Tài liệu Nghiên cứu giải pháp xử lý tín hiệu để cải thiện chất lượng truyền số liệu trong mạng tính toán di động thế hệ thứ 3

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THƯỢNG ĐỨC NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ TÍN HIỆU ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG TRUYỀN SỐ LIỆU TRONG MẠNG TÍNH TOÁN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI: 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THƯỢNG ĐỨC NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ TÍN HIỆU ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG TRUYỀN SỐ LIỆU TRONG MẠNG TÍNH TOÁN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3 Nghành: Chuyên ngành: Mã số: Công nghệ thông tin Truyền dữ liệu và mạng máy tính 60 48 15 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Hồng Quân HÀ NỘI: 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THƯỢNG ĐỨC NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ TÍN HIỆU ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG TRUYỀN SỐ LIỆU TRONG MẠNG TÍNH TOÁN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI: 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THƯỢNG ĐỨC NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ TÍN HIỆU ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG TRUYỀN SỐ LIỆU TRONG MẠNG TÍNH TOÁN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3 Nghành: Chuyên ngành: Mã số: Công nghệ thông tin Truyền dữ liệu và mạng máy tính 60 48 15 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Hồng Quân HÀ NỘI: 2010 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết quả đạt đƣợc trong luận văn là sản phẩm của riêng cá nhân tôi, không sao chép của ngƣời khác. Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những điều đƣợc trình bày hoặc là của cá nhân hoặc là đƣợc tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và đƣợc trích dẫn hợp pháp. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỉ luật theo quy định cho lời cam đoan của mình. Hà Nội, 10/2010 Nguyễn Thƣợng Đức 2 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................ 4 DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. 5 BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................ 6 MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 9 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3 (3G). ........................................................................................................ 11 1.1 Các đặc điểm của W-CDMA [4] ............................................................... 12 1.2 Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của W-CDMA [4] ....................................... 15 1.3 Cấu trúc mạng W-CDMA ......................................................................... 17 1.3.1 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN .................................................... 19 1.3.2 Giao diện vô tuyến [8] ....................................................................... 21 1.4 Kết luận chƣơng . ..................................................................................... 24 CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG TRUYỀN DẪN. ................................................................................... 25 2.1 Các mô hình truyền tín hiệu. [1]............................................................... 26 2.2 Tổn hao trong không gian tự do [1] .......................................................... 28 2.3 Truyền lan nhiều đƣờng [9] ....................................................................... 29 2.3.1 Mô hình hai tia [6] ............................................................................. 30 2.3.2 Mô hình 10 tia [3] .............................................................................. 32 2.4 Mô hình thực nghiệm ............................................................................... 33 2.4.1 Mô hình Okumura [3] ......................................................................... 33 2.4.2 Mô hình Hata [9] ............................................................................... 33 2.4.3 Mô hình Hata mở rộng....................................................................... 34 2.4.4 Mô hình tuyến tính từng khúc ........................................................... 34 3 2.4.5 Hệ số suy hao trong nhà..................................................................... 35 2.5 Mô hình tổn hao đƣờng đơn giản [3] ....................................................... 36 2.6 Fadinh che tối ............................................................................................ 37 2.7 Kết hợp suy hao đƣờng và quá trình che tối............................................. 39 2.8 Xác suất gián đoạn theo suy hao đƣờng và che tối. .................................. 40 2.9 Kết luận chƣơng...................................................................................... 40 CHƢƠNG 3: GIẢM XÁC SUẤT LỖI BẰNG CÁC GIẢI PHÁP PHÂN TẬP ANTEN. .............................................................................................................. 41 3.1 Giới thiệu ................................................................................................... 41 3.2 Tạo các đƣờng truyền độc lập ................................................................... 41 3.3 Phân tập thu .............................................................................................. 43 3.3.1 Mô hình hệ thống ................................................................................ 43 3.3.2 Phƣơng pháp phân tập kết hợp lựa chọn (Selection Combining) ...... 45 3.3.3 Phân tập kết hợp ngƣỡng (Threshold Combining) ........................... 52 3.3.4 Kết hợp với tỉ lệ cực đại (MRC – Maximal Ratio Combining) ......... 54 3.3.5 Kết hợp cùng độ lợi (Equal-Gain Combining) .................................. 60 3.4 Phân tập phát ............................................................................................. 63 3.4.1 Kênh đã biết tại đầu phát .................................................................... 63 3.4.2 Kênh chƣa biết tại đầu phát – Sơ đồ Alamouti................................... 65 3.4 Kết luận chƣơng...................................................................................... 67 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 69 PHỤ LỤC ............................................................................................................ 70 4 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.2: Cấu trúc UTRAN ............................................................................... 20 Hình 2.1: Tổn hao đƣờng, che tối và đa đƣờng (multipath) ............................... 26 Hình 2.2: Hình học kết hợp với chuyển dịch Doppler ........................................ 27 Hình 2.3: Các sóng thành phần phản xạ, nhiễu xạ. ............................................. 29 Hình 2.4: Mô hình hai tia .................................................................................... 30 Hình 2.5: Mô hình 10 tia. .................................................................................... 32 Hình 2.6: Mô hình tuyến tính từng khúc cho tổn hao đƣờng .............................. 35 Hình 3.1: Kết hợp tuyến tính ............................................................................... 44 Hình 3.2: SNR trong phân tập thu sử dụng SC trênh kênh fading Rayleigh ..... 48 Hình 3.3: Xác suất gián đoạn của SC trong kênh fading Rayleigh ................... 50 Hình 3.4: Pb sử dụng điều chế BPSK cho SC trong fading Rayleigh ................ 51 Hình 3.5: SNR của SSC. ..................................................................................... 52 Hình 3.6: SNR trong phân tập thu sử dụng MRC trênh kênh fading Rayleigh .. 56 Hình 3.7: Xác suất gián đoạn của MRC trong kênh fading Rayleigh ................ 58 Hình 3.8: Pb sử dụng điều chế BPSK trong kênh fading Rayleigh với MRC ... 59 Hình 3.8: SNR trong kênh fading Rayleigh với MRC ........................................ 61 Hình 3.10: SNR trong phân tập thu sử dụng SC, MRC, EGC. ........................... 62 5 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của W-CDMA ..................................... 16 Bảng 2.1: Tổn hao vách ngăn điển hình ............................................................. 36 Bảng 2.2: Hàm mũ tổn hao đƣờng điển hình ...................................................... 37 6 BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT AWGN Additive White Gaussian Noise BPSK Binary Phase Shift Keying CDMA Code Division Multiple Access CN Core Network EDGE Enhanced Data rate for GSM Evolution. EGC Equal-Gain Combining FDD Frequency Division Duplex FDMA Frequence Division Multiple Access FSK Frequency Shift Keying GSM Global System for Mobile Communication GPRS General Packet Radio Services IMT-2000 International Mobile Telecommunication ISDN Integrated Servive Digital Network LOS Line Of Sight MS Mobile Station MSC Mobile Service Switching Center MRC Maximal Ratio Combining NSS Network and Switching Subsystem OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access ODMA Opportunity Driven Multiplex Access PSTN Public Switched Telephone Network QPSK quadrature phase shift keying SC Selection Combining SSC Swith and Stay Combining 7 RNS Radio Network Subsystem SDMA Space Division Multiple Access SNR Signal To Noise Ration TDMA Time Division Multiple Access TDD Time Division Duplex TPC Tranmission Power Control UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network UMTS Universal Mobile Telecommunnication System WCDMA Wideband Code Division Multiplex Access 8 LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả mọi ngƣời đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn. Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Hồng Quân, Thầy đã trực tiếp hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình, chu đáo và có những nhận xét, góp ý quý báu giúp tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn cho đến khi luận văn đƣợc hoàn thiện. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô giáo trong bộ môn Truyền dữ liệu và Mạng máy tính - Trƣờng Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Sau cùng, tôi xin cảm ơn chân thành tới gia đình cùng tất cả bạn bẽ đã luôn động viên, khích lệ tôi trong cuộc sống, lao động và học tập. Hà Nội, 10 tháng 10 năm 2010 Nguyễn Thƣợng Đức 9 MỞ ĐẦU Trao đổi thông tin luôn là nhu cầu cấp thiết trong xã hội hiện đại. Các hệ thống thông tin di động với lợi thế giúp con ngƣời trao đổi thông tin mọi lúc, mọi nơi đang ngày càng chiếm ƣu thế và khẳng định ƣu điểm nổi trội. Lộ trình GSM-GPRS-EDGE-3G tỏ ra đặc biệt phù hợp với các mạng thông tin di động của nhiều nƣớc trên thế giới. Đối với các nhà khai thác mạng di động GSM thì cái đích đến 3G là hệ thống CDMA băng rộng (W-CDMA) theo chuẩn IMT-2000. Tại Việt Nam, các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 cũng đã và đang đƣợc các nhà khai thác ráo riết triển khai và đƣa vào sử dụng. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 với nhiều ƣu điểm vƣợt trội về công nghệ và dịch vụ. Tuy vậy môi trƣờng fading hạn chế nhiều đến dung lƣợng và chất lƣợng truyền tin trên đó. Việc nghiên cứu, tìm ra giải pháp giảm can nhiễu để tăng dung lƣợng, giảm xác suất lỗi truyền số liệu trên đó là một bài toán hết sức cần thiết. Để thực hiện giảm can nhiễu trong hệ thống 3G, các nhà nghiên cứu tập trung vào các hƣớng chính:  Tìm các giải pháp mã hóa có độ chống nhiễu cao.  Dùng các loại mã sửa sai phù hợp với đặc tính kênh truyền dẫn.  Cân bằng chống fading.  Phân tập cho máy thu – phát. Trong luận văn này, học viên nghiên cứu giải pháp thu phân tập, tiến hành tính toán, mô phỏng để từ đó tìm ra số anten phù hợp cho hệ thống phân tập thu để có hiệu quả tốt nhất. Luận văn đƣợc chia làm ba chƣơng. Chƣơng một giới thiệu những nét đặc trƣng về hệ thống thông tin di động 3G. Chƣơng hai tập trung nghiên cứu các yếu tố làm suy giảm chất lƣợng thu tín hiệu. Tính toán xác suất lỗi thu trong một số hoàn cảnh truyền dẫn của kênh. Đây là chƣơng làm nền tảng cho tính toán xác suất lỗi và so sánh chúng trong 10 hoàn cảnh không sử dụng giải pháp phân tập và sử dụng giải pháp phân tập ở chƣơng ba. Chƣơng ba tìm hiểu về các giải pháp phân tập sử dụng trong phân tập thu. Mô phỏng để làm rõ hiệu năng của hệ thống đƣợc cải thiện khi sử dụng các giải pháp phân tập kết hợp. Đƣa ra đánh giá các giải pháp phân tập đó. 11 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3 (3G). Sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ số liệu, IP đã đặt ra các yêu cầu mới đối với công nghiệp viễn thông di động. Thông tin di động thế hệ hai mặc dù sử dụng công nghệ số nhƣng là hệ thống băng hẹp và đƣợc xây dựng trên cơ chế chuyển mạch kênh nên không thể đáp ứng đƣợc các dịch vụ mới này. Trong bối cảnh đó, ITU đã đƣa ra đề án tiêu chuẩn hóa hệ thống thông tin đi động thế hệ thứ ba với tên gọi IMT-2000. IMT-2000 đã mở rộng đáng kể khả năng cung cấp dịch vụ và cho phép sử dụng nhiều phƣơng tiện thông tin. Mục đích của IMT-2000 là đƣa ra nhiều khả năng mới nhƣng đồng thời đảm bảo sự phát triển liên tục của thông tin di động thế hệ thứ hai (2G). Thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) xây dựng trên cơ sở IMT-2000 đƣợc đƣa vào phục vụ từ năm 2001. Các hệ thống 3G cung cấp nhiều dịch vụ viễn thông bao gồm: thoại, số liệu tốc độ bit thấp và cao, đa phƣơng tiện, video cho ngƣời sử dụng làm việc ở cả vùng công sở lẫn vùng dân cƣ hay trên các phƣơng tiện vận tải. Các tiêu chí chung để xây dựng IMT-2000 nhƣ sau:  Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz nhƣ sau: - Đƣờng lên:1885-2025 MHz. - Đƣờng xuống: 2110-2200 MHz.  Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình vô tuyến. - Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến. - Tƣơng tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông.  Sử dụng các phƣơng tiện khai thác khác nhau. - Trong công sở. - Ngoài đƣờng. - Trên xe. - Vệ tinh.  Có thể hỗ trợ các dịch vụ nhƣ: 12 - Các phƣơng tiện nhà ảo (VHE: Virtual Home Environment) trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạch toàn cầu. - Đảm bảo chuyển mạch quốc tế. - Đảm bảo dịch vụ đa phƣơng tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạch kênh và số liệu chuyển mạch gói.  Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện. Môi trƣờng hoạt động của IMT-2000 đƣợc chia thành bốn vùng với tốc độ bit Rb nhƣ sau: 1. Vùng 1: Trong nhà, ô pico, Rb  2 Mbit/s. 2. Vùng 2: Thành phố, ô micro, Rb  384 kbit/s. 3. Vùng 3: Ngoại ô, ô macro, Rb  144 kbit/s. 4. Vùng 4: Toàn cầu, Rb = 9,6 kbit/s. Các công nghệ đƣợc nghiên cứu để đƣa ra các đề xuất cho hệ thống thông tin di động thứ ba bao gồm:  W- CDMA ( Wideband CDMA: CDMA băng rộng ).  W- TDMA ( W TDMA: TDMA băng rộng ).  TDMA/ CDMA băng rộng.  OFDMA ( Orthogonal Frequency Division Multiple Access: Đa truy cập phân chia theo tần số trực giao).  ODMA ( Opportunity Driven Multipe Access: Đa truy cập phân chia theo cơ hội). W- CDMA nhận đƣợc nhiều sự ủng hộ nhất, trƣớc hết nhờ tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau, đặc biệt là các dịch vụ tốc độ bit thấp và trung bình. Nhƣợc điểm của W- CDMA là hệ thống không cấp phép trong băng TDD với phát thu liên tục, không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chống nhiễu ở các phƣơng tiện làm việc nhƣ máy điện thoại không dây. 1.1 Các đặc điểm của W-CDMA [4] W-CDMA có các đặc điểm sau đây.  