Tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ ba – 3g

CHÖÔNG 1: TOÅNG QUAN VEÀ HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN DI ÑOÄNG THEÁ HEÄ BA – 3G 1. Môû ñaàu Vôùi söï phaùt trieån khoâng ngöøng cuûa ngaønh coâng nghieäp vieãn thoâng hieän nay, ñaëc bieät laø söï phaùt trieån nhanh choùng cuûa dòch vuï soá lieäu IP ñaõ ñaët ra caùc yeâu caàu môùi ñoái vôùi coâng nghieäp vieãn thoâng di ñoäng. Thoâng tin di ñoäng theá heä thöù hai maëc duø söû duïng coâng ngheä soá nhöng vì laø heä thoáng baêng heïp vaø ñöôïc xaây döïng treân cô cheá chuyeån maïch keânh neân khoâng theå ñaùp öùng ñöôïc caùc dòch vuï môùi naøy. Trong boái caûnh ñoù ITU ñaõ ñöa ra heä thoáng thoâng tin di ñoäng theá heä ba vôùi teân goïi ITM-2000. ITM-2000 ñaõ môû roäng ñaùng keå khaû naêng cung caáp dòch vuï vaø cho pheùp söû duïng nhieàu phöông tieän thoâng tin. Muïc ñích cuûa ITM-2000 laø ñöa ra nhieàu khaû naêng môùi nhöng cuõng ñoàng thôøi ñaûm baûo söï phaùt trieån lieân tuïc cuûa thoâng tin di ñoäng theá heä hai. Caùc heä thoáng 3G seõ cung caáp raát nhieàu dòch vuï vieãn thoâng bao goàm: tieáng, soá lieäu toác ñoä bit thaáp vaø bit cao, ña phöông tieän, video cho ngöôøi söû duïng laøm vieäc caû ôû caùc phöông tieän coâng coäng laãn tö nhaân. Caùc tieâu chí chung ñeå xaây döïng ITM-2000 nhö sau: - Söû duïng daûi taàn quoác teá quy ñònh 2 GHz nhö sau: + Ñöôøng leân: 1885 – 2025 MHz. + Ñöôøng xuoáng: 2110 – 2200 MHz. - Laø heä thoáng thoâng tin di ñoäng toaøn caàu cho caùc loaïi hình thoâng tin voâ tuyeán: + Tích hôïp caùc maïng thoâng tin voâ tuyeán vaø höõu tuyeán. + Töông taùc cho moïi loaïi dòch vuï vieãn thoâng. - Söû duïng caùc phöông tieän khai thaùc khaùc nhau: + Trong coâng sôû. + Ngoaøi ñöôøng. + Treân xe. + Veä tinh. - Coù theå hoã trôï caùc dòch vuï nhö: + Caùc phöông tieän taïi nhaø aûo (VHE: Virtual Home Environment) treân sô sôû maïng thoâng minh, di ñoäng caù nhaân vaø chuyeån maïng toaøn caàu. + Ñaûm baûo chuyeån maïng quoác teá. + Ñaûm baûo caùc dòch vuï ña phöông tieän ñoàng thôøi cho tieáng, soá lieäu chuyeån maïch keânh vaø soá lieäu chuyeån maïch goùi. - Deã daøng hoã trôï caùc dòch vuï môùi xuaát hieän. Moâi tröôøng hoaït ñoäng cuûa ITM-2000 ñöôïc chia thaønh boán vuøng vôùi caùc toác ñoä bit Rb nhö sau: + Vuøng 1: trong nhaø, oâ pico, Rb [ 2 Mbit/s. + Vuøng 2: thaønh phoá, oâ micro, Rb [ 384 kbit/s. + Vuøng 3: ngoaïi oâ, oâ macro, Rb [ 144 kbit/s. + Vuøng 4: toaøn caàu, Rb = 9,6 kbit/s. 2. Caùc hoaït ñoäng quoác teá xaây döïng tieâu chuaån heä thoáng thoâng tin di ñoäng theá heä ba Trong quaù trình thieát keá caùc heä thoáng thoâng tin theá heä ba, caùc heä thoáng theá heä hai (GSM, IS-95 CDMA vaø PDC (toå ong caù nhaân)) ñaõ ñöôïc caùc cô quan tieâu chuaån hoùa cuûa töøng vuøng xem xeùt ñeå ñöa ra caùc ñeà xuaát töông thích. Caùc coâng ngheä ñöôïc nghieân cöu ñeå ñöa ra caùc ñeà xuaát cho heä thoáng thoâng tin di ñoäng theá heä ba goàm: + W-CDMA (CDMA baêng roäng). + W-TDMA (TDMA baêng roäng). + TDMA/CDMA baêng roäng. + OFDMA (ña truy nhaäp phaân chia theo taàn soá tröïc giao). + ODMA (ña truy nhaäp theo cô hoäi). Döôùi ñaây ta xeùt toång quan coâng ngheä treân , ôû ñaây ta chæ xeùt W-CDMA vì noù lieân quan ñeán ñeà taøi maø em ñang nghieân cöùu. W-CDMA Coâng ngheä W-CDMA coù caùc tính naêng cô sôû sau: + Hoaït ñoäng ôû CDMA baêng roäng vôùi baêng taàn 5 MHz. + Lôùp vaät lyù linh hoaït ñeå tích hôïp ñöôïc taát caû caùc toác ñoä treân moät soùng mang. + Taùi söû duïng baèng 1. Ngoaøi ra caùc coâng ngheä naøy coù caùc tính naêng taêng cöôøng sau: + Phaân taäp phaùt. + Anten thích öùng. + Hoã trôï caùc caáu truùc thu tieân tieán. W-CDMA nhaän ñöôïc uûng hoä lôùn nhaát tröôùc heát nhôø tính linh hoaït cuûa lôùp vaät lyù trong vieäc hoã trôï caùc kieåu dòch vuï khaùc nhau, ñaëc bieät laø caùc toác ñoä bit thaáp vaø trung bình. Nhöôïc ñieåm cuûa W-CDMA laø ôû heä thoáng khoâng caáp pheùp trong baêng TDD vôùi phaùt thu lieân tuïc, coâng ngheä W-CDMA khoâng taïo ñieàu kieän cho caùc kyõ thuaät choáng nhieãu ôû caùc phöông tieän laøm vieäc nhö maùy ñieän thoaïi khoâng daây. Döôùi ñaây laø baûng toång keát caùc giao dieän khoâng gian, giao dieän maïng cuûa ITU vaø caùc cô quan tieâu chuaån. Cdma2000 ARIB/DOCOMO UMTS UWC-136 Heä thoáng 2G IS-95/cdmaOne PDC GSM IS-136 Giao dieän voâ tuyeán Cdma2000 W-CDMA UTRA (W-CDMA/ TD-CDMA) IS-136+/ 136-IS/136+HS Giao dieän maïng 3G ANSI-41 naâng caáp MAP GSM naâng caáp MAP GSM naâng caáp ANSI-41 naâng caáp Caùc cô quan tieâu chuaån TIA TR-45 (CDG hoã trôï) ARIB ETSI TIA TR-45 (UWCC hoã trôï) UMTS: Heä thoáng di ñoäng toaøn caàu. UWC: Thoâng tin voâ tuyeán toaøn caàu. PDC: Toå ong caù nhaân. HS: Toác ñoä cao. UWCC: Hieäp hoäi UWC. ARIB: Lieân hieäp kinh doanh vaø coâng nghieäp voâ tuyeán. Caùc nhoùm nghieân cöùu tieâu chuaån ITM-2000 ñöôïc chia thaønh caùc nhoùm treân cô sôû TDMA vaø CDMA nhö hình döôùi. Ñôn soùng mang ITM-2000 TDMA CDMA Traûi phoå tröïc tieáp Ña soùng mang TDD 3,84 Mchip/s 3,9664Mchip/s 3,84 Mchip/s 1,28 Mchip/s Ña soùng mang Hình 1.1: Phaân nhoùm nghieân cöùu tieâu chuaån ITM-2000. Ñeå xaây döïng tieâu chuaån cho heä thoáng thoâng tin di ñoäng theá heä ba, caùc toå chöùc quoác teá sau ñaây ñöôïc hình thaønh döôùi söï ñieàu khieån cuûa ITU: 3GPP: ñeà aùn cuûa caùc ñoái taùc theá heä ba, goàm caùc thaønh vieân sau: +EITS: chaâu Aâu. + TTA: Haøn Quoác. + ARIB: Nhaät Baûn. +T1P1: Myõ. 3GPP2: ñeà aùn thöù hai cuûa caùc ñoái taùc theá heä ba, goàm caùc thaønh vieân sau: + TIA, T1P1: Myõ. + TTA: Haøn Quoác. + ARIB, TTC: Nhaät Baûn. Hieän nay hai tieâu chuaån ñaõ ñöôïc chaáp thuaän cho ITM-2000 laø: + W-CDMA ñöôïc xaây döïng töø 3GPP. + cdma2000 ñöôïc xaây döïng töø 3GPP2. Döôùi ñaây laø baûng caùc thoâng soá giao dieän voâ tuyeán cuûa W-CDMA vaø cdma2000. W-CDMA cdma2000 Sô ñoà ña truy nhaäp DS-CDMA baêng roäng CDMA ña soùn mang Ñoä roäng baêng taàn (MHz) 5/10/15/20 1,15/5/10/15/20 Toác ñoä chip (Mchip/s) 1,28/3,84/7,68/11,52/15,36 1,2288/3,6864/7,2738/11,0592/ 14,7456 Ñoä daøi khung 10 ms 5/20 ms Ñoàng boä giöõa caùc BTS Dò boä/ñoàng boä Ñoàng boä Ñieàu cheá ñöôøng xuoáng/ ñöôøng leân QPSK/BPSK QPSK/BPSK Traûi phoå ñöôøng xuoáng/ñöôøng leân QPSK/OCQPSK(HPSK) QPSK/OCQPSK(HPSK) Vocoder CS-ACELP(AMR) EVRC, QCELP(13 kbit/s) Toå chöùc tieâu chuaån 3GPP/EITS/ARIB 3GPP2/TIA/TTA/ARIB OCQPSK(HPSK): Khoùa dòch pha vuoâng goùc phöùc tröïc giao. CS-ACELP: Döï baùo tuyeán tính kích thích theo maõ ñaïi soá- caáu truùc phöùc hôïp. EVRC: Boä maõ hoùa toác ñoä thay ñoåi taêng cöôøng. Sau ñaây laø moâ hình toång quaùt cuûa maïng ITM-2000 : Maïng truy nhaäp . Phaùt quaûng baùthoâng tin truy nhaäp heä thoáng. . Phaùt vaø thu voâ tuyeán. . Ñieàu khieån truy nhaäp voâ tuyeán. Maïng loõi . Ñieàu khieån cuoäc goïi. . Ñieàu khieån chuyeån maïch dòch vuï. . Ñieàu khieån taøi nguyeân quy ñònh. . Quaûn lyù dòch vuï. . Quaûn lyù vò trí. . Quaûn lyù nhaän TE di ñoäng TE di ñoäng TE di ñoäng TE di ñoäng UIM UIM Vuøng thieát bò ñaàu cuoái Vuøng maïng truy nhaäp Vuøng maïng loõi Caùc dòch vuï öùng duïng Vuøng caùc dòch vuï öùng duïng TE: Thieát bò ñaàu cuoái UI: Giao dieän ngöôøi söû duïng Hình 1.2: Moâ hình maïng ITM-2000. Caùc daïng thieát bò ñaàu cuoái bao goàm: Maùy ñieän thoaïi caàm tay: - Tieáng: 8/16/32 kbit/s. - Soá lieäu (chaúng haïn PCM CIA) + Truyeàn daãn soá lieäu baèng moâ-ñem tieáng cho caùc toác ñoä: 1,2 kbit/s, 2,4 kbit/s, 4,8 kbit/s, 9,6 kbit/s, 19,2 kbit/s, 28,8 kbit/s. + Truyeàn daãn soá lieäu chuyeån maïch theo maïch cho caùc toác ñoä: 64 kbit/s, ñaàu cuoái video thaáp hôn 2 Mbit/s. - Aûnh tónh (ñaàu cuoái cho PSTN) - Hình aûnh di ñoäng: ñöôïc phaân laøm hai loaïi theo caùc caáp baäc chaát löôïng (31/64/128 kbit/s). - Thoaïi coù hình chaát löôïng cao vôùi toác ñoä thaáp hôn 128 kbit/s. Thieát bò ñaàu cuoái gioáng nhö maùy thu hình: - Ñaàu cuoái keát hôïp maùy thu hình vaø maùy tính. - Maùy thu hình caàm tay coù khaû naêng thu ñöôïc MPEG. Thieát bò ñaàu cuoái soá lieäu goùi: - PC coù cöûa thoâng tin cho pheùp: + Ñieän thoaïi coù hình. + Vaên baûn, hình aûnh, truy nhaäp cô sôû döõ lieäu, video. - Ñaàu cuoái PDA: + PDA toác ñoä thaáp. + PDA toác ñoä cao hoaëc trung bình. + PDA keát hôïp vôùi saùch ñieän töû boû tuùi. - Maùy nhaén tin hai chieàu. - Saùch ñieän töû boû tuùi coù khaû naêng thoâng tin. 3. Loä trình phaùt trieån töø caùc heä thoáng theá heä hai ñeán theá heä ba Coù hai loä trình phaùt trieån töù caùc heä thoáng theá heä hai ñeán theá heä ba: ñoù laø loä trình phaùt trieån töø heä thoáng IS-95 theá heä hai ñeán cdma2000 theá heä ba, vaø loä trình thöù hai laø phaùt trieån töø heä thoáng thoâng tin di ñoäng GSM theá heä hai sang W-CDMA theá heä ba. Vì trong ñeà taøi cuûa em trình baøy veà coâng ngheä W-CDMA neân em chæ trình baøy veà loä trình töø GSM leân W-CDMA. Loä trình phaùt trieån töø GSM theá heä hai sang W-CDMA theá heä ba ñöôïc cho ôû hình sau: GSM HSCSD GPRS EDGE WCDMA HSCSD: Soá lieäu chuyeån maïch toác ñoä cao. GPRS: Dòch vuï voâ tuyeán goùi chung. EDGE: Toác ñoä soá lieäu taêng cöôøng ñeå phaùt trieån GSM. Hình 1.3: Loä trình phaùt trieån töø GSM ñeán W-CDMA. ÔÛû ñaây giai ñoaïn ñaàu cuûa quaù trình phaùt trieån GSM laø phaûi ñaûm baûo dòch vuï soá lieäu toát hôn. Toàn taïi hai cheá ñoä dòch vuï soá lieäu: chuyeån maïch keânh (CS) vaø chuyeån maïch goùi (PS) nhö sau: Caùc dòch vuï soá lieäu chuyeån maïch keânh CS ñaûm baûo: - Dòch vuï baûn tin ngaén (SMS). - Soá lieäu dò boä toác ñoä 14,4 kbit/s. - Fax baêng tieáng toác ñoä 14,4 kbit/s. Caùc dòch vuï soá lieäu chuyeån maïch goùi PS ñaûm baûo: - Chöùa caû cheá ñoä dòch vuï keânh. - Dòch vuï Internet, e-mail, … - Söû duïng chöùc naêng IWF/PSDN nhö: 1. Coång vaøo cho maïng soá lieäu goùi. 2. IWF/PSDN coù theå ñaët taïi MSC hay BSC hay ñoäc laäp. Ñeå thöïc hieän keát noái vaøo maïng IP, ôû giai ñoaïn naøy coù theå söû duïng giao thöùc öùng duïng voâ tuyeán (WAP). Giai ñoaïn tieáp theo ñeå taêng toác ñoä soá lieäu coù theå söû duïng coâng ngheä soá lieäu chuyeån maïch keânh toác ñoä cao (HSCSD), dòch vuï goùi voâ tuyeán chung (GPRS) vaø toác ñoä soá lieäu taêng cöôøng ñeå phaùt trieån GSM (EDGE). Böôùc trung gian naøy ñöôïc goïi laø theá heä 2,5. Soá lieäu chuyeån maïch keânh toác ñoä cao, HSCSD HSCSD laø moät dòch vuï cho pheùp taêng toác ñoä soá lieäu chuyeån maïch keânh hieän nay 9,6 kbit/s (hay caûi tieán 14,4 kbit) cuûa GSM. Ñeå taêng toác ñoä soá lieäu, ngöôøi söû duïng coù theå ñöôïc caáp phaùt nhieàu khe thôøi gian hôn. Coù theå keát hôïp linh hoaït töø moät ñeán 8 khe thôøi gian ñeå ñaït ñöôïc toác ñoä soá lieäu cöïc ñaïi laø 64 kbit/s cho moät ngöôøi söû duïng. Giao dieän voâ tuyeán cuûa HSCSD thaäm chí coøn hoã trôï toác ñoä leân ñeán 8x14,4 kbit/s, nhö vaäy coù theå ñaït toác ñoä treân 100 kbit/s. Moät tính naêng ñaëc bieät cuûa HSCSD laø noù hoã trôï caû keát noái ñoái xöùng laãn khoâng ñoái xöùng. ÔÛû cheá ñoä HSCSD ñoái xöùng soá khe phaùt töø BTS ñeán MS baèng soá khe phaùt töø MS ñeán BTS ñoái vôùi moät ngöôøi söû duïng. Coøn ôû cheá ñoä khoâng ñoái xöùng thì soá khe phaùt töø BTS lôùn hôn nhieàu soá khe phaùt theo chieàu ngöôïc laïi ñoái vôùi moät ngöôøi söû duïng. Cheá ñoä phaùt khoâng ñoái xöùng thöôøng ñöôïc söû duïng ôû Internet khi caàn nhieàu khe ñeå truyeàn nhanh soá lieäu ôû ñöôøng xuoáng. Vieäc söû duïng ñieàu cheá 8-PSK cho HSCSD cho pheùp ñaït ñöôïc toác ñoä truyeàn soá lieäu cao hôn, tuy nhieân do söû duïng cô cheá chuyeån maïch keânh neân hieäu suaát söû duïng taøi nguyeân voâ tuyeán raát keùm. Khaû naêng trieån khai HSCSD bò haïn cheá. 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 BTS ñeán MS MS ñeán BTS Ño BTS ñeán MS MS ñeán BTS Ño HSCSD ñoái xöùng HSCSD khoâng ñoái xöùng Hình 4: Bieåu ñoà thôøi gian cho HSCSD ñoái xöùng vaø khoâng ñoái xöùng. Dòch vuï goùi voâ tuyeán chung, GPRS Dòch vuï voâ tuyeán goùi chung (GPRS) hoã trôï dòch vuï soá lieäu goùi toác ñoä cao cho GSM. GPRS khaùc vôùi HSCSD ôû choã nhieàu ngöôøi söû duïng coù theå söû duïng chung moät vaøi taøi nguyeân voâ tuyeán, vì theá hieäu suaát söû duïng taøi nguyeân voâ tuyeán raát cao. Moät MS ôû cheá ñoä GPRS chæ daønh ñöôïc taøi nguyeân voâ tuyeán khi noù coù soá lieäu caàn phaùt vaø ôû thôøi ñieåm khaùc caùc ngöôøi söû duïng khaùc coù theå söû duïng chung moät taøi nguyeân voâ tuyeán. Nhôø vaäy baêng taàn ñöôïc söû duïng raát hieäu quaû. Moät ngöôøi söû duïng GPRS coù theå söû duïng ñeán 8 khe thôøi gian ñeå ñaït ñöôïc toác ñoä ñeán hôn 100 kbit/s. Tuy nhieân ñaây laø toác ñoä ñænh, neáu nhieàu ngöôøi cuøng söû duïng thì toác ñoä bit seõ thaáp hôn. Vì luùc ñaàu GSM ñöôïc thieát keá cho löu löôïng chuyeån maïch keânh neân vieäc ñöa dòch vuï chuyeån maïch goùi vaøo ñoøi hoûi phaûi boå sung theâm thieát bò cho maïng (nhö hình 4 phía döôùi). Maïng GPRS keát noái vôùi caùc maïng soá lieäu coâng coäng nhö IP vaø maïng X.25. Nuùt hoã trôï GPRS phuïc vuï (SGSN) nuùt hoã trôï GPRS coång (GGSN) thöïc hieän nhu caàu phaùt caùc goùi soá lieäu giöõa caùc MS vaø caùc thieát bò ñaàu cuoái soá lieäu coá ñònh cuûa maïng soá lieäu coâng coäng (PDN). Caùc nuùt GGSN coøn cho pheùp phaùt thu caùc goùi soá lieäu ñeán caùc MS ôû caùc maïng thoâng tin di ñoäng GSM khaùc. Giao dieän voâ tuyeán cuûa GPRS söû duïng caùc tính naêng cô baûn cuûa giao dieän voâ tuyeán GSM. Nhö vaäy caû dòch vuï chuyeån maïch keânh vaø chuyeån maïch goùi ñeàu coù theå söû duïng cuøng soùng mang. Tuy nhieân maïng ñöôøng truïc cuûa GPRS ñöôïc thieát keá sao cho noù khoâng phuï thuoäc vaøo giao dieän voâ tuyeán. BSS SGSN GGSN MSC/VLR HLR SMS-GMSC SMS-IWMSC MT TE PDN TE EIR SGSN GGSN Maïng PLMN khaùc SM-SC Maïng GPRS Gn Gp Gf Gn Gi Gc Gr Gs Gd D E C A Gp R Um Baùo hieäu Baùo hieäu vaø löu löôïng EIR: Boä ghi nhaän daïng thieát bò. HLR: Boä ñaêng kyù vò trí thöôøng truù. SMS: Dòch vuï baûn tin ngaén. SGSN: Ñieåm hoã trôï GPRS phuïc vuï. GGSN: Ñieåm hoã trôï GPRS coång. MT: Ñaàu cuoái di ñoäng. TE: Thieát bò ñaàu cuoái. PLMN: Maïng di ñoäng maët ñaát coâng coäng. PDN: Maïng soá lieäu coâng coäng. BSS: Heä thoáng traïm goác. IWMSC: Keát noái giöõa caùc MSC. GMSC: Trung taâm chuyeån maïch caùc dòch vuï di ñoäng coång. Hình 1.5: Caáu truùc maïng GPRS. Toác ñoä soá lieäu taêng cöôøng ñeå phaùt trieån GSM (EDGE) Noùi chung caáu truc EDGE gioáng nhö cuûa GPRS, tuy nhieân ôû ñaây söû duïng nhieàu ñieàu cheá nhieàu traïng thaùi hôn (chaúng haïn 8-PSK), vì theá coù theå ñaït ñöôïc toác ñoä truyeàn soá lieäu cao hôn. 4. Kieán truùc chung maïng thoâng tin di ñoäng 3G Ñieàu khieån dòch duï tieân tieán Thoâng tin vò trí Chöùc naêng CS Chöùc naêng PS Chöùc naêng CS Chöùc naêng PS Maïng baùo hieäu Thieát bò chuyeån maïch noäi haït Thieát bò chuyeån maïch coång Nuùt keát hôïp CS vaø PS Thieát bò SMS Thieát bò coång PSTN/ PLMN Internet Server BS/ nuùt B BTS/ RNC ~ ~ Ñaàu cuoái soá lieäu : È Ñaàu cuoái tieáng RAN Hình 1.6: Kieán truùc toång quaùt cuûa moät maïng di ñoäng keát hôïp caû CS vaø PS. Maïng thoâng tin di ñoäng 3G luùc ñaàu seõ laø maïng keát hôïp giöõa caùc vuøng chuyeån maïch goùi (PS) vaø chuyeån maïch keânh (CS) ñeå truyeàn soá lieäu vaø tieáng. Caùc trung taâm chuyeån maïch goùi seõ laø caùc chuyeån maïch söû duïng coâng ngheä ATM. Treân ñöôøng phaùt trieån ñeán maïng toaøn IP, chuyeån maïch keânh seõ daàn ñöôïc thay theá baèng chuyeån maïch goùi. Caùc dòch vuï keå caû soá lieäu thôøi gian thöïc (nhö tieáng vaø video) cuoái cuøng seõ ñöôïc truyeàn treân moät moâi tröôøng IP baèng caùc chuyeån maïch goùi. Hình 1.6 phía treân cho thaáy thí duï veà moät kieán truùc toång quaùt cuûa thoâng tin di ñoäng 3G keát hôïp caû CS vaø PS trong maïng loõi. 5. Caùc dòch vuï vaø öùng duïng trong heä thoáng thoâng tin di ñoäng theá heä ba Caùc heä thoáng thoâng tin di ñoäng theá heä ba coù theå cung caáp caùc dòch vuï toác ñoä bit cao leân ñeán 2 Mbit/s. Vôùi khaû naêng naøy, caùc heä thoáng thoâng tin di ñoäng theá heä ba coù theå cung caáp deã daøng moät soá caùc dòch vuï môùi nhö: ñieän thoaïi thaáy hình, taûi döõ lieäu nhanh ñöôøng xuoáng. Caùc heä thoáng thoâng tin di ñoäng theá heä ba cuõng phaûi cung caáp ñöôïc caùc dòch vuï ña phöông tieän. Caùc dòch vuï ña phöông tieän do heä thoáng thoâng tin di ñoäng theá heä ba cung caáp ñöôïc cho ôû hình döôùi. Truyeàn hình hoäi nghò (chaát löôïng cao) Truyeàn hình hoäi nghò (chaát löôïng thaáp) Ñieän thoaïi hoäi nghò Ñieän thoaïi Y teá töø xa (hình aûnh y teá) Thö rieâng Thö ñieän töû Fax Mua haøng theo catalog video Video theo yeâu caàu: -Theå thao - Tin töùc - Phim Baùo ñieän töû Karaoke ISDN Xuaát baûn ñieän töû Nhaén tin Truy caäp Internet WWW Thö ñieän töû (e-mail) ftp Ñieän thoaïi IP v.v… Caùc dòch vuï phaân phoái thoâng tin Tin töùc Döï baùo thôøi tieát Thoâng tin löu löôïng (xe coä) Thoâng tin nghæ ngôi Truyeàn hình di ñoäng Truyeàn thanh di ñoäng Hình aûnh Soá lieäu Tieáng Ñoái xöùng Khoâng ñoái xöùng Ña phöông Ñieåm ñeán ñieåm Ñieåm ña ñieåm Ña phöông tieän di ñoäng Quaûng baù 1,2 kbit/s 2,4 kbit/s 9,6 kbit/s 16 kbit/s 32 kbit/s 64 kbit/s 384 kbit/s 2 Mbit/s WWW: Web toaøn caàu FTP: Giao thöùc truyeàn file Hình 1.7: Caùc dòch vuï ña phöông tieän trong heä thoáng thoâng tin di ñoäng theá heä ba. Truy nhaäp cô sôû döõ lieäu Töø hình treân ta thaáy caùc dòch vuï naøy traûi roäng töø thoâng tin toác ñoä thaáp ñeán thoâng tin toác ñoä cao vaø leân ñeán toác ñoä cöc ñaïi laø 2 Mbit/s. Bao goàm nhieàu kieåu thoâng tin: truyeàn daãn khoâng ñoái xöùng vaø ñoái xöùng, thoâng tin ñieåm ñeán ñieåm vaø ña ñieåm. Nhaø khai thaùc maïng phaûi ñaûm baûo moâi tröôøng trong maïng, trong ñoù ngöôøi söû duïng coù theå töï do söû duïng caùc dòch vuï ña phöông tieän maø khoâng bò haïn cheá bôûi caáu hình topo cuûa maïng cuõng nhö caàn phaûi trang bò laïi caùc dòch vuï cuûa ngöôøi söû duïng. Vì theá phaûi xaây döïng caùc dòch vuï keát hôïp chuyeån maïch goùi vaø chuyeån maïch keânh. Heä thoáng thoâng tin di ñoäng theáá heä ba phaûi hoã trôï ñöôïc daûi roäng caùc öùng duïng vôùi caùc yeâu caàu chaát löôïng dòch vuï khaùc nhau. Vì theá veà maët baûn chaát caùc vaät mang cuûa heä thoáng phaûi mang tính toång quaùt ñeå coù theå hoã trôï toát caùc öùng duïng hieän coù vaø phaùt trieån caùc dòch vuï môùi. 5.1. Phaân loaïi dòch vuï Caùc nhaø khai thaùc coù theå cung caáp raát nhieàu dòch vuï ñoái vôùi khaùch haøng. Haàu heát caùc dòch vuï naøy lieân quan ñeán caùc kieåu dòch vuï ñieän thoaïi khaùc nhau vaø caùc dòch vuï boå sung. Ngoaøi ra coù theå ñöa ra caùc dòch vuï khoâng lieân quan ñeán caùc cuoäc goïi nhö e-mail. Caùc dòch vuï coù theå phaân loaïi thaønh: Ø Dòch vuï di ñoäng. Ø Dòch vuï vieãn thoâng. Ø Dòch vuï Internet. Sau ñaây laø baûng phaân loaïi caùc dòch vuï. Kieåu Phaân loaïi Dòch vuï chi tieát Dòch vuï di ñoäng Dòch cuï di ñoäng - Di ñoäng ñaàu cuoái/ Di ñoäng caù nhaân/ Di ñoäng dòch vuï Dòch vuï thoâng tin ñònh vò - Theo veát di ñoäng/ theo veát di ñoäng thoâng minh Dòch vuï vieãn thoâng Dòch vuï Audio - Dòch vuï Audio chaát löôïng cao (16-64 kbit/s) - Dòch vuï Audio AM (32-64 kbit/s) - Dòch vuï Audio FM (64-384 kbit/s) Dòch vuï soá lieäu - Dòch vuï soá lieäu toác ñoä trung bình thaáp (64-144 kbit/s) - Dòch vuï soá lieäu toác ñoä trung bình cao (144 kbit/s-2 Mbit/s) - dòch vuï soá lieäu toác ñoä sieâu cao (á 2 Mbit/s) Dòch vuï ña phöông tieän - Dòch vuï video (384 kbit/s) - Dòch vuï video chuyeån ñoäng (384 kbit/s-2 Mbit/s) - Dòch vuï video chuyeån ñoäng thôøi gian thöïc (á 2 Mbit/s) Dòch vuï Internet Internet ñôn giaûn - Dòch vuï truy nhaäp Web (384 kbit/s) Internet thôøi gian thöïc - Dòch vuï Internet (384 kbit/s-2 Mbit/s) Dòch vuï ña phöông tieän - Dòch vuï Web ña phöông tieän thôøi gian thöïc 5.2. Caùc dòch vuï cô sôû 5.2.1. Caùc dòch vuï xa (teleservice) Caùc dòch vuï xa laø moät kieåu cuûa dòch vuï vieãn thoâng cung caáp khaû naêng ñaày ñuû bao goàm caùc chöùc naêng thieát bò ñaàu cuoái ñeå thoâng tin giöõa hai ngöôøi söû duïng theo caùc giao thöùc ñöôïc thoûa thuaän giöõa caùc cô quan quaûn lyù. Caùc dòch vuï naøy bao goàm: * Ñieän thoaïi. * Caùc cuoäc goïi khaån. * Dòch vuï baûn tin ngaén ñieåm – ñieåm keát cuoái traïm di ñoäng. * Dòch vuï baûn tin ngaén ñieåm – ñieåm khôûi xöôùng töø traïm di ñoäng. * Dòch vuï baûn tin ngaén phaùt quaûng baù ôû oâ. * Thoaïi vaø FAX nhoùm 3 luoân phieân (T/NT: trong suoát/khoâng trong suoát). * FAX töï ñoäng nhoùm 3. * Dòch vuï ña baûn tin. * FAX löu vaø phaùt treân cô sôû T.37. * FAX thôøi gian thöïc treân cô sôû T.38. * Cuoäc goïi nhoùm thoaïi. * Phaùt thanh thoaïi. * Truy nhaäp Internet. * Ña phöông tieän thôøi gian thöïc chuyeån maïch keânh treân cô sôû H.323, H.324. * Ña phöông. 5.2.2. Caùc dòch vuï maïng (bearer Sevice) Dòch vuï maïng laø moät dòch vuï vieãn thoâng cung caáp khaû naêng ñeåå truyeàn daãn tín hieäu giöõa hai giao dieän ngöôøi söû duïng – maïng. 5.2.3. Caùc dòch vuï boå sung ( Supplementaty Service) Caùc dòch vuï boå sung bao goàm: - Trình baøy nhaän daïng ñöôøng goïi (CLIP). - Haïn cheá nhaän daïng ñöôøng goïi (CLIR). - Trình baøy nhaän daïng ñöôøng ñöôïc noái (CoLP). - Haïn cheá nhaän daïng ñöôøng ñöôïc noái (CoLR). - Theå hieän teân chuû goïi (CNAP). Caùc dòch vuï boå sung cho cuoäc goïi: - Chuyeån höôùng cuoäc goïi khoâng ñieàu kieän (CFU). - Chuyeån höôùng cuoäc goïi khi thueâ bao di ñoäng baän (CFB). - Chuyeån höôùng cuoäc goïi khi khoâng traû lôøi (CFNRy). - Chuyeån höôùng cuoäc goïi khi khoâng ñeán ñöôïc thueâ bao di ñoäng (CFNRc). Caùc dòch vuï boå sung khi hoaøn thaønh cuoäc goïi: - Ñôïi goïi (CW – Call Waiting). - Chieám giöõ goïi (CH – Call Hold). Caùc dòch vuï boå sung ña phía: - Dòch vuï ña phía (MTPY – Multi Party). Caùc dòch vuï boå sung cho moät coäng ñoàng: - Nhoùm ngöôøi söû duïng kheùp kín ( CUG). Caùc dòch vuï boå sung tính cöôùc: - Thoâng baùo veà thoâng tin tính cöôùc (AOCI). - Thoâng baùo veà tính cöôùc (AOCC). Caùc dòch vuï boå sung haïn cheá cuoäc goïi: - Caám taát caû caùc cuoäc goïi ra (BOIC). - Caám caùc cuoäc goïi ra quoác teá (BAIC). - Caám caùc cuoäc goïi ra quoác teá tröø caùc cuoäc goïi ñònh höôùng veà nöôùc coù maïng thoâng tin di ñoäng thöôøng truù (BOIC – exHC). - Caám taát caû caùc cuoäc goïi vaøo (BACI). - Caám caùc cuoäc goïi vaøo khi chuyeån maïng (Roaming) khoûi nöôùc coù maïng thöôøng truù (Bic – Roam). - Chuyeån cuoäc goïi töôøng minh (ECT). - Öu tieân vaø daønh rieâng ña möùc caûi tieán (EMLPP). - Hoã trôï quy hoaïch soá rieâng (SPNP). - Hoaøn thaønh caùc cuoäc goïi ñoái vôùi caùc thueâ bao baän (CCBS). TE MT UTRAN CN Iu EDGE NODE Coång maïng loõi TE Dòch vuï ñaàu cuoái ñaàu cuoái Dòch vuï mang UMTS Dòch vuï mang ñòa phöông TE/MT Dòch vuï mang ngoaøi Dòch vuï mang truy nhaäp voâ tuyeán Dòch vuï mang maïng loõi Dòch vuï mang voâ tuyeán Dòch vuï mang Iu Dòch vuï mang ñöôøng truïc Dòch vuï mang UTRA FDD/TDD Dòch vuï mang vaät lyù TE: Thieát bò ñaàu cuoái. MT: Ñaàu cuoái di ñoäng. CN: Maïng loõi. EDGE: Soá lieäu caûi tieán cho phaùt trieån GSM. CN Iu EDGE NODE: Ñieåm nuùt CN Iu, EDGE. Hình 1.8: Caáu truùc cuûa dòch vuï maïng UMTS. UMTS 5.3. Caùc dòch vuï mang UMTS UMTS cho pheùp ngöôøi söû duïng löïa choïn caùc ñaëc tính mang phuø hôp nhaát cho vieäc mang thoâng tin. Ngoaøi ra cuõng coù theå thay ñoåi ñaëc tính mang thoâng qua thuû tuïc ñaøm phaùn laïi trong quaù trình keát noái tính cöïc. Ñaøm phaùn vaät mang ñöôïc khôûi xöôùng bôûi öùng duïng, trong khi ñoù ñaøm phaùn laïi coù theå ñöôïc taùi khôûi xöôùng hoaëc bôûi ngöôøi söû duïng hoaëc bôûi maïng (chaúng haïn khi chuyeån giao). Ñaøm phaùn khôûi xöôùng bôûi öùng duïng veà cô baûn gioáng nhö ñaøm phaùn xaûy ra khi thieát laäp vaät mang: öùng duïng yeâu caàu moät vaät mang phuï thuoäc vaøo nhu caàu cuûa mình vaø maïng kieåm tra caùc taøi nguyeân khaû duïng, ñaêng kyù cuûa thueâ bao sau ñoù traû lôøi. Loaïi vaät mang, caùc thoâng soá vaät mang vaø caùc giaù trò cuûa thoâng soá coù lieân quan tröïc tieáp ñeán öùng duïng cuõng nhö caùc maïng giöõa phaùt vaø thu. Caàn phaûi choïn taäp caùc thoâng soá sao cho caùc thuû tuïc ñaøm phaùn vaø ñaøm phaùn laïi ñôn giaûn vaø roõ raøng. Ngoaøi ra caùc thoâng soá phaûi cho pheùp deã daøng kieåm soaùt vaø giaùm saùt. Khuoân daïng vaø ngöõ nghóa phaûi xeùt ñeán caùc giao thöùc hieän coù. Ngoaøi ra khaùi nieäm chaát löôïng dòch vuï (QoS: Quality of Service) phaûi linh hoaït vaø ñuû ña daïng ñeå cho pheùp ñaøm phaùn caùc vaät mang trong töông lai ñoái vôùi caùc dòch vuï chöa bieát. ÔÛ hình treân theå hieän caáu truùc phaân lôùp cuûa dòch vuï vaät mang UMTS, moãi vaät mang ôû moät lôùp ñaëc thuø cung caáp caùc dòch vuï rieâng söû duïng caùc dòch vuï do caùc lôùp cung caáp. Töø hình ta thaáy dòch vuï vaät mang UMTS ñoùng vai troø chính trong vieäc ñaûm baûo dòch vuï ñaàu cuoái ñaàu cuoái. 