Tài liệu Luận văn: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS doc

Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS

3

Luận văn

Hệ thống thơng tin di động thế hệ ba UMTS

Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS

4

CHƯƠNG 1

HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3

UMTS

1.1 Giới thiệu chương

Cng với sự pht triển mạnh mẽ của cơng nghệ thơng tin, để đáp ứng nhu cầu

ngy cng cao về cc dịch vụ của hệ thống thơng tin di động, nhất l cc dịch vụ truyền

số liệu địi hỏi cc nh khai thc phải đưa ra hệ thống thơng tin di động mới. Trước bối

cảnh đó hiệp hội viễn thơng quốc tế ITU đ đưa ra đề n tiu chuẩn hố để xy dựng hệ

thống thơng tin di động thế hệ ba với với tn gọi l IMT- 2000 Đồng thời cc cơ quan

về tiu chuẩn hố xc tiến việc xy dựng một tiu chuẩn hố p dụng cho IMT- 2000 thơng

qua dự n 3GPP (Third Generation Partnership Project). Hệ thống thơng tin di động

thế hệ ba được ra đời từ dự n 3GPP được gọi l hệ thống thơng tin di động

UMTS/WCDMA.

Trong chương ny sẽ trình by tổng quan về hệ thống thơng tin di động thế hệ

ba v một bộ phận quan trọng của nĩ l hệ thống UMTS thơng qua tìm hiểu cấu trc

mạng.

1.2 Hệ thống thơng tin di động thế hệ 3 IMT-2000

Hệ thống thơng tin di động thế hệ ba xy dựng trn cơ sở tiu chuẩn chung

IMT- 2000 (Internaltional Mobile Telecommunications 2000–Viễn thơng di động

quốc tế 2000). Cc tiu chí chung để xy dựng IMT- 2000 như sau :

- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 GHz như sau :

+ Đường ln : 1885 – 2025 MHz

+ Đường xuống : 2110 – 2200 MHz

- L hệ thống thơng tin di động tồn cầu cho cc hình loại thơng tin vơ tuyến:

+ Tích hợp cc mạng thơng tin hữu tuyến v vơ tuyến

+ Tương tc cho mọi loại dịch vụ viễn thơng

Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS

5

- Sử dụng cc mơi trường khai thc khc nhau như :

+ Trong cơng sở

+ Ngồi đường

+ Trn xe

+ Vệ tinh

- Đảm bảo cc dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyển mạch

knh v số liệu chuyển mạch gĩi.

- Dễ dng hỗ trợ cc dịch vụ mới xuất hiện.

- Cung cấp hai mơ hình truyền dữ liệu đồng bộ v khơng đồng bộ.

- Cĩ khả năng chuyển vng tồn cầu.

- Cĩ khả năng sử dụng giao thức Internet.

- Hiệu quả sử dụng phổ tần cao hơn cc hệ thống đ cĩ.

Mơi trường hoạt động của IMT- 2000 được chia thnh bốn vng với tốc độ bit

Rb phục vụ như sau :

- Vng 1 : trong nh, ơ pico, RbĠ 2 Mbps

- Vng 2 : thnh phố, ơ micro, RbĠ 384 Mbps

- Vng 3 : ngoại ơ, ơ macro, RbĠ 144 Kbps

- Vng 4 : tồn cầu, Rb = 9,6 Kbps

Hiện nay hai tiu chuẩn đ được chấp thuận cho IMT- 2000 l :

- WCDMA được xy dựng trn cơ sở cộng tc của Chu u v Nhật Bản

- Cdma2000 do Mỹ xy dựng

1.3 Cơng nghệ WCDMA

WCDMA (Wideband CDMA) l cơng nghệ thơng tin di động thế hệ ba gip tăng

tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cch dng kỹ thuật CDMA hoạt động

ở băng tần rộng thay thế cho TDMA. Trong cc cơng nghệ thơng tin di động thế hệ ba

thì WCDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất nhờ vo tính linh hoạt của lớp vật lý trong

việc hỗ trợ cc kiểu dịch vụ khc nhau đặc biệt l dịch vụ tốc độ bit thấp v trung bình.

Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS

6

WCDMA cĩ cc đặc điểm cơ bản sau :

- L hệ thống đa truy cập phn chia theo m trải phổ trực tiếp, cĩ tốc độ bit ln

cao (ln đến 2 Mbps).

- Tốc độ chip 3,84 Mcps với độ rộng sĩng mang 5 MHz, do đó hỗ trợ tốc

độ dữ liệu cao đem lại nhiều lợi ích như độ lợi đa phn tập.

- Hỗ trợ tốc độ người sử dụng thay đổi lin tục. Mỗi người sử dụng cung

cấp một khung, trong khung đó tốc độ dữ liệu giữ cố định nhưng tốc độ cĩ

thể thay đổi từ khung ny đến khung khc.

