Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Chương 1: Tổng quan về thông tin di động
1.1 Tổng quan về các hệ thống thông tin di động
Các hệ thống thông tin di động đầu tiên ra đời từ những năm 1920, khi đó điện thoại di động chỉ được sử dụng như là các phương tiện thông tin giữa các đơn vị cảnh sát ở Mỹ. 17/6/1946 AT&T và Southwestern Bell giới thiệu thông tin di động đầu tiên ở Mỹ, hệ thống đầu tiên này gồm 6 kênh ở băng tần 150MHz, là hệ thống bán song công, có độ rộng kênh là 60 KHz (gấp 2 lần kêng thông tin di động tương tự ngày nay, trong khi đó CDMA là 1.25MHz và WCDMA là 5MHz). Khi hệ thống này ra đời và được ứng dụng vào các thành phố lớn ở Mỹ, thì nhu cầu người sử dụng vượt quá dung lượng, nên độ rộng kênh được giảm xuống 30 KHz. Các hệ thống di động đầu tiên này ít tiện lợi và dung lượng rất thấp so với các hệ thống hiện nay.
1.1.1 Thế hệ thứ nhất - 1G:
Những năm cuối thập niên 70, hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ nhất được phát triển, đó là hệ thống thông tin di động tương tự sử dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access) cung cấp những dịch vụ chủ yếu là thoại. Có thể kể đến như NMT (Nordic Mobile Telephone) của công ty Ericsion (Thụy Điển); hai versions đang tồn tại là NMT450 hoạt động tại 450 MHz band và NMT900 hoạt động tại 900 MHz band. AMPS (Advanced Mobile Phone System) là hệ thống điện thoại di động tổ ong do AT&T và công ty Motorola (Mỹ) đề xuất sử dụng năm 1982. Các hệ thống kể trên là các hệ thống 1G. Tuy nhiên các hệ thống 1G này có những hạn chế như sau: phân bố tần số rất hạn chế, dung lượng thấp; tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi di động chuyển dịch trong môi trường pha đinh đa tia; không đáp ứng được các dịch vụ mới hấp dẫn đối với khách hàng; không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở hạ tầng; không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi; 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. Bảng 1.1 liệt kê một số thông số chính của các hệ thống di động:
Tham số AMPS NMT 900 NMT 450
Băng tần 800 MHz 900 MHz 450 – 470 MHz
Khoảng cách kênh 30 KHz 25 / 12.5 KHz 25 / 29 KHz
Khoảng cách song công 45 MHz 45 MHz 10 MHz
Các kênh 832 1000 ( 1999) 180 / 225
Loại điều chế FM FM FM
Kế hoạch ô 4, 7, 12 4, 9, 12 7
Điều chế kênh điều khiển FSK FFSK FFSK
Độ lệch kênh điều khiển 8 KHz 3.5 MHz 3.5 MHz
Mã kênh điều khiển Manchester NRZ NRZ
Dung lượng kênh điều khiển 77000 13000 13000
Tốc độ truyền dẫn 10 Kbps 1.2 Kbps 1.2 Kbps
Bảng 1.1 Các thông số của một số hệ thống thông tin di động
1.1.2 Thế hệ thứ hai – 2G:
Khi số lượng các thuê bao trong mạng tăng lên, người ta thấy cần có biện pháp nâng cao dung lượng của mạng, chất lượng các cuộc đàm thoại cũng như cung cấp thêm một số lượng dịch vụ bổ sung cho mạng. Để giải quyết vấn đề này người ta đã nghĩ đến việc số hóa hệ thống điện thoại di động cùng với các kỹ thuật đa truy nhập mới, và điều này dẫn tới sự ra đời của hệ thống điện thoại di động thế hệ 2G. Hệ thống 2G dựa trên công nghệ kỹ thuật số, dùng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA - Time Division Multiple Access) và đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA – Code Division Multiple Access). Hệ thống này hấp dẫn hơn hệ thống 1G bởi vì ngoài dịch vụ thoại truyền thống, hệ thống 2G còn cung cấp thêm một số dịch vụ truyền dữ liệu, tuy tốc độ còn thấp. Một số hệ thống di động 2G như GSM (Global System for Mobile Communication), IS-95 (Iterim Standard-95). Trong đó GSM được sử dụng rộng rãi nhất, hệ thống thông tin di động GSM đầu tiên được triển khai vào khoảng năm 1991.GSM kết hợp kỹ thuật truy nhập TDMA và FDMA và sử dụng hai dãi tần số xung quanh 900MHz. Như hình 1.1, băng tần đầu tiên dành cho đường lên hoạt động ở 890 đến 915 MHz và băng tần thứ hai dành cho đường xuống hoạt dộng tại 935 đến 960 MHz. Mỗi kênh vật lý có băng thông là 200 KHz và có 8 khe thời gian, mỗi khe thời gian được gán cho một người sử dụng. Để tăng thêm dung lượng cho các hệ thống thông tin di động, tần số của các hệ thống 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).