5.4. Caùc loaïi chaát löôïng dòch vuï (QoS) cuûa UMTS Toång quaùt coù theå chia caùc öùng duïng vaø caùc dòch vuï vaøo caùc nhoùm khaùc nhau phuï thuoäc vaøo caùch xem xeùt chuùng. Cuõng nhö caùc giao thöùc chuyeån maïch goùi, UMTS coù yù ñoà thöïc hieän caùc yeâu caàu QoS töø öùng duïng hoaëc ngöôøi söû duïng. Trong UMTS boán loaïi löu löôïng ñöôïc ñònh nghóa: Ø Hoäi thoaïi. Ø Luoàng. Ø Töông taùc. Ø Cô baûn. Yeáu toá phaân bieät chuû yeáu cuûa caùc dòch vuï naøy laø ñoä nhaïy caûm treã cuûa löu löôïng. Chaúng haïn loaïi hoäi nghò raát nhaïy caûm vôùi treã, trong khi ñoù loaïi cô baûn ít nhaïy caûm vôùi treã nhaát. Caùc loaïi QoS ñöôïc toång keát ôû baûng phía döôùi. Trong khi giai ñoaïn ñaàu cuûa UMTS caùc loaïi dòch vuï hoäi thoaïi vaø luoàng seõ ñöôïc phaùt nhö laø caùc keát noái thôøi gian thöïc treân giao dieän voâ tuyeán cuûa W-CDMA, trong khi ñoù caùc loaïi cô baûn vaø töông taùc ñöôïc phaùt nhö laø caùc goùi soá lieäu phi thôøi gian thöïc theo laäp bieåu. Loaïi löu löôïng Loaïi hoäi thoaïi Loaïi luoàng Loaïi töông taùc Cô baûn Caùc ñaëc tính cô baûn Daønh tröôùc quan heä thôøi gian giöõa caùc thöïc theå thoâng tin cuûa luoàng. Maãu hoäi thoaïi (chaët cheõ vaø treã nhoû). Daønh tröôùc quan heä thôøi gian giöõa caùc thöïc theå thoâng tin cuûa luoàng. Yeâu caàu maãu traû lôøi. Daønh tröôùc soá lieäu toaøn veïn. Nôi nhaän khoâng ñôïi soá lieäu trong khoaûn thôøi gian nhaát ñònh. Daønh tröôùc soá lieäu toaøn veïn. Thí duï veà öùng duïng Thoaïi. Ñieän thoaïi thaáy hình. Caùc troø chôi thoaïi. Luoàng ña phöông tieän. Duyeät trình Web. Caùc troø chôi maïng. Taûi xuoáng e-mail. CHÖÔNG 2: CAÙC KYÕ THUAÄT XÖÛ LYÙ SOÁ VAØ TRUYEÀN DAÃN VOÂ TUYEÁN SOÁ ÔÛ HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN DI ÑOÄNG 3G. 1. Sô ñoà khoái cuûa moät thieát bò thu phaùt voâ tuyeán soá 1.1. Sô ñoà khoái chung cuûa moät thieát bò thu phaùt voâ tuyeán soá Laäp khuoân Maõ hoùa nguoàn Maõ hoùa Maõ hoùa keânh Gheùp keânh Ñieàu cheá Traûi phoå Ña truy nhaäp Tx Laäp khuoân Giaûi maõ nguoàn Giaûi maõ hoùa Giaûi maõ keânh Giaûi gheùp keânh Giaûi ñieàu cheá Giaûi traûi phoå Ña truy nhaäp Rx Luoàng bit Ñoàng boä Daïng soùng soá Ñaàu vaøo soá Ñaàu ra soá Keânh Nguoàn tin Nhaän tin Caùc bit keânh Ñeán caùc nôi nhaän khaùc Töø caùc nguoàn khaùc Luoàng bit Hình 2.1: Sô ñoà toång quaùt cuûa thieát bò voâ tuyeán soá ôû heä thoáng thoâng tin soá. Caùc khoái treân bao goàm: laäp khuoân, maõ hoùa nguoàn, maõ hoùa, maõ hoùa keânh, gheùp keânh, ñieàu cheá, traûi phoå vaø ña truy nhaäp cho thaáy quaù trình bieán ñoåi tín hieäu töø nguoàn ñeán maùy phaùt. Caùc khoái phía döôùi cho thaáy quaù trình bieán ñoåi tín hieäu töø maùy thu ñeán nôi nhaän. Maùy phaùt thoâng thöôøng goàm taàng bieán ñoåi naâng taàn, khueách ñaïi coâng suaát vaø anten. Maùy thu thöôøng goàm anten, boä khueách ñaïi taïp aâm thaáp, boä bieán ñoåi haï taàn vaø khueách ñaïi trung taàn. Trong caùc böôùc xöû lyù thì laäp khuoân, ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá laø caùc böôùc baét buoäc: - Laäp khuoân thöïc hieän bieán ñoåi nguoàn tin thaønh caùc kyù hieäu soá ñeå nguoàn töông thích vôùi quaù trình xöû lyù ôû heä thoáng. - Ñieàu cheá thöïc hieän bieán ñoåi caùc kyù hieäu naøy thaønh caùc daïng soùng thíc hôïp vôùi keânh truyeàn daãn voâ tuyeán. Coøn giaûi ñieàu cheá thì thöïc hieän quaù tình ngöôïc laïi. - Maõ hoùa nguoàn thöïc hieän bieán ñoåi töông töï sang soá vaø loaïi boû caùc thoâng tin khoâng caàn thieát. - Maõ hoùa ñeå ngaên khoâng cho keû laï hieåu ñöôïc thoâng tin vaø ñöa vaøo caùc thoâng tin giaû. - Maõ hoùa keânh ñeå giaûm xaùc suaát loãi vaø giaûm yeâu caàu ñoái vôùi tyû soá tín hieäu treân taïp aâm. - Traûi phoå ñeå taïo ra tín hieäu ít bò aûnh höôûng cuûa nhieãu ñoàng thôøi cuõng cho pheùp taêng ñoä baûo maät tín hieäu. - Gheùp keânh vaø ña truy nhaäp cho pheùp keát hôïp coù caùc ñaëc tín khaùc nhau hoaëc töø caùc nguoàn khaùc nhau ñeå cuøng chia seû taøi nguyeân voâ tuyeán. ÔÛ thoâng tin di ñoäng soá caùc böôùc xöû lyù soá vaø tín hieäu sau ñaây ñöôïc thöïc hieän: + Maõ hoùa nguoàn. + Coäng CRC (Kieåm tra dö voøng) cho töøng khoái truyeàn taûi hoaëc khung voâ tuyeán. + Maõ hoùa keânh. + Ñan xen (moät hoaëc hai böôùc). + Phoái hôïp toác ñoä. + Ñieàu cheá. 1.2. Sô ñoà khoái cuûa moät thieát bò thu phaùt voâ tuyeán soá trong heä thoáng thoâng tin di ñoäng theá heä ba Sô ñoà khoái maùy phaùt voâ tuyeán (H2.2.a) vaø maùy thu voâ tuyeán (H2.2.b) trong W-CDMA. Lôùp vaät lyù boå sung CRC cho töøng khoái truyeàn taûi (TB: Transport block) laø ñôn vò soá lieäu goác caàn xöû lyù nhaän ñöôïc töø lôùp MAC ñeå phaùt hieän loãi ôû phía thu. Sau ñoù soá lieäu ñöôïc maõ hoùa keânh vaø ñan xen. Soá lieäu sau ñan xen ñöôïc boå sung theâm caùc bit hoa tieâu vaø caùc bit ñieàu khieån coâng suaát phaùt (TPC), ñöôïc saép xeáp leân caùc nhaùnh I vaø Q cuûa QPSK vaø ñöôïc traûi phoå hai lôùp (traûi phoå vaø ngaãu nhieân hoùa). Chuoãi chip sau ngaãu nhieân hoùa ñöôïc giôùi haïn trong baêng taàn 5 MHz baèng boä loïc Niquist cosin taêng caên hai (heä soá doác baèng 0,22) vaø ñöôïc bieán ñoåi thaønh töông töï baèng boä bieán ñoåi D/A ñeå ñöa leân ñieàu cheá vuoâng goùc cho soùng mang. Tín hieäu trung taàn (IF) sau ñieàu cheá ñöôïc bieán ñoåi naâng taàn vaøo soùng voâ tuyeán (RF) trong baêng taàn 2 GHz, sau ñoù ñöôïc ñöa leân khueách ñaïi tröôùc khi chuyeån ñeán anten ñeå phaùt vaøo khoâng gian. Ñieàu cheá (QPSK) Traûi phoå Boä loïc Niquist cosin taêng caên hai D/A Ñieàu cheá vuoâng goùc Bieán ñoåi naâng taàn Boä khueách ñaïi phaùt Coäng CRC Phaân ñoaïn khoái maõ Maõ hoùa keânh Phoái hôïp toác ñoä Ñan xen Gheùp Keânh truyeàn taûi A Keânh truyeàn taûi B TCP Caùc bit hoa tieâu Soá lieäu phaùt Anten a) Maùy phaùt b) Maùy thu Boä khueách ñaïi taïp aâm thaáp Bieán ñoåi haï taàng Khueách ñaïi AGC A/D Boä loc Niquist cosin taêng caên hai Boä tìm ñöôøng truyeàn Ngaân haøng giaûi ñieàu cheá Ño SIR Boä taïo leänh TPC Boä keáát hôïp RAKE nhaát quaùn Anten Giaûi ñan xen Giaûi maõ keânh Gheùp khoái maõ Phaùt hieän loãi Keânh truyeàn taûi A Keânh truyeàn taûi B Soá lieäu ñöôïc khoâi phuïc Hình 2.2: Sô ñoà khoái maùy phaùt voâ tuyeán (a) vaø maùy thu (b). Taïi phía thu, tín hieäu thu ñöôïc khueách ñaïi baèng boä khueách ñaïi taïp aâm thaáp, sau ñoù ñöôïc ñöa vaøo taàng trung taàn (IF) thu roài ñöôïc khueách ñaïi tuyeán tính bôûi boä khueách ñaïi töï ñieàu khueách (AGC). Sau khueách ñaïi AGC, tín hieäu ñöôïc giaûi ñieàu cheá ñeå ñöôïc caùc thaønh phaàn I vaø Q. caùc tín hieäu töông töï cuûa caùc thaønh phaàn naøy ñöôïc bieán ñoåi thaønh soá taïi boä bieán ñoåi A/D sau ñoù tín hieäu qua boä loc Niquist cosin taêng caên hai vaø ñöôïc phaân chia theo thôøi gian vaøo moät soá thaønh phaàn ñöôøng truyeàn coù caùc thôøi gian treã truyeàn soùng khaùc nhau. Sau giaûi traûi phoå cho caùc thaønh phaàn naøy, chuùng ñöôïc keát hôïp bôûi boä keát hôïp maùy thu RAKE, tín hieäu toång ñöôïc giaûi ñan xen, giaûi maõ keânh (giaûi maõ söûa loãi), ñöôïc phaân keânh thaønh caùc khoái truyeàn taûi TB vaø ñöôïc phaùt hieän loãi. Cuoái cuøng chuùng ñöôïc ñöa ñeán lôùp cao hôn. 2. Maõ hoùa tieáng ôû caùc heä thoáng thoâng tin di ñoäng CDMA Boä maõ hoùa vaø giaûi maõ tieáng ôû W-CDMA söû duïng kyõ thuaät ña toác ñoä thích öùng, AMR. Boâ maõ hoùa tieáng ña toác ñoä naøy laø moät codec tích hôïp vôùi 8 nguoàn toác ñoä: 12,2 kbit/s (töông ñöông vôùi GSM-EFR: toaøn toác naâng cao); 10,2; 7,95; 7,40 (IS-641); 6,7 (PDC-EFR); 5,9; 5,15 vaø 4,75 kbit/s. Toác ñoä bit AMR ñöôïc ñieàu khieån bôûi maïng truy nhaäp voâ tuyeán vaø khoâng phuï thuoäc vaøo boä tích cöïc tieáng. Ñeå coù theå laøm vieäc vôùi caùc maïng thoâng tin di ñoäng hieän coù, moät soá cheá ñoä cuûa codec gioáng nhö codec ôû caùc maïng toå ong hieän coù. Codec tieáng AMR toác ñoä 12,2 kbit/s töông ñöông vôùi codec EFR 7,4 kbit/s, töông ñöông vôùi codec tieáng TDMA cuûa Myõ toác ñoä 6,7 kbit/s töông, töông ñöông vôùi codec PDC cuûa Nhaät Baûn. Coù theå chuyeån maïch toác ñoä bit cuûa AMR codec theo khung tieáng 20 ms baèng leänh ñieàu khieån. Ñeå chuyeån maïch cheá ñoä AMR coù hai khaû naêng: baùo hieäu lieàn keânh hay keânh rieâng. Boä maõ hoùa AMR hoaït ñoäng theo caùc khung tieáng 20 ms töông öùng vôùi 160 maãu ôû taàn soá laáy maãu 8000 maãu/giaây. Sô ñoà maõ hoùa cho AMR ñöôïc goâi laø boä maõ hoùa döï baùo tuyeán tính kích thích theo maõ ñaïi soá (ACELP). Boä maõ hoùa ALCELP ña toác ñoä cuõng ñöôïc goïi laø MR-ALCELP. 160 maãu tín hieäu ñöôïc phaân tích ñeå laáy ra caùc thoâng soá cho moâ hình CELP (caùc heä soá loïc LP, caùc chæ soá baûng maõ thích öùng vaø coá ñònh vaø caùc heä soá khueách ñaïi). Caùc bit thoâng soá do boä laäp maõ cung caáp ñöôïc toå chöùc laïi theo thöù töï öu tieân tröôùc khi chuùng ñöôïc phaùt ñeán maïng. Caùc bit sau khi ñaõ toå chöùc laïi ñöôïc phaân loaïi treân cô sôû ñoä nhaïy caûm loãi vaø ñöôïc chia thaønh ba möùc öu tieân: A, B vaø C. loaïi A nhaïy caûm nhaát vaø maõ hoùa keânh maïnh hôn ñöôïc söû duïng cho caùc bit A ôû giao dieän voâ tuyeán. Trong quaù trình hoäi thoaïi, caùc beân tham gia seõ luaân phieân nhau sao cho tính trung bình ôû moãi phía chieám 50% thôøi gian truyeàn daãn. AMR coù boán chöùc naêng cô baûn ñeå söû duïng hieäu quaû tích cöïc tieáng khoâng lieân tuïc: - Boä phaùt hieän tích cöïc tieáng (VAD) ôû phía phaùt. - Ñaùnh giaù taïp aâm neàn ôû phía phaùt ñeå phaùt caùc thoâng soá ñaëc tröng ñeán phía thu. - Truyeàn daãn thoâng tin taïp aâm coù theå chaáp nhaän ñöôïc ñeán phía thu baèng moät khung moâ taû im laëng (SID) ñöôïc phaùt ñònh kyø. - Taïo taïp aâm coù theå chaáp nhaän ñöôïc ôû phía thu trong caùc khoaûng thôøi gian ñöôïc khung tieáng. Tieâu chuaån AMR cuõng goàm caû che daáu loãi. Muïc ñích cuûa thay theá khung laø che daáu aûnh höôûng cuûa caùc khung AMR bò maát. Muïc ñích cuûa laøm caâm ñaàu ra trong tröôøng hôïp maát moät soá khung laø ñeå chæ ra moät soá söï coá cuûa keânh cho ngöôøi söû duïng vaø traùnh taïo ra caùc aâm khoù chòu do thuû tuïc thay theá khung. AMR coù theå chòu ñöïng tyû soá loãi khung 1% (FER) cuûa caùc bit loaïi A maø khoâng giaûm chaát löôïng tieáng. Phuï thuoäc vaøo taûi cuûa giao dieän vaø chaát löôïng keát noái, maïng truy nhaäp coù theå ñieàu chænh toác ñoä bit cuûa AMR ñeå ñaûm baûo dung löôïng cao trong khi giaûm nheï chaát löôïng tieáng. Ngoaøi ra khi MS chuyeån ñoäng ra ngoaøi vuøng phuû vaø söû duïng coâng suaát phaùt cöïc ñaïi, coù theå söû duïng toác ñoä bít AMR thaáp hôn ñeå môû roäng vuøng phuû. Baèng codec AMR coù theå löïa choïn giöõa dung löôïng maïng, vuøng phuû vaø chaát löôïng tieáng tuøy theo yeâu caàu cuûa nhaø khai thaùc. Moãi cheá ñoä codec ñaûm baûo moät möùc baûo veä choáng loãi khaùc nhau thoâng qua vieäc phaân boå toác ñoä bit khaû duïng rieâng giöõa maõ hoùa nguoàn vaø maõ hoùa keânh. Toác ñoä bit thöïc teá ñöôïc söû duïng cho töøng khung tieáng phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän keânh voâ tuyeán hieän höõu. Thuaät toaùn thích öùng codec seõ löïa choïn toác ñoä tieáng toái öu (hay cheá ñoä codec) treân cô sôû chaát löôïng keânh. Cheá ñoä codec an toaøn ñöôïc löïa choïn ôû caùc ñieàu kieän truyeàn soùng xaáu. Cheá ñoä codec baûo ñaûm chaát löôïng toát nhaát ñöôïc löïa choïn ôû ñieàu kieän truyeàn soùng toát. Thích öùng codec döïa treân cô sôû ño chaát löôïng keânh ñöôïc thöïc hieän taïi MS vaø maïng vaø treân cô sôû thoâng tin veà baêng taàn ñöôïc phaùt treân giao dieän voâ tuyeán cuøng vôùi soá lieäu tieáng. Döôùi ñaây laø löu ñoà cho thaáy caùc doøng thoâng tin giöõa caùc giao dieän quan troïng (hinh2.3): ÔÛûû caû hai höôùng, caùc khung soá lieäu tieáng lieân quan ñeán chæ thò cheá ñoä code ñöôïc phía thu söû duïng ñeå choïn keânh vaø caùc boä giaûi maõ nguoàn. ÔÛû maïng chæ thò cheá ñoä codec phaûi ñöôïc gôûi tôùi caùc khoái chuyeån ñoåi maõ ñeå choïn giaûi maõ nguoàn. Ñeå thích öùng cheá ñoä codec ñöôøng leân maïng phaûi ñaùnh giaù chaát löôïng keânh, nhaän daïng codec toát nhaát cho ñieàu kieän truyeàn soùng hieän thôøi vaø phaùt thoâng tin naøy ñeán MS treân giao dieän voâ tuyeán. Ñeå thích öùng codec ñöôøng xuoáng, MS phaûi ñaùnh giaù chaát löôïng keânh ñöôøng xuoáng vaø phaùt thoâng tin chaát löôïng ñeán maïng, ôû maïng thoâng tin naøy coù theå ñöôïc ñaët vaøo cheá ñoä codec. Moãi ñöôøng coù theå söû duïng cheá ñoä codec khaùc nhau, nhöng baét buoäc ñoái vôùi caû hai ñöôøng phaûi söû duïng cheá ñoä keânh nhö nhau (hoaëc toaøn toác hoaëc baùn toác). Thích öùng code CHD CHE SPD SPE Soá lieäu tieáng ñöôøng leân Thích öùng code SPE CHE SPD CHD Chæ thò cheá ñoä codec (cho ñöôøng leân) Cheá ñoä codec ñeà nghò (cho ñöôøng xuoáng) Leänh cheá ñoä codec (cho ñöôøng leân) Chæ thò cheá ñoä codec (cho ñöôøng xuoáng) Soá lieäu tieáng ñöôøng xuoáng CHE (Channel Encoder): Boä laäp maõ keânh SPE (Speech Encoder): Boä laäp maõ tieáng CHD (Channel Decoder): Boä giaûi maõ keânh SPD (Speech Decoder): Boä giaûi maõ tieáng TRAU (Transcoder and Rate Adaptation Unit): Boä chuyeån ñoåi maõ vaø thích öùng toác ñoä Hình 2.3: Löu ñoà thoâng tin giöõa caùc giao dieän. MS BTS TRAU 3. Maõ voøng Maõ voøng laø moät trong ba daïng maõ hoùa kieåm soaùt loãi, duøng ñeå phaùt hieän loãi. Maõ voøng cho pheùp kieåm tra dö voøng (CRC: Check Redundance Check) hay chæ thò chaát löôïng khung ôû caùc khung baûn tin. Maõ voøng laø moät taäp tin cuûa maõ khoái tuyeán tính. Boä maõ hoùa ñöôïc ñaët tröng baèng ña thöùc taïo maõ. Cöù k bit vaøo thì boä taïo maõ cho ra moät töø maõ n bit, trong ñoù n-k laø caùc bit CRC ñöôïc boå sung vaøo k bit ñaàu vaøo. Boä maõ naùy coù tyû leä maõ laø r = k/n . ÔÛ maõ naøy töø maõ ñöôïc ruùt ra töø hai ña thöùc: ña thöùc taïo maõ g(D) baäc n-k vaø ña thöùc baûn tin a(D), trong ñoù D laø toaùn töû treã. Töø maõ ñöôïc tính toaùn nhö sau: - Nhaân ña thöùc baûn tin a(D) vôùi Dn-k. - Chia tích a(D)Dn-k nhaän ñöôïc ôû treân cho ña thöùc taïo maõ ñeå ñöôïc phaàn dö b(D). - Keát hôïp phaàn dö vôùi tích treân ta ñöôïc ña thöùc töù maõ C(D) = a(D)Dn-k + b(D) Caùc ña thöùc taïo maõ ñöôïc söû duïng ôû heä thoáng thoâng tin di ñoäng theá heä ba ñeå tính toaùn CRC coù theå laø: * Ñoái vôùi W-CDMA: gCRC24(D) = D24 + D23 + D6 + D5 + D +1 gCRC16(D) = D16 + D12 + D5 + 1 gCRC12(D) = D12 + D11 + D3 + D2 + D + 1 gCRC8(D) = D8 + D7 + D4 + D3 + D + 1 4. Maõ keânh Hai loaïi maõ hoùa kieåm soaùt loãi coøn laïi laø maõ xoaén vaø maõ Turbo duøng ñeå söûa loãi vaø ñöôïc goïi laø maõ keânh 4.1. Maõ xoaén ÔÛ maõ xoaén moät khoái n bit maõ ñöôïc taïo ra khoâng chæ phuï thuoäc vaøo k bit baûn tin ñaàu vaøo maø coøn phuï thuoäc vaøo caùc bit baûn tin cuûa caùc khoái tröôùc ñoù. Maõ xoaén ñöôïc xaùc ñònh baèng caùc thoâng soá sau: - Tyû leä maõ: r = k/n. - Ñoä daøi höõu haïn K (phuï thuoäc vaøo phaàn töû nhôù cuûa thanh ghi dòch taïo neân boä maõ hoùa). Moät boä maõ xoaén goàm moät thanh ghi dòch taïo thaønh töø caùc phaàn töû nhôù, caùc ñaàu ra cuûa caùc phaàn töû nhôù ñöôïc coäng vôùi nhau theo moät quy luaät nhaát ñònh ñeå taïo neân caùc chuoãi maõ, sau ñoù caùc chuoãi naøy ñöôïc gheùp xen vôùi nhau ñeå taïo chuoãi maõ ñaàu ra. Caùc boä maõ hoùa xoaén ñöôïc söû duïng ôû thoâng tin di ñoäng theá heä ba W-CDMA nhö sau: - Boä maõ hoùa xoaén r = ½ , K = 9, g0 = [561], g1 = [753] - Boä maõ hoùa xoaén r = 1/3, K = 9, g0 = [557], g1 = [ 663], g2 = [711] Döôùi ñaây laø sô ñoà nguyeân lyù cuûa caùc boä maõ hoùa xoaén trong caùc tröôøng hôïp: D D D D D D D D + + Ñaàu ra c0 g0 = [561] OCT Ñaàu ra c1 g1 = [753] OCT Ñaàu vaøo a) Tyû leä maõ r = ½, ñoä daøi höõu haïn K = 9. Hình 2.4 a): Maõ hoùa xoaén trong W-CDMD. D D D D D D D D + + Ñaàu ra c0 g0 = [561] OCT Ñaàu ra c1 g1 = [753] OCT Ñaàu vaøo b) Tyû leä maõ r = 1/3, ñoä daøi höõu haïn K = 9. + Ñaàu ra c2 g2 = [711] OCT Hình 2.4 b): Maõ hoùa xoaén trong W-CDMD. 4.2. Maõ hoùa Turbo ôû W-CDMA Tröôùc khi xeùt nguyeân lyù maõ hoùa Turbo ôû W-CDMA, ta xeùt sô ñoà toång quaùt cuûa boä maõ hoùa vaø giaûi maõ nhö sau: Boä giaûi ñan xen Boä giaûi ñan xen Boä giaûi ñan xen Boä giaûi maõ 1 Boä giaûi maõ 2 Sau m laàn laëp Le Le Boä ñan xen RSC1 RSC1 X1 X2 X3 bk a) Boä maõ hoùa Turbo b) Boä giaûi maõ Turbo Hình 2.5: Sô ñoà khoái boä maõ hoùa vaø giaûi maõ Turbo. Boä maõ hoùa Turbo goàm hai boä maõ hoùa xoaén heä thoáng hoài qui (RSC): RSC1, RSC2 vaø moät boä ñan xen beân trong. Taïi maùy thu tín hieäu nhaän ñöôïc sau giaûi ñan xen vaø maùy thu RAKE [y1, y2, y3] ñöôïc ñöa vaøo boä giaûi maõ Turbo. Giaûi thuaät giaûi maõ laëp cuûa boä giaûi maõ Turbo, boä giaûi maõ ñaàu ra meàm tính toaùn thoâng tin voøng ngoaøi Le vôùi tham chuaån y1 vaø y2. sau ñoù boä giaûi maõ 2 ñaàu ra meàm, ñaàu vaøo caäp nhaät Le cuøng vôùi caùc tham chuaån y1, y2, y3 vaø Le ñöôïc hoài tieáp ñeán boä giaûi maõ 1 ñeå laëp laïi quaù trình treân. Sau m laàn laëp, chuoãi phaùt ñöôïc khoâi phuïc bôûi quyeát ñònh cöùng cuûa logarit tyû leä khaû naêng gioáng (LLR) L(bk). LLR ñoái vôùi bit k sau giaûi maõ, L(bk) ñöôïc theå hieän baèng phöông trình sau: L(bk) = Trong phöông trình, P(bk = +1) vaø P(bk = -1) laø xaùc suaát bk =+1 vaø bk = -1. Boä giaûi maõ ñaàu vaøo meàm , ñaàu ra meàm ñöôïc söû duïng coù theå laø MAP. 4.2.1. Boä maõ hoùa Turbo Ñoái vôùi caùc dòch vuï soá lieäu ñoøi hoûi chaát löôïng dòch vuï naèm trong khoaûng 10-3 vaø 10-6, maõ hoùa turbo ñöôïc söû duïng. Boä maõ hoùa naøy goàm hai boä maõ hoùa xoaén heä thoáng hoài quy: RSC1 vaø RSC2 coù 8 traïng thaùi vaø moät boä ñan xen nhö hình phía döôùi. Haøm truyeàn ñaït cuûa boä maõ thaønh phaàn 8 traïng thaùi RSC laø: Trong ñoù: d(D) = 1 + D2 + D3 n(D) = 1 + D + D3 X(t) Ñan xen X(t) Y(t) Y’(t) X’(t) Hình 2.6: Caáu truùc cuûa boä maõ hoùa Turbo cuûa W-CDMA (ñöôøng khoâng lieân tuïc chæ daønh cho keát cuoái maõ). Giaù trò khôûi ñaàu caùc thanh ghi dòch cuûa boä maõ hoùa Turbo laø toaøn ‘0’. Ñaàu ra cuûa boä maõ hoùa Turbo ñöôïc trích boû ñeå taïo ra caùc bit töông öùng vôùi tyû leä maõ caàn thieát. Ñoái vôùi tyû leä maõ 1/3 caùc bit chaún leû vaø heä thoáng khoâng bò trích boû vaø chuoãi ñaàu ra laø X(0), Y(0), Y’(0), X(1), Y(1), Y’(1),… 4.2.2. Keát cuoái ôû maõ Turbo Keát cuoái ôû maõ Turbo ñöôïc thöïc hieän baèng caùch laáy caùc bit ñuoâi töø maïch hoài tieáp thanh ghi dòch sau khi ñaõ maõ hoùa toaøn boä caùc bit thoâng tin. Sau khi maõ hoùa caùc bit thoâng tin ñöôïc coäng vôùi caùc bit ñuoâi. Ba bit ñuoâi ñaàu ñöôïc söû duïng ñeå keát cuoái boä maõ hoùa thaønh phaàn thöù nhaát (chuyeån maïch treân cuûa hình 2.6) trong khi boä maõ hoùa thaønh phaàn döôùi bò caám. Ba bit ñuoâi cuoái cuøng seõ ñöôïc söû duïng ñeå keát cuoái boä maõ hoùa thaønh phaàn thöù hai (chuyeån maïch döôùi cuûa hình 2.6), trong khi boä maõ hoùa thaønh phaàn thöù nhaát bò caám. Caùc bit ñöôïc phaùt ñeå keát cuoái döôùi luùc naùy seõ laø: X(t)Y(t)X(t+1)Y(t+1)X(t+2)Y(t+2) X’(t)Y’(t)X’(t+1)Y’(t+1)X’(t+2)Y’(t+2) Ñan xen meï Tæa bôùt RSC2 RSC1 Nguoàn k bit Chuoãi ñöôïc maõ hoùa (K+1) bit K bit (3K+T1+T2) bit Hình 2.7: Toaøn boä sô ñoà maõ hoùa Turbo 8 traïng thaùi. 4.2.3. Ñan xen beân trong maõ Turbo Hình treân moâ taû toaøn boä sô ñoà maõ hoùa Turbo 8 traïng thaùi goàm caû boä ñan xen beân trong. Boä ñan xen beân trong goàm taïo ñan xen meï vaø tæa bôùt. Ñoái vôùi khoái cho tröôùc baát kyø daøi K, moät khoái ñan xen meï ñöôïc choïn töø taäp 134 khoái ñan xen meï. Sau khi taïo maõ ñan xen meï, 1-bit bò tæa bôùt ñeå ñieàu chænh ñan xen meï ñeán ñoä daøi khoái K. Caùc bit ñuoâi T1 vaø T2 ñöôïc boå sung cho caùc boä taïo maõ thaønh phaàn RSC1 vaø RSC2. 5. Phoái hôïp toác ñoä ôû W-CDMA Tröôùc heát ta hieåu phoái hôïp toác ñoä coù nghóa laø laëp hoaëc trích boû caùc kyù hieäu ôû keânh truyeàn taûi ( vieát taét laø TrCH) ñeå ñaït ñöôïc toác ñoä kyù hieäu nhö nhau cho caùc keânh coù toác ñoä bit khaùc nhau ôû caùc caáu hình voâ tuyeán khaùc nhau. Lôùp cao seõ aán ñònh thuoäc tính cuûa phoái hôïp toác ñoä cho töøng TrCH. Thuoäc tính naøy laø baùn coá ñònh vaø chæ coù theå thay ñoåi theo thoâng baùo cuûa lôùp cao. Thuoäc tính toác ñoä ñöôïc söû duïng ñeå tính soá bit caàn laëp hoaëc trích boû. ÔÛ W-CDMA, ta xet trích boû cho maõ Turbo ñeå laøm thí duï cho phoái hôïp toác ñoä. Trích boû ñeå phoái hôïp toác ñoä aùp duïng rieâng reõ cho Y vaø Y’. trích boû khoâng aùp duïng cho X neân caàn taùch rieâng caùc chuoãi bit X, Y, Y’. Chöùc naêng phaân taùch bit seõ trong suoát ñoái vôùi caùc TrCH khoâng ñöôïc maõ hoùa, caùc keânh TrCH maõ hoùa xoaén vaø caùc keânh maõ hoùa Turbo ñöôïc laëp. Phaân taùch bit vaø thu thaäp ñöôïc minh hoïa ôû hình sau: Maõ hoùa keânh r = 1/3 Phaân taùch bit Thuaät toaùn phoái hôïp toác ñoä X Y Y’ … 111101011 … … 11x11010x … … 11x11010x … Hình 2.8: Trích boû caùc keânh TrCH ñöôïc maõ hoùa Turbo. 6. Ñan xen ôû W-CDMA Ñan xen thöôøng ñi vôùi maõ hoùa keânh ñeå taêng hieäu quaû cuûa söûa loãi. ÔÛ thoâng tin di ñoäng do pha ñinh saâu, caùc loãi bit thöôøng xaûy ra töøng cuïm daøi. Tuy nhieân maõ hoùa keânh ñaëc bieät laø maõ xoaén chæ hieäu quaû nhaát khi söûa caùc loãi ngaãu nhieân ñôn leû hoaëc caùc cuïm loãi khoâng quaù daøi. Ñeâ giaûi quyeát vaán ñeà naøy ngöôøi ta chia caùc khoái baûn tin thaønh caùc cuïm ngaén roài hoaùn vò caùc cuïm naøy vôùi caùc cuïm cuûa caùc khoái baûn tin khaùc. Nhôø vaäy khi xaûy ra cuïm loãi daøi, moãi khoái baûn tin chæ maát ñi moät cuïm nhoû vaø phaàn coøn laïi cuûa khoái baûn tin vaãn cho pheùp caùc daïng maõ hoùa keânh khoâi phuïc ñöôïc khoái ñuùng sau khi ñaõ saép xeáp laïi caùc cuïm cuûa khoái baûn tin theo thöù töï nhö phía phaùt. 6.1. Ñan xen laàn thöù nhaát Ñan xen ñöôïc thöïc hieän treân nguyeân taéc laø luoàn kyù hieäu phaùt ñöôïc vieát vaøo moät ma traän nhôù goàm caùc haøng vaø caùc coät theo trình töï phaùt, sau ñoù ñöôïc ñoïc ra töø ma traän naøy theo caùc ñòa chæ ñöôïc xaùc ñònh bôûi moät quy luaät naøo ñoù ñeå ñaûm baûo vieäc hoaùn vò trí caùc kyù hieäu. Ñan xen laàn thöù nhaát laø ñan xen khoái baèng caùch hoaùn vò giöõa caùc coät. Ta kyù hieäu chuoãi kyù hieäu vaøo boä ñan xen naøy laø xi1, xi2, xi3, …, xiXi , trong ñoù i laø soá TrCH vaø Xi laø soá bit. Chuoãi kyù hieäu ra ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: - Choïn soá coät CI töû baûng caùc maãu hoaùn vò giöõa caùc coät - Xaùc ñònh soá haøng RI nhö sau: RI = XI/CI - Vieát chuoãi kyù hieäu vaøo ma traän chöõ nhaät RI x CI theo haøng baét ñaàu töø bit xi,1 vaøo coät ñaàu tieân cuûa haøng ñaàu tieân vaø keát thuùc baèng bit xi,(Ri Ci) ôû coät CI cuûa haøng RI: - Thöïc hieän hoaùn vò giöõa caùc coät theo maãu {P1(j)} (j =0, 1, 2, …, C-1), trong ñoù P1(j) laø vò trí coät goác cuûa coät ñöôïc hoaùn vò thöù j. Sau hoaùn vò, caùc bit ñöôïc kyù hieäu baèng yik : - Ñoïc chuoãi bit ra yi1, yi2, yi3, …, yi,(CiRi) cuûa ñan xen laàn thöù nhaát theo coät töø ma traän ñöôïc hoaùn vò giöõa caùc coät RI x CI . Bit yi,1 töông öùng vôùi doøng thöù nhaát cuûa coät thöù nhaát vaø bit yi,(CiRi) töông öùng vôùi doøng RI cuûa coät CI. Döôùi ñaây laø baûng caùc maãu hoaùn vò giöõa caùc coät TTI Soá coät CI Caùc maãu hoaùn vò giöõa caùc coät 10 ms 1 {0} 20 ms 2 {0,1} 40 ms 4 {0,2,1,3} 80 ms 8 {0,4,2,6,1,5,3,7} 6.2. Ñan xen laàn thöù hai Ñan xen laàn thöù hai laø moät boä ñan xen khoái baèng caùch hoaùn vò caùc coät. Caùc bit vaøo boä ñan xen ñöôïc kyù hieäu nhö sau: up1, up2, up3, …, upU , trong ñoù p laø soá keânh vaät lyù vaø U laø soá caùc kyù hieäu ôû moät khung voâ tuyeân ñoái vôùi moät keânh vaät lyù. Quaù trình ñan xen ñöôïc thöïc hieän nhö sau. - Ñaët soá coät baèng: C2 =30 . Soá coät ñöôïc ñaùnh soá töø traùi sang phaûi nhö sau: 0, 1, 2, …, C2-1. - Xaùc ñònh soá doøng R2 baèng caùch tìm soá nguyeân cöïc tieåu R2 sao cho U[R2C2 - Vieát caùc bit ñaàu vaøo boä ñan xen vaøo ma traän R2xC2 theo doøng - Thöïc hieän hoaùn vò coät theo maãu {P2(j)} (j =0, 1, 2, …, C2-1) ñöôïc cho ôû baûng döôùi, trong ñoù P2(j) laø vò trí coät goác cuûa coät ñöôïc hoaùn vò thöù j. Sau khi hoaùn vò caùc coät, caùc kyù hieäu ñöôïc kyù hieäu baèng ypk . - Ñoïc caùc kyù hieäu ra boä ñan xen theo coät töø ma traän R2xC2 sau hoaùn vò. Ñaàu ra ñöôïc tæa bôùt ñeå xoùa ñi caùc kyù hieäu khoâng coù ôû chuoãi caùc kyù hieäu vaøo: chaúng haïn caùc kyù hieäu ypk töông öùng vôùi caùc kyù hieäu upk vôùi k>U bò loaïi boû khoûi ñaàu ra. Caùc bit sau ñan xen laàn hai ñöôïc kyù hieäu laø vp1, vp2, vp3, …, vpU , trong ñoù vp1 töông öùng vôùi kyù hieäu ypk coù chæ soá nhoû nhaát sau khi tæa bôùt. Döôùi ñaây laø baûng maãu hoaùn vò giöõa caùc coät. Soá coät C2 Maãu hoaùn vò giöõa caùc coät 30 {0, 20, 10, 5, 15, 25, 3, 13, 23, 8, 18, 38, 1, 11, 21, 6, 16, 26, 4, 14, 24, 19, 9, 29, 12, 2, 7, 22, 17} 7. Ñieàu cheá ÔÛ heä thoáng thoâng tin di ñoäng W-CDMA söû kyõ thuaät ñieàu cheá QPSK. Ñieàu cheá kieåu naøy ñöôïc ñaët tröng bôûi luoàng soá ñöôïc truyeàn ñi baèng pha cuûa soùng mang. Ta coù theå vieát coâng thöùc cho soùng mang ñöôïc ñieàu cheá QPSK nhö sau: Ei(t) = , 0 [ t [ T 0, t < 0; t < T Trong ñoù : i = 1, 2, 3, 4 töông öùng vôùi phaùt ñi caùc kyù hieäu hai bit :’00’, ‘01’, ‘11’ vaø ‘10’ ; E = 2Eb laø naêng löôïng tín hieäu phaùt treân moät kyù lieäu; Eb laø naêng löôïng moät bit T = 2Tb laø thôøi gian cuûa moät kyù hieäu, Tb laø thôøi gian moät bit, fc laø taàn soá soùng mang, u (t) laø goùc pha ñieàu cheá, u laø goùc pha ban ñaàu. Moãi giaù trò cuûa pha töông öùng vôùi hai bit duy nhaát ñöôïc goïi laø caëp bit hay kyù hieäu. Goùc pha ban ñaàu u coù laø moät haèng soá nhaän giaù trò baát kyø trong khoaûng 0 ñeán 2π , vì goùc pha naøy khoâng aûnh höôûng ñeán quaù trình phaân tích neân ta seõ ñaët baèng ‘0’. Söû duïng bieán ñoåi löôïng giaùc, ta coù tín hieäu ñieàu cheá coù daïng nhö sau: Si(t) = Trong ñoù i= 1, 2, 3, 4. Neáu ta choïn F1 vaø F2 laø caùc haøm naêng löôïng cô sôû tröïc giao chuaån nhö sau: F1(t) = vaø F2(t) = Ta coù theå bieåu dieãn tín hieäu ñieàu cheá QPSK baüng 4 ñieåm trong khoâng gian tín hieäu vôùi caùc toïa ñoä ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: F1 = Si = , i = 1, 2, 3, 4 F2 = Döôùi ñaây laø baûng cho thaáy moái quan heä cuûa caëp bit (kyù hieäu) ñieàu cheá vaø toïa ñoä cuûa caùc ñieåm tín hieäu ñieàu cheá QPSK trong khoâng gian tín hieäu. Caëp bit vaøo 0 [ t [ T Pha cuûa tín hieäu QPSK Ñieåm tín hieäu Si Toïa ñoä cuûa caùc ñieåm tín hieäu F1 F2 00 π/4 S1 01 3π/4 S2 11 5π/4 S3 10 7π/4 S4 Töø khaûo saùt ôû treân ta thaáy moät tín hieäu QPSK ñöôïc ñaët tröng bôûi moät chuøm tín hieäu hai chieàu (N=2) vaø 4 ñieåm baûn tin (M=4). Bieåu ñoà khoâng gian tín hieäu vaø sô ñoà cuûa boä ñieàu cheá QPSK ñöôïc cho ôû hình döôùi. Phaân luoàng Saép xeáp 0 ñ +1 1 ñ -1 Saép xeáp 0 ñ +1 1 ñ -1 Keânh Q Keânh I Si(t) Luoàng cô soá hai Rb =1/Tp S1 S2 S4 S3 Q I a) Bieåu ñoà khoâng gian tín hieäu b) Sô ñoà cuûa QPSK Hình 2.9: Bieåu ñoà khoâng gian vaø sô ñoà cuûa QPSK. Töø hình treân ta thaáy luoàng toác ñoä bit Rb ñöôïc phaân thaønh hai luoàng soá ñoäc laäp, moãi luoàng ñöôïc chuyeån möùc : 0 thaønh +1, 1 thaønh -1, ñöôïc ñöa ñieàu cheá BPSK ôû hai nhaùnh baèng hai soùng mang vaø cuoái cuøng hai tín hieäu ñieàu cheá ôû hai nhaùnh ñöôïc keát hôïp thnaøh tín hieäu ñieàu cheá QPSK. 8. Ña truy nhaäp phaân chia theo maõ traûi phoå chuoãi tröïc tieáp, DS-CDMA 8.1. Nguyeân lyù DS-CDMA Traûi phoå chuoãi tröïc tieáp (DS) laø kyõ thuaät xöû lyù soá quan troïng ñöôïc söû duïng cho heä thoáng thoâng tin di ñoäng CDMA. Trong phaàn naøy ta seõ xeùt nguyeân lyù chung cuûa caùc kyõ thuaät naøy. Nhö hình 2.10, coù k tín hieäu phaùt ñoàng thôøi tôùi maùy thu. Moãi tín hieäu phaùt ñöôïc gaùn moät chæ soá i, trong ñoù i= 1, 2, …, k. Daïng soùng soá lieäu cô soá hai (±) bk(t) laø haøm chöõ nhaät coù bieân ñoä +1 hay -1 vaø coù theå ñoåi daáu sau Tb giaây. Daïng soùng traûi phoå (±) ck(t) cuõng coù daïng hình chöõ nhaät, nhöng noù tuaàn hoaøn vaù coù toác ñoä cao hôn nhieàu so vôùi toác ñoä bit soá lieäu. Ta coi raèng thôøi gian moät bit soá lieäu Tb giaây chöùa ñuùng moät chu kyø N chip maõ traûi phoå sao cho toác ñoä chip baèng N/Tb = 1/Tc , trong ñoù Tc laø thôøi gian chip hay chu kyø chip. Vì theá toác ñoä chip gaáp N laàn toác ñoä bit (1/Tb). thöïc chaát, do daïng soùng soá lieäu ñöôïc ñieàu cheá ôû daïng soùng traûi phoå vaø soùng mang, neân soùng traûi phoå chuoãi tröïc tieáp cho tín hieäu i laø: Trong ñoù: vôùi Eb laø naêng löôïng bit vaø P laø coâng suaát trung bình i = 1, 2, …, K ci(t) laø maõ traûi phoå löôõng cöïc nhaän hai giaù trò +1 vaø -1 coù toác ñoä chip: Rc >> Rb, Tb >> Tc vôùi Tb = NTc vaø laø chu kyø cuûa chuoãi chip. Caùc maõ ci(t) tröïc giao vôùi nhau vaø thoûa maõn ñieàu kieän sau: t1 t2 3 b1(t) b2(t) c1(t) c2(t) tk bk(t) ck(t) n(t) r(t) a) Sô ñoà khoái ∫ t= iT ‘1’ ‘-1’ r(t) c1(t) c1(t) b) Maùy thu töông quan nhaát quaùn Hình 2.10: Moâ hình heä thoáng DS-CDMA. Ta xeùt quaù trình thu tín hieäu ôû maùy thu thöù nhaát. Tín hieäu nhaän ñöôïc töø ñaàu vaøo cuûa maùy thu thöù nhaát ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Neáu khoâng xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa taïp aâm (boû qua suy hao ñöôøng truyeàn) vaø giaû söû maõ PN noäi cuûa maùy thu naøy ñaõ ñoàng boä vôùi maùy thu nhaän ñöôïc töø phía phaùt, ta ñöôïc ñaàu ra cuûa boä nhaân nhö sau: S(f) -1/Tc 1/Tc -1/Tb 1/Tb Hình 2.11: Phoå cuûa tín hieäu thu vaø taïp aâm sau boä nhaân. n(t) f-fc Nhö vaäy sau khi nhaân tín hieäu cuûa luoàng 1 seõ ñöôïc giaûi traûi phoå, coøn tín hieäu cuûa caùc luoàng bit i≠1 seõ bò traûi phoå. Phoå cuûa tín hieäu cuøng vôùi taïp aâm sau boä nhaän ñöôïc cho ôû hình sau: Sau khi laáy tích phaân tron khoaûng thôøi gian Tb , luoàng 1 seõ ñöôïc taùch ra vaø ta nhaän ñöôïc: Boä haïn bieân cöùng seõ ñöõa ra chuoãi sau: 8.2. Ñoàng boä maõ Vieäc ñoàng boä laø taïo ra ôû maùy thu moät chuoãi PN laø baûn sao vaø ñoàng boä vôùi chuoãi PN thu ñöôïc. Ñoàng boä maõ cho pheùp maùy thu taùch ra thoâng tin höõu ích bk(t). ñoàng boä bao goàm hai ggiai ñoaïn: - Baét maõ (Acquisition). - Baùm (Tracking). 8.2.1. Baét maõ Quaù trình baét maõ ñöôïc moâ taû ôû hình döôùi cho tröôøng hôïp giaûi ñieàu cheá nhaát quaùn. Loïc thoâng thaáp Ngöôõng r(t) u(t) Cho pheùp baùm Khoâng Coù Hình 2.12: Nguyeân lyù baét maõ ôû heä thoáng DS CDMA. Tín hieäu thu: ñöôïc ñöa leân boä nhaân vôùi taàn soá soùng mang sau ñoù qua boä loïc baêng thoâng ñeå giaûi ñieàu cheá nhaát quaùn. Sau ñoù tín hieäu ñöôïc nhaân vôùi chuoãi maõ PN noäi ñeå traûi phoå, keát quaû cho ta: Neáu chuoãi maõ PN noäi khoâng ñoàng pha vôùi chuoãi maõ thu thì sau tích phaân ta tín hieäu raát nhoû. Khi naøy boä so saùnh ngöôõn yeâu caàu boä taïo maõ dòch thôøi moät khoaûng baèng vaø quaù trình treân ñöôïc laëp laïi cho ñeán khi sau tichaù phaân ñöôïc giaù trò tín hieäu lôùn hôn ngöôõng ôû boä so saùnh ngöôõng. Khi naøy boä so saùnh ngöôõng seõ quyeát ñònh chuyeån sang baùm maõ. Sau khi baét ñöôïc maõ boä taïo maõ PN noäi seõ taïo ra ñöôïc vôùi , trong ñoù δ laø moät haèng soá raát nhoû. 8.2.2. Baùm maõ PN Ñeå moâ taû quaù trình baùm maõ ta xeùt sô ñoà baùm maõ voøng khoùa treã quyeát ñònh tröïc tieáp vôùi giaûi ñieàu cheá soùng mang nhaát quaùn ñöôïc cho ôû hình döôùi. Tín hieäu ñaàu vaøo maùy thu laø: LPF Boä taïo chuoãi PN LPF VCC Loïc voøng r(t) b’(t) b’(t) z(t) y(t) u1(t) u2(t) + _ (Töø ñaàu ra cuûa maùy thu) (Töø heä thoáng khoâi phuïc soùng mang) LPF: Boä loïc thoâng thaáp VCC: Ñoàng hoà ñieàu khieån baèng ñieän aùp Hình 2.13: Sô ñoà khoái cuûa voøng khoùa treã. Giaû thieát raèng quaù trình baùm maõ ñöôïc khôûi ñaàu sau khi maïch baét maõ ñaõ ñaït ñöôïc hieäu soá pha giöõa tín hieäu PN thu vaø noäi naèm trong khoaûng pha, neân boä taïo PN taïo ra , trong ñoù . Caùc tín hieäu PN nhanh vaø treã ñöôïc nhaân vôùi tín hieäu thu vaø soùng mang: töø maïch khoâi phuïc soùng mang. Caùc boä loïc thoâng thaáp coù ñoä roäng baêng taàn ñuû lôùn ñeå cho qua tín hieäu b(t), nhöng ñuû nhoû ñeå coù theå trung bình hoùa. Caùc boä loïc thoâng thaáp cuõng loïc boû caùc thaøn phaàn taàn soá cao. Vì theá sau khi loïc thoâng thaáp vaø troän vôùi b’(t) (giaù trò ñaùnh giaù ñaàu ra), caùc tín hieäu nhaän ñöôïc seõ laø ( giaû thieát b(t) = b’(t)): Hieäu soá cuûa u1(t) vaø u2(t) cho ta ñaëc tính cuûa boä phaân bieät treã ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Trong ñoù laø haøm töông quan giöõa chuoãi PN noäi vaø chuoãi PN ôû tín hieäu thu. Hình 2.14: Ñaëc tính cuûa boä phaân bieät treã. 0 - -Tc Tc Ñoä doác= -2a/Tc 0 Tc -Tc a 0 -Tc Tc Ñoä doác= -a/Tc Döôùi ñaây laø ñaëc tính cuûa boä phaân bieät treã Hình treân cho thaáy ñaëc tính phaân bieät treã vôùi vaø . Hình (a) bieåu thò haøm töông quan . Ñaây laø moät haøm tuaàn hoaøn daïng tam giaùc coù chu kyø laëp taïi iNTc, trong ñoù i laø moät soá nguyeân. Hình a chæ bieåu dieãn chu kyø ñaàu cuûa haøm naøy. Töông töï chu kyø ñaà cuûa ñaëc tuyeán boä phaân bieät treã ñöôïc veõ ôû hình (b) vaø (c) cho caùc tröôøng hôïp vaø cho . Giaù trò a trong hình veõ naøy laø moät haèng soá baèng . Ñoä doác cuûa ñoaïn thaúng oû giöõa laø -2a/Tc ôû hình (b) vaø laø -a/Tc ôû hình (c). 9. Caùc coâng ngheä naâng cao dung löôïng cho 3G 9.1. Boä trieät nhieãu Boä trieät nhieãu Taùch soùng ñôn ngöôøi söû duïng Thaùch soùng ña ngöôøi söû duïng Boä loïc tröïc giao Boä töông quan Boä trieät ña taàng Hình 2.15: Caùc loaïi trieät nhieãu cuûa DS-CDMA. Taùch soùng ña ngöôøi söû duïng keát hôïp vôùi trieät nhieãu laø caùc coâng ngheä hieäu quaû ñeå giaåm nhieãu ña truy nhaäp MAI (Multi Access Interference) vaø nhieãu ña ñöôøng MPI (Multi Path Interference) khi thu ôû ñöôøng leân. Döôùi ñaây laø phaân loaïi caùc boä trieät nhieãu. Caùc boä taùch soùng ña ngöôøi söû duïng (MUD) söû duïng caùc tín hieäu thu vaø giaûi maõ chuoãi soá lieäu cuûa caùc ngöôøi söû duïng ñeå laøm giaûm nhieãu cuûa caùc ngöôøi söû duïng khaùc moät caùch töông hoã vaø ñaáy laø moät phöông phaùp phuø hôïp cho thu ôû BS. Phöông phaùp naøy coù nhöôïc ñieåm laø quaù trình tính toaùn raát phöùc taïp khi soá ngöôøi söû duïng taêng. Moät trong caùc phöông phaùp ñöôïc ñeà xuaát laø boä trieät nhieãu taàng MSIC (MultiStage Interference Canceller), noù taïo ra caùc baûn sao MAI vaø MPI trong cöûa soå tröôït thu ñöôøng bao nhöùc pha ñinh ñöôïc öôùc tính bôûi thu ña ngöôøi söû duïng vaø soá lieäu sau quyeát ñònh, sau ñoù loaïi tröø noù khoûi tín hieäu thu ñeå ñeå taêng SIR vaø caûi thieän ñaëc tính thu. Moät giaûi phaùp ñaõ ñöôïc chaáp thuaän laø COMSIC ( boä trieät nhieãu ña taàng nhaát quaùn). Boä naøy söû duïng caùc kyù hieäu hoa tieâu coù ñeå caäp nhaät öôùc tính keânh lieân tieáp nhieàu taàng cho chuoãi tín hieäu coù SIR ñöôïc caûi thieän baèng caùch loaïi boû nhieãu taïi töøng taàng. Nhôø vaäy ñaït ñöôïc ñoä chính xaùc öôùc tính keânh cao, taêng ñoä chính xaùc khi taïo ra caùc baûn sao nhieãu. Keát quaû giaûm nhieãu vaù taêng dung löôïng ñöôøng truyeàn. Coù theå chia COMSIC thaønh hai loaïi: loaïi noái tieáp vaø loaïi song song. Caû hai loaïi ñeàu coù caùc khoái öôùc tính keânh vaø taïo nhieãu (CEIGU) ñeå ñaùnh giaù keânh cho töøng ñöôøng truyeàn cuûa ngöôøi söû duïng, keát hôïp myù thu RAKE, quyeát ñònh soá lieäu vaø taïo caùc baûn sao nhieãu. COMSIC kieåu noái tieáp tröôùc heát ño SIR thu ñöôïc taïi ñaàu ra cuûa MF, sau ñoù xeoá haïng caùc ngöôøi söû duïng theo SIR ño ñöôïc töø cao xuoáng thaáp. CEIGU thöïc hieän giaûi ñieàu cheá vaø taïo ra caùc baûn sao nhieãu theo thöù töï naøy, baét ñaàu töø ngöøôi söû duïng coù thöù haïng cao vôùi SIR cao hôn. Taïi taàng ñaàu, tín hieäu thu ñöôïc tröø ñi baûn sao nhieãu cuûa caùc ngöôøi söû duïng coù caáp baäc cao hôn so vôùi ngöôøi söû duïng keânh ñeå ñöôïc ñaàu vaøo CEIGU. Sau khi tröø ta coøn laïi tín hieäu cuûa caùc ngöôøi söû duïng yeáu nhaát. Trong caùc taàng tieáp theo caùc baûn sao nhieãu cuûa caùc ngöôøi söû duïng khaùc coù caáp baäc cao hôn so vôùi ngöôøi söû duïng keânh taïi cuøng taàng laïi ñöôïc loaïi tröø khoûi chuoãi thu, coøn caùc baûn sao tín hieäu nhieãu coù thöù baäc thaáp hôn keânh cuûa ngöôøi söû duïng ñöôïc taïo ra ôû taàng tröôùc cuõng ñöôïc tröø ñ töông töï. Baèng caùch naøy caùc baûn sao nhieãu ñöôïc taïo ra vôùi chuaån ñònh thôøi thu cuûa töøng ñöôøng truyeàn ñöôïc keát hôïp RAKE theo öôùc tính maùy thu, giaù trò öôùc tính keânh vaù soá lieäu sau quyeát ñònh. Khaùc vôùi COMSIC noái tieáp, COMSIC song song thöïc hieän giaûi ñieàu cheá vaø taïo caùc baûn sao nhieãu ñoàng thôøi cho taát caû ngöôøi söû duïng. Taïi taàng ñaà, tín hieäu thu ñi taúng vaøo CEIGU gioáng ngö tröôøng hôïp thu RAKE treân cô sôû MF. Taïi CEIGU trong caùc taàng sau, caùc baûn sao nhieãu cuûa taát caû caùc ngöôøi söû duïng khaùc nhau ñöôïc taïo ra, ñöôïc ñaùng troïng soá vaø ñöôïc tröø vôùi tín hieäu ñaàu vaøo. Neáu so saùnh hai laoïi thí COMSIC noái tieáp taïo ra caùc baûn sao nhieãu chính xaùc hôn vì noù noái tieáp tröø caùc baûn sao nhieãu caáp baäc cao hôn cuûa ngöôøi söû duïng vôùi tín hieäu thu taïi taàng 1. Moät ñieàu nöõa laø COMSIC coù chaát löôïng BER toát hôn BER song song. Moät öu ñieåm maø COMSIC coù ñöôïc so vôùi COMSIC noái tieáp laø khi ngöôøi söû duïng taêng leân, vì luùc naøy COMSIC noái tieáp seõ treã cao hôn di phaûi thöïc hieän giaûi ñieàu cheá vaø taïo caùc baûn sao theo thöù töï giaûm cuûa coâng suaát thu. 9.2. Anten thoâng minh Anten thoâng minh cho pheùp caûi thieän hieäu naêng cuûa heä thoáng voâ tuyeán baèng nhieàu caùch. Noùi chung caùc anten thoâng minh cho pheùp taêng vuøng phuû soùng vaø giaûm giaù thaønh ha taàng khi môùi baét ñaàu trieån khai, taêng chaát löôïng ñöôøng truyeàn khi heä thoáng ñöôïc xaây döïng hoaøn thieän vaø taêng dung löôïng heä thoáng trong quaù trình hoaït ñoäng. Anten thoâng minh bao goàm heä thoáng anten buùp höôùng chuyeån maïch (SBS: Switch Beam System) hay heä thoáng anten thích öùng (hình döôùi). Hình 2.16: Anten thoâng minh. È Nguoàn nhieãu Tia thaúng MS Tia phaûn xaï a) Heä thoáng buùp