fax, truyền các tin nhắn Ngày nay thông tin di động đang phát triển hết sức
mạnh mẽ trên phạm vi toàn thế giới, càng ngày càng tiến tới chia sẻ thị trờng và
thay thế từng mảng các dịch vụ thông tin cố định.
Hình 1a. Phác cho chúng ta một khía cạnh dự báo về tơng quan giữa các
dịch vụ về thông tin di động và thông tin cố định trong tơng lai gần ở châu Âu,
trong đó cho thấy từ năm 1998 trở đi lợi nhuận từ các dịch vụ thông tin di động
sẽ bắt kịp và vợt rất nhanh lợi nhuận thu đợc từ các dịch vụ cố định.
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
Hình1a. Dự báo lợi nhuận một số loại hình dịch vụ thông tin (châu Âu).
1.2. Đặc điểm truyền sóng trong thông tin di động:
Đặc điểm truyền sóng trong thông tin vô tuyến di động là tín hiệu thu đ-
ợc ở máy thu bị thay đổi so với tín hiệu đã bị phát đi cả về tần số biên độ, pha
và thơi gian giữ chậm. Các thay đổi này có tính chất rất phức tạp. Sự tác động
của chúng tới chất lợng liên lạc phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố khác nhau
nh địa hình khoảng cách liên lạc, giải tần, khí quyển tốc độ truyền tin tốc độ di
chuyển của các trạm di động, mật độ thuê bao trên một đơn vị diện tích , ăng
ten, công suất phát, sơ đồ điều chế Tuy vậy về cơ bản chung ta có thể chia
__________________________________________________________________________
5
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Fixed Service Supphers
Module Service Supphers
một cách vắn tắt các ảnh hởng truyền sóng này thành ảnh hởng của hiệu ứng
dopler, tổn hao đờng truyền và pha ding.
1.2.1. Hiệu ứng dopler:
Là sự thay đổi thay đổi tần số của tín hiệu thu đợc so với tín hiệu đã đợc
phát đi, gây bởi chuyển động tơng đối giữa máy thu và máy phát trong qúa trình
truyền sóng. Gỉa sử một sóng mang không bị điều chế có tần số fc đợc phát tới
một máy thu đang di động với vận tốc v. Tại máy thu, tần số của tín hiệu nhận
đợc theo tia sóng thứ i sẽ là f=fc+fm.cos trong đó i là góc tới của tia sóng thứ
i so với hớng chuyển động của máy thu, fm là lợng dịch tần. Dopler fm = v.fc/c
với c là vận tốc ánh sáng. Nh vậy chỉ trong trờng hợp máy thu đứng im so với
máy phát (v=0) hoặc máy thu đang chuyển động vuông góc với góc tới của tín
hiệu (cosi =0 ) thì tần số dữ liệu thu đợc mới có sự thay đổi so với tần số tín
hiệu phát. Hiệu ứng dopler sẩy ra mạnh nhất khi máy thu di động theo phơng
của tia sóng tới (cosi = 1). Điều này thờng sảy ra trong thông tin di động khi
máy thu đặt trên xe di chuyển trên các xa lộ, còn các ăng ten trạm phát thì đợc
bố chí dọc theo xa lộ (đợc gán trên các cầu vợt ngang qua xa lộ chẳng hạn).
1.2.2. tổn hao đ ờng chuyền:
Là lợng suy giảm mức điện thu so với mức điện phát mức điện trung bình
của tín hiệu thu giảm dần theo khoảng cách do công suất của tín hiệu trên một
đơn vị diện tích của mặt sóng cầu giảm dần khoảng cách giữa các ăng ten thu và
phát, do hấp thụ của môi trờng truyền Tổn hao đờng truyền phụ thuộc vào tần
số bức xạ, địa hình, tính chất môi trờng mức độ di động của các chớng ngại vật,
độ cao ăng ten, loại ăng ten Trong thông tin vô tuyến tế bào, trong nhiều trờng
hợp tổn hao đờng truyền tuân theo luật mũ 4 tức là tăng tỉ lệ với luỹ thừa 4 của
khoảng cách. Về nguyên tắc tổn hao đờng truyền hạn chế kích thớc tế bào và cự
ly liên lạc song trong nhiều trờng hợp ta có thể lợi dụng tính chất tổn hao đờng
__________________________________________________________________________
6
truyền để phân chia hiệu quả các tế bào và cho phép tái dụng tần số một cách
hữu hiệu làm tăng hiệu quả sử dụng tần số.
1.2.3. Pha-ding:
Trong những quãng cách tơng đối ngắn mức tín hiệu thu trung bình có
thể coi là hằng số, tuy nhiên mức điện tức thời của tín hiệu thu tại ăng ten lại có
thể thay đổi nhanh với những lợng tiêu biểu tới 40 dB. Những thay đổi nhanh
mức điện thu tức thời này đợc gọi là pha-ding nhanh.
Giả sử một trạm cố định phát một sóng ngang không bị điều chế, trạm
thu di động sẽ thu đợc không chỉ một thành phần sóng mang đã đợc phát đó mà
là cả một tổ hợp các tia sóng do tín hiệu bị phản xạ, nhiễu xạ bởi các cao ốc, tán
xạ, và các trớng ngại vật linh tinh khác trớc khi tới máy thu. Thực tế trong hầu
hết các môi trờng mỗi tia sóng thu đợc tại máy thu di động đều phải chịu những
thay đổi (phụ thuộc vào đờng đi của nó) về pha, thời gian giữ chậm riêng, biên
độ cũng nh dịch tần dopler. Kết quả là tín hiệu mà trạm di động thu đợc có thể
khác một cách căn bản với sóng mang đã phát. Trong trờng hợp nghiêm trọng,
tổng vec tơ của tín hiệu tới theo nhiều tia có thể giảm tới một giá trị rất thấp.
Hiện tợng này gọi là pha ding nhiều tia khi máy di động di chuyển, mức thu
bị pha - ding theo từng quãng cách nửa bớc sóng dọc theo hành trình của nó
một pha ding rất sâu xảy ra, tín hiệu thu đợc có thể giảm tới không, tỉ số tín/
tạp nhỏ hơn không, khi đó đầu ra máy thu hoàn toàn tuỳ thuộc vào nhiễu của
kênh.
Trong thức tế sóng mang đợc diều chế. Trong thông tin di động số ảnh h-
ởng của đặc tính truyền dẫn còn phụ thuộc vào tỷ lệ số giữa độ dài một dấu
(Symbol) và trải giữ chậm (Delay Spread) của kênh vô tuyến biến đổi theo thời
gian. Độ trải giữ chậm có thể xem nh độ dài của tín hiệu thu đợc khi một xung
cực hẹp đợc truyền đi. Nếu số liệu đợc truyền với tốc độ thấp thì chúng có thể
giải quyết đợc dễ dàng tại phần thu. Đó là sự bành trớng do truyền theo nhiều
tia của một xung số liệu thì kết thúc trớc khi xung tiếp theo đợc phát đi. Tuy thế
__________________________________________________________________________
7
nếu ta cứ tăng tốc độ truyền số liệu lên mãi tới một lúc mỗi dấu số liệu sẽ trải
hẳn sang các dấu số liệu lân cận, tạo ra xuyên nhiễu giữa các dấu ISI
(InterSymbol Interference). Nếu không có các mạch san bằng kênh nhằm loại
bỏ ISI thì tỷ lệ lỗi bít BER (Bít Erro Ratio) sẽ lớn tới mức không thể chấp
nhận đợc. Giả sử ta vẫn cứ truyền số liệu với tốc độ lớn song đa máy di động lại
gần trạm cố định đồng thơì giảm một cách thích hợp công suất phát tức là nếu
thu hẹp kích thớc tế bào thì trải giữ chậm của từng tia nhìn chung là nhỏ khi đó
ISI sẽ còn không đáng kể do đó không cần san bằng kênh.
Pha ding đợc gọi là phẳng nếu nó xảy ra nh nhau suốt cả dải tần số
của kênh. Pha ding là chọn lọc theo tần số khi đó xảy ra đồng đều trong giải
tần số của kênh, gây lên ISI. Nh vậy kích thớc tế bào có ảnh hởng rất quan trọng
tới đặc điểm truyền sóng. Đối với các tế bào có kích thớc lớn các mạch san
bằng là bắt buộc ngay cả khi truyền tốc độ thấp (vài chục kb/s) ngợc lại với các
siêu vi tế bào (Picocell) trong đó trải giữ chậm nhỏ hơn 1às nhiều, pha ding
là phẳng ngay cả với tốc độ số liệu vài Mb/s, khi đó mạch san bằng là không
cần thiết. ở đây cần nhấn mạnh thêm rằng việc có đợc đờng truyền nhìn thẳng
LOS (Line Of Sight) giữa máy thu và máy phát (thờng sảy ra trong các vi
tế bào) có ý nghĩa cải thiện chất lợng liện lạc đặc biệt.