Hiệu suất sử dụng tần số cao. 13 Về nguyên tắc, dung lƣợng tiềm năng của hệ thống đƣợc xem nhƣ giống nhau ngay cả khi các công nghệ đa truy cập nhƣ TDMA và FDMA đƣợc ứng dụng. Trong khi CDMA thƣờng đƣợc coi là có hiệu suất sử dụng tần số cao, điều này nên đƣợc hiểu theo nghĩa là trong CDMA rất dễ để nâng cao hiệu suất sử dụng tần số. Ví dụ, CDMA có thể đạt đƣợc một mức hiệu suất chắc chắn nhờ kỹ thuật điều chỉnh công suất phát chính xác. Ngƣợc lại TDMA sẽ phải sử dụng đến kỹ thuật phân chia kênh động cực kỳ phức tạp để đạt đƣợc cùng mức hiệu suất nhƣ vậy. Việc sử dụng các công nghệ cơ bản của hệ thống CDMA theo đúng cách sẽ đem lại hiệu suất sử dụng tần số cao cho hệ thống.  Dễ dàng quản lý tần số Do CDMA cho phép các ô lân cận chia sẻ cùng một tần số nên không cần phải quy hoạch tần số. Ngƣợc lại, trong các hệ thống sử dụng FDMA và TDMA cần phải đặc biệt chú ý đến việc quy hoạch tần số do vị trí lắp đặt các trạm trong thực tế thƣờng dẫn tới việc phải xét đến những mẫu truyền lan sóng bất quy tắc và các đặc tính địa hình phức tạp. Cần phải chú ý rằng các quy hoạch tần số không hoàn chỉnh sẽ làm giảm hiệu suất sử dụng tần số. CDMA không cần có quy hoạch tần số nhƣ thế.  Công suất phát của máy di động thấp. Nhờ có quá trình tự điều chỉnh công suất phát (TPC) mà hệ thống WCDMA có thể giảm tỉ số Eb/N0 (tỷ số tín hiệu trên nhiễu) ở mức chấp nhận đƣợc. Điều này không những làm tăng dung lƣợng hệ thống mà còn làm giảm công suất phát yêu cầu để khắc phục tạp âm và nhiễu, đồng nghĩa với việc giảm công suất phát yêu cầu đối với đầu cuối. Nó làm giảm giá thành và cho phép hoạt động trong một vùng rộng hơn với công suất thấp hơn so với hệ thống TDMA hoặc hệ thống tƣơng tự có cùng công suất. Ngoài ra, việc giảm công suất phát yêu cầu sẽ làm tăng vùng phục vụ và giảm số lƣợng BS yêu cầu so với các hệ thống khác. Một ƣu điểm lớn hơn xuất phát từ quá trình tự điều chỉnh công suất phát trong hệ thống W-CDMA là nó có thể làm giảm công suất phát trung bình. Trong đa số trƣờng hợp thì môi trƣờng truyền dẫn là một yếu tố thuận lợi trong W-CDMA. Trong các hệ thống băng hẹp thì công suất phát cao luôn đƣợc yêu cầu để khắc phục hiện tƣợng fading theo thời gian. Trong W-CDMA, công suất 14 trung bình có thể giảm vì công suất yêu cầu chỉ đƣợc phát đi bởi việc điều khiển công suất và công suất phát chỉ tăng khi xảy ra fading.  Sử dụng tài nguyên vô tuyến một cách độc lập trong đường lên và đường xuống. Trong W-CDMA, rất dễ cung cấp một cấu hình không đối xứng giữa đƣờng lên và đƣờng xuống. Ví dụ, trong các hệ thông truy cập khác nhƣ TDMA sẽ rất khó để phân chia các khe thời gian cho đƣờng lên và đƣờng xuống của một thuê bao độc lập với các thuê bao khác. Trong FDMA, rất khó để thiết lập cấu hình không đối xứng cho đƣờng lên và đƣờng xuống vì độ rộng băng tần sóng mang của đƣờng lên và đƣờng xuống sẽ phải thay đổi. Ngƣợc lại, trong WCDMA, hệ số trải phổ (SF) có thể đƣợc thiết lập độc lập giữa đƣờng lên và đƣờng xuống đối với mỗi thuê bao và nhờ đó có thể thiết lập các tốc độ khác nhau giữa đƣờng lên và đƣờng xuống. Điều này cho phép sử dụng hiệu quả các tài nguyên vô tuyến ngay cả trong các loại hình thông tin không đối xứng. Khi không phát dữ liệu thì tài nguyên vô tuyến không bị chiếm dụng. Do đó, nếu một thuê bao chỉ thực hiện truyền tin ở đƣờng lên và một thuê bao khác chỉ thực hiện truyền tin ở đƣờng xuống thì tài nguyên vô tuyến đƣợc sử dụng tƣơng đƣơng tài nguyên cho một cặp đƣờng truyền lên và xuống. Thông thƣờng, TDMA và FDMA sẽ phải phân chia hai cặp tài nguyên vô tuyến trong các trƣờng hợp nhƣ vậy. Các thuộc tính băng rộng của W-CDMA cho hiệu suất cao theo các khía cạnh sau:  Nhiều tốc độ dữ liệu Băng thông rộng cho phép truyền dữ liệu ở tốc độ cao. Nó cũng cho phép cung cấp có hiệu quả các dịch vụ khi có sự kết hợp các dịch vụ tốc độ thấp và dịch vụ tốc độ cao. Ví dụ trong TDMA, các tốc độ truyền khác nhau đƣợc cung cấp bằng cách thay đổi số khe thời gian đƣợc phân chia, nhƣng ở tốc độ thấp nhƣ tốc độ khi chỉ truyền tín hiệu thoại vẫn yêu cầu cùng mức công suất đỉnh nhƣ mức công suất yêu cầu cho các dịch vụ tốc độ cực đại.  Cải thiện các giải pháp chống fading nhiều tia Công nghệ thu phân tập RAKE ( thu bằng nhiều anten) giúp nâng cao chất lƣợng tín hiệu thu bằng cách tách riêng các tín hiệu nhiều tia thành các tín hiệu 15 một tia để thu và kết hợp chúng lại. Khi băng thông rộng sẽ cải thiện giải pháp truyền lan sóng và công suất thu yêu cầu sẽ không cần cao vì hiệu quả phân tập đƣờng truyền làm số đƣờng truyền tăng lên, giúp giảm công suất phát và tăng dung lƣợng.  Giảm tỉ lệ gián đoạn tín hiệu Băng thông rộng làm tăng tốc độ bit trong kênh điều khiển và tạo ra khả năng giảm tỷ lệ bị gián đoạn tín hiệu thu. Nhờ đó, các thiết bị đầu cuối có thể thu các tín hiệu ở mức thấp trong chế độ rỗi để tiết kiệm nguồn. Điều này kéo dài thời gian chờ của pin ở thiết bị đầu cuối. 1.2 Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của W-CDMA [4] Phƣơng thức truy nhập CDMA trải phổ trực tiếp Phƣơng thức truyền 2 chiều ( song FDD công) Độ rộng băng thông 5MHz Tốc độ chíp 3,84Mc/s Khoảng cách sóng mang 200 kHz Tốc độ số liệu ~ 2Mbit/s Độ dài khung số liệu 10, 20, 40, 80 ms Mã hiệu chỉnh lỗi Mã Turbo, mã xoắn Phƣơng thức điều chế số liệu Đƣờng xuống: QPSK, đƣờng lên BPSK Phƣơng thức điều chế trải phổ Đƣờng xuống: QPSK, đƣờng lên HPSK Hệ số trải phổ (SF) 4 ~ 512 Phƣơng thức đồng bộ giữa các trạm Dị bộ (cũng có thể sử dụng chế độ gốc đồng bộ) 16 Phƣơng pháp mã hóa thoại ARM ( 1,95 kbit/s – 12,2 kbit/s) Bảng 1.1: Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của W-CDMA Ghi chú: ARM: Mã hóa nhiều tốc độ thích ứng; BPSK: Điều chế pha hai trạng thái; FDD: Điều chế song công phân chia tần số; HPSK: Điều chế pha hỗn hợp (lai); QPSK: Điều chế pha bốn trạng thái. Ban đầu, Hiệp hội kinh doanh và công nghệ vô tuyến (ARIB) và Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu ( ETST) đã chủ trƣơng xây dựng các hệ thống vô tuyến tập trung trên sóng mang 5MHz và cũng có thể bao gồm các sóng mang 10MHz và 20MHz. Dự án đối tác thế hệ thứ 3 (3GPP) tập trung hoàn thiện các đặc tính kỹ thuật cho độ rộng băng tần 5MHz và xóa bỏ các đặc tính kỹ thuật cho các băng tần khác. Điều này có thể lý giải trong thực tế thì sóng mang có băng tần 5MHz là đủ để đạt đƣợc tốc độ truyền dữ liệu 2 Mb/s mặc dù bằng tần 20MHz sẽ hiệu quả hơn cho việc truyền dữ liệu ở tốc độ này. Phiên bản hiện tại về các đặc tính kỹ thuật đƣợc đƣa ra bởi 3GPP và các tiêu chuẩn của ARIB và ETSI chỉ giới hạn độ rộng băng tần 5MHz. Chế độ không đồng bộ (dị bộ) đƣợc áp dụng giữa các BS sẽ tạo ra khả năng không cần phải đồng bộ chặt chẽ giữa tất cả các BS. Nhờ việc thiết kế này cũng có thể áp dụng chế độ đồng bộ giữa các BS. Độ dài khung dữ liệu cơ bản là 10ms và cũng có thể có độ dài khác (bảng 1.1) do sử dụng xen kẽ. Phƣơng thức điều chế tín hiệu đƣợc sử dụng là điều chế pha bốn trạng thái QPSK cho đƣờng xuống và chiều chế pha hai trạng thái (BPSK) cho đƣờng lên. Phƣơng thức điều chế pha hỗn hợp (HPSK) đƣợc áp dụng cho điều chế trải phổ ở đƣờng lên. Quá trình tách sóng dựa trên phƣơng pháp tách sóng nhất quán có sự trợ giúp của ký hiệu pilot ( kí hiệu dẫn đƣờng ). Đối với đƣờng xuống, các ký hiệu pilot đƣợc ghép theo thời gian để giảm thiểu độ trễ trong quá trình điều chỉnh công suất phát (TPC) và đơn giản hóa các mạch thu trong thiết bị đầu cuối. Đối với đƣờng lên, các ký hiệu pilot đƣợc trải phổ bởi các mã trải phổ khác với số dữ liệu và đƣợc ghép vuông pha (I/Q) với dữ liệu. Điều này đảm bảo cho quá trình truyền dữ liệu đƣợc liên tục ngay cả khi thực hiện truyền với tốc độ thay đổi để giảm thiểu các đỉnh trong sóng truyền. Đây cũng là một cách hiệu quả để giảm ảnh hƣởng của các trƣờng điện từ và giảm yêu cầu đối với mạch khuyếch đại trong thiết bị đầu cuối.