Thông tin di động số và một hệ thống ứng dụng của hãng Qualcom

ống DS/SS – BPSK tốc độ đồng hồ ở bộ tạo chuỗi PN bằng tốc độ chip , nghĩa là 1/Tc (Hz) . Ở hệ thống FH nhanh ta cần j bit mới từ bộ tạo chuỗi PN cho mỗi đoạn nhảy . Vì thế bộ tạo chuỗi phải có khả năng tạo ra j bit trong Th giây hay j/Th bit trong một giây , nghĩa là tốc độ đồng hồ phải là j / Th Hz . Độ rộng băng của hệ thống là 2j+1Df = 2j+1Th đối với điều chế trực giao. Cân bằng độ rộng băng tần cho các hệ thống DS và FH ta được: Th Tc 2 2j+1 Vì thế Tốc độ đồng hồ ở hệ thống DS 1/Tc 2j Tốc độ đồng hồ ở hệ thống FH j/Th j sẽ lớn hơn 1 rất nhiều so với giá trị j thực tế . b . Hệ thống FH/SS chậm Khi T/Th < 1 ta được hệ thốn nhảy tần chậm . có thể sử dụng sơ đồ khối máy phát ở hình 8 cho một hệ thống nhảy tần chậm . Hình 10 cho dưới đây mô tả biểu đồ tần số của một hệ thống FH chậm với T/Th = 1/2 nghĩa là một lần nhảy ở hai bit . Hình 10 . Biểu đồ tần số cho hệ thống FH chậm với điều chế FSK Ở mỗi lần nhảy số liệu có thể thay đổi giữa ‘0’ và ‘1’ . Vì tần số phát có thể thay đổi cứ T giây một lần nên để điều chế trực giao khoảng cách tần số phải là Df = m/T trong đó m là số nguyên khác 0 . Nếu ta sử dụng Df = 1/T và nếu bộ tổng hợp tần số tạo ra 2j tần số , độ rộng băng sẽ là JDf = J/T (Hz) , trong đó J = 2j+1 . Khi sử dụng bộ nhân tần thừa số b ở máy phát , phân cách tần số ở đầu ra cuối cùng trở thành bDf và PG là bJ/2 . Tương tự ta có thể thực hiện hệ thống FH / SS sử dụng điều chế M – FSK . Hình 11 cho ta thấy biểu đồ tần số đối với hệ thống này khi M = 4 , trong đó Ts = Tlog2(M) là thời gian ký hiệu . Hình 11. Biểu đồ tần số cho hệ thống FH chậm với M-FSK , M = 4 Ở sơ đồ này ta coi rằng Th =3Ts , nghĩa là một lần nhảy ở ba ký hiệu . Do phân cách tần số lớn nhất đối với điều chế trực giao là 1/Ts (Hz) , độ rộng băng tần của hệ thống này là 2jM / Ts (Hz) , trong đó j là số bit điều khiển bộ tổng hợp tần số . 2.2.3. Hệ thống trải phổ nhảy thời gian Một dạng thứ ba của các hệ thống SS là các hệ thống nhảy thời gian (TH/SS – Time Hopping / Spread – Spectrum) . Nhảy thời gian tương tự như điều chế xung , nghĩa là dãy mã đóng /mở bộ phát , thời gian đóng / mở bộ phát được chuyển đổi thành dạng tín hiệu giả ngẫu nhiên theo mã và đạt được 50% yếu tố tác động truyền dẫn trung bình . Trong một hệ thống trải phổ nhảy thời gian , số liệu được phát thành các cụm . Mỗi cụm gồm k bit số liệu và thời gian chính xác để phát mỗi cụm được xác định bởi một chuỗi PN . Giả sử thang thời gian được chia thành các khung Tf giây . Mỗi khung lại được chia tiếp thành J khe thời gian .Vì thế mỗi khe thời gian chiếm độ rộng là Ts = Tf / J giây . Biểu đồ thời gian được cho ở hình 12 dưới đây : Hình 12 . Biểu đồ thời gian của hệ thống TH /SS Trong biểu đồ thời gian mỗi khung một nhóm k bit được phát trong Ts giây , nghĩa là một trong J khe thời gian . Khe thời gian sẽ được sử dụng để phát được xác định bởi chuỗi PN . Mỗi bit chỉ chiếm T0 = Ts / k giây khi phát . Giả sử thời gian của một bit số liệu là T. Để kịp truyền dẫn số liệu vào ta cần Tf = kT . Nếu các bit số liệu vào là {bi , i = số nguyên} , ta có thể biểu diễn tín hiệu TH / SS như sau : bl +ikPT0 (t – iTf – aiTs - lT0) sTH(t) = Trong đó PT0 (t) là xung chữ nhật biên độ đơn vị và độ rộng T0 giây , ai Î [0 , 1, …..J-1] là số ngẫu nhiên được xác định bởi j bit của chuỗi PN và J = 2j ( i thể hiện khung i , ai thể hiện số khe thời gian và l là số thứ tự bit trong mỗi cụm . Ta có thể thấy rằng số liệu được truyền ở các cụm k bit mỗi lần với mỗi bit được truyền trong khoảng T0 = (Tf / J)k giây . Vì thế tốc độ bit khi phát cụm là 1 / T0 . Để truyền băng gốc độ rộng băng tần là 1 /T0 (Hz) . Nếu sử dụng truyền băng thông , độ rộng băng tần là 2/T0. Vì bản tin có độ rộng là 1/T, độ rộng băng tần được mở rộng bởi một thừa số là (1/T0 )(1/T) = (kT)J/Tf = j khi truyền dẫn băng gốc và bởi một thừa số là 2J khi truyền băng thông . Hình 13 . Hệ thống TH/SS đơn giản TH/SS có thể làm giảm giao diện giữa các hệ thống trong hệ thống ghép kênh theo thời gian và vì mục đích này mà sự chính xác thời gian được yêu cầu trong hệ thống nhằm tối thiểu hóa độ dư giữa các máy phát . Mã hóa nên được sử dụng một cách cẩn thận vì sự tương đồng các đặc tính nếu sử dụng cùng một phương pháp như các hệ thống thông tin mã hoá khác . Do hệ thống TH/SS có thể bị ảnh hưởng dể dàng bởi giao thoa nên cần sử dụng hệ thống tổ hợp giữa hệ thống này với hệ thống FH/SS để loại trừ giao thoa có khả năng gây nên suy giảm lớn đối với tần số đơn . 2. 2. 4. So sánh các hệ thống SS Các hệ thống SS trên mỗi loại đều có ưu và nhược điểm . Việc chọn sử dụng hệ thống nào phải dựa trên ứng dụng đặc thù . Các hệ thống DS/SS giảm nhiễu giao thoa bằng cách trải rộng nó ở một phổ tần rộng . Trong các hệ thống FH/SS ở mọi thời điểm cho trước , những người sử dụng phát các tần số khác nhau vì thế có thể tránh được nhiễu giao thoa . Các hệ thống TH/SS tránh nhiễu giao thoa bằng cách tránh không để nhiều hơn một người sử dụng phát trong cùng một thời điểm . Có thể thiết kế các hệ thống DS /SS với giải điều chế nhất quán và không nhất quán . Tuy nhiên do sự chuyển dịch tần số phát nhanh rất khó duy trì đồng bộ pha ở các hệ thống FH /SS , vì thế chúng thường đòi hỏi giải điều chế không nhất quán . Trong thực tế các hệ thống DS/SS nhận được chất lượng tốt hơn (ở tỷ số tín hiệu trên tạp âm để đạt được xác xuất lỗi bit nhất định ) vào khoảng 3dB so với hệ thống FH /SS nhờ giải điều chế nhất quán song giá thành lại cao . Với cùng tốc độ đồng hồ của bộ tạo mã PN , FH/SS có thể nhảy tần trên băng tần rộng hơn nhiều so với băng tần của tín hiệu DS/SS . Ngoài ra ta có thể tạo ra tín hiệu TH/SS có độ rộng băng tần rộng hơn nhiều độ rộng băng tần DS/SS khi các bộ tạo chuỗi PN của hai hệ thống này có cùng tốc độ đồng hồ . FH/SS cũng loại trừ được các kênh tần số gây nhiễu giao thoa mạnh và thường xuyên . DS/SS nhạy cảm nhất với vấn đề gần - xa , đây là hiện tượng mà nguồn nhiễu giao thoa gần có thể làm xấu thậm chí xoá hẳn thông tin chủ định do công suất trung bình của nguồn nhiễu gần cao . Các hệ thống FH/SS nhạy cảm hơn với thu trộm so với các hệ thống DS/SS , đặc biệt khi tốc độ nhảy tần chậm và đối phương sử dụng định kênh thích hợp . Thời gian cần thiết để bắt mã PN ngắn nhất ở các hệ thống FH/SS , trong khi đó các hệ thống DS/SS và TH/SS cần thời gian bắt mã lâu hơn . Tuy nhiên thực hiện máy phát và máy thu FH đắt tiền hơn vì sự phức tạp của các bộ tổng hợp tần số . Các hệ thống FH/SS chịu được pha đinh nhiều tia và các nhiễu . Các máy thu DS/SS đòi hỏi mạch đặc biệt để làm việc thoả mãn trong môi trường nói trên . 2.2.5. Các hệ thống lai Hybrid Các hệ thống lai ghép được xây dựng dựa trên cơ sở kết hợp các kỹ thuật DS, FH và TH .Các hệ thống này có thể cho ta các ưu điểm của từng kỹ thuật trải phổ . Tuy nhiên việc thực hiện các hệ thống này phức tạp hơn và ứng dụng chủ yếu ở các hệ thống thông tin quân sự . Nhẩy tần - chuỗi trực tiếp FH – DS Hệ thống FH/DS (Frequency Hopping / Direct Sequence ) là một hệ thống DS trong đó tần số phát thay đổi hoàn toàn . Phần DS ở tín hiệu lai ghép này đảm bảo khả năng loại trừ phađinh nhiều tia . Phần FH cho phép trải phổ trên băng tần không liên tục . Vì sự thay đổi pha do nhẩy tần , phải sử dụng giải điều chế không nhất quán trừ khi nhẩy tần rất chậm . Tín hiệu lai ghép có khả năng hơn trong việc loại trừ nhiễu gây nghẽn nhờ nhẩy tần và trải phổ bằng chuỗi PN . Việc chống lại nhiễu ở một đoạn băng được thực hiện tương tự : trước hết FH tránh được nhiễu một phần thời gian , sau đó DS trải công suất nhiễu trên một băng tần rộng . Về mặt chống nhiễu giao thoa nhiều người sử dụng hệ thống lai ghép ít nhậy cảm với hiện tượng gần – xa . Hệ thống FH/DS sử dụng tín hiệu điều chế DS với tần số trung tâm được chuyển nhẩy một cách định kỳ . Phổ tần số của bộ điều chế được cho ở hình 14 dưới đây : Hình 14 . Phổ tần của bộ điều chế FH/DS Một tín hiệu DS xuất hiện một cách tức thời với độ rộng băng là một phần trong độ rộng băng của rất nhiều tín hiệu trải phổ chồng lán và tín hiệu toàn bộ xuất hiện như là sự chuyển động của tín hiệu DS tới độ rộng băng khác nhờ các mẫu tín hiệu FH . Hệ thống lai FH/DS được sử dụng với các ưu điểm về : dung lượng trải phổ , đa truy nhập và thiết lập địa chỉ phân tán , ghép kênh . Hệ thống FH/DS có ý nghĩa đặc biệt khi tốc độ nhịp của bộ tạo mã DS đạt tới giá trị cực đại và giá trị tới hạn của kênh FH . Như trong trường hợp độ rộng băng RF yêu cầu là 1 GHz thì hệ thống DS yêu cầu một bộ trộn tần để tạo ra tần số có khoảng cách 5KHz . Tuy nhiên , khi sử dụng hệ thống tổng hợp thì yêu cầu một bộ tạo mã tức thời 114 Mc/s và một bộ trộn tần để tạo ra 20 tần số . Bộ phát tổng hợp FH/DS như trên hình 15 thực hiện chức năng điều chế DS nhờ biến đổi tần số sóng mang ( sóng mang FH là tín hiệu DS được điều chế ) không giống như bộ điều chế DS đơn giản . Hình 15 . Bộ phát tổng hợp FH/DS Nghĩa là , có một bộ tạo mã để cung cấp các mã với bộ trộn tần được sử dụng để cung cấp các dạng nhảy tần số và một bộ điều chế cân bằng để điều chế DS . Sự đồng bộ thực hiện giữa các mẫu mã FH/DS biểu thị rằng phần mẫu DS đã cho được xác định tại cùng một vị trí tần số lúc nào cũng được truyền qua một kênh tần số nhất định . Nhìn chung thì tốc độ mã của DS phải nhanh hơn tốc độ nhẩy tần . Do số lượng các kênh tần số được sử dụng nhỏ hơn nhiều so với số lượng các chip mã nên tất cả các kênh tần số nằm trong tổng chiều dài mã sẽđược sử dụng nhiều lần . Các kênh được sử dụng ở dạng tín hiệu giả ngẫu nhiên như trong trường hợp các mã . Bộ tương quan được sử dụng để giải điều chế tín hiệu đã được mã hóa trước khi thực hiện giải điều chế băng tần gốc tại đầu thu : bộ tương quan FH có một bộ tương quan DS và tín hiệu dao động nội được nhân với tất cả các tín hiệu thu được . Hình 16 miêu tả như một bộ thu FH/DS điển hình . Hình 16 . Bộ thu tổng hợp FH/DS Bộ tạo tín hiệu dao động nội trong bộ tương quan giống như bộ điều chế phát trừ hai điểm sau : Tần số trung tâm của tín hiệu dao động nội được cố định bằng độ lệch tần số trung gian (IF) . Mã DS không bị biến đổi với đầu vào băng gốc . Giá trị độ lợi sử lý dB của hệ thống tổng hợp FH/DS có thể được tính bằng tổng của độ lợi xử lý cảu hai loại điều chế trải phổ đó . GP ( FH / DS ) = GP (FH) + GP(DS) = 10log (số lượng các kênh ) + 10log( BWDS/Rinfo) Do đó giới hạn giao thoa trở nên lớn hơn so với hệ thống FH hoặc hệ thống DS đơn giản . Hệ thống nhẩy tần - thời gian lai ghép TFH Ở hệ thống TFH ( Time Frequency Hopping ) , trong một khe thời gian trong một khung một nhóm bit số liệu được phát và tần số của các bước nhẩy phát được thực hiện theo một mẫu điều khiển được . Số khe thời gian cũng thay đổi theo mẫu nhẩy . Có thể thiết kế tín hiệu TFH cho một số lượng lớn người sử dụng với dải công suất thay đổi lớn phụ thuộc vào cự ly . Các thiết kế hợp lý các mẫu nhẩy tần kết hợp nhẩy thời gian cho phép loại bỏ đáng kể nhiễu giao thoa nhiều người sử dụng theo thời gian cũng như theo tần số . Nếu có thể duy trì đồng bộ thô giữa nhiều người sử dụng thì có thể đạt được sự hoàn toàn trực giao tín hiệu . Hệ thống này cũng cung cấp một giải pháp quan trọng cho vấn đề gần – xa . Như trên hình ta thấy hai đầu phát và thu đã được xác định và máy phát ở đường thông khác hoạt động như là một nguồn giao thoa khi đường thông đó được thiết lập . Hơn nữa , sự khác nhau về khoảng cách giữa máy phát bên cạnh và máy phát thực hiện thông tin có thể gây ra nhiều vấn đề . Hệ thống này làm giảm ảnh hưởng giao thoa chấp nhận được của hệ thống thông tin trải phổ xuống tới vài độ . Do ảnh hưởng của khoảng cách gây ra cho tín hiệu thu không thể loại trừ được chỉ với việc xử lý tín hiệu đơn giản mà một khoảng thời gian truyền dẫn nhất định nên được xác định để tránh hiện tượng chồng lấn các tín hiệu tại một thời điểm . Hệ thống nhảy thời gian - chuỗi trực tiếp TH/DS Một giải pháp khác để đảm bảo một số lượng lớn tín hiệu cho đa thâm nhập là trải phổ nhẩy thời gian / chuỗi trực tiếp TH/ DS ( Time Hopping /Direct Sequence) . Nếu không loại được nhiễu giao thoa theo thời gian thì công suất của nhiễu này được trải phổ rộng bởi tín hiệu PN . Hậu quả nguy hiểm của nguồn nhiễu gần cũng được giảm nhờ nhẩy thời gian . Nếu phương pháp ghép kênh theo mã không đáp ứng yêu cầu giao diện đường truyền khi sử dụng hệ thống DS thì hệ thống TH được sử dụng thay thế để cung cấp một hệ thống TDM cho khả năng điều khiển tín hiệu . Yêu cầu sự đồng bộ nhanh đối với sự tương quan mã giữa các đầu cuối của hệ thống DS , hệ thống TH được giải quyết cho trường hợp này . Nghĩa là , đầu cuối thu của hệ thống DS