1.3. Phân loại các hệ thống thông tin vô tuyến di động:
Theo cấu trúc đặc điểm và phơng thức truy nhập các hệ thống thông tin
vô tuyến di động có thể đợc phân chia thành nhiều loại khác nhau. Theo cấu
trúc, chúng thờng đợc phân chia thành: hệ thống mạng tế bào hệ thống viễn
thông không dây và vành vô tuyến địa phơng. Theo đặc tính, các hệ thống vô
tuyến di động có thể đợc phân chia thành các hệ thống liên tục (Analogue) và
các hệ thống số (Digital). Trong thông tin di động, các phơng thức đa truy nhập
(ghép kênh) sau thờng đợc sử dụng: Đa truy nhập theo tần số FDMA
(Frequency Division Multiple Access) đa truy nhập theo thời gian TDMA
(Time Division Multiple Access) và đa truy nhập theo mã CDMA(Code
__________________________________________________________________________
8
Division Multiple Access). Do khuân khổ có hạn trong phần này em chỉ điểm
qua những đặc yếu nhất của từng loại hệ thống vô tuyến di động theo phân loại
nêu trên.
1.3.1. Phân loại theo cấu trúc:
- Mạng tế bào (Cellular Mobile Radio):
Việc liên lạc trong thông tin vô tuyến di động tế bào đợc tiến hành giữa
một hệ thống trạm gốc cố định BS (Base Station) đợc bố trí theo các vùng địa lý
và các trạm di động MS (Mobile Station) diện tích địa lý trong đó các MS liên
lạc trức tiếp với các BS đợc gọi là một tế bào (Cell) có thể coi biên của một tế
bào đợc xác định bởi khoảng cách cực đại mà MS có thể ra khỏi BS mà liên lạc
vẫn còn cha chở lên không thể chấp nhận đợc về lý thuyết các tế bào thờng đợc
bố chí có dạng tổ ong với kích thớc thích hợp cho phép tái dụng tần số nhằm đạt
đợc mật độ ngời sử dụng thích hợp trong thực tế hình dáng thực và kích thớc tế
bào phụ thuộc vào địa hình công suất phát, mật độ ngời sử dụng, loại ăng ten và
độ cao của ăng ten Thônng thờng trong địa hình nông thôn tế bào có thể có
bán kính tới 35km, trong các đô thị con số này chỉ còn một vài km thậm chí chỉ
còn vài trăm mét đến 1km. Mạng vô tuyến tế bào đợc dùng để tổ chức PLMR,
GSM, IS 54/IS 136, IS95 (CDMA) Là các hệ thống vô tuyến tế bào
tiêu biểu.
- Viễn thônng không dây CT (Cordless Telecommunication ):
Các mạng không dây đợc thiết kế cho mạng di động phủ sóng những
khoảng cách tơng đối nhỏ nh trong các môi trờng công sở nhà máy Do kích
thớc tế bào nhỏ tốc độ chuyền số liệu có thể khá cao mà không cần các mạch
san bằng phức tạp, thậm chí cũng không nhất thiết phải áp dụng mã hoá kênh.
Các mạng không dây tiêu biểu là DECT (Digital European Coidless
Telecommunication ) của châu Âu, CT 2 của Anh.
- Vành vô tuyến địa ph ơng (Wireless Local Loop):
__________________________________________________________________________
9
Đợc sử dụng để nối thêu bao điện thoại tới mạng điện thoại công cộng
bằng các thiết bị vô tuyến. Chất lợng liên lạc, độ an toàn thông tin của vành vô
tuyến điạ phơng thì cũng tơng tự nh mạng hữu tuyến. Tuỳ lĩnh vực áp dụng cự li
liên lạc có thể là 200m đến 500m trong địa hình đô thị và có thể tới 20km trong
vùng nông thôn. Thủ tục lắp đặt nhanh chóng, lắp đặt, bảo trì và điều phối khá
rẻ. Tại những vùng nông thôn hoặc ngoại ô hẻo lánh nơi có mật độ thuê bao
thấp việc đặt các đờng dây thuê bao điện thoại mới không thấy kinh tế thì vành
vô tuyến địa phơng trở nên rất hiệu quả.
1.3.2. Phân loại theo đặc tính:
- Vô tuyến di động liên tục:
Là các hệ thống điện thoại vô tuyến di động thế hệ thứ nhất, tín hiệu
thoại là tín hiệu liên tục điều chế FSK (Frequency Shift Keying). Ghép kênh
chủ yếu theo tần số các kênh điều khiển thì đã dợc số hoá.
- vô tuyến di động số :
Cả tín hiệu thoại lẫn các kênh điều khiển dều là tín hiệu số. Ngoài dịch
vụ điện thoại truyền thống hệ thống vô tuyến di động số còn cho phép khai thác
một loạt các dịch vụ khác nh truyền các tin ngắn, tuyền fax, truyền liệu Tốc
độ truyền cao và có khả năng mã hoá thông tin.
1.3.3. Phân loại theo ph ơng thức đa truy nhập :
- Đa truy nhập theo tân số (FDMA):
Đợc sử dụng chủ yếu trong thông tin di động thế hệ thứ nhất, trong đó hai
giải tần số có độ rộng W đợc sử dụng cho đờng truyền xuống (DowsLink) từ
BS tới MS và đờng truyền lên (Up - Link) từ MS tới BS. Mỗi một ngời sử dụng
chiếm một tần con có độ dộng W/N gọi là kênh và sử dụng kênh đó trong suốt
thời gian liên lạc. Đặc điểm: tốc độ chuyền thấp, khó áp dụng các dịch vụ
không thoại, hiệu quả sử dụng tần số thấp, có bao nhiêu kênh trong một tế bào
__________________________________________________________________________
10
thì phải có bấy nhiêu máy thu - phát làm việc trên bấy nhiêu tần số kênh đặt tại
BS, do đó kết cấu BS cồng kềnh.
- Đa truy nhập theo thời gian (TDMA):
Đợc sử dụng trong hầu hết các hệ thống vô tuyến di động thế hệ thứ hai
hoàn toàn số háo. Với loại truy nhập theo thời gian này, mỗi ngời sử dụng
chiếm cả giải tần W trong một khe thời gian nhất định, tuần hoàn trong suốt
thời gian liên lạc. Đặc điểm: dễ dàng mở các dịch vụ không thoại, thiết bị trạm
BS khá đơn giản do chỉ cần một máy thu phát làm việc trên một cặp tần số ứng
với các đờng lên, xuống cho nhiều ngời sử dụng (8 ngời sử dụng đối với GSM),
hiệu quả sử dụng tần số cao hơn so với các hệ thống FDMA. Đối với loại đa
truy nhập này, do tốc độ chuyền số liệu khá cao, ISI tồn tại trong quá trình liên
lạc, do đó trong nhiều trờng hợp các mạch san bằng khá phức tạp là cần thiết.
Đồng bộ cũng là một vấn đề đối với phơng thức da truy nhập này.
- Đa truy nhập theo mã (CDMA):
Là một dạng của đa truy nhập phổ trải SSMA (Spread Speetrum Multiple
Access), trong đó mỗi một ngời sử dụng dùng toàn bộ phổ tần nh với TDMA,
trong toàn bộ thời gian của cuộc gọi nh đối với FDMA. Các kênh đợc phân biệt
với nhau nhờ việc sử dụng các mã giải nhiễu PN (Pseudo Noise). Các u điểm
nổi bật của CDMA là hiệu quả sử dụng phổ rất cao, khả năng tái dụng tần số rất
cao, phơng án bố chí tần số sử dụng trong các tế bào rất đơn giản, độ an toàn
thông tin và khả năng làm việc trong các điều kiện nhiễu mạnh rất cao Mặc
dầu có các u điểm nổi bật nh vậy, cho đến nay CDMA chỉ đợc sử dụng hạn chế
do các vấn đề có liên quan tới điều khiển công suất, đồng bộ và việc tìm ra các
mã PN cung cấp số kênh lớn. Cũng cần phải nhấn mạnh thêm rằng, do hoàn
cảnh lịch sử hệ thống GSM (TDMA) đã đợc chấp nhận ở châu Âu và nhiều nớc
khác trên thế giới, bảo đảm tính lu động (Roaming) quốc tế trên một diện rất
rộng trên toàn cầu nên việc chiếm lĩnh thị trờng và việc cạnh tranh của các hệ
thống CDMA hiện thời có khó khăn. Tuy nhiên, trong tơng lai gần, khi nhu cầu
__________________________________________________________________________
11
về thuê bao di động tăng lên rất lớn, các biện pháp kỹ thuật và công nghệ đủ
mạnh thì các hệ thống CDMA sẽ chiếm u thế tuyệt đối. Theo ý kiến của các
chuyên gia hàng đầu thế giới, các thế hệ tiếp theo (thứ ba, thứ t) của thông tin di
động sẽ là các hệ thống CDMA và các phát triển của nó. Khái niệm về các ph-
ơng thức đa truy nhập đợc minh hoạ trên hình 1b.
Hình 1b. Các phơng thức đa truy nhập.
1.3.4. Phân loại theo ph ơng thức song công:
Các phơng thức song công trong thông tin di động là theo tần số FDD
(Frequeney Division Duplex) sử dụng chủ yếu trong thông tin vô tuyến tế bào
hay trong vành vô tuyến dịa phơng, trong đó liên lạc đi và về giữa BS và MS
thực hiện trên hai tần số khác nhau bố trí trên hai giải tần khác nhau: TDD đợc
sử dụng trong các mạng liên lạc không dây CT. Với TDD, chỉ một giải tần số đ-
ợc dành cho liên lạc cả đi lẫn về và cấu trúc khung thời gian liên lạc đợc áp
__________________________________________________________________________
12
dụng. Việc phát từ BS tới MS diễn ra trong một nửa khung thời gian và nửa
khung thời gian kia thì dành cho việc phát theo chiều ngợc lại. Trong thực tế, để
đạt đợc dung lợng thích hợp, các phơng thức đa truy nhập và các phơng thức
song công đợc sử dụng chộn lẫn, tạo ra các loại hệ thống TDMA/FDD/FDMA
(nh trong CT-2), TDMA/TDD/FDMA (nh trong DECT), hay CDMA/FDD (nh
trong các hệ Qualcomm CDMA cung cấp bởi Qualcomm).
1.4. Các đặc điểm cơ bản của một số hệ thống vô tuyến di động hiện
nay:
Các đặc tính cơ bản của một số hệ vô tuyến di động hiện nay đợc cho ở
bảng 1.
__________________________________________________________________________
13
Assurnes Frequency re-use N/A méan not applicable.
Bảng 1. Các thông số cơ bản của một số hệ thống vô tuyến di động hiện nay.
Chơng II. MạNG ĐIệN THOạI GSM TOàN QUốC
2.1. Giới Thiệu:
GSM định rõ tiêu chuẩn mạng thông tin di động công cộng (PLMN). Hệ
thống thông tin di động GSM sử dụng dải tần số f = 900 mhz, trong băng tần
__________________________________________________________________________
Sytem TACS GSM DCS. 1800 Qualcomm
CDMA
ISS4 CT2 DECT Unite
Forwar Band
Reverse Band
Muhiple Access
Dopler
Carries Spacing
Chunnels /carrier
Bandwidth/chaunel
Modulation
Modulation Rate
Voice Rate
Speech codec
Uncoded Voice Rate
Control Channel Name
Control Channel Rate
Control Massage Size
Control Delay
Perk power (Mobile)
Mean Power (Mobile)
Power Control
Voice Activity Delecition
Handover
Dynanue Channel Allocation
Min. Cluster Seze
Capacity/cell/MHz
935 - 950
890 - 905
FDMA
FDD
25
1
5O
FM
N/A
N/A
N/A
N/A
-
-
-
-
o.6 10
0.6 10
Yes
Yes
Yes
No
7
2.8
35- 960
890-915
TDMA
FDD
200
8
50
GMSK
271
22.8
RPE-LTP
18
SACCH
967
184
480
2.20
0.25-2.5
Yes
Yes
Yes
No
3
6.7
1805-1880
1710-1785
TDMA
FDD
200
9
50
GMSK
271
22.8
RPE-UTP
13
SACCH
967
184
480
0.25-2
0.03-0.25
Yes
?
Yes
No
3
6.7
869-894
821-849
CDMA
FDD
1250
55-65
21
QPSK
1228
9.6
CELP
1.2 . 9.6
SACCH
800
1
1.25
0.6-3
0.6-3
Yes
Yes
Yes
N/A
1
16.5
869-894
824-849
TDMA
FDD
30
3
20
DQPSK
48.6
13
VSELF
8
SACCH
600
65
210
0.6-3
0.6-3
Yes
?
Yes
No
?
?
64-868
64-868
FDMA
TDD
100
1
100
FSK
72
32
ADPCM
32
D
2000
64
32
10mW
5mW
Yes
No
No
Yes
N/A
N/A
1880-1900 MHz
1880-1990 MHz
TDMA
TDD
1728 kHz
12
114 kHz
GSMK
1152 kb/s
32 kb/s
ADPCM
32 kb/s
C
6400 b/s
64 bits
10 ms
250mW W
10mW W
No
No
Yes
Yes
N/A
N/A Duplex chs/cell/MHz
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét