Luận văn Nghiên cứu công nghệ và khả năng ứng dụng mạng WLL CDMA tần số 450MHz

TS. VŨ ĐèNH THấM LUẬN ÁN THẠC SỸ nghiên cứu công nghệ và khả năng ứng dụng mạng WLL CDMA tần số 450MHz Mục lục Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt MSC Mobile Switching center Trung tâm chuyển mạch di động BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc BS Base Station Trạm gốc CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã Convolutional Code Mã xoắn Data Burst Randomizer Ngẫu nhiên hóa cụm số liệu DL Downlink Đường xuống Eb Năng lượng bít thông tin ERP Effective Radiated Power Công suất phát xạ hiệu dụng IMT-2000 International Mobile Telecommunications Các tiêu chuẩn viễn thông di động toàn cầu 2000 IS95 CDMA 95 Interim Standard –95 Chuẩn thông tin di động CDMA của Mỹ (do Qualcom đề xuất) Long Code PN Chuỗi PN mã dài chu kỳ 242 –1 MS Mobile Station Máy di động DS-SS Direct Squence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp Danh mục các hình vẽ, đồ thị Hình 1. 1 Băng tần trải phổ ở phía thu và phát 7 Hình 1. 2 Mô tả thanh ghi tạo mã PN 12 Hình 1. 3 Nguyên lý DS-SS 14 Hình 1. 4 Dạng sóng và phổ của các tín hiệu 15 Hình 1. 5 Dạng tín hiệu ở các điểm thu A, B1 và B2 16 Hình 1. 6 Dạng tín hiệu ở đầu ra C1 và C2 17 Hình 1. 7 Suy hao đường truyền của các mô hình truyền sóng 23 Hình 1. 8 Mô tả tín hiệu bị suy hao ở vị trí nửa bước sóng 26 Hình 1. 9Ví dụ về sự kéo dài của trễ 27 Hình 1. 10 Hai thành phần đa đường cách nhau khoảng thời gian t 29 Hình 1. 11 Fading lựa chọn tần số 30 Hình 1. 12 Các thành phần cơ bản của một hệ thống thông tin số 31 Hình 1. 13 Sử dụng Vocoder trong Wireless 32 Hình 1. 14 Sự kích thích và phát âm của tiếng nói 33 Hình 1. 15 Quá trình tái tạo tiếng nói 34 Hình 1. 16 Sơ đồ mã chập cho đường xuống CDMA 39 Hình 1. 17 Mã xoắn trong hệ thống IS95 CDMA (đường lên) 40 Hình 1. 18 Hàm tự tương quan cho chuỗi P0 47 Hình 2. 1 Tổng công suất nhiễu bằng tổng công suất của các user. 50 Hình 2. 2 Nhiễu gây ra do các MS ở các cell lân cận 51 Hình 2. 3 Hệ số tải thu được ở cell A 52 Hình 2. 4 Một cell được sector hóa 53 Hình 2. 5 Kênh pilot 56 Hình 2. 6 Kênh đồng bộ 57 Hình 2. 7 Cấu trúc khung của kênh đồng bộ 58 Hình 2. 8 Cấu trúc bản tin kênh đồng bộ 59 Hình 2. 9 Cấu trúc kênh tìm gọi 60 Hình 2. 10 Cấu trúc khung của kênh tìm gọi ở tốc độ 9,6 kb/s 61 Hình 2. 11 Ba bản tin của kênh tìm gọi được phát liên tục 62 Hình 2. 12 Kênh lưu lượng đường xuống tập tốc độ 1 64 Hình 2. 13 Giảm được công suất nhờ sử dụng bộ lặp lại ký hiệu 66 Hình 2. 14 Cấu trúc của bộ điều chế đường xuống 68 Hình 2. 15 Kênh truy nhập đường lên 69 Hình 2. 16 Cấu trúc khung kênh truy nhập 70 Hình 2. 17 Cấu trúc bản tin kênh truy nhập 71 Hình 2. 18 Cấu trúc kênh lưu lượng đường lên 72 Hình 2. 19 Nhiều cell phục vụ nhiều MS ở đường xuống 75 Hình 2. 20 Nhiễu ảnh hưởng đến đường lên 78 Hình 3. 1 Giả thiết có hai user cùng phát một công suất Pt đến BS 79 Hình 3. 2 Tỉ sôS/N của user 2 lớn hơn của user 1 80 Hình 3. 3 Việc điều khiển công suất để thu được cùng một mức ở BS 80 Hình 3. 4 Dung lượng được tối đa khi công suất thu bằng nhau ở BS 81 Hình 3. 5 Hiệu chỉnh thăm dò truy nhập 82 Hình 3. 6 Kênh lưu lượng đường xuống 85 Hình 3. 7 Quan hệ giữa kênh lưu lượng và nhóm PCG 86 Hình 3. 8 Điều khiển công suất vòng lặp kín sử dụng PCBs 87 Hình 3. 9 Quyết định ngưỡng 88 Hình 3. 10 a, b Sơ đồ điều khiển công suất đường lên ở BS và MS 89 Hình 3. 11 Quá trình phát- thu 90 Hình 3. 12 a, b chuyển giao mềm của 2 BS đường xuống và đường lên 92 Hình 3. 13 Tín hiệu trải phổ đường xuống 94 Hình 3. 14 Quá trình chuyển giao 96 Hình 4. 1 Cấu hình hệ thống mạng WLL 2000 1x 98 Mở đầu Trong những năm gần đây, thông tin di động đã và đang được triển khai với các công nghệ khác nhau ở nhiều quốc gia, mạng viễn thông ngày càng trở nên phức tạp có xu hướng hội tụ nhiều công nghệ dịch vụ mới, đem lại nhiều lợi nhuận cho các nhà khai thác và lợi ích cho người tiêu dùng, thúc đẩy các ngành kinh tế khác cùng phát triển. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ di động ngày càng cao, mạng thông tin di động mới ra đời phải có nhiều ưu điểm nổi bật và không ngừng được cải tiến về kĩ thuật. Yếu tố mà người sử dụng di động quan tâm là vùng phủ sóng và chất lượng mạng. Hiện nay hai mạng Vinaphone và Mobilphone đang sử dụng công nghệ GSM 2.5 vẫn chưa đáp ứng được hai yêu cầu này. Số lượng thuê bao di động tăng trưởng quá nhanh trong những năm qua đã vượt quá khả năng phục vụ của hai mạng này, gây ra nghẽn mạch thường xuyên, chất lượng cuộc gọi kém. Với dân số hơn 80 triệu dân, tỉ lệ sử dụng di động hiện nay còn thấp, thì nhu cầu sử dụng di động còn tăng trong một những năm tới. Mạng di động mới ra đời vào thời điểm này là thích hợp. Việc ứng dụng công nghệ CDMA đang được nhiều nước quan tâm vì khả năng chống nhiễu, bảo mật và dung lượng cũng như chất lượng mạng tốt hơn nhiều so với công nghệ GSM. Điều này sẽ thu hút nhiều người sử dụng đem lại nhiều lợi nhuận cho nhà khai thác mặt khác người tiêu dùng có nhiều khả năng lựa chọn dịch vụ di động thích hợp cho bản thân, phá vỡ sự độc quyền tạo ra sự cạnh tranh lành mạnh giữa các doanh nghiệp kinh doanh thông tin di động. Việc nghiên cứu công nghệ và khả năng ứng dụng mạng WLL CDMA tần số 450MHz là một vấn đề cấp thiết trong thời đại bùng nổ thông tin ngày nay. Thực tế đã chứng minh sự thành công của mạng di động sử dụng công nghệ CDMA ở Hàn Quốc, Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc,…và xu hướng này đã trở thành hướng phát triển mạng thông tin di động thế hệ tiếp theo 3, 4. Chương I. Tổng quan về kĩ thuật trải phổ và Công nghệ CDMA Khái niệm về tín hiệu trải phổ Kĩ thuật trải phổ sử dụng một băng tần truyền dẫn có độ rộng lớn hơn nhiều lần băng tần cần thiết cho việc truyền dữ liệu. Mục đích chống nhiễu cao, và bảo mật thông tin qua việc trải phổ tín hiệu nhằm làm cho nó không thể phân biệt được từ nền nhiễu, giảm được mật độ năng lượng. Kí hiệu wss là độ rộng phổ tần trải phổ (Hz) và wd là độ rộng phổ tần nén phổ (tốc độ dữ liệu (bít/second)) thì tỉ số wss/wd được gọi là hệ số trải phổ hoặc tăng ích xử lý, hệ số trải phổ này có giá trị từ 100 đến 1000000 tức là từ 20 dB đến 60dB. Nhiễu phá (Jamming) Tín hiệu có ích w wss Phía phát Tín hiệu có ích Nhiễu phá w wss Phía thu wd Hình 1. 1 Băng tần trải phổ ở phía thu và phát Có 3 tiêu chuẩn bắt buộc đối với hệ thống trải phổ: Có bề rộng phổ lớn hơn nhiều so với bề rộng phổ cần thiết để truyền tín hiệu. Việc mở rộng phổ dựa vào tín hiệu đặc biệt gọi là mã trải phổ, hoàn toàn độc lập với dữ liệu. Phía thu dựa vào bản sao của mã trải phổ để nén phổ trở lại như phổ ban đầu. Bản chất của mã trải phổ: đó là một dãy bít ngẫu nhiên tuần hoàn có chu kì tương đối lớn và thỏa mãn các tiêu chẩn ngẫu nhiên. Với đối tác thì hoàn toàn xác định còn đối với bên ngoài thì thâm nhập vào dãy ở một thời điểm nào đó là hoàn toàn ngẫu nhiên vì vậy mà gọi dãy mã này là giả ngẫu nhiên (pseudo-random, giả tạp âm: PN- pseudo-noise). Do những đặc điểm trên mà hệ thống trải phổ có 4 ưu điểm chính: Chống nhiễu phá: nhiễu thâm nhập vào tín hiệu có ích, bị trải phổ trong bước nén phổ có ích, làm mật độ năng lượng nhiễu giảm mạnh tỉ lệ với hệ số trải phổ. Giảm mật độ năng lượng của tín hiệu phát theo độ tăng ích xử lý Khả năng bị thu trộm thấp khi hệ số trải phổ tăng. Mở ra phương thức phân đường mới (theo mã) cho phép nhiều người sử dụng đồng thời dùng chung một băng tần và ở trong cùng một vùng địa lý, tỉ lệ với hệ số trải phổ. Để đánh giá ảnh hưởng của tạp âm đến chất lượng của một hệ thống thông tin người ta thường sử dụng hai tham số: tỉ số tín/tạp âm (S/N) và xác xuất lỗi (PE). Nâng cao tỉ số S/N với một mức tạp âm cho trước có thể thực hiện bằng 3 cách sau: Tăng công suất tín hiệu: cách này bị hạn chế bởi ảnh hưởng đến hệ thống thông tin khác, đồng thời nó còn khả năng kĩ thuật, công nghệ chế tạo thiết bị không cho phép công suất lớn. Tăng độ dài tín hiệu: nghĩa là kéo dài thời gian làm việc của hệ thống. Nhưng biện pháp này gây ra sự suy giảm tốc độ truyền tín hiệu. Trải rộng phổ tín hiệu nhằm triệt nhiễu: ở đầu phát sử dụng mã trải phổ có độ rộng băng lớn điều chế với thông tin cần truyền đi, vì thế tín hiệu sau điều chế có độ rộng băng thông được trải rộng ra xấp xỉ bằng băng thông của mã trải phổ. ở đầu thu, ngoài tín hiệu trải phổ thu được còn có các tín hiệu không mong muốn gọi chung là nhiễu. Tại đầu thu thực hiện nén phổ đối với tín hiệu cần thu, còn đối với các tín hiệu khác thì đó là quá trình trải phổ. Do đó sau khi giải điều chế thì mật độ phổ tín hiệu cần thu sẽ tăng cao, còn mật độ phổ của nhiễu bị giảm nhiều do bị trải phổ, sử dụng bộ lọc để loại bỏ nhiễu lấy tín hiệu hữu ích. Mã trải phổ Theo cách truyền thống, tín hiệu đa truy nhập được phân chia theo thời gian (TDMA) hoặc được phân chia theo tần số (FDMA) thì thực hiện tương đối đơn giản để đảm bảo các tín hiệu là trực giao và không gây nhiễu. Nhưng trong đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA), tín hiệu của nhiều người dùng chiếm cùng băng thông ở cùng thời gian nhưng được phân biệt bằng các chuỗi mã trực giao. Hai dạng sóng có giá trị thực x và y được gọi là trực giao nếu tương quan chéo của chúng Rxy(0) trong khoảng T bằng 0, nghĩa là: Trong miền rời rạc, hai chuỗi x và y là trực giao nếu tích chéo (Cross product) Rxy(0)=0 nghĩa là: Rxy(0) = XT Y= Σxiyi Với XT =[x1, x2,….xI] YT = [y1, y2,….yI] Ví dụ ta xét hai chuỗi Hai chuỗi này là trực giao bởi vì tương quan chéo của nó bằng 0: Để một bộ mã được sử dụng trong sơ đồ đa truy nhập thì chúng cần có thêm hai thuộc tính nữa đó là: mỗi mã trong bộ mã trực giao cần có một số bít 1 và bít -1 tương đồng, đây là thuộc tính tự nhiên của mã giả ngẫu nhiên, và tích điểm của mỗi mã (dot product) bằng 1 ( tích điểm là trung bình tổng của tích chính mỗi phần tử tương ứng/ bậc của mã) Xét hai mã trực giao x và y ở trên ta thấy cả x và y đều có số bít 1 và -1 bằng nhau và các tích điểm là: (XTX)/4= (-1)(-1)+ (-1)(-1)+ (1)(1)+ (1)(1)=4/4=1 (YTY)/4= (-1)(-1)+ (-1)(-1)+ (1)(1)+ (1)(1)=4/4=1 Tóm lại các thuộc tính của bộ mã trực giao được sử dụng trong đa truy nhập trải phổ là: Tương quan chéo bằng 0 hoặc rất nhỏ (thể hiện tính trực giao) Mỗi chuỗi trong bộ mã có tổng số bít 1 và -1 bằng nhau hoặc khác nhau nhiều nhất là một đơn vị Tích điểm của mỗi mã bằng 1 Các mã Walsh Mã Walsh được sử dụng để phân biệt cho những người dùng khác nhau sử dụng chung băng tần RF ở đường xuống. Mã Walsh được sử dụng trong IS95 CDMA là một bộ chuỗi mã trực giao 64. Chuỗi Walsh được tạo bởi ma trận Hadamard. Dùng tính chất đệ quy để tạo ra các ma trận Hadamard lớn từ các ma trận Hadamard bé hơn: Với là ma trận nghịch đảo của HN . Ma trận gốc là: Để tạo ra một bộ 4 chuỗi Walsh trực giao w0, w1, w2, w3 chúng ta chỉ cần tạo một ma trận Hadamard bậc 4 là: Bốn chuỗi trực giao trong bộ mã Walsh này được lấy ra từ 4 hàng của ma trận H4 đó là: Các mã này đều thỏa mãn 3 điều kiện cần thiết đã nêu. Bằng việc thay đổi các số 0 thành –1 trong bốn chuỗi trên ta có: Biểu thức H2N có thể được sử dụng đệ quy để tạo ra các ma trận Hadamard có bậc cao hơn để tạo được một bộ lớn chuỗi trực giao. Ví dụ để tạo 8 chuỗi trực giao, mỗi chuỗi có độ dài 8 có thể đạt được bằng ma trận H8. IS95 CDMA đường xuống sử dụng một bộ chuỗi Walsh trực giao 64, vì vậy giới hạn vật lý đường xuống là 63 kênh vì w0 không được sử dụng để phát thông tin băng tần gốc. Ví dụ tạo ma trận H8: Kết quả có 8 mã walsh được tạo ra là: Các mã PN Đường xuống IS95 CDMA có các kênh đồng bộ và pilot để trợ giúp việc đồng bộ, nhưng đường lên không có các kênh này do đó việc đồng bộ rất khó khăn. MS phát tùy ý và không có sự đồng bộ về truyền dẫn, vì thế mã Walsh không thể được sử dụng cho đường lên. Bản chất của đường lên đòi hỏi sử dụng một loại mã khác gọi là mã PN. Tạo mã PN bằng bộ ghi dịch có hồi tiếp tuyến tính (xem hình 1.2). Các bít được dịch qua các tầng khác nhau của thanh ghi dịch. Đầu ra của tầng sau cùng cho ra các bít của mã PN Hình 1. 