Ứng dụng giàn anten thích ứng cho thông tin di động CDMA

Đồ án tôt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
Vũ xuân Đại - Lớp D2001 VT
v
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
1D RAKE one Dimensional RAKE Máy thu RAKE một chiều
2D RAKE two Dimensional RAKE Máy thu RAKE hai chiều
1G 1
st
Generator Thông tin di động thế hệ thứ 1
2G 2
nd
Generator Thông tin di động thế hệ hai
3G 3
rd

Generator Thế hệ thông tin di động thứ ba
AAA Adaptive Array Antenna Anten giàn thích ứng
AGC Automatic Gain Control Tự động điều chỉnh hệ số
khuếch đại
AMPS Advanced Mobile Phone
Service
Dịch vụ điện thoại di động tiên
tiến.
AOA Angle Of Arrival Góc tới
AUC AUthentication Center Trung tâm nhận thực
BCCH Broadcast Control CHannel Kênh điều khiển quảng bá
BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế khoá chuyển pha cơ
hai
BS Base Station Trạm gốc
BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã
CRC Cyclic Redundancy Code Mã dư vòng
CT-2 Cordless Telecommunication Điện thoại không dây.
D-AMPS Digital AMPS AMPS số
DECT Digital Enhanced Cordless
Telecommunication
Viễn thông không dây số tiên
tiến.
DOA Direction Of Arrival Hướng tới
DoF Degree of Freedom Độ dỗi
DS-CDMA Direct Sequence CDMA CDMA trải phổ chuỗi trực tiếp
DSSS Direct Sequence Spread
Spectrum
Trải phổ chuỗi trực tiếp
EDGE Enhanced Data Rates for GSM
Evolution
Tốc độ dữ liệu gói tăng cường
để phát triển GSM
Đồ án tôt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
Vũ xuân Đại - Lớp D2001 VT
vi
EIR Equipment Identify Register Bộ nhận dạng thiết bị
ETACS Extended TACS TACS mở rộng.
FDD Frequency Division Duplex Ghép song công theo tần số
FDMA Frequency Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo tần
số.
FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh
FHSS Frequency Hopping Spread
Spectrum
trải phổ nhảy tần (FHSS
GMSC Gateway Mobile service
Switching Center
Trung tâm chuyển mạch các
dịch vụ cổng
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung
GPRS General Packet Radio System Hệ thống vô tuyến gói chung
GSM Global System for Mobile
Communication
Hệ thống thông tin di động toàn
cầu.
HSCSD High Speed Circuit-Switched
Data
Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc
độ cao
IF Intermidiate Frequency Tín hiệu trung tần
IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi ngược Fourier nhanh
IS-136 Interim Standard -136 Tiêu chuẩn thông tin di động
TDMA cải tiến của Mỹ do
AT&T đề xuất.
IS-54 Interim Standard 54 Tiêu chuẩn thông tin di động
TDMA của Mỹ do AT&T phát
triển
ISI Inter Symbol Interference Nhiễu giao thoa kí tự
IWF InterWorking Functions Các chức năng tương tác
JTACS Japanish TACS TACS do Nhật Bản phát triển.
LA Location Area Vùng định vị
LMS Least Mean Square Bình phương trung bình tối
thiều
LUSA Linear Uniform Space Array Giàn cách đều tuyến tính
MAI Multiple Access Interference Nhiễu đa truy nhập
ML Maximum Likelihood Giá trị lớn nhất có thể
Đồ án tôt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
Vũ xuân Đại - Lớp D2001 VT
vii
MMSE Minimum Mean Square Error Trung bình bình phương lỗi nhỏ
nhất
MS Mobile Station Trạm di động
MSC Mobile service Switching
Center
Trung tâm chuyển mạch dịch vụ
di động
MSE Mean Square Error Trung bình bình phương lỗi
MSINR Maximum Signal to
Interference plus Noise Ratio
Tỉ số tín hiệu trên tổng nhiễu và
tạp âm lớn nhất
MT Mobile Terminal Kết cuối trạm di động
MV Minimum Variance Độ dao động nhỏ nhất
NAMPS Narrow AMPS AMPS băng hẹp
NMT450 Nordic Mobile Telephone 450
MHz
Hệ thống điện thoại di động Bắc
Âu băng tần 450 MHz.
NMT900 Nordic Mobile Telephone 900
MHz
Hệ thống thông tin di động Bắc
Âu băng tần 900 MHz.
NRZ Null Return to Zero Chuỗi xung không trởi về không
NTACS Narrow TACS TACS băng hẹp.
NTT Nippon Telegraph and
Telephone
Hệ thống điện thoại và điện báo
do Nippon phát triển.
P/S Parallel-to-Serial conversion. Bộ biến đổi song song sang nối
tiếp
PCN Personal Communication
Network
Mạng thông tin cá nhân.
PDC Personal Digital Cellular Hệ thống tổ ong số cá nhân.
PIC Parallel Interference Canceler Bộ chống nhiễu song song
PN Pseudo Noise Giả tạp âm ngẫu nhiên
REF Range Extension Factor Nhân tố mở rộng dải
RF Radio Frequency Tần số vô tuyến
RLS Recursive Least Squares Đệ quy bình phương tối thiều
S/P Serial to Parallel conversion. Bộ chuyển đổi nối tiếp sang
song song
SB Switched Beam Hệ thống chuyển búp sóng
SBA Switched Beam Antenna Anten chuyển búp
Đồ án tôt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
Vũ xuân Đại - Lớp D2001 VT
viii
SBAA Subband Adaptive Antennas Hệ thống anten thích ứng
SI Self Interference Tự nhiễu
SINR Signal to Interference plus
Noise Ratio
Tỉ số tín hiệu trên tổng nhiễu và
tạp âm
SMI Sample Matrix Inversion Nghịch đảo ma trận mẫu
SNR Signal to Noise Rate Tỉ số tín hiệu trên nhiễu
SS Spread Spectrum Trải phổ
TACS Total Access Communication
System
Hệ thống viễn thông truy nhập
toàn bộ
TAF Terminal Adaptive Function Bộ thích ứng đầu cuối
TDD Time Division Duplex Ghép song công theo thời gian
TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời
gian
TE Termianl Equipment Thiết bị đầu cuối
THSS Time Hopping Spread
Spectrum
trải phổ dịch thời gian
TRAU Transcoder/Adapter Rate Unit Khối chuyển đổi mã và tốc độ
UMTS Universal Mobile
Telecommunication System
Hệ thống viễn thông di động
toàn cầu
VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị thường chú
WCDMA Wideband CDMA CDMA Băng rộng
WCMF Walsh Chip Matched Filter Bộ lọc đối xứng chip Walsh

[a /b]

Tham khảo tại trang b, của tài liệu tham khảo thứ a (trong danh
mục tài liệu tham khảo)
[a] Tài liệu tham khảo thứ a

Đồ án Tốt nghiệp Đại học Chương I. Tổng quan về thông tin di động CDMA
Vũ Xuân Đại
- Lớp D2001 VT
1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những thập niên gần đây, cùng với sự phát triển vượt bậc về khoa
học kỹ thuật, những nhà nghiên cứu đã không ngừng đưa ra những phương
pháp truyền tin mới, hiệu quả và tiện dụng hơn đáp ứng nhu cầu thông tin ngày
càng cao của con người. Phương pháp truyền dẫn di động là một trong những
phương pháp tiêu biểu. Các thế hệ truyền dẫn di động liên tục ra đời và thay thế
công nghệ cũ, ban đầu là công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA
của thông tin di động thế hệ thứ nhất. Khắc phục những hạn chế của thế hệ thứ
nhất, hệ thống thông tin di động GSM đã ra đời và phát triển rộng rãi với nhiều
ưu điểm vượt trội. Tuy nhiên, hệ thống GSM vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu là
một hệ thống thông tin thích hợp với cả truyền dẫn thoại và dữ liệu, lại tiết
kiệm băng tần truyền dẫn. Một yêu cầu mới đặt ra là phải có một hệ thống
thông tin mới với những tính năng ưu việt hơn hệ thống GSM. Hệ thống
CDMA ra đời với kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã cho phép nhiều
người sử dụng dùng chung một dải tần truyền dẫn, với tốc độ truyền dẫn cao đã
chứng tỏ vị trí và tính ưu việt của nó. Ở Việt Nam, công nghệ CDMA đang
được khai thác và đang rất được quan tâm. Tuy nhiên, sự phát triển của công
nghệ hiện đại luôn luôn đòi hỏi phải có những sáng tạo mới, vì thế mà người ta
không ngừng cải tiến hệ thống thông tin di động CDMA để tăng thêm những
tiện ích cho hệ thống.
Một phương pháp rất được quan tâm đó là sử dụng thiết bị thu phát
thông minh. Hệ thống anten thông minh là một sự lựa chọn khá hợp lý cho các
nhà nghiên cứu cũng như khai thác hệ thống. Giàn anten thích ứng là một loại
anten thông minh cho hiệu quả truyền dẫn khá cao. Triển khai giàn anten thích
ứng cho hệ thống thông tin di động CDMA là một lựa chọn khá phù hợp. Vì vậy
nó rất cần được nghiên cứu một cách có hệ thống và được phổ biến rộng rãi.
Là một sinh viên chuyên ngành Điện tử - viễn thông, với mong muốn tìm
hiểu sâu hơn về việc ứng dụng hệ thống anten thông minh và góp phần vào
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Chương I. Tổng quan về thông tin di động CDMA
Vũ Xuân Đại
- Lớp D2001 VT
2
công cuộc xây dựng cũng như phát triển nâng cao chất lượng truyền dẫn di
động ở nước ta thông qua việc ứng dụng anten thông minh, tôi đã quyết định
lựa chọn đề tài “Ứng dụng giàn anten thích ứng cho thông tin di động
CDMA” làm đề tài đồ án tốt nghiệp của mình.
Đề tài “Ứng dụng giàn anten thích ứng cho thông tin di động
CDMA” bao gồm phần mở đầu, kết luận và phần nội dung đồ án với gần 80
trang được chia làm ba chương:
 Chương I Tổng quan về thông tin di động CDMA
 Chương II Tổng quan về giàn anten thích ứng.
 Chương III Giàn anten thích ứng cho hệ thống CDMA.
Để thực hiện đồ án tốt nghiệp này, chúng tôi đã sử dụng những kiến thức
được trang bị trong 4 năm đại học và những kiến thức chọn lọc từ các tài liệu
của các thầy giáo, cô giáo trong và ngoài học viện. Ngoài ra, đồ án còn sử dụng
những tài liệu về anten thông minh đã được phổ biến rộng rãi trên Internet.
Mặc dù đã rất cố gắng, nhưng do hạn chế về thời gian cũng như những
hiểu biết có hạn của một sinh viên nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Để đồ
án được hoàn thiện hơn, tôi rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các
thầy giáo, cô giáo cũng như các bạn sinh viên.
Trong quá trình thực hiện đồ án, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình
từ phía câc thầy giáo, cô giáo. Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới
các thầy cô giáo trong Bộ môn Vô tuyến và các thầy cô trong Học viện công
nghệ Bưu chính Viễn thông và đặc biệt là cô giáo, thạc sỹ Phạm Thị Thuý
Hiền đã giúp đỡ và hướng dẫn tôi hoàn thành bản đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội ngày 22 tháng 10 nămg 2005

Sinh viên Vũ Xuân Đại
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Chương I. Tổng quan về thông tin di động CDMA
Vũ Xuân Đại
- Lớp D2001 VT
3
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA
1.1. Sơ lược về hệ thống thông tin di động
1.1.1.
Quá trình phát triển
Thế kỷ qua đã chứng kiến một sự thay đổi lớn trong sự phát triển của
công nghệ truyền tin. Các công nghệ mới liên tục ra đời thay thế công nghệ cũ
với nhiều ưu điểm vượt trội. Có thể nói sự ra đời của thông tin di động là một
bước đột phá lớn trong công nghệ truyền tin. Lịch sử phát triển của thông tin di
động được thể hiện một cách sơ lược trong hình 1.1 [3 /6]

Lần đầu tiên xuất hiện vào năm 1920 trong các cơ quan quân sự Hoa Kỳ,
chiếc máy di động lúc đó là phương tiện lạc giữ các đơn vị trinh sát, mãi đến
năm 1960 nó mới thực sự được phát triển thành một hệ thống sử dụng được.
Máy điện thoại di động lúc này rất ít tiện ích và có dung lượng rất nhỏ.
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Chương I. Tổng quan về thông tin di động CDMA
Vũ Xuân Đại
- Lớp D2001 VT
4
Mạng điện thoại di động đầu tiên được đưa vào thương mại hoá là vào
đầu những năm 1980, hệ thống thông tin di động này sử dụng công nghệ đa
truy nhập phân chia theo tần số (FDMA), và sử dụng kỹ thuật truyền dẫn tương
tự (Analoge). Hệ thống này được triển khai ở Bắc Mỹ với tên gọi là AMPS
(Analoge Mobile Phone System), và về sau này được gọi là hệ thống thông tin
di động thế hệ thứ nhất (1G).
TACS
GSM
900
NMT 900
GPRS WCDMA
GPRS
IS 136
1900
IS - 95
1900
EDGE
IS - 95
800
CDMA
one
Cdma 2000
MX
AMPS
SMR
iDEN
800
GSM
1800
GSM
1900
IS - 136
800
1 G 2 G 2 . 5 G 3 G
.
Hình 1.2. Các thế hệ thông tin di động

Ngoài AMPS, Thế hệ thông tin di động thứ nhất gồm có các hệ thống đã
được khai thác như:
- TACS (Total Access Communication System): Hệ thống thông tin di
động truy nhập toàn bộ.
- NMT450 (Nordic Mobile Telephone 450): Hệ thống điện thoại di động
Bắc Âu băng tần 450 MHz.
- NMT900: Hệ thống thông tin di động Bắc Âu băng tần 900 MHz.
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Chương I. Tổng quan về thông tin di động CDMA
Vũ Xuân Đại
- Lớp D2001 VT
5
- NTT (Nippon Telegraph and Telephone): Hệ thống điện thoại và điện
báo do Nippon phát triển.
Do những hạn chế của công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số
(FDMA) như: hạn chế về dung lượng, tần số, chất lượng, khả năng truyền
dẫn… đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu để tìm ra một kỹ thuật truyền tin với
phương pháp đa truy nhập mới khắc phục những hạn chế trên. Được phát triển
từ năm 1982 với tên gọi ban đầu là “Nhóm đặc trách di động” (Group Special
Mobile) đánh dấu một bước phát triển mới trong truyền dẫn di động bằng việc
sử dụng công nghệ số băng thấp. Hệ thống GSM sử dụng cả hai công nghệ đa
truy nhập FDMA và TDMA và dải tần sử dụng là 900 MHz. Hệ thống thông tin
di động này được gọi là hệ thống thông tin di động thế hệ hai (2G). Hệ thống
2G đã và đang phát triển rất mạnh với nhiều ưu điểm vượt trội so với hệ thống
1G.
Các hệ thống sử dụng công nghệ của thế hệ 2G là:
- IS-54 TDMA (Interim Standard 54 TDMA).
- IS-136 TDMA.
- GSM (Global System for Mobile Communication): Hệ thống thông
tin di động toàn cầu.
- PCN (Personal Communication Network): Mạng thông tin cá nhân.
- CT-2 (Cordless Telecommunication): Điện thoại không dây.
- DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunication): Viễn thông
không dây số tiên tiến.
- PDC (Personal Digital Cellular): Hệ thống tổ ong số cá nhân.
Ngoài ra còn có các hệ thống nhắn tin cùng tồn tại song song như:
POCSAG, ERMES.
Việc ứng dụng các kết quả nghiên cứu mới đã giúp các nhà khai thác dịch
vụ viễn thông cải thiện đáng kể vấn đề truyền dẫn của mình. Hệ thống GSM,
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Chương I. Tổng quan về thông tin di động CDMA
Vũ Xuân Đại
- Lớp D2001 VT
6
PDC và các hệ thống sử dụng TDMA khác đã phát triển công nghệ 2G+ (hay
thế hệ 2,5G), dựa trên chuyển mạch gói và và tăng tốc độ truyền số liệu lên tới
384kbps. Các hệ thống 2G+ dựa trên các công nghệ: HSCSD (High Speed
Circuit-Switched Data), GPRS (General Packet Radio Service) và EDGE
(Enhanced Data Rates for GSM Evolution).
Hệ thống thông tin di động thế hệ ba (3G) là sự hội tụ của nhiều hệ thống
viễn thông vô tuyến 2G trong một hệ thống toàn cầu bao gồm cả các thành
phần vệ tinh và mặt đất. Là một hệ thống ứng dụng công nghệ CDMA, làm việc
ở dải tần 2 GHz cho phép cung cấp rất nhiều dịch vụ tốc độ thấp cũng như tốc
độ cao. Một trong những đặc điểm quan trọng của 3G là khả năng thống nhất
các tiêu chuẩn ô như CDMA, GSM, TDMA. Có ba phương thức đạt được kết
quả này là WCDMA, CDMA2000 và UWC136 (Universal Wireless
Communication)
CDMA2000 tương thích với CDMA thế hệ hai IS-95 phần lớn đã được
sử dụng ở Mỹ.
UWC, còn được gọi là IS-136HS, đã được đề xuất bởi TIA và thiết kế
theo chuẩn ANSI-136, một tiêu chuẩn TDMA Bắc Mỹ.
WCDMA tương thích với mạng 2G GSM phổ biến ở châu Âu và đa
phần châu Á. WCDMA sử dụng băng tần 5MHz và 10 MHz, tạo nên một nền
tảng thích hợp cho các nhiều ứng dụng. Nó có thể đặt trên các mạng GSM,
TDMA hay IS-95 sẵn có. Mạng WCDMA sẽ được sử dụng cho các ứng dụng
tốc độ cao và các hệ thống 2G được sử dụng cho các cuộc gọi thoại thông
thường.
1.1.2.
Cấu trúc chung của hệ thống thông tin di động
1.1.2.1. Mô hình hệ thống thông tin di động
Hệ thống thông tin di động có thể hiểu là một tập hợp các phần tử vật lý
thực hiện các chức năng về thu, phát, truyền dẫn và tương thích giữa các phần
tử với nhau. Hầu như tất cả các thiết bị này đều được chuẩn hoá, vì vậy mà nhà

Xem chi tiết: Ứng dụng giàn anten thích ứng cho thông tin di động CDMA