Đồ Án Nghiên cứu công nghệ thông tin di động 3g wcdma và phát triển lên thế hệ 3,5g hspa

LỜI NÓI ĐẦU
Thông tin di động ra đời đầu tiên vào cuối năm 1940. Ngày nay thông tin di động là ngành viễn thông có sự phát triển nhanh nhất. Bắt đầu là hệ thống thông tin di động tương tự, đến nay khi các hệ thống di động thế hệ thứ ba được đưa vào hoạt động và ứng dụng rộng rãi, có thể cung cấp được nhiều dịch vụ băng rộng và các dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao.
Tổ chức ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hóa hệ thống thông tin di động thứ ba với tên gọi là IMT-2000 nhằm đáp ứng các mục tiêu chính như:
 Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo các dịch vụ băng rộng như các dịch vụ đa phương tiện và truy nhập Internet nhanh.
 Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu và điện thoại vệ tinh.
 Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để đảm bảo sự phát triển liên tục của thông tin di động.
Có nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba IMT-2000 đã được đề xuất, trong đó có hai hệ thống là WCDMA UMTS và cdma-2000 đã được ITU chấp thuận và sẽ được đưa vào hoạt động trong những năm 2000. WCDMA UMTS sẽ là sự phát triển tiếp theo của các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai sử dụng công nghệ TDMA như: GSM, PDC, IS-136.
Truy nhập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA: High Speed Down Link Packet Access) được 3GPP chuẩn hóa trong phát hành R5 với phiên bản tiêu chuẩn đầu tiên vào năm 2002. Truy nhập gói tốc độ cao đường lên (HSUPA: High Speed Up Link Packet Access) trong 3GPP được chuẩn hóa trong R6 vào tháng 12 năm 2004. Cả hai HSDPA và HSUPA được gọi chung là HSPA. Đây là công nghệ tiếp sau WCDMA trong quá trình tiến lên các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư, nâng cao tốc độ truyền dữ liệu và cung cấp các dịch vụ mới.
Trong bối cảnh Việt Nam và các nước trên thế giới đang triển khai rộng rãi hai công nghệ WCDMA và HSPA. Xuất phát từ mong muốn tìm hiểu hai công nghệ trên nên em đã thực hiện đồ án: “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G WCDMA VÀ PHÁT TRIỂN LÊN THẾ HỆ 3,5G HSPA”
Nội dung đồ án được trình bày trong 4 chương với nội dung chính sau:
 Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ ba WCDMA
 Chương 2: Các kỹ thuật sử dụng trong hệ thống WCDMA
 Chương 3: Giao diện vô tuyến của mạng WCDMA UMTS
 Chương 4: Công nghệ truy nhập gói tốc độ cao HSPA
Trong quá trình hoàn thành đồ án không tránh khỏi có nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được những góp ý quý báu của thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
Để hoàn thành đồ án này, em xin chân thành cảm ơn cô giáo, th.s Đàm Mỹ Hạnh, các thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ thuật Viễn thông, gia đình và bạn bè đã giúp em trong suốt thời gian qua
MỤC LỤC
Trang
TỜ BÌA . 1
NHIỆM VỤ THIẾT KẾT TỐT NGHIỆP 2
LỜI NÓI ĐẦU 4
MỤC LỤC 6
CÁC TỪ VIẾT TẮT 8
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ . 13
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ BA WCDMA . 16
1.1 LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN THÔNG TIN DI ĐỘNG LÊN THẾ HỆ 4G . 16
1.1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất . 16
1.1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai . 17
1.1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba 17
1.1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư . 18
1.2 KIẾN TRÚC CHUNG MỘT HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G . 19
1.2.1 Công nghệ WCDMA 19
1.2.2 Tổng quan hệ thống UMTS 20
1.2.3 Kiến trúc chung của một mạng WCDMA 22
1.2.4 Các loại lưu lượng và dịch vụ được mạng 3G WCDMA hỗ trợ 23
1.3 CÁC KIẾN TRÚC CHO CÔNG NGHỆ WCDMA THEO 3GPP . 24
1.1.3 Kiến trúc WCDMA UMTS R3 . 25
1.3.2 Kiến trúc mạng WCDMA UMTS R4 31
1.3.3 Kiến trúc mạng WCDMA UMTS R5 và R6 . 34
1.4 KIẾN TRÚC MẠNG DỊCH CHUYỂN TỪ GMS SANG UMTS . 37
CHƯƠNG 2 - CÁC KỸ THUẬT SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG WCDMA 40
2.1 SƠ ĐỒ MÁY THU – PHÁT VÔ TUYẾN TRONG HỆ THỐNG WCDMA . 40
2.2 MÃ HÓA KIỂM SOÁT LỖI 42
2.2.1 Mã vòng . 43
2.2.2 Mã xoắn . 44
2.2.3 Mã hóa turbo . 45
2.3 PHỐI HỢP TỐC ĐỘ VÀ ĐAN XEN 46
2.3.1 Phối hợp tốc độ 46
2.3.2 Đan xen 47
2.4 CÔNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP CỦA WCDMA . 47
2.4.1 Các hệ thống thông tin trải phổ . 48
2.4.2 Nguyên lý chung của DSSS và áp dụng DSSS vào CDMA 48
2.4.3 Hệ thống DSSS-BPSK 52
2.4.4 Hệ thống DSSS-QPSK . 54
2.4.5 Mô hình hệ thống DS CDMA 56
2.5 NGẪU NHIÊN HÓA . 59
2.6 CÁC MÃ TRẢI PHỔ DÙNG TRONG WCDMA . 59
2.7 MÁY THU PHÂN TẬP ĐA ĐƯỜNG – MÁY THU RAKE 61
2.8 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 63
2.9 CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG WCDMA 64
CHƯƠNG 3 - GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CỦA MẠNG WCDMA UMTS 66
3.1 GIỚI THIỆU CHUNG . 66
3.2 KIẾN TRÚC NGĂN XẾP GIAO THỨC CỦA GIAO DIỆN VÔ TUYẾN . 68
3.3 CÁC KÊNH CỦA WCDMA 69
3.4 KÊNH VẬT LÝ . 70
3.4.1 Các kênh vật lý 70
3.4.2 Các kênh đường lên . 73
3.4.3 Trải phổ và điều chế đường lên . 77
3.4.4 Các kênh đường xuống 80
3.4.5 Trải phổ và điều chế cho đường xuống . 86
3.5 CÁC KÊNH TRUYỀN TẢI . 88
3.5.1 Các kênh truyền tải 89
3.5.2 Chuyển đổi và ghép các kênh truyền tải lên các kênh vật lý . 90
3.6 KÊNH LOGIC . 92
3.6.1 Các kênh điều khiển . 92
3.6.2 Các kênh lưu lượng . 92
3.7 THIẾT LẬP CUỘC GỌI TRONG WCDMA UMTS . 93
3.8 PHÂN TẬP PHÁT 97
3.8.1. Phân tập vòng hở 97
3.8.2. Chế độ vòng kín 98
CHƯƠNG 4 - CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO HSPA . 99
4.1 GIỚI THIỆU CHUNG . 99
4.2 KIẾN TRÚC NGĂN XẾP GIAO THỨC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN HSPA 100
4.3 TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO ĐƯỜNG XUỐNG . 102
4.3.2 Lập biểu phụ thuộc kênh 103
4.3.3 Điều khiển tốc độ và điều chế bậc cao 105
4.3.4 HARQ với kết hợp mềm . 107
4.3.5 Kiến trúc 108
4.4 TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO ĐƯỜNG LÊN 112
4.4.1 Lập biểu . 113
4.4.2 HARQ với kết hợp mềm . 116
4.4.3. Kiến trúc . 117
KẾT LUẬN . 121
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN . 122
LỜI CẢM ƠN . 123
TÀI LIỆU THAM KHẢO 124