Đồ Án Trải phổ và đa truy nhập trong hệ thống thông tin di động

LỜI MỞ ĐÀU
***
Thông tin di động số đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới với những ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thông tin, trong dịch vụ và trong cuộc sống hằng ngày. Các kĩ thuật không ngừng được hoàn thiện đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Công nghệ điện thoại di động phổ biến nhất thế giới GSM đang gặp nhiều cản trở và sẽ sớm bị thay thế bằng những công nghệ tiên tiến hơn, hỗ trợ tối đa các dịch vụ như Internet, truyền hình .
Hệ thống viễn thông di động thế hệ hai là GSM và IS 95. Những công nghệ này ban đầu được thiết kế để truyền tải giọng nói và nhắn tin. Để tận dụng được tính năng của hệ thống 2G khi chuyển hướng sang 3G càn thiết có một giải pháp trung chuyển. Các nhà khai thác mạng GSM có thể bắt đầu chuyển từ GSM sang 3G bằng cách nâng cấp hệ thống mạng lên GPRS (Dịch vụ vô tuyến chuyển mạch gói), tiếp theo là EDGE (tiêu chuẩn 3G trên băng tần GSM và hỗ trợ dữ liệu lên tới 384kbit) và ƯMTS (công nghệ băng thông hẹp GSM sử dụng truyền dẫn CDMA), và WCDMA.
3G là một bước đột phá của ngành di động, bởi vì nó cung cấp băng thông rộng hơn cho người sử dụng. Điều đó có nghĩa sẽ có các dịch vụ mới và nhiều thuận tiện hơn trong dịch vụ thoại và sử dụng các ứng dụng dữ liệu như truyền thông hữu ích như điện thoại truyền hình, định vị và tìm kiếm thông tin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe nhạc và xem video chất lượng cao, . Truyền thông di động ngày nay đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống. Việc vẫn có thể giữ liên lạc YỚi mọi người trong khi di chuyển đã làm thay đổi cuộc sống riêng tư và công việc của chúng ta.
“Ngày 10/3/2005, Bộ BCVT đã tiến hành nghiệm thu đề tài xây dụng tiêu chuẩn thiết bị đầu cuối thông tin di động W-CDMA (UTRA-FDD) mã số 49-04-KTKT-TC dành cho công nghệ 3G. Theo đánh giá của các thành viên
phản biện, việc xây dựng và hoàn thành công trình là một việc làm cần thiết, có ý nghĩa và đặc biệt là độ khả thi trong giai đoạn hiện nay, khi nhu cầu phát triển lên 3 G là một xu hướng tất yếu ở Việt Nam, nhất là các nhà di động mạng GSM” (Theo báo điện tử VietNamNet).
Các công nghệ đa truy nhập là nền tảng của các hệ thống thông tin vô tuyến nói chung và thông tin di động nói riêng. Các hệ thống này cho phép các hệ thống đa truy nhập vô tuyến và phân bổ tài nguyên YÔ tuyến để phân bổ cho người sử dụng mà các công nghệ này phân chia thành: Đa truy nhập phân chia theo tần số(FDMA), đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA) ngoài ra còn có đa truy nhập theo không gian (SDMA).
Trên cở sở tích lũy của nhưng năm học tập chuyên nghành Điên tử -Viễn thông của trường Đại Học Vinh và sau thời gian thực tập tại phòng kỹ thuật “Công Ty Điện toán và Truyền số liêu VDC”. Với mong muốn tìm hiểu sâu hom về các phương pháp đa truy nhập và ứng dụng của nó trong thông tin di động em đã chọn đề tài “ Trải phổ và đa truy nhập trong hệ thống thông tín di động” làm đồ án tốt nghiệp của mình. Hiện nay GMS và công nghệ di động thế hệ thứ 3 WCDMA là hai hệ thống đang được ứng dụng rộng rãi ở trên thế giới cũng như
ở Việt Nam YÌ vậy mà trong phàn nội dung của mình em sẽ đi sâu nghiên cứu hai hệ thống này.
Nội dung đồ án gồm có 3 chương:
Chươngl. Tổng quan về thông tín di động Chương 2. Giới thiệu hệ thống di động GMS Chương 3. Công nghệ di động thế hệ ba W-CDMA. Trải phổ và đa truy nhập trong W-CDMA Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp này khó tránh khỏi những sai sót, em rất mong sự chỉ dẫn của các thầy cô giáo và sự góp ý của các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
MỤC LỤC
ã 9
LỜI MỞ ĐẦU 2
MỤC LỤC 5
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ 8
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 8
PHẦN MỞ ĐẦU .16
CHƯƠN 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 17
1.1. Giới thiệu .17
1.2. Các đặc tính cơ bản của hệ thống thông tin di động 18
1.3. Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 1 19
1.4 Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2 21
1.4.1. Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA .21
1.4.2 Đa truy nhập phân chia theo mã CD MA .23
1. 5. Hệ thống thông tin di động thế hệ ba .25
1.6. Kết luận chương .28
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GMS 29
2.1. Giới thiệu chung về GMS .29
2.2. Cấu trúc mạng GSM .31
2.2.1. Trạm di động .32
2.2.2. Hệ thống con trạm gốc (BSS - Base Station Subsystem) 33
2.2.2.1. Khối BTS (Base Tranceiver Station) .33
2.2.22. Khối BSC (Base Station Controller) .34
2.2.2.3. Khối TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit) .35
2.2.3. Phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem) .35
2.2.3.1. Trung tâm chuyển mạch di động MSC 35
2.2.3.2. Bộ ghi định vị thường trú (HLR - Home Location Register) .37
2.2.3.3. Bộ ghi định vị tạm trú (VLR - Visitor Location Register) 37
2.2.3.4. Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR - Equipment Identity Register) 38
2.2.3.5. Khối trung tâm nhận thực AuC (Aunthentication Center) .38
2.2.4. Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS) .39
2.2.4.1. Khai thác và bảo dưỡng mạng .39
2.2.42. Quản lý thuê bao .40
2.2.43. Quản lý thiết bị di động .40
2.2.4A. Đa truy nhập trong GSM 40
2.2A.5. Giao tiếp YÔ tuyến .42
2.3. Quản lý tài nguyên vô tuyến RRM (Radio Resoucre Management) 42
2.3.1. Quản lý di động MM (Mobility Manegement) 42
2.3.2 Quản lý cập nhật vị trí 43
2.3.3 Quản lý chuyển giao (Handover) 43
2.3.3.1 Chuyển vùng 44
2.3.3.2 Thực hiện cuộc gọi .44
2.4 .Sự phát triển của mạng GSMlên3G 47
2.4.1. Hệ thống GSM sẽ được nâng cấp từng bước lên thế hệ ba .47
2.4.2 Các giải pháp nâng cấp .48
2.5. Kết luận chương 49
CHƯƠNG 3. CÔNG NGHỆ DI DỘNG THẾ HỆ THỨ BA W-CDMA. TRẢI
PHỔ VÀ ĐA TRUY NHẬP TRONG W-CDMA .51
3.1 Công nghệ W-CDMA 51
3.2. Cấu trúc mạng W-CDMA .52
3.2.1. Giao diện YÔ tuyến 55
3.2.1.1. Giao diệnUTRAN - CN, Iu 56
3.2.1.2. Giao diện RNC - RNC, IUr 57
3.2.1.3 Giao diện RNC -Node B, Iub 58
3.3 Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA 58
3.3.1 Mã hóa .58
3.3.1.1 Mã vòng .58
3.3.1.2. Mã xoắn 60
3.3.1.3 Mã Turbo .60
3.3.2. Điều chế BIT/SK và QPSK .60
3.3.2.1. Điều chế BIT/SK 60
3.3.2.2. Điều chế QPSK .62
3.4. Trải phổ và đa truy nhập của W-CDMA .63
3.4.1. Các hệ thống thông tin trải phổ .63
3.4.2. Các hệ thống DSSS - BPSK 66
3.4.2.1. Máy phát DSSS - BPSK 66
3.4.2.2. Máy thu DSSS - BPSK .67
3.4.3. Các hệ thống DS/SS - QPSK 70
3.4.4Các mã sử dụng trong W-CDMA 75
3.4.5. Trải phổ và điều chế đường lên 76
3.4.5.1 Trải phổ và điều chế kênh riêng đường lên 76
3.4.5.2. Trải phổ và điều chế kênh chung đường lên PRACH .79
3.4.6. Trải phổ và điều chế đường xuống .80
3.4.6.1. Sơ đồ trải phổ và điều chế đường xuống 80
3.4.6.2. Các mã trải phổ đường xuống 81
3.4.6.3. Các mã ngẫu nhiên hóa đường xuống .81
3.4.6.4. Ghép kênh đa mã đường xuống .82
3.5. Kết luận chương 83
TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO .86