồng thời 13 nước (ở Anh hai hãng khai thác) đã ký vào biên bản ghi nhớ (MoU: Memorandum of Understanding) thực hiện các quy định, như vậy đã mở ra môt thị trường di động số có tiềm năng lớn. Tất cả các hãng khai thác ký MoU hứa sẽ có một hệ thống GSM vận hành vào 01/7/1991. Một số nước đã công bố kết quả phủ sóng các vùng rộng lớn ngay từ đầu, trong khi đó một số nước khác sẽ bắt đầu phục vụ ở bên trong và xung quanh thủ đô. ở Việt Nam hệ thống thông tin di động số GSM được đưa vào từ năm 1993, hiện nay đang được công ty VMS và GPC khai thác rất hiệu quả.
ở Mỹ khi hệ thống APMS tương tự sử dụng cách FDMA được triển khai vào giữa những năm 1980, các vấn đề về dung lượng đã phát sinh ở các thị trường di động chính thức như: New York, Los Angeles và Chicago, Mỹ đã có chiến lược nâng cấp hệ thống này thành hệ thống số: chuyển tới hệ thống TDMA được Liên hiệp công nghiệp viễn thông – TIA (TIA: Telecommunications Industry Association) ký hiệu là IS-54. Cuối những năm 1980 mọi việc trở nên rõ ràng là IS-54 tốt hơn. Tất nhiều hãng của Mỹ lạnh nhạt với TDMA. AT&T là hãng lớn duy nhất sử dụng TDMA. Hãng này đã phát triển ra một phiên bản mới: IS-136, còn được gọi là AMPS số (d-AMPS). Nhưng không giống như IS-54, GSM đã đạt được các thành công. Có lẽ sự thành công này là ở chỗ các nhà phát triển ra hệ thống GSM đã dám thực hiện một hy sinh lớn để tìm kiếm các thị trường ở Châu Âu và châu á họ không thực hiện tương thích giao diện vô tuyến giữa GSM và AMPS. Nhờ vậy các hãng Ericssion và Nokia trở thành các hãng dẫn đầu ở cơ sở hạ tầng vô tuyến số và bỏ lại sau các hãng Motorola và Lucent.
Tình trạng trên đã tạo cơ hội cho các nhà nghiên cứu ở Mỹ tìm ra một phương án thông tin di động số mới. Để tìm kiếm hệ thống thông tin di động số mới người ta nghiên cứu công nghệ đa truy nhập theo mã (CDMA). Công nghệ này sử dụng kỹ thuật trải phổ trước đó đã có các ứng dụng chủ yếu trong quân sự được thành lập vào năm 1985. Qualcom, sau đó được gọi là “thông tin Qualcom” (Qualcom Communication) đã phát triển công nghệ CDMA cho thông tin di động và đã nhận được nhiều bằng phát minh trong lĩnh vực này. Lúc đầu công nghệ này được đón nhận một cách dè dặt do quan niệm truyền thông vô tuyến là mỗi cuộc thoại đòi một kênh vô tuyến riêng. Đến nay công nghệ này đã trở thành công nghệ thống trị ở bắc Mỹ, Qualcom đưa ra phiên bản CDMA đầu tiên được gọi là IS-95A.
Các mạng CDMA thương mại đã được đưa vào khai thác tại Hàn Quốc và Hồng Kông, CDMA cũng đã được mua hay đưa vào thử nghệm ở ác hentina, Braxin, Chile, Trung Quốc, Đức, Ixraen, Pêru, Philippin, Thái Lan và mới đây tại Nhật Bản, Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam cũng đã có kế hoạch thử nghiệm CDMA.
ở Nhật Bản vào năm 1993, NTT đưa ra tiêu chuẩn thông tin di động số đầu tiên của nước này: JPS (Japaness Personal Digital Cellular System – Hệ thống tổ ong số của Nhật Bản).
Để tăng thêm dung lượng cho các hệ thống thông tin di động, tần số của các hệ thống này đang được chuyển từ vùng 800 – 900 MHz vào vùng 1,8 – 1,9 GHz. Một số nước đã đưa vào sử dụng cả hai tần số (Dual Band).
Song song với sự phát triển của các hệ thống thông tin di động tổ ong nói trên, các hệ thống thông tin di động hạn chế cho mang nội hạt sử dụng máy cầm tay không dây số (Digital Cordless Phone) cũng được nghiên cứu pht. Hai hệ thống điển hình cho loại thông tin này là DECI (Digital Enhanced Cordless Telecommunication – Viễn thông không dây số tăng cường) của châu Âu và PHS (Personal Handyphone System – Hệ thống máy điện thoại cầm tay cá nhân) của Nhật Bản cũng đã được đưa vào thương mại.
Ngoài các hệ thống trồng trọt di động mặt đất, các hệ thống thông tin di động vệ tinh: Global Star và Iridum cũng được đưa vào thương mại trong năm 1998.
Như vậy sự kết hợp giữa các hệ thống thông tin di động nói trên sẽ tạo nên một hệ thống thông tin di động cá nhân (PCS: Personal Communication System) cho phép mỗi cá nhân có thể thông tin ở mọi thời điểm và ở bất cứ nơi nào mà họ cần thông tin.
Hiện nay để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các khách hàng viễn thông về các dịch vụ viễn thông mới các hệ thống thông tin di động đang tiến tới thế hệ ba (thế hệ một: thông tin di động tương tự; thế hệ thứ hai: thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2Mpbs. Để phân biệt với các hệ thống thông tin di động băng hẹp hiện nay các hệ thống thông tin di động thế hệ ba được gọ là cá hệ thống thông tin di động băng rộng.
ở Việt Nam, GPC và VMS hiện đang khai thác hai mạng thông tin di động số Vinaphone và MobiFone theo tiêu chuẩn GSM. Công ty SPT liên doanh với công ty SLD dự kiến sẽ đưa vào khai thác hệ thống thông tin di động theo tiêu chuẩn IS-2000 1x (pha 1 của CDMA 2000) vào cuối năm 2001. Hiện nay số thuê bao di động ở Việt Nam đã chiếm hơn 20% tổng số thuê bao toàn quốc. Sự gia tăng nhanh chóng số lượng thuê bao di động đã dẫn đến nảy sinh vấn đề về dung lượng hệ thống. Để giải quyết vấn đề này cần có các giải pháp sau:
- Quy hoạch tối ưu cho mạng hiện có: quy hoạch hợp lý vùng phủ sóng, thu nhỏ ô, sử dụng biện pháp nhảy tần (cho GSM), tăng dung lượng tổng đài..
- Chuyển sang sử dụng băng tần cao hơn (1800 MHz).
Ngoài ra đê đáp ứng các dịch vụ mới nhất là các dịch vụ truyền số liệu, các hãng khai thác dịch vụ thông tin di động ở Việt Nam đang nghiên cứu chuyển dần sang thông tin di động thế hệ ba. Trứơc mắt các công nghệ thông tin di động thế hệ 2,5 được đưa vào sử dụng. Hai nhà khai thác mạng Vinaphone và MobileFone đã đưa vào mạng của họ công nghệ WAP và GPRS, còn SPT sử dụng ngay từ đầu tiêu chuẩn IS-20001x. Các công nghệ này cho phép tăng dung lượng truy nhập lên đến 144 kbps và truy nhập trực tiếp vào mạng Internet.
1.1.2. Các đặc tính cơ bản của hệ thống thông tin di động.
Ngoài nhiệm vụ phải cung cấp các dịch vụ như mạng điện thoại cố định thông thường, các mạng thông tin di động phải cung cấp các dịch vụ đặc thù cho mạng thông tin được để đảm bảo thông tin mọi nơi mọi lúc.
Để đảm bảo được các chức năng nói trên các mạng thông tin di động phải đảm bảo một số đặc tính cơ bản chung sau đây:
1. 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.
2. Đảm bảo chất lượng truyền dẫn yêu cầu. Do truyền dẫn được thực hiện bằng vô tuyến là môi trường truyền dẫn hở, nên tín hiệu dễ bị ảnh hưởng của nhiễu và phadinh. 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 công nghệ đặc biệt để được chất lượng truyền dẫn cao.
CDMA sử dụng một kiểu RELP gọi là đoán tuyến tính kích hoạt mã đoán tuyến tính (CELP).
b. Thuật toán mã hoá nâng cao tốc độ biến đổi (EVRC)
Kỹ thuật mã hoá thoại sử dụng thuật toán mã hoá nâng cao tốc độ biến đổi (EVRC) làm giảm số lượng bit yêu cầu cho các hệ số nhân đoán tuyến tính và sự tổng hợp âm thanh cung cấp cho bộ mã phát tín hiệu. Vì vậy mà EVRC có chất lượng tốt hơn CELP.
Không giống như mã hoá CELP truyền thống, EVRC không cố gắng đạt tới tín hiệu thoại ban đầu một cách chính xác mà chú ý vào thời gian của phổ tiếng nói dư phù hợp với âm thanh đã đơn giản hoá. Đường âm thanh này đạt được nhờ việc tính toán độ trễ âm sắc tại mỗi khung thời gian và việc đưa thêm vào các âm sắc từ khung này sang khung kia. Kết quả là chất lượng âm thanh cho mỗi bit truyền đi sẽ cao hơn. Sự thể hiện các âm sắc đã đơn giản hoá cũng để lại nhiều bit trong mỗi gói phục vụ cho việc kích hoạt và bvj kênh. Kết quả là các lỗi tham gia vào quá trình xử lý không ảnh hưởng đến chất lượng thoại và giảm xuống mức thấp nhất. Ngoài ra EVRC còn nâng cao chất lượng bằng việc loại bỏ tạp âm nền.
Thuật toán EVRC được dựa trên thuật toán CELP. Nó sử dụng thuật toán đoán tuyến tính kích hoạt theo mã giảm nhẹ (RCELP) và vì thế chú ý tín hiệu dư mà hướng vào thời gian của phổ tiêng nói dư phù hợp với đường âm thanh đã đơn giản hoá. Điều này làm giảm số lượng bit trên khung thời gian sử dụng cho việc thể hiện các âm sắc cho phép các bit còn lại sử dụng cho việc kích hoạt bảo vệ kênh. Thuật toán EVRC phân loại thoại là nhiều tốc độ: tốc độ đầy đủ (8,55 kbps), tốc độ 1/2(4 kbps) và tốc độ 1/8 (0,8kbps). Một khung thời gian là 20ms.
II.3.2. Mã hoá kênh
Mã hoá kênh được sử dụng để làm giảm tỷ số Eb/N0 (dB) sao cho đạt được đến một xác suất lỗi xác định của hệ thống mà hoá so với hệ thống không mã hoá với cùng kiểu điều chế và có cùng đặc điểm kênh truyền. Quá trình mã hoá kênh được chia làm hai giai đoạn: mã hoá khối và mã hoá xoắn.
Mã hoá khối có nhiều loại bao gồm mã hoá khối tuyến tính, mã hoá vòng nhị phân và mã hoá Bose – Chadhushi – Hocquenghem (BHC). Mã vòng nhị phân còn gọi là mã kiểm tra phần dư (CRC). Mã BCH là một dạng mã CRC đặc biệt, mã BCH được thể hiện bởi các giá trị (n, k, q) trong đó k bit được miêu tả trên n bit đầu ra (n > k) và q là năng lực sửa lỗi. Ví dụ mã BHC (15, 7, 2) phát 7 bit thông tin sử dụng từ mã 15 bit có thể sửa 2 lỗi trong mỗi từ mã.
Mã hoá xoắn được tạo ra khi đưa tín hiệu vào qua bộ ghi dịch. Bộ ghi dịch bao gồm k trạng thái và m hàm đại số tuyến tính. Số lượng bit ra cho mỗi k bit số liệu đầu vào là n. Tốc độ mã r = k/n. Thông số k được gọi là độ dài bắt buộc và thông số này chỉ định số lượng bit đầu vào.
Năng lực sửa lỗi của bộ mã hoá xoắn tăng lên khi tỷ số giảm r giảm. Tuy nhiên, độ rộng băng tần của kênh và độ phức tạp của giải mã sẽ tăng lên với giá trị k. Tác dụng của tỷ số mã hoá thấp khi sử dụng mã hoá xoắn với kết cấu khoá dịch pha (PSK) là tỷ số Eb/N0 giảm, cho phép phát dữ liệu tốc độ cao với một công suất cho trước hay giảm công suất phát với tốc độ dữ liệu cho trước. Những nghiên cứu mô phỏng chỉ ra rằng với một chuỗi bắt buộc cố định thì việc giảm tỷ số mã hoá 1/2 xuóng 1/3 sẽ làm giảm tỷ số Eb/N0 xuống khoảng 0,4dB. Tuy nhiên độ phức tạp chỉ khi giải mã sẽ tương ứng tăng lên 17%. Với một giá trị tỷ số mã hoá nhỏ hơn thì độ phức tạp sẽ còn tăng lên nhiều hơn nữa.
Trong chuẩn IS-95, khung dữ liệu hướng đi và hướng vè được đưa vào bộ mã hoá xoắn Viterbi. Cả hai bộ mã hướng đi về đều sử dụng ghi dịch 8 bit với độ dài bắt buộc là 9. Tỷ số mã hoá hơnứg đi là 1/3 tức là đưa ra 3 bit đầu ra ứng với mỗi bit đầu vào. Tại tốc độ 9,6kpbs, tốc độ bit đầu ra được lặp lại để đưa số lượng bit trong một khung thời gian 20ms là 575biy, với tốc độ tổng là 28,8kbps. Tỷ số 9,6kbps, tốc độ bit đầu ra được lặp lại để đưa số lượng bit trong một khung thời gian 20ms là 384 bit, với tốc độ tổng là 19,2 kbps.
II.4. Dung lượng của hệ thống CDMA.
Xét một hệ thống CDMA đơn ô, số máy di động đang phát đồng thời ở cùng một tần số. ở đây mỗi máy di động được cấp một chuỗi PN duy nhất, cho:
P = Công suất sóng mang
Eb = Năng lượng mỗi bit
Bc = Độ rộng băng tần tín hiệu trải phổ
R = Tốc độ bit thông tin
I = Công suất do nhiễu
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: