Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động
DANH M ỤC CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT
1G : First Generation
2G : Second Generation
3G : Third Generation
3GPP : 3
rd
Generation Partnership Project
16QAM : 16 Quadrature Amplitude Modulation
64QAM : 64 Quadrature Amplitude Modulation
AMC : Adaptive Modulation and Coding
ARQ : Automatic Repeat request
BCCH : BroadCast Control CHannel (logic channel)
BCH : BroadCast CHannel (transport channel)
BER : Bit Error Rate
CCTRCH : Coded Composite Transport Channel
DCCH : Dedicated Control CHannel (logical channel)
DPCCH : Dedicated Physical Control CHannel
DPCH : Dedicated Physical Channel
DPDCH : Dedicated Physical Data Channel
DTCH : Dedicated Traffic CHannel
EDGE : Enhanced Data Rates for GSM Evolution
FDD : Frequency Division Multiple Access
GSM : Global System for Mobile Communications
H-ARQ : Hybrid Automatic Repeat request
HS-DPCCH : Uplink High-Speed Dedicated Physical Control CHannel
ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Nguyễn Thị Thu Hương -K49Đ
5
Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động
HS-DSCH : High-Speed Downlink Shared Channel
HS-PDSCH : High-Speed Physical Downlink Shared Channel
HS-SCCH : High-speed Shared Control Channel
HSDPA : High-speed Downlink Packet Access
ITU : Internation Telecommunication Union
MAC : Medium Access Control
MAC-hs : Hight-speed MAC
Node B : Base Station
SAW : Stop And Wait
TTI : Transmission Time Interval
UMTS : Universal Mobile Telecommunication System
WCDMA : Wideband CDMA
ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Nguyễn Thị Thu Hương -K49Đ
6
Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1 :Các bước phát triển mạng thông tin di động
Hình 2: Cấu trúc kênh của WCDMA
Hình 3: Cấu trúc kênh logic
Hình 4: Ánh xạ giữa kênh logic và kênh giao vận
Hình 5: Tốc độ truyền WCDMA đường lên
Hình 6: Cấu trúc của kênh dành riêng
Hình 7: Cấu trúc kênh CCPCH
Hình 8: Cấu trúc của kênh đồng bộ SCH
Hình 9: Chất lượng khe thời gian truy cập của kênh RACH
Hình 10: Biểu đồ cột so sánh thời gian download của các công nghệ
Hình 11: Các tính năng cơ bản của HSDPA khi so sánh với WCDMA
Hình 12 - Nguyên lý hoạt động cơ bản của HSDPA
Hình 13: Kiến trúc giao diện vô tuyến của kênh truyền tải HS-DSCH
Hình 14: Cấu trúc lớp MAC – hs
Hình 15: Giao diện vô tuyến của HSDPA
Hình 16: Thời gian và bộ mã được chia sẻ trong HS-DSCH
Hình 17: Trạng thái kênh của các user
Hình 18.1 : Hệ thống trong trường hợp 1 kênh HS-SCCH và phân chia đa thời gian
Hình 18.2: Hệ thống trong trường hợp nhiều kênh HS-SCCH và phân chia đa thời gian
Hình 19: Cấu trúc kênh HS-DPCCH
Hình 20: Biểu diễn mã hoá điều chế của HSDPA và tốc độ bit tối đa khả dụng
với mỗi mã theo dB
Hình 21: Hoạt động của giao thức SAW 4 kênh
Hình 22: Quá trình truyền lại khối dữ liệu IR
Hình 23: Ước lượng tiêu thụ công suất của điện thoại di động
Hình 24: Truy cập email từ mobile sử dụng pin 1000-mAh
ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Nguyễn Thị Thu Hương -K49Đ
7
Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Bảng so sánh các công nghệ di động và tốc độ truyền dữ liệu
Bảng 2: Các thông số chính của WCDMA
Bảng 3: Tốc độ dữ liệu đỉnh của HSDPA trong một số trường hợp
Bảng 4: Lược đồ mã hoá điều chế của HSDPA và tốc độ bit tối đa khả dụng với mỗi mã
ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Nguyễn Thị Thu Hương -K49Đ
8
Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
THẾ HỆ 3G
1.1 Mở đầu
Thế hệ điện thoại di động đầu tiên (1G) ra đời trên thị trường vào những năm
70/80. Đấy là những điện thoại anolog sử dụng kỹ thuật điều chế radio gần giống như
kỹ thuật dùng trong radio FM. Trong thế hệ điện thoại này, các cuộc thoại không được
bảo mật. Thế hệ 1G này còn thường được nhắc đến với "Analog Mobile Phone System
(AMPS)". Mốc thời gian đánh dấu sự ra đời của 2G, điện thoại kỹ thuật số (digital) là
đầu những năm 90. Chuẩn kỹ thuật số đầu tiên là D-AMPS sử dụng TDMA (Time
division Mutiple Access). Tiếp theo sau là điện thoại 2G dựa trên công nghệ CDMA ra
đời. Sau đó Châu Âu chuẩn hóa GSM dựa trên TDMA. Cái tên GSM ban đầu xuất
phát từ "Groupe Speciale Mobile" (tiếng Pháp), một nhóm được thành lập bởi CEPT,
một tổ chức chuẩn hóa của Châu Âu, vào năm 1982. Nhóm này có nhiệm vụ là chuẩn
hóa kỹ thuật truyền thông di động ở bãng tầng 900MHz. Sau đó,GSM được chuyển
thành Global System for Mobile Communication vào năm 1991 như là một tên tắt của
công nghệ nói trên.
Năm 2001, để tăng thông lường truyền để phục vụ nhu cầu truyền thông tin
(không phải thoại) trên mạng di động, GPRS đã ra đời. GPRS đôi khi được xem như là
2.5G. Tốc độ truyền data rate của GSM chỉ =9.6Kbps. GPRS đã cải tiến tốc độ truyền
tăng lên gấp 3 lần so vớii GSM, tức là 20-30Kbps. GPRS cho phép phát triển dịch vụ
WAP và internet (email) tốc độ thấp.
Tiếp theo sau, 2003, EDGE đã ra đời với khả năng cung ứng tốc độ lên được
250 Kbps (trên lý thuyết). EDGE còn được biết đến như là 2.75G (trên đường tiến
tới 3G)
Cụm từ điện thoại di động 3G ngày nay đã trở nên quen thuộc với người
dùng di động. 3G là viết tắt của third-generation technology là chuẩn và công
nghệ truyền thông thế hệ thứ ba, cho phép truyền ngoài dữ liệu chuẩn là đàm thoại
còn có thể truyền dữ liệu phi thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình
ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Nguyễn Thị Thu Hương -K49Đ
9
Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động
ảnh, nhạc, internet ). Công nghệ 3G vừa cho phép triển khai những dịch vụ cao
cấp vừa làm tăng dung lượng của mạng điện thoại nhờ vào việc sử dụng hiệu quả
hiệu suất phổ.
Hình 1 :Các bước phát triển mạng thông tin di động
Trong số các dịch vụ của 3G, điện thoại video hoặc khả năng truy nhập internet
thường được xem là một ví dụ tiêu biểu về dịch vụ cao cấp mà các nhà cung cấp dịch
vụ muốn cung cấp cho khách hàng. Tuy nhiên tần số vô tuyến nói chung là một tài
nguyên đắt đỏ, giá tần số cho công nghệ 3G rất đắt tại nhiều nước, nơi mà các cuộc
bán đầu giá tần số mang lại hàng tỷ euro cho chính phủ. Bởi vì chi phí cho bản quyền
về các tần số phải trang trải trong nhiều năm trước khi các thu nhập từ mạng 3G đem
lại, nên một khối lượng đầu tư khổng lồ là cần thiết để xây dựng mạng 3G. Nhiều nhà
cung cấp dịch vụ viễn thông đã rơi vào khó khăn về tài chính và điều này đã làm chậm
trễ việc triển khai mạng 3G tại nhiều nước ngoại trừ Nhật Bản và Hàn Quốc, nơi yêu
cầu về bản quyền tần số được bỏ qua do phát triển hạ tầng cơ sở IT quốc gia được đặt
ưu tiên cao.
Nước đầu tiên đưa 3G vào khai thác thương mại một cách rộng rãi là Nhật Bản.
Năm 2005, khoảng 40% các thuê bao tại Nhật Bản là thuê bao 3G, mạng 2G đang dần
biến mất tại Nhật Bản.
Với 3G, chúng ta sẽ có một số tên gọi liên quan như: công nghệ (nền tảng)
3G, mạng 3G, chuẩn 3G. Công nghệ 3G và chuẩn 3G có thể coi là một, trong khi
mạng 3G là mạng di động ứng dụng những công nghệ 3G. Trước đây, chuẩn 3G
là một chuẩn đơn lẻ, duy nhất và được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Tuy
ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Nguyễn Thị Thu Hương -K49Đ
10
Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động
nhiên, càng về sau này, 3G càng được phân chia thành nhiều chuẩn khác khác,
tuỳ thuộc vào khả năng nghiên cứu của các nhà cung cấp dịch vụ. Trong tương
lai không xa, có thể là một hoặc hai ba năm nữa, mạng di động sẽ trở thành một
mạng truyền dữ liệu tốc độ cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người
dùng. Để có thể thực hiện được các khả năng này, mạng di động phải dựa vào
những nền tảng công nghệ mới – 3G, 3,5G và 4G – hay còn gọi là các nền tảng
công nghệ di động tương lai.
ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Nguyễn Thị Thu Hương -K49Đ
11
Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động
Bảng 1: Bảng so sánh các công nghệ di động và tốc độ truyền dữ liệu
Công nghệ Tốc độ Tính năng
1G AMPS Không có Analog (chỉ có chức năng thoại)
2G
- GSM
- CDMA
- iDen
Nhỏ hơn
20Kbps
- Thoại
- SMS
- Gọi hội nghị
- Caller ID
- Push – to - talk
2.5G
- GPRS
- 1xRTT
- EDGE
Từ
30Kbps90Kbps
- MSM
- Ảnh
- Trình duyệt Web
- Audio/Video clip
- Game
- Tải các ứng dụng và nhạc
chuông
3G
- UMTS
- 1xEV-DO
Từ
144Kbps2Mbps
- Video chất lượng cao
- Nhạc “streaming”
- Game 3D
- Lướt web nhanh
3.5G - HSDPA
- 1xEV-DV Từ
384Kbps14.4Mbps
- Video theo yêu cầu (VOD)
- Video hội họp
1.2 Các tiêu chuẩn xây dựng mạng 3G
3G bao gồm 3 chuẩn chính là :
ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Nguyễn Thị Thu Hương -K49Đ
12
Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động
• W-CDMA
• CDMA2000
• TDSCDMA.
Trong đó, chuẩn W-CDMA có hai chuẩn con thành phần là :
• UMTS
• FOMA.
W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access): là chuẩn liên lạc di động
3G song hành với cùng với chuẩn GSM. W-CDMA là công nghệ nền tảng cho các
công nghệ 3G khác như UMTS và FOMA.
W-CDMA được tập đoàn ETSI NTT DoCoMo (Nhật Bản) phát triển riêng cho
mạng 3G FOMA. Sau đó, NTT Docomo đã trình đặc tả này lên Hiệp hội truyền thông
quốc tế (ITU) và xin công nhận dưới danh nghĩa một thành viên của chuẩn 3G quốc tế
có tên IMT-2000. ITU đã chấp nhận W-CDMA là thành viên của IMT-2000 và sau đó
chọn W-CDMA là giao diện nền tảng cho UMTS.
UMTS: UMTS (Universal Mobile Telephone System) dựa trên công nghệ W-
CDMA, là giải pháp tổng quát cho các nước sử dụng công nghệ di động GSM. UMTS
do tổ chức 3GPP quản lý. 3GPP cũng đồng thời chịu trách nhiệm về các chuẩn mạng
di động như GSM, GPRS và EDGE. Sự phát triển liên tục các tiêu chuẩn kỹ thuật trên
được thể hiện bằng 4 mô thức về tiêu chuẩn UMTS của tổ chức 3GPP là: R99, R4, R5
và R6, tạo thành một bộ tiêu chuẩn đồ sộ nhưng trong nó lại gồm những hệ tiêu chuẩn
tương đối độc lập. WCDMA là một tiêu chuẩn về giao diện không gian đầu tiên, sớm
nhất và hoàn thiện nhất trong các hệ tiêu chuẩn đó và được các nhà khai thác và sản
xuất thiết bị viễn thông ở cả 3 châu lục: Âu, Á, Mỹ sử dụng rộng rãi. UMTS cũng là
dòng công nghệ chiếm thị phần lớn nhất trên thị trường thông tin di động ngày nay
(chiếm tới 85,4% theo GSA 8-2007).
Hiện nay, mạng UMTS có thể nâng cấp lên High Speed Downlink Packet Access
(HSDPA) - còn được gọi với tên 3,5G. HSDPA cho phép đẩy nhanh tốc độ tải đường
xuống với tốc độ lên tới 10 Mbps.
ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Nguyễn Thị Thu Hương -K49Đ
13
Khóa Luận Tốt Nghiệp Thông Tin Di Động
1.3 Các tham số chính của WCDMA
- WCDMA là hệ thống sử dụng chuỗi trải phổ trực tiếp. Nghĩa là luồng thông tin
được trải trên một băng thông rộng bằng việc nhân luồng dữ liệu này với một chuỗi
trải phổ giả ngẫu nhiên PN. Để có thể hỗ trợ việc truyền dữ liệu ở tốc độ cao, hệ số trải
phổ (SF) thay đổi và kết nối dựa trên nhiều mã trải phổ được hỗ trợ trong WCDMA
- Tốc độ chip sử dụng trong WCDMA có tốc độ 3.84 Mps tương ứng với băng
tần truyền dẫn WCDMA là 5 MHz (đối với CDMA2000 băng tần truyền dẫn có thể là
3x1.25 Mhz hoặc 3.75 MHz). Băng thông truyền dẫn lớn của WCDMA ngoài việc
nhằm hỗ trợ truyền dẫn tốc độ cao còn mang lại một vài ưu điểm khác như: tăng hệ số
phân tập đa đường.
- WCDMA hỗ trợ truyền dẫn tốc độ thay đổi, hay nói cách khác là khái niệm sử
dụng băng thông theo nhu cầu có thể được thực hiện. Trong một khung truyền dẫn thì
tốc độ dữ liệu là cố định. Tuy nhiên tốc độ dữ liệu giữa các khung truyền dẫn khác
nhau có thể giống nhau hoặc khác nhau.
- WCDMA có hai chế độ hoạt đông đó là FDD và TDD. Đối với FDD thì các
cặp tần số sóng mang với độ rộng 5 MHz được sử dụng cho kênh truyền dẫn hướng
lên và hướng xuống một cách tương ứng. Trong khi đó ở chế độ TDD thì chỉ có một
sóng mang độ rộng 5 MHz được sử dụng cho cả đường lên và đường xuống theo kiểu
phân chia theo thời gian. TDD được sử dụng ở giải băng tần không chia cặp được.
- Các BTS trong WCDMA (Node B) hoạt động ở chế độ không đồng bộ. Do đó
không cần cung cấp một nguồn đồng hồ đồng bộ cho tất cả các BTS trong mạng ví dụ
như sử dụng GPS. Chế độ làm việc không đồng bộ này giúp cho WCDMA trở nên dễ
triển khai ở cấu hình indoor và micro cell
- WCDMA sử dụng tách sóng nhất quán trên cả hai hướng lên và xuống sử dụng
các ký hiệu dẫn đường. Chế độ tách sóng này đã được sử dụng trên đường xuống đối
với mạng 2G IS-95.
- Giao diện vô tuyến của WCDMA được thiết kế để nhà vận hành có thể
lựa chọn sử dụng các công nghệ máy thu hiện đại như: MUD, hệ thống ănten
ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN Nguyễn Thị Thu Hương -K49Đ
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét