Đồ án Các phương pháp mã hóa kênh trong thông tin
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, có sự hỗ trợ từ
Giáo viên hướng dẫn là TS. Lâm Hồng Thạch. Các nội dung nghiên cứu và kết quả
trong đề tài này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ
công trình nghiên cứu nào trước đây.
Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên
công trình, thời gian, địa điểm công bố.
Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tôi xin chịu
hoàn toàn trách nhiệm.
HộiAn, ngày 05 tháng 05 năm 2012
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Thu Hương
GVHD: Lâm Hồng Thạch
i
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn các
thầy giáo, cô giáo Khoa Khoa học và công nghệ Trường Đại học Phan Châu Trinh,
những người đã dạy dỗ, trang bị cho em những kíến thức bổ ích trong bốn năm học vừa
qua.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo Lâm Hồng Thạch, người
đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt thời gian thực tập và làm đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hội An, ngày 10 tháng 04 năm 2012
Sinh viên
Nguyễn Thị Thu Hương
GVHD: Lâm Hồng Thạch
ii
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC
MỤC LỤC ..................................................................................................................ii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................vi
DANH MỤC HÌNH VẼ .............................................................................................x
LỜI MỞ ĐẦU ..........................................................................................................xii
DI ĐỘNG VIỆT NAM...............................................................................................1
1.1 Giới thiệu về các hệ thống thông tin di động........................................................ 1
1.1.1 Mạng thông tin đầu tiên 1G ....................................................................................1
1.1.2 Mạng thông tin di động thế hệ 2G ..........................................................................1
1.1.2.1 Công nghệ sử dụng ........................................................................................1
1.1.2.2 Đặc tính của mạng .........................................................................................2
1.1.3 Mạng thông tin di động thế hệ 2.5G .......................................................................3
1.1.3.1 Công nghệ sử dụng ........................................................................................3
1.1.3.2 Đặc tính của mạng ..........................................................................................3
1.1.4 Mạng thông tin di động đương đại 3G ....................................................................4
1.1.4.1 Công nghệ sử dụng ........................................................................................4
1.1.4.2 Đặc tính của mạng ..........................................................................................6
1.2 Công nghệ thông tin di động tương lai .................................................................6
1.2.1 Hướng đến hệ thống 4G .........................................................................................7
1.2.2 Tìm hiểu sơ lược về hệ thống 4G ............................................................................9
1.2.3 Mục tiêu thiết kế hệ thống thông tin 4G ................................................................10
1.2.4.1 Thông tin băng rộng ......................................................................................10
GVHD: Lâm Hồng Thạch
iii
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.2.4.2 Chi phí thấp ..................................................................................................10
1.2.4.3 Vùng phủ sóng rộng .....................................................................................11
1.2.4.4 Dịch vụ đa dạng và dễ sử dụng ...................................................................11
1.2.4.5 Tốc độ truyền dẫn ........................................................................................12
1.2.4 Những vấn đề cơ bản trong cấu hình hệ thống 4G ..............................................13
1.2.5.1. Dung lượng lớn và tốc độ truyền dẫn cao ....................................................13
