HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
CÁC PHƯƠNG PHÁP TĂNG CƯỜNG VÙNG PHỦ SÓNG
CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
THẾ HỆ THỨ 3 WCDMA
NĂM 2009
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
CÁC PHƯƠNG PHÁP TĂNG CƯỜNG VÙNG PHỦ SÓNG
CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
THẾ HỆ THỨ 3 WCDMA
Giáo viên hướng dẫn: ĐẠI TÁ, PGS-TS ĐỖ HUY GIÁC
NĂM 2009
2
3
MỤC LỤC
THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT 8
DANH MỤC CÁC BẢNG 12
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 13
LỜI NÓI ĐẦU 14
Chương 1 16
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ
THỨ BA WCDMA 17
1.1Lịch sử phát triển của thông tin di động tế bào 17
1.1.1Thế hệ thứ nhất 17
1.1.2Thế hệ thứ 2 18
1.1.3Thế hệ thứ 2.5 21
1.1.3.1GPRS (General packet radio services) 21
1.1.3.2EDGE (Enhanced data rates for GSM evulotion) 22

1.2Những yêu cầu với hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3: 22
1.3 Hệ thống thông tin di dộng thế hệ thứ 3 23
1.3.1Giới thiệu 23
1.3.2Một số kĩ thuật sử dụng trong hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3
24
1.3.2.1Nguyên lí trải phổ DS CDMA 24
1.3.2.2Hiện tượng gần xa và điều khiển công suất: 32
1.3.2.2.1Hiêu ứng gần xa 32
1.3.2.2.2Điều khiển công suất 34
1.3.2.3Chuyển giao 39
1.1 Lịch sử phát triển của thông tin di động tế bào 17
1.1.1 Thế hệ thứ nhất 17
1.1.2 Thế hệ thứ 2 18
1.1.3 Thế hệ thứ 2.5 21
1.1.3.1 GPRS (General packet radio services) 21
1.1.3.2 EDGE (Enhanced data rates for GSM evulotion) 22
1.2 Những yêu cầu với hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3: 22
1.3 Hệ thống thông tin di dộng thế hệ thứ 3 23
1.3.1 Giới thiệu 23
1.3.2 Một số kĩ thuật sử dụng trong hệ thống thông tin di động thế hệ thứ
3 24
1.3.2.1 Nguyên lí trải phổ DS CDMA 24
1.3.2.2 Hiện tượng gần xa và điều khiển công suất: 32
1.3.2.2.1 Hiêu ứng gần xa 32
1.3.2.2.2 Điều khiển công suất 34
1.3.2.3 Chuyển giao 39
Chương 2 41
4
CÁC VẤN ĐỀ VỀ VÙNG PHỦ 41
2.1Giới thiệu 41

2.1 Giới thiệu 41
2.2Các yếu tố ảnh hưởng đến vùng phủ: 42
2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến vùng phủ: 42
2.2.1Mô hình tổn hao đường truyền 42
2.2.1 Mô hình tổn hao đường truyền 42
2.2.1.1Mô hình truyền sóng không gian tự do 42
2.2.1.2Mô hình tổn hao đường truyền trên cự li xa 43
2.2.1.3Sự che khuất bóng dâm chuẩn log 44
2.2.2Hiện tượng phading 44
2.2.2 Hiện tượng phading 44
2.2.3Mô hình IMT2000 48
2.2.3 Mô hình IMT2000 48
2.2.3.1Mô hình cho môi trường trong nhà 48
2.2.3.2Môi trường ngoài phố 49
2.2.3.3Môi trường xe cộ
49
2.3Phân tích quỹ đường truyền 50
2.3 Phân tích quỹ đường truyền 50
2.3.1Các thông số quan trọng cần xét 50
2.3.1 Các thông số quan trọng cần xét 50
2.3.2Quỹ đường lên 52
2.3.2 Quỹ đường lên 52
2.3.3Quỹ đường đường xuống 59
2.3.3 Quỹ đường đường xuống 59
3.1 Repeater 61
3.1.1 Khái quát 61
3.1.3 Một số đặc điểm của Repeater: 63
3.1.4 Mô hình triển khai Repeater 64
3.1.5 Một số loại Repeater 67
3.1.6 Ảnh hưởng của Repeater (bộ lặp) 74

3.1.7 Kết luận 75
3.2 Giải pháp phủ sóng cho các văn phòng, nhà cao tầng Inbuiding
(Picocell) 75
3.2.1 Khái quát 75
3.2.2 Ưu điểm của hệ thống Inbuilding 76
3.2.3 Một số đặc điểm kĩ thuật 77
3.2.4 Kết luận 78
3.3 Sử dụng bộ khuếch đai cao tần đường lên TMA (Tower mounted
Amplifier) 79
5
3.3.1 Khái quát 79
3.3.2 Sơ đồ khối và nguyên lí hoạt động TMA 80
3.3.3 Cơ sở toán học 81
3.3.4 Ảnh hưởng của TMA 83
3.3.5 Kết luận 84
3.4 Anten thông minh 84
3.4.1 Khái quát 84
3.4.2 Phân loại và một số đặc điểm của anten thông minh 85
3.4.3 Cơ sở toán học 87
3.4.4 Kết luận 91
3.5 Bộ khuếch đại RF từ xa 91
3.5.1 Khái quát 91
3.5.2 Ảnh hưởng của bộ khuếch đại RF từ xa 93
3.5.3 Kết luận 94
3.6 Cấu hình tối ưu hoá ROC 94
3.6.1 Ảnh hưởng của ROC 95
3.6.2 Kết luận 99
Chương 3 61
CÁC PHƯƠNG PHÁP TĂNG CƯỜNG VÙNG PHỦ 61
3.1 Repeater 61

3.1.1Khái quát 61
3.1.3Một số đặc điểm của Repeater: 63
3.1.4Mô hình triển khai Repeater 64
3.1.5Một số loại Repeater 67
3.1.5.1Repeater vô tuyến: 67
3.1.5.2Repeater Quang 68
3.1.5.3Repeater biến tần (Frequency convertion Repeater) 71
3.1.5.4Repeater khử nhiễu (ICS : Interference cancelling system) 72
3.1.6Ảnh hưởng của Repeater (bộ lặp) 74
3.1.7Kết luận 75
3.2 Giải pháp phủ sóng cho các văn phòng, nhà cao tầng Inbuiding
(Picocell) 75
3.2.1Khái quát 75
3.2.2Ưu điểm của hệ thống Inbuilding 76
3.2.3Một số đặc điểm kĩ thuật 77
3.2.4Kết luận 78
3.3 Sử dụng bộ khuếch đai cao tần đường lên TMA (Tower mounted
Amplifier) 79
3.3.1Khái quát 79
3.3.2Sơ đồ khối và nguyên lí hoạt động TMA 80
3.3.3Cơ sở toán học 81
6
3.3.4Ảnh hưởng của TMA 83
3.3.5Kết luận 84
3.4 Anten thông minh 84
3.4.1Khái quát 84
3.4.2Phân loại và một số đặc điểm của anten thông minh 85
3.4.2.1Đặc điểm của anten thông minh 85
3.4.2.2Các loại anten thông minh 86
3.4.2.2.1Anten chuyển búp: 86

3.4.2.2.2Anten giàn thích nghi : 87
3.4.3Cơ sở toán học 87
3.4.3.1Cải thiện vùng phủ đường xuống nhờ Anten thích nghi 87
3.4.3.2Cải thiện vùng phủ đường lên bằng Anten thích nghi 89
3.4.4Kết luận 91
3.5 Bộ khuếch đại RF từ xa 91
3.5.1Khái quát 91
3.5.2 Ảnh hưởng của bộ khuếch đại RF từ xa 93
3.5.3 Kết luận 94
3.6 Cấu hình tối ưu hoá ROC 94
3.6.1 Ảnh hưởng của ROC 95
3.6.2 Kết luận 99
KẾT LUẬN 100
7
THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT
AAA
AMPS
Adaptive Array Antenna
American Mobile Phone
System
Anten dàn thích nghi
Hệ thống thông tin di động Mỹ
AWGN Additive White Gaussian
Noise
Tạp âm trắng cộng Gauss
BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit
BLER BLock Error Rate Tỉ lệ lỗi nghẽn
BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế khóa chuyển pha cơ
hai
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc
CCPCH Common Phycical Control
Channel
Kênh vật lý điều khiển chung
CDMA Code Division Multiple
Access
Đa thâm nhập phân chia theo
mã
CDR Call drop rate Tỉ lệ rớt cuộc gọi
CEPT Conference of European
Postal and
Telecommunication
Administrations
Hội nghị các cơ quan quản lý
Viễn thông và Bưu chính châu
Âu
CPICH Common Pilot channel Kênh hoa tiêu chung
D-AMPS Digital AMPS Hệ thống AMPS số
DECT Digital Enhanced Cordless
Telecommunication
Hệ thống viễn thông không dây
số tăng cường
DPCCH Dedicated Phycical Control
Channel
Kênh điều khiển vật lý riêng
DPCH Dedicated Phycical
Channel
Kênh vật lý riêng
DPDCH Dedicated Phycical Data Kênh số liệu vật lý chung
8

Channel
DPSK Differential Phase Shift
Keying
Điều chế khóa chuyển pha vi
sai
DS Direct Sequence Chuỗi trực tiếp
DSP Digital signal processing Xử lý tín hiệu số
EDGE Enhanced Data Rates for
GSM Evolution
Tốc độ số liệu gói tăng cường
EIRP Equivalent Isotropic
Radiated Power
Công suất phát xạ đẳng hướng
tương đương
ECF Extended area Coverage
Factor
Hệ số mở rộng vùng phủ
ETSI European
Telecommunication
Standard Institute
Viện tiêu chuẩn viễn thông
châu Âu
FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo
tần số
FDMA Frequency Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo tần
số
FH Frequency Hopping Nhảy tần
GSM Global System for Mobile

Communications
Hệ thống thông tin di động toàn
cầu
GPP Generation Partnership
Project
Dự án cộng tác chung
HPA High power amplifier Bộ khuếch đại công suất cao
HOSR Hanover success rate Tỉ lệ chuyển giao thành công
ICI InterChannel Interference Nhiễu giao thoa giữa các kênh
ICS Interference cancelling
system
Hệ thống khử nhiễu
I.I.D Independent Identically
Distributed
Phân bố giống nhau độc lập
IMT
-2000
International Mobile
Telecommunications - 2000
Tiêu chuẩn hệ thống thông tin
di động toàn cầu - 2000
IS - 95A Interim Standard - 95A Tiêu chuẩn thông tin di động
9
CDMA do Qualcomm đề xuất
IS - 136 Interim Standard - 136 Tiêu chuẩn thông tin di động
TDMA cải tiến do AT&T đề
xuất
ISI InterSymbol Interference Nhiễu giao thoa giữa các ký
hiệu
ITU International

Telecommunication Union
Liên minh viễn thông quốc tế
JPD Japanese Personal Digital
Cellular System
Hệ thống tổ ong số cá nhân
do Nhật Bản đề xuất.
LNA Low noise amplifier Bộ khuếch đại tạp âm thấp
LOS Line Of Sight Đường truyền tầm nhìn thẳng
LSE Least Square Error Sai số bình phương nhỏ nhất
MAI Multiple User Interference Nhiễu giao thoa đa người sử
dụng
MCTD MultiCarrier Transmit
Diversity
Phân tập phát đa sóng mang
MDC Macro Diversity
Combining
Bộ kết hợp phân tập Macro
MMSE Minimum Mean Square
Error
Sai số bình phương trung bình
cực tiểu
MRC Maximum Ratio
Combining
Kết hợp tỷ lệ cực đại
MS Mobile Station Trạm di động
MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di
động
NF Noise Figure Hệ số tạp âm
MUI Multiple User Interference Nhiễu giao thoa đa người sử
dụng

OFDMA Orthogonal FDMA Đa truy nhập phân chia theo tần
số trực giao
OTD Orthogonal Transmit Phân tập phát trực giao
10
Diversity
OVSF Orthogonal Variable
Spreading Factor
Hệ số trải phổ biến đổi trực
giao
P.B.E Probability of Bit Error Xác suất lỗi bit
P-CCPCH Primary CCPCH Kênh vật lý điều khiển chung
sơ cấp
P-CPICH Primary CPICH Kênh CPICH cơ bản
PHS Personal Handy Phone
System
Hệ thống điện thoại cầm tay
cá nhân
PG Processing Gain Độ lợi xử lý
PLL Phase Locked Loop Mạch khóa pha sóng mang
PN Pseudo-Noise Giả tạp âm
PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất
QPSK Quadrature Phase Shift
Keying
Điều chế khóa chuyển pha
cầu phương
REF Range Extension Factor Hệ số mở rộng vùng phủ
RF Radio frequency Tần số vô tuyến
RLB Radio link budget Quỹ đường truyền vô tuyến
RMS Root Mean Square Trung bình bình phương
RNC Radio Network Controler Bộ điều khiển mạng vô tuyến

ROC Rollout optimised
configuration
Cấu hình tối ưu hoá
RRM Radio Resource
Management
Quản lý nguồn tài nguyên vô
tuyến
S-CCPCH Secondary CCPCH Kênh vật lý điều khiển chung
thứ cấp
SBS Switched Beam System Hệ thống búp hướng chuyển
mạch
S-CPICH Secondary CPICH Kênh CPICH thứ cấp
SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm
SS Spread Spectrum Trải phổ
STM1 Synchronous Transport
Module1
Module truyền dẫn đồng bộ
mức 1
STTD Space-Time Transmit Phân tập phát không gian - thời
11
Diversity gian
TDMA Time Division Multiple
Access
Đa truy nhập vô tuyến phân
chia theo thời gian
TMA Tower mounted Amplifier Bộ khuếch đại đường thu
TH Time Hopping Nhảy thời gian
UMTS Universal Mobile
Telecommunication System
Hệ thống viễn thông di động

toàn cầu
VSF Variable Spreading Factor Hệ số trải phổ biến đổi
W-CDMA Wideband Code Division
Multiple Access
Đa truy nhập vô tuyến phân
chia theo mã băng rộng
W-TDMA Wideband Time Division
Multiple Access
Đa truy nhập vô tuyến phân
chia theo thời gian băng rộng
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Các thông số cơ bản của hệ thống tế bào số
Bảng 2.1 Các số mũ của tổn hao trong các môi trường khác nhau
Bảng 2.2 Phụ thuộc dự trữ nhiễu yêu cầu vào tải ô
Bảng 2.3 Thí dụ tính quỹ đường truyền cho tiếng tốc độ 12,2 kbps, đi bộ
ngoài trời
Bảng 2.4 Thí dụ tính quỹ đường truyền cho số liệu tốc độ 128 kbps,trong
nhà
Bảng 2.5 Thí dụ tính quỹ đường truyền cho số liệu tốc độ 384 kbps,trong
nhà
Bảng 2.6 Thí dụ tính quỹ đường xuống cho tiếng 12,2 kbps đi bộ ngoài
trời
Bảng 3.1 Chất lượng sóng trong nhà cao tầng
Bảng 3.2
Yêu cầu thiết kế Inbuilding
Bảng 3.3 Tập các tham số điển hình cho phân hệ máy thu TMA
Bảng 3.4 So sánh giữa bộ khuếch đại RF từ xa và bộ lặp
Bảng 3.5 So sánh dung lượng của một cấu hình trạm gốc thông thường với
12
cấu hình trạm gốc ROC, dựa trên tổn hao truyền sóng cho phép

154,4 dB.
Bảng 3.6 So sánh dung lượng của một cấu hình trạm gốc thông thường so
với cấu hình trạm gốc ROC, dựa trên tổn hao truyền sóng cho
phép 156,6dB.
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1
Sơ đồ khối của hệ thống DS-CDMA
Hình 1.2 Phổ của tín hiệu thu và tạp âm sau bộ nhân
Hình 1.3 Hiện tượng gần xa
Hình 1.4 Điều khiển công suất ở CDMA
Hình 1.5 Điều khiển công suất vòng kín bù trừ phađinh
Hình 1.6 Điều khiển công suất vòng ngoài
Hình 2.1 Phụ thuộc của cường độ tín hiệu thu vào khoảng cách
Hình 2.2 phân tán thời gian
Hình 2.3 Hàm mật độ xác suất Rayleigh
Hình 3.1 Sơ đồ khối Repeater
Hình 3.2 Giải pháp dùng repeater trong trường hợp vùng phủ bị che khuất
Hình 3.3 Giải pháp dùng repeater cho đường hầm
Hình 3.4 Giải pháp dùng repeater ở siêu thị.
Hình 3.5 Giải pháp dùng repeater cho các toà nhà cao tầng.
Hình 3.6 Giải pháp dùng repeater trong sân vận động
Hình 3.7 Sơ đồ khối Repeater vô tuyến
Hình 3.8 Repeater quang
Hình 3.9 Sơ đồ khối Repeater quang
Hình 3.10 Chia sector với Repeater quang
Hình 3.11 Các lớp Repeater quang
Hình 3.12 Repeater quang phủ sóng một khu đô thị
Hình 3.13 Repeater quang phủ sóng đường hầm
Hình 3.14 Mô hình Repeater ICS
Hình 3.15 Bộ khuếch đại TMA

Hình 3.16 Sơ đồ khối TMA
Hình 3.17 Khái niệm về phân hệ máy thu phân tầng (a)Phân hệ máy thu
trạm gốc điển hình WCDMA riêng và GSM/WCDMA chung(b)
Hình 3.18 Mô hình anten thông minh
Hình 3.19 Cấu trúc của trạm gốc sử dụng bộ khuếch đại RF từ xa
Hình 3.20 Cấu trúc của trạm gốc sử dụng cấu hình tối ưu hoá (ROC)
13
Hình 3.21 Bổ sung công suất phát đường xuống do sử dụng cấu hình tối ưu
hoá
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay sự phát triển nhanh của các dịch vụ dữ liệu, đa phương tiện
đưa ra các yêu cầu các dịch vụ tốc độ nhanh , hiệu quả, an toàn và bảo mật.
Do vây những hệ thống băng hẹp với tốc độ hạn chế và chuyển mạch kênh
hiện nay không còn đáp ứng được những yêu cầu mới . Vì vậy cần một hệ
thống thông tin mới với tốc độ cao chất lượng tốt, hệ thống chuyển mạch.
Trước tình hình đó một giải pháp được đưa ra đó là xây dựng hệ thống
thông tin di động mới đó là 3G với tốc độ lí thuyết có thể lên tới 2Mb/s và
áp dụng hệ thống chuyển mạch gói có thể đáp ứng những yêu cầu hiện nay.
Hệ thống này đã được đưa vào áp dụng và mang lại nhiều thành công ở một
số nước như : Nhật Bản, Trung Quốc, Mỹ, châu Âu
Ở Việt Nam hiện nay việc tiến hành triển khai hệ thống 3G cũng đang
được thực hiện ở giai đoạn đầu tuy nhiên đã chứng kiến sự cạnh tranh
quyết liệt giữa các nhà mạng. Có đến 7 nhà mạng tham gia cuộc thi tuyển
lấy giấy phép kinh doanh 3G bao gồm: Viettel, Vinaphone, Mobifone, Gtel,
Sfone, Viêt nam mobi, và EVN telephone,nhưng chỉ có 4 giấy phép 3G. Sự
cạnh tranh này lợi thế có thể sẽ nghiêng về phía các nhà mạng có tiềm lực
lớn và hệ thống cơ sở hạ tầng có sẵn. Nhưng sự kiện này cho thấy một
tương lai tươi sáng cho việc triển khai thành công hệ thống 3G ở Viêt Nam.
14
Có hai con đường tiến lên mạng 3G ở Việt Nam. Con đường thứ nhất từ

các mạng CDMA (Sfone, EVN telephone) tiến lên hệ thống CDMA 2000.
Và con đường thứ hai là từ các mạng GSM tiến lên hệ thống WCDMA.
Mỗi con đường có những thuận lợi và khó khăn riêng trong việc xây dưng
cơ sở hạ tầng cũng như việc cung cấp dịch vụ.
Một trong những khó khăn của việc xây dựng hệ thống 3G đó là vấn đề
về vùng phủ. Băng tần số của hệ thống 3G được xác định là dải tần 2Ghz
với dải tần số cao này việc suy hao trên đường truyền sẽ là rất lớn vì vậy
vùng phủ sẽ bị giảm. Việc xây dựng cơ sở hạ tầng hệ thống 3G dựa trên
những nền tảng sẵn có của hệ thống GSM sử dụng chung các trạm gốc của
GSM gây một khó khăn đó là phải đảm bảo vùng phủ tương tự như hệ
thống GSM. Vấn đề vùng phủ còn có rất nhiều vấn đề ảnh hưởng tới như
tổn hao đường truyền, sự che chắn bởi vật cản, phading Chính vì vậy việc
đảm bảo vùng phủ cho hệ thống 3G là một vấn đề khó khăn cần giải quyết
với mạng 3G.
Đồ án của em dưới dây với tiêu đề ‘’ Các phương pháp tăng cường
vùng phủ cho hệ thống tghông tin di động thế hệ thứ ba WCDMA’’ . Với
mục đích tìm hiểu các phương pháp cơ bản tăng cường vùng phủ cho
WCDMA
Đồ án của em gồm các phần như sau:
Chương1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3
Sơ lược về lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động từ 1G, 2G
và 2.5G. Giới thiệu một số kĩ thuật sử lí truyền dẫn số trong hệ thống thông
tin di động WCDMA.
Chương 2: Một số vấn đề về vùng phủ
15
Tìm hiểu một số vấn đề về vùng phủ và các yếu tố ảnh hưởng đến vùng
phủ.
Chương 3 Một số phương pháp tăng cường vùng phủ sóng
Tìm hiểu và so sánh một số biện pháp tăng cường vùng phủ sóng cho
hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS-TS Đỗ Huy Giác đã tận tình
giúp đỡ em hoàn thành đồ án này !
Tuy nhiên do khả năng còn hạn chế và thời gian có hạn, Đồ án này
không tránh khỏi thiếu sót, mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến
của quý thầy cô và các bạn để đồ án hoàn chỉnh hơn.
Sinh viên thực hiện

Chương 1
16
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ
HỆ THỨ BA WCDMA
1.1 Lịch sử phát triển của thông tin di động tế bào
1.1.1 Thế hệ thứ nhất
Năm 1880, nhà bác học Hertz là người đầu tiên trình diễn về thông tin
vô tuyến. Sau đó năm 1897 Marconi đã thực liên lạc giữa hai máy thu phát
cách xa nhau 18 dặm vùă liên lạc vừa di chuyển. Năm 1921 di động được
áp dụng ở sở cảnh sát Detroit, sử dụng thông tin liên lạc giữa các xe ôtô.
Năm 1932 cảnh sát thành phố Newyork đã thiết lập mạng thông tin tương
đối hoàn chỉnh tuy nhiên các thiết bị thời gian này tương đối kồng kềnh .
Thông tin di động đã được đưa vào sử dụng rộng rãi tại Mỹ năm 1946,
khi đó nó chỉ được sử dụng ở phạm vi thành phố. Hệ thống này có sáu kênh
sử dụng cấu trúc ô rộng với tần số 150MHz. Mặc dù, các khái niệm tế bào,
trải phổ, điều chế số, và các công nghệ hiện đại khác đã được biết đến hơn
50 năm trước đây, nhưng đến những năm 1960 dịch vụ điện thoại di động
tế bào mới xuất hiện. Các hệ thống thông tin di động đầu tiên này ít có tiện
ích và có dung lượng rất thấp. Vào những năm 1980, hệ thống điện thoại tế
bào điều tần song công sử dụng kỹ thuật đã truy nhập phân chia theo tần số
FDMA. Đây là hệ thống sử dụng công nghệ Analog để truyền kênh thoại
trên sóng vô tuyến đến thuê bao di động hay còn được gọi là hệ thống
thông tin di động thế hệ thứ nhất 1G.

Các hệ thống thông tin di động tế bào tương tự nổi tiếng nhất là: Hệ
thống di động tiên tiến (AMPS), hệ thống di động tiên tiến băng hẹp
(NAMPS), hệ thống thông tin truy cập toàn diện (TACS) và hệ thống
NMT.
17
Hạn chế của các hệ thống này là: thiết bị kồng kềnh, chất lượng thoại
kém, phân bổ tần số hạn chế, dung lượng thấp, tiếng ồn khó chịu, không
đáp ứng được các dịch vụ mới của khách hàng….
1.1.2 Thế hệ thứ 2
Với những đòi hỏi về nhu cầu thông tin với chất lượng tôt hơn và nhiều
các dịch vụ mới. Vào cuối thập niên 1980, các hệ thống thế hệ thứ 2 (2G)
được đưa vào khai thác sử dụng công nghệ số đa truy nhập phân chia theo
thời gian TDMA. Hệ thống đa truy nhập TDMA đầu tiên ra đời trên thế
giới là GSM. GSM được phát triển từ năm 1982, CEPT quyết định việc ấn
định tần số dịch vụ viễn thông châu Âu ở băng tần 900 MHz. Đến những
năm giữa thập niên 1990, đa truy nhập phân chia theo mã CDMA trở thành
hệ thống 2G thứ hai khi người Mỹ đưa ra tiêu chuẩn nội địa – 95 (IS – 95)
nay gọi là công nghệ Cdma one.
Ở Việt Nam hệ thống thông tin di động được đưa vào sử dụng năm
1993, hiện nay đã có tới 7 hãng khai thác thị trường di động, có 5 hãng khai
thác ở mạng GSM là VinaPhone, Mobiphone, Viettel Mobile, G-tel, Việt
nam mobi, còn có 2 hãng khai thác mạng CDMA là EVNTelecom (Điện
lực), S-Fone Telecom. Sự cạnh tranh giữa các nhà cung cấp dịch vụ đang
mở ra một tương lai mới cho thị trường thông tin di động ở Việt Nam.
Song song với sự phát triển hệ thống thông tin di động tế bào nói trên, các
hệ thống thông tin di động hạn chế cho mạng nội hạt sử dụng máy cầm tay
không dây số cũng được nghiên cứu phát triển. Hai hệ thống điển hình cho
loại thông tin này là DECT (Digital Enhanad Curdless Telecom) của châu
Âu và PHS của Nhật cũng đã được đưa vào khai thác. Các hệ thống thông
tin di động kỹ thuật nói trên, sử dụng phương pháp đa truy nhập TDMA

18
như GSM (châu Âu), FPC (Nhật), hoặc phương pháp đa truy nhập CDMA
(IS – 95 Mỹ) đều thuộc thế hệ 2G
PDC Bắc Mỹ
IS - 54 IS – 95
Băng tần 800MHz/1,5G
h
800MHz 900MHz
Khoảng
cách tần
số
50kHz (xen kẽ
25kHz)
50kHz (xen
kẽ 25kHz)
1,25 MHz 400kHz
(xen kẽ
200kHz)
Cơ chế
truy
nhập
TDMA/FDD TDMA/FDD DS-
CDMA/FDD
TDMA/FD
D
Cơ chế
mã hoá
11,2kbit/giây
VSEP
5,6kbit/sPSI-

CELPP
13kbit/giây
VSELP
8,5kbit/giây
QCELP tốc
độ biến thiên
4 nấc
22,8kb/s
RPE-PTP-
LPC 11,4
kbit/s EVSI
Phương
pháp
điều chế
QPSK QPSK Đường
xuống:
QPSK
Đường lên:
OPQSK
GMSK
Bảng 1.1 Các thông số cơ bản của hệ thống tế bào số
* Chú thích : RPE: Mã hoá dự báo kích thích xung đều
LTP: Mã hoá dự báo dài hạn
19
LPC: Mã dự báo tuyến tính
FDD: Phân chia theo tần số
PSI-CEPT: Dự báo tuyến tính kích thích mã - đổi đồng bộ âm
Một số ưu điểm 2G GSM :
- Các dịch vụ mạng 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 Swiched Data).
- Các công việc liên quan đến dịch vụ thoại như mã hóa tiếng toàn
tốc cải tiến EFC (Enhanced Full Rate Codec), mã hóa đa tốc độ thích ứng
và khai thác tự do đầu cuối các Codec tiếng.
- Các dịch vụ bổ sung như chuyển hướng cuộc gọi, hiển thị tên chủ
gọi, chuyển giao cuộc gọi và các dịch vụ cấm gọi mới.
- Cải thiện liên quan đến 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 dịch vụ trả tiền trước,
tính cước nóng và hỗ trợ cho ưu tiên vùng gia đình.
- Tăng cường công nghệ SIM.
- Dịch vụ mạng thông minh CAMEL (Customised Application for
Mobile Networrk Enhanced Logic).
- Các cải thiện chung như chuyển mạng GSM – AMPS, các dịch vụ
định vị, tương tác với các hệ thống thông tin di động vệ tinh và hỗ trợ định
tuyến tối ưu.
20
1.1.3 Thế hệ thứ 2.5
1.1.3.1 GPRS (General packet radio services)
Hệ thống thông tin di động 2G cung cấp dịch vụ tiếng và số liệu trên
cơ sở chuyển mạch kênh. GSM chỉ hỗ trợ truyền số liệu tốc độ cao nhất là
9,6 kb/s, tốc độ này không thể đáp ứng các dịch vụ internet hiện nay . Vì
vậy cần một giải pháp hiệu quả hơn để đảm bảo tốc độ truyền số liệu hiệu
quả hơn. Một trong số những giải pháp đó là GPRS.
Dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS)là sự phát triển của hệ thống thông
tin di động GSM có hỗ trợ chuyển mạch gói. Nó được viện các tiêu chuẩn
viễn thông châu âu (ETSI) đề xuất.
GPRS sử dụng một gói chuyển mạch truyền dẫn gói dữ liệu tốc độ cao
và báo hiệu hiệu quả hơn hệ thống GSM. Nó tối ưu mạng và sử dụng tài

nguyên vô tuyến. Nó duy trì chặt chẽ sự tách biệt hệ thống vô tuyến và hệ
thống mạng, cho phép hệ thống mạng được sử dụng các công nghệ truy
nhập vô tuyến khác.
GPRS xác định các kênh vô tuyến mới và cho phép phân kênh động
cho người sử dụng.GPRS đạt được tố độ số liệu cao hơn nhưng vẫn sử
dụng giao diện vô tuyến gần giống như GSM(cùng kênh tần số 200 khz và
trên 8 khe thời gian). Tuy nhiên GPRS các MS có thể truy nhập cùng lúc
nhiều khe thời gian. GPRS được thiết kế đẻ cung cấp các dịch vụ gói tốc độ
cao hơn so với GSM. Về mặt lí thuyết GPRS có thể cung cấp tốc độ số liệu
lên tới 171 kb/s , nhưng thực tế nó không thể đạt được tốc độ 50 kb/s do
phải dành một phần dung lượng cho việc hiệu chỉnh lỗi trên đường truyền.
Ưu điểm của GPRS :
- Tốc độ truyền tải dữ liệu cao
21
- Vẫn có thể gọi và nhận cuộc gọi , nhận và gửi SMS mà không ảnh
hưởng đến việc truy cập GPRS.
- Chỉ tính cước khi truyền tải dữ liệu mà không phải trả cước theo thời
gian truy nhập.
- Kết nối tức thời liên tục.
- Phát triển các dịch vụ đa phương tiện (WAP, internet, Email, MMS).
1.1.3.2 EDGE (Enhanced data rates for GSM evulotion)
Các tốc độ dữ liệu tăng cường cho GSM phát triển là một công nghệ
giao diện vô tuyến mới nâng cao dung lượng mạng và tốc độ dữ liệu người
sử dụng cho mạng GPRS / GSM. Nó được định chuẩn bởi viện các tiêu
chuẩn viễn thông châu âu(ETSI).
Mục đích chính của EDGE là tăng các khả năng cho qua số liệu của
mạng GSM/GPRS. Nói cách khác là nén nhiều bit hơn trong một giây ở
sóng mang có cùng độ rộng băng tần 200 khz và 8 khe thời gian. Để thực
hiện điều này sơ đồ điều chế được chuyển từ sơ đồ điều chế khoá chuyển
pha Gau-xơ cực tiểu (GMSK) sang sơ đồ điều chế 8-PSK. Về mặt lí thuyết

EDGE có thể hỗ trợ tốc độ số liệu lên tới 384 kb/s. EDGE tiến bộ hơn
nhiều so với GPRS nhưng nó vẫn chưa đạt đến yêu cầu mong muốn của
3G, vì vậy chỉ có thể coi nó là thế hệ 2,5G.
1.2 Những yêu cầu với hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3:
Sự ra đời của hệ thống thông tin di động thế hệ 3 tạo ra tương lai rộng
mở cho nghành viễn thông di động. Tuy nhiên để đạt được điều đó nó phải
đảm bảo các yêu cầu khắt khe hiện nay đó là:
22
- Tiêu chuẩn hoá thống nhất trên toàn cầu.
- Tăng chất lượng thoại tương đương thoại hữu tuyến.
- Tăng cường các dịch vụ đa phương tiện.
- Tốc độ truyền tải dữ liệu cao.
- Sử dụng phương thức chuyển mạch gói, truyền tải dữ liệu không đối
xứng.
- Hiệu suất sử dụng kênh và phổ tần cao hơn.
Để đáp ứng được những yêu cầu này một mạng di động thế hệ 3 phải đảm
bảo khắc phục được những ảnh hưởng xấu của môi trường truyền dẫn,
phading, và năng cao chất lượng tín hiệu thu phát.
1.3 Hệ thống thông tin di dộng thế hệ thứ 3
1.3.1 Giới thiệu
Sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ số liệu mà IP đã đặt ra các
yêu cầu mới đối với công nghiệp viễn thông di động. Thông tin di động thế
hệ thứ hai mặc dù sử dụng công nghệ số nhưng vì là hệ thống băng hẹp và
được xây dung trên cơ chế chuyển mạch kênh nên không thể đáp ứng được
các dịch vụ mới này. Trong bối cảnh đó ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hóa
hệ thống thông tin di dộng thế hệ ba với tên gọi IMT-2000. Sự ra đời của
hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba với những tiêu chuẩn mới mang lại
nhiều hứa hện cho thị trường thông tin di động với khả năng cung cấp
nhiều các dịch vụ đa phương tiện mới. Đây cũng là bước phát triển mới của
thông tin di động. Hệ thông thông tin di động 3G mang lại khả năng cung

cấp nhiều dịch vụ viễn thông bao gồm : thoại, dữ liệu tốc độ thấp và cao,
thoại có hình ảnh, các dịch vụ đa phương tiện
23
Các tiêu chuẩn chung của IMT-2000:
- Sử dụng dải tần số 2G:
Đường lên : 1885 – 2025 Mhz
Đường xuống : 2110 – 2200 Mhz
- Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cjo các loại hình thông tin vô
tuyến:
- Sử dụng các phương tiện khai thác khác nhau ( Trong công sở, ngoài
đường, trên xe, Vệ tinh)
- Có thể hỗ trợ các dịch vụ (chuyển mạng quốc tế, các dịch vụ đa
phương tiện)
- Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.
Môi trường hoạt động của IMT-2000 chia thành 4 vùng với các tốc độ
bit Rb như sau :
- Vùng 1: trong nhà, ô pico Rb <= 2 Mb/s
- Vùng 2 : thành phố, ô micro Rb <= 384 Mb/s
- Vùng 3 : ngoại ô, ô macro Rb <= 144 Mb/s
- Vùng 4 : toàn cầu Rb = 9.6 Mb/s
1.3.2 Một số kĩ thuật sử dụng trong hệ thống thông tin di động thế hệ
thứ 3
1.3.2.1 Nguyên lí trải phổ DS CDMA
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba được xây dựng chủ yếu dựa
trên công nghệ CDMA. Trải phổ chuỗi trực tiếp là một kĩ thuật xử lí số
quan trọng sử dụng cho hệ thống CDMA. Kĩ thuật trải phổ trực tiếp mang
lại cho hệ thống WCDMA khả năng bảo mật và tính chống nhiễu cao.
24
b
1

(t)
t
1
2Pcos(2 f t + )
c
1
b
2
(t)
t2
2Pcos(2 f t + )
c
2
b
k
(t)
tk
2Pcos(2 f t + )
c
k
c
1
(t)
C
2
(t)
Ck(t)
R(t)
N(t)
Hình 1.1 Sơ đồ khối của hệ thống DS-CDMA

Trên hình 1.1, có K tín hiệu phát đồng thời từ các máy di động MS tới
máy thu tại trạm gốc BS. Mỗi tín hiệu được gán một chỉ số k, trong đó k =
1, 2, …, K. Dạng sóng số liệu cơ số hai (±) b
k
(t) là hàm chữ nhật có biên độ
+1 hay –1 và có thể đổi dấu sau T
b
giây. Dạng sóng trải phổ (±) c
k
(t), cũng
có hình chữ nhật, nhưng nó tuần hoàn và có tốc độ cao hơn nhiều so với tốc
độ bit số liệu. Ta coi rằng thời gian một bit số liệu (T
b
giây) chứa đúng một
chu kỳ (N chip) mã trải phổ sao cho tốc độ chip bằng N/T
b
= 1/T
c
, trong đó
T
c
là thời gian chip hay độ rộng chip. Vì thế tốc độ chip (ký hiệu là R
c
) gấp
N lần tốc độ bit (R
b
= 1/T
b
). Thực chất, do dạng sóng số liệu được điều chế
ở dạng sóng trải phổ và sóng mang nên sóng trải phổ chuỗi trực tiếp cho tín

hiệu k là:
( ) ( ) ( ) ( )
kckkk
tfAtctbts
θπ
+= 2cos
(1.1)
Trong đó,
P
T
E
b
b
2
2
=
,
b
T
A
2
=
, với E
b
là năng lượng bit, P là công
suất trung bình của s
k
(t), k = 1, 2, …, K, c
k
(t) là mã trải phổ lưỡng cực nhận

25