Đồ án Tổng quan về lý thuyết trải phổ và các ứng dụng trong mạng CDMA

Thế kỷ 21 đã và đang chứng kiến sự bùng nổ của thông tin vô tuyến trong đó thông tin di động đóng vai trò rất quan trọng . Kỹ thuật trải phổ sẽ trở thành nền tảng cho nhiều công nghệ vô tuyến mới. Kỹ thuật trải phổ đã được nghiên cứu và ứng dụng trong quân sự từ những năm 1930, tuy nhiên gần đây các kỹ thuật này mới được nghiên cứu và áp dụng thành công trong các hệ thống thông tin vô tuyến cellular. Các phần tử cơ bản của mọi hệ thống trải phổ là các chuỗi giả ngẫu nhiên. Có thể coi rằng Sol Golomb là người đã dành nhiều nghiên cứu toán học cho vấn đề này trong các công trình của ông vào những năm 1950. Những năm tiếp theo đó, rất nhiều bài báo đã chỉ ra rằng các hệ thống thông tin CDMA có thể đạt được dung lượng cao hơn các hệ thống thông tin đa truy nhập phân chia theo thời gian ( TDMA- Time Division Multiple Access ). Các hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp đã được xây dựng vào những năm 1950. Thí dụ về các hệ thống đầu tiên là : ARC-50 của Magnavox và các hệ thống thông tin vô tuyến vệ tinh OM-55 , USC-28. Trong các báo cáo của mình ( năm 1966 ) các tác giả J.W.Schwartz , W.J.M.Aein và J.Kaiser là những người đầu tiên so sánh các kỹ thuật đa truy nhập FDMA, TDMA và CDMA. Các thí dụ khác về các hệ thống quân sự sử dụng công nghệ CDMA là vệ tinh thông tin chiến thuật TATS và hệ thống định vị toàn cầu GPS. ở Mỹ, các vấn đề về cạn kiệt dung lượng thông tin di động đã nảy sinh từ những năm 1980. Tình trạng này đã tạo ra cơ hội cho các nhà nghiên cứu ở Mỹ tìm ra một phương án thông tin di động số mới. Để tìm kiếm hệ thống thông tin di động số mới người ta nghiên cứu công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã trên cơ sở trải phổ (CDMA). Được thành lập năm 1985 , Qualcom , sau đó được gọi là “ thông tin Qualcom “ (Qualcom communications ) đã phát triển công nghệ CDMA cho thông tin di động và đã nhận được nhiều bằng phát minh trong lĩnh vực này . Qualcom đã dưa ra phiên bản CDMA đầu tiên được gọi là iS-95A. Hiện nay phiên bản mới IS-2000 đã được đưa ra cho hệ thống thông tin di động thứ 3 . Trong lĩnh vực thông tin di động vệ tinh ngày càng nhiều hệ thống tiếp nhận sử dụng công nghệ CDMA. Các thí dụ điển hình về việc sử dụng công nghệ này cho thông tin vệ tinh là : Hệ thống thông tin di đông vệ tinh quỹ đạo thấp ( LEO – Low Earth Orbit ) Loral/Qualcom Global Star sử dụng 48 vệ tinh , hệ thống thông tin di động vệ tinh quỹ đạo trung bình (MEO – Medium Earth Orbit ) TWR sử dụng 12 vệ tinh . Lý thuyết trải phổ là một vấn đề rất khó và phức tạp , vì thế bài viết của em không khỏi mắc phải những thiếu sót. Em xin chân thành cảm ơn những ý kiến chỉ bảo của GS.PTS Hồ Anh Tuý cùng các thầy cô và bạn bè để hoàn thành tốt báo cáo này.

