Đồ Án Tổng quan về mạng thông tin di động 3G - WCDMA

LỜI NÓI ĐẦU
Nhu cầu trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện đại. Các hệ thống thông tin di động với khản năng giúp con người trao đổi thông tin mọi lúc, mọi nơi đã phát triển rất nhanh và đang trở thành không thể thiếu được trong xã hội thông tin ngày nay. Bắt đầu từ các hệ thống thông tin di động thế hệ đầu tiên ra đời vào năm 1946, các hệ thống thông tin di động số thế hệ 2 (2G) ra đời với mục tiêu chủ yếu là hỗ trợ dịch vụ thoại và truyền số lệu tốc độ thấp. Hệ thống thông tin di động 2G đánh dấu sự thành công của công nghệ GSM với hơn 70% thị phần thông tin di động trên toàn cầu hiện nay. Trong tương lai, nhu cầu các dịch vụ số liệu sẽ ngày càng tăng và có khản năng vượt quá thông tin thoại. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) ra đời nhằm thỏa mãn nhu cầu của con người về các dịch vụ số liệu tốc độ cao như: điện thoại thấy hình, video streaming, hội nghị truyền hình, nhắn tin đa phương tiện (MMS) Đến nay các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) đã được đưa vào khai thác thương mại ở nhiều nước trên thế giới. Ở Việt Nam, các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba cũng sẽ được triển khai trong cuối năm 2009 này. Đối với các nhà khai thác mạng di động GSM thì cái đích 3G là các hệ thống thông tin di động CDMA băng rộng (W-CDMA) theo chuẩn IMT-2000. Xuất phát từ định hướng này mà em chọn đề tài nghiên cứu về 3G. Đề tài “Tổng quan về mạng thông tin di động 3G - WCDMA” gồm có 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về thông tin di động 3G
Chương 2: Giới thiệu hệ thống thông tin di động GSM và giải pháp nâng cấp lên 3G
Chương 3: Cấu trúc hệ thống W-CDMA và kỹ thuật trải phổ
Chương 4: Giao diện vô tuyến và kỹ thuật vô tuyến
Trong quá trình thực hiện đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Phạm Văn Bình, là giảng viên khoa ĐTVT trường ĐH Bách Khoa Hà Nội. Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng trong việc hoàn thành đồ án nhưng với thời gian và trình độ có hạn nên đồ án còn có nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp và chỉ dẫn thêm từ các thầy cô và các bạn.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Văn Bình đã giúp em hoàn thành đồ án này.

LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G 3
1.1 Quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động 3G 3
1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3G 8
1.2.1 Tiêu chuẩn IMT-2000. 9
1.2.2 Phân bố tần số cho IMT-2000. 14
1.2.3 Mô hình tổng quát cho mạng IMT-2000. 15
1.2.4 Các dịch vụ và ứng dụng trong thông tin di động thế hệ ba. 18
CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CẤP LÊN 3G 19
2.1 Giới thiệu chung. 19
2.2 Cấu trúc mạng GSM . 20
2.2.1 Trạm di động. 20
2.2.2 Hệ thống con trạm gốc. 21
2.2.3 Hệ thống mạng con. 21
2.2.4 Đa truy cập trong GSM . 22
2.3 Sự phát triển của mạng GSM lên 3G 23
2.3.1 Hệ thống GSM sẽ được nâng cấp từng bước lên thế hệ ba. 23
2.3.2 Các giải pháp nâng cấp. 24
2.4 Giới thiệu chung về các tầng trung gian. 25
2.4.1 Mạng GSM . 25
2.4.2 Số liệu chuyển mạch tốc độ cao HSCSD 28
2.4.3 Dịch vụ vô tuyến gói đa năng GPRS. 29
2.4.4 Tốc độ dữ liệu nâng cao cải tiến cho GSM (EDGE). 32
2.4.5 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 W-CDMA 33
CHƯƠNG 3 CẤU TRÚC HỆ THỐNG W-CDMA VÀ KỸ THUẬT TRẢI PHỔ 35
3.1 Cấu trúc hệ thống WCDMA 35
3.1.1 Thiết bị người sử dụng UE 36
3.1.2 Mạng lõi CN 36
3.1.3 Mạng truy cập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN). 38
3.1.3.1 Các thành phần của UTRAN 38
3.1.3.2 Các đặc tính chính của UTRAN 39
3.1.4 Các mạng ngoài và giao diện. 39
3.1.5 Cấu trúc phân lớp của W-CDMA 41
3.2.1 Sơ đồ khối chung của một thiết bị thu phát vô tuyến số. 44
3.2.2 Mã hoá nguồn (ở codec). 46
3.2.3 Mã hóa phát hiện lỗi 47
3.2.4 Mã hoá kênh. 49
3.2.4.1 Mã xoắn. 49
3.2.4.2 Mã Turbo. 51
3.2.5 Đan xen. 52
3.2.6 Phối hợp tốc độ. 52
3.2.7 Điều chế. 52
3.2.7.1 Điều chế BIT/SK 52
3.2.7.2 Điều chế QPSK 54
3.3 Trải phổ trong W-CDMA 55
3.3.1 Khái quát về kỹ thuật trải phổ. 55
3.3.2 Khái niệm hệ thống thông tin trải phổ. 56
3.3.3 Mã PN 58
3.3.4 Các phương thức trải phổ. 60
3.3.5 Nguyên lí cơ bản của kĩ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS. 60
3.3.5.1 Các đặc tính của DS-CDMA 62
3.3.5.2 Ưu và nhược điểm của DS-CDMA 63
3.4 Công nghệ CDMA băng rộng. 63
CHƯƠNG 4 GIAO DIỆN VÔ TUYẾN VÀ KỸ THUẬT VÔ TUYẾN 66
4.1 Giao diện vô tuyến. 66
4.1.1 Các kênh truyền tải và sắp xếp chúng lên các kênh vật lý. 67
4.1.1.1 Kênh truyền tải riêng. 68
4.1.1.2 Các kênh truyền tải chung. 68
4.1.1.3 Sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lý. 69
4.1.2 Cấu trúc kênh vật lý. 71
4.1.2.1 Kênh vật lý đường xuống. 71
4.1.3.2 Kênh vật lý đường lên. 77
4.1.3 Ghép kênh. 81
4.1.3.1 Ghép kênh đường xuống. 81
4.1.3.2 Ghép kênh đường lên. 89
4.2 Kỹ thuật vô tuyến. 90
4.2.1 Vấn để điều khiển công suất 90
4.2.2 Vấn đề chuyển giao. 96
KẾT LUẬN 102
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 103