Hình 1.1 Sự phân bố tần số trong hệ thống GSM
Sơ đồ đa truy nhập TDMA
Phân bố tần số đường lên: 890-915 MHz
đường xuống: 935-960 MHz
Băng thông kênh 200 KHz
Tốc độ điều chế dữ liệu trên kênh vô tuyến 270.8333 Kb/s
Điều chế 0.3 GMSK
Mã hoá kênh kết hợp mã hoá khối và mã xoắn
Bảng 1.2 Các thông số chính của hệ thống GSM
Kể từ khi ra đời, các hệ thống GSM đã phát triển với một tốc độ hết sức nhanh chóng và có mặt ở nhiều quốc gia. Ở Việt Nam hệ thống thông tin di động số GSM được đưa vào từ năm 1993 và được khai thác rất hiệu quả. Còn IS-95 là thế hệ thông tin di động CDMA đầu tiên do Qualcom phát triển, có khả năng điều khiển công suất, xử lý cuộc gọi, chuyển giao. Nó không chỉ cung cấp dịch vụ thoại mà còn cung cấp dịch vụ truyền số liệu theo kiểu circuit-switched tại tốc độ 144 kbps. Đến nay công nghệ này đã trở thành công nghệ thống trị ở Bắc Mỹ.
Để đáp ứng nhu 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 hai: thông tin di động số). Ở thế hệ ba này các hệ thống 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 2 Mbps. 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 gọi là các hệ thống thông tin di động băng rộng. Để chuyển dần từ thế hệ sang thế hệ ba thì các công nghệ thông tin di động thế hệ 2.5G được đưa vào sử dụng. Một số chức năng của thế hệ 2.5G:
- Các dịch vụ mạng mới và cải thiện các dịch vụ liên quan đến truyền số liệu như nén số liệu của người sử dụng, số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao ( HSCSD: High Speed Circuit Switched Data), dịch vụ vô tuyến gói chung ( GPRS: General Packet Radio Service) và số liệu 14.4 Kbps.
- Các chức năng liên quan đến dịch vụ tiếng như: Codec tiếng toàn tốc tăng cường ( EFC: Enhanced Full Rate Codec), Codec đa tốc độ thích ứng và khai thác tự do đầu cuối các Codec tiếng.
- Các dịch vụ bổ sung như chuyển hướng cuộc gọi, hiện tên chủ gọi, chuyển giao cuộc gọi và dịch vụ cấm gọi mới.
- Cải thiện liên quan đến dịch vụ bản tin ngắn ( SMS: Short Message Service) như: móc nối các SMS, mở rộng bản chữ cái, mở rộng tương tác giữa các SMS.
- Các công việc liên quan đến tính cước như: các dịch vụ trả tiền thoại trước, tính cước nóng và hỗ trợ cho ưu tiên vùng gia đình.
- Tăng cường công nghệ SIM.
- Dịch vụ mạng thông minh như CAMEL.
- Các cải thiện chung như: chuyển mạng GSM – AMPS, các dịch vụ định vị, tương tác với các hệ thống thông tin di động vệ tinh và hỗ trợ định tuyến tối ưu.
1.1.3 Thế hệ thứ ba – 3G
Đến những năm 2000, hệ thống thông tin di động thứ 3 (3G) ra đời với mục đích hình thành một hệ thống thông tin di động duy nhất trên toàn thế giới. Ở thế hệ thứ 3 này, có khả năng cung cấp những dịch vụ có tốc độ khác nhau như thoại, truyền dữ liệu theo định hướng packet-switched như internet tốc độ cao,truyền hình chất lượng cao, nhắn tin đa phương tiện (MMS)… Các chuẩn của 3G: IMT-2000 (International Mobile Telecommunications 2000), UMTS (Universal Mobile Telephony System), CDMA 2000 được nâng cấp từ CDMAOne sử dụng kĩ thuật trải phổ nhưng rộng hơn CDMA, bao gồm những phiên bản như CDMA20001X, 1X-EV-DV,1X EV-DO và CDMA2000 3X.
Hệ thông tin di động thế hệ ba sẽ phải là thế hệ thông tin di động cho các dịch vụ di động truyền thông cá nhân đa phương tiện. Hộp thư thoại sẽ được thay thế bằng bưu thiếp điện tử được lồng ghép với hình ảnh và các cuộc thoại thông thường trước đây sẽ được bổ sung các hình ảnh để trở thành thoại có hình... Một số yêu cầu chung đối với hệ thông tin di động thứ ba:
1.6.2 Quản lý thuê bao
Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao. Nhiệm vụ đầu tiên là nhập và xoá thuê bao ra khỏi mạng. Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp tùy theo nhiều dịch vụ và nhiều chức năng bổ sung. Nhà khai thác phải có thể thâm nhập được tất cả các thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan trong khác nữa là tính cước các cuộc gọi cho thuê bao. Cước phí phải được tính và gửi đến thuê bao. Quản lý thuê bao ở mạng thông tin di động chỉ liên quan đến HLR và một số thiết bị OS riêng. Simcard cũng đóng vai trò như một bộ phận của hệ thống quản lý thuê bao.
1.6.3 Quản lý thiết bị di động
Quản lý thiết bị di động được thực hiện bởi bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR ( Equipment Identity Register ) thực hiện. EIR lưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến trạm di động MS. EIR được nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra sự cho phép của thiết bị, một thiết bị không được phép sẽ bị cấm.
1.7 Các công nghệ thông tin di động
1.7.1 Công nghệ FDMA
Kỹ thuật đa truy xuất phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access) là một phương pháp đa truy xuất được giới thiệu sớm nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Trong hệ thống FDMA, băng thông làm việc của nguồn tài nguyên thông tin được chia ra làm nhiều băng tần nhỏ, mỗi băng tần nhỏ này được gọi là một kênh và sẽ cấp phát cho một user sử dụng để truy xuất vào mạng. Như vậy mỗi user sẽ truy xuất vào mạng bằng các tần số khác nhau nên được gọi là đa truy xuất phân chia theo tần số. Trong FDMA, để phân biệt các user khác nhau thì phân biệt bằng cách dựa vào tần số làm việc của nó.
Tổng băng thông được cấp sẽ được chia thành một số các băng tần con hay kênh như được trình bày ở hình 1.3.
Phương pháp FDMA này cho phép tất cả các user truyền dẫn liên tục, nó có ưu điểm là không cần thiết định thời đồng bộ và các thiết bị sử dụng khá đơn giản. Tuy nhiên vì do băng thông của tài nguyên rất hạn chế nên phương pháp này có dung lượng không cao và không linh hoạt trong việc phân phối kênh. Ngoài ra trong FDMA còn có một nhược điểm là rất dễ bị nhiễu xuyên kênh khi tần số làm việc của các user không ổn định.
1.7.2 Công nghệ TDMA
TDMA là một phương pháp đa truy xuất mà các user thay phiên nhau truy xuất vào nguồn tài nguyên thông tin theo các khoảng thời gian cho phép khác nhau. Theo nguyên tắc này, thời gian làm việc được chia thành nhiều khung nhỏ gọi là khung thời gian, mỗi khung thời gian lại được chia làm các khoảng nhỏ hơn gọi là khe thời gian. Mỗi khe thời gian này sẽ được cấp phát cho một user khi user cần truy xuất vào mạng. Chiều dài của khung thời gian và khe thời gian phải được tính toán hợp lý tùy thuộc vào từng hệ thống sao cho thời gian thực được đảm bảo tốt nhất có thể. Trong hệ thống này để phân biệt các kênh khác nhau người ta sẽ dựa vào khe thời gian.
Trong TDMA, các user sẽ truyền nhận tín hiệu không liên tục nên phương pháp này còn gọi là phương pháp thu phát gián đoạn. Do đó, TDMA rất thích hợp cho các hệ thống số. Ưu điểm của TDMA là các user có thể sử dụng tần số giống nhau để truy xuất vào mạng, do đó hiệu quả sử dụng tần số được nâng lên và dung lượng hệ thống tăng cao. Ngoài ra vì có thể dễ dàng thay đổi được dung lượng truyền tải bằng việc thay đổi khoảng thời gian phát/thu, nên hệ thống này có ưu điểm là linh hoạt trong việc cấp phát kênh. Thực tế kỹ thuật đa truy xuất phân chia theo thời gian TDMA thường được sử dụng kết hợp với FDMA. Điều này làm tăng thêm hiệu quả sử dụng tần số cho hệ thống so với hệ thống FDMA thuần túy
1.7.3 Công nghệ CDMA
Kỹ thuật đa truy xuất phân chia theo mã – CDMA (Code Division Multiple Access) không phân chia nhỏ phổ tần, cũng không chia thời gian thành các khe, mà tất cả những user khác nhau đều được phép sử dụng toàn bộ băng tần trong cùng một thời gian. CDMA dựa trên kỹ thuật trải phổ tín hiệu (SS – Spread Spectrum), nghĩa là làm cho độ rộng phổ tăng lên rất nhiều lần so với độ rộng ban đầu.
Nguyên tắc chính của CDMA là sử dụng một chuỗi tín hiệu nhị phân ngẫu nhiên (gọi là chuỗi giả nhiễu – PN – Pseudo Noise) để chuyển đổi tín hiệu băng tần gốc có băng thông hẹp thành một tín hiệu có băng thông rộng rồi phát đi. Mỗi user sẽ sử dụng một chuỗi tín hiệu PN khác nhau, gọi là tín hiệu mã hay đơn giản hơn là mã. Chính mã là cơ sở để đầu thu phân biệt user này với user khác. Ở đầu thu, máy thu sẽ sử dụng một chuỗi mã ngẫu nhiên giống như đầu phát để giải mã tín hiệu thu và khôi phục lại tín hiệu ban đầu. Đối với những user không biết tín hiệu mã thì tín hiệu
Mục lục
Bìa Trang
Lời Thank
Mục lục
Lời mở đầu
Bảng nhận xét của giáo viên hướng dẫn
Bảng nhận xét của giáo viên phản biện
Chương 1 : Tổng quan về thông tin di động 1
1.1 : Tổng quan về các hệ thống thông tin di động 1
1.1.1 : Thế hệ thứ nhất – 1G 1
1.1.2 : Thế hệ thứ hai – 2 G 2
1.1.3 : Thế hệ thứ ba – 3G 4
1.2 : Mạng thông tin di động Việt Nam 6
1.3 : Cấu trúc của hệ thống thông tin di động 6
1.4 : Hệ thống con chuyển mạch ( SS – Switching Subsystem) 7
1.4.1 : GMSC 8
1.4.2 : MSC 8
1.4.3 : HLR 8
1.4.4 : VLR 10
1.4.5 : AuC 10
1.4.6 : EIR 10
1.5 : Hệ thống trạm con gốc BSS 11
1.5.1 : BTS 11
1.5.2 : BSC 11
1.5.3 : MS 11
1.6 : Hệ thống con khai thác ( OSS – Operation System Sub ) 12
1.6.1 : Khai thác và bảo dưỡng mạng 12
1.6.2 : Quản lý thuê bao 13
1.6.3 : Quản lý thiết bị di động 13
1.7 : Các công nghệ thông tin di động 13
1.7.1 : Công nghệ FDMA 13
1.7.2 : Công nghệ TDMA 14
1.7.3 : Công nghệ CDMA 16
Chương 2 : Tổng quan về WCDMA 17
2.1 : WCDMA trong hệ thống thế hệ thứ ba 17
2.2 : Sự khác nhau giữa giao diện vô tuyến WCDMA và thế hệ thứ hai 18
2.3 : Các thông số chính trong WCDMA 20
2.4 : Cấu trúc mạng WCDMA 22
2.5 : Kỹ thuật CDMA 23
2.5.1: Hệ thống DSSS – BPSK 25
2.5.2: Hệ thống DSSS – QPSK 29
2.6 : Dung lượng của một hệ thống CDMA 32
Chương 3 : Mã hoá và điều chế 35
3.1 : Mã xoắn 35
3.2 : Giải mã xoắn 42
3.3 : Mã hoá kênh trong UMTS 43
3.4 : Đan xen 45
3.5 : Điều chế 46
3.5.1: BPSK 46
3.5.2: QPSK 48
Chương 4 : Lớp vật lý trong WCDMA 50
4.1 : Các kênh truyền tải 50
4.1.1 : Kênh quảng bá (BCH) 51
4.1.2 : Kênh tìm gọi (PCH) 51
4.1.3 : Kênh truy nhập đường xuống (FACH) 51
4.1.4 : Kênh truy nhập ngẫu nhiên (RACH) 51
4.1.5 : Kênh gói chung đường lên (CPCH) 52
4.1.6 : Kênh đường xuống sùng chung (DSCH) 52
4.2 : Kênh vật lý và sắp xếp các kênh ttruyền tải trên các kênh vật lý 52
4.2.1 : Kênh riêng đường lên 54
4.2.2 : Kênh vật lý RACH (PRACH) 56
4.2.3 : Kênh vật lý gói chung đường lên (PCPCH) 57
4.2.4 : Cấu trúc kênh riêng đường xuống 58
4.2.5 : Kênh hoa tiêu chung (CPICH) 59
4.2.6 : Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp (P-CCPCH) 60
4.2.7 : Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp (S-CCPCH) 60
4.2.8 : Kênh đồng bộ SCH 61
4.2.9 : Kênh chỉ thị truy nhập (AICH) 61
4.2.10 :Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH) 61
4.3 : Ghép kênh 61
4.4 : Điều chế và trải phổ đường lên 63
4.5 : Điều chế và trải phổ đường xuống 65
4.6 : Tổng quan chức năng của lớp vật lý 65
4.7 : Các mã trải phổ 67
4.7.1 : Mã Walsh 67
4.7.2 : Bộ mã giả ngẫu nhiên 69
4.7.2.1 : Chuỗi giả ngẫu nhiên 69
4.7.2.2 : Chuỗi m 70
4.7.3 : Các mã ngẫu nhiên trong UMTS 71
4.8 : Điều khiển công suất 72
4.8.1 : Điều khiển công suất vòng hở 72
4.8.2 : Điều khiển công suất vòng kín 73
4.8.3 : Điều khiển công suất đường xuống 73
4.9 : Thủ tục tìm gọi 74
4.10 : Thủ tục truy nhập ngẫu nhiên 74
4.11 : Thủ tục tìm cell 75
4.12 : Chuyển giao 75
4.12.1 : Chuyển giao mềm 75
4.12.2 : Chuyển giao mềm hơn 76
4.12.3 : Chuyển giao cứng 77
4.12.4 : Chuyển giao giữa WCDMA và GSM 77
Kết luận 79
Hướng phát triển đề tài 79
Tài liệu tham khảo 80
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:
Chương 1: Tổng quan về thông tin di động
1.1 Tổng quan về các hệ thống thông tin di động
Các hệ thống thông tin di động đầu tiên ra đời từ những năm 1920, khi đó điện thoại di động chỉ được sử dụng như là các phương tiện thông tin giữa các đơn vị cảnh sát ở Mỹ. 17/6/1946 AT&T và Southwestern Bell giới thiệu thông tin di động đầu tiên ở Mỹ, hệ thống đầu tiên này gồm 6 kênh ở băng tần 150MHz, là hệ thống bán song công, có độ rộng kênh là 60 KHz (gấp 2 lần kêng thông tin di động tương tự ngày nay, trong khi đó CDMA là 1.25MHz và WCDMA là 5MHz). Khi hệ thống này ra đời và được ứng dụng vào các thành phố lớn ở Mỹ, thì nhu cầu người sử dụng vượt quá dung lượng, nên độ rộng kênh được giảm xuống 30 KHz. Các hệ thống di động đầu tiên này ít tiện lợi và dung lượng rất thấp so với các hệ thống hiện nay.
