Mà hoá tốc độ 1/8 Tiền sử lý tín hiệuĐánh giá thông số I HC QUC GIA TP.HCM I HC CễNG NGH Gói đợc tạo khuân TIN THễNG à hoá ốc độ Tạo khuân gói Mà hoá tốc độ 1/2 Xác định tốc độ định tốc ®é Thiết kế hệ thống CDMA Giáo viên hướng dẫn: ThS Trần Bá Nhiệm Thành viên nhóm: 08520236 08520579 08520048 CE03 - 4/2012 MMT03 – 5/2011 Nguyễn Văn Minh Lê Đặng Quang Lê Thế Công Thiết kế hệ thống CDMA 1.1 Sự phát triển công nghệ thông tin di động 1.1.1 Tổng quan hệ thống điện thoại di ®éng tỉ ong 1.1.1.1 Tỉng quan : Trong hƯ thống điện thoại di động tổ ong tần số mà máy di động sử dụng không cố định kênh mà kênh đàm thoại đợc xác định nhờ kênh báo hiệu máy di động đợc đồng tần số cách tự động Vì ô kề nên sử dụng tần số khác nhau, ô cách xa khoảng cách định tái sử dụng tần số Để máy di động trì gọi liên tục di chuyển ô tổng đài điều khiển kênh báo hiệu kênh lực lợng theo di chuyển máy di động để chuyển đổi tần số máy di động thành tần số thích hợp cách tự động dẫn đến hiệu sử dụng tần số tăng lên kênh RF BS kề định vị 1cách có hiệu nhờ việc tái sử dụng tần số dung lợng thuê bao đợc phục vụ tăng lên Hình 1.1 1.1.1.2 Cấ u hình hệ thống : Hệ thống điện thoại di động tổ ong bao gồm máy điện thoại di động, BS, MSC (trung tâm chuyển mạch điện thoại di động) + Máy điện thoại bao gồm thu / phát RF , anten điều khiển + BS gồm thu /phát RF để kết nối máy di động với MSC, anten, điều khiển, đầu cuối số liệu nguồn + MSC sử lý gọi đến từ BS, cung cấp chức điều khiển trung tâm cho tất BS cách hiệu để truy nhập vào tổng đài mạng điện thoại công cộng, MSC bao gåm bé phËn ®iỊu khiĨn bé phËn kÕt nèi cc gọi, thiết bị ngoại vi, cung cấp chức thu thËp sè liƯu cíc ®èi víi cc gäi ®· hoàn thành Các máy di động BS MSC đợc liên kết với thông qua đờng kết nối thoại số liệu Mỗi máy di động sử dụng 1cặp kênh thu/phát RF kênh lu lợng không cố định 1kênh RF mà thay đổi thành tần số RF khác phụ thuộc vào di chuyển máy di động suốt qúa trình gäi nªn cc gäi cã thĨ thiÕt lËp qua bÊt kênh đà đợc xác định vùng Tổng đài tổ ong kết nối đờng đàm thoaị để thiết lập gọi máy di động với với thuê bao cố địnhvà trao đổi thông tin báo hiệu đa dạng qua đờng số liệu MSC BS 1.1.1.3 Sự phát triển hệ thống tổ ong : Hệ thống điện thoại di động thơng mại đợc đa vào áp dụng sử dụng băng tần 150MHz Saint - Louis - Mỹ vào năm 1946 với khoảng cách kênh 60KHz số lợng kênh bị hạn chế đến Đây hệ thống bán song công ngời đàm thoại bên nói đợc ngời bên nói, việc kết nối nhận nhờ điện thoại viên Sau nhờ cải tiến mà hệ thống IMTS - MJ bao gồm 11 kênh băng tần 150KHz hệ thống ITMSMK bao gồm 12 kênh băng tần 450 MHz đà đựơc sử dụng vào năm 1969 hệ thống song công 1BS phục vụ cho vïng b¸n kÝnh réng tíi 80 Km 1.1.1.3.1 TDMA : Trong th«ng tin TDMA nhiỊu ngêi sư dơng sóng mang trục thời gian đợc chia thành nhiều khoảng thời gian nhớ để dành cho nhiều ngời sử dụng cho chồng chéo TDMA đợc chia thành TDMA băng rộng TDMA băng hẹp, Mỹ Nhật sử dụng TDMA băng hẹp, châu Âu sử dụng TDMA băng rộng, nhng hai hệ thống đợc coi nh tổ hợp FDMA TDMA thực tế ngời sử dụng dùng kênh đợc ổn định tần số khe thời gian băng tần Ngời sử dụng Ngời sử dơng Ngêi sư dơng Khe thêi gian Khe thêi gian Khe thêi gian Khe thêi gian Khe thêi gian Khe thêi gian 30KHz 1.1.1.3.2 GSM (Group Special Mobile) : GSM lµ hƯ thống thông tin số châu Âu tơng thích với hƯ thèng b¸o hiƯu sè Chóng sư dơng hƯ thống TDMA với cấu trúc khe thời gian tạo nên linh hoạt truyền thoại, số liệu thông tin điều khiển Hệ thống GSM sử dụng băng tần (890 - 960) MHz để truyền tín hiệu từ máy di động đến BS băng tần (935 - 960) MHz để truyền tín hiệu từ BS đến máy di ®éng CÊu tróc khung cđa hƯ thèng GSM : 2047 siªu khung = 51 ®a khung (6,12s) 50 or siêu khung = 26 đa khung (6,12s) 25 Ta cã b¶ng tóm tắt tham số Tham số tích quỹ đờng truyÒn Pm dBm 23,01 - Suy hao Dupenxer DUP dB - Suy hao cáp đầu cuối Lc dB Gm dBi - Độ lợi cho phân tập anten trạm gốc Gdiv dB 4,0 - Độ lợi anten thu tr¹mg gèc Gb db 29,9 - Suy hao cáp máy thu trạm gốc Lbr dB 3,0 - Mức tín hiệu máy thu Xb dBm -119 - Độ lợi chuyển giao mềm GGHO dB - Dự phòng pha đinh Các thông số khác Giá trị - Độ lợi anten đầu cuối Các thông số trạm gốc Đơn vị - Công suất phát tối đa đầu cuối Các tham số thiết bị đầu cuối Ký hiệu Mfadinh dB - Suy hao th©n thĨ Lb dB - Suy hao t¶i Ct¶i dB - Suy hao thâm nhập vào nhà xe Ltnh dB 10 áp dụng công thức: Pil = Pm + Gm + Gb + Gdiv + GSHO - Lp+ - DUP - Lb+ - Lbr - Mfadinh - Lc - Ct¶i - Lth.nhËp = 23,01 + + 29,9 + + - 140,51 - - - - - - - 10 = Pil = -105,6dBm < 119dBm Gi¶ thiÕt sư dơng số liệu sau để thực phép tính cần thiết nghiên cứu quỹ đờng truyền cho hớng hớng Tổng ERP kênh lu lợng Pt= 57dB ERP cđa MS Pme = 20dB Sè lỵng Nt = 22 Thõa sè tÝch cùc tiÕng kªnh lu lợng Cf = 0,45 EIPR kênh hoa tiêu Pp=51,5dBm EIRP kênh tìm gọi Ppg = 46,95dBm EIRP kênh đồng hồ Ps =41,5dBm Các tổn hao lọc pháp cáp Lt = 2,5dB Tổn hao cáp thu di động cỏ máy Lm = 3dB Hệ số khuếch đại anten phát ô Gt = 29,9 dBi Hệ số khuếch đại anten di động Gt = 0dBi Tỉn hao trun sãng trung b×nh Lp = 140,51 Dù trữ che tối/pha đinh 10g chuẩn A1 = 8dB Hệ số tạp âm BS Nt = 5dB Tốc độ bít kênh lu lợng br = 9.600bps Tốc độ bít kênh lu lợng br = 9.600bps Tốc độ bít kênh đồng brs = 1.200bps Tốc độ bít kênh tìm gọi brpg = 4.800bps Hớng đi: Pt = Pt -10lg22 - 10lg0,45 = 57 - 13,42 + 3,46 = 47,04dB Pc = 10lg (100,1Pt+ 100,1Ps + 100,1Pp + 100,1Ppg) = 10lg (105,7 + 104,15 + 105,15 + 104,695) = 58,49dBm Pu= Pt -Gt + Lc = 47,04 - 29,9 - 2,5 = dBm Pm = Pc + Lp - Al + Gm - Lm = 58,49 - 140,51 - + - = - 93,02dBm Pa = Pc - Gt + Lc = 58,49 - 29,9 + 2,5 = 31,09 dBm Ptr = Pt - Lp - Al + Gm - Lm = 47,04 - 140,51 - + - = -104,47dBm Ppr = Pp -Lp - Al + Gm - Lm = 51,5 - 140,51 - + - = -100,00dBm Ppg = Ppg -Lp - Al + Gm - Lm = 46,95 - 140,51 - + - = -104,56dBm Psr = Ps -Lp - Al + Gm - Lm = 41,5 - 140,51 - + - = -110,01dBm Iut = 10lg (100,1Pm - 100,1Ptr) - 10lgBW = 10lg (10-9,302 - 10-10,447) - 10lg 1228800 = -154,23 dBm/Hz Ict = Int + 10lg (1/fr -1) = -154,23 + 10lg (1/0,65 - 1) = -158,79dBm/Hz It = 10lg (100,1Int + 100,1 Ict) = 10lg (10-15,423 + 10-15,879) = -152,93 Iup = Pm - 10lgBW = -93,02 - 10lg1228800 = -153,91 dBm/Hz Icp = Iup + 10lg (1/fn -1) = -153,91 + 10lg(1/0,65 - 1) = -158,47dBm/Hz Ip = 10lg (100,1Iup + 100,1Icp) = 10lg (10-15,391 + 10-15,659) = -152,6dBm/Hz Iupg - 10lg (100,1Pm - 10-10,456) - 10lg 1228800 = -154,22dBm/Hz Icpg = Iupg + 10lg (1/fr - 1) = -158,98dBm/Hz Ipg = 10lg (100,1Pupg + 100,1Pcpg) = 10lg (10-15,422+ 10-15,878) = -152,91dBm/Hz 19,64 Ius =10lg (100,1Pm- 100,1Psr) - 10lgBW= 10lg (10-9,302 +10-11,0) - 10lg 1228800= -153,9dBm/Hz ics = ius + 10lg (1-fn - 1) = -158,56dBm/Hz is = 10lg (100,1Pus+ 10Pcs) = 10lg (10-15,4 +10-14,456) = -144,1dBm/Hz N0= 10lg (290 x 1,38 x 10-23) + T/f + 30 = -165,97 dBm/Hz Kênh lu lợng: Eb/(No + It) = Ptr - 10lgbr - 10lg [100,1It + 100,1No] = -104,47 - 10lg 9800 - 10lg[10-15,293+ 10-16,597] = 8,43dBm Kªnh hoa tiªu: Eb/(No +Ip) = Ppn - 10lgBn - 10lg[100,1Ip+ 100,1N0] = - 100,01 - 10lg122800 - 10lg[1015,26 - 10-16,597] = -8,49dBm Kênh tìm gọi: Eb/(No + Ipg) = Ppgr - 10lg brpg - 10lg[100,1Ipg+ 100,1No] = -100,01 - 10lg4.80010lg[10-15,291- 10-16,597] = 11,33dBm Kênh đồng bộ: Eb/(No +is) - Psr - 10lg brs - 10lg[100,1is + 100,1No] = -110,01 - 30,79 - 10lg [10-15,856+ 10-16,597] = 16,9dBm * Híng vỊ: Pma = Pme + Lm - Gm = 20 + - = 23dBm Pcu = Pme + Lp - A1 + Gl - Lt = 23-140,51-8 + 29,9 - 2,5 = -98,11dBm Iutr = Pcu + 10lg (T/f - 1) + 10lg Ca - 10lgBN = -98,61 + 13,22 - 3,46 - 60,894 = -149,29dBm/Hz ictr = Iutr + 10lg(1/fr -1) = -149,744 - 2,688 = -153,85dBm/Hz itr = 10lg (100,1intr+ 100,1ictr) = 10lg (10-14,974 +10-15,243) = - 147,98dBm/Hz No = 10lg (290 x 1,38 x 10-23) + nhiÒu + 30 = -165,98 dBm/Hc - Tû số tín hiệu kênh lu lợng hớng Eb No + itr = Pcu - 10lgbrr - 10lg (100,1itr + 100,1Tb) = -98,01-39,82 + 14,62 = 9, 89bB 3.2.5.5- ThiÕt kế mạng truyền dẫn BSC với BTS hệ thống CDMA - WLL Hệ thống CDMA-WLL đợc đề nghị sử dụng hệ thống cáp quang, mạng bao gồm đờng tuyến cáp quang nối từ vị trí Cell (nơi đặt BTS) đến vị trí lắp đặt BSC/MSC BSC kết nối với tổng đài nội hạt LE (Local exchange) thông qua giao diện V5.2 tất chức chuyển mạch, tích cực tổng đài nội hạt mạng thông tin mạng cố định cung cấp, mạng WLL đóng vai trò nh mạng truy cập Hình vẽ: Cấu trúc mạng CDMA - WLL Packet Switched Core Network (PCN) OMC-P NMS HA AAA PDSN IWE RS BTS Abis BCS V5.2 BCS OMC-R Radio Network (RN) Dung lỵng trun dÉn (sè lng E1) cđa BTS đợc xác định lu thoại yêu cầu, theo mục tiêu chất lợng cấp phục vụ GOS hệ thống phải đợc chọn 0,02 Kết nối vật lý đờng truyền dẫn BSC với BTS sử dụng luồng E1 Nhng để tận dụng đặc điểm việc mà hoá tốc độ biến đổi CDMA, việc chuyển lu thoại báo hiệu đờng nối E1 dùng chế độ truyền gói liệu không phân kênh điều có nghĩa luồng E1 không hỗ trợ 30 kênh Mặc dù mà hoá tốc độ biến đổi 13Kbps phân phối lu thoại với tốc độ khác 1.200, 2.400, 4.800, 9.600 14.400Kbps nhng để đảm bảo chất lợng ta giả định lu thoại truyền tốc độ 14.400 bps, tốc độ truyền liệu tối đa luồng E1 giả định 2.048 Kbps nh giả định dành 10% cho phần đầu chứa báo hiệu luồng E1 hỗ trợ khoảng 131 kênh tác ®éng ®ång thêi Nh vËy sÏ cÇn ®Õn luång E1 (cho phép 262 gọi đồng thời cho đờng truyền dẫn BSC BTS) 3.3- Kết thiết kế Sau tính toán dung lợng, bán kính phủ sóng trạm gốc, quỹ đờng truyền thiết kế đờng truyền dẫn ta có kết sau: Hệ thống CDMA-WLL 2000 thuê bao Thành phần mạng Số lợng Đặc tính Tần số hoạt ®éng 800MHZ, Sector, sãng mang Vocoder 13Kbps hc Kbps Công suất phát 37,51 dbm Hệ số khuếch đại anten Gt = 29,9dbi Độ nhạy máy thu trạm gèc (Pi1) = -119dBm §é cao anten h = 50m Bộ điều khiển trạm gốc Dung lợng: Min 50 erlang (0,0278erlang/Sub) Min 2000 BHCA Sè BTS ®iỊu khiĨn 3BTS/BSC Eb/It = 6dB Bộ phận liên kết chức (IWU) Hỗ trợ Fax nhóm 3, chuẩn moden U365,V42 Hệ thèng trun dÉn (2E1/1 hƯ thèng ) C¸p quang (2 luồng E1 BTS - BSC) Trạm gốc KT LUN Hệ thống CDMA sử dụng công nghệ trải phổ để truyền tín hiệu trạm gốc máy đầu cuối thuê bao Các tín hiệu xuất nh tạp âm Gaussian theo mẫu gần nh biến ngẫu nhiên Gaussian, nh việc sử dụng dạng sóng nhị phân ngẫu nhiên gần giống nh dùng dạng sóng tạp âm Gaussian nhờ linh động dễ dàng điều chế dạng sóng với tín hiệu số chứa thông tin nên việc trải phổ thu đợc hiệu thực tế có giá trị Với kỹ thuật trải phổ trực tiếp (DS) có khả truyền thông tin tốc độ cao Trong hệ thống CDMA có độ rộng thông lớn, hệ số tái sử dụng tần số thuận lợi cho việc quy hoạch mở rộng dụng lợng hệ thống cách có điều khiển kênh băng tần CDMA đợc sử dụng chung cho tất BS Với việc phân tập đa đờng để cải tiến chất lợng thoại, sử dụng kỹ thuật mà hoá khác để tăng độ tin cậy tÝnh b¶o mËt tèt HƯ thèng CDMA cung cÊp chøc điều khiển công suất hai chiều từ BTS đến máy di động (MS) ngợc lại mục đích điều khiển công suât phát máy di động tín hiệu phát tất máy di động môtk vùng phục vụ thu đợc với độ nhạy trung bình thu BS So với công nghệ truyền thông nh AMPS, TDMA CDMA đợc xem nh công nghệ có tính thuyết phục hấp dẫn nhà khai thác nh ngời sử dụng Đối với nhà khai thác CDMA cung cấp dung lợng gấp 10 lần hệ thống AMRS, đặc biệt hệ thống WLL số thuª bao mét Cell cđa CDMA cã thĨ gÊp lÇn TDMA Vïng phđ song cđa CDMA réng gióp phát triển khai vị trí Cell nên giảm đợc chi phí xây dựng mạng Dựa vào tính u việt kỹ thuật CDMA nh trên, hệ thống di động vô tuyến nội hạt đà không ngừng phát triển, điều chứng tỏ công nghệ CDMA đà trở thành công nghệ truy cập vô tuyến điện tiên tiến IS - 95 đà trở thành tiêu chuẩn đợc chấp nhận giới đặc biệt Châu ... công nghệ CDMA TDMA : 1.6.1 Dung lỵng hƯ thèng : HiƯn công nghệ CDMA đà đa hiệu phổ tần lớn nhiều so với công nghệ TDMA, liệu CDMA gia tăng gấp 10 đến 20 lần so với AMPS đến lần so với công nghệ. . .Thiết kế hệ thống CDMA 1.1 Sù ph¸t triĨn cđa công nghệ thông tin di động 1.1.1 Tổng quan hệ thống điện thoại di động tổ ong 1.1.1.1 Tổng quan : Trong hệ thống điện thoại di... xem xét có đa công nghệ CDMA vào để triển khai hệ thống WLL di động PSB thay cho hệ thống TDMA hành Thực tế chứng minh CDMA có chi phí đầu t thấp TDMA Trong việc ứng dụng công nghệ WLL so với