nên có một thời gian chính xác để kích hoạt TDM , để đồng bộ chính xác mã tạo ra tại chỗ trong thời gian chip của mã PN . Hơn nữa , thiết bị điều khiển đóng /mở chuyển mạch được yêu cầu để thêm TH – TDM vào hệ thống DS . Trong trường hợp này thì kết cuối đóng / mở chuyển mạch có thể được trích ra một cách dễ dàng từ bộ tạo mã sử dụng để tạo ra các mã trải phổ và hơn nữa thiết bị điều khiển đóng / mở được sử dụng để tách các trạng thái ghi dịch cấu thành bộ tạo mã và dựa trên các kết quả , số lượng n cổng được sử dụng để kích hoạt bộ phát có thể được thiết lập một cách đơn giản . Hình dưới minh họa bộ phát và bộ thu TH/DS . Bộ thu rất giống như bộ phát ngoại trừ phần phía trước và một phần của bộ tạo tín hiệu điều khiển được sử dụng để kích hoạt trạng thái đóng mở của tín hiệu để nó truyền đi . Điều đó nhận được nhờ chọn trạng thái bộ ghi dịch sao cho bộ này được tạo một cách lặp lại trong quá trình chọn mã đối với điều khiển thời gian . Trong bộ tạo mã dài nhất bậc n thì điều kiện thứ nhất tồn tại và điều này được lặp lại với chu kỳ là m . Khi chọn bậc ( n- r ) và tách tất cả các trạng thái của nó thì bộ tạo mã có tạo tín hiệu giả ngẫu nhiên phân bố dài gấp hai lần chu kỳ mã . Như trên thì n biểu thị độ dài bộ ghi dịch và r nghĩa là bậc bộ ghi dịch không tách được . Cũng vậy , việc tạo đầu ra và chu kỳ tạo trung bình có khoảng cách giả ngẫu nhiên có thể được chọn nhờ mã trong chu kỳ giả ngẫu nhiên . Loại phân chia thực hiện trong quá trình chu kỳ giả ngẫu nhiên này có thể có nhiều người sử dụng kênh để có nhiều truy nhập và có chức năng tiến bộ hơn so với giao diện ghép kênh theo mã đơn giản .  Chương III : Công nghệ CDMA IS – 95 3.1 . Mở đầu Ở Mỹ các vấn đề về cạn kiệt dung lượng thông tin di động đã nảy sinh từ những năm 1980 . Trước tình trạng này các nhà nghiên cứu ở Mỹ tìm ra một phương án thông tin di động số mới , người ta đã nghiên cứu công nghệ đa truy nhập theo mã (CDMA) . Lý thuyết về công nghệ CDMA đã được xây dựng từ những năm 1950 và được ứng dụng chủ yếu trong quân sự . Sau đó Qualcom được thành lập vào năm 1985 đã phát triển công nghệ CDMA cho thông tin di động và đã đưa ra phiên bản CDMA đầu tiên cho các hệ thống thông tin di động thế hai đó là IS – 95A , sau này phiên bản IS – 95B được phát triển để đáp ứng các dịch vụ ISDN cho di động . Các hệ thống sử dụng hai tiêu chuẩn này được gọi chung là CDMA IS – 95 ( hay còn gọi là CDMA one ) . Hệ thống thông tin di động CDMA IS – 95 được xây dựng trên lý thuyết trải phổ . Lý thuyết trải phổ đã trở thành động lực cho việc phát triển nhiều nghành công nghiệp vô tuyến như : thông tin cá nhân , thông tin đa truy nhập thuê bao vô tuyến ở mạng nội hạt , thông tin vệ tinh , đo cự ly , định vị toàn cầu , ra đa xung … Chính hiệu xuất sử dụng độ rộng băng tần cao và khả năng đa truy nhập làm cho công nghệ CDMA trở thành công nghệ hàng đầu trong việc giảm nhẹ tắc nghẽn gây ra do sự bùng nổ các máy điện thoại vô tuyến di động và cố định cũng như các đầu cuối số liệu vô tuyến . Cho đến nay công nghệ CDMA đã đi đến thế hệ thứ ba và đã trở thành một trong số những công nghệ phát triển nhất thế giới . 3. 2 . Giao diện vô tuyến ở CDMA IS - 95 3.2.1 . Các kênh vật lý Các kênh vật lý tương ứng với tần số và mã kênh . Thông thường hệ thống CDMA IS – 95 có thể làm việc ở một cặp tần số với một tần số cho đường xuống ( từ trạm BTS đến trạm di động ) và một tần số cho đường lên ( từ trạm di động đến trạm BTS ) với độ rộng băng tần mỗi kênh khoảng 1,23 MHz . Băng tần sử dụng cho CDMA nằm trong dải tần từ 824,040 MHz đến 893,970 MHz . Tần số đường xuống bao giờ cũng lớn hơn tần số đường lên 45 MHz . Để tăng dung lượng của mạng IS – 95 có thể sử dụng CDMA kết hợp với FDMA . Khi này một hệ thống CDMA có thể có nhiều kênh tần số . Hệ thống CDMA sử dụng N sóng mang , mỗi sóng mang có thể phục vụ K kênh truy nhập từ ngơừi sử dụng . Mỗi kênh được xác định bằng một chuỗi mã cho người sử dụng . Việc ấn định tần số chịu sự điều khiển cả ở đường xuống và đường lên . Hình 14 cho thấy N sóng mang vô tuyến cho mỗi hướng . Hình 17 . Các kênh vật lý của hệ thống CDMA Ở IS – 95 CDMA các tần số trung tâm của băng tần mang được ký hiệu theo số kênh của AMPS (Advanced Mobile Phone Service – Dich vụ điện thoại di động tiên tiến ) . Hình 15 cho thấy số kênh AMPS 283 là tâm của băng tần sóng mang CDMA . Hình 18 . Đưa vào hoạt động một sóng mang CDMA Để đưa một sóng mang CDMA vào hoạt động , ta cần 41 kênh AMPS 30 kHz để đảm bảo độ rộng băng tần mang 1,23 MHz . Khoảng bảo vệ cần thiết giữa biên giới của băng mang CDMA và AMPS hay sóng mang TDMA là 0,27 MHz - nghĩa là bằng 9 kênh AMPS . Như vậy để đưa vào hoạt động kênh CDMA thứ nhất mà không gây nhiễu cho các kênh AMPS và TDMA hiện có , cần loại bỏ 41 kênh AMPS . Để đưa vào hoạt động kênh CDMA thứ hai , ta cần loại bỏ 41 kênh AMPS nữa . Từ hình 16 ta thấy rằng để đưa hai kênh CDMA vào ta cần loại bỏ 100 kênh AMPS với tổng 3 MHz . Hình 19 . Đưa vào hai kênh mang vô tuyến CDMA Các sóng mang CDMA sơ cấp và thứ cấp là các tần số được ấn định trước ( các số kênh AMPS ) cho phép MS (Mobile Station) bắt hệ thống CDMA .BS (Base Station ) có thể hỗ trợ kênh sơ cấp và thứ cấp hoặc cả hai. Độ rộng băng tần 1,23 MHz cho một kênh mang CDMA được sử dụng khi coi rằng phân cách tần số tối thiểu giữa hai tần số sóng mang là 1,23 MHz . 3.2.2. Các kênh logic Các kênh logic là các kênh vật lý mang một thông tin cụ thể nào đó có thể là thông tin về lưu lượng hay thông tin báo hiệu , điều khiển . Các kênh này được phân chia theo đường xuống ( từ BTS đến MS , còn được gọi là các kênh đi ) và các kênh theo đường lên ( từ MS đến BTS , còn được gọi là các kênh về ) . Các kênh logic ở CDMA IS – 95 gồm các kênh điều khiển và các kênh lưu lượng ( Hình 20 ) . Hình 20 . Các kênh logic ở CDMA IS – 95 Các kênh điều khiển là : kênh hoa tiêu (đường xuống ) , kênh tìm gọi (đường xuống ), kênh đồng bộ (đường xuống ) , kênh truy nhập (đường lên ) . Các kênh lưu lượng được sử dụng để mang thông tin của người sử dụng ( thoại hoặc số liệu ) cùng với báo hiệu giữa BS và MS , đây là các kênh hai chiều . Bốn tốc độ khác nhau 1 , 1/2 , 1/4 và 1/8 được sử dụng . Khi thoại hoặc số liệu của người sử dụng được thay thế bằng báo hiệu theo kênh , kênh có khung chỉ chứa báo hiệu ( blank – and – burst ) . Khi một phần thoại được thay bằng thông tin báo hiệu , kênh có khung ghép (dim – and –burst) . Sắp xếp các kênh logic trên kênh vật lý cho đường xuống được cho ở Hình 21 , cho đường lên được cho ở Hình 22 . Hình 21 . Tổ chức các kênh logic đường xuống ở CDMA IS – 95 Hình 22 . Tổ chức các kênh logic đường lên ở CDMA IS – 95 Đường lên có các kênh hoa tiêu , kênh đồng bộ và tới bảy kênh tìm gọi và nhiều kênh lưu lượng sử dụng chung một tần số sóng mang . Tổng các kênh đường xuống là 64 và được mã hoá nhận dạng bởi 64 hàm Walsh (W0 , W1 , W2 …. W63) . Kênh hoa tiêu luôn được nhận dạng bởi W0 . Kênh đồng bộ được nhận dạng bởi W32 . Nếu có các kênh tìm gọi , thì chúng được nhận dạng bởi W1 đến W7 . Các kênh còn lại là các kênh lưu lượng và được nhận dạng bởi các hàm Walsh Wi còn lại . Các kênh lưu lượng lại được chia thành các kênh mã cơ bản và các kênh mã bổ xung . Kênh tìm gọi sơ cấp luôn được gán mã Walsh W1 . MS theo dõi số kênh tìm gọi từ bản tin thông số hệ thống . Nếu giá trị này bằng 1 thì thuật toán Hashing được sử dụng để xác định số kênh tìm gọi . Chức năng của các kênh logic như sau : a .Kênh lưu lượng TCH (Traffic Channel) Kênh lưu lượng có cả ở đường xuống lẫn đường lên . Kênh lưu lượng để truyền : Thông tin sơ cấp của người sử dụng máy di động như thoại đa số hoá , số liệu / FAX ( Kênh lưu lượng sơ cấp : Primary Traffic). Thông tin sơ cấp của người sử dụng ghép xen với báo hiệu ( báo hiệu trong băng ) . Báo hiệu . Thông tin sơ cấp ghép xen với thông tin thứ cấp (Secondary Traffic: lưu lượng thứ cấp ) Thông tin mào đầu ( Overheard ) . Các kênh này bao gồm các khung 20ms . Kênh TCH được nhóm thành hai tập . Trong tập 1 (RS1 : Rate Set 1 ) các khung có thể phát đi ở các tốc độ khác nhau : 9600, 4800 , 2400 và 1200bit/s . Trong tập 2 (RS2) các khung có thể phát đi ở bốn tốc độ : 14 , 400 , 7200 , 3600 và 1800 bit/s .Tất cả các hệ thống CDMA IS – 95 đều có thể hỗ trợ tốc độ RS1 trên kênh TCH , RS2 là tập tuỳ chọn . Khi TCH được ấn định cho một trạm di động báo hiệu được truyền trực tiếp ở kênh này (báo hiệu trong băng ) . Có bốn loại bản tin được phát ở TCH : các bản tin điều khiển cuộc gọi , các bản tin điều khiển chuyển giao ( Handover ) , các bản tin điều khiển công suất đường xuống , các bản tin bảo mật và nhận thực , các bản tin cung cấp các thông tin đặc biệt từ / tới trạm di động . b . Kênh hoa tiêu PiCH (Pilot Channel) Kênh hoa tiêu sử dụng như nột nguồn chuẩn sóng mang nhất quán cho việc giải điều chế ở các máy thu . Kênh này được phát ở tất cả các ô với các đặc điểm như sau : Được phát ở mức công suất khá cao so với các tín hiệu khác để đảm bảo bám có độ chính xác cao và cho phép MS đánh giá công suất BTS để khởi đầu điều khiển công suất vòng hở và đề suất chuyển giao . Không bị điều biến bởi thông tin và sử dụng hàm Walsh không (gồm 64 số 0) . Vì vậy chỉ bao gồm một cặp mã PN hoa tiêu vuông góc . Được sử dụng làm chuẩn sóng mang nhất quán để giải điều chế cho các tín hiệu khác phát đi từ trạm gốc của ô . c .Kênh đồng bộ SCH ( Synchronous Channel ) Kênh đồng bộ trạm di động được sử dụng trong giai đoạn chiếm hệ thống ( truy nhập mạng lần đầu ) . Sau khi đã chiếm hệ thống rồi , thông thường trạm di động không sử dụng lại kênh này cho đến khi nó tắt bật lại nguồn . Một khung của kênh đồng bộ có độ dài là một chuỗi PN hoa tiêu . Vì mỗi trạm có chuỗi PN hoa tiêu dịch so với nhau nên đồng bộ khung của kênh đồng bộ ở các trạm gốc khác nhau . Đồng chỉnh khung với chuỗi PN của trạm gốc cho phép một trạm di động lần đầu chiếm mạng dễ dàng thu được kênh đồng bộ . Chỉ có một bản tin được gửi đi ở kênh đồng bộ , bản tin này được gọi là bản tin của kênh đồng bộ . Bản tin này cung cấp cho trạm di động một số thông số của hệ thống như : - Tốc độ số liệu của kênh tìm gọi - Thời gian của chuỗi PN của trạm gốc so với thời gian của hệ thống. - Kênh đồng bộ luôn luôn có tốc độ bit là 1200 bit/s d. Kênh tìm gọi PCH ( Paging Channel ) Sau khi đã nhận được thông tin từ kênh đồng bộ , trạm di động điều chỉnh đồng hồ của mình đến hệ thống đồng hồ thông thường của hệ thống .Sau đó trạm di động bắt đầu theo dõi kênh tìm gọi . Kênh tìm gọi có tốc độ bit là 4800 hoặc 9600 bit/s . Ở mỗi tần số được cấp phát cho CDMA có thể có tới 7 kênh tìm gọi . Phân tích cho thấy một kênh tìm gọi 9600 bit/s có thể đảm bảo 180 cuộc tìm gọi trong một giây . Mỗi trạm di động chỉ được quyền theo dõi một kênh tìm gọi .Trạm gốc cũng có thể ấn định kênh tìm gọi cho trạm di động . Kênh tìm gọi mang thông tin từ trạm gốc đến trạm di động . Kênh tìm gọi có một chế độ đặc biệt được gọi là chế độ được định khe . Ở chế độ này các bản tin cho một trạm di động chỉ được phát đi ở các khoảng thời gian định trước . e . Kênh truy nhập RACH ( Ran dom Access Channel ) Kênh truy nhập đảm bảo thông tin từ trạm di động đến trạm gốc khi trạm di động không sử dụng kênh lưu lượng . Kênh này luôn làm việc ở tốc độ 4800 bit/s . Mỗi kênh truy nhập đều đi cặp với một kênh tìm gọi . Các kênh truy nhập được phân biệt với nhau bởi một mã PN dài ( PN : Pseudo Noise - giả tạp âm ). Trạm gốc trả lời kênh truyền dẫn ở kênh truy nhập bằng cách phát đi một bản tin ở kênh tìm gọi liên kết .Tương tự trạm di động trả lời kênh tìm gọi bằng cách phát đi bản tin ở kênh truy nhập liên kết . 3.3.Cấu trúc của các kênh CDMA IS – 95 3.3.1. Cấu trúc của các kênh CDMA đường xuống a. Các kênh lưu lượng đường xuống Các kênh lưu lượng đường xuống được nhóm thành hai tập tốc độ (hai cấu hình ) .Tập tốc độ 1 (RS1 : Rate Set 1) có bốn phần tử : 9600 ,4800, 2400, 1200 bit/s . Tập tốc độ 2( RS2 : Rate Set 2) sử dụng bốn phần tử : 9600 , 4800 , 2400 , và 1200 bit/s .Tất cả các hệ thống đều hỗ trợ RS1 ở đường xuống , RS2 chỉ được hỗ trợ như chọn ở đường xuống . Khi một hệ thống hỗ trợ một tốc độ , thì nó hỗ trợ cả bốn phần tử . Mỗi kênh lưu lượng chứa một kênh mã cơ bản và có thể chứa từ một đến bảy kênh mã bổ sung đường xuống . Các kênh mã này được trải phổ trực giao bởi hàm Walsh tương ứng và sau đó được trải phổ bằng một cặp chuỗi hoa tiêu PN ở tốc độ chip cố định 1,2288 Mchip/s . Ở một trạm BS có thể sử dụng nhiều kênh CDMA đường xuống bằng cách ghép kênh theo tần số . Cấu trúc khung Các khung của TCH đường xuống có độ dài 20ms . Chúng được chia thành: Khung bình thường (chỉ chứa lưu lượng sơ cấp ). Khung ghép xen báo hiệu với lưu lượng sơ cấp (tuỳ chọn 1): Khung ghép xen báo hiệu với lưu lượng sơ cấp ( Dim and Burst ) Khung dành riêng cho báo hiệu (Blank and Burst) . Khung ghép xen báo hiệu với lưu lượng thứ cấp (tùy chọn 2) : Khung ghép xen báo hiệu với lưu lượng thứ cấp (Dim and Burst). Khung dành riêng hoặc cho báo hiệu hoặc cho lưu lượng thứ cấp ( Blank and Burst ) . Cấu trúc khung RS1 , RS2 được cho ở các hình 23 , hình 24. Hình 23 . Sơ đồ khối cấu trúc kênh lưu lượng đường xuống cho RS1 Hình 24 . Sơ đồ khối cấu trúc kênh lưu lượng đường xuống cho RS2 TCH đường xuống tốc độ 9600 bit/s với cấu trúc khung bình thường bao gồm các khung 192 bit . 192 bit của khung bao gồm 172 bit thông tin , tiếp theo là 12 bit chỉ thị chất lượng khung (CRT) và cuối cùng là 8 bit đuôi . TCH đường xuống tốc độ 4800 bit/s với cấu trúc khung bình thường bao gồm các khung 96 bit ( như hình 22) . 96 bit của khung bao gồm 80 bit thông tin , 8 bit chỉ thị chất lượng khung và 8 bit đuôi . TCH đường xuống tốc độ 2400 bit/s bao gồm các khung 48 bit . 48 bit này bao gồm 40 bit thông tin và 8 bit đuôi . TCH đường xuống tốc độ 1200 bit/s bao gồm các khung 24 bit . 24 bit này chứa 16 bit thông tin và 8 bit đuôi . * Khung bình thường ( Như trong hình 25 ) Hình 25 . Cấu trúc khung của các kênh lưu lượng đường xuống * Cấu trúc khung ghép Tồn tại nhiều tuỳ chọn ghép khung . Cấu trúc ghép tuỳ chọn 1 được cho trong hình 26 . Hình 26 . Cấu trúc khung kênh lưu lượng đường xuống cho RS1 Từ hình 26 ta thấy có hai cấu trúc ghép khung : Cấu trúc khung ghép báo hiệu với lưu lượng sơ cấp . Cấu trúc khung ghép lưu lượng thứ cấp với lưu lượng sơ cấp Các khung 172 bit ở cấu trúc khung ghép bổ sung thêm 12 bit chỉ thị chất lượng khung và 8 bit đuôi để tạo thành các khung 192 bit tốc độ 9600 bit/s giống như cấu trúc khung 9600 bit/s của kênh lưu lượng bình thường . b. Trải phổ trực giao (Orthogonal Spreading) Sau khi ghép với kênh con điều khiển công suất , TCH đường xuống được trải phổ bởi hàm Walsh . Ta có 64 hàm Walsh trực giao theo thời gian được đánh chỉ số từ 0 đến 63 . Đồng chỉnh thời gian hàm Walsh được thựcc hiện sao cho chip đầu tiên ( ký hiệu 0) của hàm này bắt đầu ở giây chẵn so với thời gian phát của trạm gốc . Mỗi kênh max được trải phổ bưàng hàm Walsh chỉ số n sẽ được gán số kênh mã n. Kênh mã số 0 luôn được dành cho kênh hoa tiêu . Nếu có kênh đồng bộ thì nó sẽ được dành cho kênh mã số 32 . Nếu có các kênh tìm gọi thì chúng sẽ được đành cho các kênh mã lần lượt từ 1 đến 7 . Các kênh mã còn lại được phân bổ cho các kênh TCH . TCH có thể sử dụng tối đa 63 hàm nếu các hàm Walsh từ 1 đến 7 và 32 kkhông được sử dụng cho PCH và SCH . Tốc độ chip của hàm Walsh được sử dụng để trải phổ là 1,2288 Mchip/s ( mỗi chip có độ rộng bằng 1/1,2288 Mchip/s = 0,8138 ms và chu kỳ lặp của hàm là 64/1,2288 Mchip/s = 52,083 ms) nên tốc độ của luồng số của kênh mã sau trải phổ sẽ là 1,2288Mchip/s . 3.3.2. Cấu trúc kênh CDMA đường lên Cấu trúc các kênh CDMA đường lên được cho bởi hình 27 dưới đây : Hình 27 . Cấu trúc kênh CDMA đường lên với kênh mã cơ bản a .Kênh lưu lượng đường lên (Reverse Traffic Channel ) Kênh lưu lượng đường lên có cấu trúc khung giống như kênh lưu lượng đường xuống . RS1 chứa các tốc độ sau 9600, 4800, 2400 , 1200, bit/s. RS2 chứa các tốc độ sau 14,4 kbit/s , 7,2 kbit/s , 3,6 kbit/s và 1,8kbit/s . Tốc độ truyền dẫn cụm thực tế là 28,8 kbit/s . Kênh mã bổ xung khác cới kênh mã cơ bản ở chỗ nó không có bộ ngẫu nhiên hoá (Hình 28) .Cấu trúc kênh cho RS1 sử dụng bộ mã hoá kênh tỷ lệ 1/3 còn cấu trúc kênh cho RS2 sử dụng bộ mã hoá kênh tỷ lệ 1/2. Hình 28 . Cấu trúc kênh mã bổ xung đường lên b. Điều chế trực giao Sau bộ ghép xen khối tín hiệu được đưa lên bộ điều chế trực giao . Ở bộ điều chế này cứ 6 ký hiệu đầu vào thì được thay thế bằng một trong số 64 hàm Walsh trực giao . Mỗi hàm Walsh được đánh chỉ số từ 0 đến 63 tương ứng với một ký hiệu điều chế và 64 chip ở đầu ra của bộ điều chế trực giao . Luồng ký hiệu đầu vào của bộ điều chế trực giao được chia thành các nhóm 6 ký hiệu : (c0 ,c1 ,c2 ,c3, c4 ,c5 ) trong đó c0 là ký hiệu sau cùng còn c5 là ký hiệu đầu tiên . Ký hiệu đầu ra của bộ điều chế là hàm Walsh có chỉ số được tính theo công thức sau : Chỉ số điều chế = c0 + 2c1 + 4c2 + 8c3 + 16c4 + 32c5 Trong đó c0 là ký hiệu có trọng số cao nhất (già nhất ) , còn c5 là ký hiệu có trọng số thấp nhất (trẻ nhất) trong số 5 ký hiệu . c . Truyền dẫn tốc độ số liệu thay đổi Để truyền dẫn tốc độ số liệu truyền dẫn thay đổi cho các luồng số liệu có các tốc độ bit khác nhau (9600, 4800, 2400, 1200 bit/s) , luồng số ở đầu ra của bộ ghép xen được đóng mở để xoá đi một số ký hiệu và chỉ cho một số ký hiệu đi qua tuyf theo tốc độ bit . Quá trình đóng mở được thực hiện bằng cách chia các khung 20ms thành 16 đoạn đều nhau ( 1,25ms) được gọi là các nhóm điều khiển công suất . Một số nhóm được mở cho qua , còn số nhóm bị đóng không qua được . Việc đóng mở các nhóm này được thực hiện bởi chức năng ngẫu nhiên hoá cụm số liệu như hình 29: Hình 29 . Truyền dẫn tốc độ số liệu thay đổi của kênh CDMA đường lên 3.4. Xử lý cuộc gọi ở CDMA IS – 95 Trong CDMA IS – 95 , để nhận được kênh lưu lượng MS phải trải qua một số trạng thái xử lý cuộc gọi đó là các trạng thái : trạng thái khởi đầu hệ thống , trạng thái rỗi hệ thống , trạng thái truy nhập hệ thống . Ở trạng thái khởi đầu hệ thống MS bắt kênh hoa tiêu bằng cách quét tất cả PN – I và PN – Q và chọn tín hiệu hoa tiêu mạnh nhất . Sau khi bắt được kênh hoa tiêu , MS bắt kênh đồng bộ bằng hàm Walsh W32 và tìm dịch thời của kênh hoa tiêu . Sau đó MS nhận được cấu hình hệ thống và thong tin định thời . Tiếp theo MS chuyển vào trạng thái rỗi của hệ thống , ở đây nó giám sát kênh tìm gọi . MS có thể nhận các bản tin chứa các thông số cần thiết từ BS để tiếp nhận cuộc gọi . Nếu cuộc gọi được khởi xướng từ MS hay được kết cuối ở MS , MS vào trạng thái truy nhập hệ thống . Ở trạng thái này , các thông số được trao đổi . MS phát trả lời trên kênh truy nhập và BS phát trả lời trên kênh tìm gọi . 3.4.1. Trạng thái khởi đầu hệ thống Ở trạng thái khởi đầu hệ thống , MS chọn một hệ thống đểt sử dụng rồi sau đó tiến hành bắt và đồng bộ đến sóng mang CDMA . Trạng thái khởi đầu hệ thống như hình 30 : Hình 30 .Trạng thái khởi đầu hệ thống Bao gồm các trạng thái con sau : Trạng thái con xác định hệ thống : ở trạng thái này MS chọn hệ thống cần sử dụng ( tương tự hay CDMA ) nếu MS là máy hai chế độ . Các lựa chọn của MS gồm cả ưu tiên nhà cung cấp dịch vụ . Sau khi chọn hệ thống CDMA , MS thiết lập các thong số kênh CDMA (CDMA_CH ) đến Ni , trong đó Ni là số kênh CDMA sơ hoặc thứ cấp . Trạng thái con bắt kênh hoa tiêu : MS bắt kênh hoa tiêu của hệ thống CDMA , MS điều chỉnh đến CDMA_CH , thiết lập kênh mã của nó cho kênh hoa tiêu và tìm kiếm kênh hoa tiêu . Nếu MS bắt kênh hoa tiêu trong T20m giây , MS vào trạng thái con bắt kênh đồng bộ . Nếu MS không bắt kênh hoa tiêu trong khoảng thời gian T20m giây , MS vào trạng thái con xác định hệ thống với chỉ thị sự cố bắt . Trang thái con bắt kênh đồng bộ : MS bắt kênh đồng bộ và nhận cấu hình hệ thống và thông tin định thời cho hệ thống CDMA . Khi vào trạng thái con bắt kênh đồng bộ , MS đặt kênh mã của nó cho kênh đồng bộ . Nếu MS không thu được bản tin kênh đồng bộ đúng trong T21m giây , MS vào trạng thái con xác định hệ thống với chỉ thị mất phối hợp giao thức . Nếu MS nhận được một bản tin kênh đồng bộ đúng trong thời gian T21m , MS vào trạng thái con xác định hệ thống với chỉ thị mất phối hợp giao thức . Nếu MS nhận được một bản tin kênh đồng bộ đúng trong thời gian T21m lưu giữ cấu hình hệ thống và thong tin định thời . Trạng thái con thay đổi định thời : MS đồng bộ định thời mã dài và định thời hệ thống đến định thời của hệ thống CDMA sau khi thu và xử lý bản tin đồng bộ . 3. 4. 2.Trạng thái rỗi Ở trạng thái rỗi , MS theo dõi kênh tìm gọi . Ở trạng thái này MS có thể : Nhận các bản tin và lênh từ BS . Nhận một cuộc gọi vào . Khởi đầu quá trình đăng ký Khởi đầu cuộc gọi . Khởi đầu truyền dẫn bản tin. Hình 31 . Các hoạt động trạng thái rỗi ở CDMA Hình. 31 tổng kết các hoạt động ở trạng thái rỗi . Khi vào trạng thái rỗi , MS đặt mã Walsh của nó đến kênh PCH sơ cấp (W1) và đặt tốc độ kênh PCH của mình vào tốc độ nhận được từ bản tin đồng bộ . 3.4.3. Trạng thái truy nhập hệ thống Trạng thái truy nhập hệ thống Hình. 32 gồm các trạng thái con sau : Hình 32. Trạng thái truy nhập hệ thống của MS ở CDMA Trạng thái con cập nhật thông tin bổ xung . Ở trạng thái này , MS giám sát kênh tìm gọi đến khi thu được tập các bản tin cấu hình hiện thời . Trạng thái con thử bắt đầu cuộc gọi của MS : MS phát bản tin khởi xướng đến BS . Trạng thái con trả lời tìm gọi : MS phát bản tin trả lời tìm gọi đến BS . Trạng thái con đăng ký : MS phát bản tin đăng ký đến BS . Trạng thái con phát bản tin MS : MS phát bản tin cụm số liệu đến BS. Trạng thái con loại PACA ( Priority Access Channel Assignment -Ấn định kênh truy nhập ưu tiên ): MS phát bản tin loại bỏ ấn định kênh truy nhập ưu tiên . Nếu BS trả lời bằng yêu cầu nhận thực , MS trả lời ở trạng thái này . 3.5. Chuyển giao và tính toán dung lượng hệ thống ở CDMA IS – 95 3.5.1. Chuyển giao ở CDMA IS – 95 Đối với CDMA IS – 95 tồn tại hai dạng chuyển giao mềm (Soft handoff) và hai dạng chuyển giao cứng (Hard Handoff): Chuyển giao giữa các ô hay chuyển giao mềm (Soft Handoff) Chuyển giao giữa các đoạn ô (Intersector) hay chuyển giao mềm hơn (Softer Handoff) . Chuyển giao cứng (Hard Handoff) giữa hệ thống CDMA này đến hệ thống CDMA khác . Chuyển giao cứng (Hard Handoff) giữa hệ thống CDMA đến hệ thống tương tự . Chuyển giao mềm và mềm hơn Chuyển giao mềm và mềm hơn dựa trên nguyên tắc kết nối “ nối trước khi cắt “ (Make before break) . Chuyển giao mềm hay chuyển giao giữa các ô là chuyển giao được thực hiện giữa các ô khác nhau . Chuyển giao mềm hơn hay chuyển giao giữa các đoạn ô là chuyển giao giữa các đoạn ô con cùng một ô. Chuyển giao mềm là chuyển giao trong đó trạm di động bắt đầu thông tin với một trạm gốc mới và vẫn chưa cắt thong tin với trạm gốc cũ . Chuyển giao mềm chỉ có thể được thực hiện khi cả trạm gốc cũ lẫn trạm gốc mới đều làm việc ở cùng tần số . Chuyển giao mềm hơn là chuyển giao mềm được thực hiện giữa các đoạn ô của cùng một ô . Chuyển giao cứng Chuyển giao cứng dựa trên nguyên tắc “cắt trước khi nối “ (Break Before Make ) . Ở chuyển giao này kết nối với kênh cũ bị cắt trước khi kết nối với kênh mới được thực hiện . Các sơ đồ ở chuyển giao cứng ở CDMA IS – 95 bao gồm : Chuyển giao CDMA đến CDMA : trạm di động chuyển dịch giữa các ô hay đoạn ô làm việc ở các tần số CDMA khác nhau . Chuyển giao cứng CDMA dến tương tự : trạm di động chuyển kênh kưu lượng CDMA đến kênh tiếng tương tự . 3.5.2. Tính toán dung lượng ở CDMA IS – 95 Lưu lượng được đo bằng Erlang (Erl) . Công thức tính Erlang như sau : A = n × t / T Trong đó : A là lưu lượng đo bằng Erlang , n là số cuụoc gọi , t thời gian giữ trung bình cuộc gọi , T thời gian đo ( thường T = 3600s ) . Thời gian giữ được coi là thời gian hội thoại , ở Châu âu thời gian này trung bình từ 50 đến 90 s . Từ công thức trên ta thấy nếu một kênh bị chiếm liên tục thì kênh này mang một dung lượng cực đại một giờ gọi trên một giờ , 1Erl . Tồn tại ba khái niệm lưu lượng : lưu lượng phục vụ , lưu lượng được truyền và lưu lượng bị chặn . Lưu lượng phục vụ là tổng lưu lượng phục vụ cho tất cả mọi người sử dụng . Lưu lượng được truyền là lưu lượng được kênh truyền , lưu lượng bị chặn là lưu lượng trong quá trình thiết lập cuộc gọi mà không được truyền ngay lập tức . Vậy : Lưu lượng phục vụ = Lưu lượng được truyền + Lưu lượng bị chặn Cấp bậc phục vụ GoS được coi là xác suất chặn cuộc gọi . Nếu coi rằng A là lưu lượng phục vụ , thì : Lưu lượng bị chặn = A.GoS Và Lưu lượng được truyền = A.( 1- GoS ) Các hệ thống CDMA thường được coi là là dung lượng cao hơn các hệ thống FDMA và TDMA vì ở các hệ thống này có thể sử dụng hệ số tái sử dụng bằng 1 , nghĩa là các trạm gốc cạnh nhau có thể sử dụng cùng băng tần . Tuy nhiên nhiễu giao thoa đồng kênh là một trở ngại ở các mạng CDMA , nhiễu này thường được gọi là nhiễu giao thoa đa truy nhập (MAI :Multiple Access Interference ) hay nhiễu giao thoa đa người sử dụng (MUI : Multiple User Interference ) . Tái sử dụng tần số cùng với một thừa số tái sử dụng phù hợp là một biện pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề về nhiễu đồng kênh ở các hệ thống FDMA và TDMA . Tuy nhiên tái sử dụng tần số không phải là giải pháp thích hợp trong hệ thống CDMA . Ở hệ thống này điều khiển công suất chính xác và phân tập các đường truyền được sử dụng để chống lại các ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh . Bt Hãng Qualcom đã tính toán dung lượng hệ thống CDMA IS – 95 theo phương trình sau : Eb / N0 Rb fr.G M Cf 1 1 Trong đó : M là số kênh cực đại có thể sử dụng trong ô , Cf là thừa số tích cực tiếng , fr là thừa số tái sử dụng tần số , Rb là tốc độ bit và G là độ lợi phân đoạn ô nhờ vậy giảm mức nhiễu . Một phương pháp ước tính dung lượng là xác định xác suất rằng một kênh CDMA không có đủ độ rộng băng để phục vụ một MS đối với một đoạn khung cho trước nhưng vẫn thoả mãn các giới hạn về nhiễu giao thoa .Sự kiện này được gọi là quá ngưỡng (Outage) . Trong quá trình quá ngưỡng , tỷ lệ lỗi khung có thể vượt quá giới hạn mong muốn . Tuy đây không phải tình trạng thảm họa , nhưng có thể dẫn đến giảm cấp phục vụ .  Chương IV : Nhận xét chung về xu hướng phát triển 4.1. Thông tin di động số Các hệ thống thống tin di động số hiện nay đang ở thế hệ hai cộng . Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ thông tin ngay từ các năm đầu của những năm 1990 người ta đã tiến hành nghiên cứu hoạch định hệ thống thông tin di động thế hệ ba . ITU – R đang tiến hành công tác tiêu chuẩn hóa cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT – 2000 . Ở Châu Âu , ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hoá phiên bản của hệ thống này với tên gọi là UMTS (Universal Mobile Telecommunication System - Hệ thống viễn thông di động toàn cầu ). Hệ thống mới này sẽ làm việc ở giải tần 2GHz . Nó sẽ cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ bao gồm từ các dịch vụ thoại và số liệu thấp hiện nay cho đến các dịch vụ số liệu cao , video và truyền thanh . Tốc độ cực đại của người sử dụng sẽ đến 2 Mbps . Tốc độ cực đại này sẽ chỉ có ở các ô pico trong nhà , còn các dịch vụ với tốc độ 14,4 kbps sẽ được đảm bảo cho di động thông thường ở các ô macro . Người ta cũng đang tiến hành nghiên cứu các hệ thống vô tuyến thế hệ bốn có tốc độ cho người sử dụng lớn hơn 2 Mbps . Ở hệ thống di động băng rộng MBS ( Mobile Broadband System ) dự kiến nâng tốc độ của người sử dụng đến STM – 1 . Đối với MBS các sóng mang được sử dụng ở các bước sóng mm và độ rộng băng tần 64 GHz . Dưới đây liệt kê một số tính năng đạt đựơc ở thế hệ hai cộng : Các dịch vụ mới và cải thiện các dịch vụ liên quan đến truyền số liệu như nén số liệu của người sử dụng , số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao ( HSCSD : High Speed Circuit Switched Data ) , dịch vụ vô tuyến gói chung ( GPRS : General Packet Radio Service ) và số liệu 14,4 kbps. Các tính năng liên quan đến dịch vụ tiếng như : Codec tiếng toàn tốc tăng cường (EFC : Enhanced Full Rate Codec ) , Codec đa tốc độ thích ứng và khai thác tự do đầu cuối các Codec tiếng . Các dịch vụ bổ xung như : chuyển ớng cuộc gọi , hiện tên chủ gọi , chuyển giao cuộc gọi và các dịch vụ cấm gọi mới . Cải thiện dịch vụ bản tin ngắn ( SMS : Short Message Service ) như : móc nối các SMS , mở rộng bảng chữ cái , mở rộng tương tác giữa các SMS . Các công việc liên quan đến tính cước như : các dịch vụ trả tiền thoại cước , tính cước nóng và hỗ trợ cho ưu tiên vùng gia đình . Tăng cường công nghệ SIM . Dịch vụ mạng thôngminh như CAMEL . Các cải thiện chung như : chuyển mạng GSM – AMPS , các dịch vụ định vị , tương tác với hệ thống thống tin di động vệ tinh và hỗ trợ định tuyến tối ưu. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba phải là thế hệ thông tin di động cho các dịch vụ di động truyền thống cá nhân đa phương tiện . Hộp thư thoại sẽ được thay thế bằng bưu thiếp điện tử được lồng ghép với hình ảnh và các cuộc thoại thông thường trước đây sẽ được bổ xung các hình ảnh để trở thành thoại có hình … Dưới đây là một số yêu cầu chung đối với hệ thống thông tin di động thế hệ ba này : Mạng phải là băng rộng và có khả năng truyền thống đa phương tiện . Nghĩa là mạng phải đảm bảo được tốc độ bit của người sử dụng đến 2 Mbps . Mạng phải có khả năng cung cấp độ rộng băng tần (dung lượng) theo yêu cầu . Điều này xuất phát từ việc thay đổi tốc độ bit của các dịch vụ khác nhau . Ngoài ra cần đảm bảo đường truyền vô tuyến không đối xứng với : tốc độ bit cao ở đường xuống và tốc độ bit thấp ở đường lên . Mạng phải cung cấp thời gian truyền dẫn theo yêu cầu . nghĩa là đảm bảo các kết nối chuyển mạch cho tiếng , các dịch vụ video và các khả năng số liệu gói cho các dịch vụ số liệu . Chất lượng dịch vụ phải không thua kém chất lượng dịch vụ mạng cố định , nhất là đối với tiếng . Mạng phải có khả năng sử dụng toàn cầu , nghĩa là bao gồm cả phần tử thống tin vệ tinh . WARC – 92 ( The World Administrative Ratio Conference held in 1992 ) đã dành các băng tần 1885 – 2025 MHz và 2110 – 2200 MHz Cho IMT – 2000 . Hiện nay Châu Âu và những người sử dụng GSM cùng với Nhật Bản đang phát triển W-CDMA (Wide Band Code Division Multiple Access – Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng ) trên cơ sở UMTS , còn Mỹ thì tập trung phát triển công nghệ thứ hai (IS - 95) và mở rộng tiêu chuẩn này đến IS – 2000. Các tiêu chuẩn di động băng rộng mới được xây dựng trên cơ sở CDMA hoặc CDMA kết hợp TDMA . 4.2. CDMA Để tìm kiếm hệ thống thông tin di động mới người ta đã nghiên cứu công nghệ đa truy nhập theo mã CDMA . Hãng Qualcom đã phát triển công nghệ CDMA cho thông tin di động và đưa ra hai phiên bản đầu dó là IS – 95A (còn được gọi là cdma one) đại diện cho thế hệ thông tin di động 2G và dần chiếm lĩnh được thị trường viễn thông quốc tế . Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ thông tin di động ngay từ các năm đầu của những năm 1990 người ta đã tiến hành nghiên cứu hoạch định hệ thống thông tin di động thứ ba theo tiêu chuẩn IMT - 2000 .Phiên bản ra đời sau là IS – 95B rồi đến IS – 2000 1x được các nhà nghiên cứu cho rằng đang ở bước phát triển tiếp theo đó là thế hệ 2,5G (hay hai cộng ) vì nó chỉ cung cấp được một số trong số các yêu cầu của IMT – 2000 . Theo đà phát triển CDMA mạng băng rộng thế hệ 3G ra đời với phiên bản IS - 2000 3x , W- CDMA…có khả năng truyền thông đa phương tiện với tốc độ bit lên đến 2Mbps dần đáp ứng được các tiêu chuẩn của IMT – 2000 . Các tiêu chuẩn di động băng rộng mới được xây dựng trên cơ sở CDMA hoặc CDMA kết hợp TDMA . Trong tương lai CDMA sẽ đem đến nhiều hy vọng về bước tiến trong công nghệ băng rộng đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng cũng như yêu cầu khắt khe của thị trường công nghệ . Ở Việt Nam , CDMA từng được biết đến như một công nghệ viễn thông tiên tiến , nhưng chưa thực sự phát triển do dịch vụ hạ tầng còn thấp , cũng như những hạn chế bởi chính nhu cầu của người dùng .Trước đây có S-Fone , sau đó là EVN Telecom và mới đây nhất , HaNoi Telecom trở thành nhà cung cấp dịch vụ viễn thông thứ ba sử dụng CDMA làm nền tảng công nghệ để phát triển . Nếu như S-Fone sử dụng công nghệ CDMA IS – 95 (công nghệ được ứng dụng từ năm 1995) và dần nâng cấp , thử nghiệm các chuẩn tiên tiến hơn , thì cùng với EVN Telecom , Hà Nội Telecom cũng mạnh tay sủ dụng chuẩn CDMA 2000 1X ngay từ đầu . CDMA 2000 1X là một công nghệ khá mới , là một lựa chọn công nghệ tối ưu cho các hệ thống viễn thông thế hệ thứ 3 (3G) . Đối với công nghệ viễn thông xu thế tiến lên 3G là một xu thế tất yếu , ở Việt Nam với việc song song tồn tại hai nền tảng công nghệ là GSM và CDMA , quá trình này sẽ diễn ra tương đối rắc rối và giống như một cuộc chạy đua công nghệ . Đối với GSM , các nhà cung cấp dịch vụ theo nền tảng công nghệ này , đầu tiên sẽ phải triển khai từ GSM (2G) sau đó ứng dụng GPRS (2,5G) rồi tiến lên EDGE (đây là một bước chuyển tiếp , cũng có thể coi là một phiên bản của 3G và sau đó mới là một phiên bản chuẩn W – CDMA . Bước cuối cùng này đòi hỏi nhà cung cấp phải có giải tần mới và thay đổi một số thiết bị quan trọng . Nhưng nếu đi từ nền tảng CDMA , quá trình này sẽ diễn ra đơn giản hơn và giảm thiểu được nhiều vấn đề phức tạp trong nâng cấp hệ thống : Từ CDMA IS – 95 ( như S- Fone từng triển khai ) sau khi lên CDMA 2000 1X (như Hà Nội Telecom đang khởi đầu ) rồi lên thẳng CDMA EV-DO (một chuẩn 3G hiện đại đang được nhiều quốc gia như Hàn Quốc , Mỹ , Nhật , Braxin…áp dụng ). Nhiều chuyên gia viễn thông nhận định , năm 2007 sẽ là năm diễn ra cuộc cách mạng CDMA tại Việt Nam . Nếu như CDMA IS – 95 (A và B ) chỉ có thể có được tốc độ truyền dữ liệu và âm thanh từ 14,4 đến 64 kbps , thì CDMA 2000 1X có thể có tốc độ truyền dữ liệu tối đa lên tới 153,6 kbps . Việc sử dụng công nghệ CDMA 2000 1X rõ rang sẽ có những bước cải thiện về dung lượng truyền thoại so với hệ thống GSM , cũng như chất lượng cuộc gọi , giảm số cuộc gọi bị ngắt do lỗi mạng . Điểm được kỳ vọng nhất , chính là việc công nghệ CDMA 2000 1X có thể cho phép duy trì liên tục các kết nối truyền dữ liệu , giao tiếp không dây đơn giản hơn , nhanh hơn và hiệu quả hơn . Một mảnh đất màu mỡ cho các dịch vụ giá trị gia tăng mang cả thế giới giải trí và văn phòng làm việc vào chiếc Mobile trong tay người dùng . Các nhà thiết kế mạng khẳng định , CDMA 2000 1X khi được triển khai , sẽ sẵn sang cho hàng loạt dịch vụ giá trị gia tăng như : Tải trò chơi , thông tin thể thao , gửi thiệp mừng tải nhạc chuông và bảo vệ màn hình , tải các hình ảnh vui, các thông điệp hiện thời , Video Streaming , truyền hình Mobile – TV theo yêu cầu , truy cập Internet , PDA , trợ giúp vào mạng qua máy tính xách tay…Dễ gây chú ý nhất là các dịch vụ download dữ liệu băng rộng không dây khi đang di chuyển với tốc độ cao . Đầu năm 2006 , S-Fone từng thử nghiệm ứng dụng 3G CDMA 1X EV-DO tại Bà Rịa - Vũng Tàu . Tại đây , người dùng điện thoại di động có thể tải về các dữ liệu phim , ảnh , nhạc,…khi đang chạy xe với tốc độ khoảng 60km/h. Với CDMA 2000 1X , Hà Nội Telecom khẳng định có thể đạt được tốc độ truyền tối đa 153,6 kbps , gấp 3-4 lần tốc độ đối với sử dụng GPRS . Và truyền với công suất thấp 200mW (0,2Watt) từ các máy cầm tay CDMA , với thời gian sử dụng pin dài hơn và giảm các nguy cơ tiềm ẩn với sức khỏe . Tháng 12 năm 2005 , EVN Telecom đã tuyên bố băng rộng di động mà đơn vị này thử nghiệm có thể đạt tới tốc độ 156 Kbps và tốc độ này còn có thể tăng hơn nhiều lần nếu có sự hỗ trợ của công nghệ EV-DO. Tương lai của những ứng dụng 3G và ưu việt của các công nghệ mới ở Việt Nam không còn là cái gì xa vời nữa , khi có những đột phá trong cuộc đua công nghệ như thời điểm hiện nay . Tất nhiên , sự phát triển của cả thế hệ thứ 3 còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố : chính sách phát triển của cơ quan quản lý , quyết tâm của doanh nghiệp , thời cơ của thị trường và sự phát triển công nghệ …Nhưng điểm mà ai cũng đồng tình là yếu tố quyết định thuộc về nhu cầu của người tiêu dùng và mức giá dịch vụ .  KẾT LUẬN Trên đây là những trình bày cơ bản về thông tin di động số và công nghệ CDMA IS – 95 . CDMA là một trong những công nghệ hàng đầu thế giới trong lĩnh vực công nghệ viễn thông . Công nghệ CDMA được xây dựng trên cơ sở lý thuyết trải phổ . Lý thuyết trải phổ đã trở thành động lực cho việc phát triển nhiều nghành công nghiệp vô tuyến như : thông tin cá nhân , thông tin đa truy nhập thuê bao vô tuyến ở mạng nội hạt , thông tin vệ tinh , đo cự ly , định vị toàn cầu , ra đa xung … Chính hiệu xuất sử dụng độ rộng băng tần cao và các khả năng đa truy nhập làm cho công nghệ CDMA trở thành công nghệ hàng đầu trong việc giảm nhẹ tắc nghẽn do sự bùng nổ các máy điện thoại vô tuyến di động và cố định cũng như các đầu cuối số liệu vô tuyến .Với hai phiên bản đầu là IS – 95A và IS – 95B rồi đến IS – 2000 với bước tiến vào kỷ nguyên công nghệ ở thế hệ thông tin di động thứ ba (3G) CDMA đã thực sự đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng và chứng tỏ được mình trên thị trường viễn thông quốc tế. Được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo NguyễnVăn Khang em đã hoàn thành bản báo cáo “ Nghiên cứu về thông tin di động số và công nghệ CDMA IS – 95 “. Tuy nhiên bản báo cáo không thể tránh khỏi sai sót rất mang được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và bạn bè để bản báo cáo hoàn thiện hơn . Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn ! TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Giáo trình thông tin di động – TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng , Nhà xuất bản Bưu Điện Hà Nội , tháng 6 - 2002 . 2. cdma one và cdma 2000 tập 1, tập 2 – TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng , Tổng Công Ty Bưu Chính Viễn Thông Việt Nam , Trung Tâm Thông Tin Bưu Điện , Nhà xuất bản Bưu Điện . 3. Lý thuyết trải phổ và ứng dụng – TS . Nguyễn Phạm Anh Dũng , Học Viện Công Nghệ Bưu Chính - Viễn Thông .