doc42 trang | Chia sẻ: ngtr9097 | Ngày: 22/05/2013 | Lượt xem: 2888 | Lượt tải: 10download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Tổng quan về lý thuyết trải phổ và các ứng dụng trong mạng CDMA, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Mục lục ¨Lời nói đầu Phần i Tổng quan về lý thuyết trải phổ và các ứng dụng trong mạng CDMA Chương 1 Tổng quan về hệ thống điện thoại di động cellular……………………4 Giới thiệu chung ……………………………………………………...4 Cấu hình hệ thống ……………………………………………………5 Sự phát triển của hệ thống cellular …………………………………...8 AMPS ………………………………………………………..8 FDMA …………………………………………………….…9 TDMA ……………………………………………………...12 CDMA……………………………………………………...12 Những hạn chế cơ bản của giải pháp thông thường ………………...15 Các nguyên lý trải phổ ……………………………………………...15 Các hệ thống thông tin trải phổ ……………………………………..17 Chương 2 Hàm tự tương quan và chuỗi giả tạp âm …………………………….18 2.1 Các hàm tự tương quan và mật độ phổ công suất ……………………18 2.2 Các dãy giả ngẫu nhiên ( chuỗi PN ) ………………………………...20 2.3 Các thuộc tính của chuỗi …………………………………………….21 2.4 Bộ tạo các tín hiệu giả ngẫu nhiên …………………………………...23 2.5 Các chuỗi đa truy nhập và trải phổ đặc biệt …………………………23 Chương 3 Trải phổ ……………………………………………………………...26 3.1 Các hệ thống trải phổ trực tiếp (DS )..………………………………..26 3.1.1 Đặc tính của tín hiệu DS ……………………………………26 3.1.2 Các hệ thống DS/SS – BPSK ………………………………..27 3.1.3 Các hệ thống DS/SS – QPSK ………………………………..31 3.2 Các hệ thống trải phổ nhảy tần ( FH/SS ) ……………………………38 3.2.1 Đặc tính của tín hiệu nhảy tần ………………………………… 3.2.2 Các hệ thống FH/SS nhanh ……………………………………. 3.2.3 Các hệ thống FH/SS chậm …………………………………….. 3.3 Các hệ thống trải phổ nhảy thời gian và lai ghép ……………………… 3.3.1 Các hệ thống trải phổ nhảy thời gian …………………………. 3.3.2 Các hệ thống lai ghép ( Hybrid ) ……………………………… 3.3.3 So sánh các hệ thống …………………………………………. 3.3.4 Đa truy nhập ………………………………………………….. Chương 4 Đồng bộ mã ở các hệ thống thông tin trải phổ – Bắt mã PN - ………… 4.1 Bắt mã PN cho các hệ thống DS/SS ……………………………………. 4.2 Bắt mã PN cho các hệ thống FH/SS …………………………………… 4.3 Các chiến lược tìm bắt mã khác ………………………………………. Chương 5 Đồng bộ ở các hệ thống thông tin trải phổ – Bám mã PN - …………. 5.1 Vòng khoá trễ ………………………………………………………… 5.2 Vòng Tau-Dither …………………………………………………… 5.3 Bám tín hiệu PN ở các hệ thống FH ………………………………… Chương 6 Hiệu năng của đa thâm nhập phân chia theo mã chuỗi trực tiếp ……. 6.1 Nguyên lý CDMA ……………………………………………………. 6.2 CDMA với các phương pháp điều chế khác và mã hoá kênh ………… 6.3 CDMA ở các kênh fading nhiều tia ………………………………….. Chương 7 Thiết kế giao diện cho hệ thống CDMA ……………………………… 7.1 Dung lượng CDMA …………………………………………………… 7.2 Dạng sóng liên kết …………………………………………………….. 7.3 Điều khiển công suất CDMA …………………………………………. 7.4 Thiết lập và điều khiển mạng …………………………………………. 7.5 Chuyển giao ở CDMA ………………………………………………… 7.6 Các đặc tính điều chế ………………………………………………….. 7.6.1 Tín hiệu kênh CDMA hướng về ……………………………… 7.6.2 Kênh truy nhập và kênh lưu lượng hướng về ………………… 7.6.3 Tín hiệu kênh CDMA hướng đi ……………………………… 7.6.4 Bù chuỗi PN ………………………………………………….. Chương 8 Các lĩnh vực ứng dụng khác nhau của công nghệ trải phổ ……………. 8.1 Thông tin vệ tinh ……………………………………………………… 8.2 Đo cự ly ……………………………………………………………….. 8.3 Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) ……………………………………… 8.4 Vô tuyến đa truy nhập sử dụng nhảy tần ……………………………… phần ii Ngiên cứu về vấn đề đồng bộ chuỗi PN trong hệ thống GPS Chương 1 GPS thu và phát đồng bộ như thế nào ? ……………………………… Bắt mã PN …………………………………………………………… Phương pháp quyết định ……………………………………. Thuật toán tìm kiếm ……………………………………….. Mô hình bắt đồng bộ Markov ……………………………… Thời gian bắt đồng bộ ……………………………………... Bám mã PN …………………………………………………………. Vòng bám khoá trễ với giải điều chế không liên kết ………… Vòng khoá chia thời gian …………………………………. Mạch vòng cải tiến khoá trễ ………………………………. Chương 2 Sơ đồ khối và mô hình cụ thể ……………………………………….. Phụ lục: Các từ viết tắt. Tài liệu tham khảo. Lời nói đầu Thế kỷ 21 đã và đang chứng kiến sự bùng nổ của thông tin vô tuyến trong đó thông tin di động đóng vai trò rất quan trọng . Kỹ thuật trải phổ sẽ trở thành nền tảng cho nhiều công nghệ vô tuyến mới. Kỹ thuật trải phổ đã được nghiên cứu và ứng dụng trong quân sự từ những năm 1930, tuy nhiên gần đây các kỹ thuật này mới được nghiên cứu và áp dụng thành công trong các hệ thống thông tin vô tuyến cellular. Các phần tử cơ bản của mọi hệ thống trải phổ là các chuỗi giả ngẫu nhiên. Có thể coi rằng Sol Golomb là người đã dành nhiều nghiên cứu toán học cho vấn đề này trong các công trình của ông vào những năm 1950. Những năm tiếp theo đó, rất nhiều bài báo đã chỉ ra rằng các hệ thống thông tin CDMA có thể đạt được dung lượng cao hơn các hệ thống thông tin đa truy nhập phân chia theo thời gian ( TDMA- Time Division Multiple Access ). Các hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp đã được xây dựng vào những năm 1950. Thí dụ về các hệ thống đầu tiên là : ARC-50 của Magnavox và các hệ thống thông tin vô tuyến vệ tinh OM-55 , USC-28. Trong các báo cáo của mình ( năm 1966 ) các tác giả J.W.Schwartz , W.J.M.Aein và J.Kaiser là những người đầu tiên so sánh các kỹ thuật đa truy nhập FDMA, TDMA và CDMA. Các thí dụ khác về các hệ thống quân sự sử dụng công nghệ CDMA là vệ tinh thông tin chiến thuật TATS và hệ thống định vị toàn cầu GPS. ở Mỹ, các vấn đề về cạn kiệt dung lượng thông tin di động đã nảy sinh từ những năm 1980. Tình trạng này đã tạo ra cơ hội cho các nhà nghiên cứu ở Mỹ tìm ra một phương án thông tin di động số mới. Để tìm kiếm hệ thống thông tin di động số mới người ta nghiên cứu công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã trên cơ sở trải phổ (CDMA). Được thành lập năm 1985 , Qualcom , sau đó được gọi là “ thông tin Qualcom “ (Qualcom communications ) đã phát triển công nghệ CDMA cho thông tin di động và đã nhận được nhiều bằng phát minh trong lĩnh vực này . Qualcom đã dưa ra phiên bản CDMA đầu tiên được gọi là iS-95A. Hiện nay phiên bản mới IS-2000 đã được đưa ra cho hệ thống thông tin di động thứ 3 . Trong lĩnh vực thông tin di động vệ tinh ngày càng nhiều hệ thống tiếp nhận sử dụng công nghệ CDMA. Các thí dụ điển hình về việc sử dụng công nghệ này cho thông tin vệ tinh là : Hệ thống thông tin di đông vệ tinh quỹ đạo thấp ( LEO – Low Earth Orbit ) Loral/Qualcom Global Star sử dụng 48 vệ tinh , hệ thống thông tin di động vệ tinh quỹ đạo trung bình (MEO – Medium Earth Orbit ) TWR sử dụng 12 vệ tinh . Lý thuyết trải phổ là một vấn đề rất khó và phức tạp , vì thế bài viết của em không khỏi mắc phải những thiếu sót. Em xin chân thành cảm ơn những ý kiến chỉ bảo của GS.PTS Hồ Anh Tuý cùng các thầy cô và bạn bè để hoàn thành tốt báo cáo này. Chương1. Tổng quan về hệ thống điện thoại di động Cellular Giới thiệu chung Mạng viễn thông tổ ong là một trong những ứng dụng của kỹ thuật viễn thông có nhu cầu lớn nhất và phát triển nhanh nhất. Ngày nay nó chiếm số phần trăm lớn và không ngừng tăng trong toàn bộ các thuê bao thế giới. Trong tương lai lâu dài các hệ thống tổ ong sử dụng kỹ thuật số đặc biệt là kỹ thuật CDMA đầy triển vọng sẽ trở thành phương thức thông tin vạn năng . ở châu Âu tồn tại một số hệ thống tổ ong tương tự lớn như NMT(Nordic mobitelephone- Điện thoại di động bắc Âu) và TACS (Tortal Access Communication System- Hệ thống thông tin truy nhập toàn bộ ) ở vương quốc Anh. Các nước ở Tây Âu cũng cung cấp các dịch vụ tổ ong. Chất lượng, dung lượng và vùng phủ rất đa dạng nhưng yêu cầu hầu như đã vượt xa dự tính. Tuy nhiên hầu hết các hệ thống này chỉ dùng trong nước, không sử dụng được điện thoại di động ngoài nước, từ tình trạng này rõ ràng cần phải có một hệ thống chung để sử dụng điện thoại di động rộng dãi trên toàn châu Âu. GSM (Globe System for Mobile communication - Hệ thống thông tin di động toàn cầu), với tiêu chuẩn viễn thông số tổ ong số toàn châu Âu mới, sẽ giải quyết sự hạn chế dung lượng hiện nay. Thực chất dung lượng sẽ tăng từ 2 đến 3 lần nhờ việc sử dụng tần số tốt hơn và kỹ thuật ô nhỏ, do vậy số thuê bao được phục vụ sẽ tăng lên. GSM là tiêu chuẩn điện thoại di động số toàn châu Âu do ETSI (Viện tiêu chuẩn viẽn thông châu Âu ) đưa ra năm 1991, hoạt động ở dải tần 900, 1800, 1900 MHz. GSM được phát triển nhanh chóng bởi có chuẩn quốc tế, áp dụng công nghệ số đảm bảo chất lượng thoại và sử dụng hiệu qủa tài nguyên hệ thống. Ngày nay, GSM có mặt tại khoảng 135 nước trên thế giới. GSM là một tổ hợp các giải pháp bao gồm hệ thống chuyển mạch kênh, hệ thống chuyển mạch gói, nút điều khiển vô tuyến và các trạm thu phát gốc; cơ sở dữ liệu mạng, các dịch vụ cơ bản và các nút quản lý mạng. Dễ dàng vận hành bảo dưỡng (O&M) được tích hợp trong mạng thông minh (IN/GSM). GSM cũng làm việc với các kỹ thuật IP và kỹ thuật gói và là một nền tảng chính hướng tới hệ thống viễn thông di động phổ biến (UMTS) trong di động thế hệ thứ 3 và hơn nữa. Lưu động (Roaming) quốc tế cho phép các thuê bao chuyển động ở toàn bộ vùng phủ sóng của GSM là hoàn toàn tự động, hệ thống sẽ tự động cập nhật thông tin về vị trí của thuê bao. GSM cung cấp một số tính năng như thoại, thông tin số liệu tốc độ cao, facimile và dịch vụ bản tin ngắn. Các ưu điểm của hệ thống GSM: Hỗ trợ Roamming quốc tế. Tách biệt giữa thiết bị đầu cuối và nhận dạng người dùng. Chất lượng thoại tốt. Dịch vụ đa dạng. Có thể làm việc với các mạng viễn thông khác như ISDN, PSTN, ... An ninh thông tin. GSM cung cấp các dịch vụ: Điện thoại di động Các dịch vụ truyền dữ liệu dị bộ và đồng bộ (2,4/4,8,9,6kbps) Truy nhập mạng chuyển mạch gói (X25) Các dịch vụ khác như SMS, FAX, VideoText... Các dịch vụ gia tăng (Chuyển cuộc gọi, hiển thị số chủ gọi, VMS...) Truy nhập internet - WAP, Email Cấu hình hệ thống Hệ thống GSM được chia thành hệ thống con chuyển mạch (SS - Switching Subsystem), hệ thống con trạm gốc (BSS - Base Station Subsystem) và hệ thống khai thác con bảo dưỡng (OSS - Operation SubSystem). Hệ thống BSS là một mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng phủ sóng của vùng phục vụ. Mỗi ô có một trạm thu phát gốc (BTS - Base Transceiver Station) làm việc ở một tập hợp các kênh vô tuyến. Các kênh vô tuyến này khác với các kênh vô tuyến được sử dụng ở các ô lân cận để tránh nhiễu giao thoa hệ thống. Một bộ điều khiển trạm gốc (BSC) điều khiển một nhóm BTS. BSC điều khiển các chức năng như thực hiện chuyển giao và điều khiển công suất tại MS, quản lý kênh vô tuyến… Hệ thống chuyển mạch di động gồm các tổng đài di dộng MSC. Một tổng đài chuyển mạch di động (MSC) quản lý một số bộ điều khiển trạm gốc, MSC điều khiển các cuộc gọi giữa mạng di động tổ ong và mạng điện thoại công cộng (PSTN), mạng số liệu đa dịch vụ (ISDN), mạng di động mặt đất (PLMN), các mạng số liệu công cộng (PDN) và có thể là các mạng riêng khác. Hệ thống khai thác bảo dưỡng OSS có nhiệm vụ chính là theo dõi tổng quan hệ thống và hỗ trợ các hoạt động bảo dưỡng của các đơn vị khai thác và bảo dưỡng mạng. Với các thông tin thống kê về trạng thái trong toàn mạng, OSS đảm bảo khai thác mạng với hiệu quả cao nhất, chất lượng dịch vụ cao nhất có thể. SS HLR MSC VLR EiR AUC BSS BSC BTS MS OSC iSDN PSPDN CSPDN PSTN PLMN -------- : Truyền báo hiệu : Truyền lưu lượng Hình 1.1 : Mô hình mạng GSM Sơ đồ mô hình của hệ thống GSM được mô tả như ở hình 1.1 dưới đây : Công nghệ GPRS (General Packet Radio Service) Dịch vụ vô tuyến gói đa năng (GPRS): Là một chuẩn của viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu ETSI trong dữ liệu gói trên hệ thống GSM hay còn gọi là công nghệ GSM 2,5 G. Mạng GPRS được xây dựng trên cơ sở mạng GSM nhằm cung cấp các dịch vụ chuyển mạch gói tốc độ cao dựa trên giao thức internet trên nguyên tắc tận dụng tối đa các thiết bị sẵn có. Ngày nay, có ba phương thức truyền dữ liệu thông tin bên trong mạng di động GSM : Sử dụng các dịch vụ truyền thông tin số không hạn chế GSM UDI Sử dụng thông tin ngắn với SMS Sử dụng một dịch vụ truyền audio ở tần số 3,1 kHz Trong đó, dịch vụ truyền dữ liệu dựa trên các hệ thống chuyển mạch kênh được sử dụng nhiều nhất. Mạng di động GSM hiện tại chỉ cho phép đạt tốc độ truyền dẫn tối đa là 9,6kb/s qua một kênh lưu lượng TCH (nhỏ hơn rất nhiều lần con số 56,6Kbps mà một kết nối internet truyền thống có thể đạt được). Công nghệ GPRS là giải pháp truyền thông IP giữa các thuê bao GSM và các máy chủ dịch vụ internet. GPRS cung cấp các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao trên hạ tầng mạng GSM, khắc phục được các nhược điểm chính của truyền số liệu qua mạng di động GSM truyền thống bằng cách chia nhỏ số liệu thành từng gói nhỏ rồi truyền đi theo một trật tự quy định trên một hoặc vài khe thời gian được chỉ định trên một đường vô tuyến ( có thể cả 8 Ts) Các ưu điểm của GPRS: Sử dụng hiệu quả tài nguyên vô tuyến. Đưa ra phương thức tính cước linh hoạt dựa trên khoảng thời gian kết nối có được trao đổi dữ liệu thực sự. Thời gian thiết lập, truy nhập dịch vụ nhanh. Tính hiệu quả của chuyển mạch gói dữ liệu trong mạng GSM. Được phát triển kế thừa dựa trên cơ sở hạ tầng GSM. Cung cấp khả năng kết nối với các mạng dữ liệu gói khác dựa trên IP. Đối với hệ thống GSM do Ericsson cung cấp, để nâng cấp lên GPRS nhà khai thác mạng chỉ cần phải đầu tư thêm: BTS: Chỉ nâng cấp phần mềm BSC: Nâng cấp phần mềm và phần cứng (PCU: Packet Control Unit) Phân hệ chuyển mạch: Để nâng cấp lên GPRS, tại phân hệ chuyển mạch GSM cần đầu tư các thiết bị: SGSN (Servicing GPRS Support Node): Thiết bị chuyển mạch gói. GGSN (Gateway GPRS Support Node): Thiết bị cổng cung cấp các giao diện kết nối GSM PLMN với các mạng IP khác. Nâng cấp phần mềm tại HLR, Billing System. Sơ đồ cấu trúc mạng GSM/GPRS: External IP Network SGSN BSC/PCU MSC/VLR GGSN HLR BTS Abis A Gb Gs Gn Gr OSS Hình 1.2 Cấu trúc mạng GPRS Sự phát triển của hệ thống cellular FDMA Nhiều người đã làm quen với FDMA. Với FDMA, người dùng được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật tự các kênh trong lĩnh vực tần số. Nếu số kênh có sẵn nhiều hơn 15, thì có thể đạt được hiệu suất trung kế cao nhất bằng cấp phát ban đầu từ kênh điều khiển chung ; tất cả các MS được khởi tạo một cuộc liên lạc lấy sự chỉ dẫn từ kênh điều khiển chung này. Sơ đồ báo hiệu của hệ thống FDMA khá phức tạp. Khi MS bật nguồn để làm việc, thì nó dò sóng tìm đến kênh điều khiển dành riêng. Nhờ kênh này, MS nhận được dữ liệu báo hiệu gồm các lệnh về kênh tần số dành riêng cho lưu lượng người dùng. Sự báo hiệu giống như bảng chỉ dẫn … Các cơ quan quản lý nhà nước căn cứ vào nhu cầu chung của xã hội quy định chính xác dải tần số thông tin di động. Khi số thuê bao nhiều vượt trội so với các kênh tần số có thể, thì một số người dùng bị chặn không được truy cập. Phổ tần số quy định cho liên lạc di động được chia thành 2N dải tần số kế tiếp cách nhau một dải tần phòng vệ. Mỗi dải tần số được gán cho một kênh liên lạc, N dải kế tiếp dành cho liên lạc hướng lên, sau một dải tần phân cách là N dải kế tiếp dành cho liên lạc hướng xuống. Đặc điểm: Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến. Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là rất đáng kể. BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS trong cellular. Hệ thống FDMA điển hình là AMPS (Advanced Mobile Phone System), như được trình bày sau đây: AMPS (Dịch vụ điện thoại di động tiên tiến). AMPS là một hệ thống điện thoại di động tổ ong do AT & T và Motorola - Mỹ đề xuất sử dụng vào năm 1982. Để sử dụng hiệu quả hơn nguồn tần số có giới hạn nên vùng phục vụ rộng của nó được phân chia thành các ô nhỏ và dịch vụ cung cấp sử dụng một tần số nhất định với một công suất nhỏ để cho phép các BS ở cách xa một khoảng cách nhất định có thể tái sử dụng cùng một tần số đó một cách đồng thời. Sau đó, người ta coi vùng phục vụ tương ứng như một hình lục giác để làm đơn giản hoá việc thiết kế và tính toán lý thuyết về mạng điện thoại di động. Tái sử dụng tần số liên quan đến việc định vị các BS để tái sử dụng các tần số chính xác, không phải sử dụng cùng một tần số giữa các BS kề nhau mà chỉ sử dụng lại ở một khoảng cách nhất định hoặc xa hơn nhằm làm giảm giao thoa giữa các kênh giống nhau. Hình 1.3 đưa ra các mẫu tái sử dụng tần số khác nhau. Hình 1.3 Mẫu tái sử dụng tần số Trên hình 1.3 ta thấy các cụm mẫu tái sử dụng tần số của các BS với tất cả các băng tần có thể, số lượng các ô trong cụm đó được gọi là yếu tố tái sử dụng tần số (K). Hình 1.4: Búp sóng của anten định hướng Trong trường hợp này thì hiệu quả tái sử dụng tần số tăng lên nếu một anten định hướng được sử dụng tại BS vì giao thoa tần số chỉ ảnh hưởng đến các BS sử dụng cùng một kênh trong anten phát xạ định hướng và vì vậy mà giao thoa của các kênh chính tăng (thông thờng sử dụng vùng phủ sóng 120o). Khi xuất hiện trạng thái chuyển vùng thì tín hiệu đã được kết nối với BS có khả năng thu nhận tín hiệu tốt. Trong trạng thái chuyển vùng thì kênh bị ngắt trong một khoảng thời gian ngắn (150 ms) và chuyển