2 Mô tả thanh ghi tạo mã PN Giả sử trạng thái đầu là (1,0,1) thì kết quả sẽ cho ra như sau: Đầu ra của thanh ghi dịch là một dãi các bít là dạng mã PN có chu kì là 7 Mã được tạo ra theo cách này có độ dài lớn nhất là: N là số tầng hay bậc của thanh ghi dịch. Trường hợp xét là N=3 sẽ cho độ dài mã là 7. Một bộ mã PN gồm 7 mã có thể được tạo ra bằng cách dịch P và thay giá trị 0 thành –1 ta được: Các mã này thỏa mãn 3 điều kiện của mã đa truy nhập DS- SS đã nêu. Nguyên lý đa truy nhập trải phổ chuỗi trực tiếp Hình 1.3 minh họa nguyên lý của một sơ đồ đa truy nhập trải phổ trực tiếp. Chúng ta xét hai tín hiệu của hai người dùng khác nhau cùng phát đồng thời hai bản tin riêng biệt, m1(t) và m2(t) cùng phát ở một băng tần và cùng thời gian. Hai bản tin này được nhân tương ứng với hai mã trực giao c1(t) và c2(t) chính là 2 mã trực giao x và y đã được đề cập ở phần trước. Kết quả tích số được đưa vào bộ cộng và được phát vào kênh truyền. Hình 1. 3 Nguyên lý DS-SS Trong trường hợp này chúng ta giả định rằng có sự đồng bộ hoàn toàn ở máy thu. Nếu các lỗi không đáng kể ở kênh truyền thì các bản tin 1(t) và 2(t) sẽ tương ứng với các bản tin m1(t) và m2(t). Giả sử bản tin m1 là (+1 –1 +1) và m2 là (+1 +1 –1). Hình 1.4 mô tả dạng sóng và phổ của hai bản tin m1(t) và m2(t), hai mã trực giao c1(t) và c2(t) và hai bản tin được trải phổ m1(t)c1(t) và m2(t)c2(t).Từ hình vẽ cho thấy sự khác biệt giữa Tb và Tc (Tb là chu kỳ bít (tính theo giây) của bản tin và Tc là chu kỳ của một chíp của mã trực giao). Trong ví dụ này tốc độ chíp (1/Tc ) của mã trực giao gấp 4 lần tốc độ bít (1/Tb). Vì thế chúng ta có hệ số mở rộng băng tần là 4. Hệ số mở rộng băng tần đôi khi được gọi là độ lợi xử lý W/R với W là băng thông của bản tin sau khi trải phổ và R là độ rộng băng của bản tin băng tần gốc. W tương đương với 1/Tc , R tương đương với 1/Tb, với tính toán trên cho thấy độ lợi xử lý là 4 hay 6 dB. Băng tần sau khi trải phổ bằng các mã trực giao thì có độ rộng lớn hơn băng tần bản tin gốc. Hình 1. 4 Dạng sóng và phổ của các tín hiệu Hình 1.5 chỉ ra các dạng sóng ở các điểm thu khác nhau trên hình 1.3. Tín hiệu ở điểm A là tín hiệu kết hợp của tổng hai bản tin trải phổ. Để thu được 2 bản tin riêng biệt từ phổ kết hợp, ta nhân bản tin kết hợp này với hai mã trực giao tương ứng để được hai tín hiệu riêng biệt ở B1 và B2. Hình 1.6 chỉ ra tín hiệu ở các điểm C1 và C2 trong hình 1.3, đầu ra 1(t) và 2(t) của ngưỡng ra quyết định và bản tin 1(t) và 2(t) được phục hồi. Hình 1. 5 Dạng tín hiệu ở các điểm thu A, B1 và B2 Hình 1. 6 Dạng tín hiệu ở đầu ra C1 và C2 Bộ tích phân được lấy trên các khoảng chu kì bít Tb của bản tin băng tần gốc và quyết định chọn ngưỡng dựa trên đầu ra của bộ tích phân cho tín hiệu -1 hay +1. Nếu đầu ra bộ tích phân lớn hơn 0 thì quyết định chọn bít +1 ngược lại chọn –1. Qua bộ biến đổi D/A cho ra tín hiệu tương tự ở đầu ra giống với tín hiệu ban đầu. Ví dụ đưa ra ở trên chỉ là minh họa nguyên lý đa truy nhập DS-SS. Tuy nhiên trong thực tế đặc biệt trong môi trường thông tin di động có nhiều hiện tượng làm giảm chất lượng của một hệ thống đa truy nhập DS-SS. Đó là hiện tượng gần xa và vấn đề tương quan phần tử. Trong thông tin di động, có những MS ở gần trạm thu phát gốc (BS) hơn những MS khác. Nếu các MS phát cùng công suất thì BS sẽ thu được công suất của các MS ở gần, lớn hơn các MS ở xa BS . Mặt khác tất cả các MS đang phát ở cùng băng tần nên công suất thu được ở các MS ở vị trí gần BS sẽ làm nhiễu mạnh đến toàn bộ hệ thống. Đây chính là hiện tượng gần xa, để chống lại hiện tượng này thì sử dụng biện pháp điều khiển công suất để cho công suất thu các tín hiệu của MS ở các vị trí khác nhau thì đều bằng nhau tại BS. Vấn đề thứ hai là tương quan phần tử, khi không có sự đồng bộ của các máy phát dùng chung băng tần.Thậm trí khi các máy phát được đồng bộ nhưng vẫn có hiện tượng trễ truyền sóng gây ra sự lệch pha. Chúng ta xem xét ví dụ hai mã trực giao hoàn toàn khi chúng không lệch pha: Tuy nhiên nếu yi bị trễ 1 chíp do truyền sóng trong di động thì sẽ có Ta dễ dàng thấy hai chuỗi này không trực giao nhau. Như vậy nếu các mã không trực giao nhau vì do không được đồng bộ hoặc do trễ truyền sóng thì các bản tin đa truy nhập ở cùng băng tần có thể không thể tách riêng ra khỏi tín hiệu tổng hợp. Kết quả dẫn đến xuyên âm tương quan và gây nhiễu lẫn nhau. Như vậy một yêu cầu cần thiết nữa là: Vì thế tính trực giao đơn giản giữa hai chuỗi mã là vẫn chưa đủ cho hệ thống DS-SS. Sự tương quan phần tử của hai chuỗi mã ở trên cần phải bằng không hoặc có giá trị rất bé đối với bất cứ giá trị t nào phù hợp với hệ thống. Những thuận lợi của DS-SS trong thông tin di động Trước hết, một hệ thống CDMA có thể dễ dàng thực hiện được việc truyền tiếng nói của con người. Trong lúc đàm thoại giữa hai người thì thời gian thực tế đàm thoại mỗi bên chiếm ít hơn nửa thời gian. Trong thời gian im lặng, các máy phát có thể thực sự ngừng phát để giảm công suất nhiễu ở kênh truyền. Sự giảm công suất nhiễu này làm tăng độ lợi dung lượng của hệ thống. Về mặt lý thuyết các hệ thống TDMA và FDMA cũng có thể làm được việc này qua phép thống kê thoại, nhưng thực tế thì khó khăn hơn nhiều vì các nguồn vô tuyến là các kênh FDMA hoặc các khe thời gian TDMA cần phải được phân bổ động theo thời gian thực thông qua cơ sở hạ tầng mạng. Sự thuận lợi thứ hai đối với CDMA là các kênh vật lý RF có thể được sử dụng lại ở mọi cell, vì vậy hệ số sử dụng lại tần số gần bằng 1. Trong một hệ thống AMPS thông thường, phổ tần sẵn có được chia thành các khoanh (chunks) và được ấn định cho các cell khác nhau. Những tần số đồng kênh không được sử dụng cho các cell lân cận để tránh giao thoa. Mẫu sử dụng tần số chẳng hạn N=7 nghĩa là phổ tần được chia làm 7 khoanh và ấn định cho 7 cell khác nhau. Khoanh có tần số tương tự được tái sử dụng ở một cell khác có khoảng cách nhất định để tránh giao thoa. Do vậy, số kênh/cell bị giảm đi do hệ số sử dụng lại tần số. Việc sử dụng lại tần số được tăng nên nếu dùng biện pháp sector hóa. Ngược lại trong CDMA, các kênh vật lý giống nhau được sử dụng ở mọi cell, nhưng cũng gây ra nhiễu đồng kênh. Xét ở đường xuống (từ BS xuống MS), mỗi MS ở một cell nào đó bị nhiễu do chính cell đó gây ra và do các cell lân cận gây ra. ở đường lên (từ MS lên BS), mỗi cell bị nhiễu bởi các MS trong cell đó và các MS ở cell lân cận. Thật khó để phân tích đánh giá lượng nhiễu đồng kênh xảy ra trong CDMA vì nhiễu phụ thuộc vào các yếu tố như sự phân bố và số lượng các MS và địa hình. Tuy nhiên, không cần phải quy hoạch tần số trong CDMA là một thuận lợi trong tính toán thiết kế RF. Điều thuận lợi thứ 3 đó là khả năng của CDMA giảm được méo đa đường. Nếu méo đa đường được xác định trước theo thời gian thì có thể loại bỏ một cách hiệu quả thông qua việc cân bằng thích ứng. Mặt khác nếu nó biến đổi liên tục theo thời gian ở môi trường di động thì khó làm thích nghi nhanh được. Kết quả méo đa đường thường gây tác hại xấu trong hệ thống băng hẹp, nhưng sẽ ít bị ảnh hưởng ở tín hiệu băng rộng trải phổ. Hơn nữa trong hệ thống CDMA có thể dùng các bộ thu quét (rake), tất cả các tín hiệu đi theo các đường truyền khác nhau được điều chế và được sử dụng. ảnh hưởng của đường truyền tới hệ thống CDMA Phân tích đường truyền sóng Tỉ số C/N Bất kỳ hệ thống thông tin nào, chúng ta cũng cần phải xem xét thông số quan trọng là tỉ số sóng mang trên tạp âm (C/N) ở máy thu. Đây là thông số tổng quát chung cho các hệ thống thông tin. Thông số này cho ta biết công suất tín hiệu được so sánh với công suất tạp âm qua kênh truyền là bao nhiêu, vì thế C/N có thể được coi là hệ số phẩm chất của hệ thống thông tin. Công thức đường truyền được tính toán như sau: Lp là suy hao truyền sóng trên kênh truyền Gr là độ lợi anten thu N là công suất tạp âm hiệu dụng ERP= PtLcGt: công suất phát xạ hiệu dụng (Effective Radiated Power) từ anten phát. Pt là công suất phát ra ở bộ khuếch đại công suất của máy phát Lc là suy hao cáp giữa bộ khuếch đại công suất và anten phát Gt là độ lợi anten phát N= kTW; với k =1,38. 10-23 W/Hz/K hay bằng –228.6 dBW/Hz/K T là nhiệt độ tạp âm của máy thu W là độ rộng băng tần phát (Hz) Tỉ số C/I Thông số C/I tương tự như C/N nhưng ở đây nó là tỉ số sóng mang/ nhiễu, nó chỉ khác ở phần mẫu số, giá trị I không chỉ có công suất tạp âm nhiệt mà còn có công suất nhiễu từ các nguồn khác nhau. Trong thông tin di động tỉ số C/ I được sử dụng phổ biến hơn bởi nó cho biết cả ảnh hưởng của nhiễu được tính vào. Từ công thức (2.1) ta thấy, chất lượng truyền dẫn phụ thuộc vào các thông số: độ lợi anten thu phát, công suất phát, và nhiệt độ tạp âm máy thu. Những thông số này được người thiết kế tính toán tối ưu. Tuy nhiên, giá trị về suy hao đường truyền nằm ngoài khả năng của người thiết kế. Suy hao đường truyền Suy hao truyền sóng là sự suy giảm của tín hiệu khi truyền từ phía phát đến phía thu. Có nhiều mô hình truyền sóng để tính toán mức suy hao nhưng tất cả đều dựa vào thông số chính là khoảng cách từ máy phát đến máy thu. Nói cách khác suy hao truyền sóng phụ thuộc lớn vào khoảng cách giữa thu- phát. Những ảnh hưởng khác cũng được tính toán thêm. Ví dụ trong thông tin vệ tinh ảnh hưởng của khí quyển, hấp thụ do mưa có ảnh hưởng lớn đến việc xác định công suất tín hiệu thu. ở đây xem xét ba mô hình truyền sóng cơ bản; truyền sóng trong không gian tự do, mô hình Lee, và mô hình Hata. 1. Mô hình truyền sóng trong không gian tự do Trong không gian tự do, các sóng điện từ bị suy giảm theo một hàm nghịch đảo bình phương đối với khoảng cách giữa thu- phát. Dạng biểu thức tuyến tính ta có: l là bước sóng của tín hiệu Tính theo dB ta có: Lp= -32,4-20log(f)-20log(d) (2.5) d[km], f[Hz], Lp[dB], tốc độ tín hiệu bằng vận tốc ánh sáng c=lf Các số hạng thứ nhất và thứ hai ở (2.5) là hằng số còn lại Lp phụ thuộc vào d nếu chúng ta vẽ đồ thị của biểu thức trên ở dạng Log thì độ dốc của đường cong sẽ là -20dB/decade. Mô hình không gian tự do được dựa trên khái niệm trải rộng hình cầu wave front là tín hiệu phát xạ từ một nguồn điểm trong không gian. Nó chủ yếu được ứng dụng trong thông tin vệ tinh. Còn đối với hệ thống thông tin di động, nơi mà suy hao do trướng ngại vật trên mặt đất và các suy hao khác thì cần các mô hình khác để việc tính toán suy hao trở nên chính xác hơn. 2. Mô hình Lee Truyền sóng trong thông tin mặt đất thì ảnh hưởng xấu hơn trong môi trường tự do bởi thường có các trướng ngại vật giữa BS và MS. Kết quả thu được các tín hiệu đi theo các hướng trực tiếp hoặc gián tiếp. Tín hiệu trực tiếp là các tín hiệu trên đường nhìn thẳng (LOS) và tín hiệu gián tiếp là bao gồm các tín hiệu phản xạ, khúc xạ từ các vật thể ( nhà cửa, cây cối, đồi núi) giữa máy phát và máy thu. Mô hình Lee đưa ra công thức được ứng dụng cho tần số cellular: d là khoảng cách giữa máy thu- phát h là độ cao anten BS Dưới dạng dB biểu thức trở thành: Lp= -129,45-38,4log(d[km])+ 20log h[m] độ dốc là -38,4 dB/decade 3. Mô hình Hata Mô hình Hata được ứng dụng trong truyền sóng thông tin di động mặt đất. Mô hình này được dựa trên những thực nghiệm có phạm vi ứng dụng ở môi trường đô thị. Tính theo đơn vị dB ta có: Với các giá trị của K như sau: K1=69,55 cho phạm vi tần số 150MHz£ f£ 1.000 MHz K1=69,55 cho phạm vi tần số 1.500MHz £ f£ 2.000 MHz K2=26,16 cho phạm vi tần số 150MHz£ f£ 1.000 MHz K2=33,9 cho phạm vi tần số 1.500MHz£ f£ 2.000 MHz f là tần số sóng mang tính theo MHz hb là độ cao anten BS tính bằng mét hm là độ cao của MS tính bằng mét d là khoảng cách tính theo Km từ BS đến MS Các tham số này chỉ áp dụng cho: hb có giá trị từ 30 mét đến 200 mét hm có giá trị từ 1m đến 10 mét d có giá trị từ 1Km đến 20 Km Nếu vẽ đồ thị của biểu thức suy hao đường truyền ở trên thì độ dốc là -[44,9-6,55log (hb)] dB/decade a(hm)= [ 1,1 log(f)- 0,7]hm- [1,56 log(f) –0,8] và K0 =0 cho môi trường đô thị thông thường a(hm)= 3,2 [log (11,75hm)]2 –4,97 và K0= 3 dB cho môi trường đô thị đông đúc Hình 1. 7 Suy hao đường truyền của các mô hình truyền sóng (Độ cao BS là 30 mét, sóng mang có tần số 881,5 MHz, độ cao của MS là 1.5 mét trong môi trường đô thị thông thường) Kết luận; Tất cả các mô hình truyền sóng đều có thể được viết theo một công thức chung; Lp=-L0- glog (d) L0 là hằng số còn g là độ dốc Độ dốc là một hệ số chỉ ra công suất tín hiệu bị giảm như thế nào theo hàm khoảng cách, ở hình 1.7 chỉ ra ba mô hình truyền sóng: môi trường tự do, Lee, Hata độ dốc tương ứng của các mô hình này là: -20dB/decade, -38,4dB/decade,-35,2dB/decade Các mô hình này là những dự báo có độ chính xác thay đổi từ 6 đến 8 dB khi so sánh với các số đo về trường. Độ chính xác có thể tăng nên bằng việc tích hợp các kết quả đo trường với mô hình. Ví dụ trong thực tế lấy các số đo trường và tính toán độ dốc của mô hình được sử dụng khi biết chắc chắn khoảng cách từ BS đến MS. Hạn chế của ba mô hình này là không thể ước tính cho các vùng MicroCell, vùng phủ sóng microcell có khoảng cách rất gần BS thường thì nhỏ hơn 1 dặm. Vì thế khi tính toán cần có các mô hình microcell chuyên nghiệp khác để sử dụng. Hiện tượng che tối Công suất tín hiệu ở đường truyền trực tiếp suy giảm tương đối chậm khi MS di chuyển xa BS. Nhưng khi MS đi ra xa BS thì có những chướng ngại vật chắn đường truyền sóng trực tiếp ( như nhà cửa, cây cối, xe cộ,...) thường gây ra sự suy giảm công suất thu. Sự suy giảm này gây ra ở nhiều bước sóng mang và gọi là fading chậm, ảnh hưởng của che tối cường độ tín hiệu thay đổi chậm. Đôi khi người ta gọi fading này là fading chuẩn loga, vì fading chậm được thực hiện theo mô hình phân phối log-normal với công suất trung bình và độ lệch chuẩn. Vùng giảm tín hiệu được gọi là chỗ trũng fading. Thời gian giữa hai trũng fading thường vài giây nếu MS được đặt trên xe di động. Ta có thể hình dung fading chậm là sự biến đổi công suất chậm ở đỉnh của giá trị trung bình, sự thay đổi này được mô tả bằng phân bố xác xuất log_normal. Lý do mà fading chậm được phân bổ theo log-normal là vì tín hiệu thu được là kết quả tín hiệu được phát đi qua các chướng ngại vật hoặc bị phản xạ từ các chướng ngại vật như cây cối, nhà cửa,....Mỗi chướng ngại vật làm suy giảm tín hiệu đến một mức độ nào đó, và cuối cùng công suất tín hiệu thu được là tổng của các hệ số truyền dẫn của tất cả các chướng ngại vật này. Kết quả, log của tín hiệu thu được bằng tổng của một số lượng lớn các hệ số truyền dẫn tính theo dB. Vì các hệ số là quá lớn nên giới hạn tập trung phân bố của tổng này theo hàm Gaussian Fading Rayleigh đa đường Khi MS ở ngoài tầm nhìn thẳng của BS ( chẳng hạn không có đường tín hiệu đi đến máy thu qua đường nhìn thẳng LOS). Trong trường hợp này, các tín hiệu được thu từ một nhóm tín hiệu phản xạ từ các vật thể, và không có bất cứ đường phản xạ nào có tín hiệu mạnh lấn át các đường phản xạ khác. Các đường tín hiệu phản xạ khác nhau đến máy thu ở các thời gian khác nhau đôi chút, với các biên độ khác nhau và pha cũng khác nhau. Lý thuyết và thực nghiệm đã xác định rằng, hình bao của một tín hiệu sóng mang thu được ở MS được phân bố Rayleigh. Vì thế loại fading này được gọi là fading Rayleigh. Mô hình lý thuyết được kiểm nghiệm bằng thực tế cho rằng có nhiều đường tín hiệu từ các hướng khác nhau( ví dụ N đường tín hiệu phản xạ) thì tín hiệu thu tổng hợp là: = Mỗi đường phản xạ có một biên độ Rn và tần số sóng mang f, dịch tần fD, n của mỗi tín hiệu phản xạ là do hiệu ứng Doppler khi MS di chuyển. Nếu tín hiệu được truyền đi song song theo hướng di chuyển của MS thì dịch tần Doppler là: với n là vận tốc chuyển động của MS Tín hiệu thu được biểu diễn ở dạng pha và thành phần vuông góc là: ở đây thành phần đồng pha là: và thành phần vuông góc là: Các số hạng của các tổng ở trên là các biến số ngẫu nghiên độc lập với nhau và có sự phân bố tương tự nhau. Vì thế nếu N lớn thì cả RI(t) và RQ(t) trở thành hàm biến đổi ngẫu nhiên Gaussian có giá trị trung bình bằng 0. Hình bao của tính hiệu là: có phân bố Rayleigh Vì thế hàm mật độ xác suất là: và p(R)=o với R<0 Một cách để hình dung loại fading này là mô tả một BS phát một sóng mang chưa được điều chế với một giá trị đường bao không đổi. Dạng sóng thu được ở MS sẽ có một giá trị đường bao thay đổi; giá trị thay đổi của hình bao được phân bố theo phân bố Rayleigh. Độ rộng băng tần của sự biến đổi giá trị hình bao này được xác định bằng việc dịch tần doppler tối đa theo vận tốc MS. Do có nhiều tín hiệu đến máy thu theo các đường khác nhau, nên kết quả có cộng hưởng và triệt tiêu. Khi một MS di chuyển, thì biên độ có thể tăng hoặc giảm xem hình vẽ 1.8. Khoảng cách giữa mỗi fade phụ thuộc vào tần số mang. Khi một máy thu di chuyển qua trường này, thì tốc độ thay đổi của biên độ và pha của tín hiệu thu phụ thuộc cả vào tần số mang và vận tốc di chuyển của máy thu. Trong môi trường di động sự thay đổi biên độ do hiện tượng fading có thể là 50dB, vì fading loại này xảy ra rất nhanh nên đôi khi nó được gọi là fading nhanh. Hình 1. 8 Mô tả tín hiệu bị suy hao ở vị trí nửa bước sóng Ví dụ 1.1 So sánh tốc độ suy giảm (fade) xảy ra giữa dịch vụ cellular và PCS, giả sử MS di chuyển tốc độ 90km/h hay 25 m/s. Tần số mang là 900MHz cho cellular, và 1,9GHz cho PCS thế thì ta sẽ có các bước sóng tương ứng là: Thời gian mà MS di chuyển được nửa bước sóng là (từ 1 fade đến fade tiếp theo): theo tính toán với cellular ta có thể thấy một sự suy giảm đáng kể về cường độ của tín hiệu hoặc fade, qua mỗi khoảng thời gian 6,67 ms ( hoặc ở tốc độ tần số 150Hz). Đối với PCS, chúng ta thấy rằng mỗi khoảng thời gian 3,16 ms hoặc tần số tốc độ 317 Hz. Sự dịch tần Doppler cho hai trường hợp này là: Trễ đa đường Hiện tượng đa đường xảy ra khi các tín hiệu đến máy thu là trực tiếp và gián tiếp do đường truyền phải đi qua các vật cản hoặc bị phản xạ qua các vật cản. Số lượng các tia phản xạ phụ thuộc vào góc tới, tần số mang, phân cực của sóng tới. Vì độ dài đường truyền khác nhau giữa các đường trực tiếp và các đường phản xạ, nên tín hiệu sẽ thu được ở các thời điểm khác nhau qua các khoảng cách khác nhau. Hình 1.9 minh họa khái niệm này: Hình 1. 9Ví dụ về sự kéo dài của trễ Tại thời điểm t=0 phát một xung; giả định có vô số đường phản xạ, một máy thu được đặt cách xa 1 km đã phát hiện ra một loạt xung, hay delay spread. Nếu sự khác nhau về thời gian Dt là đáng kể so với một chu kỳ kí hiệu thì giao thoa giữa các ký tự (ISI) có thể xảy ra, nói cách khác các ký hiệu đến sớm hơn hoặc chậm hơn so với một chu kì ký hiệu có thể làm sai lạc thông tin. Vì sự kéo dài của trễ và khác với đường truyền cố định nên một hệ thống tốc độ cao sẽ chịu ISI ( nhiễu giao thoa ký hiệu). Ví dụ 1.2 xác định sự kéo dãn của trễ chỉ ra ở hình 1.8 sẽ gây ra giao thoa ký hiệu đối với một hệ thống di động với tốc độ số liệu là 270,83kb/s: Vì chu kì bít xấp xỉ bằng độ trễ được chỉ ra ở hình 2.3 nên ISI có thể xảy ra trong tình huống này nếu không sử dụng bộ cân bằng. Ví dụ 1.3 Xác định giá trị kéo dài của trễ ( delay spread) sẽ gây ra cho hệ thống CDMA tốc độ 1,2288 Mb/s: Trễ trong trường hợp này lớn hơn nhiều so với chu kỳ bít nên giao thoa (ISI) sẽ xảy ra thường xuyên. Tuy nhiên hệ thống CDMA IS 95 sử dụng phân tập thời gian để khôi phục tín hiệu. Hệ thống sử dụng một bộ thu quét rake để khôi phục tín hiệu. Hệ thống sử dụng một bộ thu quét rake để khóa các thành phần đa đường khác nhau. Nếu một chuẩn thời gian được định trước, thì các thành phần đa đường có thể được nhận dạng một cách riêng biệt được coi như hồi âm (tiếng dội) của tín hiệu được phân biệt theo thời gian. Thành phần được nhận dạng riêng biệt này của tín hiệu thu có thể được đưa vào pha và kết hợp để tạo ra tín hiệu thu tổng hợp cuối cùng. Tuy vậy, hệ thống CDMA IS 95 không thể phân biệt rõ hoặc giải quyết các thành phần đa đường nhỏ hơn 1ms. Trong môi trường đô thị đông đúc, các BS ở rất gần nhau và mỗi BS được phát ở mức công suất thấp, các thành phần đa đường đến máy thu với các khoảng thời gian nhỏ hơn 1ms có công suất rất thấp. Trong trường hợp này CDMA không thể giải quyết được các thành phần này để kết hợp các công suất nhằm tạo ra một tín hiệu tổng hợp hữu ích. Điều này được thực hiện tốt trong CDMA băng rộng (B-CDMA). Sự thay đổi của B-CDMA có tốc độ bít 5Mb/s và theo lý thuyết có thể giải quyết được các thành phần đa đường 0,2 ms. Chúng ta hãy xem xét hiệu ứng kéo dài trễ trong miền tần số. Sử dụng một mô hình đơn giản để minh họa. Giả định có hai tín hiệu đa đường cùng biên độ A chỉ ra ở hình 1.10: Hình 1. 10 Hai thành phần đa đường cách nhau khoảng thời gian t Một tín hiệu đa đường có độ trễ t so với tín hiệu đa đường kia. Tín hiệu thu được sẽ là: Biến đổi Fourier ta được dạng phổ của r(t) Chúng ta có thể viết lại: Với H(f) là hàm truyền đạt, ta tính tiếp: Về mặt độ lớn hình 1.11: Hình 1. 11 Fading lựa chọn tần số (có giá trị 0 ở hàm truyền đạt) Vì thế Fading lựa chọn tần số đã cho thấy độ lớn của phổ bằng 0 do trễ đa đường gây ra. Các phương pháp mã hóa Chúng ta xem xét hai phương pháp mã hóa cơ bản là mã hóa nguồn và mã hóa kênh. Hai phương pháp này là hai khâu cơ bản trong một hệ thống thông tin số (xem hình 1.12). Nguồn thông tin như tiếng nói, đầu tiên được chuyển thành dạng số bằng hàm mã hóa nguồn. Tiếp đến là mã hóa kênh nhằm mục đích giảm xác suất lỗi chống lại sự suy giảm khác nhau ảnh hưởng đến kênh truyền. Sau đó, thông tin được sắp xếp bằng hàm đa truy nhập để nhiều người có thể chia sẻ một phổ tần nhất định. Hàm điều chế chuyển thông tin từ băng gốc sang một dạng sóng thông dải (RF) để có thể phát qua máy phát. Phía máy thu thì có các quá trình ngược lại, các tín hiệu được thu qua máy thu được giải điều chế chuyển từ RF sang băng tần cơ sở. Sau đó hàm đa truy nhập sẽ tách các tín hiệu của các người dùng khác nhau đang dùng chung phổ tần. Giải mã hóa kênh sửa các lỗi do kênh truyền gây ra. Hàm giải mã nguồn chuyển thông tin ở băng tần cơ sở thành tín hiệu ban đầu. Hình 1. 12 Các thành phần cơ bản của một hệ thống thông tin số Mã hóa nguồn Nguồn thông tin được mã hóa dạng số để nó được xử lý tiếp ở các bước sau. Một trong những kĩ thuật được sử dụng trong các ứng dụng truyền dẫn là điều xung mã PCM, tín hiệu thoại tương tự được chuyển thành dòng bít 64kb/s, hoặc sử dụng các kĩ thuật khác như điều chế xung mã thích ứng ADPCM và điều chế delta (DM) . Mã hóa nguồn cho thoại người ta cũng gọi là “mã hóa dạng sóng” mục đích là để tạo dạng cho nguồn tin. Đây là lý do tại sao các modem máy tính có thể được sử dụng ở đường điện thoại; thông tin ở dạng sóng được phát qua một modem truyền dẫn và được thu qua modem ở phía thu. PCM không khả thi trong các ứng dụng không dây vì nó bị giới hạn bởi độ rộng băng thông. Việc truyền tốc độ 64Kb/s qua môi trường không dây đòi hỏi độ rộng băng tần lớn hơn để có thể cấp đủ cho nhiều người dùng. Vì vậy phải sử dụng các kĩ thuật mã hóa nguồn khác được lựa chọn là cần thiết để mô tả thông tin nguồn sử dụng ít băng thông hơn. Đó là sử dụng các bộ mã hóa thoại Vocoder dựa vào các đặc tính của tiếng nói. Hình 1.13 mô tả điều này. Hình 1. 13 Sử dụng Vocoder trong Wireless 1. Đặc điểm tiếng nói Trước khi nói về mã hóa thoại chúng ta cần hiểu cơ bản về tiếng nói. Các đặc điểm về tần số và thời gian của âm thanh con người được khai thác bằng những bộ mã hóa thoại để mã hóa tiếng nói. Tiếng nói của con người được thực hiện bởi sự kết hợp âm vô thanh và hữu thanh. Âm hữu thanh là các nguyên âm (“ eee” và “ uuu”) được sinh ra bằng việc đi qua các dao động có chu kì của không khí qua thanh quản. Những âm này có một chu kì tỉ lệ với tần số cơ bản. Tần số cơ bản này được xem như là Pitch (đơn vị đo lường). Các âm vô thanh là các phụ âm “t” và “p” được tạo ra bởi sự thay đổi luồng không khí đi qua thanh quản. Những âm này giống như tiếng ồn của âm được tạo ra bởi sự đóng và mở đột ngột của thanh quản. Hình 1.14 minh họa điều này: Hình 1. 14 Sự kích thích và phát âm của tiếng nói Mặc dù âm thanh con người là không ổn định theo thời gian nhưng phổ của nó không thay đổi qua một chu kì 20 và 40ms. Đây chính là lý do tại sao đa số các bộ vocoder tạo ra các khung có chu kì theo yêu cầu này, ví dụ bộ Vocoder trong IS95 CDMA tạo ra các khung có chu kì 20ms 2. Các bộ vocoder ống thanh quản có thể được mô hình hóa bằng một bộ lọc tuyến tính thay đổi theo thời gian. Đó là bộ lọc đáp ứng biến đổi theo thời gian. Điều này được thực hiện bằng việc cập nhật một cách có chu kì hệ số của bộ lọc. Bộ lọc này là all-pole điển hình vì một bộ lọc all-pole yêu cầu công suất máy tính thấp hơn một bộ lọc với cả hai poles và zeros. Vì thế mô hình lọc thanh quản có thể được trình bày là 1/T(z). Nếu chúng ta thể hiện một tín hiệu kích thích là E(z) thì phổ của tín hiệu thoại S(z) được viết là: Bộ lọc all-pole 1/T(z) có thể viết : Đôi khi bộ lọc all-zero T(z) được xem như bộ lọc tích phân và E(z)= S(z)T(z) thể hiện quá trình của phân tích tiếng nói. Bộ lọc all-pole 1/T(z) là bộ lọc tổng hợp, nó được sử dụng chung với tín hiệu kích thích E(z) để tổng hợp tín hiệu tiếng nói S(z). Công thức trình bày quá trình tổng hợp tiếng nói Kĩ thuật mã hóa này đôi khi được gọi là mã hóa phân tích- tổng hợp. Hình 1. 15 Quá trình tái tạo tiếng nói Bộ mã hóa thoại phân tích tiếng nói và tạo ra các thông số kích thích (như các quyết định hữu thanh/vô thanh) và giá trị hệ số lọc trên 20ms. Các tham số kích thích và các hệ số lọc là các đầu ra của bộ mã hóa tiếng nói. Trong hệ thống IS 95 CDMA các tham số và hệ số để xây dựng các nguồn kích thích và bộ lọc tổng hợp. Kết quả được ước lượng tiếng nói ở đầu ra của bộ giải mã thoại. Bộ mã hóa dự đoán tuyến tính (LPC) được sử dụng rộng rãi để đánh giá các hệ số lọc. Một vòng hồi tiếp trong bộ mã hóa được sử dụng để so sánh giọng nói thực sự và giọng nói tái tạo. Sự khác biệt giữa giọng nói thực và giọng nói tái tạo là độ sai lệch. LPC được thiết lập để tạo ra các hệ số lọc để các lỗi này là tối thiểu. Các hệ số lọc này cùng với các tham số kích thích được sử dụng bằng bộ giải mã để tổng hợp tiếng nói. Hệ thống IS95 CDMA sử dụng một biến thể của LPC được gọi là dự đoán tuyến tính kích thích mã (CELP). Thay vì sử dụng sự quyết định hữu thanh/vô thanh có một dạng khác của sự kích thích cho bộ lọc all- pole, đặc biệt là bộ mã hóa CELP sử dụng một sổ các kí hiệu điện tín để phát kích thích vào bộ lọc tổng hợp. Mã hóa kênh Sau khi nguồn thông tin được mã hóa thành dạng số, cần phải thêm một phần mã vào tín hiệu băng tần gốc. Điều này thực hiện để cải thiện chất lượng hệ thống thông tin bằng khả năng cho phép tín hiệu chống lại những ảnh hưởng không tốt của sự suy giảm kênh như tạp âm và fading. Mục đích của mã hóa kênh là đưa đến một xác suất lỗi mong muốn để giảm yêu cầu Eb/No hoặc lựa chọn được Eb/No là có thể thực hiện được để giảm xác suất lỗi. Cái giá của việc này là độ rộng băng thông lớn hơn hoặc có nhiều bít dư thừa mà hệ thống phải phát. Trong phần này sẽ đề cập đến các mã sửa sai được sử dụng để mã hóa kênh để cải thiện chất lượng hệ thống. Mục đích là thêm các bít phụ vào các bít thông tin để có thể tìm thấy lỗi và hiệu chỉnh ở phía thu. Nói cách khác là thêm vào các bít phụ để được chuỗi dài hơn nhằm bảo vệ số liệu. Ví dụ, mã sửa sai đơn giản nhất là lặp lại các bít thông tin. Khi có một bít thông tin muốn gửi đi và bảo vệ lỗi thì có thể đơn giản gửi bít này đi 3 lần (ví dụ muốn gửi bít 1 thì ta gửi đi 111). Theo cách này cơ hội mà máy thu thu đúng 1 bít này là lớn trong bất kì trường hợp một bít nào trong quá trình truyền dẫn bị trượt thành bít 0. Máy thu sẽ sử dụng cách giải mã theo đa số nghĩa là khi nào máy thu sẽ chỉ quyết định là bít 1 nếu đa số thu được là 1, mã này được kí hiệu là (3,1). Tổng quát, (n, k ) là một bộ mã mà k là độ dài của chuỗi thông tin còn n là độ dài của chuỗi được mã hóa. Một mã đôi khi được mô tả bằng tốc độ mã. Tốc độ mã được tính là Có hai loại mã sửa sai chủ yếu là mã khối và mã chập (xoắn): - Mã khối, đúng như tên gọi, mỗi lần mã hóa một chuỗi thông tin thành một khối. - Mã chập thì có một thuộc tính nhớ. Thuộc tính nhớ này phụ thuộc vào độ dài rằng buộc K của mã chập. Đầu ra bội n (n-tuple) của bộ mã chập không chỉ là một hàm của đầu vào bội k (k-tuple) mà còn là một hàm đầu vào K-1 của bội k. 1. Mã khối tuyến tính Khoảng cách tối thiểu Mã khối tuyến tính là một loại mã có thể được sử dụng để phát hiện lỗi hoặc sửa sai. Một mã khối tuyến tính có thể được đặc trưng bằng kí hiệu (n,k) cho một mã nhất định, nghĩa là bộ mã chuyển đổi một khối k bít thông tin thành một khối dài hơn n bít mã. Ví dụ ta có thể định nghĩa một mã khối tuyến tính (7,4) là một khối có 7 bít mã được sử dụng để thể hiện một khối gồm 4 bít thông tin. Dựa vào 4 bít thông tin (i1, i2, i3, i4), ta sẽ có ba bít dư thừa phụ (r1, r2, r3) như sau: Ví dụ nếu các bít thông tin là (1,0,1,0) tương ứng với (i1, i2, i3, i4) thì các bít dư thêm vào là: Và từ mã sẽ là: ( 1,0,1,0,0,1,1) được sử dụng để thể hiện 4 bít thông tin. Bảng 3.1 liệt kê đầy đủ mã khối tuyến tính (7,4) là mã Hamming (7,4) và các bít dư là các bít chẵn lẻ. Ta thấy rằng các bít dư cải thiện được chất lượng lỗi của hệ thống. Để đánh giá chất lượng lỗi chúng ta đưa ra khái niệm khoảng cách Hamming, khoảng cách Hamming giữa bất kì hai từ mã nào là số vị trí mà hai từ mã này khác nhau . Ví dụ: Khoảng cách Hamming giữa hai từ mã (1, 1, 1, 1, 1 ,1, 1) và (1, 1, 1, 0, 1, 0, 0) là 3. Khoảng cách tối thiểu d* của một mã là khoảng cách Hamming của một cặp các từ mã có khoảng cách Hamming bé nhất, đối với mã Hamming (7,4) đã thấy khoảng cách Hamming nhỏ nhất là 3 do đó d*=3 Bảng 1.1 Bảng mã Hamming Khoảng cách tối thiểu là một thông số quan trọng chỉ rõ sự thực hiện (chất lượng) của mỗi mã riêng. Nếu có t lỗi xảy ra trong việc truyền một từ mã và khoảng cách Hamming giữa từ mã thu được so với mọi từ mã khác lớn hơn t thì thì bộ giải mã hoàn toàn có thể sửa lỗi được (nếu từ mã gần nhất đối với từ mã thu được được truyền thực sự). Nói cách khác d* ³ 2t+1 nghĩa là mã này có khả năng sửa được t lỗi. Khả năng phát hiện lỗi q của một từ mã là d* ³ q+1 áp dụng vào khoảng cách tối thiểu d* =3 của mã Hamming (7,4) thì khả năng sử lỗi là t=1 và khả năng phát hiện lỗi là q=2 lỗi. Để giải mã một từ mã thu được thì bộ giải mã giả định rằng từ mã thu được gần giống nhất với từ mã được phát đi. Ví dụ từ mã thu được là (0,0,0,1,1,1,1) vì từ mã này không thuộc một trong các từ mã ở bảng 1.1 của mã Hamming (7,4) nên chắc chắn có ít nhất một lỗi xảy ra. Giả định rằng từ mã phát đi gần giống với từ mã được thu thì bộ giải mã quyết định từ mã là (0,0,0,1,0,1,1) thực sự đã được phát đi ở máy phát. Việc thực hiện này được thông qua mạch logic số được sử dụng để giải mã. Kiểm tra dư vòng (CRC) IS95 CDMA sử dụng mã khối để biểu thị chất lượng của khung phát ( gồm một khối các bít thông tin). IS95 CDMA sử dụng kiểm tra dư vòng (CRC) là một trong các mã khối phổ biến nhất. Đối với CRC, các bít thông tin được xem như một số nhị phân dài. Số nhị phân dài này được chia cho một số duy nhất nguyên thủy cũng là số nhị phân và số dư (là các bít dư) được thêm vào các bít thông tin. Khi thu khung này máy thu thực hiện phép chia như vậy sử dụng số chia nguyên thủy như thế và so sánh số dư đã được tính toán để phát đi với số dư thực tế thu được trong khung để kiểm tra lỗi. Ví dụ, mã Hamming (7,4) ở trên có thể được tạo ra bằng việc sử dụng một số chia (1,0,1,1) biện pháp này ta có thể thấy rõ khi thể hiện các bít nhị phân dưới dạng một đa thức. Ví dụ các bít nhị phân (1,0,1,1) được thể hiện bằng đa thức: Mỗi số hạng trong đa thức tương ứng với mỗi bít của số nhị phân Đa thức g(x) gọi là đa thức nguyên thủy, chẳng hạn bản tin (1,0,1,0) cần được mã hóa sử dụng mã Hamming (7,4). Để làm được việc này chúng ta phải chuyển đổi bản tin sang dạng đa thức: Sau đó dịch bản tin đi (n-k) vị trí bằng cách nhân đa thức bản tin với xn-k Trong trường hợp này(n-k)=(7-4)=3 vậy ta có: Chú ý rằng đa thức này tương đương với (1,0,1,0,0,0,0) Số bít dư có thể được thực hiện bằng việc chia x3m(x) cho g(x): Với x6+ x4 là x3m(x) x3+1 là thương số x3+x+1 là đa thức sinh g(x) x+1 là phần dư Đa thức dư x+1 thể hiện các bít dư được thêm vào bản tin đó là các bít dư (0,1,1) và chúng ta có thể thấy mã Hamming (7,4) trong bảng 1.1 có các bít dư (0,1,1) được thêm vào bản tin (1,0,1,0) để tạo ra từ mã (1,0,1,0,0,1,1) Trong hệ thống CDMA khi bộ mã hóa thoại đang hoạt động ở tốc độ toàn tốc (full rate) thì mỗi khung chiếm 20ms chưa 192 bít, trong đó 172 bít thông tin, còn lại 12 bít chỉ thị chất lượng khung, 8 bít đuôi của bộ mã hóa. 8 bít đuôi này được đặt giá trị 0, 12 bít chỉ thị chất lượng khung là các bít dư phụ thuộc vào 172 bít thông tin trong khung. Đa thức sinh được sử dụng để phát các bít dư cho một khung toàn tốc là: ở tốc độ bán tốc (half-rate) mỗi khung 20ms có 96 bít bao gồm 80 bít thông tin và 8 bít chỉ thị chất lượng khung, 8 bít đuôi của bộ mã hóa. Trong trường hợp này, 8 bít chất lượng khung ( hay bít dư) được tạo ra bằng đa thức sinh: 2. Mã chập (xoắn) Mã khối cũng có thể được gọi là mã không nhớ. Nghĩa là từ mã hoặc các bít kiểm tra dư vòng CRC được thêm vào ( trong IS95 CDMA ) chỉ là một hàm của khối hiện tại. Còn các mã chập thì các bít được mã hóa lại phụ thuộc vào các bít thông tin đầu vào và các chức năng của độ dài ràng buộc. Mọi bít được mã hóa (ở đầu ra của bộ mã chập ) là một sự kết hợp tuyến tính của vài bít thông tin trước đó. Đường xuống (BS-MS) sử dụng mã chập tốc độ 1/2 và độ dài ràng buộc K=9. Hình 1.16 Hình 1. 16 Sơ đồ mã chập cho đường xuống CDMA Ban đầu, tất cả các thanh ghi được cho giá trị 0. Khi các bít bản tin mi được đưa vào theo xung nhịp ở phía bên trái thì các bít đầu ra được dịch qua các khâu và được cộng modul 2. Tổng được đưa ra đầu ra của bộ mã chập. Vì tốc độ mã là 1/2 nên cứ mỗi xung nhịp sẽ tạo ra 2 bít. Tốc độ đầu ra gấp 2 lần tốc độ đầu vào. Hàm tạo mã cho 2 bít đầu ra là y’i và y’’i ta có thể viết: Đối với đường lên (MS-BS) IS95 CDMA sử dụng một sơ đồ mã chập khác. MS bị giới hạn về công suất nên đường lên, sử dụng một mã chập tốc độ 1/3 và độ dài ràng buộc k=9. Một bít vào sẽ cho ra 3 bít đầu ra, vì thế tốc độ đầu ra gấp 3 lần tốc độ đầu vào. Hình vẽ 1.17 chỉ ra điều này: Hình 1. 17 Mã xoắn trong hệ thống IS95 CDMA (đường lên) Hàm tạo mã cho 3 đầu ra: Cơ cấu giải mã cho các mã chập sử dụng một thuật toán cây tìm kiếm thông qua “lưới”. 3. Ghép xen Các tín hiệu được truyền qua kênh thông tin di động dễ bị fading. Các mã sử sai được thiết kế để chống lại lỗi do Fading và đồng thời giữ cho công suất tín hiệu ở một mức hợp lý. Hầu hết các mã sửa sai thực hiện tốt việc sửa các lỗi ngẫu nhiên. Tuy nhiên trong các chu kì fading sâu, các lỗi cụm hoặc lỗi các dòng bít dài liên tục có thể làm cho chức năng sửa sai trở nên vô ích. Ghép xen là một kĩ thuật sắp xếp ngẫu nhiên các bít trong một dãy bít bản tin để các lỗi cụm do kênh truyền có thể chuyển thành các lỗi ngẫu nhiên. Chúng ta muốn gửi bản tin “ARE YOU SURE THAT THEY ARE COMMONGT TO LUNCH WITH US” qua một kênh bị fading. Một cách để ghép xen bản tin để nạp nó vào trong 1 ma trận bốn hàng và 10 cột. Chúng ra cắt bản tin thành bốn phần để đưa vào bốn hàng. Sau đó đọc bản tin ra từ trên xuống theo từng cột. Kết quả được một bản tin ngẫu nhiên sẽ được gửi qua kênh truyền: Bản tin gốc: Ma trận ghép xen: Bản tin ghép xen : Bản tin ghép xen (với các lỗi cụm burst): Bản tin được khôi phục (với các lỗi ngẫu nhiên): Kênh truyền chứa các lỗi cụm trong bản tin. Kết quả các kí tự gạch chân thu được bị lỗi. Phía thu, một bộ giải ghép xen xây dựng lại bản tin sử dụng ma trận tương tự. Các lỗi cụm thực sự được chuyển thành lỗi ngẫu nhiên. Trường hợp này độ sâu của ghép xen là 10 (10 cụm). IS95 CDMA dùng bộ ghép xen cho kênh lưu lượng hướng lên sử dụng ma trận 32 hàng 48 cột (tốc độ toàn tốc). Đối với đường xuống là 24 hàng 16 cột. Trong hệ thống IS95 CDMA mỗi tín hiệu băng hẹp của người dùng được trải rộng thành một băng tần rộng hơn. Sử dụng đường truyền không đối xứng. Đường xuống sử dụng các mã Walsh còn đường lên sử dụng các mã giả tạp âm (PN) để mã hóa kênh. ứng dụng mã Walsh vào kênh truyền trong DS-SS Giả sử có 3 người sử dụng khác nhau mỗi người sử dụng muốn gửi các bản tin riêng các bản tin này lần lượt là: Mỗi người sử dụng này được ấn định một mã tương ứng: Mỗi bản tin được trải phổ bằng mã walsh tương ứng. Tốc độ chíp của mã gấp 4 lần tốc độ bít bản tin ( hệ số xử lý là 4). Đối với bản tin thứ nhất: Tiếp theo là tín hiệu trải phổ của các bản tin thứ 2: Bản tin thứ 3 sẽ là: Tất cả các tín hiệu trải phổ này m1(t)w1(t), m2(t)w2(t), m3(t)w3(t) được kết hợp để tạo ra một tín hiệu tổng hợp C(t): Kết quả C(t) sẽ là: C(t) là tín hiệu tổng hợp được phát ở một băng tần RF đơn. Nếu trong quá trình phát lỗi không đáng kể thì máy thu thu được là C(t). Để tách các bản tin gốc m1(t), m2(t), m3(t) từ tín hiệu C(t). Phía thu nhân tín hiệu C(t) với mã Walsh tương ứng cho mỗi bản tin: Sau đó máy thu tích hợp hay cộng dồn các giá trị mỗi bít được kết quả M1(t), M2(t), M3(t): Một ngưỡng ra quyết định để cho ra các giá trị: nếu Sau khi áp dụng quy tắc nêu trên ta được: Việc sử dụng mã walsh để phân biệt các bản tin này cho những người dùng khác nhau là hoàn toàn thực hiện được, tuy nhiên điều này lại phụ thuộc chủ yếu vào sự trực giao của chuỗi mã. Chẳng hạn có sự trễ đa đường gây ra trong quá trình truyền sóng làm cho mã có sự sai lệch bị trễ một chíp thì mã bị trễ sẽ không trực giao với các mã còn lại (không trễ). Ví dụ 2 mã: là trực giao nhưng nếu w3 bị trễ một chíp là: thì dễ thấy w2 và w’3 sẽ không trực giao. Do đó việc đồng bộ là cần thiết cho việc sử dụng mã walsh cho đa truy nhập DS-SS. Thực tế hệ thống IS95 CDMA sử dụng một kênh Pilot và một kênh đồng bộ để đồng bộ đường xuống. ứng dụng mã PN vào kênh truyền trong DS-SS Giả sử có 3 bản tin của 3 người dùng cần gửi đi: Mỗi người sẽ được phân bổ một mã PN tương ứng: Bản tin 1 được trải phổ bằng mã PN 0, bản tin 2 được trải phổ bằng mã PN3 và bản tin 3 được sử dụng cho PN. Độ lợi xử lý là 7 ta sẽ có: Tương tự cho các bản tin tiếp theo: và m3(t) là: Tín hiệu trải phổ tổng hợp là: Kết quả ta được: Để tách bản tin gốc m1(t), m2(t), m3(t) từ tín hiệu kết hợp C(t) ta nhân tín hiệu thu C(t) với từng mã PN: Kết quả ta được: Ngưỡng ra quyết định Sau khi áp dụng ta được tín hiệu ở phía thu là Như vậy về mặt lý thuyết bản tin hoàn toàn được khôi phục ở phía thu. Nhưng chúng ta cần xem xét vấn đề không đồng bộ trong truyền dẫn. Chúng ta định nghĩa tự tương quan của một chuỗi x có giá trị thực rời rạc theo thời gian là: Nghĩa là mỗi dịch chuyển i chúng ta tính toán tổng của tích xj và phiên bản dịch của nó xj-i . Giả sử tính toán hàm tự tương qua của chuỗi PN p0 Bảng 1.2 Tính toán hàm tự tương quan cho chuỗi P0 Hình 1. 18 Hàm tự tương quan cho chuỗi P0 Hình 1.18 cho thấy hàm tự tương quan đạt một giá trị đỉnh ở mọi vị trí dịch thời sau 7 lần dịch từ vị trí đầu. Đối với mọi giá trị dịch thời khác hàm tự tương quan có giá trị là -1. Đặc tính của hàm tự tương quan được chỉ ra trên hình vẽ là quan trọng vì nó giúp cho việc thu giá trị ban đầu một cách chính xác và sự đồng bộ mã PN ở phía thu. Giá trị tương quan cao khi dịch thời gian bằng hoặc cứ sau mỗi chu kì của chuỗi mã, mọi vị trí khác thì giá trị tương quan sẽ thấp. Thực tế, máy thu có sẵn một bản sao của mã PN gốc (P0,j). Máy thu sẽ thu được một chuỗi mã đến P0, j-i ở một pha bất kỳ. Nó sẽ so sánh tự tương quan giữa 2 chuỗi này. Nếu tự tương quan mà lớn nhất thì 2 mã cùng pha và có dịch thời bằng 0. Ngược lại thì nó sẽ loại bỏ. Trong IS95 CDMA, việc này được làm thông qua việc MS sẽ thu được kênh pilot không được điều chế. Sự phối hợp thu này cũng có thể được thực hiện khi độ dài mã trải phổ bằng chu kì bít số liệu. Trong IS95 CDMA , đường lên sử dụng mã PN dài cho kênh truyền. Mã PN dài là bởi nó có độ dài chíp là 242- 1 chíp và được tạo ra bằng việc sử dụng một thanh ghi có 42 tầng Đường xuống sử dụng mã Walsh cho những người dùng phân theo kênh của BS đặc biệt. Tuy nhiên, đường xuống cũng sử dụng mã PN. Mỗi trạm gốc được phân cho một mã PN duy nhất và được thêm vào phần đầu của mã Walsh. Thực hiện điều này nhằm tách biệt các BS khác nhau (hoặc các sector). Sự phân biệt này là cần thiết vì mỗi BS sử dụng cùng bộ mã walsh 64. Mã PN sử dụng cho đường xuống là mã ngắn, vì độ dài của mã tương đối ngắn được tạo ra bởi thanh ghi dịch 15 tầng và độ dài của nó là: 215 –1 chíp. Cấu hình hệ thống thông tin di động CDMA Chương II. Dung lượng và đường truyền CDMA Dung lượng của hệ thống CDMA Dung lượng của một cell đơn Dung lượng và chất lượng của hệ thống có liên quan chặt chẽ với nhau và bị giới hạn bởi công suất nhiễu hiện có ở băng tần. Dung lượng là tổng số người sử dụng đồng thời mà hệ thống có thể cho phép, và chất lượng là điều kiện thu của một đường truyền vô tuyến được phân định cho người sử dụng nào đó. Chất lượng được thể hiện qua xác suất lỗi bít, hay tỉ lệ lỗi bít (BER). Dung lượng của một cell CDMA phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giải điều chế phía máy thu, độ chính xác của điều khiển công suất và công suất nhiễu thực sự do những người dùng trong cùng cell hoặc các cell lân cận. Trong thông tin số, ta thường quan tâm chủ yếu đến tỉ số Eb/No là năng lượng bít/ mật độ công suất tạp âm. Xác suất lỗi bít là hàm của Eb/No có liên quan đến tỉ số S/N (SNR) thông qua việc xác định năng lượng bít so với công suất tín hiệu được điều chế trung bình trong một chu kì bít: Eb= ST Với S là công suất tín hiệu điều chế trung bình và T là thời gian của một bít. Với tốc độ bít là R ta có thể thay T=1/R sẽ được: Eb = S/R Eb/No = S/(RN0) Ta thay thế công suất tạp âm với w là độ rộng băng thì sẽ có: Chúng ta giả thiết hệ thống có điều khiển công suất hoàn hảo nghĩa là các công suất mà các MS phát ra được điều khiển để có cùng giá trị thu được ở BS, ta sẽ có tỉ số SNR của 1 user có thể được viết lại là: Với M là tổng số user hiện tại ở băng tần. Hình 2.1 minh họa công thức này. Hình 2. 1 Tổng công suất nhiễu bằng tổng công suất của các user. Ta sẽ có: Ta suy ra: Với M lớn thì Hiệu ứng của tải Phần trước ta nghiên cứu mô hình có M user trong một cell CDMA. Cell đơn này có anten phát xạ đẳng hướng và không có các cell lân cận và các MS phát 100% thời gian. Trong thực tế có nhiều cell ở trong hệ thống CDMA như hình 2.2 cell A đang xét: Hình 2. 2 Nhiễu gây ra do các MS ở các cell lân cận Mặc dù các user đang ở các cell khác được điều khiển công suất do các cell khác quản lý nhưng công suất này vẫn bị nhiễu đến cell A. Vì thế cell A chịu tải bởi các cell lân cận. Như vậy cần phải bổ xung vào công thức tính dung lượng là: Với h là hệ số tải có giá trị từ 0% đến 100%. Ví dụ ở hình 2.3 cho thấy hệ số tải h=0,5 do đó sự gia tăng về nhiễu là 150% so với trường hợp không có các user ở các cell lân cận. Hình 2. 3 Hệ số tải thu được ở cell A Giá trị nghịch đảo của (1+h) được gọi là hệ số sử dụng lại tần số F: Hệ số sử dụng lại tần số có giá trị lý tưởng là 1 khi chỉ có một cell đơn (h =0). Trong trường hợp đa cell, khi hệ số tải tăng lên thì hệ số sử dụng lại tần số sẽ giảm tương ứng. Hệ số tải được định nghĩa là tỉ số giữa tổng nhiễu của kênh lưu lượng đường lên ở các MS trong các cell lân cận gây ra so với tổng nhiễu do các kênh lưu lượng đường lên từ các MS trong cell đang xét: h=I’t/I’m Hiệu ứng sector hóa Nhiễu từ các MS khác trong các cell khác nhau có thể bị giảm đi nếu cell được chia nhỏ (sector). Thay vì sử dụng một anten vô hướng có bức xạ anten 3600 thì cell A có thể được sector thành 3 sector có bức xạ anten 1200(hình 2.4) Hình 2. 4 Một cell được sector hóa Một anten được sector hóa sẽ chống lại được nhiễu do các MS không nằm trong búp sóng anten. Việc thực hiện này sẽ làm giảm hiệu ứng tải bằng một hệ số xấp xỉ 3. Nếu một cell được chia 6 sector thì hiệu ứng tải sẽ giảm đi 6 lần. Hệ số này được gọi là độ lợi sector hóa l. Đối với mỗi cell giá trị l được tính toán chính xác bằng tổng công suất nhiễu từ tất cả các hướng cho công suất nhiễu thu được từ anten sector: Với G(q) là đồ thị bức xạ anten của anten sector theo chiều ngang, G(0) là độ lợi đỉnh, xảy ra ở phía cạnh (q=0), I(q) là công suất nhiễu thu được từ các MS của các cell khác là hàm của q. Công thức trên tính toán chính xác độ lợi sector hóa phụ thuộc chủ yếu vào độ lợi anten được dùng cũng như sự phân bố về không gian và khoảng cách nhiễu của các MS ở các cell lân cận. Công thức trên không tính toán cho đồ thị bức xạ anten theo phương thẳng đứng bởi nó ảnh hưởng rất ít đến hệ số l. Thực tế thì đối với cấu hình 3 sector thì giá trị l =2,5 và cấu hình 6 sector thì l=5. Biểu thức tính toán cuối cùng được thêm vào để tính dung lượng là: Hiệu ứng của hệ số tích cực thoại Trong các trường hợp đã xét thì ta đã giả định các MS đang phát 100% thời gian. Nhưng trong thực tế bộ mã hóa thoại (vocoder) có tốc độ biến đổi có nghĩa là tốc độ đầu ra của bộ vocoder được điều chỉnh tùy thuộc vào mẫu đồ thị tiếng nói thực sự của người dùng. Ví dụ như nếu người dùng không nói trong lúc đàm thoại, thì tốc độ đầu ra của bộ vocoder sẽ thấp để tránh phát công suất không cần thiết. Hiệu ứng của bộ mã hóa tốc độ biến đổi này là giảm được toàn bộ công suất được phát và vì vậy giảm được nhiễu, tăng được dung lượng hệ thống. Thống kê cho thấy thời gian đàm thoại chỉ chiếm 40 –50%. Bằng việc sử dụng bộ mã hóa thoại tốc độ thay đổi thì hệ thống sẽ giảm được tổng công suất nhiễu qua hệ số tích cực thoại. Biểu thức cần bổ xung thêm là: Với n là hệ số tích cực thoại. Tính toán ta được: Với M lớn thì: Kết luận Dung lượng của một hệ thống CDMA phụ thuộc vào các yếu tố: Dung lượng hay số người sử dụng đồng thời M tỉ lệ với độ lợi xử lý của hệ thống. Đường truyền đòi hỏi một tỉ số riêng để đạt được một tỉ số lỗi BER có thể chấp nhận được mục đích để có tỉ số lỗi khung có thể chấp nhận được (FER). Dung lượng của hệ thống tỉ lệ nghịch với hệ số yêu cầu của đường truyền. Ngưỡng yêu cầu càng thấp thì dung lượng hệ thống càng cao. Dung lượng của hệ thống có thể được tăng lên nếu có thể giảm được hệ số tải ở các MS trong các cell lân cận. Việc lọc không gian, chẳng hạn như chia sector thì có thể làm cho dung lượng hệ thống tăng lên đáng kể. Một cell có 6 sector thì sẽ có dung lượng lớn hơn một cell có 3 sector. Sử dụng bộ mã hóa thoại sẽ làm tăng dung lượng hệ thống. Đường truyền trong CDMA Đường truyền bất đối xứng Trong hệ thống IS95 CDMA, các đường lên và xuống có cấu trúc khác nhau. Điều này là cần thiết để phù hợp với những yêu cầu cho một hệ thống thông tin di động mặt đất. Đường xuống bao gồm bốn loại kênh logic: kênh pilot, kênh đồng bộ, kênh tìm gọi và kênh lưu lượng. Mỗi đường xuống vật lý có một kênh pilot (hoa tiêu), một kênh đồng bộ, và có 7 kênh tìm gọi, cùng vài kênh lưu lượng. Mỗi kênh đường xuống đầu tiên được trải phổ trực giao bởi hàm Walsh tương ứng, sau đó nó được trải phổ bằng một cặp chuỗi PN ngắn cầu phương. Tất cả các kênh được tổng hợp thành một tín hiệu trải phổ phát xuống MS. Đường lên gồm có 2 loại kênh logic: kênh truy nhập và kênh lưu lượng. Mỗi kênh đường lên này được trải phổ trực giao bằng một chuỗi PN dài duy nhất, vì thế nên mỗi kênh được phân biệt bằng mã PN dài. Kênh pilot không được sử dụng ở đường lên là bởi mỗi MS không thể phát quảng bá chuỗi pilot riêng của nó. Đường xuống Đường xuống sử dụng mã walsh được tạo ra từ ma trận Hadamard 64x64 trực giao, bao gồm 64 hàm, mỗi kênh logic được xác định bằng một hàm walsh đã được phân bổ. Kênh Pilot Kênh pilot được xác định bằng hàm Walsh 0 (w0). Kênh này không chứa thông tin trong băng tần gốc. Chuỗi băng tần gốc là một chuỗi 0 được trải phổ bằng hàm Walsh 0. Hình 2. 