höôùng chuyeån maïch È È Tia thaúng Tia phaûn xaï Nhieãu MS1 MS2 MS1 MS2 b) Heä thoáng anten thích öùng ÔÛ anten buùp chuyeån höùông chuyeån maïch SBS söû duïng nhieàu buùp coá ñònh trong moät ñoaïn oâ ñeå choïn buùp toát nhaát cho vieäc thu tín hieäu. ÔÛ heä thoáng anten thích öùng, caùc tín hieäu thu töø nhieàu anten ñöôïc ñaùnh troïng soá, ñöôïc keát hôïp theo caùc tieâu chuaån nhö: sai loãi bình phöông trung bình cöïc tieåu (MMSE) hay bình phöông thaáp nhaát (LS) ñeå ñaït ñöôïc tyû soá tín hieäu treân taïp aâm SRN cöïc ñaïi. Öu ñieåm cuûa heä thoáng anten thích öùng so vôùi SBS laø ngoaøi vieäc ñaït ñöôïc toác ñoä khueách ñaïi M laàn, noù coøn ñaûm baûo ñoä lôïi phaân taäp M laàn. Khi coâng suaát phaùt khoâng ñoåi caùc anten thoâng minh coù theå taêng vuøng phuû baèng caùch taêng heä soá khueách ñaïi anten. Anten coù heä soá khueách ñaïi taêng M laàn seõ cho pheùp taêng vuøng phuû M1/n laàn, trong ñoù n laø luõy thöøa cuûa toån hao ñöôøng truyeàn. Nhôø vaäy coù theå giaûm soá BS M2/n laàn. Moät SBS vôùi M buùp coù theå taêng dung löôïng M laàn nhôø giaûm nhieãu. Moät heä thoáng anten thích öùng coøn coù theå cung caáp ñoä lôïi boå sung nhôø vieäc trieät nhieãu toát hôn. 10. Ñieàu khieån coâng suaát vaø chuyeån giao 10.1. Ñieàu khieån coâng suaát Ñieàu khieån coâng suaát nhanh laø ñaëc tính chính ôû caùc heä thoáng htoâng tin di ñoäng CDMA, nhaát laø ñöôøng leân. Thieáu ñieàu khieån doâng suaát, moät MS phaùt coâng suaát lôùn seõ chaën toaøn boä. Caùc MS1 vaø MS2 laøm vieäc cuøng moät taàn soá nhöng söû duïng caùc maõ traûi phoå khaùc nhau ôû BS. MS1 ôû xa BS hôn so vôùi MS2. vì theá suy hao ñöôøng truyeàn ñoái vôùi MS1 seõ cao hôn MS2 (70 dB chaúng haïn). Do ñoù phaûi coù bieän phaùp ñieàu khieån coâng suaát ñeå 2 MS taïo ra möùc thu nhö nhau ôû BS, töùc laø coâng suaát chuùng taïo ra ôû BS laø nhö nhau nhaèm traùnh MS2 laøm nhieãu MS1. Duy trì caùc möùc coâng suaát P1 vaø P2 baèng nhau P1 P2 Caùc leänh ñieàu khieån coâng suaát ñeán caùc MS Hình 2.17: Ñieàu khieån coâng suaát ôû CDMA. È È MS2 MS1 Trong thoâng tin di ñoäng CDMA, toàn taïi caùc phöông phaùp ñieàu chænh coâng suaát sau: - Ñieàu khieån coâng suaát voøng hôû. - Ñieàu khieån coâng suaát nhanh voøng kín goàm ñieàu khieån coâng suaát voøng trong vaø ñieàu khieån coâng suaát voøn ngoaøi. Ø Ñieàu kiheån coâng suaát voøng hôû thöïc hieän ñaùnh giaù gaàn ñuùng coâng suaát ñöôøng xuoáng cuûa tín hieäu keânh hoa tieâu döïa treân toån hao ñöôøng truyeàn soùng cuûa tín hieäu naøy. Nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø do ñieàu kieän truyeàn soùng cuûa ñöôøng xuoáng khaùc vôùi ñöôøng leân laø do phañinh neân söï ñaùnh giaù seõ thieáu chính xaùc. Ôû W-CDMA phöông phaùp ñieàu khieån coâng suaát naøy chæ ñöôïc söû duïng ñeå thieát laäp coâng suaát gaàn ñuùng khi truy nhaäp maïng laàn ñaàu. Ø Phöông phaùp ñieàu khieån coâng suaát nhanh voøng kín ñöôïc cho hình döôùi: Ôû phöông phaùp naøy BS (hoay MS) thöôøng xuyeân öôùc tính tyû soá tín hieäu treân nhieãu thu ñöôïc (SIR) vaø so saùnh vôùi tyû soá SIR ñích (SIRñích). Neáu SIRöôùctính cao hôn SIRñích thì BS(MS) thieát laäp bit ñieàu khieån coâng suaát ñeå leänh cho MS haï thapaá coâng suaát, traùi laïi noù ra leänh cho MS taêng coâng suaát. Chu kyø ño – leänh – phaûn öùng naøy ñöôïc thöïc hieän 1500 laàn/giaây (1,5 kHz) ôû W-CDMA vaø 8000 laàn/giaây ôû cdma2000. Giaûi traûi phoå Thu RAKE Ño chaát löôïng coâng suaát daøi haïn Ño SIR So saùnh vaø quyeát ñònh Chaát löôïng ñích So saùnh vaø quyeát ñònh SIR ñích Taïo bit ñeàu khieån coâng suaát Voøng ngoaøi Voøng trong Tín hieäubaêng goác thu Gheùp bit ñieàu khieån coâng suaát vaøo luoàng phaùt Hình 2.18: Nguyeân lyù ñieàu khieån coâng suaát voøng kín. Ø Ñieàu khieån coâng suaát voøng ngoaøi thöïc hieän ñieàu chænh giaù trò SIRñích ôû BS (MS) cho phuø hôïp vôùi yeâu caàu cuûa töøng ñöôøng truyeàn voâ tuyeán nhö nhau. Chaát löôïng cuûa cuûa caùc ñöôøng truyeàn voâ tuyeán thöôøng ñöôïc ñaùnh giaù baèng tyû soá bit loãi BER hay tyû soá khung loãi FER. Lyù do caàn ñaët laïi SIRñích nhö sau: SIR yeâu caàu chaúng haïn laø FER = 1% phuï thuoäc vaøo toác ñoä cuûa MS vaø ñaëc ñieåm truyeàn nhieàu ñöôøng. Neáu ta ñaët SIRñích ñích cho tröôøng hôïp xaáu nhaát (cho toác ñoä cao nhaát) thì seõ laõng phí dung löôïng cho caùc keát noái ôû toác ñoä thaáp. Nhö vaäy toát nhaát laø ñeå SIRñích thaû noåi xung quanh giaù trò toái thieåu ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu chaát löôïng. - Ñeå thöïc hieän ñieàu khieån coâng suaát voøng ngoaøi, moãi khung soá lieäu cuûa ngöôøi söû duïng ñöôïc gaùn chæ thò chaát löôïng khung laø CRC. Vieäc kieåm tra chaát löôïng naøy seõ thoâng baùo cho RNC veà vieäc giaûm chaát löôïng vaø RNC seõ leänh cho BS taêng SIRñích . Lyù do ñaët ñieàu khieån voøng ngoaøi ôû RNC vì chöùc naêng naøy thöïc hieän sau khi thöïc hieän keát hôïp caùc tín hieäu ôû chuyeån giao meàm. RNC Thoâng tin ñoä caäy khung Leänh ñieàu chænh SIR ñích BS MS Thôøi gian MS khoâng chuyeån ñoäng SIR ñích Ñieàu khieån coâng suaát voøng ngoaøi Neáu chaùt löôïng< ñích, taêng SIR ñích Ñieàu khieån coâng suaát nhanh: Neáu SIR < SIR ñích, phaùt leänh taêng coâng suaát Hình 2.19: Ñieàu khieån coâng suaát voøng ngoaøi. 10.2. Chuyeån giao meàm vaø meàm hôn Cuõng nhö ñieàu khieån coâng suaát, chuyeån giao meàm vaø meàm hôn caàn phaûi coù ôû caùc thoâng tin di ñoäng CDMA vì lyù do sau: ñeå traùnh hieän töôïng gaàn xa xaûy ra. Khi MS tieán saâu vaøo vuøng phuû soùng cuûa oâ laân caän maø khoâng ñöôïc BS cuûa oâ naøy ñieàu khieån coâng suaát, noù seõ gaây nhieãu raát lôùn cho caùc MS khaùc trong oâ naøy. Chuyeån giao cöùng thöôøng xuyeân vaø nhanh coù theå traùnh ñöôïc dieâu naøy, nhöng chuyeån giao naøy chæ coù theå thöïc hieän ñöôïc vôùi moät thôøi gian treã nhaát ñònh. Vì theâ cuøng vôùi ñieàu khieân coâng suaát, caùc chuyeån giao meâm vaø meàm hôn laø coâng cuï quan troïng ñeå giaûm nhieãu ôû CDMA. Trong khi chuyeån giao meàm hôn, MS ôû vuøng choàng laán giöõa hai vuøng phuû cuûa ñoaïn oâ cuûa BS. Thoâng tin giöõa MS vaø BS xaûy ra ñoàng thôøi treân hai keânh cuûa giao dieän voâ tuyeán. Vì theáâ caàn söû duïng hai maõ khaùc nhau ôû ñöôøng xuoáng ñeå MS coù theå phaân bieät ñöôïc hai tín hieäu. Maùy thu cuûa MS nhaän hai tín hieäu naøy baèng phöông phaùp RAKE raát gioáng nhö thu ña ñöôøng, chæ khaùc laø caùc ngoùn caàn taïo ra maõ töông öùng ñoái vôùi töøng ñoaïn ñeå thöïc hieän giaûi traûi phoå. RNC È Ñoaïn 1 Ñoaïn 2 Cuøng moät tín hieäu ñöôïc phaùt töø caû hai ñoaïn ñeán MS RNC: Boä ñieàu khieån traïm goác Hình 2.20: Chuyeån giao meàm hôn. ÔÛ ñöôøng leân cuõng xaûy quaù trình töông töï nhö ôû BS:BS thu ñöôïc keânh maõ cuûa MS ôû töøng ñoaïn oâ, sau ñoù chuyeån chuùng ñeán cuøng maùy thu RAKE vaø keát hôïp chuùng ñeå nhaän ñöôïc tín hieäu toát nhaát. Trong quaù trình chuyeån giao meàm hôn ôû moãi keát noái chæ coù moät voøng ñieàu khieån coâng suaát laø tích cöïc. Thoâng thöôøng chuyeån giao meàm hôn chæ xaûy ra ôû 5 – 15% keát noái. Hình döôùi chæ ra quaù trình chuyeån giao meàm. Trong khi chuyeån giao meàm, MS ôû vuøng choàng laán vuøng phuû cuûa hai ñoaïn oâ thuoäc hai traïm goác khaùc nhau. Cuõng nhö ôû chuyeån giao meàm hôn, thoâng tin giöõa MS vaø BS xaûy ra ñoàng thôøi ôû hai keânh cuûa giao dieän voâ tuyeán töø hai BS khaùc nhau. RNC È BS2 BS1 Hình 2.21: Chuyeån giao meàm. Cuøng moät tín hieäu ñöôïc phaùt töø caû hai BS ñeán MS tröø leänh ñieàu khieån coâng suaát Cuõng nhö ôû chuyeån giao meàm hôn, caû hai keânh (hai tín hieäu) ñöôïc thu taïi MS bôûi quaù trình RAKE. Nhìn töø phía MS ta thaáy raát ít khaùc bieät giöõa chuyeån giao meàm hôn vaø chuyeån giao meàm. Tuy nhieân ôû ñöôøng leân chuyeån giao meàm khaùc vôùi chuyeån giao meàm hôn raát lôùn: keânh maõ thu ñöôïc töø caû hai BS nhöng ñöôïc gôûi ñeán RNC ñeå keát hôïp. Thoâng thöôøng quaù trình naøy ñöôïc thöïc hieän nhö sau:chæ thò ñoä tin caäy khung (ñöôïc caáp cho ñieàu khieån voøng ngoaøi) ñöôïc söû dung ñeå choïn khung toát hôn trong soá hai khung cuûa hai keânh noùi treân ôû RNC. Choïn ñöôïc thöïc hieän sau moãi chu kyø ñan xen: 10-80 ms/laàn. Löu yù raèng khi chuyeån giao meàm, treân moät keát noái coù hai voøng ñieàu khieån coâng suaát tích cöïc, moãi voøng cho moãi traïm. Chuyeån giao meàm xaûy ra vaøo khoaûng 10-40% keát noái. Ñeå phuïc vuï cho caùc keát noái chuyeån giao meàm trong giai ñoaïn quy hoaïch maïng caàn xem xeùt ñeå heä thoáng ñaûm baûo caùc taøi nguyeân boå sung sau: - Caùc keânh maùy thu RAKE boå sung ôû BS. - Caùc ñöôøng truyeàn daãn boå sung giöõa BS vaø RNC. - Caùc ngoùn RAKE boå sung ôû MS. CHÖÔNG 3: CAÁU TRUÙC KHUNG W-CDMA Trong caáu truùc maïng W-CDMA thì lôùp vaät lyù coù söï aûnh höôûng lôùn ñeán söï phöùc taïp cuûa thieát bò veà maët ñaûm baûo khaû naêng xöû lyù baêng taàn cô sôû caàn thieát ôû traïm goác vaø traïm ñaàu cuoái. Ñoái vôùi heä thoáng theá heä ba laø heä thoáng baêng roäng, do ñoù lôùp vaät lyù ñöôïc thieát keá khoâng chæ phuïc vuï cho moät dòch vuï tieáng duy nhaát maø noù ñaûm baûo tính linh hoaït cho caùc loaïi dòch vuï môùi. Lôùp vaät lyù ôû W-CDMA do söû duïng coâng ngheä CDMA neân raát khaùc so vôùi lôùp vaät lyù ôû GSM vaø GPRS, ngoaøi ra toå chöùc caùc keânh ôû lôùp vaät lyù cuõng phöùc taïp hôn raát nhieàu. Trong phaàn naøy ta seõ xeùt cuï theå lôùp vaät lyù cuûa W-CDMA vôùi troïng taâm laø xeùt söï toá chöùc caùc keânh ñaàu vaøo vaø ra lôùp vaät lyù goàm keânh truyeàn taûi vaø keânh vaät lyù. Veà maët toång quaùt ta seõ xeùt sô ñoà traûi phoå vaø caáu truùc khung cuûa caùc keânh vaät lyù ñöôøng leân vaø ñöôøng xuoáng. Moãi keânh vaät lyù ñöôïc ñaëc taû bôûi moät toå hôïp taàn soá, maõ ngaãu nhieân hoùa (maõ ñònh keânh) vaø pha (chæ cho ñöôøng leân). Caùc keânh vaät lyù truyeàn thoâng tin caùc lôùp cao treân giao dieän voâ tuyeán, tuy nhieân coù moät soá keânh chæ ñöôïc duøng cho hoaït ñoäng cuûa lôùp vaät lyù. 1. Söï saép xeáp caùc keânh truyeàn taûi leân caùc keânh vaät lyù ÔÛ giao dieän voâ tuyeán, soá lieäu caàn truyeàn taûi ôû treân caùc keânh logic seõ ñöôïc lôùp MAC saép xeáp leân caùc keânh truyeàn truyeàn taûi, sau ñoù caùc keânh truyeàn taûi naøy ñöôïc saép xeáp leân caùc keânh vaät lyù khaùc nhau. Lôùp vaät lyù ñöôïc yeâu caàu ñeå hoã trôï caùc keânh truyeàn taûi vôùi caùc toác ñoä bit thay ñoåi nhaèm cung caáp caùc dòch vuï vôùi ñoä roäng theo yeâu caàu vaø ñeå gheùp nhieàu dòch vuï treân cuøng moät keát noái. CCCH DCCH DTCH RACH CPCH DCH PCCH BCCH CCCH CTCH DCCH DTCH PCH BCH FACH DSCH DCH Caùc keânh logic Caùc keânh truyeàn taûi Ñöôøng leân Ñöôøng xuoáng Söï saép xeáp caùc keânh logic leân caùc keânh truyeàn taûi ñöôïc theå hieän ôû hình trong phaàn caáu truùc maïng W-CDMA nhö sau: Toàn taïi caùc keát noái sau ñaây giöõa caùc keânh logic vaø caùc keânh truyeàn taûi: - PCCH keát noái ñeán PCH. - BCCH ñöôïc keát noái ñeán BCH vaø cuõng coù theå ñöôïc keát noái ñeán FACH. - DCCH vaø DTCH coù theå ñöôïc keát noái ñeán hoaëc RACH vaø FACH, CPCH vaø FACH, RACH vaø DSCH, DCH vaø DSCH hoaëc DCH vaø DCH. - CCCH ñöôïc keát noái ñeán RACH vaø FACH. - CTCH ñöôïc keát noái ñeán FACH. Coøn caùc kieåu keânh truyeàn taûi ñöôïc saép xeáp leân caùc keânh vaät lyù ñöôïc cho ôû hình sau: BCH (Keânh quaûng baù) FACH (Keânh truy nhaäp nhanh) PCH (Keânh tìm goïi) RACH (Keânh truy nhaäp nhaãu nhieân) DCH (Keânh rieâng) DSCH (Keânh chia seû ñöôøng xuoáng) CPCH (Keânh goùi chung) PCCPCH (Keânh vaät lyù ñieàu khieån chung sô caáp) SCCPCH (Keânh vaät lyù ñieàu khieån chung thöù caáp) PRACH (Keânh vaät lyù truy nhaäp ngaãu nhieân) DPDCH (Keânh vaät soá lieäu rieâng) DPCCH (Keânh vaät lyù ñieàu khieån rieâng) PDSCH (Keânh vaät lyù chia seû ñöôøng xuoáng) PCPCH (Keânh vaät lyù goùi chung) SCH (Keânh ñoàng boä) CPICH (Keânh hoa tieâu chung) AICH (Keânh chæ thò baét) PICH (Keânh chæ thò tìm goïi) CSICH (Keânh chæ thò traïng thaùi CPCH) CD/CA-ICH (Keânh chæ thò phaùt hieän xung ñoät/aán ñònh keânh) Caùc keânh truyeàn taûi Caùc keânh vaät lyù Hình 3.1: Saép xeáp caùc keânh truyeàn taûi leân caùc keânh vaät lyù. Toàn taïi hai kieåu keânh truyeàn taûi: - Caùc keânh rieâng. - Caùc keânh chung. Ñieåm khaùc nhau giöõa chuùng laø: keânh chung laø taøi nguyeân ñöôïc chia seû cho taát caû hoaëc moät nhoùm ngöôøi söû duïng trong moät oâ, coøn keânh rieâng laø taøi nguyeân ñöôïc aán ñònh bôûi moät maõ vaø moät taàn soá nhaát ñònh ñeå daønh rieâng cho moät ngöôøi söû duïng duy nhaát. Khoái truyeàn taûi Khoái truyeàn taûi Khoái