vùng sẽ bị trì hoãn hoặc bị cản trở trong trường hợp không có kênh trong ô mới. Dịch vụ chuyển vùng ngoài hệ thống thông thường có thể được cung cấp trong một vùng phục vụ khác, do một hệ thống khác điều khiển mà thuê bao nói đến không đăng ký. Bảng 1.1 đưa ra các so sánh về tham số của 4 hệ thống thông dụng. Tham số AMPS TSCS/ETACS NMT900 NMT450 Băng Tx 8000 MHz 9000 MHz 9000 MHz 450-470 MHz Khoảng cách kênh 30 KHz 25 KHz 25/1,25 KHz 25/20 KHz Khoảng cách song công 45 MHz 45 MHz 45 MHz 10 MHz Các kênh 832 920* 1000 (1999) 180/225 Loại điều chế FM FM FM FM Độ lệch đỉnh 12 KHz 9,5 KHz 4,7 KHz 4,7 KHz Thiết bị nén dãn 2:1 Syllabic 2:1 Syllabic 2:1 Syllabic Không Kế hoạch ô 4, 7, 12 4, 7, 12 7, 9, 12 7 Điều chế kênh điều khiển FSK FSK FFSK FFSK Độ lệch kênh điều khiển 8 KHz 6,4 KHz 3,5 KHz 3,5 KHz Mã kênh điều khiển Manchester Manchester NRZ NRZ Dung lượng kênh điều khiển 77000 62000 13000 13000 Tốc độ truyền dẫn 10 Kb/s 8 Kb/s 1,2 Kb/s 1,2 Kb/s Bí mật thoại Có thể Có thể Không Không Dịch vụ chuyển vùng ngoài hệ thống Có Có Có Bị giới hạn Bảng 1.1: So sánh các tham số của các hệ thống tổ ong TDMA Khả năng công nghệ và mã hoá thoại và nén dữ liệu cho phép trừ bỏ độ dư và khoảng lặng trong truyền thoại, cũng cho phép giảm thời gian truyền để trình diễn tín hiệu thoại.Trong thông tin TDMA thì nhiều người sử dụng một sóng mang và trục thời gian được chia thành nhiều khoảng thời gian nhỏ để giành cho nhiều người sử dụng sao cho không có sự chồng chéo. Các thuê bao truy cập kênh theo một chương trình. Hệ thống thông tin di động TDMA đặt TDMA lên trên nền FDMA…, nó sử dụng kỹ thuật nén số đối với thoại để nhiều người sử dụng một kênh chung. Các thuê bao khác nhau dùng chung kênh nhờ cài xen thời gian, mỗi thuê bao được cấp phát cho một khe thời gian trong cấu trúc khung… GSM phân chia thuê bao vào các kênh tần số theo kỹ thuật FDMA đơn giản. Các thuê bao chung kênh tần số lại được chia riêng từng thuê bao một khe trời gian trong cấu trúc khung tuần hoàn 8 khe. Khe thời gian GSM dài 577 ms. Một khung GSM dài 8x577=4.614 ms. Đặc điểm: Tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số. Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau. Giảm nhiễu giao thoa. Giảm số máy thu phát ở BTS. Pha đinh và trễ truyền dẫn là những vấn đề kỹ thuật rất phức tạp: ISI (giao thoa giữa các ký hiệu ), mất đồng bộ… 3 1 2 3 1 2 BTS Phát 1 2 3 1 2 3 BTS Thu Phát Thu Trống Phát Thu Trống Chế độ trong Máy di động 1 chu kỳ Hình 1.5. Định thời phát thu với giả thiết có 3 kênh. Hình 1.5 trình bày định thời các khe thời gian trong hệ thống TDMA. Do việc thu và phát không đồng thời nên không cần chuyển mạch thu-phát. Khoảng trống là thời gian dùng để đo mức thu ở trạm gốc lân cận. TDMA được chia thành TDMA băng rộng và TDMA băng hẹp. Mỹ và Nhật sử dụng TDMA băng hẹp còn Châu Âu sử dụng TDMA băng rộng nhưng cả 2 hệ thống này đều có thể được coi như là sự tổ hợp của FDMA và TDMA vì người sử dụng thực tế dùng các kênh được ấn định cả về tần số và các khe thời gian trong băng tần. Loại hệ thống TDMA Bắc Mỹ sử dụng băng tần (869 - 894) MHz và (824 - 849) MHz giống như hệ thống AMPS. Khoảng cách sóng mang là 30 KHz và mỗi kênh tần số được chia thành 6 khe thời gian. Hệ thống này mã hoá tín hiệu thoại theo mã VSELP (dự đoán tổng vectơ t