LỜI CÁM ƠN
Trước hết, em xin chân thành cám ơn Ths Trần Ngọc Hưng, sự chỉ bảo tận tình
cùng những tài liệu quí báu của Thầy đã giúp em hoàn thành luận văn này. Em cũng xin
được gửi lời cảm ơn đến các Thầy, Cô giáo trong trường Đại học Công Nghệ - ĐH QG
Hà Nội đã tạo mọi điều kiện học tập và nghiên cứư cho em trong suốt bốn năm học vừa
qua. Xin cám ơn các bạn học và những người thân đã luôn giúp đỡ, động viên và chia sẻ
những lúc tôi khó khăn trong thời gian thực hiện luận văn này.
Do thời gian hạn hẹp và cũng chịu nhiều yếu tố tác động nên khoá luận sẽ không
tránh khỏi sai sót. Em rất mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp xây dựng của
Thầy, Cô và các bạn để có thể tiếp tục phát triển hướng nghiên cứu của mình.
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, thông tin di động đã trở thành một ngành công nghiệp viến thông phát
triển nhanh nhất và phục vụ con người hữu hiệu nhất. Để đáp ứng nhu cầu về chất lượng
và dịch vụ ngày càng nâng cao, thông tin di động càng không ngừng được cải tiến.
Tiền thân của 3G là hệ thống điện thoại 2G, như GSM, CDMA, PDC, PHS... GSM
sau đó được nâng cấp lên thành GPRS, hay còn gọi là thế hệ 2,5G. GPRS hỗ trợ tốc độ
140,8 Kb/giây dù tỷ lệ thường gặp chỉ là 56 Kb/giây. E-GPRS, hay EDGE, là một bước
tiến đáng kể từ GPRS với khả năng truyền dữ liệu 180 Kb/giây và được xếp vào hệ
thống 2,75G.
Năm 2006, mạng UMTS tại Nhật đã nâng cấp lên HSDPA (High Speed Downlink
Packet Access - Truy cập gói dữ đường xuống tốc độ cao) - là một tính năng mới được
đề cập trong các phiên bản R5 của 3GPP cho hệ thống truy nhập vô tuyến
WCDMA/UTRA-FDD và được xem như là một trong những công nghệ tiên tiến cho hệ
thống thông tin di động 3.5G. HSDPA bao gồm một tập các tính năng mới kết hợp chặt
chẽ với nhau cải thiện dung lượng mạng và tăng tốc dữ liệu đỉnh đối với dung lượng gói
đường xuống. Những cải tiến về mặt kỹ thuật cho phép các nhà khai thác có thể đưa ra
nhiều dịch vụ tốc độ bit cao, cải thiện QoS của các dịch vụ hiện có, và đạt chi phí thấp
nhất. Khả năng hỗ trợ tốc độ dữ liệu và tính di động của WCDMA/HSDPA là chưa từng
có trong các phiên bản trước đây của 3GPP.
Trong khuôn khổ khoá luận này, tác giả đi vào nghiên cứu cấu trúc HSDPA và ứng

2.4.1 Mô hình giao thức HSDPA......................................................35
2.4.2 Cấu trúc kênh...........................................................................36
2.4.2.1 Kênh HS-PDSCH.........................................................37
2.4.2.2 Kênh HS-DPCCH........................................................42
2.5 Kỹ thuật sử dụng trong HSDPA.........................................................44
2.5.1 Điều chế và mã hoá thích ứng................................................44
2.5.2 Kỹ thuật H-ARQ......................................................................47
Chương 3: Ứng dụng trên HSDPA...............................................................50
3.1 VoIP song công toàn phần và thúc đầy trò chuyện.............................50
3.2 Trò chuyện với thời gian thực.............................................................51
3.3 Luồng TV di động...............................................................................51
3.4 Email..................................................................................................52
Kết luận............................................................................................................55
Phụ lục..............................................................................................................56
Tài liệu tham khảo..........................................................................................60
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB4
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
DANH M ỤC CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT
- 1G : First Generation
- 2G : Second Generation
- 3G : Third Generation
- 3GPP: 3
rd
Generation Partnership Project
- 16QAM : 16 Quadrature Amplitude Modulation
- 64QAM: 64 Quadrature Amplitude Modulation
- AMC: Adaptive Modulation and Coding
- ARQ: Automatic Repeat request
- BCCH: BroadCast Control CHannel (logic channel)
- BCH: BroadCast CHannel (transport channel)

Hình 2: Cấu trúc kênh của WCDMA
Hình 3: Cấu trúc kênh logic
Hình 4: Ánh xạ giữa kênh logic và kênh giao vận
Hình 5: Tốc độ truyền WCDMA đường lên
Hình 6: Cấu trúc của kênh dành riêng
Hình 7: Cấu trúc kênh CCPCH
Hình 8: Cấu trúc của kênh đồng bộ SCH
Hình 9: Chất lượng khe thời gian truy cập của kênh RACH
Hình 10: Biểu đồ cột so sánh thời gian download của các công nghệ
Hình 11: Các tính năng cơ bản của HSDPA khi so sánh với WCDMA
Hình 12 - Nguyên lý hoạt động cơ bản của HSDPA
Hình 13: Kiến trúc giao diện vô tuyến của kênh truyền tải HS-DSCH
Hình 14: Cấu trúc lớp MAC – hs
Hình 15: Giao diện vô tuyến của HSDPA
Hình 16: Thời gian và bộ mã được chia sẻ trong HS-DSCH
Hình 17: Trạng thái kênh của các user
Hình 18.1 : Hệ thống trong trường hợp 1 kênh HS-SCCH và phân chia đa thời gian
Hình 18.2: Hệ thống trong trường hợp nhiều kênh HS-SCCH và phân chia đa thời
gian
Hình 19: Cấu trúc kênh HS-DPCCH
Hình 20: Biểu diễn mã hoá điều chế của HSDPA và tốc độ bit tối đa khả dụng
với mỗi mã theo dB
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB7
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
Hình 21: Hoạt động của giao thức SAW 4 kênh
Hình 22: Quá trình truyền lại khối dữ liệu IR
Hình 23: Ước lượng tiêu thụ công suất của điện thoại di động
Hình 24: Truy cập email từ mobile sử dụng pin 1000-mAh
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB8
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3

Kbps (trên lý thuyết). EDGE còn được biết đến như là 2.75G (trên đường tiến tới 3G)
Cụm từ điện thoại di động 3G ngày nay đã trở nên quen thuộc với người dùng di
động. 3G là viết tắt của third-generation technology là chuẩn và công nghệ truyền thông
thế hệ thứ ba, cho phép truyền ngoài dữ liệu chuẩn là đàm thoại còn có thể truyền dữ
liệu phi thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh, nhạc, internet...). Công
nghệ 3G vừa cho phép triển khai những dịch vụ cao cấp vừa làm tăng dung lượng của
mạng điện thoại nhờ vào việc sử dụng hiệu quả hiệu suất phổ.
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB10
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
Hình 1 :Các bước phát triển mạng thông tin di động
Trong số các dịch vụ của 3G, điện thoại video hoặc khả năng truy nhập internet
thường được xem là một ví dụ tiêu biểu về dịch vụ cao cấp mà các nhà cung cấp dịch vụ
muốn cung cấp cho khách hàng. Tuy nhiên tần số vô tuyến nói chung là một tài nguyên
đắt đỏ, giá tần số cho công nghệ 3G rất đắt tại nhiều nước, nơi mà các cuộc bán đầu giá
tần số mang lại hàng tỷ euro cho chính phủ. Bởi vì chi phí cho bản quyền về các tần số
phải trang trải trong nhiều năm trước khi các thu nhập từ mạng 3G đem lại, nên một
khối lượng đầu tư khổng lồ là cần thiết để xây dựng mạng 3G. Nhiều nhà cung cấp dịch
vụ viễn thông đã rơi vào khó khăn về tài chính và điều này đã làm chậm trễ việc triển
khai mạng 3G tại nhiều nước ngoại trừ Nhật Bản và Hàn Quốc, nơi yêu cầu về bản
quyền tần số được bỏ qua do phát triển hạ tầng cơ sở IT quốc gia được đặt ưu tiên cao.
Nước đầu tiên đưa 3G vào khai thác thương mại một cách rộng rãi là Nhật Bản.
Năm 2005, khoảng 40% các thuê bao tại Nhật Bản là thuê bao 3G, mạng 2G đang dần
biến mất tại Nhật Bản.
Với 3G, chúng ta sẽ có một số tên gọi liên quan như: công nghệ (nền tảng) 3G,
mạng 3G, chuẩn 3G. Công nghệ 3G và chuẩn 3G có thể coi là một, trong khi mạng 3G
là mạng di động ứng dụng những công nghệ 3G. Trước đây, chuẩn 3G là một chuẩn đơn
lẻ, duy nhất và được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Tuy nhiên, càng về sau này, 3G
càng được phân chia thành nhiều chuẩn khác khác, tuỳ thuộc vào khả năng nghiên cứu
của các nhà cung cấp dịch vụ. Trong tương lai không xa, có thể là một hoặc hai ba năm
nữa, mạng di động sẽ trở thành một mạng truyền dữ liệu tốc độ cao, đáp ứng nhu cầu

- Audio/Video clip
- Game
- Tải các ứng dụng và nhạc
chuông
3G
- UMTS
- 1xEV-DO
Từ
144Kbps2Mbps
- Video chất lượng cao
- Nhạc “streaming”
- Game 3D
- Lướt web nhanh
3.5G - HSDPA
- 1xEV-DV Từ
384Kbps14.4Mbps
- Video theo yêu cầu (VOD)
- Video hội họp
1.2 Các tiêu chuẩn xây dựng mạng 3G
3G bao gồm 3 chuẩn chính là :
• W-CDMA
• CDMA2000
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB13
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
• TDSCDMA.
Trong đó, chuẩn W-CDMA có hai chuẩn con thành phần là :
• UMTS
• FOMA.
W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access): là chuẩn liên lạc di động
3G song hành với cùng với chuẩn GSM. W-CDMA là công nghệ nền tảng cho các công

hỗ trợ truyền dẫn tốc độ cao còn mang lại một vài ưu điểm khác như: tăng hệ số phân
tập đa đường.
- WCDMA hỗ trợ truyền dẫn tốc độ thay đổi, hay nói cách khác là khái niệm sử
dụng băng thông theo nhu cầu có thể được thực hiện. Trong một khung truyền dẫn thì
tốc độ dữ liệu là cố định. Tuy nhiên tốc độ dữ liệu giữa các khung truyền dẫn khác nhau
có thể giống nhau hoặc khác nhau.
- WCDMA có hai chế độ hoạt đông đó là FDD và TDD. Đối với FDD thì các cặp
tần số sóng mang với độ rộng 5 MHz được sử dụng cho kênh truyền dẫn hướng lên và
hướng xuống một cách tương ứng. Trong khi đó ở chế độ TDD thì chỉ có một sóng
mang độ rộng 5 MHz được sử dụng cho cả đường lên và đường xuống theo kiểu phân
chia theo thời gian. TDD được sử dụng ở giải băng tần không chia cặp được.
- Các BTS trong WCDMA (Node B) hoạt động ở chế độ không đồng bộ. Do đó
không cần cung cấp một nguồn đồng hồ đồng bộ cho tất cả các BTS trong mạng ví dụ
như sử dụng GPS. Chế độ làm việc không đồng bộ này giúp cho WCDMA trở nên dễ
triển khai ở cấu hình indoor và micro cell
- WCDMA sử dụng tách sóng nhất quán trên cả hai hướng lên và xuống sử dụng
các ký hiệu dẫn đường. Chế độ tách sóng này đã được sử dụng trên đường xuống đối
với mạng 2G IS-95.
- Giao diện vô tuyến của WCDMA được thiết kế để nhà vận hành có thể lựa chọn
sử dụng các công nghệ máy thu hiện đại như: MUD, hệ thống ănten thích ứng nhằm
tăng dung lượng của mạng cũng như vùng phủ sóng của các trạm thu phát.
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB15
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
- WCDMA được thiết kế để có thể triển khai bên cạnh hệ thống GSM thế hệ 2.
Nghĩa là WCDMA có thể hỗ trợ chuyển giao giữa hai hệ thống WCDMA và GSM nhằm
đảm bảo có một sự dịch chuyển mềm dẻo khi triển khai mạng 3G-WCDMA.
Bảng 2: Các thông số chính của WCDMA
Băng tần kênh 1,25Mhz; 5Mhz; 10Mhz; 20Mhz
Cấu trúc kênh hướng xuống Trải phổ trực tiếp
Tốc độ chip (1,024)

Hình 2: Cấu trúc kênh của WCDMA
Từ hình 2 cho ta cái nhìn tổng quan về các kênh được sử dụng trong WCDMA
gồm 3 kênh cơ bản:
- Kênh logic
- Kênh truyền tải
- Kênh vật lý
Kênh logic: miêu tả loại thông tin sẽ được truyền đi. Mặc dù gọi là "kênh" nhưng
nó không phải là kênh theo giống nghĩa như kênh vật lý, kênh vận tải. Kênh logic có thể
hiểu là những công việc mà mạng và thiết bị cần phải thực hiện tại những thời điểm
khác nhau. Các kênh logic này cũng có thể xem như là dịch vụ mà lớp MAC cung cấp
cho lớp RLC ở trên nó.
Kênh vận tải: qui định bằng cách nào và với đặc trưng gì thông tin sẽ được truyền
đi. Đây là dịch vụ mà lớp vật lý cung cấp cho lớpMAC ở trên nó.
Kênh vật lý: chính là kênh hiện hữu truyền tải thông tin đi.
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB17
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
Việc phân ra các loại kênh khác nhau mình nghĩ là giống việc phân lớp trong
mạng, giúp cho dễ quản lý và điều khiển. Cứ ứng với mỗi loại thông tin kèm theo những
đặc trưng của nó, mạng sẽ tự động truy cập vào các kênh tương ứng để gửi thông tin đi
một cách hiệu quả nhất.
1.4.1 Kênh logic
Hình 3: Cấu trúc kênh logic
Kênh logic định nghĩa loại số liệu được truyền đi, bao gồm 2 loại kênh: Kênh điều
khiển và kênh lưu lượng.
1.4.1.1 Kênh điều khiển
Kênh điều khiển chung
- Kênh điều khiển quảng bá (BCCH): hoạt động ở tuyến xuống, đưa thông tin nhận
biết tế bào, mạng và tình trạng hiện tại của tế bào (cấu trúc điều khiển, các lưu lượng
còn rỗi, đang sử dụng hoặc nghẽn)
- Kênh nhắn tin PCH: cung cấp tin nhắn từ BS đến MS, PCH phát IMSI của thuê

Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB19
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
Với kênh truyền tải riêng chỉ có một kênh duy nhất là kênh DCH. Kênh này có
thể hoạt động ở tuyến lên hoặc tuyến xuống.
1.4.2.2 Kênh truyền tải chung
Kênh truyền tải chung bao gồm 6 kênh: BCH, FACH, PCH, RACH, CPCH và
DSCH.
- Kênh BCH - kênh quảng bá, là kênh truyền tải đường xuống, sử dụng để quảng
bá những thông tin trong hệ thống hay trong 1 tế bào.
