Chapter IV - Ung dung CDMA trong TTDD.doc

§å ¸n tèt nghiÖp Lª Thanh HuÊn – KTTT 37

Ch¬ng IV

øng dông c«ng nghÖ CDMA

trong hÖ thèng ttd®

4.1 CÊu tróc hÖ thèng ttd® CDMA

Tríc hÕt ®Ó hiÓu râ c¸c tÝnh n¨ng u viÖt cña hÖ thèng TTD§ CDMA ta ®i so s¸nh

nã víi c¸c m¹ng TTD§ ®· cã tríc ®ã, ë ®©y ta sÏ ®a ra b¶ng so s¸nh liÖt kª c¸c sè liÖu

cña 3 ký thuËt m¹ng TTD§: AMPS (sö dông ký thuËt FDMA), GSM (sö dông ký thuËt

TDMA) vµ m¹ng CDMA.

Th«ng sè AMPS GSM CDMA

D¶i tÇn v« tuyÕn ë 850MHz 12.5MHz 12.5MHz 12.5MHz

Sö dông l¹i tÇn sè N = 7 N = 7 N = 1

D¶i th«ng kªnh v« tuyÕn 0.03 MHz 0.03 MHz 1.25 MHz

Sè kªnh v« tuyÕn trong 1 d¶i tÇn 12.5/0.03 = 416 12.5/0.03 = 416 12.5/1.25 = 10

Sè kªnh v« tuyÕn trong 1 cell 416/7 = 58 416/7 = 58 10/1 = 10

Sè kªnh lu lîng trong 1 kªnh v«

tuyÕn 1 3 20

Sè kªnh lu lîng trong 1 cell 57 x 1 = 57 56 x 3 = 168 10 x 20 = 200

Sè d¶i qu¹t Anten trong 1 cell 3 3 3

Sè kªnh lu lîng trong 1 d¶i qu¹t 57/3 = 19 168/3 = 56 200

Dung lîng 100% 300% 1000%

B¶ng 4.1: Sè liÖu cña 3 kü thuËt th«ng tin di ®éng

CÊu h×nh cña m¹ng th«ng tin di ®éng CDMA cã rÊt nhiÒu ®iÓm chung víi m¹ng

th«ng tin di ®éng GSM (sö dông c«ng nghÖ TDMA).

Sau ®©y lµ m« h×nh ®iÓn h×nh m¹ng TTD§ sè CDMA.

CAI

BS MX

Trêng §¹i häc Giao Th«ng VËn t¶i Trang 52

BTC BSC

BSM

INS PSTN

CCS

HLR

MS ASS

§å ¸n tèt nghiÖp Lª Thanh HuÊn – KTTT 37

CSS7

ISUP

MAP

H×nh 4.1: CÊu h×nh m¹ng th«ng tin di ®éng CDMA

MS Mobile Station Thuª bao di ®éng

BS Base Station Tr¹m gèc

MX Mobile Exchange Tæng ®µi di ®éng

HLR Home Location Register Bé ®¨ng ký ®Þnh vÞ thêng tró

BTS Base station Tranceiver SubsystemPh©n hÖ thu-ph¸t tr¹m gèc

BSC Base Station Controler Bé ®iÒu khiÓn tr¹m gèc

BSM Base Station Manager Bé qu¶n lý tr¹m gèc

ASS Access Switching Subsystem Ph©n hÖ chuyÓn m¹ch truy cËp

INS Interconnection Network subsystem Ph©n hÖ liªn kÕt m¹ng

CCS Central Control SubSystem Ph©n hÖ ®iÒu khiÓn trung t©m

PSTN M¹ng ®iÖn tho¹i c«ng céng

R2, CCS7, ISUP, MAP Thuéc vÒ phÇn b¸o hiÖu

4.1.1 Chøc n¨ng cña m¸y di ®éng MS

§Ó m¸y thuª bao di ®éng liªn l¹c ®îc víi hÖ thèng th× ë mçi tr¹m gèc cña hÖ thèng

th«ng tin tÕ bµo CDMA sÏ ph¸t ®i tÝn hiÖu dÉn ®êng.

M¸y di ®éng sö dông tÝn hiÖu dÉn ®êng ®Ó thùc hiÖn ®ång bé hÖ thèng ban ®Çu,

t×m ra thêi gian chÝnh x¸c ë tr¹m gèc, dß t×m c¸c tÝn hiÖu tÇn sè vµ pha ®îc sö dông.

