Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
SVTH: Trương Văn Thông
1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG TẾ BÀO
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
SVTH: Trương Văn Thông
2

Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
SVTH: Trương Văn Thông
3

Hệ thống chiếm nhiều kênh chung CCI (Cochannel Interference) và các
kênh kề (Adjacert Channel Interfernce) hiệu quả hơn. Điều này làm tăng dung
lượng hệ thống.
Nhận

thực, truyền số liệu kết nối ISDN.
Điều khiển truy cập và chuyển giao hoàn hảo hơn, dung lượng tăng, diện
tích cell nhỏ hơn, chuyển giao nhiều hơn, báo hiệu dễ dàng hơn xử lý bằng
phương pháp số.
Đặc điểm của mô hình điện thoại di động tế bào cell là việc sử dụng lại tần số,
và diện tích của cell khá nhỏ trong thực tế, sự tăng trưởng trong một cell nào đó
chiếm mức chất lượng giảm sút quá mức, người ta thực hiện việc chia tách cell
thành các cell nhỏ hơn, người ta sử dụng công suất nhỏ hơn và các mẩu sử dụng ở
tỷ lệ xích nhỏ hơn. Các hệ thống đó sẽ cung cấp thêm nhiều loại hình dịch vụ mới
như: Thông tin thoại, âm thanh hình ảnh, hội nghị truyền hình, giáo dục từ xa, …
thông suốt trong phạm vi toàn cầu.
II. Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động Tế Bào:
1. Tổng Quan:
Toàn bộ vùng phục vụ của hệ thống điện thoại di động tổ ong được chia
thành nhiều vùng phục vụ nhỏ, gọi là các ô, mỗi ô có một trạm gốc phụ trách và
được điều khiển bởi tổng đài sao cho thuê bao vẫn duy trì được cuộc gọi một cách
liên tục khi di chuyển giữa các ô.
Trong hệ thống thông tin di động tổ ong thì tần số mà các máy di động
sử dụng là không cố định, ở một kênh nào đó mà kênh đó tín hiệu đàm thoại được
xác định nhờ kênh báo hiệu, và máy di động được đồng bộ về vấn đề tần số một
cách tự động. Vì vậy các ô kề nhau nên sử dụng tần số khác nhau, còn các ô ở xa

Identify Module), và phần chứa các thiết bị thu, phát gọi là ME (Mobile
Equitment) SIM là phần chứa Hardware và Software lien quan đến giao tiếp.
 Phân hệ hổ trợ và khai thác OSS:
Phân hệ hỗ trợ và khai thác OSS được xây dựng trên nguyên lý TMN
(TeleCommunication Management Networt - mạng quản lý viễn thông). OSS có ba
chức năng chính: chức năng khai thác và bảo dưỡng, chức năng quản lý thuê bao,
chức năng quản lý MS, BS, MSC được liên kết với nhau thông qua đường kết nối
thoại và số liệu. Mỗi MS sử dụng một cặp kênh thu, phát RF, vì các kênh lưu lượng
không cố định ở kênh RF nào mà thay đổi ở các tần số RF khác nhau phụ thuộc
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
SVTH: Trương Văn Thông
5

vào sự di chuyển của các máy di động trong suốt quá trình thực hiện cuộc gọi, nên
cuộc gọi có thể thiết lập qua bất cứ kênh nào đã được thiết lập qua vùng đó. Bộ
điều khiển MSC là bộ phận chính của hệ thống thông tin di động tế bào. Nó quản
lý và điều khiển toàn bộ hệ thống.



OMS

ISDN
PSTN

PLMN
CSPD
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
SVTH: Trương Văn Thông
6

CHƯƠNG II:
CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
I. Hệ Thống Thông Tin Di Động Thế Hệ Thứ Nhất:
1. Tổng Quan:
Hệ thống xuất hiện vào đầu năm 80, dùng kỹ thuật điều chế FM tương tự,
trong đó có hệ thống AMPS (Advanced Mobile Phone Service): Dịch vụ thoại tiên
tiến.
Bao gồm các hệ thống thông tin di động tổ ong tương tự:
AMPS: hệ thống thoại tiên tiến, ra đời năm 1983, do Mỹ sản xuất.
NAMPS: Narrow AMPS băng thông hẹp, do hãng motorola đề xướng và
thực hiện.
TACS: (Total Access Communication System): hệ thống thông tin truy
nhập toàn bộ, kỹ tượng tự của Anh. Chỉ tiêu ban đầu được mở rộng thành Extended
TACS. Hệ thống thông tin truy nhập toàn bộ mở rộng.
Hệ thống dùng kỹ thuật điều chế FM tương tự và đa truy nhập phân chia theo
tần số (FDMA), tức là mỗi kênh được gán cho một băng tần duy nhất trong một
nhóm cell.
Thực hiên các loại hình dịch vụ: Sử dụng công nghệ điều chế FM để truyền

Tốc độ phát data (KPBS).
Bán kính trung bình (Km).
Điều chế tín hiệu âm tần.
Độ lệch tần số (KHz).
Điều chế tín hiệu điều khiển.
869 ÷ 894
824 ÷ 849
45

30
832
10
2 ÷ 20
FM
±12
FSK
917 ÷ 95
872 ÷ 905
45

30
1320
8
2 ÷ 20
FM
±9,5
FSK

II. Hệ Thống Thông Tin Di Động Thế Hệ Thứ Hai:
1. Tổng Quan:

CDMA.
Cung cấp các loại hình dịch vụ như: Nhận thức, số liệu, mật mã hoá, đặc biệt
kết nối với mạng ISDN, đồng thời cung cấp các loại hình dịch vụ giải trí đa phương
tiện.
Mạng có khả năng sử dụng trong và ngoài nước. Tần số hoạt động trong
khoảng từ: 824 ÷ 960Mhz.
III. Hệ Thống Thông Tin Di Động Thế Hệ Thứ Ba (3G):
1. Tổng Quan:
Dựa trên các yêu cầu dịch vụ mới của thông tin di động, nhất là các dịch vụ
truyền số liệu đòi hỏi các nhà khai thác phải đưa ra các hệ thống thông tin di động
mới. Trong bối cảnh đó ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hoá hệ thống thông tin di
động ở thế hệ thứ ba với tên gọi IMT-2000 nhằm phục vụ các mục tiêu chính sau:
Tốc độ truy cập cao để đảm bảo các dịch vụ băng thông rộng như truy
cập internet nhanh, hoặc các dịch vụ đa phương tiện.
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
SVTH: Trương Văn Thông
9

Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toan cầu, và
điện thoại vệ tinh. Các chức năng này sẽ mở rộng đáng kể khả năng phủ sóng của
các hệ thống thông tin di động.
Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có, để đảm bảo tính
bảo mật cùng với sự phát triển liên tục của thông tin di động.
2. Các Hệ Thống Cơ Bản:
CDMA – 2000: (Code Division Multiple Access – 2000): Đây là hệ
thống đa truy nhập phân chia theo mã – 2000.
WCDMA: Đây là hệ thống CDMA băng thông rộng.
Công nghệ IMT- 2000: (International Mobile Telecommunication -
2000): Đây là hệ thống viễn thông di động quốc tế -2000.
Hệ thống chủ yếu sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA).

Kỹ thuật này được sử dụng phân chia tín hiệu trên miền tần số. Mỗi trạm mặt
đất phát một sóng mang có tần số khác với tần số sóng mang của các trạm khác, và
các sóng mang này chúng không chồng lấn lên nhau nhờ các băng thông phòng vệ
thích hợp. Phương pháp này cho phép tất cả các trạm mặt đất truyền dẫn liên tục
không cần điều khiển định thời đồng bộ, và thiết bị sử dụng khá đơn giản. Tuy
nhiên do các kênh truyền dẫn được phân chia theo các thước đo vật lý nên phương
pháp này thiếu linh động trong việc thay đổi cách phân phối kênh, và có hiện tượng
nhiễu xuyên điều chế.
Đặc điểm của hệ thống FDMA là:
Mỗi MS được cấp phát kênh trong suốt thời gian thông tuyến.
Mỗi kênh FDMA chỉ mang duy nhất một mạch thoại tại một thời điểm.
Dung lượng kênh bị lãng phí trong thời gian rỗi.
Chi phí cho hệ thống là khá lớn.
FDMA đòi hỏi có một mạch lộc chính xác để loại bỏ can nhiễu của các
kênh lân cận
Tái sử dụng lại tần số. Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
SVTH: Trương Văn Thông
11
1. Hiệu suất phổ tần số FDMA:
Hiệu suất phổ là cuộc gọi tối đa có thể thực hiện trong vùng phục vụ một cell
của hệ thống.

0
=








×
+×
0
2
NW
1logW
B
P
B

BW: Băng thông kênh truyền.
P: Công suất phát của kênh.
N
0
: Mật độ năng lượng nhiễu trắng.
Dung lượng của một cell dơn:
powerfrequency

các khe lân cận là thời gian bảo vệ để giảm nhiễu. TDMA cho phép giữ nguyên đặc
tính của hệ thống (công suất phát cho mỗi kênh, tỷ số S/N), nhưng lại khó khăn về
đồng bộ hoá tín hiệu thu.
Đặc điểm của kỹ thuật TDMA:
Chia sẻ một tần số sóng mang với nhiều thuê bao.
Hình 1.3: Sơ đồ khối TDMA
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
SVTH: Trương Văn Thông
13

Việc truyền data cho các thuê bao trong hệ thống TDMA không liên tục
mà xuất hiện từng cụm.
TDMA dùng các khe thời gian khác nhau cho truyền và nhận vì thế không
cần đến các bộ song công.
Đồng bộ đầu vào được yêu cầu ở hệ thống CDMA.
Trong một khung TDMA đầu chứa thông tin đồng bộ, và địa chỉ của thuê
bao, trạm gốc dùng để nhận ra chúng. Thời gian bảo vệ dùng để đồng bộ cho các
bộ thu giữa hai khe thời gian và khung khác nhau.
1. Ưu và Nhược điểm của hệ thống TDMA:
Ưu điểm:
- Dung lượng hệ thống TDMA lớn hơn FDMA.

MS
S
(đơn vị: channel/Hz/cell).
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
SVTH: Trương Văn Thông
14

Với:
BW
S
: Băng thông tổng.
BW
MS
: băng thông của thuê bao di động.
K: Hệ số tái sử dụng tần số của hệ thống.
R: Tốc độ truyền thông.
m: Hiệu suất điều chế.
3. Dung lượng của hệ thống TDMA:
Đối với hệ thống TDMA đa cell ta có công thức tính dung lượng như sau:
N =
(
)
K
N
N
KP
NP
N
KNP
N

+∗
∗∗
+−=






















∗
+
∗∗
+=⇒
K

BW: Băng thông tổng.
P:Công suất mỗi thuê bao.
III. Kỹ thuật CDMA:
Hệ thống CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nhằm thực hiện cho các hệ thống
thông tin có khả năng chóng phá sóng cao. Kỹ thuật trải phổ ứng dụng trực tiếp của
lý thuyết thông tin của Shannon, đã trở nên rất quan trọng trong các hệ thống thông
tin, do nó có nhiều tính năng ưu việt như: Giảm mật độ phổ công suất, độ định vị
cao, độ phân giải cao,….

Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
SVTH: Trương Văn Thông
15

frequency

power Trong thông tin CDMA thì nhiều người sử dụng chung thời gian, và tần số,
mã PN với sự tương quan chéo thấp được ấn định cho người sử dụng. Người sử
dụng truyền tín hiệu nhờ trải phổ, tín hiệu truyền có sử dụng mã PN đã ấn định.
Đầu thu tạo ra một dãy giả ngẫu nhiên như ở đầu phát.