- Hỗ trợ hai mơ hình vơ tuyến FDD v TDD. Trong mơ hình FDD sĩng

mang 5 MHz sử dụng cho đường ln v đường xuống, cịn trong mơ hình

TDD sĩng mang 5 MHz chia xẻ theo thời gian giữa đường ln v đường

xuống.

- WCDMA hỗ trợ hoạt động khơng đồng bộ của cc trạm gốc, do đó dễ dng

pht triển cc trạm gốc vừa v nhỏ.

- WCDMA sử dụng tch sĩng cĩ tham chiếu đến sĩng mang dựa trn knh hoa

tiu, do đó cĩ thể nng cao dung lượng v vng phủ.

- WCDMA được thiết kế dễ dng nng cấp hơn cc hệ thống CDMA như tch

sĩng đa người sử dụng, sử dụng anten thơng minh để nng cao dung lượng v

vng phủ.

- WCDMA được thiết kế tương thích với GSM để mở rộng vng phủ sĩng v

dung lượng của mạng.

- Lớp vật lý mềm dẻo dễ thích hợp được tất cả thơng tin trn một sĩng

mang.

- Hệ số ti sử dụng tần số bằng 1

- Hỗ trợ phn tập pht v cc cấu trc thu tin tiến.

Nhược điểm chính của W_CDMA l hệ thống khơng cho php trong băng

TDD pht lin tục cũng như khơng tạo điều kiện cho cc kỹ thuật chống nhiễu cc mơi

trường lm việc khc nhau.

Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS

7

Hệ thống thơng tin di động thế hệ ba WCDMA cĩ thể cung cấp cc dịch vụ

với tốc độ bit ln đến 2 Mbps. Bao gồm nhiều kiểu truyền dẫn như truyền dẫn đối

xứng v khơng đối xứng, thơng tin điểm đến điểm v thơng tin đa điểm. Với khả năng

đó, cc hệ thống thơng tin di động thế hệ ba cĩ thể cung cấp dễ dng cc dịch vụ mới

như: điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh, ngồi ra nĩ cịn cung cấp cc dịch vụ đa

phương tiện khc.

1.4 Hệ thống UMTS

1.4.1 Tổng quan

Hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ 3 được xy dựng với mục đích cung cấp

cho một mạng di động tồn cầu với cc dịch vụ phong ph bao gồm thoại, nhắn tin,

Internet v dữ liệu băng rộng. Tại Chu u hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ 3 đ

được tiu chuẩn hố bởi học viện tiu chuẩn viễn thơng Chu u (ETSI: European

Telecommunications Standard Institute) ph hợp với tiu chuẩn IMT- 2000 của ITU

(International Telecommunication Union). Hệ thống cĩ tn l UMTS (hệ thống di động

viễn thơng tồn cầu). UMTS được xem l hệ thống kế thừa của hệ thống 2G GSM

(Global System for Mobile Communication), nhằm đáp ứng cc yu cầu pht triển của

cc dịch vụ di động v ứng dụng Internet với tốc độ truyền dẫn ln tới 2 Mbps v cung

cấp một tiu chuẩn chuyển vng tồn cầu.

UMTS được pht triển bởi Third Generation Partnership Project (3GPP) l dự

n pht triển chung của nhiều cơ quan tiu chuẩn hố (SDO) như : ETSI (Chu u),

ARIB/TCC (Nhật Bản), ANSI (Mỹ), TTA (Hn Quốc) v CWTS (Trung Quốc).

Hội nghị vơ tuyến thế giới năm 1992 đ đưa ra cc phổ tần số dng cho hệ

thống UMTS:

 1920 ÷ 1980 MHz v 2110 ÷ 2170 MHz dnh cho cc ứng dụng FDD

(Frequency Division Duplex: ghp knh theo tần số) đường ln v đường

xuống, khoảng cch knh l 5 MHz.

Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS

8

Hình 1.1: Cc phổ tần dng cho hệ thống UMTS

 1900 MHz ÷ 1902 MHz v 2010 ÷ 2025 MHz dnh cho cc ứng dụng

TDD – TD/CMDA, khoảng cch knh l 5 MHz.

 1980 MHz ÷ 2010 MHz v 2170 MHz ÷ 2200 MHz dnh cho đường

xuống v đường ln vệ tinh.

Năm 1998 3GPP đ đưa ra 4 tiu chuẩn chính của UMTS:

- Dịch vụ

- Mạng li

- Mạng truy nhập vơ tuyến

- Thiết bị đầu cuối

- Cấu trc hệ thống

1.4.2 Dịch vụ của hệ thống UMTS

3 GPP đ xy dựng tiu chuẩn cho cc dịch vụ của hệ thống UMTS nhằm đáp

ứng :

- Định nghĩa v cc đặc điểm yu cầu của dịch vụ