M¸y di ®éng lu«n dß t×m tÝn hiÖu dÉn ®êng. Nhê tÝnh chÊt nµy møc c«ng suÊt ph¸t

ra cña tÝn hiÖu dÉn ®êng lu«n cã thÓ ®îc ®iÒu chØnh vµ do ®ã kÝch thíc c«ng suÊt vïng

phñ sãng cã thÓ ®îc ®iÒu khiÓn.

C¸c tÝn hiÖu dÉn ®êng tõ mçi tr¹m gèc cã c¸c kiÓu m· gièng nhau nhng bï pha cña

c¸c m· tr¶i phæ kh¸c nhau ®Ó nhËn d¹ng. H¬n n÷a v× tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu dÉn ®êng sö dông

c¸c kiÓu m· gièng nhau, m¸y di ®éng cã thÓ t×m thÊy mét tÝn hiÖu ®ång bé thêi gian phï

Trêng §¹i häc Giao Th«ng VËn t¶i Trang 53

§å ¸n tèt nghiÖp Lª Thanh HuÊn – KTTT 37

hîp duy nhÊt b»ng c¸ch thùc hiÖn dß t×m toµn bé pha m·. Pha m· cña tr¹m gèc phôc vô

tèi u cã thÓ ®îc t¹o ra b»ng c¸ch t×m tÝn hiÖu m¹nh nhÊt. H¬n n÷a mçi tr¹m gèc göi ®i

mét kªnh thiÕt lËp vµ kªnh ®ång bé. C¸c kªnh nµy sö dông chuçi PN vµ c¸c bï pha gièng

nh kªnh dÉn ®êng vµ v× vËy mét khi c¸c kªnh dÉn ®êng ®îc dß t×m dï chØ lµ 1 lÇn th«i th×

viÖc ®iÒu chÕ còng ®· cã thÓ ®îc thùc hiÖn.

C¸c tÝn hiÖu kªnh ®ång bé nµy mang c¸c th«ng tin nhËn d¹ng tr¹m gèc, c«ng suÊt

phat dÇn ®êng vµ th«ng tin bï pha cña sãng mang PN dÇn ®êng cña tr¹m gèc. M¸y di

®éng sÏ sö dông c¸c d¹ng th«ng tin nµy ®Ó thùc hiÖn ®ång bé v¬i hÖ thèng vµ cã thÓ nhËn

biÕt møc c«ng suÊt ph¸t phï hîp víi cuéc gäi ®· cho.

Xem h×nh vÏ díi ®©y lµ biÓu thÞ c¸c khèi c¬ b¶n cña m¸y di ®éng. Anten cña MS

®îc nèi víi bé Anten song c«ng cho phÐp mét Anten dïng chung cho c¶ ph¸t vµ thu. TÝn

hiÖu nhËn ®îc ®îc chuyÓn ®æi tõ b¨ng tÇn v« tuyÕn RF cao tÇn 850MHz thµnh tÝn hiÖu

trung tÇn IF. Theo thiÕt kÕ tiªu chuÈn cña bé tæng hîp tÇn sè ®îc sö dông cho trao ®æi

nµy, bé thu cã thÓ ®îc x¾p xÕp ë tÇn sè bÊt kú trong b¨ng tÇn ®îc sö dông cho ®iÖn tho¹i

di ®éng tÕ bµo. TÝn hiÖu b¨ng tÇn IF qua bé läc b»ng gi¶i SAW víi b¨ng tÇn 1.25 MHz vµ

sau ®ã tÝn hiÖu tho¹i ®îc ®a ®Õn bé chuyÓn ®æi t¬ng tù sè ADC thµnh tÝn hiÖu sè. TiÕp

theo tÝn hiÖu sè ®îc ®a tíi c¸c vi m¹ch ®Æc chñng ASIC (Application Specific Intergrated

Circuit). Chøc n¨ng chñ yÕu cña ASIC lµ Modem cña MS. MSM (Mobile Station Modem)

cã 3 thµnh phÇn chÝnhlµ c¸c bé gi¶i ®iÒu chÕ, bé gi¶i m· Viterbi vµ bé ®iÒu chÕ thuª bao.

a. Bé gi¶i ®iÒu chÕ:

Cã chøc n¨ng chñ yÕu cña bé gi¶i ®iÒu chÕ trong m¸y di ®éng lµ chøc n¨ng m¸y

thu Rake (quÐt t×m).

Nh ®· nãi ë trªn, tÝn hiÖu RF ra sau khi ®îc läc råi ®îc chuyÓn thµnh tÝn hiÖu sè

nhê bé ADC, sau ®ã tÝn hiÖu nµy ®îc ®a tíi bé gi¶i ®iÒu chÕ ë 4 bé thu liªn quan: 1 ®îc

gäi lµ bé thu t×m kiÕm vµ cßn l¹i lµ 3 bé thu sè liÖu. RÊt nhiÒu tÝn hiÖu lu lîng dÕn theo

c¸c tÝn hiÖu dÇn ®êng ®îc ph¸t bëi c¸c Cell l©n cËn còng n»m trong c¸c tÝn hiÖu IF ®îc sè

ho¸. Bé thu tÝn hiÖu sè sÏ thùc hiÖn sù t¬ng quancña c¸c tÝn hiÖu nµy theo chuçi PN. Qu¸

tr×nh xö lÝ t¬ng quan nµy sÏ lµm t¨ng tû sè tÝn hiÖu/nhiÔu ®èi víi tÝn hiÖu trong cuéc (tøc

lµ tÝn hiÖu nµo ®· ®îc tr¶i phæ ë m¸t ph¸t bëi cïng mét d·y PN). Do ®ã ®¹t ®îc t¨ng Ých

xö lÝ tÝn hiÖu. §Çu ra bé xö lÝ t¬ng quan sÏ ®îc gi¶i ®iÒu chÕ theo sù t¬ng quan nhê sö

dông sãng mang dÇn ®êng tõ tr¹m gèc gÇn nhÊt nh lµ chuÈn pha sãng mang. Chuçi ký

hiÖu d÷ liÖu ®· ®îc m· ho¸ sÏ thu ®îc sau qu¸ tr×nh gi¶i ®iÒu chÕ nµy, 3 bé thu sè liÖu hay

3 bé t¬ng quan ë trªn sÏ lµm viÖc song song (mçi bé t¬ng quan nµy ®îc gäi lµ ngãn tay).

Trêng §¹i häc Giao Th«ng VËn t¶i Trang 54

§å ¸n tèt nghiÖp Lª Thanh HuÊn – KTTT 37

Mçi ngãn tay lµ mét bé gi¶i ®iÒu chÕ ®éc lËp, cã thÓ b¸m s¸t tÝn hiÖu vÒ mÆt tÇn sè vµ mÆt

thêi gian x¸c ®Þnh ®îc sù t¬ng quan cña c¸c tÝn hiÖu thu theo d·y PN chØ nÐn phæ ®èi víi

tÝn hiÖu trong cuéc. Chóng ®¸p øng m«i trêng truyÒn dÉn ®a ®êng, cã t¨ng Ých xö lÝ ®¸ng

kÓ vµ c¶i thiÖn ®îc tû sè S/N. tÝn hiÖu ®Çu ra c¸c ngãn tay ®îc céng theo tû lÖ S/N cña

chóng, do ®ã ®¹t ®îc cùc ®¹i S/N sau khi céng. Ngoµi ra mét bé gi¶i ®iÒu chÕ thø t nh

trong s¬ ®å thùc hiÖn nhiÖm vô quÐt t×m liÖn tôc tÝn hiÖu ®a ®êng vµ g¸n tÝn hiÖu m¹nh

nhÊt vµo c¸c ngãn tay. Bé gi¶i ®iÒu chÕ quÐt t×m nµy còng phôc vô viÖc chuyÓn giao.

b. Bé gi¶i m· Viterbi:

§Çu ra cña bé tæng hîp c¸c ngãn tay sÏ ®îc chuyÓn tíi bé gi¶i m·, bé nµy lÊy ra

tÝn hiÖu ®· ®îc chÌn tõ sau c¸c chuçi tÝn hiÖu ®îc tæ hîp tríc ®ã vµ tÝn hiÖu nµy sÏ ®îc

gi¶i m· nhê bé gi¶i m· chuÈn ho¸ ®êng ®i sö dông thuËt to¸n Viterbi. Sau ®ã dßng bit gi¶i

m· ®îc xö lÝ tiÕp theo ë bé gi¶i m· tho¹i hoÆc ngêi dïng sè liÖu.

c. Bé ®iÒu chÕ:

Bé ®iÒu chÕ phôc vô viÖc ph¸t, xö lÝ d÷ liÖu nh thùc hiÖn m· ho¸ xo¾n, m· ho¸

chÌn khèi vµ tr¶i phæ. C«ng suÊt ph¸t ®îc ®iÒu khiÓn bëi bé vi xö lÝ ®iÒu khiÓn. Sau ®ã tÝn

hiÖu ®îc chuyÓn lªn thµnh tÝn hiÖu cao tÇn 850 MHz. Trong bé ®iÒu chÕ cã c¶ bé gi¶i

ghÐp xen phôc vô cho viÖc thu d÷ liÖu.

Ta cã cÊu tróc c¬ b¶n cña mét m¸y di ®éng nh sau:

Trêng §¹i häc Giao Th«ng VËn t¶i Trang 55