- Kênh FACH- Kênh truy cập gọi đi, cũng là kênh truyền tải đường xuống. Có
thể hoạt động trong toàn bộ hay một phần tế bào. Việc gửi kênh này được thực hiện sau
khi BS nhận được bản tin truy nhập ngẫu nhiên.
- Kênh PCH – Kênh tìm gọi, là kênh mang dữ liệu cần thiết cho các thủ tục tin
nhắn, đó là khi hệ thống muốn kết nối lien lạc với thuê bao.
- Kênh RACH – Kênh truy cập ngẫu nhiên, là kênh mang thông tin điều khiển từ
thuê bao, như yêu cầu thiết lập một kết nối.
- Kênh CPCH – Kênh dữ liệu gói chung, là kênh mở rộng của kênh RACH, được
sử dụng để truyền dữ liệu user dạng gói trên hướng lên. Đi cặp với kênh này, ở hướng
xuống dữ liệu gói được truyền trên kênh FACH.
- Kênh DSCH – Kênh chia sẻ đường xuống, là kênh mang các thông tin dữ liệu
hoặc thông tin điều khiển của người dùng.
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB20
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
Hình 4: Ánh xạ giữa kênh logic và kênh giao vận
1.4.3 Kênh vật lý
Các kênh truyền tải được xử lý tiếp theo bằng cách ghép vào các kênh vật lý. Kênh
vật lý được quản lý và xử lý tại lớp vật lý. Việc xử lý ở đây thực hiện những kỹ thuật
biến đổi cần thiết nhằm tương thích đặc tính truyền dẫn vô tuyến và đảm bảo chất lượng
tín hiệu cao nhất.
1.4.3.1 Kênh đường lên

- Kênh SCH- kênh đồng bộ, sử dụng cho thủ tục đồng bộ mạng. Dùng khi thực
hiện thủ tục định vị và đồng bộ mạng.
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB23
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
Hình 8: Cấu trúc của kênh đồng bộ SCH
- SCH sơ cấp không điều chế cung cấp định thời xác định SCH thứ cấp mà SCH
thứ cấp có điều chế cung cấp tin tức xác mã PN của BS. SCH sơ cấp sử dụng mã 256
bits không điều chế, phát mỗi lần 1 khe. SCH thứ cấp mã 256 bits cố điều chế, phát song
song với SCH sơ cấp. SCH thứ cấp được điều chế với chuỗi nhị phân 16 bits (có lặp cho
mỗi khung). Chuỗi điều chế giống nhau với tất cả BS có độ tự tương quan tốt.
- Kênh PRACH – Kênh vật lý truy xuất ngẫu nhiên, được sử dụng ở hướng lên
mang thông tin truy xuất mạng. Trong một vài trường hợp dùng phát thông tin số liệu
gói. Hình 9 cho ta cái nhìn sơ bộ về chất lượng khe thời gian truy cập của kênh RACH.
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB24
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
Hình 9: Chất lượng khe thời gian truy cập của kênh RACH
1.5 Các bước cải tiến của công nghệ WCDMA
Các dịch vụ di động 3G giúp người tiêu dùng và các nhà chuyên nghiệp trải
nghiệm chất lượng thoại ưu hạng, cùng với rất nhiều dịch vụ dữ liệu hấp dẫn như:
• Kết nối Internet di động
• Email di động
• Các dịch vụ đa phương tiện, như ảnh kỹ thuật số và phim được thu và chia sẻ qua
các thiết bị cầm tay di động.
• Download các ứng dụng di động
• Video-theo-yêu cầu
• Chơi game online
• Các dịch vụ khẩn cấp và định vị nâng cao
• Các dịch vụ nhắn tin bấm-để-nói và bấm-để-xem video có thời gian chờ thấp.
Hệ thống thông tin di động 3G sử dụng công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA và
CDMA2000 đang được triển khai rộng khắp trên toàn thế giới. Tính đến thời điểm