Luận văn Công nghệ CDMA - IS 95 thiết kế hệ thống mạch vòng vô tuyến nội hạt CDMA - WLL

ưa tạo được mạch vòng ring, một số trạm còn phải dùng phương thức truyền dẫn bằng vi ba, thiết bị vi ba do nhiều hãng cung cấp. Những yếu tố trên đã làm tăng chi phí khai thác, bảo dưỡng, quản lý và khó khăn cho việc phát triển các loại hình dịch vụ. Để khắc phục khó khăn này Bưu điện Tỉnh đã có chủ trương phát triển mạng truyền dẫn cụ thể như sau: 1- Nâng cao chất lượng và dung lượng mạng trong toàn Tỉnh 2- Tổ chức vòng ring cáp quang khép kín đối với 7 huyện và Thị xã 3- Ngừng trang bị các thiết bị vi ba nằm trong băng tần (1 ± 3) GHz trên mạng, tận dụng các thiết bị vi ba hiện có tập trung phát triển họ thiết bị SĐH có dung lượng < 2,5 Gb/s, quy hoạch quản lý tất tần số để khai thác có hiệu quả mạng CDMA - WLL 4- Hạn chế xây dựng cột ăng ten mới ở những nơi xét thấy cần thì cố gắng điều chuyển nội bộ, tận dụng những cột ăng ten hiện có để tập trung vốn xây dựng các tuyến cáp quang. 2.2.2.3. Mạng truy nhập : - Tại khu vực thành thị (Thành phố, Thị xã, Thị trấn, Thị tứ ...) cần xây dựng hệ thống cổng bể cáp với dung lượng thiết kế sử dụng cho tới sau 25 năm trong đó cần bố trí dự phòng cho cáp quang và chuyển đổi cáp đồng cáp quang. - Xác định và xây dựng cho các tuyến trục cho từng vùng mạng và các tuyến cáp nhánh theo quy hoạch mạng và quy hoạch giao nhập. - Xây dựng các trạm truy nhập thuê bao cho các trạm chưa có tổng đài và chỉ sử dụng một loại chuẩn giao tiếp V5.2 - Lắp đặt các bộ lợi dây và bộ tập trung thuê bao DLC cho các khu vực xa tổng đài. - Xây dựng mạng quản lý dựa trên mạng quản lý Quốc gia (Theo chỉ đạo của Tổng Công ty). - Trang bị hệ thống quản lý và quy hoạch mạng ngoại vi theo công nghệ AM/FM/GIS. 2.2.2.4. Dịch vụ điện thoại di động : Tận dụng khai thác có hiệu quả mạng lưới hiện có đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thông tin di động, nhanh chóng lắp đặt thêm các trạm điện thoại di động CDMA, GSM, VMS để phủ sóng toàn Tỉnh (Hưng Hà, Quỳnh Phụ, Đông Hưng, Thái Thuỵ, Kiến Xương, Tiền Hải, Vũ Thư, Thị xã). 2.3. ứng dụng công nghệ CDMA - IS95 trong hệ thống mạch vòng vô tuyến nội hạt WLL (WIRELESS LOCAL LOOP) tại Thái Bình. 2.3.1. Tổng quan về hệ thống mạch vòng vô tuyến nội hạt WLL : 2.3.1.1. Khái niệm : WLL là hệ thống điện thoại cố định sử dụng phương thức truy cập thuê bao bằng vô tuyến so với điện thoại hữu tuyến hiện nay thì WLL có những đặc điểm sau : - Chi phí bảo dưỡng và lắp đặt thấp - Triển khai mạng nhanh chóng và khả thi ở những vùng có địa hình phức tạp - Dễ dàng nâng cấp và tạo mới các dịch vụ - Thuận tiện cho việc bảo dưỡng và truy nhập. 2.3.1.2. Cấu hình tổng quát hệ thống WLL : Một hệ thống WLL nói chung đều có cấu hình chư mô tả ở hình 2.3 nó bao gồm 2 tầng : - Tổng đài WLL ngoài chức năng như một tổng đài nội hạt hữu tuyến còn có chức năng giao tiếp và quản lý trạm gốc - Trạm gốc BS chuyển đổi báo hiệu và dữ liệu giữa giao tiếp không gian (Vô tuyến) từ thiết bị đầu cuối tới với đơn vị truy nhập và chuyển đổi mà trung tâm trong tổng đài WLL (Hình 2.3 cấu hình hệ thống WLL) Ngoài 2 bộ phận chính trên còn có khối điều hành và bảo dưỡng trung tâm OMC (Operation Maintenance Center), hệ thống tính cước (Billing System) và các bộ thu phát của khối giao tiếp mạng NIU (Net work Interface Unit) ở phía thuê bao. * Các giao tiếp và các hệ thống báo hiệu : - Giao tiếp giữa trạm gốc và đầu cuối thuê bao tuỳ theo hệ thống có thể dùng tiêu chuẩn công nghệ như AMPS (FDMA), IS1362 DECT (TDMA), IS95 (N-Wll), B-CDMA (B-WLL). - Giao tiếp giữa trạm gốc và tổng đài WLL thường dùng tiêu chuẩn IS634 với hệ thống báo hiệu kênh chung số 7. - Giao tiếp giữa tổng đài với mạng công cộng có thể sử dụng bảo hiệu SS7, R2 hoặc báo hiệu V5.2 - Hệ thống tính cước giao tiếp với tổng đài WLL bằng giao thức X25 - Hệ thống điều hành và bảo dưỡng giao tiếp với tổng đài WLL bằng giao thức X25. 2.3.1.3. Các dịch vụ của hệ thống WLL : Hệ thống WLL hoàn toàn tương tự như một hệ thống điện thoại cố định, do ảnh hưởng việc truy cập bằng vô tuyến làm cho chất lượng dịch vụ còn hạn chế nhưng về cơ bản một hệ thống WLL có thể cung cấp các dịch vụ như : - Dịch vụ điện thoại truyền thống POTS (Plan Old Telephone Services) - Các dịch vụ về kênh số 64 Kb/s - Dịch vụ truyền số liệu trên băng tần thoại - Dịch vụ truyền Fax nhóm G3 (Tốc độ 9,6 Kbps và 14,4 Kbps) - Các dịch vụ gia tăng giá trị VAS (Value Added Services) bao gồm các dịch vụ bổ xung PSTN như thông báo vắng nhà, báo thức, đường dây nóng đường dây ấm, huỷ bỏ cuộc gọi, đợi cuộc gọi, hiển thị số được gọi, gọi hội nghị, gọi ba đường ... các dịch vụ của tổng đài như cấm cuộc gọi đi, gọi đến, theo dõi thuê bao, thông báo. Để tăng chất lượng dịch vụ sao cho có thể tương đương như một hệ thống điện thoại hữu tuyến cố định, hiện nay nhiều nước trên thế giới đã thử nghiệm hệ thống WLL băng rộng. 2.3.1.4. Các ưu điểm, nhược điểm của hệ thống WLL : Ưu điểm : - Triển khai nhanh chóng tại những nơi có địa hình phức tạp, hiểm trở không có khả năng lắp đặt tuyến cáp từ tổng đài tới thuê bao, như vùng nông thôn, đồi núi, những nơi có dân cư thưa thớt không tập trung, nhu cầu sử dụng điện thoại thấp, việc lắp đặt các tuyến cáp truy nhập đòi hỏi một chi phí rất lớn do đó WLL là giải pháp tốt và hiệu quả nhất để triển khai tại các khu vực này. WLL có thể cung cấp nhanh chóng các thuê bao đặc biệt cho các sự kiện lễ hội, thể thao, triển lãm, phục vụ phòng chống thuê bao, lũ lụt, do sử dụng kỹ thuật truy nhập vô tuyến khắc phục được sự chậm trễ của việc lắp đặt cáp đồng. - Linh hoạt mềm dẻo, dễ dàng cài đặt, bảo dưỡng phần mềm cũng như thay đổi lại cấu hình hệ thống, có thể di chuyển hệ thống tới các vị trí mới trong trường hợp cần thiết. - Chi phí lắp đặt và bảo dưỡng hệ thống thấp. - Dễ dàng đáp ứng các công nghệ dịch vụ viễn thông trong tương lai. Nhược điểm : - Dung lượng bị giới hạn theo dải phổ được cung cấp - Chất lượng bị suy giảm phụ thuộc vào môi trường truyền dẫn - Truy chập vô tuyến đòi hỏi máy thuê bao phải có nguồn nuôi, mạch thu phát điều chế và giải điều chế tín hiệu, mạch điều khiển công suất, khiến cho chi phí thiết bị đầu cuối cao hơn nhiều so với máy điện thoại cơ dây. - Vấn đề bảo mật cần phải được quan tâm đúng mức và đối với hệ thống vô tuyến nếu không mã hoá thông tin thì việc nghe trộm là rất dễ dàng. 2.3.2. Phân loại các hệ thống WLL : 2.3.2.1. Phân loại theo công suất phát : Có thể phân chia hệ thống WLL làm 3 loại : High tier, Mid Tier, Low Tier Hệ thống High tier dùng mức công suất phát cao (Hàng trăm mili walts) tại thiết bị đầu cuối, vài Walts cho mỗi kênh tại trạm gốc) Mục đích của hệ thống này là giảm tối thiểu chi phí bằng cách sử dụng các cell có bán kính rộng. Vùng phủ sóng rộng sẽ làm cho số thuê bao phục vụ ở mỗi cell có thể lớn do đó các hệ thống High tier sử dụng mã hoá thoại có tốc độ bít thấp và có thể hoạt động trên một phổ tần rộng để không bị giới hạn về dung lượng loại hệ thống nay phù hợp với vùng nông thôn rộng lớn và vùng thành thị có mật độ lưu thoại thấp. Hệ thống Low tier : dựa trên tiêu chuẩn giao tiếp không gian của các hệ thống giao tiếp vô tuyến cấp thấp vì hệ thống này dùng công suất thấp hàng chục mili walts tại thiết bị đầu cuối, hàng chục mili walts cho mỗi kênh tại trạm gốc nên giảm chi phí một cell và máy đầu cuối thuê bao. Tất nhiên sẽ phải dùng nhiều cell hơn hệ thống này phù hợp với vùng thành thị có mật độ lưu thoại cao nơi có các trung tâm chuyển mạch được dùng như điểm giao tiếp mạng. Ngoài ra hệ thống còn có thể dùng cho những vùng bị cô lập với vùng dân cư khác và bán kính vùng này phải nhỏ hơn 1 hoặc 2 Km. 2.3.2.2. Phân loại theo kiến trúc mạng : Mặc dù ITU đã định nghĩa và phân biệt rõ ràng giữa dịch vụ vô tuyến cố định và dịch vụ di động nhưng hầu hết các hệ thống vô tuyến cố định đều được thiết kế để có thể hỗ trợ khả năng di động của máy đầu cuối hiện nay đối với WLL có thể phân theo 3 loaị kiến trúc sau : - Kiến trúc mạng vô tuyến cố định hoàn toàn, mày đầu cuối cố định tại một tị trí hoàn toàn tương tự hệ thống mạch vòng hữu tuyến đây là kiến trúc truyền thống của hệ thống mạch vòng. Đối với công nghệ CDMA thì tiêu biểu là hệ thống air loop của lucent tech nologies (AT&T) - Kiến trúc mạng hỗn hợp cố định / di động (Hibrit Fied/Mobile) sử dụng giải pháp dựa trên chuyển mạch di động để cho phép thuê bao có thể lựa chọn dùng máy đầu cuối cố định hay di động. Hệ thống WLL theo kiến trúc này nếu muốn hỗ trợ khả năng di động thì sẽ trang bị thêm các bộ thanh ghi tạm trú (VLR) để định tuyến cuộc gọi của thuê bao thêm giao tiếp IS41 để kết nối giữa các tổng đài di động và khi thiết kế vô tuyến cần phải tính dung lượng lưu thoại thấp hơn do chuyển giao và di động của maý đầu cuối. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều hệ thống WLL như CTEL của Qualcomm, Will của Motorola, Proximity của Nortel, Star - Wll của Logic. 2.3.3. Sự phát triển của WLL trên thế giới : Nền công nghệ vô tuyến hiện nay đang ở thời kỳ phát triển mạnh mẽ tên thế giới có khoảng trên 50 triệu người có nhu cầu sử dụng điện thoại di động và con số này còn tăng nhiều trong vài năm tới, công nghệ vô tuyến với thời gian triển khai dài và tốn kém đã không đáp ứng được nhu cầu cần thiét này. Do vậy yêu cầu một giải phát công nghệ để giải quyết vấn đề này trở nên cấp thiết. Công nghệ Wll được xem là giải pháp viễn thông có tính thuyết phục đối với các nước yêu cầu triển khai mạng điện thoại một cách nhanh chóng, hệ thống Wll có thể triển khai nhanh trong thời gian ngắn từ vài tuần tới vài tháng trong khi triển khai mạng cáp đồng phải mất vài tháng đến năm. Sự triển khải nhanh chóng đồng nghĩa với sự tăng tốc độ phát triển, cạnh tranh về dịch vụ, sự ra đời của WLL là tất yếu nó đáp ứng được nhu cầu thông tin đang phát triển mạnh ở các khu vực mà điện thoại dữu tuyến không đáp ứng kịp do các nguyên nhân như rất khó khăn lắp đặt trong những địa hình phức tạp, giá thành lắp đạt cao. Hơn nữa so với hệ thống di động tế bào thì hệ thống WLL có nhiều ưu điểm nổi trội ở vốn đầu tư thấp, tái lập cấu hình nhanh và linh động kế thừa được tài nguyên của mạng điện thoại công cộng (PSTN) làm cho giá cước thuê bao cũng như cước gọi thấp nên nhu cầu của thị trường là rất lớn. Người ta ước tính có khoảng 130 triệu thuê bao WLL đã được lắp đặt vào năm 2000 sau 3 năm với sự phát triển nhanh thì số thuê bao WLL sẽ chiếm trên 50% số lượng thuê bao mới, nhiều chuyên gia viễn thông đánh giá rằng 20% trong tổng số lượng thuê bao sẽ được phân phối bởi công nghệ WLL. Hiện nay trên thế giới các hệ thống WLL áp dụng các tiêu chuẩn công nghệ khác nhau là : - Công nghệ tế bào như : AMPS (FDMA), IS 136, DECT (TDMA), IS95, IS 664 (CDMA). - Công nghệ cordeless như PHS - Vô tuyến vi ba điểm - đa điểm như hệ thống DRMAS (NEC), A - 9800 (Acatel) dùng công nghệ (TDMA) Trong đó công nghệ CDMA tỏ ra có nhiều ưu điểm hơn khi sử dụng cho WLL. Với WLL CDMA hiện nay có thể phân biệt thành 2 hệ thống là WLL băng hẹp và WLL băng rộng các hệ thống WLL thương mại sử dụng công nghệ CDMA của các hãng trên thế giới hiện nay chủ yếu là các hệ thống băng hẹp dựa trên tiêu chuẩn IS95 (1,25 MHz/sóng mang). Các hệ thống này cung cấp các dịch vụ thoại, Fax (9600 bps) và truyền số liệu (14,4 Kbps), nổi bật là hệ thống WLL (Motorola), QCTEL, Proximity - c (Nortel) tần số hoạt động của hệ thống CDMA băng hẹp thường ở dải băng tần là 800 MHz và 1900 MHz. 2.3.4. Hệ thống STAREX - WLL : 2.3.4. Khái quát : Hệ thống STAREX - WLL là hệ thống mạch vòng vô tuyến nội hạt kỹ thuật số dựa trên các công nghệ viễn thông tiên tiến nhất hiện nay và công nghệ CDMA. Hệ thống được phát triển từ hệ thống mạng hữu tuyến và hệ thống số CDMA cellulo. Hệ thống STAREX - WLL kết nối với tổng dài nội hạt STAREX qua giao diện V5.2, nó là một thành phần của mạng truy nhập thuê bao sử dụng công nghệ truy nhập vô tuyến phân kênh theo mã (CDMA). Hệ thống này có thể cung cấp dịch vụ cho các thuê bao với chất lượng tương đương hệ thống hữu tuyến. Hệ thống được kiến thiết theo kiến trúc mở có độ mềm dẻo và khối hoá cao, dễ dàng trong việc mở rộng nâng cấp theo sự phát triển của công nghệ viễn thông. Những đặc điểm chính của hệ thống STAREX - WLL : - ứng dụng các công nghệ tiên tiến và thiết kế thực - Hiệu quả giá thành trong lắp đặt và bảo dưỡng hệ thống - Đặc tính hoàn hảo và độ tin cậy cao - Dễ dàng trong cài đặt và bảo dưỡng phần mềm - Dễ dàng đáp ứng công nghệ dịch vụ vô tuyến trong tương lai. 2.3.4.2. Cấu hình mạng : Các thành phần của hệ thống STAREX - WLL bao gồm khối điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller), trạm thu phát gốc BTS (Base Station