Channel n

Clock
Channel 1

One Channel of FDMA
Hình 1.4: Sơ đồ khối CDMA
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
SVTH: Trương Văn Thông
16

CHƯƠNG IV:
TỔNG QUAN CDMA TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG
I. Nguyên Lý Kỹ Thật CDMA:
CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng
một kênh vô tuyến, đồng thời tiến hành cuộc gọi. Những người sử dụng được phân
biệt nhau nhờ sử dụng đặt trưng không trùng nhau. Các kênh vô tuyến CDMA
được dùng lại ở mỗi cell trong toàn mạng. Một kênh CDMA rộng 1,23Mhz với hai
dãy phòng vệ 0,27Mhz. CDMA dùng mã trải phổ có tốc độ cắt, tốc độ này cũng
chính là tốc độ mã đầu ra của máy phát PN.
Để nén phổ trở lại data gốc, máy thu phải dùng mã trải phổ PN chính xác,
như khi tin tức được xử lý ở máy phát, thì tin tức đã truyền có thể được thu nhận.
Phổ của tín hiệu sau khi trải phổ được mở rộng so với tín hiệu gốc.
Tạp âm có phổ rộng được giảm nhỏ do bộ lọc ở máy thu sau khi được nén
phổ nhiều từ các máy di động khác không được nén phổ cũng tượng tự như tạp âm.
Nhiễu từ các nguồn phát sóng không trải phổ có băng tần trùng với băng tần của
máy thu CDMA sẽ bị trải phổ, mật độ phổ công suất nhiễu sẽ giảm xuống. Phổ của
tín hiệu càng trải rộng ở máy phát, và tương ứng nén hẹp ở máy thu thì càng lợi về
tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N). 2. Các đặc tính của kỹ thuật CDMA:
2.1. Tính đa dạng của phân tập: Phân tập là hình thức tốt để làm giảm
fading, có ba loại phân tập là: Phân tập theo thời gian, phân tập theo tần số, và phân
tập theo khoảng cách. Phân tập thời gian đạt được nhờ sử dụng việc chèn và mã
sửa sai. Hệ thống CDMA băng thông rộng ứng dụng phân tập theo tần số nhờ việc
mở rộng khả năng báo hiệu trong băng thông rộng và fading liên hợp với tần số
thường có ảnh hưởng đến băng tần báo hiệu (200 ÷ 300Khz). Phân tập theo khoảng
cách hay theo đường truyền có thể đạt được theo các phương pháp sau:

10Khz

0

Số liệu
1,25Mh
zf
0

Phổ băng
tần rộng

f
0

169dB/Hz

f
0

Tạp âm
nền

f
0

Giao thoa
ngoài
Bộ lọ
c
số
9,6
Kbps

Mã hoá và
chèn
1.228Mbps

Nguồ
n
PN
Sóngmang

BPF


 Sử dụng môi trường đa đường, đa chức năng trải phổ giống như bộ thu
quét, thu nhận và tổ hợp các tín hiệu phát này với các tín hiệu phát khác trễ thời
gian.
 Đặt nhiều anten tại BS.
Phân tập theo thời gian có thể áp dụng cho tất cả các hệ thống số có tốc độ mã
truyền dẫn cao, mà thủ tục sửa sai yêu cầu. Nhưng các phương pháp khác dễ dàng
áp dụng chỉ cho hệ thống CDMA.
Nhiều bộ tương quan có thể áp dụng đồng thời cho hệ thống thông tin có hai
BS .
Phân tập theo khoảng cách (theo đương truyền), hai cặp anten phát của BS,
bộ thu đa đường, và kết nối với nhiều BS (chuyển vùng mềm).
Hình 1.7: Sơ đồ chuyển vùng mềm
2.2. Điều khiển công suất trong CDMA: Hệ thống CDMA cung cấp chức
năng điều khiển công suất hai chiều (từ BS đến máy di đông và ngược lại), để cung
cấp một hệ thống dung lượng lớn, chất lượng cao, và nhiều dịch vụ khác. Mục đích

BS a

BS a

BS b

BS bBS b

BS a
từ máy di động một cách tức thời để máy giữ mức công suất tối ưu. BS so sánh tín
hiệu thu từ máy di động liên quan tới giá trị ngưỡng, biến đổi và điều khiển công
suất tăng hay giảm sau mỗi khảng 1,25ms cho đến khi đạt kết quả.

Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
SVTH: Trương Văn Thông
20

BS cung cấp việc điều khiển công suất từ BS đến các máy di động, nhờ việc
qui định công suất này tương đương với công suất đo được từ các máy di động khi
rỗi hoặc ở vị trí tương đối gần BS, làm cho fading đa đường thấp, và giảm hiệu ứng
giao thoa với các BS khác. Do đó công suất được cung cấp thêm đối với vùng tín
hiệu bị gián đoạn, hoặc đối với các máy di động ở xa.
2.3. Công suất phát thấp: Việc giảm tỷ lệ E
b
/N chấp nhận được không
những làm tăng dung lượng thệ thống, mà còn giảm công suất phát yêu cầu để khắc
phục tạp âm và giao thoa. Việc này có ý nghĩa làm giảm công suất phát của các Điều khiển
công suất
hướng lên

Điều khiển công suấ
t
XMIT

Bộ chọn



Mạch điều
khiển mở
hướng lên
Bộ tách, chè
n
và giải mã
Số liệu Mạch điều
khỉên đóng
Xử lý số liệu
XMIT

Xác định tốc
độ lỗi
E
b
/N
0

SET

Xử lý của BS Xử lý của máy di độngHình 1.8: Sơ đồ mạch mở đường điều khiển công suất
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
SVTH: Trương Văn Thông
Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
SVTH: Trương Văn Thông
22
Hình 1.9: Đường kết nối khi chuyển vùng mềm
2.7. Dung lượng: Thực tế thì CDMA xuất phát từ hệ thống chống nhiễu
được sử dụng trong quân đội. Do hệ thống điều chế băng thông hẹp yêu cầu tỷ số
sóng mang trên nhiễu vào khoảng 18dB nên có rất nhiều hạn chế từ quan điểm tái
sử dụng tần số. Trong hệ thống như vậy thì các kênh sử dụng có một BS, sẽ không
được phép sử dụng cho BS khác.
2.8. Tách tín hiệu thoại: Trong hệ thống thông tin hai chiều song công thì tỷ

SVTH: Trương Văn Thông
23

100%
K1
6%
K2
0.2%
0.03%
K3
0.01%

2.9. Tái sử dụng tần số: Tất cả các BS đều tái sử dụng kênh băng thông
rộng trong hệ thống CDMA. Giao thoa tổng ở tín hiệu của máy di động thu từ BS,
và giao thoa tạo ra trong các máy di động của BS bên cạnh. Giao thoa tổng của các
máy bên cạnh bằng một nửa của giao thoa tổng từ các máy di động khác trong cùng
một BS. Hiệu quả tái sử dụng tần số của các BS không định hướng khoảng 65%,
đó là giao thoa của các máy di động khác trong cùng một BS với giao thoa từ tất cả
các BS.
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI
ĐỘNG CDMA2000-1X Tìm Hiểu Về Công Nghệ CDMA GVHD: Trần Duy Cường
SVTH: Trương Văn Thông
25

CHƯƠNG I:


Phát hiện kết nối.
Kênh pilot ghép thời gian với PC và EIB
(hướng lên).
Kênh pilot chung và kênh pilot phụ
(hương xuống).
Ghép kênh hướng lên. Ghép kênh I và Q cho kênh dữ liệu và
kênh điều khiển.
Đa tốc độ.
Hệ trải phổ.
Trải phổ biến đổi và đa mã 4- 256.
Điều khiển công suất. Vòng hở và vòng kín (800hz).
Trải phổ hướng xuống. Mã Walsh dài để phân biệt kênh.
M-sequences 215.
Chuyển giao Chuyển giao mềm.
Chuyển giao khác tần số.