1.1.1 Thế hệ thứ nhất - 1G:
Những năm cuối thập niên 70, hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ nhất được phát triển, đó là hệ thống thông tin di động tương tự sử dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access) cung cấp những dịch vụ chủ yếu là thoại. Có thể kể đến như NMT (Nordic Mobile Telephone) của công ty Ericsion (Thụy Điển); hai versions đang tồn tại là NMT450 hoạt động tại 450 MHz band và NMT900 hoạt động tại 900 MHz band. AMPS (Advanced Mobile Phone System) là hệ thống điện thoại di động tổ ong do AT&T và công ty Motorola (Mỹ) đề xuất sử dụng năm 1982. Các hệ thống kể trên là các hệ thống 1G. Tuy nhiên các hệ thống 1G này có những hạn chế như sau: phân bố tần số rất hạn chế, dung lượng thấp; tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi di động chuyển dịch trong môi trường pha đinh đa tia; không đáp ứng được các dịch vụ mới hấp dẫn đối với khách hàng; không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở hạ tầng; không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi; 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. Bảng 1.1 liệt kê một số thông số chính của các hệ thống di động:
Tham số AMPS NMT 900 NMT 450
Băng tần 800 MHz 900 MHz 450 – 470 MHz
Khoảng cách kênh 30 KHz 25 / 12.5 KHz 25 / 29 KHz
Khoảng cách song công 45 MHz 45 MHz 10 MHz
Các kênh 832 1000 ( 1999) 180 / 225
Loại điều chế FM FM FM
Kế hoạch ô 4, 7, 12 4, 9, 12 7
Điều chế kênh điều khiển FSK FFSK FFSK
Độ lệch kênh điều khiển 8 KHz 3.5 MHz 3.5 MHz
Mã kênh điều khiển Manchester NRZ NRZ
Dung lượng kênh điều khiển 77000 13000 13000
Tốc độ truyền dẫn 10 Kbps 1.2 Kbps 1.2 Kbps
Bảng 1.1 Các thông số của một số hệ thống thông tin di động
1.1.2 Thế hệ thứ hai – 2G:
Khi số lượng các thuê bao trong mạng tăng lên, người ta thấy cần có biện pháp nâng cao dung lượng của mạng, chất lượng các cuộc đàm thoại cũng như cung cấp thêm một số lượng dịch vụ bổ sung cho mạng. Để giải quyết vấn đề này người ta đã nghĩ đến việc số hóa hệ thống điện thoại di động cùng với các kỹ thuật đa truy nhập mới, và điều này dẫn tới sự ra đời của hệ thống điện thoại di động thế hệ 2G. Hệ thống 2G dựa trên công nghệ kỹ thuật số, dùng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA - Time Division Multiple Access) và đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA – Code Division Multiple Access). Hệ thống này hấp dẫn hơn hệ thống 1G bởi vì ngoài dịch vụ thoại truyền thống, hệ thống 2G còn cung cấp thêm một số dịch vụ truyền dữ liệu, tuy tốc độ còn thấp. Một số hệ thống di động 2G như GSM (Global System for Mobile Communication), IS-95 (Iterim Standard-95). Trong đó GSM được sử dụng rộng rãi nhất, hệ thống thông tin di động GSM đầu tiên được triển khai vào khoảng năm 1991.GSM kết hợp kỹ thuật truy nhập TDMA và FDMA và sử dụng hai dãi tần số xung quanh 900MHz. Như hình 1.1, băng tần đầu tiên dành cho đường lên hoạt động ở 890 đến 915 MHz và băng tần thứ hai dành cho đường xuống hoạt dộng tại 935 đến 960 MHz. Mỗi kênh vật lý có băng thông là 200 KHz và có 8 khe thời gian, mỗi khe thời gian được gán cho một người sử dụng. Để tăng thêm dung lượng cho các hệ thống thông tin di động, tần số của các hệ thống 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).
Hình 1.1 Sự phân bố tần số trong hệ thống GSM
Sơ đồ đa truy nhập TDMA
Phân bố tần số đường lên: 890-915 MHz
đường xuống: 935-960 MHz
Băng thông kênh 200 KHz
Tốc độ điều chế dữ liệu trên kênh vô tuyến 270.8333 Kb/s
Điều chế 0.3 GMSK
Mã hoá kênh kết hợp mã hoá khối và mã xoắn
Bảng 1.2 Các thông số chính của hệ thống GSM
Kể từ khi ra đời, các hệ thống GSM đã phát triển với một tốc độ hết sức nhanh chóng và có mặt ở nhiều quốc gia. Ở Việt Nam hệ thống thông tin di động số GSM được đưa vào từ năm 1993 và được khai thác rất hiệu quả. Còn IS-95 là thế hệ thông tin di động CDMA đầu tiên do Qualcom phát triển, có khả năng điều khiển công suất, xử lý cuộc gọi, chuyển giao. Nó không chỉ cung cấp dịch vụ thoại mà còn cung cấp dịch vụ truyền số liệu theo kiểu circuit-switched tại tốc độ 144 kbps. Đến nay công nghệ này đã trở thành công nghệ thống trị ở Bắc Mỹ.
Để đáp ứng nhu 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 hai: thông tin di động số). Ở thế hệ ba này các hệ thống 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 2 Mbps. 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 gọi là các hệ thống thông tin di động băng rộng. Để chuyển dần từ thế hệ sang thế hệ ba thì các công nghệ thông tin di động thế hệ 2.5G được đưa vào sử dụng. Một số chức năng của thế hệ 2.5G:
- Các dịch vụ mạng mới và cải thiện các dịch vụ liên quan đến truyền số liệu như nén số liệu của người sử dụng, số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao ( HSCSD: High Speed Circuit Switched Data), dịch vụ vô tuyến gói chung ( GPRS: General Packet Radio Service) và số liệu 14.4 Kbps.
- Các chức năng liên quan đến dịch vụ tiếng như: Codec tiếng toàn tốc tăng cường ( EFC: Enhanced Full Rate Codec), Codec đa tốc độ thích ứng và khai thác tự do đầu cuối các Codec tiếng.
- Các dịch vụ bổ sung như chuyển hướng cuộc gọi, hiện tên chủ gọi, chuyển giao cuộc gọi và dịch vụ cấm gọi mới.
- Cải thiện liên quan đến dịch vụ bản tin ngắn ( SMS: Short Message Service) như: móc nối các SMS, mở rộng bản chữ cái, mở rộng tương tác giữa các SMS.
- Các công việc liên quan đến tính cước như: các dịch vụ trả tiền thoại trước, tính cước nóng và hỗ trợ cho ưu tiên vùng gia đình.
- Tăng cường công nghệ SIM.
- Dịch vụ mạng thông minh như CAMEL.
- Các cải thiện chung như: chuyển mạng GSM – AMPS, các dịch vụ định vị, tương tác với các hệ thống thông tin di động vệ tinh và hỗ trợ định tuyến tối ưu.
1.1.3 Thế hệ thứ ba – 3G
Đến những năm 2000, hệ thống thông tin di động thứ 3 (3G) ra đời với mục đích hình thành một hệ thống thông tin di động duy nhất trên toàn thế giới. Ở thế hệ thứ 3 này, có khả năng cung cấp những dịch vụ có tốc độ khác nhau như thoại, truyền dữ liệu theo định hướng packet-switched như internet tốc độ cao,truyền hình chất lượng cao, nhắn tin đa phương tiện (MMS)… Các chuẩn của 3G: IMT-2000 (International Mobile Telecommunications 2000), UMTS (Universal Mobile Telephony System), CDMA 2000 được nâng cấp từ CDMAOne sử dụng kĩ thuật trải phổ nhưng rộng hơn CDMA, bao gồm những phiên bản như CDMA20001X, 1X-EV-DV,1X EV-DO và CDMA2000 3X.
Hệ thông tin di động thế hệ ba sẽ phải là thế hệ thông tin di động cho các dịch vụ di động truyền thông cá nhân đa phương tiện. Hộp thư thoại sẽ được thay thế bằng bưu thiếp điện tử được lồng ghép với hình ảnh và các cuộc thoại thông thường trước đây sẽ được bổ sung các hình ảnh để trở thành thoại có hình... Một số yêu cầu chung đối với hệ thông tin di động thứ ba:
1.6.2 Quản lý thuê bao
Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao. Nhiệm vụ đầu tiên là nhập và xoá thuê bao ra khỏi mạng. Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp tùy theo nhiều dịch vụ và nhiều chức năng bổ sung. Nhà khai thác phải có thể thâm nhập được tất cả các thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan trong khác nữa là tính cước các cuộc gọi cho thuê bao. Cước phí phải được tính và gửi đến thuê bao. Quản lý thuê bao ở mạng thông tin di động chỉ liên quan đến HLR và một số thiết bị OS riêng. Simcard cũng đóng vai trò như một bộ phận của hệ thống quản lý thuê bao.