1.2.5.3 Kết nối mạng dựa trên công nghệ IP ............................................................13
1.2.5.4 Cấu hình hệ thống dựa trên IP ....................................................................14
1.2.5.6 Thông tin đa phương tiện .............................................................................16
1.2.5 Công nghệ cho 4G ................................................................................................16
1.2.6 Kết luận chương ....................................................................................................19
2.1.1 Quá trình mã hóa ..................................................................................................20
2.1.2 Nguyên lý mã hóa .................................................................................................21
2.2 Vai trò của mã hóa ..............................................................................................22
2.3.1 Mã khối ..................................................................................................................23
2.3.2 Mã xoắn ................................................................................................................26
2.4.1 Mô hình kênh fading .............................................................................................31
2.4.1.1 Fading Rayleigh ............................................................................................31
2.4.1.2 Fading Rician ...............................................................................................33
GVHD: Lâm Hồng Thạch
iv
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.5.1 Giới thiệu ...............................................................................................................34
2.5.2 Mô hình hệ thống MIMO .......................................................................................36
2.6 Kết luận chương ................................................................................................39
3.1 Phương pháp mã hóa không gian - thời gian ......................................................40
3.1.1 Giới thiệu ...............................................................................................................40
3.1.2 Các hệ thống mã hóa không gian thời gian ..........................................................41
3.2 Phân tích đặc tính của mã không gian thời gian ................................................43
3.3 Mã trellis không gian-thời gian (STTC) ............................................................46
3.4.1 Giới thiệu ..............................................................................................................46
3.3.1 Hệ thống mã hóa không gian-thời gian ...........................................................…..50
3.3.2 Tiêu chuẩn thiết kế từ mã không gian-thời gian ....................................................51
3.3.3 Mã hóa/giải mã STTC trên kênh fading phẳng giả tĩnh ........................................54
3.4 Mã khối không gian-thời gian (STBC) ..............................................................56
3.4.1 Giới thiệu ...............................................................................................................56
3.4.2 Đặc tính của hệ thống Alamouti ..........................................................................57
3.4.3 Mã không gian-thời gian Alamouti .......................................................................58
3.4.3.1 Mã hóa không gian-thời gian Alamouti .........................................................63
3.5 Hệ thống Alamouti với nhiều anten thu .............................................................67
3.5.1 Trường hợp 1 anten phát 2 anten thu ..................................................................68
3.5.2 Trường hợp 2 anten phát 1 anten thu ...................................................................70
GVHD: Lâm Hồng Thạch
v
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.5.3 Trường hợp 2 anten phát 2 anten thu ...................................................................71
3.3 So sánh giữa STBC VÀ STTC ..........................................................................74
KẾT LUẬN ..............................................................................................................78
GVHD: Lâm Hồng Thạch
vi
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Thế hệ thứ 3
3G
4G
Third generation
Fourth generation
Thế hệ thứ 4
A
ARM
ARQ
Adaptive multi rate
Tốc độ đa thích ứng
Automatic repeat request
Yêu cầu lặp lại tự động
AWGN
Additive white Gaussian noise Tạp âm Gaussian trắng cộng
B
BER
Bit error rate
Tỷ lệ lổi bit
BPSK
Binary phase shift keying
Khoá dịch pha nhị phân
C
CDMA
CRC
CSI
Code division multiple access Đa truy cập phân chia theo mã
Cyclic redundancy check
Channel state information
Kiểm tra dư chu trình
Thông tin trạng thái kênh
D
DAB
DPSK
DVB
Digital audio broadcasting
Phát thanh số
Differential phase shift keying Khoá dịch pha vi sai
Digital video broadcasting Truyền hình số
E
EXIT
Extrinsic information transfer Chuyển giao thông tin ngoài
F
FEC
FER
Forward error correction
Frame error rate
Sủa lổi trước
Tỷ lệ lổi khung
G
GVHD: Lâm Hồng Thạch
vii
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GPRS
HSPA
IEEE
i.i.d
General packet radio services Dịch vụ vô tuyến gói chung
H
High speed packet access
Đa truy cập gói tốc độ cao
I
Institute of Electrical and
Electronic Engineers
Independent identically
distributed
Viện nghiên cứu kỹ thuật điện và
điện tử
Sự phân bố độc lập nhau
L
LLR
LOS
LTE
LST
Log-likelihood ratio
Line-of-sight
Tỷ lệ đoạn cực đại
Nhìn thẳng
Long term evolution
Layered space-time
Sự phát triễn trong tương lai
Tầng không gian thời gian
M
MAP
Max a posteriori
Giá trị cuối lớn nhất
MC-CDMA MultiCarrier Code Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo mã
điều chế đa sóng mang
MIMO
MLSE
Multiple-input Multiple-output Nhiều anten ra, nhiều anten vào
Maximum likelihood sequence Khả năng giống nhất
estimator
MMS
Multimedia messages service Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện
MMSE
Minimum mean square error
Lổi bình phương trung bình nhỏ
nhất
MMS
Maximal ratio combining
Kết hợp tỷ lệ tối đa
N
NLOS
Non line of sight
Khuất
GVHD: Lâm Hồng Thạch
viii
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
O
OFDMA
Othogonal frequency division Đa truy nhập phân chia tần số trực
multiple access
giao
P
PCBC
PCCC
Parallel concatenated block
coder
Mã khối kết nối song song
Mã xoắn kết nối song song
Parallel concatenated
convolutional coder
Probability density function
Phase shift keying
PDF
PSF
Hàm mật độ xác suất
Điều chế khoá dịch pha
Q
QAM
Quadrature amplitude
modulation
Điều chế biên độ cầu phương
QPSK
QoS
Quadrature phase-shift keying Khoá dịch pha cầu phương
Quality of service
Chất lượng dịch vụ
S
SER
Symbol error rate
Tỷ lệ lổi hệ thống
SCBC
Serial concatenated block coder Mã khối theo thứ tự nối tiếp
SCCC
Serial concatenated
convolutional coder
Signal to noise ratio
Serial-to-parallel
Space-time
Mã xoắn theo thứ tự nối tiếp
SNR
S/P
Tỷ số tín hiệu trên tạp âm
Nối tiếp/song song
ST
Không gian thời gian
STC
SCBC
Space-time code
Mã không gian thời gian
Mã khối không gian thời gian
Space-time block codes
GVHD: Lâm Hồng Thạch
ix
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
STTC
SVD
Space-time trellis code
Mã hoá lưới không gian thời gian
Singular value decomposition Phân tích giá trị riêng
T
U
TCM
Trellis coded modulation
Điều chế mã trellis
UE
User equipment
Thiết bị người dung
Di động băng tần siêu rộng
Hệ thống viễn thông di động toàn
cầu
UMB
UMTS
Ultra Mobile Broadband
Universal mobile
telecommunication systems
Universal terrestrial radio
access network
UTRAN
Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất
toàn cầu
W
WCDMA
Wideband code division access Đa truy nhập phân chia theo mã
băng rộng
GVHD: Lâm Hồng Thạch
x
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Năng lực của các hệ thống 3G mở rộng. ...................................................8
nhau .............................................................................................................................9
Hình 1.4 Cấu hình hệ thống 4G................................................................................15
Hình 1.5 Liên lạc thông qua các kết nối multi-hop ...................................................16
Hình 2.2 Mã hóa khối...............................................................................................24
Hình 2.4 Bộ mã hóa xoắn tỷ lệ 1/3 ...........................................................................27
Hình 2.5 Bộ mã hóa Turbo......................................................................................29
Hình 2.6 Bộ giải mã Turbo......................................................................................30
Hình 2.7 Sơ đồ khối của một hệ thống MIMO..........................................................37
Hình 3.1 Một mô hình hệ thống băng tần gốc..........................................................41
Hình 3.2 Sơ đồ mã lưới .............................................................................................47
Hình 3.3 Bộ mã lưới k=1, K=3 và n=2....................................................................47
Hình 3.5 Sơ đồ khối của bộ mã hóa STTC ...............................................................50
Hình 3.7 Bộ mã hóa STTC với 4-PSK ......................................................................55
GVHD: Lâm Hồng Thạch
xi
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
fading Rayleigh chậm................................................................................................59
fading Rayleigh chậm................................................................................................60
Hình 3.10 Bộ mã hóa STBC.................................................................................................61
Hình 3.12 Máy thu của hệ thống Alamouti…………………………………………….. 65
Hình 3.13 Đặc tính BER của hệ thống BPSK Alamouti vơi 1 và 2 anten thu trên kênh
fading Rayleigh chậm................................................................................................67
Hình 3.16 Đặc tính mã STBC, STBC+TCM, STTC sử dụng mã 4 và 8 trạng thái với 2 anten
phát, 2 anten thu (IEEE, 2001)…………………………………………………………………….75
thái với 2 anten phát, 3 anten thu (IEEE, 2001)........................................................76
GVHD: Lâm Hồng Thạch
xii
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài: Các hệ thống thông tin di động đang bùng nổ cả
trên thế giới và cả ở Việt Nam.Trước yêu cầu ngày càng cao của người sử dụng thông
tin di động về chất lượng và tính đa dạng của dịch vụ và đặc biệt là các dịch vụ truyền
dữ liệu tốc độ cao và đa phương tiện,việc nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ và kỹ
thuật tiên tiến đáp ứng nhu cầu này luôn là một đòi hỏi cấp thiết. Trước sự phát triển vô
cùng mạnh mẽ của các dịch vụ số liệu, trước xu hướng tích hợp và IP hoá đã đặt ra các
yêu cầu mới đối với công nghiệp Viễn Thông di động. Mạng thông tin di động thế hệ
ba ra đời đã khắc phục được các nhược điểm của các mạng thông tin di động thế hệ
trước đó. Tuy nhiên, mạng di động này cũng có một số nhược điểm như: Tốc độ truyền
dữ liệu lớn nhất là 2Mbps, vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người
dùng, khả năng đáp ứng các dịch vụ thời gian thực như hội nghị truyền hình là chưa
cao, rất khó trong việc download các file dữ liệu lớn,…chưa đáp ứng được các yêu cầu
của người sử dụng.
Trong bối cảnh đó người ta đã chuyển hướng sang nghiên cứu hệ thống thông
tin di động mới có tên gọi là 4G. Nghiên cứu về mã hoá kênh là đề tài quan trọng và có
ý nghĩa nhất là trong thời kỳ các hệ thống viễn thông đang tiến đến 4G. Sự ra đời của
hệ thống này mở ra khả năng tích hợp tất cả các dịch vụ, cung cấp băng thông rộng,
dung lượng lớn, truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao, cung cấp cho người sử dụng những hình
ảnh video màu chất lượng cao, các trò chơi đồ hoạ 3D linh hoạt, các dich vụ âm thanh
số. Việc phát triển công nghệ giao thức đầu cuối dung lượng lớn, các dich vụ gói dữ
liệu tốc độ cao, công nghệ dựa trên nền tảng phần mềm công cộng mang đến các
chương trình ứng dụng download, công nghệ truy nhập vô tuyến đa mode, và công
nghệ mã hoá media chất lượng cao trên nền các mạng di động.
GVHD: Lâm Hồng Thạch
1
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.Tình hình nghiên cứu: Hiện nay Viettel đã đưa vào sử dụng GPRS để đáp
ứng nhu cầu sử dụng các dịch vụ dữ liệu ngày càng cao của các thuê bao. Các dịch vụ
chủ yếu của GPRS như: WAP, truy nhập Internet có hai phương thức là truy nhập gián
tiếp và truy nhập trực tiếp, dịch vụ nhắn tin đa phương tiện, video, xem các đoạn phim
tải về, xem video trực tuyến. Ngoài ra còn có dịch vụ thương mại điện tử di động, dịch
vụ ngân hàng, quảng cáo trên điện thoại di động…do giá cước còn cao nên các loại bao
có thuê nhập trung bình và cao.
3.Mục đích nghiên cứu: Mục đích của việc mã hóa kênh là nhằm chuẩn bị các
luồng dữ liệu sao cho với những lỗi xảy ra trong quá trình truyền, các máy thu chắc
chắn có thể phát hiện ra và chuẩn hóa lại được.Công việc này được thực hiện hoàn toàn
thông qua quá trình tính toán sữ liệu dự phòn từ các luồng dữ liệu.Trong khi mã hóa
nguồn hướng tới loại bỏ các dữ liệu dư thừa, thì mã hóa kênh làm tăng tổng dung
lượng dữ liệu để sự truyền dẫn đáng tin cậy hơn và cải thiện chất lương dịch vụ .Công
nghệ truyền thông di động thế hệ thứ 4 là thực hiện truyền thông vô tuyến ở tốc độ cao
bằng với tốc độ trong các hệ thống truyền dẫn sợi quang hiện tại. Tuy các hệ thống
truyền thông di động 4G được dự đoán sẽ được áp dụng trong tương lai, nhưng các
công nghệ tiền thân và các dịch vụ của nó hiện đã được giới thiệu. Với việc tích hợp
Internet và các ứng dụng đa truyền thông trong các hệ thống viễn thông thế hệ 4G, yêu
cầu về các dịch vụ truyền thông tốc độ cao băng rộng ngày càng tăng. Nhưng vì phổ
tần số sẵn có bị giới hạn nên để đạt được tốc độ dữ liệu cao hơn thì chỉ còn cách nghiên
cứu và đưa ra những kỹ thuật xử lý tín hiệu mới, hiệu quả hơn.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu: Những nghiên cứu gần đây về lý thuyết thông tin đã
cho thấy rằng các kênh vô tuyến có dung lượng lớn có thể đạt được trong hệ thống
MIMO (multiple-input multiple-output). Kênh MIMO được xây dựng với nhiều anten
phần tử ở cả hướng phát lẫn hướng thu. Mã không gian-thời gian (space-time coding)
là một tập hợp các kỹ thuật sắp xếp tín hiệu thực tế nhằm đạt được mục đích là tiến đến
GVHD: Lâm Hồng Thạch
2
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
gần giới hạn dung lượng lý thuyết của các kênh MIMO. Nền tảng của mã hóa không
gian-thời gian được đặt ra bởi Tarokh, Seshadri và Calderbank vào năm 1998. sự kết
hợp giữa mã hóa không gian-thời gian và xử lý tín hiệu MIMO đã sớm trở thành một
phạm vi nghiên cứu sôi nổi nhất trong truyền thông vô tuyến. Lúc này, nhiệm vụ chính
của nghiên cứu là triệt nhiễu tại máy thu.
5. Phương pháp nghiên cứu: Mã hóa không gian thời gian dựa vào mối quan hệ
tương quan giữa các tín hiệu được phát ở cả 2 miền không gian và thời gian. Bằng
phương pháp này, ta sẽ đạt được đồng thời độ lợi phân tập và độ lợi mã hóa, cũng có
nghĩa là đạt được hiệu quả phổ tần cao. Các nghiên cứu ban đầu tập trung vào việc thiết
kế mối quan hệ phụ thuộc không gian-thời gian ở tín hiệu phát với mong muốn đạt
được độ lợi phân tập và độ lợi mã hóa cao. Nhưng gần đây, các nghiên cứu lại chuyển
sang hướng tín hiệu chỉ được mã hóa trong miền thời gian và được phát bởi nhiều
anten độc lập.
6. Kết quả đạt được của đề tài : là nền tảng đế so sánh với các mã hóa kênh đã
sử dụng trong thông tin di động 3G để thấy được những ưu điểm nổi bật, tính cấp thiết
của quá trình hướng tới hệ thống thông tin di động 4G, cho một nền công nghệ kỹ thuật
phát triển và đang ngày một đi lên không ngừng.
7. Nội dung đề tài: Nội dung đề tài bao gồm 3 chương :
- Chương 1: Sự phát triển của hệ thống thông tin di động của Việt Nam.
- Chương 2: Mã hóa kênh trong thông tin di động
- Chương 3: Các phương pháp mã hóa kênh đề xuất sử dụng trong 4G.
Xin chân thành cảm ơn !
GVHD: Lâm Hồng Thạch
3
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chương 1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
VIỆT NAM
1.1 Giới thiệu về các hệ thống thông tin di động
1.1.1 Mạng thông tin đầu tiên 1G
Hệ thống thông tin di động 1G hay còn gọi là sự khởi đầu giản đơn. 1G là chữ
viết tắt của công nghệ điện thoại không dây thế hệ đầu tiên (1st Generation). Nó là hệ
thống giao tiếp thông tin qua kết nối tín hiệu analog được giới thiệu lần đầu tiên vào
những năm đầu thập niên 80. Nó sử dụng các ăng-ten thu phát sóng gắn ngoài, kết nối
theo tín hiệu analog tới các trạm thu phát sóng và nhận tín hiệu xử lý thoại thông qua
các module gắn trong máy di động.
Mặc dù là thế hệ mạng di động đầu tiên với tần số chỉ từ 150MHz nhưng mạng
1G cũng phân ra khá nhiều chuẩn kết nối theo từng phân vùng riêng trên thế giới. Một
trong những công nghệ 1G phổ biến là NMT (Nordic Mobile Telephone) được sử dụng
ở các nước Bắc Âu, Tây Âu và Nga. Cũng có một số công nghệ khác như AMPS
(Advanced Mobile Phone Sytem – hệ thống điện thoại di động tiên tiến) được sử dụng
ở Mỹ và Úc; TACS (Total Access Communication Sytem – hệ thống giao tiếp truy cập
tổng hợp) được sử dụng ở Anh, C-45 ở Tây Đức, Bồ Đào Nha và Nam Phi, Radiocom
2000 ở Pháp; và RTMI ở Italia.
1.1.2 Mạng thông tin di động thế hệ 2G
1.1.2.1 Công nghệ sử dụng
Là thế hệ kết nối thông tin di động mang tính cải cách cũng như khác hoàn toàn
so với thế hệ đầu tiên. Với công nghệ GSM , nó sử dụng các tín hiệu kỹ thuật số thay
cho tín hiệu analog của thế hệ 1G và được áp dụng lần đầu tiên tại Phần Lan bởi
Radiolinja (hiện là nhà cung cấp mạng con của tập đoàn Elisa Oyj) trong năm 1991.
GVHD: Lâm Hồng Thạch
1
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Mạng 2G mang tới cho người sử dụng di động 3 lợi ích tiến bộ trong suốt một thời gian
dài: mã hoá dữ liệu theo dạng kỹ thuật số, phạm vi kết nối rộng hơn 1G và đặc biệt là
sự xuất hiện của tin nhắn dạng văn bản đơn giản – SMS. Theo đó, các tin hiệu thoại khi
được thu nhận sẽ đuợc mã hoá thành tín hiệu kỹ thuật số dưới nhiều dạng mã hiệu
(codecs), cho phép nhiều gói mã thoại được lưu chuyển trên cùng một băng thông, tiết
kiệm thời gian và chi phí. Song song đó, tín hiệu kỹ thuật số truyền nhận trong thế hệ
2G tạo ra nguồn năng lượng sóng nhẹ hơn và sử dụng các chip thu phát nhỏ hơn, tiết
kiệm diện tích bên trong thiết bị hơn.
Những công nghệ 2G được chia làm hai dòng chuẩn : TDMA (Time – Divison
Mutiple Access : Đa truy cập phân chia theo thời gian), và CDMA ( Code Divison
Multple Access : Đa truy cập phân chia theo mã), tùy thuộc vào hình thức ghép kênh
được sử dụng
Các chuẩn công nghệ chủ yếu của 2G bao gồm:
- GSM (thuộc TDMA) có nguồn gốc từ châu Âu, nhưng đã được sử dụng trên
tất cả các quốc gia ở 6 lục địa. Ngày nay, công nghệ GSM vẫn còn được sử dụng với
80% điện thoại di động trên thế giới.
- IS-95 còn được gọi là aka cdmaOne (thuộc CDMA, thường được gọi ngắn gọn
là CDMA tại Mỹ) được sử dụng chủ yếu là châu Mỹ và một số vùng ở châu Á. Ngày
nay, những thuê bao sử dụng chuẩn này chiếm khoảng 17% trên toàn thế giới. Hiện tại,
ở các nước Mexico, Ấn Độ, Úc và Hàn Quốc có rất nhiều nhà cung cấp mạng CDMA
chuyển sang cung cấp mạng GSM.
- PDC (thuộc TDMA) là mạng tư nhân, tại Japan.
- IS-136 aka D-AMPS (thuộc TDMA thường được gọi tắt là TDMA tại Mỹ) đã
từng là mạng lớn nhất trên thị trường Mỹ nay đã chuyển sang GSM.
- iDEN (nền tảng TDMA) sử dụng bởi Nextel tại Hoa Kỳ và Telus Mobility tại
Canada.
1.1.2.2 Đặc tính của mạng
GVHD: Lâm Hồng Thạch
2
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ở công nghệ 2G tín hiệu kĩ thuật số được sử dụng để trao đổi giữa điện thoại và
các tháp phát sóng, làm tăng hiệu quả trên 2 phương diện chính :
- Thứ nhất, dữ liệu số của giọng nói có thể được nén và ghép kênh hiệu quả hơn
so với mã hóa Analog nhờ sử dụng nhiều hình thức mã hóa, cho phép nhiều cuộc gọi
cùng được mã hóa trên một dải băng tần.
- Thứ hai, hệ thống kĩ thuật số được thiết kế giảm bớt năng lượng sóng radio
phát từ điện thoại. Nhờ vậy, có thể thiết kế điện thoại 2G nhỏ gọn hơn; đồng thời giảm
chi phí đầu tư những tháp phát sóng.
Hơn nữa, mạng 2G trở nên phổ biến cũng do công nghệ này có thể triển khai một
số dịch vụ dữ liệu như Email và SMS. Đồng thời, mức độ bảo mật cá nhân cũng cao
hơn so với 1G.
Tuy nhiên, hệ thống mạng 2G cũng có những nhược điểm, ví dụ, ở những nơi dân
cư thưa thớt, sóng kĩ thuật số yếu có thể không tới được các tháp phát sóng. Tại những
địa điểm như vậy, chất lượng truyền sóng cũng như chất lượng cuộc gọi sẽ bị giảm
đáng kể.
1.1.3 Mạng thông tin di động thế hệ 2.5G
1.1.3.1 Công nghệ sử dụng
2,5G chính là bước đệm giữa 2G với 3G trong công nghệ điện thoại không dây.
Chữ số 2.5G chính là biểu tượng cho việc mạng 2G được trang bị hệ thống chuyển
mạch gói bên cạnh hệ thống chuyển mạch theo kênh truyền thống. Nó không được định
nghĩa chính thức bởi bất kỳ nhà mạng hay tổ chức nào và chỉ mang mục đích duy nhất
là tiếp thị công nghệ mới theo mạng 2G.
1.1.3.2 Đặc tính của mạng
Mạng 2.5G cung cấp một số lợi ích tương tự mạng 3G và có thể dùng cơ sở hạ
tầng có sẵn của các nhà mạng 2G trong các mạng GSM và CDMA. Và tiến bộ duy nhất
GVHD: Lâm Hồng Thạch
3
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
chính là GPRS - công nghệ kết nối trực tuyến, lưu chuyển dữ liệu được dùng bởi các
nhà cung cấp dịch vụ viễn thông GSM. Bên cạnh đó, một vài giao thức, chẳng hạn như
EDGE cho GSM và CDMA2000 1x-RTT cho CDMA, có thể đạt được chất lượng gần
như các dịch vụ cơ bản 3G (bởi vì chúng dùng một tốc độ truyền dữ liệu chung là 144
kbit/s), nhưng vẫn được xem như là dịch vụ 2.5G (hoặc là nghe có vẻ phức tạp hơn là
2.75G) bởi vì nó chậm hơn vài lần so với dịch vụ 3G thực sự.
* EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution), hay còn gọi là EGPRS, là
một công nghệ di động được nâng cấp từ GPRS - cho phép truyền dự liệu với tốc độ có
thể lên đến 384 kbit/s dành cho người dùng cố định hoặc di chuyển chậm, 144kbit/s
cho người dùng di chuyển với tốc độ cao. Trên đường tiến đến 3G, EDGE được biết
đến như là công nghệ 2.75G. Thực tế bên cạnh điều chế GMSK, EDGE dùng phương
thức điều chế 8-PSK để tăng tốc độ dữ liệu truyền. Chính vì thế, để triển khai EDGE,
các nhà cung cấp mạng phải thay đổi trạm phát sóng BTS cũng như là thiết bị di động
so với mạng GPRS.
1.1.4 Mạng thông tin di động đương đại 3G
1.1.4.1 Công nghệ sử dụng
Là thế hệ truyền thông di động thứ ba, tiên tiến hơn hẳn các thế hệ trước đó. Nó
cho phép người dùng di động truyền tải cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ
liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh, âm thanh, video clips...). ,…). Hệ thống 3G
yêu cầu một mạng truy cập radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay. Trong
các dịch vụ của 3G, cuộc gọi video thường được mô tả như một dịch vụ trọng tâm của
sự phát triển.
Công nghệ 3G cũng được nhắc đến như là một chuẩn IMT-2000 của Tổ chức
Viễn thông Thế giới (ITU). Ban đầu 3G được dự kiến là một chuẩn thống nhất trên thế
giới, nhưng trên thực tế, thế giới 3G đã bị chia thành 4 phần riêng biệt:
- UMTS (W-CDMA)
GVHD: Lâm Hồng Thạch
4
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
* UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), dựa trên công nghệ
truy cập vô tuyến W-CDMA, là giải pháp nói chung thích hợp với các nhà khai thác
dịch vụ di động (Mobile network operator) sử dụng GSM, tập trung chủ yếu ở châu Âu
và một phần châu Á (trong đó có Việt Nam). UMTS được tiêu chuẩn hóa bởi tổ chức
3GPP, cũng là tổ chức chịu trách nhiệm định nghĩa chuẩn cho GSM, GPRS và EDGE.
* FOMA, thực hiện bởi công ty viễn thông NTT DoCoMo Nhật Bản năm 2001,
được coi như là một dịch vụ thương mại 3G đầu tiên. Tuy là dựa trên công nghệ W-
CDMA, nhưng công nghệ này vẫn không tương thích với UMTS (mặc dù có các bước
tiếp hiện thời để thay đổi lại tình thế này).
- CDMA 2000
* Là thế hệ kế tiếp của các chuẩn 2G CDMA và IS-95. Các đề xuất của
CDMA2000 được đưa ra bàn thảo và áp dụng bên ngoài khuôn khổ GSM tại Mỹ, Nhật
Bản và Hàn Quốc. CDMA2000 được quản lý bởi 3GPP2 – một tổ chức độc lập với
3GPP. Và đã có nhiều công nghệ truyền thông khác nhau được sử dụng trong
CDMA2000 bao gồm 1xRTT, CDMA2000-1xEV-DO và 1xEV-DV.
* CDMA 2000 cung cấp tốc độ dữ liêu từ 144 kbit/s tới trên 3 Mbit/s. Chuẩn
này đã được chấp nhận bởi ITU.
* Người ta cho rằng sự ra đời thành công nhất của mạng CDMA-2000 là tại
KDDI của Nhận Bản, dưới thương hiệu AU với hơn 20 triệu thuê bao 3G. Kể từ năm
2003, KDDI đã nâng cấp từ mạng CDMA2000-1x lên mạng CDMA2000-1xEV-DO
với tốc độ dữ liệu tới 2.4 Mbit/s. Năm 2006, AU nâng cấp mạng lên tốc độ 3.6 Mbit/s.
SK Telecom của Hàn Quốc đã đưa ra dịch vụ CDMA2000-1x đầu tiên năm 2000, và
sau đó là mạng 1xEV-DO vào tháng 2 năm 2002.
- TD-SCDMA
Chuẩn được ít được biết đến hơn là TD-SCDMA, được phát triển riêng tại Trung
Quốc bởi công ty Datang và Siemens.
- Wideband CDMA
GVHD: Lâm Hồng Thạch
5
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hương
Tải về để xem bản đầy đủ
95 trang
30/03/2022
6060
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Các phương pháp mã hóa kênh trong thông tin", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_cac_phuong_phap_ma_hoa_kenh_trong_thong_tin.doc