Transceiver Subsystem), khối thuê bao cố định FSU (Fixed SubScriber Unit) và khối quản lý trạm gốc BSM (Base Station Manager). Ngoài ra hệ thống còn lắp đặt các chức năng hỗ trợ nhiều người sử dụng cùng làm việc với nhau trên mạng trong các dịch vụ số liệu. Sơ đồ cấu hình mạng được biểu thị dưới hình 2.4 a) Hệ thống điều khiển trạm gốc BSC : BSC giao tiếp với BTS và tổng đài nội hạt để hỗ trợ việc thiết lập / huỷ bỏ các cuộc gọi đi đến. Nó thực hiện việc đổi mã giữa QCELP (Qual Comm code exeited Linear Prediction) Trong phần vô tuyến với PCM (Pulse code Modilation) Trong phần hữu tuyến BSC sử dụng bộ trể truyền lưu lượng để huỷ bỏ tiếng vang (ECHO), BSC có thể sử dụng báo hiệu R2, SS7, V5.2 để giao tiếp với tổng đài nội hạt. b) Hệ thống thu phát gốc BTS (Base Station TranSceiver Subsystem) BTS được đặt giữa FSU và BSC, điều khiển các cuộc gọi và thực hiện các chức năng bảo dưỡng. Nó cho phép FSU vô tuyến nhận biết trạm BTS đầu tiên gửi xuống số liệu yêu cầu, chỉ định rõ các kênh lưu lượng cho yêu cầu cuộc gọi. c) Quản lý trạm gốc BSM (Base Station Manager) BSM có chức năng khởi động, truyền số liệu, quản lý trạng thái, quản lý cấu hình, thống kê đặc tính và xác nhận thuê bao của BSC và BTS d) Khối thuê bao cố định FSU (Fixed Subcriber Unit) FSU được đặt giữa BTS và thuê bao cung cấp các chức năng giao tiếp không dây, nó có thể chia ra rất nhiều dạng phụ thuộc và có bao nhiêu ăn ten đường dây, FSU có thể cung cấp các dịch vụ thoại, Fax, truyền số liệu. e) Tính năng : Hệ thống STAREX - WLL sử dụng công nghệ trải phổ CDMA theo tiêu chuẩn IS95 phối hợp với tính năng của các hệ thống mạch vòng truy nhập vô tuyến do đó nó có khả năng giải quyết các vấn đề tăng dung lượng triển khai nhanh chóng ngay cả trong những địa hình phức tạp nhất, đa dạng dịch vụ với một giá cả và chất lượng dịch vụ thoả mãn yêu cầu người sử dụng. Thực tế cho thấy hệ thống WLL CDMA có dung lượng gấp 10 đến 20 lần so với một hệ thống sử dụng công nghệ tương tự, chất lượng dịch vụ được như vậy là vì hệ thống sử dụng bộ mã thoại (Vocoder) tốc độ biến đổi hệ thống có thể lọc tiếng nhiễu, các cuộc gọi được dữ bảo mật rất tốt cho mỗi thuê bao sử dụng một mã riêng, hơn nữa chuyển giao mềm trong CDMA không làm gián đoạn cuộc gọi khi chuyển giao. Chương 3 thiết kế hệ thống cdma trong mạch vòng vô tuyến nội hạt (Cdma - WLL) 3.1. Tổng quan thiết kế hệ thống CDMA trong mạch vòng vô tuyến nội hạt WLL : Thiết kế một hệ thống vô tuyến nội hạt cũng có các yêu cầu các bước thực hiện và các kế hoạch kỹ thuật tương tự như việc thiết kế một hệ thống viễn thông bất kỳ, tuy nhiên cũng cần phải quan tâm đến một số đặc thù riêng của hệ thống WLL để đạt được mục tiêu cung cấp dịch vụ thoại chất lượng tốt và dịch vụ truyền số liệu chấp nhận được. Trước khi thiết kế ta cần xác định các mục tiêu để đảm bảo yêu cầu của một hệ thống truy cập vô tuyến và các thông số cần thiết cho việc thiết kế mạng. 3.1.1. Mục tiêu thiết kế : - Chi phí đầu tư, lắp đặt, vận hành ở mức thấp nhất - Phải phù hợp với dung lượng và mật độ điện thoại theo yêu cầu của đề án - Thời gian triển khai nhanh nhất - Chất lượng tốt - Tận dụng hiệu quả dung lượng và khả năng của thiết bị - Có khả năng cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu như : Thoại, Fax, truyền số liệu ... - Có khả năng mở rộng, nâng cấp và hòa mạng với các mạng khác 3.1.2. Các thông số cần thiết : - Lưu lượng thoại trung bình cho mỗi thuê bao (erlang / thuê bao) - Số lần cố gắng gọi trong giờ cao điểm - Thời gian trung bình cho mỗi cuộc gọi - Số phần trăm cuộc gọi không thành công cho phép (cấp dịch vụ GOS) - Sự phân bổ lưu thoại trong hệ thống : nội đài, ra/vào đài - Tốc độ hoạt động và độ rộng băng thông tổng cộng cho phép - Số lượng thuê bao WLL cung cấp - Băng thông của sóng mang Những đặc điểm chính của hệ thống CDMA cần phải được xem xét khi tiến hành thiết kế một hệ thống CDMA. Mỗi kênh CDMA có độ rộng 1,25 MHz được trải phổ chuỗi trực tiếp dùng mã giả ngẫu nhiên PN 1,288 MHz. Các tín hiệu PN mang tín hiệu thoại đã được mã hoá với tốc độ bít truyền dẫn là 9,6 kbps hoặc 14,4 Kbps - Mỗi trạm thu phát gốc BTS và máy di động MS trong hệ thống trên cùng một kênh vô tuyến có độ rộng băng tần 1,25 MHz mà không gây nhiễu đáng kể cho nhau (Hệ số sử dụng lại tần số bằng 1). Tuy nhiên với hệ số này chúng ta cần phải ý thức được sự đánh đổi giữa dung lượng và vùng phủ sóng, cần lập mô hình chính xác của các yếu tố liên quan đến việc sử dụng của thuê bao và các giả thiết tải của hệ thống. Khi tải hệ thống vô tuyến CDMA gia tăng thì vùng phục vụ của cell giảm xuống. - Bán kính phủ sóng của một cell CDMA thay đổi rất lớn tuỳ thuộc các chỉ tiêu kỹ thuật của thiết bị và đặc điểm truyền sóng của môi trường cần phủ sóng. Do đó cần phải phân tích quỹ đường truyền để có thể xác định suy hao cho phép tối đa và từ đó xác định được bán kính phủ sóng. - Dung lượng thực tế của hệ thống CDMA cũng thay đổi rất lớn. Do đó khi thiết kế cần tính toán cụ thể số người sử dụng đồng thời cho phép trong một cell. Trong thực tế dung lượng của CDMA vào khoảng 20 thuê bao trên mỗi sector của một kênh CDMA. Tuy nhiên số lượng này không được sử dụng cho việc lập kế hoạch chi tiết, đối với hệ thống WLL do có nhiễu pha đinh do máy đầu cuối di động nên dung lượng có thể trên 45 thuê bao trên 1sector củ mỗi kênh CDMA. 3.1.3. Yêu cầu thiết kế : Bước đầu tiên đối với nhà khai thác hệ thống là xác định vùng phục vụ của các giai đoạn triển khai hệ thống CDMA. Đối với các hệ thống di động thông thường các vùng phủ sóng sẽ trùng với vùng phủ sóng đang có của các hệ thống khác nhau như GSM hay AMPS và có thể bao gồm cả một số tính năng tăng cường phủ sóng đặc biệt hoặc các đặc điểm khác cho phép dành các lợi thế cạnh tranh. Đối với vô tuyến nội hạt WLL mục tiêu của vùng phủ sóng thông thường là một vùng địa lý ở đó có nhu cầu dịch vụ truy nhập mà mạng cáp triển khai thông thường không thuận lợi, không đáp ứng được yêu cầu về địa hình và truyền sóng của vùng cần phủ sóng. Khi thiết kế hệ thống CDMA cần đánh giá chính xác hợp lý nhu cầu lưu thoại mà mạng CDMA phải tải, nhu cầu lưu lượng thoại thông thường được tính bằng milierlang trên một thuê bao trong một giờ thường từ 10 đến 35milierlang cho các hệ thống di động và lên tới 100 milierlang hay lớn hơn đối với các ứng dụng cố định. Người thiết kế cũng cần phải xác định được các mục tiêu tổng quát của chất lượng hệ thống và các tham số vô tuyến RF. Việc thiét kế là bước đầu tiên của quá trình triển khai một hệ thống trong quá trình khai thác còn cần phải thực hiện các công việc tối ưu hoá hệ thống như cân bằng tải dựa trên lưu lượng tải thực tế, chỉnh các thông số của hệ thống như các mức ngưỡng thời gian và cường độ các tín hiệu dẫn đường để nhận dạng máy đầu cuối, phân bố lại cell ... 3.1.4. Dung lượng hệ thống CDMA : Đối với các hệ thống thông tin truy cập vô tuyến thì tỷ số C/I là quan trọng nhất Trong đó : C : công suất tín hiệu nhận được tại trạm gốc từ máy di động và bằng R.Eb. R : Tốc độ bít truyền Eb : Là năng lượng tín hiệu trên một bít I : Mật độ phổ công suất tạp âm nhiệt trên băng thông truyền bằng W.NO W : Dải thông hệ thống phát NO : Mật độ phổ công suất nhiễu Eb/NO : là mật độ phổ năng lượng trên một bít hay là tỷ lệ phổ công suất nhiễu được đòi hỏi phụ thuộc vào phương pháp điều chế và mã hoá W/R : Độ lợi sử lý của hệ thống. Trong CDMA nhờ sử dụng các kênh băng rộng nên có thể dùng các kỹ thuật mã hoá với độ dư thừa lớn nhờ đó có thể cho phép tỷ số Eb/NO nhỏ, các tốc độ bít sai chung và ký hiệu là một hàm của Eb/NO, để đảm bảo tách được thoại chất lượng thì tốc độ sai khung cho phép nhỏ hơn 1% giá trị Eb/NO trung bình cần phải đạt có thể dưới 7db và thay đổi tuỳ theo môi trường pha đinh cũng như tốc độ di chuyển của máy đầu cuối. Thiết kế tín hiệu CDMA hướng đi được nối từ trạm gốc tới máy di động có độ dài bắt buộc R = 9 và sử dụng phương pháp mã xoắn với tốc độ mã hoá là 1/2 giải điều chế nhất phù hợp với mã này là thuật toán Viter bi quyết định mềm. Đối với phương pháp điều chế hướng về từ máy di động đến trạm gốc hệ thống báo hiệu trực giao 64 arry sử dụng tập hợp trình tự hàm Walsh vì vậy với phương pháp giải điều chế một biến đổi nhanh Hadamard (FHT) là bộ lọc thu tốt nhất đối với hàm Walsh. Trong đầu thu trạm gốc các đầu ra của bộ dò tương ứng được đưa vào bộ sử lý (FHT). Bộ sử lý này thêm 64 hệ số cho 6 ký hiệu, 64 hệ số này được ghép lại nhờ hàm bổ trợ và sau đó kết quả thu được, sau đó 64 hệ số (đã sử lý) tới bộ thu của mỗi ăn ten được cộng lại với nhau. 3.1.4.1. Dò tìm tín hiệu tiếng nói : Thông thường chu kỳ thường trực của mỗi tín hiệu tiếng nói trong trao đổi thông tin ký hiệu hai chiều chỉ khoảng 35%. Máy thu FDMA hoặc TDMA. Trải qua trể thời gian dài khi phân bố lại các kênh vì vậy các tính chất đối với tốc độ tải tiếng nói thấy như vậy không được sử dụng đầy đủ. Tuy nhiên khi sử dụng máy thu CDMA không có chức năng thoại tốc độ truyền dẫn số liệu được giảm xuống rất nhiều và vì vậy nhiễu tại các khách hàng khác giảm xuống đáng kể vì độ lớn của nhiễu xác định dung lượng hệ thống khi khai thác hệ thống CDMA nên dung lượng hệ thống tăng lên 2lần điều này gây ra giảm 1/2 công suất phát ra của máy di động. 3.1.4.2. Sử dụng lại các tần số : Việc sử dụng lại tần số bao hàm khái niệm cho phép sử dụng nhiễu chung kênh để tăng dung lượng hệ thống cho mục đích điều khiển, đầu tiên sử dụng giải phổ được phân thành một số nhóm tần số để sử dụnglại, trong trường hợp này một số nhóm tần số được sử dụng cho từng trạm gốc. Trong thực tế dung lượng của hệ thống có giới hạn vì hoạt động chuyển vùng rất nhanh được yêu cầu khi máy di động đang thực hiện cuộc gọi chuyển qua các tế bào khác nhau cũng như số lượng củ các tế bào trở nên nhỏ hơn. Hiện nay dung lượng hệ thống được bão hoà trong các vùng dân cư đông đúc và nhu cầu tăng cường công nghệ tái sử dụng tần số hiệu quả hơn đã nảy sinh, sự phân chia tế bào và giảm tế bào nhờ các ăngten khu vực (Sector) là các biện pháp hiệu quả không lâu dài vì vậy phương pháp điều chế số đã được đề xuất là một giải pháp để mở rộng dung lượng thông qua tăng hiệu suất trải phổ. 3.1.4.3. Độ lợi của dung lượng hình quạt : Trong trường hợp sử dụng ăng ten trạm gốc định hướng (ăng ten hình quạt 1200) mỗi ăng then yêu cầu giám sát 1/3 số máy di động trong một tế bào tương ứng vì vậy nhiễu quảm xuống 1/3 do đó toàn bộ dung lượng của hệ thống tăng gấp 3 lần nếu phần vấu cạnh của ăng ten cũng được xem xét hiệu xuất của nó khoảng 85% và dung lượng được mở rộng thực sự gấp 2,55 lần. 3.1.4.3. Phân bố lưu lượng giữa các trạm gốc không đều nhau : Dung lượng sử lý cuộc gọi của hệ thống CDMA có thể được tăng lên từ 10á50% phụ thuộc vào phân bố thực của các máy di động. Nếu cuộc gọi được thực hiện tập trung ở một số trạm gốc thì các trạm còn lại chịu tải thấp hơn vì nhiễu gây ra ở trạm gốc có lưu lượng thấp không gây ảnh hưởng nghiêm trọng. 3.1.4.4. Công thức tính toán dung lượng của CDMA : Khi ứng dụng công thức C/I cho hệ thống truy nhập nhiều trải hổ công suất nhiễu I có thể được biểu diễn bởi C (N-1) ở đây N chỉ số lượng khách hàng của dải thông W do đó C/I tương tự như I/(N-1) ở đây các mức năng lượng của tất cả các tín hiệu phát đi được điều khiển và được các máy thu nhận với công suất C Công thức này được thay đổi như sau khi dung lượng hệ thống được tăng lên Trong đó : N : Số cuộc gọi được thực hiện trên một trạm gốc (Giả thiết có giao thoa Rey leigh trên các hướng ngược lại) W : Dải thông trải phổ (Dải thông giả thiết 1,25 MHz) R : Tốc độ truyền số liệu Kbps (Tốc độ giả thiết 9600Kbps) Eb/No : Năng lượng trên 1bít/ mật độ phổ công suất nhiễu (Giá trị giả thiết 7db) d : Chu kỳ duy trì thoại (Giá trị giả thiết 40%) F : Hiệu suất sử dụng lại tần số (Giá trị trả thiết 60%) G : Độ lợi hình quạt (Giá trị giả thiết 3[1200] quạt : 2,55) Với dải thông 1,25 MHz được sử dụng dung lượng vô tuyến ở trạm gốc là 98 kênh dung lượng cuộc gọi trên trạm gốc là 72 erlang khi tỷ lệ cuộc gọi trong giải thông 1,25 MHz là 2%. 3.1.5. Dung lượng ERLANG của hệ thống CDMA : Một số định nghĩa : - Đơn vị lưu lượng erlang : một erlang là một mạch thông tin làm việc trong một giờ. - Cấp phục vụ GOS (Grade of Service) là một đại lượng biểu thị số phần % cuộc gọi không thành công đối với hệ thống tiêu hao (hệ thống giả thiết các thuê bao đều không gọi lại khi cuộc gọi không thành). GOS cũng là số % thuê bao thực hiện gọi lại đối với hệ thống đợi (hệ thống giả thiết các thuê bao kiên trì gọi lại cho đến khi cuộc gọi thành công). GOS còn gọi là xác suất nghẽn mạch. Quá trình thiết lập cuộc gọi (Cell Setup Process) Lưu lượng được truyền (Curried tranffi