1.6.3 Quản lý thiết bị di động
Quản lý thiết bị di động được thực hiện bởi bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR ( Equipment Identity Register ) thực hiện. EIR lưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến trạm di động MS. EIR được nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra sự cho phép của thiết bị, một thiết bị không được phép sẽ bị cấm.
1.7 Các công nghệ thông tin di động
1.7.1 Công nghệ FDMA
Kỹ thuật đa truy xuất phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access) là một phương pháp đa truy xuất được giới thiệu sớm nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Trong hệ thống FDMA, băng thông làm việc của nguồn tài nguyên thông tin được chia ra làm nhiều băng tần nhỏ, mỗi băng tần nhỏ này được gọi là một kênh và sẽ cấp phát cho một user sử dụng để truy xuất vào mạng. Như vậy mỗi user sẽ truy xuất vào mạng bằng các tần số khác nhau nên được gọi là đa truy xuất phân chia theo tần số. Trong FDMA, để phân biệt các user khác nhau thì phân biệt bằng cách dựa vào tần số làm việc của nó.
Tổng băng thông được cấp sẽ được chia thành một số các băng tần con hay kênh như được trình bày ở hình 1.3.
Phương pháp FDMA này cho phép tất cả các user truyền dẫn liên tục, nó có ưu điểm là không cần thiết định thời đồng bộ và các thiết bị sử dụng khá đơn giản. Tuy nhiên vì do băng thông của tài nguyên rất hạn chế nên phương pháp này có dung lượng không cao và không linh hoạt trong việc phân phối kênh. Ngoài ra trong FDMA còn có một nhược điểm là rất dễ bị nhiễu xuyên kênh khi tần số làm việc của các user không ổn định.
1.7.2 Công nghệ TDMA
TDMA là một phương pháp đa truy xuất mà các user thay phiên nhau truy xuất vào nguồn tài nguyên thông tin theo các khoảng thời gian cho phép khác nhau. Theo nguyên tắc này, thời gian làm việc được chia thành nhiều khung nhỏ gọi là khung thời gian, mỗi khung thời gian lại được chia làm các khoảng nhỏ hơn gọi là khe thời gian. Mỗi khe thời gian này sẽ được cấp phát cho một user khi user cần truy xuất vào mạng. Chiều dài của khung thời gian và khe thời gian phải được tính toán hợp lý tùy thuộc vào từng hệ thống sao cho thời gian thực được đảm bảo tốt nhất có thể. Trong hệ thống này để phân biệt các kênh khác nhau người ta sẽ dựa vào khe thời gian.
Trong TDMA, các user sẽ truyền nhận tín hiệu không liên tục nên phương pháp này còn gọi là phương pháp thu phát gián đoạn. Do đó, TDMA rất thích hợp cho các hệ thống số. Ưu điểm của TDMA là các user có thể sử dụng tần số giống nhau để truy xuất vào mạng, do đó hiệu quả sử dụng tần số được nâng lên và dung lượng hệ thống tăng cao. Ngoài ra vì có thể dễ dàng thay đổi được dung lượng truyền tải bằng việc thay đổi khoảng thời gian phát/thu, nên hệ thống này có ưu điểm là linh hoạt trong việc cấp phát kênh. Thực tế kỹ thuật đa truy xuất phân chia theo thời gian TDMA thường được sử dụng kết hợp với FDMA. Điều này làm tăng thêm hiệu quả sử dụng tần số cho hệ thống so với hệ thống FDMA thuần túy
1.7.3 Công nghệ CDMA
Kỹ thuật đa truy xuất phân chia theo mã – CDMA (Code Division Multiple Access) không phân chia nhỏ phổ tần, cũng không chia thời gian thành các khe, mà tất cả những user khác nhau đều được phép sử dụng toàn bộ băng tần trong cùng một thời gian. CDMA dựa trên kỹ thuật trải phổ tín hiệu (SS – Spread Spectrum), nghĩa là làm cho độ rộng phổ tăng lên rất nhiều lần so với độ rộng ban đầu.