5 Kênh pilot Kết quả chuỗi này (toàn 0) được nhân với cặp chuỗi PN cầu phương. Như vậy kênh pilot thực sự là chuỗi PN của chính nó. Chuỗi PN với một (offset) dịch thời nào đó nhận dạng duy nhất sector mà phát ra tín hiệu pilot. Lưu ý rằng cả 2 hàm Walsh 0 và chuỗi PN có tốc độ 1,2288Mcps. Sau khi trải phổ chuỗi PN, bộ lọc băng gốc được sử dụng để tạo dạng các xung số. Điều này được thực hiện thông qua bộ lọc thông thấp lọc dòng xung số và điều khiển phổ tín hiệu. Kênh pilot là các xung được phát liên tục tại các sector trạm gốc. Kênh pilot cung cấp cho MS chuẩn về định thời (timing) và pha. Việc đo tỉ số S/N (hay Ec/Io) của MS trên kênh pilot cho biết sector nào phục vụ có tín hiệu mạnh nhất đối với MS để MS lựa chọn chuyển giao. Kênh đồng bộ Không giống như kênh pilot, kênh đồng bộ mang thông tin băng gốc. Thông tin này bao gồm bản tin kênh đồng bộ và thông báo cho MS biết về sự đồng bộ hệ thống và các tham số. Hình 2.6 mô tả thông tin băng gốc được bảo vệ lỗi và ghép xen; Hình 2. 6 Kênh đồng bộ Kênh đồng bộ được trải phổ bằng hàm Walsh 32 sau đó được nhân với cặp chuỗi PN của sector đang phục vụ. Tốc độ của luồng thông tin băng gốc là 1,2kb/s. Kênh đồng bộ phát theo nhóm siêu khung trên kênh đồng bộ, mỗi siêu khung gồm 96 bít và dài 90ms tốc độ số liệu là 96/90=1,2 kbps hình 2.7: Hình 2. 7 Cấu trúc khung của kênh đồng bộ Mỗi khung của kênh đồng bộ được sắp hàng với một chuỗi PN ngắn (tương ứng với sector đang xét). Chuỗi PN ngắn được lặp với thời gian 26,67 ms và mỗi chu kì của chuỗi PN ngắn được đồng bộ với mỗi khung kênh đồng bộ. Vì vậy, mỗi lần MS đồng bộ được với kênh pilot, sự sắp hàng cho kênh đồng bộ được thấy ngay lập tức. Lý do là vì kênh đồng bộ được trải phổ bằng cùng một chuỗi PN pilot và bởi vì định thời khung của kênh đồng bộ được sắp hàng với chuỗi PN pilot đó. Mỗi khi MS giành được sự sắp hàng với kênh đồng bộ thì MS có thể bắt đầu đọc bản tin kênh đồng bộ. Bản tin của kênh đồng bộ thì dài và có thể chứa trong nhiều khung của kênh đồng bộ. Vì thế bản tin kênh đồng bộ được tổ chức theo một cấu trúc gọi là bao bọc bản tin kênh đồng bộ (Sync Channel Message Capsule. Một Capsule (bọc) bản tin kênh đồng bộ bao gồm: bản tin kênh đồng bộ và phần đệm (padding). Bản tin kênh đồng bộ được chứa nhiều khung đồng bộ, và bộ đệm (chứa các bít) được sử dụng để lấp đầy vào vị trí bít ở tất cả các đầu của siêu khung đồng bộ tiếp theo, nơi bắt đầu của bản tin kênh đồng bộ. Mỗi khung của kênh đồng bộ bắt đầu bằng bít khởi đầu của bản tin (SOM). Bít SOM là bít đầu tiên của khung ở mỗi kênh đồng bộ. Giá trị bít SOM là 1 chỉ ra bắt đầu của bản tin kênh đồng bộ, bít SOM là 0 chỉ ra khung của kênh đồng bộ hiện tại có nội dung của một bản tin kênh đồng bộ đang chạy mà đã được bắt đầu ở vài khung trước đó. Theo cách này, BS có thể phát bản tin kênh đồng bộ trong các khung của kênh đồng bộ nối tiếp nhau. Chú ý rằng SOM 1 cũng là bắt đầu của một siêu khung của kênh đồng bộ. Nói cách khác, một bản tin của kênh đồng bộ luôn được bắt đầu ở đầu của siêu khung của kênh đồng bộ. Mỗi khung kênh đồng bộ bắt đầu với bít SOM, và phần còn lại của khung là phần thân khung của kênh đồng bộ. Hình 2.8 chỉ ra cấu trúc này. Bản tin của kênh đồng bộ chiếm 2 siêu khung liên tiếp: Hình 2. 8 Cấu trúc bản tin kênh đồng bộ (giả sử bản tin chiếm 2 siêu khung liên tiếp) Bản tin kênh đồng bộ bao gồm các trường khác nhau; bản tin chứa thông tin như dịch thời của chuỗi PN pilot được sử dụng cho sector phát (chẳng hạn như trường PILOT-PN). Bản tin cũng chứa thông tin để có thể cho phép MS đồng bộ với chuỗi PN dài. Điều này được thực hiện bằng cách đọc các trường LC_STATE và SYS_TIME của bản tin kênh đồng bộ. BS thiết lập trường LC_STATE theo trạng thái mã dài ở khoảng thời gian tương lai nhận được từ trường SYS_TIME, và ở thời điểm chính xác đưa ra bởi SYS_TIME, MS bắt đầu chạy chuỗi PN dài (ở trạng thái đưa ra bởi trường LC_STATE). Vì thế, sau khi thành công thu bản tin MS biết chính xác dịch thời PN nào của chuỗi PN ngắn, và MS được đồng bộ với chuỗi PN dài. Kênh tìm gọi Đường xuống có 7 kênh tìm gọi. Cũng giống như kênh đồng bộ, kênh tìm gọi cũng mang thông tin băng tần gốc, nhưng nó khác với kênh đồng bộ ở chỗ, kênh tìm gọi phát ở các tốc độ cao hơn, nó có thể phát ở tốc độ 4,8 hoặc 9,6 kb/s. Trường PRAT trong bản tin kênh đồng bộ báo cho MS về tốc độ số liệu của kênh tìm gọi. Khi MS chiếm được định thời và sử dụng đồng bộ trên kênh đồng bộ thì MS sẽ bắt đầu giám sát kênh tìm gọi. Mặc dù có đến 7 kênh tìm gọi trên 1 sector nhưng mỗi MS chỉ giám sát một kênh tìm gọi. Trên hình 2.9 thông tin băng tần gốc được bảo vệ lỗi đầu tiên, sau đó nếu tốc độ là 4,8kb/s thì các bít được lặp lại ngay tức khắc. Ngược lại chúng không bị lặp lại Hình 2. 9 Cấu trúc kênh tìm gọi Tiếp theo ghép xen, số liệu đầu tiên được trộn (để chống thu trộm) bằng một chuỗi PN dài đã bị rút bớt tốc độ, sau đó được trải phổ bằng một hàm walsh được phân bổ cho kênh tìm gọi và được trải phổ bằng chuỗi PN ngắn được phân bổ cho sector phục vụ. Hình 2.9 cho thấy mã PN dài được rút bớt theo một tỉ số suy giảm 64:1 ( nghĩa là từ 1,2288Mcps-> 19,4Ks/s). Chính bộ tạo mã dài được tạo mặt nạ với một mặt nạ chỉ định theo mỗi số kênh tìm gọi duy nhất (từ 1-> 7). Vì thế, mặt nạ mã dài được sử dụng cho kênh tìm gọi 1 (trải phổ bằng hàm walsh 1) là khác với mặt nạ mã dài được dùng cho kênh tìm gọi 3 ( được trải phổ bằng hàm walsh 3). Kênh tìm gọi được chia thành các slot 80 ms, mỗi nhóm có 2048 slot được gọi là một chu kì slot tối đa. Một slot 80ms được chia thành 4 khung kênh tìm gọi, mỗi khung kênh tìm gọi được chia thành 2 nửa khung tìm gọi. Bít đầu tiên của mỗi nửa khung được gọi là bít chỉ thị vỏ bọc đồng bộ. Hình 2.10 mô tả cấu trúc khung của kênh tìm gọi; Hình 2. 10 Cấu trúc khung của kênh tìm gọi ở tốc độ 9,6 kb/s Một bản tin kênh tìm gọi có thể chiếm nhiều hơn một nửa khung kênh tìm gọi, và một bản tin có thể kết thúc ở giữa nửa khung của kênh tìm gọi . Bản tin trên kênh tìm gọi có thể được chuyển bằng vỏ bọc (Capsules) của bản tin kênh. Nếu một bản tin kết thúc ở giữa của một nửa khung kênh tìm gọi và nếu có ít hơn 8 bít giữa cuối của bản tin đó và bít SCI của nửa khung tiếp theo thì BS sẽ bao gồm cả bít đệm của nửa khung tiếp theo. Nếu vỏ bọc bản tin tiếp theo được phát đi là một vỏ bọc bản tin được đồng bộ, thì BS sẽ cũng bao gồm đủ các bít đệm ở cuối vỏ bọc bản tin hiện tại để mở rộng vỏ bọc lên đến đầu của nửa khung tiếp theo. Tuy nhiên nếu một bản tin kết thúc ở giữa của nửa khung kênh tìm gọi và nếu có nhiều hơn 8 bít giữa phần cuối của bản tin đó và bít SCI của nửa khung tiếp theo, thì BS có thể phát một capsule ( vỏ bọc) bản tin được đồng bộ ngay lập tức sau bản tin đó. Trong trường hợp này không có các bít đệm được thêm vào. Vì thế bít SCI ra lệnh bằng cờ bắt đầu của một vỏ bọc bản tin mới đóng nhãn trong nửa khung hiện tại có nghĩa bít SCI là 1. Sau đó một vỏ bọc bản tin mới được bắt đầu ngay tức khắc sau bít SCI đó. Bít SCI được thiết lập về 0 trong tất cả các trường hợp khác. Hình 2.11 chỉ ra 3 bản tin kênh tìm gọi được phát một cách liên tục Hình 2. 11 Ba bản tin của kênh tìm gọi được phát liên tục Các bản tin mào đầu và tìm gọi được gửi qua kênh tìm gọi. Thông tin mào đầu được sử dụng để báo cho MS về các thông số cấu hình hệ thống quan trọng. Ví dụ về các bản tin mào đầu là bản tin các tham số hệ thống, bản tin tham số truy nhập, bản tin danh sách lân cận (neighbor list message). Bản tin tham số hệ thống gồm các tham số cấu hình hệ thống, bao gồm: Các tham số chuyển giao cho MS để dùng: T_ADD: ngưỡng phát hiện pilot T_DROP: ngưỡng rơi pilot T_COMP: ngưỡng so sánh candidate set và active set T_TDROP: giá trị thời gian rơi SRCH_WIN_A: kích thước cửa số tìm kiếm cho active set và candidate set SRCH_WIN_N: kích thước cửa sổ tìm kiếm cho neighbor set SRCH_WIN_R: kích thước cửa số tìm kiếm remaining set NGHBR_MAX_AGE: độ tuổi tối đa của neighbor set Các tham số điều khiển công suất đường xuống cho MS để sử dụng: PWR_REP_THRESH: ngưỡng báo cáo điều khiển công suất PWR_REP_FRAMES: đếm khung báo cáo điều khiển công suất PWR_THRESH_ENABLE: chỉ thị kiểu báo cáo ngưỡng PWR_PERIOD_ENABLE: chỉ thị kiểu báo cáo định kỳ PWR_REP_DELAY: trễ báo cáo công suất Bản tin tham số truy nhập bao gồm các tham số cấu hình truy nhập, bao gồm: Các tham số điều khiển công suất đường lên cho MS để dùng: NOM_PWR: dịch thời công suất phát tối thiểu INIT_PWR: dịch thời công suất ban đầu cho truy nhập PWR_STEP: lượng tăng công suất Các tham số truy nhập cho MS: NUM_STEP: số thăm dò truy nhập PROBE_PN_RAN: ngẫu nhiên thời gian cho thăm dò kênh truy nhập ACC_TMO: thời gian hết hiệu lực PROBE_BKOFF: access channel probe backoff range BKOFF: access channel probe sequence backoff range; MAX_REQ_SEQ: số chuỗi thăm dò truy nhập tối đa cho một yêu cầu kênh truy nhập Các tham số kênh truy nhập để MS sử dụng: MAX_CAP_SZ: Kích thước vỏ bọc bản tin kênh truy nhập tối đa PAM_SL: độ dài phần đầu kênh truy nhập Bản tin danh sách lân cận (neighbor list message) bao gồm một danh sách các sector lân cận để MS sử dụng; bao gồm các dịch thời PN của các sector lân cận. Các bản tin tìm gọi được gửi qua kênh tìm gọi, một bản tin tìm gọi gồm có một bản tin cho một MS riêng biệt, hoặc nó có thể gồm một bản tin chứa một nhóm MS. Kênh lưu lượng Kênh lưu lượng đường xuống được sử dụng để phát thoại và số liệu người dùng. Các bản tin báo hiệu cũng được gửi qua kênh lưu lượng. Cấu trúc của kênh lưu lượng đường xuống cũng giống với kênh tìm gọi. Chỉ khác là kênh lưu lượng đường xuống chứa đa thành phần PCBs. Hình 2.12 mô tả kênh lưu lượng đường xuống cho tập tốc độ 1. Hình 2. 12 Kênh lưu lượng đường xuống tập tốc độ 1 Tập tốc độ 1 có 4 tốc độ số liệu khác nhau là 9,6 4,8 2,4 và 1,2 kb/s. Trong chu kỳ im lặng của thoại, bộ mã hóa thoại có thể quyết định tốc độ mã hóa thoại tốc độ thấp nhất là 1,2 kb/s. Số liệu băng tần gốc từ bộ mã hóa thoại được mã hóa xoắn để bảo vệ lỗi. Với tập tốc độ 1 sử dụng bộ mã xoắn tốc độ 1/2. Sau bộ mã hóa tốc độ tăng gấp đôi. Sau khi mã xoắn thì số liệu phải đi qua bộ lặp ký hiệu. Bộ lặp ký hiệu lặp lại các ký hiệu khi số liệu tốc độ thấp hơn được tạo ra bởi bộ vocoder. Dưới đây là sơ đồ lặp: Khi tốc độ số liệu là 9,6 kb/s thì tốc độ ký hiệu mã (ở đầu ra của bộ mã xoắn) là 19,2 kb/s. Trong trường hợp này không có sự lặp lại ký hiệu. Khi tốc độ là 4,8kb/s tốc độ ký hiệu mã là 9,6 kb/s thì mỗi ký hiệu được lặp lại một lần, tốc độ ký hiệu điều chế cuối cùng là 19,2 kb/s Khi tốc độ 2,4 kb/s tốc độ ký hiệu mã là 4,8 kb/s thì mỗi ký hiệu được lặp lại 3 lần, tốc độ ký hiệu ở đầu ra bộ lặp là 19,2 kb/s Khi tốc độ 1,2 kb/s tốc độ ký hiệu sau khi mã hóa là 2,4 kb/s, tốc độ kí hiệu qua bộ lặp là 19,2 kb/s. Lý do dùng các bộ lặp lại là để giảm toàn bộ công suất nhiễu ở một thời điểm nhất định khi phát ở tốc độ số liệu thấp hơn. Hình 2.13 a và b minh họa điều này Hình 2. 13 Giảm được công suất nhờ sử dụng bộ lặp lại ký hiệu Trong một hệ thống CDMA thực sự, khi bộ vocoder phát tốc độ 4,8kb/s thì năng lượng của một ký hiệu được phát chỉ là một nửa tốc độ 9,6 kb/s. Khi vocoder phát ở tốc độ 2,4 kb/s thì năng lượng/ kí hiệu được phát bằng 1/4 tốc độ 9,6 kb/s. Nếu tốc độ là 1,2 kb/s thì năng lượng/ký hiệu được phát là 1/8 tốc độ 9,6 kb/s. Sau khi lặp ký hiệu, số liệu được ghép xen để chống lại fading. Sau khi dữ liệu được ghép xen thì được trộn vào một chuỗi PN dài. Chuỗi PN dài được tạo ra bởi một bộ tạo mã PN dài. Máy phát tạo ra chuỗi PN dài 1,2288Mc/s. Vì tốc độ số liệu ở đầu ra của bộ ghép xen là 19,2 kb/s nên chuỗi PN được qua bộ Decimate (rút gọn) tạo tỉ số 64:1 để đạt được một tốc độ 19,2 kcps sau đó được nhân với dòng số liệu 19,2kb/s. Bộ tạo mã dài tạo ra chuỗi PN dài sử dụng một mặt nạ để chỉ định đến MS. Thực tế, mặt nạ là một hàm của chuỗi số điện tử (ESN) của MS. Các bít PCBs tốc độ 800b/s được nhân với dòng số liệu được trộn ở tốc độ 19,2kb/s. Một PCB có thể được đưa vào bất kì đâu ở vị trí 16 bít đầu tiên của nhóm PCG ( gồm 24 bít). Cấu trúc kênh lưu lượng đường xuống tương tự cho bộ tốc độ 2. Bộ mã hóa tốc độ 2 mã hóa thoại ở tốc độ cao hơn và nó tạo ra chất lượng thoại tốt hơn ở tốc độ 1: bộ tốc độ 2 có các tốc độ : 14,4; 7,2; 3,6 và 1,8 kb/s. Để duy trì đầu ra của khối ghép xen ở tốc độ 19,2 kb/s thì tốc độ của bộ mã xoắn được tăng lên R=3/4 Bộ điều chế Đầu ra của kênh logíc được đưa vào bộ điều chế hình 2.14. Độ lợi của mỗi kênh logic gồm kênh: pilot, đồng bộ, tìm gọi và tất cả các kênh lưu lượng trước tiên được hiệu chỉnh bằng hàm điều khiển độ lợi. Độ lợi của mỗi kênh ra lệnh cho công suất được phát cho kênh đó bao nhiêu. Độ lợi của các kênh lưu lượng riêng được thay đổi mang tính động (chúng được điều khiển bằng quá trình điều khiển công suất ). Sau khi độ lợi kênh được điều chỉnh, các tín hiệu được cộng với nhau tạo thành một dạng tín hiệu trải phổ kết hợp. Sau đó cả hai thành phần đường truyền I và Q được đổi ngược trở lại bằng sóng mang tương ứng của chúng. Tín hiệu đảo ngược sau đó được cộng với nhau để tạo dạng tín hiệu QPSK thông dải cuối cùng. Hình 2. 14 Cấu trúc của bộ điều chế đường xuống (đầu vào A, B, C, D và a, b, c, d được vẽ ở các hình 2.5; 2.6; 2.9 và 2.12) Đường lên Đường lên gồm có 2 loại kênh logic: các kênh truy nhập và các kênh lưu lượng. Do tính không chặt chẽ của đường lên mà các hàm walsh không được sử dụng để mã hóa kênh. Thay vì chuỗi PN dài được sử dụng để phân biệt những người dùng với nhau. Kênh truy nhập Kênh truy nhập được MS sử dụng để trao đổi thông tin với BS khi MS không được phân bổ kênh lưu lượng. MS sử dụng kênh này để tạo cuộc gọi và trả lời (đáp lại) các lệnh và tìm gọi. Tốc độ số liệu băng gốc của kênh truy nhập được cố định 4,8 kb/s Hình 2. 15 Kênh truy nhập đường lên Sau khi được ghép xen, số liệu được mã hóa bằng bộ điều chế trực giao 64, sử dụng hàm walsh 64 để điều chế hay để thay thế nhóm 6 ký hiệu. Do tính không chặt chẽ của đường lên mà phải có sự điều chế trực giao lần nữa. Máy thu ở BS phải tách mỗi ký hiệu đúng là ký hiệu +1 hay –1 thật khó trong một chu kỳ ký hiệu. Nhưng nếu một nhóm có 6 ký hiệu được thay thế bằng một hàm walsh duy nhất thì BS có thể dễ dàng tách 6 ký hiệu ở mỗi thời điểm bằng việc biết được hàm walsh nào đã được gửi đi trong một chu kỳ đó. Máy thu có thể dễ dàng quyết định được hàm walsh nào được gửi đi bởi sự tương quan chuỗi được thu với các hàm walsh 64 đã biết. Hàm walsh ở đường lên này được sử dụng để phân biệt các ký hiệu khác nhau( nhóm 6 ký hiệu) còn hàm walsh ở đường xuống dùng để phân biệt các kênh khác nhau. Mỗi nhóm 6 ký hiệu nhị phân được ứng với 1 giá trị thập phân 0 ->63. Ví dụ, một nhóm 6 ký hiệu (-1 +1 –1 +1 +1 –1) tương ứng với một giá trị nhị phân 010110 hay một giá trị thập phân 22. Như vậy hàm walsh 22 là đầu ra của bộ điều chế trực giao. Thông tin được phát trên kênh truy nhập ở các khe (slots) kênh truy nhập và các khung kênh truy nhập. Mỗi khe gồm (3+ MAX_CAP_SZ)+ (1+ PAM_SZ) khung, mỗi khung gồm có 96 bít và dài 20ms tương ứng với tốc độ số liệu băng gốc 4,8kb/s. MAX_CAP_SZ là kích thước vỏ bọc bản tin kênh truy nhập tối đa và PAM_SZ là chiều dài phần đầu của kênh truy nhập.. Mặc dù BS cho phép mỗi Slot (khe) gồm (3+ MAX_CAP_SZ) +(1+PAM_SZ) khung, nhưng MS có thể không cần nhiều khung trên khe để phát các bản tin của nó. MS sẽ thiết lập một giá trị CAP_SZ thay đổi tùy thuộc vào độ dài của bản tin thực sự. Sự dàng buộc là CAP_SZ< (3+ MAX_CAP_SZ). (hình2.16). Hình 2. 16 Cấu trúc khung kênh truy nhập Có hai loại bản tin kênh truy nhập; bản tin trả lời và bản tin yêu cầu. Hình 2. 17 Cấu trúc bản tin kênh truy nhập Hình 2.17 chỉ ra cấu trúc bản tin của kênh truy nhập. Chúng ta có các khung (1+PAM_SZ) là phần đầu kênh truy nhập. Mỗi khung kênh truy nhập gồm có 88 bít thông tin và 8 bít đuôi. Đối với các khung này thì không có phần đầu, các bít thông tin ở phần thân của khung được kết hợp để tạo vỏ bọc bản tin kênh truy nhập (access channel message capsule), bao gồm (CAP_SZx88) bít. Vỏ bọc này bao gồm bản tin kênh truy nhập và phần đệm. Bản tin kênh truy nhập có thể chiếm hơn 1 khung và các bít đệm được thêm vào để có tổng độ dài của kênh truy nhập và phần đệm bằng (CAP_SZx88) bít Kênh lưu lượng Kênh lưu lượng đường lên được sử dụng để phát thoại và số liệu; bản tin báo hiệu cũng được gửi qua đó. Cấu trúc của kênh lưu lượng đường lên tương tự như kênh truy nhập, sự khác nhau chủ yếu là kênh lưu lượng đường lên có thêm một bộ ngẫu nhiên cụm số liệu (data bust randomizer)(hình 2.18). Hình 2. 18 Cấu trúc kênh lưu lượng đường lên Số liệu được điều chế trực giao đưa vào bộ tạo ngẫu nhiên cụm dữ liệu. Bộ phận này mang lại những ích lợi cho hệ số kích hoạt thoại ở đường lên. Khác với đường xuống, khi bộ vocoder hoạt động ở tốc độ thấp, các kí tự được phát lặp lại để giảm công suất phát, nhưng tốc độ thu lại lâu hơn. Với kênh lưu lượng đường xuống đòi hỏi tốc độ điều khiển công suất nghiêm ngặt hơn. MS đo FER qua một chu kì thời gian định kỳ tương đối lâu hơn và báo cáo FER cho BS, để BS sẽ hành động và hiệu chỉnh công suất đường xuống. ảnh hưởng của nhiễu tới kênh truyền cDMA Có ba thông số quan trọng ảnh hưởng lớn tới hệ thống CDMA là các tỉ số: Ec/Io của kênh pilot, Eb/Io của kênh lưu lượng đường lên và đường xuống. Kênh pilot Tỉ số Ec/Io là năng lượng chíp/ mật độ nhiễu đo trên kênh pilot; nó thể hiện cường độ tín hiệu của kênh pilot. MS liên tục đo tỉ số Ec/Io và so sánh nó với các mức ngưỡng khác, chẳng hạn như ngưỡng phát hiện pilot, ngưỡng loại bỏ pilot T_DROP. Kết quả việc so sánh này được báo cáo trở lại BS để từ đó có thể thực hiện quyết định có nên chuyển giao từ BS này sang BS khác hay không. Vì thế tỉ số Ec/Io đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định xem liệu MS có trong vùng phủ của một BS hay không. Hơn nữa, tín hiệu pilot được phát ở một BS ở một mức công suất tương đối cao so với các kênh logic đường xuống khác, và phải đảm bảo rằng độ lớn đạt yêu cầu. Xét trường hợp có nhiều cell và nhiều MS trong một vùng nào đó như hình vẽ 2.19. Công thức tính toán tỉ số Ec/Io là: P0(q0): giá trị ERP mào đầu ( ở sector 0) của BS thường trú bao gồm các công suất của kênh đồng bộ, tìm gọi và pilot theo hướng q0 so với MS đang xem xét. ERP phụ thuộc vào đồ thị bức xạ anten (là hàm của q0) nên ERP cũng là hàm của q0. a0: hệ số ERP mào đầu (overhead) của BS được phân bổ cho công suất pilot. L0(q0, d0): suy hao đường truyền từ BS theo q0 đối với BS với khoảng cách d0. G: độ lợi anten của MS. Ih: công suất nhiễu thu ở MS đang xét do công suất mào đầu BS phát ra. In: công suất nhiễu thu được ở MS từ các nguồn nhiễu khác bên ngoài hệ thống CDMA (phát vào băng tần CDMA). N: công suất tạp âm nhiệt. Io: tổng nhiễu các công suất mào đầu của các BS lân cận ảnh hưởng đến MS Im: tổng công suất nhiễu kênh lưu lượng thu được ở MS đang xét khi tất cả các MS đang thu các kênh lưu lượng đường xuống từ BS thường trú Tj (q0) là ERP của kênh lưu lượng đường xuống cho MS thứ j theo hướng q0 so với MS đang xét (coi như MS thứ 0). Tổng có J MS đang được phủ sóng bởi BS đang xét. Giá trị Im này lên tục thay đổi vì BS liên tục điều chỉnh công suất phát của nó trên một kênh lưu lượng. Công suất phát trên mỗi kênh lưu lượng đường xuống Tj là ngẫu nhiên. It : tổng công suất kênh lưu lượng (thu được ở MS đang xét) từ tất cả các BS lân cận khác ( xét K BS) Xk(q0): tổng ERP của kênh lưu lượng phát từ BS k ảnh hưởng đến MS đang xét. K là tổng số các cell hoặc sector trong hệ thống Đối với BS thứ K, Tk,j(qk) là ERP kênh lưu lượng xét cho MS thứ j theo hướng qk Hình 2. 19 Nhiều cell phục vụ nhiều MS ở đường xuống Kênh lưu lượng đường xuống Tỉ số Eb/No của đường truyền liên quan trực tiếp đến chất lượng thoại đường xuống. Chúng ta có thể xem xét công thức tổng quát: T0(q0): ERP của kênh lưu lượng phát ở BS thường trú (hoặc sector 0) theo hướng q0 đối với MS 0 (MS đang xét). Nói chung ERP của kênh lưu lượng phụ thuộc vào đồ thị bức xạ anten vì vậy là hàm của q0. L0(q0 , d0): suy hao đường truyền từ BS đến MS G:độ lợi anten thu của MS. In: công suất nhiễu thu được từ các nguồn không phải CDMA. N: công suất tạp âm nhiệt W/R: độ lợi xử lý Ih: công suất nhiễu thu được ở MS do công suất mào đầu được phát ra từ BS. Nó được tính bằng: e là hệ số trực giao I0: nhiễu do công suất mào đầu phát ra từ các BS xung quanh, được xác định ở phần trước. Im’ tổng nhiễu kênh lưu lượng (từ BS thường trú phát xuống MS khác) e: hệ số trực giao và Tj(q0) là ERP kênh lưu lượng hướng xuống phát vào MS thứ j nhưng làm nhiễu đến MS đang xét theo q0. Kênh lưu lượng đường lên Đường lên từ MS đến BS, ta chỉ xét tỉ số Eb/No có ảnh hưởng trực tiếp đến BER. Cũng giống như ở đường xuống ở đường lên ta có công thức: T’: ERP của kênh lưu lượng đường lên của MS L’0(q0,d0): suy hao đường lên từ MS đến anten theo hướng q0 với khoảng cách d0. G0(q0): độ lợi anten BS theo hướng q0 đối với MS đang xét. I’n: công suất thu được ở BS từ các nguồn nhiễu khác, không phải CDMA. N: công suất tạp âm nhiệt. W/R: độ lợi xử lý. I’m: tổng nhiễu do phát các kênh lưu lượng đường lên của tất cả các MS khác: T’j: ERP của kênh lưu lượng đường lên của MS j L’j (qj,dj): suy hao đường lên từ MS j theo hướng qj so với BS và khoảng cách dj. G0(qj): độ lợi anten thu của BS thường trú (BS 0) theo hướng qj so với MS j. Kết quả I’m: tổng nhiễu đường lên do các MS được phục vụ bởi BS 0 I’t: tổng nhiễu do việc phát các kênh lưu lượng đường lên của tất cả các MS khác phát đến các BS khác (trừ BS 0). Yk: tổng công suất kênh lưu lượng (đường lên) được thu từ các MS mà được phục vụ bởi BS k. Hình 2. 20 Nhiễu ảnh hưởng đến đường lên Chương III. mạng WLL CDMA 20001x Cấu hình mạng Hình 4. 1 Cấu hình hệ thống mạng WLL 2000 1x MSC: Mobile Switching Centre GMSC: Gateway MSC SCP: Service Control Point VLR: Visitor Location Register HLR: Home Location Register PDSN: Packet Data Service Node BSS: Base Station Subsystem AC: Authentication Centre HA: Home Agent MISUP: Mobile ISDN User Part MTUP: Mobile Telephone User Part PCF: Packet Control Function AAA: Authorization, Authentication and Accounting LE: Local Exchange BTS: Base Transceiver Station MSC: Mobile Switching Center BSC: Base Station Controller PDSN: Packet Data Service Node PCF: Packet data Control Function MS: Mobile Station IWF: Inter Working Function SoftSite: Soft Base Station Các thành phần hệ thống: MSC: Trung tâm chuyển mạch di động là phần lõi của hệ thống chuyển mạch CDMA. Nó thực hiện các chức năng chuyển mạch cho tất cả các đầu cuối di động trong miền cục bộ, bao gồm: quản lý cuộc gọi, định tuyến, khử tiếng vọng, điều khiển quá tải. Nó cũng thu thập thông tin tính cước, quản lý lưu lượng, và hỗ trợ dịch vụ từ xa, dịch vụ thông minh và dịch vụ phụ. VLR: Bộ định vị tạm trú là cơ sở dữ liệu động, lưu trữ thông tin tạm thời (toàn bộ dữ liệu cần thiết để thiết lập các kết nối cuộc gọi) của các thuê bao chuyển vùng trong các vùng MSC cục bộ. VLR được sử dụng để lưu thông tin của tất cả các MS trong vùng nó quản lý, có thể được dùng để thiết lập các kết nối cuộc gọi đi và đến, để hỗ trợ các dịch vụ cơ bản, các dịch vụ phụ và quản lý tính di động. SSP: Điểm chuyển mạch dịch vụ là thực thể chức năng của mạng thông minh IN có trách nhiệm thực hiện chức năng chuyển mạch liên quan tới các dịch vụ thông minh. HLR/AC: Bộ định vị thường trú/ trung tâm nhận thực; HLR là một cơ sở dữ liệu để quản lý thuê bao di động thường trú, HLR có trách nhiệm lưu trữ thông tin thuê bao (các trạng thái thuê bao và thông tin thuê bao dịch vụ viễn thông), thông tin định vị MS, MDN, IMSI (MIN),... AC được liên kết vật lý với HLR, nó là một thực thể chức năng của HLR, đặc biệt dành riêng cho quản lý an ninh của hệ thống CDMA. Nó lưu giữ các thông tin nhận thực. Chặn các thuê bao bất hợp pháp khi truy nhập hệ thống và ngăn chặn dữ liệu giao diện vô tuyến bị lấy cắp. SCP: Điểm điều khiển dịch vụ là thực thể lõi của mạng thông minh. Bảo lưu dữ liệu thêu bao và logic dịch vụ. SCP chủ yếu nhận thông tin yêu cầu được gửi từ SSP, cơ sở dữ liệu truy vấn và mã hóa. SCP bắt đầu dịch vụ logíc khác dựa trên các sự kiện cuộc gọi được báo cáo bởi SSP, và gửi các chỉ dẫn điều khiển cuộc gọi theo logic dịch vụ đến SSP tương ứng để hướng dẫn các hành động tiếp theo của nó. GMSC: MSC cổng có chức năng liên kết các mạng khác và tính cước. Các giao diện Giao diện báo hiệu chuẩn Kết nối vật lý Đặc tính vật lý Báo hiệu và các thủ tục A (A 1/A2) The interface between MSC and BSS. E1 IOS-634, IOS-2.X, IOS-4.X C, D C interface: the interface between the MSC and HLR. D interface: the interface between the VLR and HLR. E1 ANSI 41D, IS771, IS826 T1, T2 T1 interface: the interface between the MSC/SSP and SCP. T2 interface: the interface between the HLR and SCP. E1 ANSI 41D, IS771, IS826 E The interface between MSC and MSC. E1 ANSI 41D V5.2 The interface between MSC and Local Exchange E1 V5,Q.921, Q.931, G.703 MTUP, MISUP The interfaces between PSTN and the MSC or GMSC. E1 MTUP, MISUP PRA The trunk interface for MSC. 30B+D Q.930/Q.931 CAS (R2) The trunk interface for MSC. E1 ITU R2 O&M interface The interface between the MSC and WS. TCP/IP Internal protocol Billing interface The interface between the iGWB and the Billing Center. TCP/IP FTAM, FTP Các yêu cầu hệ thống Hiện nay mạng WLL CDMA 2000 1x ở dải 450 MHz đang được triển khai tại Công ty Thông tin Viễn thông Điện lực, tần số sử dụng cho đường uplink: 452,5 MHz – 457,5MHz, và đường xuống downlink: 562,5MHz- 467,5 MHz. Mã hóa thoại Vocoder sử dụng: 8kb/s EVRC và 13 kb/s QCELP. Tỉ lệ chuyển giao mềm yêu cầu là 35 %. Cấp phục vụ cho giao diện air là 2%, cho đường truyền MSC và PSTN là 1%. Lưu lượng trung bình của một thuê bao đòi hỏi là 0,02 Erl/1 thuê bao. Hệ số tải cho đường lên là 40%, tải đường xuông là 80%, tỉ lệ nghẽn cuộc gọi là GOS=2% - Công suất phát tối đa của MS : 200mW (23dBm) MS sử dụng 2 loại là cố định hoặc di động Công suất BTS phát định danh là 20W và kênh Pilot tối đa chiếm 20%, kênh tìm gọi chiếm 14%, kênh đồng bộ 2%. Còn lại 64% công suất HPA được phân bổ qua các kênh lưu lượng sẵn có. BTS sẽ có dung lượng đòi hỏi với cấu hình phù hợp trên 3 sector ở vị trí đơn cho 23.7Er/31.9Er/FA (Mobile/WLL) lưu lượng thoại cố định với giả định Users/Sector/Carrier (Mobile/WLL) là 32/41 đường Các thông số cho trước Độ cao anten BTS Nông thôn: 50m Đô thị: 30m Độ cao của anten đầu cuối Cố định: 4m Máy cầm tay: 1.5 m Độ dài tối đa của Feeder capble 100m Suy hao thâm nhập nhà cửa, công trình 20dB cho khu đô thị đông đúc 16dB cho khu đô thị 12dB cho ngoại ô 8dB cho vùng nông thôn Suy hao Feeder capble (100m) 4dB Mô hình truyền sóng Okumura- Hata Eb/Nt của thoại (3km/h) 5.27dB Dự trữ Fading 12.2 dB for 94% Cell area Xác suất 5.4 dB for 86% Cell area probability 5.4 dB for 75% Cell area probability Độ lợi anten cell site 15dBi Hệ số tích cực thoại 0.4 Tốc độ số liệu đường lên trung bình 18kb/s Độ rộng băng tần trải phổ Đối với CDMA 2000 là 1.2288MHz Tốc độ số liệu Có các mức: RC1: 9600, 4800, 2700 và 1500b/s RC2: 19200, 38400, 76800, 153600 and 307200bps, RC3: 14400, 28800, 57600, 115200 and 230400bps. Độ lợi anten Giá trị của nó tương đương với tỉ số độ rộng băng tần trải phổ qua tốc độ số liệu. Phạm vi của nó có thể từ 21~9 dB - Tạp âm nhiệt Độ tăng tạp âm = 10*log10(1/(1-loading)), Độ tăng tạp âm là 3.01dB cho 50% tải. Các tham số trạm gốc:Công suất phát tối đa là 20W (43.01dBm) Độ lợi anten trạm gốc cực đại là 15dBi Dense Urban Urban Suburban Rural Antenna Height(m) 30 35 40 50 Feeder Cable Length(m) 35 40 45 55 Feeder Cable Type 7/8 7/8 7/8 7/8 Feeder Cable Loss (dB/100m) 450MHZ 4.00 4.00 4.00 4.00 Eb/Nt yêu cầu Eb/Nt (dB) FER 2% FER 5% FER 5% FER 5% FER 5% FER 5% Voice (9.6kbps) Data (9.6kbps) Data (19.2kbps) Data (38.4kbps) Data (76.8kbps) Data (153.6kbps) Stationary (0km/h) 3.3 2.17 1.91 1.71 1.65 1.65 Walking (3km/h) 5.27 4.82 4.11 3.01 2.47 1.98 Slow City Car (8km/h) 5.94 5.55 4.96 3.64 3.01 2.51 Normal City Car (30km/h) 6.63 6.0 5.96 4.78 4.28 3.8 Highway (100km/h) 6.42 6.09 5.37 4.26 3.57 2.68 Từ bảng trên cho ta thấy sự khác nhau về tốc độ số liệu, yêu cầu FER và tốc độ di chuyển của máy di động khác nhau thì yêu cầu Eb/Nt cho giải điều chế cũng khác nhau, vì vậy vùng phủ sóng là không phải giá trị cố định. Tạp âm thu Bộ thu sẽ thu thêm nhiễu vào tín hiệu khi nó đi qua bộ thu. Và đó là thuộc tính của thiết bị. Thiết bị khác nhau có một hệ số tạp âm khác nhau. Thiết bị BTS của Huawei có tạp âm là 3.2dB. Thông số máy thuê bao Công suất phát: Công suất phát tối đa của MS là 200mW (23.01dBm) Các kênh đường lên của CDMA2000 1x bao gồm một kênh Pilot (R_PICH), một kênh cơ bản (a fundamental channel (R_FCH)) và một kênh bổ xung tuỳ chọn (R_SCH). Khi chúng ta tính toán đường truyền, chúng ta lấy dịch vụ thoại làm tiêu chuẩn. Vì vậy, ta cho máy di động phát công suất tối đa trên kênh FCH bằng toàn bộ tổng công suất trừ đi Pilot hướng lên được tính là 1.46 dBm. Max.R_FCH = 23.01 – 1.46 = 21.55 dbm - Độ lợi anten MS và suy hao 0dB Suy hao cơ thể khi MS đặt gần cơ thể, trong tính toán thường cho suy hao này là 3dB. Đối với dịch vụ số liệu, thì bỏ qua suy hao này vì không đặt gần cơ thể. - Eb/Nt yêu cầu cho MS là 5.23 với tốc độ di chuyển của MS trên 30 km/h Nhiễu tạp âm thiết bị thu của MS là 6 to 8dB. Độ lệch chuẩn Fading che khuất, Propagation slop và dự trữ Fading che khuất. Độ dự trữ Fading che khuất được tín toán cho 8dB độ lệch chuẩn, propagation slop và xác suất vùng phủ được cho như sau Shadow Margin Situation Dense Urban Urban Suburban Rural Coverage Probability (%) 98% 98% 95% 90% Cell Edge Probability (%) 94% 94% 86% 64% Propagation slop 3.5 3.5 2.8 2.5 Shadow Margin (dB) 12.2 12.2 8.6 1.4 Độ lợi chuyển giao mềm Việc thiết kế đường truyền được tính toán suy hao đường lên/xuống tối đa. Trong trường hợp này, MS ở biên của cell và độ lợi đã đem về bởi chuyển giao mềm nên được thực hiện theo đánh giá. Vì chuyển giao mềm nên tồn tại đường truyền sóng phụ thuộc có thể dẫn đến sự giảm sự cho phép Fading che khuất đã xảy ra đòi hỏi xác suất vùng phủ sóng. Điều này được gọi là độ lợi chuyển giao mềm trong tính toán đường truyền. Thực tế, độ lợi chuyển giao mềm là độ lợi phân tập macro. Trong khi chuyển giao mềm, mỗi nhánh đường lên sử dụng thuật toán kết hợp độ lợi tối đa. FCH tham gia vào chuyển giao mềm và mềm hơn, nhưng SCH thì không tham gia. Vì vậy độ lợi là 0 dB đối với các thuê bao sử dụng SCH, và 3.70 dB cho các thuê bao sử dụng FCH. Trong tài liệu này, tốc độ dữ liệu 38.4kb/s cho đường lên, và SCH được phân bổ nên độ lợi chuyển giao mềm trong tính toán đường truyền là 0dB Độ dự phòng nhiễu Hệ thống CDMA là một loại hệ thống tự gây nhiễu, mà điều này liên quan đến vùng phủ sóng và dung lượng. Với sự gia tăng tải lượng, nhiễu từ các thuê bao khác trong hệ thống sẽ cũng tăng lên, dẫn đến làm giảm độ nhạy máy thu. Trong việc tính toán đường truyền, điều này được thể hiện trong dự trữ nhiễu Đối với đường lên, các mức tải khác nhau sẽ tương ứng với sự gia tăng nhiễu khác nhau Ví dụ; Sự gia tăng của nhiễu 3dB tương ứng với 50% tải; trong khi sự gia tăng nhiễu 4dB tương ứng với 60% tải. Trong tính toán đường truyền, dự trữ nhiễu tuỳ thuộc vào dung lượng thiết kế hệ thống. Trong tài liệu này giả định rằng dung lượng hệ thống 50% Các tham số môi trường khác có liên quan Hệ số thâm nhập nhà cửa Các vật thể ở phía thu tín hiệu có ảnh hưởng lớn đến tín hiệu truyền dẫn. Suy hao thâm nhập và suy hao vật thể ô tô của các toà nhà sẽ phải tính toán. Suy hao thâm nhập liên quan đến nhà cửa xe cộ. Nói chung đối với vùng đô thị mật độ đông đúc, lấy giá trị 20dB cho suy hao thâm nhập nhà cửa; đối với các đô thị nói chung, giá trị này là 16dB; đối với các vùng ngoại ô là 12dB, vùng nông thôn là 8dB. Trong mạng CDMA, công suất phát di động tối đa giới hạn vùng phủ sóng của cell. Vì thế, thông qua tính toán đường lên mà cần tính toán suy hao đường truyền tối đa. Sau đó chúng ta áp dụng mô hình truyền sóng từ đó có được diện tích phủ sóng của 1 BS ở các môi trường khác nhau. Từ vùng phủ sóng này của mỗi môi trường ta có thể tính toán được số lượng BS. 450MHz Link Budget of Reverse Link Dense Urban (Incar) Urban (Incar) Suburban (Incar) Rural (Incar) Formula Max FCH TX Power (dBm) 21.55 21.55 21.55 21.55 a Transmitter Feeder Loss(dB) 0 0 0 0 b Antenna Body Interaction (dB) 0 0 0 0 Transmitter Antenna Gain (dBi) 0 0 0 0 c EiRP (dBm) 21.55 21.55 21.55 21.55 d=a-b+c Receiver Antenna Gain (dBi) 15.00 15.00 15.00 15.00 e Feed Cable Length (m) 35.00 40.00 45.00 55.00 Receiver Feeder And Connector Loss (dB) 1.73 1.86 2.00 2.27 f Reciever Noise Figure(dB) 3.2 3.2 3.2 3.2 g Required Eb/Nt of Demodulation ( dB ) 4.8 4.8 4.8 4.8 h Receiver Sensitivity (dBm) -126.18 -126.18 -126.18 -126.18 i=-174+g+h+10*LOG10(Rb) Locate Thermal Noise Adjust (dB) 0 0 0 0 j Locate Receiver Sensitivity (dB) -126.18 -126.18 -126.18 -126.18 k=i+j Max Path Loss(dB) 160.70 160.57 160.43 160.16 m=d+e-f-k Body Loss(dB) 3 3 3 3 n Loading Factor(dB) 50.00% 50.00% 50.00% 50.00% System Loading Interference Margin (dB) 3.01 3.01 3.01 3.01 o Soft Handoff Gain (dB) 3.7 3 3 3 p Required Edge Coverage Probability 94% 94% 86% 64% Lognormal Fade Margin(dB) 12.2 12.2 8.4 1.4 q Penetration Loss 10 10 10 10 r Propagation Loss Permitted (dB) 135.19 135.19 138.79 145.99 s=m-n-o+p-q-r Ms Antenna High (m) 1.50 1.50 1.50 1.50 Apply Okumura-Hata model’s formula BS Antenna High (m) 30.00 35.00 40.00 50.00 Cell Coverage Radius(Km)(450MHz) 2.97 3.2 7.58 33.40 Các chú ý đối với BS Giữ độ cao anten của BS phù hợp lắp đặt anten có thể cách ly với các hệ thống khác, có đủ khoảng cách để đạt được phân tập không gian Có đủ khoảng không để lắp thiết bị Có thể cấp nguồn bổ xung với ácquy dự phòng Có thể cấp đường truyền hoặc cáp quang Đảm bảo vùng phủ quan trọng có thể có chất lượng dịch vụ tốt hơn và đủ dung lượng Đảm bảo nhà cửa có thể lắp thiết bị, và đầu của toà nhà có thể lắp đặt anten Kết luận Qua việc nghiên cứu đề tài, tác giả đã nắm bắt được về kĩ thuật trải phổ và công nghệ CDMA, các thành phần hệ thống CDMA để từ đó đưa ra những phân tích cụ thể về dung lượng của hệ thống CDMA, cấu trúc đường truyền để từ đó tính toán các yếu tố nhiễu ảnh hưởng đến hệ thống cũng như việc điều khiển công suất trong CDMA. Đặc biệt vấn đề nhiễu trong hệ thống CDMA đang được nhiều người quan tâm tìm hiểu đã được xem xét một cách cụ thể những yếu tố nhiễu ảnh hưởng đến dung lượng cũng như chất lượng hệ thống. Tìm hiểu vấn đề để có những biện pháp khắc phục những nhược điểm của hệ thống CDMA là mục tiêu chính của luận văn này. Mặc dù luận văn đã được hoàn thiện, nhưng những vấn đề nêu ra vẫn chỉ mang tính lý thuyết, để phát triển những vấn đề nghiên cứu cao hơn cần phải có những thực nghiệm cụ thể, những đo đạc chính xác mang tính trực quan. Yếu tố nhiễu có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng, dung lượng hệ thống và tác động đến phạm vi phủ sóng của một hệ thống CDMA. Em xin trân thành cảm ơn Giáo sư Tiến sỹ Nguyễn Vũ Nguyên, các đồng nghiệp đã giúp đỡ em trong việc hoàn thành luận văn này. Danh mục tài liệu tham khảo Dr. Jonathan P. Castro (2001), The UMTS Network and Radio Access Technology, John Wiley & Sons, Ltd. Samuel C. Yang (1998), CDMA RF System Engineering, Artech House, Boston • London. Các tài liệu của các hãng Huawei Ltd (2004), CDMA Network Planning and Optimization. Lucent Technologies (2002), Wireless Networks. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng (2003), cdmaOne và cdma2000 tập 1, tập 2, Nhà xuất bản Bưu điện, Hà nội. TS. Phạm Công Hùng (2003), bài giảng vi ba số. Các trang Web