truyeàn taûi Khoái truyeàn taûi TFI TFI TFCI Maõ hoùa vaø gheùp keânh Khoái truyeàn taûi vaø chæ thò loãi TFI TFI Giaûi TFCI Giaûi maõ vaø giaûi gheùp keânh Khoái truyeàn taûi vaø chæ thò loãi Khoái truyeàn taûi vaø chæ thò loãi Khoái truyeàn taûi vaø chæ thò loãi Lôùp cao Lôùp vaät lyù Keânh ñieàu khieån vaät lyù Keânh soá lieäu vaät lyù Keânh ñieàu khieån vaät lyù Keânh soá lieäu vaät lyù Maùy phaùt Maùy thu TFI : Chæ thò khuoân daïng truyeàn taûi. TFCI: Chæ thò toå hôïp chæ thò truyeàn taûi. Hình 3.2: Giao dieän giöõa caùc lôùp cao vaø lôùp vaät lyù. Keânh truyeàn taûi 1 Keânh truyeàn taûi 2 Moãi keânh truyeàn taûi ñeàu ñi keøm vôùi moät chæ thò khung truyeàn taûi (TFI) taïi moãi thôøi ñieåm maø caùc keânh truyeàn taûi seõ nhaän ñöôïc soá lieäu töø caùc möùc cao hôn. Lôùp vaät lyù keát hôïp thoâng tin TFI töø caùc keânh truyeàn taûi khaùc nhau vaøo chæ thò toå hôïp khuoân daïng truyeàn taûi (TFCI) . TFCI ñöôïc phaùt treân keânh ñieàu khieån ñeå thoâng baùo cho maùy thu raèng keânh naøo ñang tích cöïc ôûû khung hieän thôøi. Maùy thu seõ thöïc hieän giaûi maõ TFCI ñeå nhaän ñöôïc caùc TFI. Sau ñoù caùc TFI naøy ñöôïc chuyeån ñeán caùc lôùp cao hôn cho caùc keânh truyeàn taûi tích cöïc ôû keát noái. Döôùi ñaây laø moät ví duï veà vieäc saép xeáp hai keânh truyeàn taûi leân moät keânh vaät lyù vaø cung caáp chæ thò loãi cho töøng khoái truyeàn taûi. Caùc keânh truyeàn taûi chung caàn thieát cho vieäc hoaït ñoäng cô baûn cuûa maïng laø RACH, FACH vaø PCH, coøn vieäc söû duïng DSCH caø CPCH laø löïa choïn vaø coù theå ñöôïc quyeát ñònh bôûi maïng. Ngoaøi caùc keânh truyeàn taûi ñöôïc trình baøy ôû treân, coøn toàn taïi caùc keânh truyeàn taûi chæ mang thoâng tin lieân quan ñeán caùc thuû tuïc lôùp vaät lyù. Keânh ñoàng boä (SCH), keânh hoa tieâu (CPICH) vaø keânh chæ thò baét (AICH), ñaây laø caùc keânh khoâng theå tröïc tieáp nhìn thaáy töø lôùp cao vaø laø keânh baét buoäc ñöôïc phaùt töø moïi BS töø quan ñieåm hoaït ñoäng cuûa heä thoáng. Keânh chæ thò traïng thaùi cho CPCH (CSPICH) vaø keânh chæ thò phaùt hieän xung ñoät/aán ñònh keânh (CD/CA-ICH) caàn coù khi CPCH ñöôïc söû duïng. Khe #0 Khe #1 Khe #i Khe #14 Tkhe = 2560 chip 1 khung voâ tuyeán: Tf = 10 ms Hình 3.3: Caáu truùc khung voâ tuyeán cuûa keânh vaät lyù. Keânh rieâng (DCH) ñöôïc saép xeáp leân hai keânh vaät lyù. Ñoù laø keânh vaät lyù soá lieäu rieâng (DCPCH) mang caùc thoâng tin cao, bao goàm soá lieäu cuûa ngöôøi söû duïng , coøn keânh ñieàu khieån vaät lyù rieâng (DPCCH) mang thoâng tin lôùp vaät lyù caàn thieát. Caû hai keânh rieâng naøy duøng ñeå hoã trôï hieäu quaû toác ñoä bit thay ñoåi ôû lôùp vaät lyù. Toác ñoä bit ôû keânh ñieàu khieån vaät lyù rieâng (DPCCH) khoâng ñoåi coøn toác ñoä bit ôû keânh DPDCH coù theå thay ñoåi theo khung 10 ms. Hình döôùi laø caáu truùc khung voâ tuyeán cuûa keânh vaät lyù. Moät keânh vaät lyù ñieàu khieån vaø moät hay nhieàu keânh soá lieäu vaät lyù taïo neân moät keânh truyeàn taûi ña hôïp ñöôïc maõ hoùa (CCTrCH). Coù theå coù nhieàu keânh CCTrCH treân moät keát noái cho tröôùc nhöng trong tröôøng hôïp naøy chæ coù moät keânh ñieàu khieån ñöôïc phaùt. Noùi chung moãi keânh vaät lyù ñöôïc chia thaønh caùc khung voâ tuyeán 10 ms töông öùng vôùi 38400 chip vaø moãi khung laïi ñöôïc chia thaønh 15 khe thôøi gian (moãi khe töông öùng 2560 chip). Chu kyø daøi hôn ñöôïc söû duïng laø chu kyø khung cuûa heä thoáng . Soá khung heä thoáng (SFN: System frame number) laø moät soá 12 bit ñöôïc moät soá thuû tuïc söû duïng khi coù thôøi gian söû duïng daøi hôn moät khung. Caùc thuû tuïc lôùp vaät lyù nhö: thuû tuïc tìm goïi hay thuû tuïc truy nhaäp ngaãu nhieân laø caùc thuû tuïc caàn chu kyø daøi hôn 10 ms. 2. Traûi phoå vaø ngaãu nhieân hoùa ôû caùc keânh vaät lyù: Tröôùc khi vaøo caáu truùc cuûa caùc keânh vaät lyù, ta tìm hieåu chöùc naêng cuûa maõ ñònh keânh vaø ngaãu nhieân hoùa caùc keânh vaät lyù. W-CDMA söû duïng traûi phoå 3,84 Mchip/s. Moät heä thoáng thoâng tin di ñoäng ngoaøi vieäc phaân bieät caùc UE coøn phaûi phaân bieät caùc keânh vaät lyù, caùc nuùt B (BTS). W-CDMA thöïc hieän caùc yeâu caàu naøy baèng traûi phoå vaø ngaãu nhieân hoùa. Tröôùc heát caùc keânh khaùc nhau cuûa moät UE ñöôïc traûi phoå baèng caùc maõ ñònh keânh ôû toác ñoä chip 3,84 Mchip/s, sau ñoù caùc keânh naøy keát hôïp vôùi nhau ôû boä coäng tuyeán tính vaø sau ñoù ñöôïc ngaãu nhieân hoùa baèng moät maõ ngaãu nhieân hoùa phöùc coù cuøng toác ñoä chip 3,84 Mchip/s rieâng cho caùc UE vaø BTS. Maõ ñònh keânh traûi phoå luoàng tín hieäu keânh neân laøm taêng ñoä roäng baêng taàn, coøn maõ ngaãu nhieân hoùa coù cuøng toác ñoä chip thöïc hieän ngaãu nhieân hoùa neân khoâng laøm taêng ñoä roäng baêng taàn. Taïi ñaàu thu seõ thöïc hieän giaûi ngaãu nhieân keânh toång hôïp töông öùng vôùi UE hay BTS sau ñoù caùc luoàng keânh seõ ñöôïc ñöa qua caùc boä giaûi traûi phoå baèng caùc maõ ñònh keânh töông öùng. Nhö vaäy nhieàu ngöôøi söû duïng coù theå söû duïng chung caùc maõ ñònh keânh. Döôùi ñaây laø baûng toång hôïp chöùc naêng cuûa maõ ñònh keânh vaø ngaãu nhieân hoùa ôû ñöôøng leân vaø ñöôøng xuoáng. Maõ ñònh keânh Maõ ngaãu nhieân hoùa Öùng duïng Ñöôøng leân: phaân bieät keânh soá lieäu vaät lyù (DPDCH) vaø keânh ñieàu khieån vaät lyù (DPCCH) töø moät UE. Ñöôøng xuoáng: phaân bieät caùc keát noái ñöôøng xuoáng vôùi nhöõng ngöôøi söû duïng khaùc nhau trong moät oâ. Ñöôøng leân: phaân bieät UE Ñöôøng xuoáng: phaân bieät ñoaïn, oâ (oâ) Ñoä daøi 4-256 chip (1,0-66,7 Fs) Ñöôøng xuoáng coù caû 512 chip Ñöôøng leân: . 10 ms = 38400 chip hay . 66,7 Fs = 256 chip Coù theå söû duïng tuøy choïn . Vôùi caùc maùy thu traïm goác tieân tieán Ñöôøng xuoáng: 10 ms = 38400 chip Soá maõ Soá maõ treân moät maõ ngaãu nhieân hoùa = heä soá traûi phoå Ñöôùng leân: haøng trieäu Ñöôøng xuoáng: 512 Hoï maõ Heä soá traûi phoå tröïc giao khaû bieán Maõ daøi 10 ms: maõ Gold Maõ ngaén: hoï maõ S(2) môû roäng Traûi phoå Coù, taêng ñoä roäng truyeàn daãn Khoâng, khoâng aûnh höôûng ñeán ñoä roäng truyeàn daãn Döôùi ñaây laø hình moâ taû vieäc traûi phoå ñònh keânh vaø ngaãu nhieân hoùa. 3 Luoàng 1 Luoàng 2 Luoàng 3 Maõ ñònh keânh 1 Maõ ñònh keânh 2 Maõ ñònh keânh 3 3 Luoàng 4 Luoàng 5 Luoàng 6 Maõ ñònh keânh 4 Maõ ñònh keânh 5 Maõ ñònh keânh 6 w w w Traûi phoå vaø ñònh keânh I Q I+jQ Slong, n hay Sshot, n Ngaãu nhieân hoùa vaø nhaän daïng nguoàn j Hình 3.4: Quan heä giöõa traûi phoå vaø ngaãu nhieân hoùa. 2.1. Caùc maõ ñònh keânh Caùc maõ ñònh keânh vaø traõi phoå ôû giao dieän voâ tuyeán ñöôïc xaây döïng treân cô sôû kyõ thuaät heä soá traûi phoå khaû bieán tröïc giao OVSF (Orthogonal variable Spreading Factor). Caùc maõ ñöôïc choïn töø caây maõ, moät caây maõ ñöôïc söû duïng cuøng vôùi moät maõ ngaãu nhieân hoùa ôû ñænh caây. Nghóa laø caùc UE khaùc nhau vaø caùc BTS khaùc nhau coù theå söû duïng caùc caây maõ hoaøn toaøn ñoäc laäp vôùi nhau; khoâng caàn thieát phaûi keát hôïp söû duïng taøi nguyeân caây maõ giöõa caùc UE vaø BTS khaùc nhau. Cch,1,0 = (1) Cch,2,0 = (1,1) Cch,2,1 = (1,-1) Cch,4,0 = (1,1,1,1) Cch,4,1 = (1,1,-1,-1) Cch,4,2 = (1,-1,1,-1) Cch,4,3 = (1,-1,-1,1) SF = 1 SF = 2 SF = 4 Hình 3.5: Caáu truùc caây cuûa maõ ñònh keânh. Caùc maõ ñònh keânh ôû hình 5 ñöôïc kyù hieäu laø: Cch,SF,k . Trong ñoù . ch: laø keânh. . SF: laø heä soá traûi phoå, laø tyû soá cuûa toác ñoä traûi phoå chia cho toác ñoä kyù hieäu cuûa tín hieäu ñöa leân traûi phoå vaø noù cuõng baèng chu kyø hay ñoä daøi cuûa chuoãi traûi phoå. . k: 0[ k [ SF-1. Moãi caây maõ ñöôïc xaùc ñònh bôûi moät maõ ngaãu nhieân hoùa nhaän daïng nuùt B (BTS) hay UE. Phöông phaùp xaùc ñònh maõ ñònh keânh ñöôïc xaây döïng treân cô sôû ma traän Hadamard nhö sau: vôùi giaù trò ngoaøi cuøng beân traùi trong töøng töø maõ ñònh keânh laø chip ñöôïc truyeàn ñaàu tieân. Cch,2,0 Cch,1,0 Cch,1,0 1 1 = = Cch,2,1 Cch,1,0 - Cch,1,0 1 -1 Cch,2(n+1),0 Cch,2(n+1),1 Cch,2(n+1),2 Cch,2(n+1),3 Cch,2(n+1),2(n+1)-2 Cch,2n,0 Cch,2n,0 Cch,2n,1 Cch,2n,1 Cch,2n,2n-1 Cch,2n,0 -Cch,2n,0 Cch,2n,1 -Cch,2n,1 Cch,2n,2n-1 = Cch,1,0 = 1 2.2. Caùc maõ ngaãu nhieân hoùa 2.2.1. Maõ ngaãu nhieân ñöôøng leân Ñöôøng leân söû duïng caùc maõ ngaãu nhieân daøi vaø ngaén chu kyø 10 ms ñeå phaân bieät caùc UE khaùc nhau. Caùc maõ daøi ñöôïc caét ngaén ñeå phuø hôïp vôùi ñoä daøi khung 10 ms. ÔÛ toác ñoä chip 3,84 Mchip/s thì ñoaïn caét ngaén naøy chöùa 38400 chip. Ñoä daøi maõ ngaén laø 256 chip. Caùc maõ daøi ñöôïc söø duïng khi BTS söû duïng maùy thu RAKE. Caû hai hoï maõ ñeàu chöùa haøng trieäu maõ vì theá khoâng caàn quy hoaïch maõ ñöôøng leân. Soá maõ ngaãu nhieân cho ñöôøng leân laø 224- 1. Maõ ngaãu nhieân hoùa daøi ñöôøng leân Daïng maõ naøy laø maõ daøi daïng phöùc Slong,n ñöôïc taïo ra töø hai chuoãi ngaãu nhieân daøi Clong,1,n vaø Clong,2,n theo quan heä sau: Slong,n(i) = SIlong,n(i) + jSQlong,n(i) = Clong,1,n(i)[1 + j(-1)i Clong,2,n(2(i/2))] Trong ñoù: . i= 0, 1, 2, 3… . [ ] bieåu thò laøm troøn ñeán soá nguyeân thaáp nhaát hôn gaàn nhaát. . Chuoãi ngaãu nhieân daøi Clong,1,n(i) vaø Clong,2,n(i) laø caùc chuoãi Gold ñöôïc xaây döïng treân cô sôû hai chuoãi m xn vaø y ñöôïc taïo ra töø hai ña thöùc nguyeân thuûy baäc 25 laø: X25 + X3 + 1 vaø X25 + X3 +X2 +X +1 Vì theá chuùng coù ñoä daøi laø 225-1. Chuoãi Clong,2,n(i) laø phieân baûn dòch 16.777.232 chip cuûa chuoãi Clong,1,n(i). Quan heä giöõa hai chuoãi naøy ñöôïc theå hieän nhö sau: Clong,2,n(i) = Clong,1,n((i + 16.777.232) mod (225-1)). i= 0, 1, 2, 3, 4,…, 225-2. Chuoãi ngaãu nhieân daøi Clong,1,n(i) ñöôïc taïo ra baèn caùch coäng theo vò trí chip cuûa caùc ñoaïn 38400 chip nhaän ñöôïc töø hai chuoãi xn vaø y, trong ñoù n ñöôïc trình baøy ôû daïng 25 chöõ soá cô soá hai nhö sau: n23… n0 vôùi n0 laø soá coù trong soá nhoû nhaát. Chuoãi Gold cô soá hai Clong,1,n(i) nhaän ñöôïc baèng caùch coäng theo vò trí chip hai chuoãi xn(i) vaø y(i): Clong,1,n(i) = xn(i) + y(i) mod 2 , i=0, 1, 2, 3,…, 225-2. Ñeå ñöôïc chuoãi Gold löôõng cöïc ta saép xeáp laïi caùc bit cuûa chuoãi cô soá hai nhö sau: +1 neáu Clong,1,n(i) =0 Clong,1,n(i) = -1 neáu Clong,1,n(i) = 1 Trong ñoù i= 0, 1, 2, 3,…, 225-2. Maõ ngaãu nhieân hoùa ngaén ñöôøng leân Daïng maõ naøy laø maõ ngaén daïng phöùc Sshort,n(i) ñöôïc taïo ra töø hai chuoãi ngaãu nhieân daøi Cshort,1,n(i) vaø Cshort,2,n(i) theo quan heä sau: Sshort,n(i) = Cshort,1,n(i mod 256)[1 + j(-1)i Cshort,2,n(2{(i mod 256)/2})] Trong ñoù: . i= 0, 1, 2, 3… . [] bieåu thò laøm troøn ñeán soá nguyeân thaáp nhaát hôn gaàn nhaát. . Hai maõ Cshort,1,n(i) vaø Cshort,1,n(i) ñöôïc ñònh nghóa töø maõ zn cô soá 4 (0[n[16.777.215) naèm trong taäp maõ S(2) trong baûng phía döôùi. Chuoãi maõ Zn(i), vôùi n ñöôïc theå hieän baèng 24 chöõ soá cô soá hai sau ñaây: n = (n23 n22 n21 … n0) vaø 0 [ n [ 16.777.215. Sau ñaây laø baûng saép xeáp Zn(i) vaøo Cshort,1,n(i) vaø Cshort,2,n(i), i= 0, 1, 2,…, 255 Zn(i) Cshort,1,n(i) Cshort,2,n(i) 0 +1 +1 1 -1 +1 2 -1 -1 3 +1 -1 Chuoãi naøy nhaän ñöôïc baèng caùch coäng mod 4 ba chuoãi: moät chuoãi cô soá 4 a(i), vaø hai chuoãi cô soá hai b(i) vaø d(i), trong ñoù naïp ban ñaàu ñöôïc xaùc ñònh töø maõ n. Chuoãi Zn(i) ñoä daøi 255 ñöôïc taïo ra theo quan heä sau Zn(i) = a(i) + 2b(i) + 2d(i) mod 4 , i= 0, 1, 2, 3, …, 254. Trong ñoù chuoãi cô soá boán a(i) ñöôïc taïo ra baèng ñeä quy töø ña thöùc taïo maõ g0(x) = x8 + x5 + 3x3 + x2 + 2x + 1 nhö sau: a(0) = 2n0 + 1 mod 4, a(i) = 2ni mod 4, i = 1, 2, …, 7. a(i) = 3a(i-3) + a(i-5) + 3a(i-6) + 2a(i-7) + 3a(i-8) mod 4, i= 8, 9, …, 254. Chuoãi cô soá hai b(i) ñöôïc taïo ra baèng ñeä quy töø ña thöùc taïo maõ g1(x)= x8 + x7 + x5 + x + 1 nhö sau: b(i) = n8+i mod 2, i = 0, 1, 2, …, 7 b(i) = b(i-1) + b(i-3) + b(i-7) + b(i-8) mod 2 , i = 8, 9, …, 254. Chuoãi cô soá hai d(i) ñöôïc taïo ra baèng ñeä quy töø ña thöùc taïo maõ g2(x)= x8 + x7 + x5 + x4 + 1 nhö sau: d(i) = n16+i mod 2, i = 0, 1, 2,…, 7 d(i) = d(i-1) + d(i-3) + d(i-4) + d(i-8 mod 2, i = 8, 9, …, 254. Chuoãi Zn(i) ñöôïc môû roäng ñeán ñoä daøi 256 chip baèng caùch ñaët Zn(255) = Zn(0). 2.2.2. Maõ ngaãu nhieân ñöôøng xuoáng Ñoái vôùi ñöôøng xuoáng thì söû duïng caùc maõ ngaãu nhieân daøi ñöôïc caét ngaén cho phuø hôïp vôùi ñoä daøi khung 10 ms ñeå phaân bieät caùc nuùt B (BTS) khaùc nhau. ÔÛ toác ñoä chip 3,84 Mchip/s ñoaïn maõ ñöôïc caét ngaén thaønh 38400 chip. Boä taïo maõ daøi ngaãu nhieân ñöôøng xuoáng coù theå cung caáp tôùi 218-1=262.143 maõ ñöôïc ñaùnh soá töø 0 ñeán 262.142. Tuy nhieân neáu söû duïng taát caû caùc maõ naøy ñeå tìm BTS thì quaù trình choïn oâ raát laâu. Ñeå ruùt ngaén quaù trình naøy, caùc maõ khaû duïng ñöôøng xuoáng phaûi ít hôn vaø ñöôïc chia thaønh 512 nhoùm, moãi nhoùm goàm 16 maõ trong ñoù 1 maõ sô caáp vaø 15 maõ thöù caáp. Baûng : aán ñònh caùc maõ thöù caáp cho caùc maõ sô caáp Nhoùm Maõ sô caáp Maõ thöù caáp 0 1 2 . . 510 511 0 16 32 . . 8160 8176 1-15 17-31 33-47 . . 8161-8175 8177-8191 Trong 512 maõ sô caáp laïi chia tieáp thaønh 64 nhoùm vôùi 8 maõ sô caáp trong moãi nhoùm. Soá thöù töï nhoùm maõ sô caáp Soá maõ sô caáp trong moãi nhoùm 0 1 2 . . . 62 62 0, 16, 32, 48, 64, 80, 96, 112 128, 144, 160, 176, 208, 228, 240 256, 272, 288, 304, 320, 336, 352, 368 . . . 7936, 7952, 7968, 7984, 8000, 8016, 8032, 8048 8064, 8080, 8096, 8112, 8128, 8114, 8160, 8176 Moãi BTS chæ ñöôïc aán ñònh moät maõ sô caáp duy nhaát vaø taát nhieân laø noù cuõng coù 15 maõ thöù caáp trong cuøng nhoùm lieân keát vôùi maõ sô caáp naøy. BTS söû duïng maõ sô caáp ñeå nhaän daïng noù cho caùc maùy UE trong oâ. Nhö vaäy caùc baûn tin tìm goïi caàn ñöôïc ngaãu nhieân hoùa baèng maõ ngaãu nhieân hoùa sô caáp cuûa oâ. Taát caû caùc truyeàn daãn töø BTS cuõng söû duïng maõ soâ caáp naøy. Taát nhieân laø moät oâ coù theå choïn moät maõ ngaãu nhieân thöù caáp ñeå phaùt caùc keânh ñeán moät ngöôøi söû duïng ñaët thuø. Tuy nhieân toát nhaát laø söû duïng maõ ngaãu nhieân sô caáp cho taát caû caùc cuoäc truyeàn daãn trong moät oâ ñeå giaûm toái ña nhieãu. Daïng maõ naøy laø maõ daøi daïng phöùc Slong,n coù daïng sau: Slong,n(i) = SIlong,n(i) + jSQlong,n(i) = Clong,n(i) + jClongn((i + 131072) mod (218-1))] Trong ñoù: . i= 0, 1, 2, 3…, 38399. . SIlong,n(i) ñöôïc xaây döïng treân sô sôû chuoãi maõ Gold Clong,n(i), coøn chuoãi SQlong,n(i) laø phieân baûn dòch 131072 chip cuûa Clong,n(i). Chuoãi Gold thöù n Clong,n(i), n= 0, 1, 2, 3, …, 218-2 , ñöôïc tính nhö sau: Clong,n(i) = x(i + n) mod (218 – 1) + y(i) mod 2, vôùi i= 0, 1, 2, 3, …, 218-2. Caùc chuoãi cô soá hai ñöôïc bieán ñoåi vaùo caùc chuoãi giaù trò thöïc Clong,n(i) löôõng cöïc baèng chuyeån ñoåi sau: +1 neáu Clong,n(i) =0 Clong,n(i) = -1 neáu Clong,n(i) = 1 Trong ñoù i= 0, 1, 2, 3,…, 218-2. 3. Caùc keânh vaät lyù ñöôøng leân Caùc kieåu keânh vaät lyù ñöôøng leân mang thoâng tin soá lieäu cuûa ngöôøi söû duïng vaø thoâng tin ñieàu khieån. Moät keânh vaät lyù ñöôøng leân ñöôïc coi laø toå hôïp cuûa taàn soá, maõ ngaãu nhieân, maõ ñònh keânh vaø caû pha töông ñoái. Keânh vaät lyù ñöôøng leân (UPCH) Keânh (UPCH) rieâng Keânh (UPCH) chung Keânh vaät lyù soá lieäu rieâng (DPDCH) Keânh vaät lyù rieâng ñieàu khieån (DPCCH) Keânh vaät lyù goùi chung (PCPCH) Keânh vaät lyù RACH (PRACH) Hình 3.6: Caùc keânh vaät lyù ñöôøng leân. Caùc keânh vaät lyù ñöôøng leân ñöôïc chæ ra hình 3.6: Noùi chung thì moät keânh vaät lyù chæ söû duïng moät maõ ñònh keânh lieân quan ñeán heä soá traûi phoå SF daønh cho keânh naùy. Khi caàn truyeàn moät keânh vaät lyù soá lieäu rieâng (DPDCH) ñöôøng leân, maõ ñònh keânh seõ laø: Cch,SF,k , trong ñoù k=SF/4. Vì theá neáu keânh coù toác ñoä 30 kb/s (goàm toác ñoä soá lieäu ngöôøi söû duïng coäng vôùi phaàn boå sung do maõ hoùa keânh) thì heä soá traûi phoå seõ laø: SF= (3,84 Mchip/s)/(30 kb/s) = 128 k = SF/4 = 128/4 = 32 do vaäy maõ ñònh keânh seõ laø Cch,128,32. Heä soá traûi phoå cuûa keânh DPCCH ñöôøng leân luoân luoân baèng 256 vaø maõ ñònh keânh cuûa keânh naùy laø Cch,256,0. Khi nhieàu keânh soá lieäu rieâng DPDCH ñöôøng leân ñöôïc phaùt vôùi toác ñoä ví duï 960 kbit/s thì moãi keânh DPDCH coù heä soá traûi phoå laø SF=3840/960=4 vaø maõ ñònh keânh cho moãi keânh laø Cch,4,k. Trong ñoù : . k=1 cho keânh DPDCH1 vaø DPDCH2. . k=1 cho keânh DPDCH3 vaø DPDCH4. . k=1 cho keânh DPDCH5 vaø DPDCH6. Chaúng haïn DPDCH3 vaø DPDCH4 ñeàu söû duïng chung maõ ñònh keânh Cch,4,2 = (1, -1, 1, -1). Ta thaáy trong tröôøng hôïp naøy hai keânh DPDCH cuøng söû duïng chung moät maõ ñònh keânh. Vì theá ñeå phaân bieät hai keânh naøy, moät keânh ñöôïc truyeàn ôû nhaùnh I coøn moät keânh truyeàn ôû nhaùnh Q hay coøn goïi laø gheùp keânh maõ I-Q. 3.1. Keânh vaät lyù soá lieäu rieâng (DPDCH) vaø keânh vaät lyù rieâng ñieàu khieån (DPCCH) 3.1.1. Sô ñoà traûi phoå vaø gheùp keânh DPDCH vaø DPCCH 3 DPDCH1 3 I Q I+jQ Slong, n hay Sshot, n Ngaãu nhieân hoùa phöùc j Hình 3.7: Sô ñoà toång quaùt traûi phoå vaø gheùp keânh vaät lyù ñöôøng leân DPDCH vaø DPCCH. DPDCH2 DPDCH3 DPDCH4 DPDCH5 DPDCH6 DPCCH Cd,1 Cd,2 Cd,3 Cd,4 Cd,5 Cd,6 Cc βd βd βd βd βd βd βc Tröôùc heát caùc keânh DPCCH vaø DPDCH cô soá hai ñöôïc trình baøy ôû caùc chuoãi giaù trò thöïc, nghóa laø ñöôïc saép xeáp sao cho ‘0’ ñöôïc ñaët vaøo ‘+1’, ‘1’ ñöôïc ñaët vaøo ‘-1’. DPCCH ñöôïc traûi phoå ñeán toác ñoä chip baèng maõ ñònh keânh Cc, coøn DPDCH thöù n ñöôïc goïi laø DPDCHn thì ñöôïc traûi phoå ñeán toác ñoä chip baèng maõ ñònh keânh Cd,n. Coù theå truyeàn ñoàng thôøi töø 1 ñeán 6 DPDCH (0 [ n [ 6). Sau khi caùc tín hieäu ñaõ traûi phoå thöïc hieän ñaùnh troïng soá baèng caùc heä soá khueách ñaïi, βc cho DPCCH vaø βd cho DPDCH. Caùc giaù trò β ñöôïc löôïng töû baèng caùc töø boán bit. Sau khi ñaùnh troïng soá, caùc luoàng chip giaù trò thöïc ôû caùc nhaùnh I vaø Q ñöôïc coäng vaø xöû lyù nhö caùc luoàng chip giaù trò phöùc. Sau ñoù tín hieäu giaù trò phöùa naøy ñöôïc ngaãu nhieân hoùa baèng moät maõ ngaãu nhieân hoùa giaù trò phöùc Slong,n hay Sshort,n phuï thuoäc vaøo maõ daøi hay maõ ngaén ñöôïc söû duïng. Maõ ngaãu nhieân hoùa ñöôïc ñoàng boä vôùi caùc khung voâ tuyeán coù nghóa laø chip ngaãu nhieân hoùa ñaàu tieân töông öùng vôùi môû ñaàu moät khung voâ tuyeán. Soá lieäu Nsoá lieäubit Khe #0 Khe #1 Khe #i Khe #14 Tkhe = 2560 chip, 10x2k bit (k= 0…6) 1 khung voâ tuyeán: Tf = 10 ms Hình 3.8: Caáu truùc khung voâ tuyeán cho DPDCH/ DPCCH. Hoa tieâu Nhoa tieâubit TFCI NTFCIbit FBI NFBIbit TPC NTPCbit DPDCH DPCCH 3.1.2. Caáu truùc khung vaø hoaït ñoäng cuûa DPDCH vaø DPCCH Keânh DPCH ñöôøng leân bao goàm keânh DPDCH vaø DPCCH ñöôïc gheùp theo maõ I vaø Q ñeå mang keânh truyeàn taûi rieâng DCH, noù coù caáu truùc khung voâ tuyeán nhö hình 3.8. Ngoaøi caáu truùc khung thì noù coøn coù caáu truùc ña khung 72 khung vôùi ñoä daøi 720 ms. Keânh truyeàn taûi rieâng ñöôøng leân (DCH) laø keânh rieâng duy nhaát ôû ñöôøng leân, mang thoâng tin töø caùc lôùp treân lôùp vaät lyù vaø daønh rieâng cho moät ngöôøi söû duïng bao goàm soá lieäu cho dòch vuï hieän thôøi cuõng nhö thoâng tin ñieàu khieån lôùp cao. Lôùp vaät lyù khoâng theå nhaän bieát ñöôïc noäi dung thoâng tin ñöôïc mang ôû keânh DCH, vì theá thoâng tin ñieàu khieån lôùp cao vaø soá lieäu cuûa ngöôøi söû duïng ñöôïc xöû lyù nhö nhau. Caáu truùc caùc tröôøng cuûa keânh DPDCH ñöôøng leân cho caùc toác ñoä soá lieäu khaùc nhau ñöôïc cho ôû baûng sau: Khuoân daïng #i Toác ñoä bit keânh (kbit/s) Toác ñoä kyù hieäu keânh (kbit/s) SF Soá bit/khung Soá bit/khe Nsoá lieäu 0 15 15 256 150 10 10 1 30 30 128 300 20 20 2 60 60 64 600 40 40 3 120 120 32 1200 80 80 4 240 240 16 2400 160 160 5 480 480 8 4800 320 320 6 960 960 4 9600 640 640 6 maõ song song 5760 5760 4 9600 640 640 Thoâng soá k ôû hình 3.8 xaùc ñònh toång soá bit trong moãi khe cuûa DPCH. Quan heä cuûa noù vôùi heä soá traûi phoå laø : SF = 256/2k . Vì k = 0, 1, 2, …, 6 neân heä soá traûi phoå cuûa noù coù theå thay ñoåi töø 256 ñeán 4. Caùc maãu bit hoa tieâu khaùc nhau cuûa caùc khe trong moät khung cho pheùp BS nhaän daïng ñöôïc bieân giôùi khung vaø vò trí hieän thôøi trong moät khung. Caùc bit TPC töø UE ñeå ñieàu khieån coâng suaát phaùt theo böôùc ñieàu khieån ñöôïc maïng quy ñònh (1 – 2 dB). Maõ hoùa keânh khoâng thöïc hieän cho TPC ñeå traùnh treã. Khi caùc bit TPC baèng 1 ñeå yeâu caàu BS taêng coâng suaát, traùi laïi caùc bit TPC baèng 0 yeâu caàu BS giaûm coâng suaát. Khi NTFCI = 0 thì BS thöïc hieän taùch soùng muø. Caùc bit thoâng tin phaûn hoài (FBI) ñöôïc söû duïng khi phaân taäp phaùt voøng kín ôû ñöôøng xuoáng, caùc bit naøy höôùng daãn BTS ñoàng chænh coâng suaát vaø pha cuûa caùc anten phaân taäp phaùt. Toác ñoä soá lieäu cuûa DPDCH coù theå thay ñoåi theo khung, vaø toác ñoä soá lieäu cuûa keânh DPDCH ñöôïc thoâng baùo ôû keânh DPCCH. DPCCH ñöôïc phaùt lieân tuïc vaø thoâng tin veà soá lieäu khung DPDCH hieän thôøi ñöôïc phaùt ôû TFCI. Neáu giaûi maõ TFCI khoâng ñuùng thì toaøn boä khung soá bò maát. TFCI laø chæ thò khuoân daïng soá lieäu cuûa moät khung do vaäy khi TFCI bò maát thì khoâng aûnh höôûng ñeán caùc khung khaùc. Thoâng thöôøng ñoä tin caäy cuûa TFCI cao hôn ñoä tin caäy cuûa vieäc phaùt hieän soá lieäu ngöôøi söû duïng ôû keânh DPDCH neân ít xaûy ra maát TFCI. Thoâng tin ñieàu khieån lôùp vaät lyù ñöôïc mang bôûi keânh ñieàu khieån vaät lyù rieâng (DPCCH). Keânh naøy coù toác ñoä soá lieäu coá ñònh 15 kbit/s vaø heä soá traûi phoå coá ñònh baèng 256. Thoâng tin lôùp cao hôn bao goàm soá lieäu cuûa ngöôøi söû duïng ñöôïc mang ôû keânh DPDCH vôùi daûi heä soá traûi phoå töø 4 ñeán 256. Truyeàn daãn ñöôøng leân coù theå goàm moät hay nhieàu keânh DPDCH vôùi heä soá phoå thay ñoåi vaø moät keânh DPCCH duy nhaát vôùi heä soá traûi phoå coá ñònh. 3.2. Keânh vaät lyù truy nhaäp ngaãu nhieân (PRACH) 3.2.1. Sô ñoà traûi phoå vaø gheùp keânh PRACH Keânh PRACH goàm hai phaàn: phaàn tieàn toá vaø phaàn baûn tin. Phaàn tieàn toá Phaàn tieàn toá goàm moät maõ giaù trò phöùc ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Cpre,n,s(k) = Sr-pre,n(k) x Csig,s(k) x ej(π/4 + π/2k) k = 0, 1, 2, 3, …, 4095. Trong ñoù k=0 töông öùng vôùi chip ñöôïc phaùt ñaàu tieân, Csig,s laø chöõ kyù tieàn toá, coøn Sr-pre,n(k) laø maõ ngaãu nhieân hoùa tieàn toá. Sr-pre,n(k) ñöôïc xaây döïng treân cô sôû maõ ngaãu nhieân hoùa daøi : Sr-pre,n(k) = Clong,1,n(i) , i = 0, 1, 2, 3, …, 4095 Trong ñoù Clong,1,n(i) nhö cuûa maõ ngaãu nhieân daøi ñöôøng leân xeùt ôû phaàn treân. Phaàn soá lieäu cuûa PRACH Phaàn ñieàu khieån cuûa PRACH Cd βd βc Cc j I Q I + jQ Sr-msg,n Hình 3.9: Phaàn baûn tin cuûa keânh vaät lyù PRACH. Sô ñoà keânh PRACH cho phaàn baûn tin Phaàn baûn tin goàm phaàn soá lieäu vaø phaàn ñieàu khieån. Caùc bit cuûa hai phaàn naøy tröôùc khi traûi phoå ñöôïc saép xeáp sao cho: giaù trò ‘0’ ñöôïc ñaët vaøo ‘+1’, coøn giaù trò ‘1’ ñöôïc ñaët vaøo ‘-1’. Phaàn ñieàu khieån ñöôïc traûi phoå ñeán toác ñoä chip baèng maõ ñònh keânh Cc, coøn phaàn soá lieäu ñöôïc traûi phoå baèng maõ ñònh keânh Cd. Maõ ñònh keânh cho phaàn soá lieäu PRACH vôùi heä soá traûi phoå töø 32 ñeán 256 ñöôïc choïn : Cd = Cch,SF,m Trong ñoù .m = SF x (s-1)/16 , .s : 1[ s [ 16 töông öùng vôùi nuùt caây coù 16 nhaùnh, ñoä daøi moãi nhaùnh laø 16. Maõ ñònh keânh cho phaàn ñieàu khieån Cc coù SF =256 vaø ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Cc = Cch,256,m Trong ñoù m = 16(s-1) +15. Sau khi ñònh keânh, caùc tín hieäu giaù trò thöïc ñöôïc ñaùnh troïng soá baèng caùc heä soá khueách ñaïi. Sau khi ñaùnh troïng soá, caùc tín hieäu luoàng chip ñöôïc xöû lyù nhö luoàng chip phöùc vaø ñöôïc ngaãu nhieân hoùa baèng maõ ngaãu nhieân hoùa phöùc Sr-msg,n. Maõ ngaãu nhieân hoùa 10 ms ñöôïc ñoàng boä vôùi caùc khung 10 ms cuûa phaàn baûn tin. Sr-msg,n ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Sr-msg,n(i) = Slong,(i + 4096) , i= 0, 1, 2, …, 38399. Trong ñoù chæ soá thaáp nhaát töông öùng vôùi chip ñöôïc phaùt ñaàu tieân. 3.2.2. Caáu truùc khung vaø hoaït ñoäng cuûa PRACH Keânh PRACH duøng ñeå mang keânh RACH. Keânh truy nhaäp ngaãu nhieân RACH laø keânh truyeàn taûi ñöôøng leân ñöôïc söû duïng ñeå mang thoâng tin ñieàu khieån töø UE nhö yeâu caàu thieát laäp moät keát noái. Cuõng coù theå söû duïng keânh naøy ñeå phaùt ñi caùc cuïm nhoû soá lieäu goùi töø UE trong thôøi gian töø 10 ñeán 20 ms. Ñeå hoaït ñoäng ñuùng heä thoáng phaûi thu ñöôïc keânh truy nhaäp ngaãu nhieân töø toaøn boä vuøng phuû cuûa oâ. Tieàn toá Tieàn toá Tieàn toá Phaàn baûn tin Tieàn toá Tieàn toá Tieàn toá Phaàn baûn tin 4096 chip 4096 chip 10 ms ( 1 khung ) 20 ms ( 2 khung) Hình 3.10: Caáu truùc phaùt truy nhaäp ngaãu nhieân. Caáu truùc phaùt truy nhaäp ngaãu nhieân cho ôû hình 3.10. Phaùt truy nhaäp ngaãu nhieân goàm moät hay nhieàu tieàn toá truy nhaäp daøi 4096 chip. UE thoâng baùo ñoä daøi phaàn baûn tin cho maïng baèng caùc khe truy nhaäp. Caùc lôùp cao hôn seõ quy ñònh chöõ kyù vaø khe thôøi gian truy nhaäp naøo ñöôïc söû duïng cho ñoä daøi baûn tin naøo. Phaàn baûn tin cuûa RACH Caáu truùc khung voâ tuyeán cuûa PRACH