Nguyên tắc chính của CDMA là sử dụng một chuỗi tín hiệu nhị phân ngẫu nhiên (gọi là chuỗi giả nhiễu – PN – Pseudo Noise) để chuyển đổi tín hiệu băng tần gốc có băng thông hẹp thành một tín hiệu có băng thông rộng rồi phát đi. Mỗi user sẽ sử dụng một chuỗi tín hiệu PN khác nhau, gọi là tín hiệu mã hay đơn giản hơn là mã. Chính mã là cơ sở để đầu thu phân biệt user này với user khác. Ở đầu thu, máy thu sẽ sử dụng một chuỗi mã ngẫu nhiên giống như đầu phát để giải mã tín hiệu thu và khôi phục lại tín hiệu ban đầu. Đối với những user không biết tín hiệu mã thì tín hiệu
Mục lục
Bìa Trang
Lời Thank
Mục lục
Lời mở đầu
Bảng nhận xét của giáo viên hướng dẫn
Bảng nhận xét của giáo viên phản biện
Chương 1 : Tổng quan về thông tin di động 1
1.1 : Tổng quan về các hệ thống thông tin di động 1
1.1.1 : Thế hệ thứ nhất – 1G 1
1.1.2 : Thế hệ thứ hai – 2 G 2
1.1.3 : Thế hệ thứ ba – 3G 4
1.2 : Mạng thông tin di động Việt Nam 6
1.3 : Cấu trúc của hệ thống thông tin di động 6
1.4 : Hệ thống con chuyển mạch ( SS – Switching Subsystem) 7
1.4.1 : GMSC 8
1.4.2 : MSC 8
1.4.3 : HLR 8
1.4.4 : VLR 10
1.4.5 : AuC 10
1.4.6 : EIR 10
1.5 : Hệ thống trạm con gốc BSS 11
1.5.1 : BTS 11
1.5.2 : BSC 11
1.5.3 : MS 11
1.6 : Hệ thống con khai thác ( OSS – Operation System Sub ) 12
1.6.1 : Khai thác và bảo dưỡng mạng 12
1.6.2 : Quản lý thuê bao 13
1.6.3 : Quản lý thiết bị di động 13
1.7 : Các công nghệ thông tin di động 13
1.7.1 : Công nghệ FDMA 13
1.7.2 : Công nghệ TDMA 14
1.7.3 : Công nghệ CDMA 16
Chương 2 : Tổng quan về WCDMA 17
2.1 : WCDMA trong hệ thống thế hệ thứ ba 17
2.2 : Sự khác nhau giữa giao diện vô tuyến WCDMA và thế hệ thứ hai 18
2.3 : Các thông số chính trong WCDMA 20
2.4 : Cấu trúc mạng WCDMA 22
2.5 : Kỹ thuật CDMA 23
2.5.1: Hệ thống DSSS – BPSK 25
2.5.2: Hệ thống DSSS – QPSK 29
2.6 : Dung lượng của một hệ thống CDMA 32
Chương 3 : Mã hoá và điều chế 35
3.1 : Mã xoắn 35
3.2 : Giải mã xoắn 42
3.3 : Mã hoá kênh trong UMTS 43
3.4 : Đan xen 45
3.5 : Điều chế 46
3.5.1: BPSK 46
3.5.2: QPSK 48
Chương 4 : Lớp vật lý trong WCDMA 50
4.1 : Các kênh truyền tải 50
4.1.1 : Kênh quảng bá (BCH) 51
4.1.2 : Kênh tìm gọi (PCH) 51
4.1.3 : Kênh truy nhập đường xuống (FACH) 51
4.1.4 : Kênh truy nhập ngẫu nhiên (RACH) 51
4.1.5 : Kênh gói chung đường lên (CPCH) 52
4.1.6 : Kênh đường xuống sùng chung (DSCH) 52
4.2 : Kênh vật lý và sắp xếp các kênh ttruyền tải trên các kênh vật lý 52
4.2.1 : Kênh riêng đường lên 54
4.2.2 : Kênh vật lý RACH (PRACH) 56
4.2.3 : Kênh vật lý gói chung đường lên (PCPCH) 57
4.2.4 : Cấu trúc kênh riêng đường xuống 58
4.2.5 : Kênh hoa tiêu chung (CPICH) 59
4.2.6 : Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp (P-CCPCH) 60
4.2.7 : Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp (S-CCPCH) 60
4.2.8 : Kênh đồng bộ SCH 61
4.2.9 : Kênh chỉ thị truy nhập (AICH) 61
4.2.10 :Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH) 61
4.3 : Ghép kênh 61
4.4 : Điều chế và trải phổ đường lên 63
4.5 : Điều chế và trải phổ đường xuống 65
4.6 : Tổng quan chức năng của lớp vật lý 65
4.7 : Các mã trải phổ 67
4.7.1 : Mã Walsh 67
4.7.2 : Bộ mã giả ngẫu nhiên 69
4.7.2.1 : Chuỗi giả ngẫu nhiên 69
4.7.2.2 : Chuỗi m 70
4.7.3 : Các mã ngẫu nhiên trong UMTS 71
4.8 : Điều khiển công suất 72
4.8.1 : Điều khiển công suất vòng hở 72
4.8.2 : Điều khiển công suất vòng kín 73
4.8.3 : Điều khiển công suất đường xuống 73
4.9 : Thủ tục tìm gọi 74
4.10 : Thủ tục truy nhập ngẫu nhiên 74
4.11 : Thủ tục tìm cell 75
4.12 : Chuyển giao 75
4.12.1 : Chuyển giao mềm 75
4.12.2 : Chuyển giao mềm hơn 76
4.12.3 : Chuyển giao cứng 77
4.12.4 : Chuyển giao giữa WCDMA và GSM 77
Kết luận 79
Hướng phát triển đề tài 79
Tài liệu tham khảo 80
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: