Doko.vn Cong Nghe Thong Tin Di Dong WC

Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Hữu Phát

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển mạng mẽ của ngành viễn thông đã đòi hỏi

các ngành dịch vụ phải đa dạng và không ngừng cải tiến, bổ sung. Với số người

sử dụng ngày càng tăng. Vì vậy phải có những công nghệ mới với dung lượng

cao hơn, giá thành thấp hơn, dịch vụ đa dạng và chất lượng cao hơn để đáp ứng

nhu cầu của khách hàng.

Rất nhiều công nghệ viễn thông và thông tin di động đã xuất hiện. Từ

thế hệ thứ nhất 1G đã sử dụng công nghệ truy nhập phân chia theo tần số

FDMA. Tiếp đến là thế hê 2G và hiện nay các yêu cầu mới về dịch vụ của các

hệ thống thông tin di động, nhất là các dịch vụ truyền số liệu đòi hỏi các nhà

khai thác phải đưa ra hệ thông thông tin di động thế hệ mới thứ 3. Hệ thống

viễn thông di động toàn cầu (USMTS) sử dụng kĩ thuật WCDMA FDD.

Với hai công nghệ triển vọng cho thông tin di động thế hệ thứ 3 là

CDMA2000 và WCDMA. Hiện nay đa phần điện thoại di đụng trờn thế giới

đang sử dụng công nghệ GSM.Bờn cạnh đó công nghệ WCDMA lại tương

thích với GSM và hoàn toàn có thể nâng cấp từ mạng GSM giá rẻ.

Vì nhưng lớ đú mà em đã chọn WCDMA làm đề tài cho đồ án tốt

nghiờp của mình. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Hữu Phỏt đó

tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình để em hoàn thành bản đồ án này.

Do bản thân còn nhiều hạn chế nên quyển đồ án sẽ không tránh khỏi

những thiếu sót vì vậy rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các

bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 25 tháng 5 năm 2007

Sinh viên

Sinh viên thực hiện:Hồ Ngân Giáp.


BẢNG TRA CỨU CÁC TỪ VIẾT TẮT

AICH Acquisition Indication

Channel

Kênh chỉ thị thu được

AMCS Adaptive Modulation and

Coding

Điều chế và mã hóa thíc ứng

ARQ Automatic Repeat Request Yêu cầu tự động lặp

BCCH Broadcast Control Channel Kênh quảng điều khiển quảng

bá

DC Dedicated Control Điều khiển dành riêng

BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá

BLER Block Error Rate Tỉ lệ lỗi khối

BMC Broadcast/ Multicast Control Điều khiển truyền quảng

bá/truyền Multicast

BS Base Station Trạm gốc

DTX Discontinuous Transmission Truyền phát gián đoạn

CC Chase Combining Kết hợp khuông

CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh

CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung

CCH Control Channel Kênh điều khiển

CCPCH Common Control Physical

Channel

Kênh vật lý điều khiển chung

CDMA Code Division Multiple

Access

Đa truy nhập phân chia theo

mã

CDMA2000-

DO

CDMA2000- Data Only CDMA2000 chỉ cho dữ liệu

CDMA2000-

DV

CDMA2000-Data and voice CDMA2000 cho dữ liệu và

thoại

CLPC Closed Loop Power Control Điều khiển công suất vòng kín



CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung

CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung

CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh

CRC Cyclic Redudancy Check Kết hợp kiểm tra dư thừa chu

kỳ

CTCH Common Trafic Channel Kênh lưu lượng chung

DC Dedicated Control Điều khiển dành riêng

DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng

DLPCH Downlink Physical Channel Kênh vật lý hướng xuống

DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý dành riêng

DPCCH Dedicated Physical Control

Channel

Kênh vật lý điều khiển dành

riêng

DPDCH Dedicated Physical Data

Channel

Kênh dữ liệu vật lý dành riêng

DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ hướng xuống

DTCH Dedicated Trafic Channel Kênh lưu lượng dành riêng

DTX Discontinuous Transmission Truyền phát gián đoạn

ETSI European

Telecommunication Standars

Institute

Hiệp hội tiêu chuẩn viễn

thông châu Âu

FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống

FBI Feed Back Information Thông tin phản hồi

FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần

số

FDMA Frequence Division Multiple

Access


tần số

FPLMTS Future Public Land Mobile Các hệ thống viễn thông di



Telecommunications Systems động đất liền công cộng tương

lai

GC General Control Điều khiển chung

GPS Global Position System Hệ thống định vị toàn cầu

GSM Global System for Mobile

Communication

Hệ thống thông tin di động

toàn cầu

H-ARQ Hybrid- Automatic Repeat

Request

Yêu cầu lặp tự động lai

HSC Hierachical Cell Structure Cấu trúc cell phân bậc

HSDPA Hight Speed Downlink

Packet Access

Truy nhập gói đường xuống

tốc độ cao.

HS-DSCH Hight-Speed Downlink

Shared Channel

Kênh chia sẻ đường xuống tốc

độ cao

HSPA Hight-Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao

IMS IP- Multimedia Service Phục vụ IP đa phương tiện

IMT-2000 International Mobile

Telecommunications in the

year 2000

Viễn thông di động quốc tế

trong năm 2000

IR Incremental Redudancy Độ dư gia tăng

ITU International

Telecommunications Union

Hiệp hội viễn thông quốc tế

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi

trường truyền thông

MS Mobile Station Trạm di động

MSC Mobile Service Switching

Centrer

Trung tâm chuyển mạch kênh

NB Node B Nút B

Nt Notification Thông báo



OCCCH ODMA Common Control

Channel

Kênh điều khiển chung cho

ODMA

ODCCH ODMA Dedicated Control

Channel

Kênh điều khiển dành riêng

cho ODMA

ODMA Opportunity Driver Multiple

Access

Đa truy nhập theo cơ hội

ODTCH ODMA Dedicated Trafic

Channel ODMA

Kênh lưu lượng dành riêng

cho ODMA

OLPC Open Loop Power Control Điều khiển công suất vòng mở

OVSF Orthogonal Variable

Spreading Factor

Hệ số trải phổ biến đổi trực

giao

PCCC Parallel Concatenated

Convolutional Code

Mã xoán móc nối song song

PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển nhắn tin

PCH Paging Channel Kênh nhắn tin

PCPCH Physical Common Packet

Channel

Kênh vật lý gói chung

PDCP Packet Data Convergence

Protocol

Giao thức hội tụ dữ liệu gói

PDSCH Hight-Speed Physical

Downlink Shared Channel

Kênh vật lý chia sẻ đường

xuống tốc độ cao

PICH Page Indicator Channel Kênh chỉ thị trang

PN Pseudo-Random Noise Tạp âm giả ngẫu nhiên

PRACH Physical Random Access Kênh vật lý truy nhập ngẫu

nhiên

QPSK Quadrature Phase Shift

Keying

Khóa dịch pha cầu phương

RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên



RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến

RRC Radio Resource Control Kiểm soát tài nguyên vô tuyến

SCH Synchrronozation Channel Kênh đồng bộ

SF Spreading Factor Hệ số trải phổ

SGSN Serving General Packet Radic

Service Support Node

Nút hỗ trợ chuyển mạch gói

SHCCH Shared Channel Control

Channel

Kênh điều khiển chia sẻ kênh

SAW Stop And Wait Dừng và chờ

TAB Time Alignment Bit Bít sắp hàng thời gian

TCH Trafic Channel Kênh lưu lượng

TCP Transparent Power Control Điều khiển công suất trong

suốt

TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời

gian

TDMA Time Division Multiple

Access


thời gian

TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối

TFCI Transport Format

Combination Indicator

Chỉ thị kết hợp định dạng

truyền

TPC Transmit Power Control Điều khiển công suất truyền

TTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian đan xen

truyền dẫn

UE User Equipment Thiết bị người sử dụng

ULPCH Uplink Physical Channel Kênh vật lý hướng lên

UMTS Universal Mobile

Telecommunications System

Hệ thống thông tin di động đa

năng



USTS Uplink Synchronous

Transmission Scheme

Phối hợp truyền đồng bộ ở

hứong lên

UTRA UMTS Terrestrial Radio

Access

Truy nhập vô tuyến mặt đất

UMTS

UTRAN UMTS Terrestrial Radio

Access Network

Mạng thâm nhập vô tuyến mặt

đất theo tiêu chuẩn UMTS

VL Very Large Rất lớn

WCDMA Wideband CDMA CDMA băng rộng

3GPP The Third- Generation

Parnership Project

Tổ chức những người bạn hợp

tác về 3G



CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG

1. 1. Mở đầu

Sự phát triển mạnh mẽ và nhanh chóng của các dịch vụ số liệu mà trước

nhất la IP đã đặt ra yêu cầu mới đối với công nghiệp viễn thông di động. Thông

tin di động thế hệ hai mặc dù đã sử dụng công nghệ số nhưng vì là hệ thống

băng thông hẹp và được xây dung trên cơ chế chuyển mạch kờnh nờn không

thể đáp ứng được các dịch vụ mới này. Trong bối cảnh đó ITU đã đua ra đề án

tiêu chuẩn hoá hệ thống thông tin di động thế hệ bavới tên gọi IMT-2000. IMT-

2000 đã mở rộng đáng kể khả nănh cung cấp dịch vụ và cho phép sử dụng

nhiều phương tiện thông tin. Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năng

mới nhưng cũng đồng thời đảm bảo sự phát triển liên tục của thông tin di động

thế hệ 2 (2G) vào những năm 2000. Thông tin di động thế hệ 3xây dựng trên cơ

sở IMT-2000 đã được đua vào phục vụ từ năm 2001. Các hệ thông 3G sẽ cung

cấp rất nhiều dịch vụ viễn thông bao gồm: tiếng, số liệu tốc độ bít thấp và bít

cao, đa phương tiện, video cho người sử dụnglàm việc ở cả các phương tiện

công cộng lẫn tư nhân (vùng công sở, vùng dân cư, phương tiện vận tải…).

Các tiêu chí để xây dựng IMT-2000 như sau:

1. Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 GHz như sau:

* Đường lên: 1885-2025 MHz.

* Đường xuống: 2110-2200 MHz.

2. Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô

tuyến:

* Tích hợp các mạng thông tin vô tuyến và hữu tuyến.

* Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông.

3. Sử dụng các phương tiện khai thác khác nhau:

* Trong công sở

* Ngoài đường

* Trên xe



* Vệ tinh.

4. Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:

* Các phương tiện từ nhà ảo (VHE: Vitual Home Enviroment) trên cơ

sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng toàn cầu

* Đảm bảo chuyển mạng quốc tế

* Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu

chuyển mạch kờnhvà số liệu chuyển mạch gói.

5. Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện

Môi trường hoạt đông của IMT-2000 được chia thành bốn vùng với các

tốc độ bít Rb phục vụ như sau:

Vùng 1: Trong nhà, ụ picụ, Rb

Vùng 2: Thành phố, ô micro, Rb

Vùng 3: Ngoại ô, ô macro, Rb

Vùng 4: Toàn cầu, Rb

Có thể tổng kết các dịch vụ do IMT-2000 cung cấp ở bảng dưới:

Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết



Dịch vụ di

động

Dịch vụ di động Di động đầu cuối/ di động cá nhân/ di động

dịch vụ

Dịch vụ thông tin

định vị

Theo dõi di động/ theo dõi di động thông

minh

Dịch vụ viễn

thông

Dịch vụ âm thanh Dịch vụ âm thanh chất lượng cao (16-64kbps)

Dịch vụ truyền thanh AM

(32- 64kbps)

Dịch vụ truyền thanh FM

(64-384kbps)

Dịch vụ số liệu

Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình (64-144

kbps)

Dịch vụ số liệu tốc độ tương đối cao

(144kbps-2Mbps)

Dịch vụ số liệu tốc độ cao ( )

Dịch vụ đa

phương tiện

Dịch vụ Video (384 kbps)

Dịch vụ chuyển động (384 kbps-2Mbps)

Dịch vụ chuyển động thời gian thực (

Dịch vụ

internet

Dịch vụ internet

đơn giản

Dịch vụ truy nhập Web (384kbps-2Mbps)


thời gian thực


(384kbps-2Mbps)


đa phương tiện

Dịch vụ Website đa phương tiện thời gian

thực

Bảng 1.1: Tổng kết dịch vụ IMT - 2000

1. 2. Các tiêu chuẩn hệ thống thông tin di động thế hệ ba.



*** Hiện nay hai tiêu chuẩn đã được chấp thuận cho IMT-2000 là:

* WCDMA được xây dung từ 3GPP

* CDMA - 2000 được xây dựng từ 3GPP2.

So sánh các thông số giao diện vô tuyến ở 2 tiêu chuẩn nói trên:

WCDMA CDMA2000

Sơ đồ đa truy nhập DS-CDMA băng rộng CD đa sang mang

Độ rộng băng tần

(MHz) 5/10/15/20 1, 25/5/10/15/20

Tốc độ chip

(Mcps)

1, 18/3, 84/7, 68/11, 52/15,

36

1,2288/3, 6864/7, 2738/11,

0592/14, 7456

Độ dài khung 10ms 5/20ms

Đồng bộ giữa các

BTSDị bộ/đồng bộ Đồng bộ

Điều chế ĐX/ĐL QPSK/BPSK QPSK/BPSK

Trải phổ ĐX/ĐL QPSK/OCQPSK(HPSK) QPSK/OCQPSK(HPSK)

Vocoder CS-ACELP/AMR EVRC, QCELP(13kbps)

Tổ chức tiêu chuẩn 3GPP/ETSI/ARIB 3GPP2/TIA/TTA/ARIB

Bảng 1.2: So sánh các thông số giao diện vô tuyến của 2 tiêu chuẩn trên

OCQPSK(HPSK): Conjugate Structure-Algebaraic Code Excited Linear

Prediction: Dự báo tuyến tính kích thích theo mã đại số-cấu trúc phức hợp

EVRC: Ennhanced Variabler Rate Coder: Bộ mó hoỏ tốc độ thay đổi tăng

cường.

1. 2. 1 Tiêu chuẩn WCDMA

UMTS là thuật ngữ được ETSI nhóm SMG về hệ thống thông tin di động

vô tuyến 3G ở châu Âu đưa ra. Các hoạt động nghiên cứu về UMTS trong ETSI

được hỗ trợ bởi chương trình có tài trợ của EU, như RACE và ACTS. Chương

trình RACE gồm hai giai đoạn, bắt đầu vào năm 1988 và kết thúc vào năm

1995. Đối tượng của chương trình này là khám phá và phát triển “testbed” cho



các công nghệ giao diện vô tuyến đề cử. Trong dự án FRAMES của ACTS, hai

kiểu (chế độ) đa truy nhập đã được chọn để nghiên cứu tiếp làm đề xuất cho

truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRA). Chúng dựa trên TDMA có và

không có trải phổ và dựa trên WCDMA.

Đến tháng 1/1997, ARIB đã quyết định chấp nhận WCDMA làm công

nghệ truy nhập vô tuyến mặt đất cho đề xuất IMT-2000 của mình và nỗ lực cụ

thể hóa các chỉ tiêu kỹ thuật của, công nghệ này. Dưới ảnh hưởng của sự hỗ trợ

mạnh mẽ cho WCDMA trên toàn cầu và quyết định sớm từ ARIB, một thỏa

thuận nhất trí của ETSI đã đạt được vào tháng 1/1998 về việc chấp nhận

WCDMA làm công nghệ truy nhập vô tuyến mặt đất cho UMTS. Sau đó ARIB

và ETSI đã phối hợp hai chuẩn của họ để có một công nghệ WCDMA thống

nhất. Phần này sẽ đề cập các đặc tính chính của RTT mặt đất trong các đề xuất

của ETSI và ARIB mà có tể áp dụng cho cả UTRA và IMT-2000.

1. 2. 2 Đặc tính của UTRA/IMT-2000

Phổ tần được đề xuất cho UTRA và IMT-2000 được minh họa trong hình

1.1 và hình 1.2 Có thể thấy, UTRA và IMT-2000 không thể sử dụng toàn bộ

phổ tần cho hệ thống vô tuyến di động 3G do các băng tần đã được phân bốn

phần cho DECT và PHS.

Cụ thể, tín hiệu hướng lên và hướng xuống được hình thành trên hai tần số

sóng mang khác nhau và , phân cách nhau bởi khoảng dãn băng ở chế độ

FDD Trái lại chế độ TDD dùng chung một kênh tần số , nhưng khác khe thời

gian như thấy trong hình 1.1 và hình 1.2, cặp băng 1920-1980 Mhz và 2110-

2170 Mhz được phân định cho chế độ FDD ở hướng xuống và hướng lên tương

ứng, còn chế độ TDD hoạt động trong băn tần còn lại.

Tuy nhiên với các dịch vụ không đối xứng thì chỉ yêu cầu các băng

FDD và do đó tuyến TDD linh động hơn có thể tăng gấp đôi dung lượng của

tuyến bằng cách phân định mọi khe thời gian cho một hướng truyền. Các tham

số được thiết kế cho hoạt động FDD và TDD sao cho chúng tương thích lẫn



nhau để dễ dàng thực hiện đầu cuối hai chế độ có thể sử dụng dịch vụ của cả

nhà khai thác FDD và TDD.

Bảng 1.3 chỉ ra các tham số cơ bản của UTRA/IMT-2000. Cả hai hệ

thống hoạt động ở tốc độ chip cơ sở 4,096 Mcps, hiện nay đã được đổi thành

3,84 Mcps, tạo ra băng thông 5Mhz. Khi dùng bộ lọc dạng xung cos nâng

Nyquist với hệ số uốn là 0,22. IMT-2000 cú thờm một tốc độ chip thấp hơn là

1,024 Mcps ứng với băng thông 1,25 Mhz. Tốc độ chip gia tăng 8,192 Mcps và

16,384 Mcps cũng được đưa ra cho tốc độ bit người sử dụng cao hơn (>

2Mcps) .

Hình 1.1: Phần phổ đề xuất của UTRA

Hình 1.2: Phần phổ đề xuất của IMT-2000

UTRA/IMT-2000 thỏa mãn các yêu cầu của hệ thống vô tuyến di động thế

hệ 3 bằng cách cung cấp dải tốc độ truy nhập tới 2Mcps. Các dịch vụ khác nhau

với tốc độ bit và QoS khác nhau đề có thể được hỗ trợ nhờ mã hệ số trải phổ

khả biến trực giao OVSF. Trái ngược với kênh hoa tiêu chung của hệ thống IS-

95, hệ thống thế hệ 3 UTRA/IMT-2000 dựng cỏc ký hiệu hoa tiêu riêng nằmg

trong luồng dữ liệu của người sử dụng. Chùng có thể được dùng để hỗ trợ hoạt

động của anten thích nghi ở trạm gốc.


WCDMA(TDD)

WCDMAUplink (FDD)

MSS WCDMA(TDD)

WCDMADownlink (FDD)

MSS

1900 1920 1980 2010 2025 2110 2170 2220

WCDMAUplink (FDD)

MSS WCDMA(TDD)

WCDMADownlink (FDD)

MSS

1920 1980 2010 2025 2110 2170 2220


Dựng kênh hoa tiêu chung hay chốn kờnh hoa tiêu riêng vào dữ liệu, vẫn

đề dựng tỏch tương quan. Tách tương quan tạo ra chỉ tiêu tốt hơn tỏch khụng

tương quan. Hơn nữa, cỏc mã trải phổ ngắn cho phép thực hiện nhiều kỹ thuật

nâng cao chỉ tiêu khác nhau nhờ các bộ triệt nhiễu và thuật toán phối hợp. Để

hỗ trợ triển khai hệ thống linh động ở môi trường trong nhà và ngoài trời, hoạt

“động đồng bộ giữa các cell với nhau” được sử dụng ở chế độ FDD. Do đó

không cần nguồn định thời gian như hệ thống định vị toàn cầu (GPS) .

Tuy nhiên, ở chế độ TDD, đồng bộ liên cell được yêu cầu để có thể truy

nhập xuyên suốt các khe thời gian của trạm gốc lân cận khi chuyển cell. Điều

đó thực hiện được bằng cách duy trì đồng bộ giữa các trạm gốc.

1. 2. 3 IMT-2000

IMT-2000 (International Mobile Telecommunications in the year 2000) là

“sự bảo trợ” (“umbrella Specification”) của toàn bộ các hệ thống 3G. IMT-

2000 là tầm nhìn của hiệp hội viễn thông quốc tế (ITU-International

Telecommunications Union) về sự truy nhập không dây toàn cầu trong thế kỷ

21. IMT-2000 là tên mới cho các hệ thống di động 3G, thay thế cho tên cũ là

“Cỏc hệ thống viễn thông di động đất liền công cộng tương lai’’ (FPLMTS-

Future Public Land Mobile Telecommunications Systems). FPLMTS là mục

tiêu của sự phát triển hệ thống viễn thông di động bao gồm giao diện không

gian và cơ sở hạ tầng.

Các thủ tục chính của giao diện không gian IMT-2000 là:

1. Bao phủ toàn bộ và tốc độ là 144kbps trong một cell lớn (ví dụ như trong

một khu vực lớn như ở thành phố) ; lưu động (cho xe cộ)

2. Bao phủ vừa phải tại 384kbps trong một cell nhỏ (ví dụ như một vài km

vuông) .

3. Bao phủ giới hạn tại trên 2Mbps trong một pico cell; cố định.

4. Hiệu suất trải phổ cao được so sánh với cá hệ thống hiện thời.

5. Tính linh động cao để mở và kết hợp các dịch vụ mới tại các tốc độ bit khác

nhau và các thủ tục .



Một trong nhiều kỹ thuật phổ biến được phát triển cho IMT-2000 là

CDMA băng rộng WCDMA (Wideband CDMA). Nú có hai phiên bản: CDMA

2000 và WCDMA. Cả hai phiên bản khác nhau về tốc độ chip, cấu trúc kênh

hướng xuống, và sự đồng bộ mạng, nhưng cả hai đều đưa lại sự đàm thoại vô

tuyến với dung lượng cao hơn và giá thành thấp hơn các hệ thống 2G và 2, 5G.

Phiên bản sau cùng được đưa ra vào tháng 1 năm 1998 bởi hiệp hội tiêu chuẩn

viễn thông chõu õu ETSI (European Telecommunications Standards Institute) ,

bằng sự đề xuất của họ với ITU cho sự trải phổ song công phân chia theo tần số

FDD của IMT-2000. Sự đề xuất của ETSI được nhận biết như sự truy nhập vô

tuyến mặt đất UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access System) (UMTS-

Universal Mobile Telecommunications System – Hệ thống thông tin di động đa

năng) .

IMT-2000 bao gồm các chuẩn sau:

* IMT-2000 CDMA trải phổ trực tiếp: WCDMA (UTRAN FDD) .

* IMT-2000 CDMA đa sóng mang: CDMA 2000.

* ITM-2000 CDMA TDD: TDD-SCDMA (UTRAN TDD) .

* IMT-2000 TDMA đơn sóng mang: UWC-136 (EDGE-Enhanced Data for

GSM Evolution) .

* IMT-2000 FDMA/TDMA: DECT.

* Tất cả các tiêu chuẩn trên không tương thích với nhau.

ETSI-UTRA được đặt nền tảng bởi kỹ thuật CDMA chuỗi trực tiếp (DS-Direct

Sequence) băng rộng 5Mhz với tốc độ 4,096 Mcps. Mạng UTRA hay viết tắt là

UTRAN (UTRA Network) được kết nối với một mạng lõi GSM mở để cung

cấp cả hai dịch vụ chuyển mạch vòng và chuyển mạch gói. Tốc độ chip có thể

được mở rộng lờn cỏc tốc độ cao hơn là 8,192 Mcps và 16, 384 Mcps.

WCDMA được chọn cho sự hoạt động của FDD (băng tần UMTS kép), và

CDMA phân chia theo thời gian (TD/CDMA) được chọn cho sự hoạt động của

TDD (băng tần UMTS khụng kộp). Sự chọn lựa này làm cho hiệu quả của



UTRA bao phủ toàn bộ hoạt động và tận dụng đầy đủ sự phân phối trải phổ

UMTS.

Đối với các băng tần kép, sự trải phổ sẽ vào khoảng 1920-1980 và 2110-

2170 Mhz. Đối với các băng tần khụng kộp, được cấp phát cho tổng cộng là 35

Mhz. Việc nhận dạng trải phổ giúp cho việc nhận dạng các dải tần 2Ghz cho

hoạt động của IMT-2000.

1. 3 Các đặc điểm quan trọng của WCDMA

Các đặc điểm chính tạo cho WCDMA một sự ưu việt là giao diện không

gian cho các hệ thống 3G bao bồm:

1. Cải tiến hơn nữa các hệ thống thế hệ thứ 2 (2G); nâng cao dung lượng

và khả năng bao phủ.

2. Hỗ trợ một phạm vi rộng các dịch vụ tại tốc độ lên tới 2Mbps.

3. Bổ sung các dịch vụ mềm dẻo và cung cấp các dịch vụ song song tích

hợp trong sự kết nối vật lý đơn.

4. Có hai chế độ hoạt động dữ liệu gói: chế độ hoạt động gúi kờnh dành

riêng và kênh chung.

5. Truy nhập gói hiệu quả và nhanh.

6. Hỗ trợ cùng tần số, khác tần số, các chuyển giao GSM-UTRA.

7. Hỗ trợ cho việc tăng hiệu suất như các mảng anten thích ứng, sự dũ

tỡm đa người sử dụng, và loại trừ nhiễu giao thoa.

8. Sự hoạt động của các trạm truyền nhận gốc BTS không đồng bộ.

9. Điều khiển công suất truyền nhanh (TPC-Transmit Power Control)

trong cả hai hướng.

1. 4 Các tham số chính của WCDMA

Tốc độ chip 3. 84 Mcps (UTRA cũ: 4, 096/8. 192/16. 384)



Tốc độ bit kênh FDD (UL): 16/32/64/128/256/512/1024.

(DL): 32/64/128/512/1024/2048.

TDD (UL&DL): 512/1024/2048/4096.

Độ rộng băng tần UTRA: 5/10/20 Mhz

IMT-2000: 1, 25/5/10/20

Công nghệ truy nhập

vô tuyến

FDD: DS-CDMA

TDD: TDMA/CDMA

Hệ số uốn Nyquist 0, 22

Chế độ song công FDD và TDD

Môi trường hoạt

độngTrong nhà/ngoài trời đến trong nhà/trên xe

Cấu trúc kênh RF

hướng xuốngTrải phổ trực tiếp

Độ dài khung 10ms

Điều chế trải phổ Hướng xuống: QPSK cân bằng.

Hướng lên: QPSK. Mạch truyền phức hợp.

Điều chế dữ liệu Hướng xuống: QPSK.

Hướng lên: BPSK.

Cơ cấu tách Tương quan với ký tự hoa tiêu ghép kênh theo thời

gian.

Hoạt động liên cell FDD: dị bộ

TDD: Đồng bộ

Dải động công suất

phát80dB (UL); 30dB (DL)

Mã kênh Các mã xoán và mã turbo

Phát hiện kết nối Sử dụng pilot ghép thời gian dành riêng (hướng lên

và hướng xuống), pilot chung cho hướng xuống.

Ghép kênh hướng

xuống

Kênh dữ liệu và kênh điều khiển ghép thời gian.



Ghép kênh hướng

lên

Kênh điều khiển và kênh pilot ghép thời gian,

ghép I&Q cho kênh dữ liệu và kênh điều khiển

Đa tốc độ Trải phổ biến đổi và đa mã

Hệ số trải phổ Hướng xuống: 4 – 256 (khả biến)

Hướng lên: 4 – 512 (khả biến )

Điều khiển công suất Vòng mở và vòng kín (1, 6khz)

Trải phổ hướng

xuống

Mã OVSF dài để phân biệt kênh

Mã Gold dài để phân biệt cell và người

sử dụng (chu kỳ ngắn 10ms) .

Trải phổ hướng lên Mã dài OVSF và mã dài Gold để phân biệt người

dùng (các kíp thời gian khác nhau trong kênh I và Q,

chu kỳ ngắn 10ms) .

Chuyển giao Chuyển giao mềm và chuyển giao khác tần số

Bảng 1.3: Các tham số chính của WCDMA

1. 5 Các ưu điểm về mặt kỹ thuật của WCDMA

Một vài lợi ích về mặt kỹ thuật của WCDMA nhìn chung bao gồm:

1. 5. 1 Dung lượng

Băng tần rộng trong WCDMA cho phép phát triển trong việc thực thi trên

khắp các hệ thống tế bào trước, bởi fading của tín hiệu vô tuyến bị giảm đi. Các

bộ thu phát RF WCDMA có thể cung cấp gấp 8 lần số người sử dụng đàm thoại

so với các bộ thu phát băng hẹp. Mỗi sóng mang RF có thể điều khiển 100 cuộc

gọi đàm thoại cựng lỳc, hay 50 sự truyền dữ liệu cựng lỳc. Dung lượng của

WCDMA gấp đôi so với ở CDMA băng hẹp ở trong môi trường thành phố và

ngoại ô. Một người điều khiển tổng đài có thể cung cấp ít nhất 192 các cuộc gọi

đàm thoại trên một sector, được so sánh với khoảng 100 cuộc gọi đàm thoại

trên sector cho GSM.

Thêm vào đó, sự giải điều chế đi kèm ở hướng lên là một đặc điểm

không được cung cấp cho các hệ thống tế bào trước đây, được kết hợp với điều



khiển công suất nhanh ở hướng xuống, cấu trúc cell phân bậc, và các bộ anten

thích ứng và sự giảm ngưỡng thu, đặc biệt là ở trong nhà và các môi trường

ngoài trời tốc độ thấp. Tóm lại, các nhân tố trên về lý thuyết đã cải thiện dung

lượng cell ít nhất 3dB.

1. 5. 2 Sự bao phủ và quỹ liên kết

Sự bao phủ của WCDMA được quyết định bởi sự thực hiện liên kết qua

quỹ liên kết (link budget). Với WCDMA, nó có thể dùng lại các vị trí cell trong

GSM 1800 khi chuyển từ các thiết bị GSM sang WCDMA, bởi vì sử dụng một

cấu trúc giao thức mạng giống nhau.

Các dịch vụ thoại WCDMA sẽ chịu được hơn một vài dB suy hao đường

truyền so với GSM. Điều đó có nghĩa là WCDMA đưa ra độ bao phủ thoại tốt

hơn so với GSM khi dùng lại cùng vị trí các cell ở cung một băng tần số.

1. 5. 3 Hoạt động không đồng bộ của BTS

WCDMA không yêu cầu sự đồng bộ trong BTS như trong CDMA băng

hẹp. Điều đó có nghĩa là không có sự yêu cầu mà BTS nên phải có cho khả

năng thu nhận GPS đáng tin cậy.

1. 5. 4 Chuyển giao

Các chuyển giao khác tần số không có đường kết nối qua một chế độ có

rãnh hướng xuống là một đặc điểm đáng chú ý trong WCDMA. Nó cần thiết để

hỗ trợ các cấu trúc cell phân bậc (HSC-Hierachical Cell Structure). HSC bao

gồm sự bao phủ bởi các cell lớn ở trên các cell bé và picocell để đạt được dung

lượng cao hơn. Các cell từ các lớp khác nhau sẽ cú cỏc tần số khác nhau. Do

đó, các chuyển giao khác tần số được ứng dụng.

Với sự đưa ra của HSC, hệ thống tế bào có thể cung cấp dung lượng hệ

thống cao thông qua một lớp cell bé, tại cùng thời điểm cho phép bao phủ toàn

bộ và hỗ trợ khả năng di động cao bởi lóp cell lớn. Chuyển giao khác tần số vì

thế được đòi hỏi cho sự chuyển giao giữa các lớp cell.



Hình 1.3: Cấu trúc cell phân bậc cho các chuyển giao mềm dẻo (Smooth

Handover)

Các “điểm núng” (hot-Spot scenarios) cũng đòi hỏi sử dụng chuyển giao

khác tần số. Ở một “điểm núng”, một cell nào đó phục vụ cho một khu vực lưu

lượng lớn sử dụng các sóng mang thêm vào sử dụng các cell gần kề. Nếu sự

triển khai các sóng mang xa hơn bị hạn chế bởi các khu vực “điểm núng” thật

sự, do đó khả năng của chuyển giao mềm là cần thiết.

1. 5. 5 Mạng anten thích ứng

Trong một hệ thống WCDMA, các dịch vụ chuyển mạch vòng và gói có

thể được đưa vào, với các băng tần biến đổi, và sự phân phát ngay lập tức cho

người sử dụng, với các chất lượng dịch vụ khác nhau. Mỗi thiết bị WCDMA có

thể truy nhập một vài dịch vụ khác nhau như là Internet, e-mail, hay video tại

cùng thời điểm.

1. 5. 6 Trải phổ và mã trộn

Sự trải phổ, hay mã hóa kênh, cỏc mã được sử dụng trong các hệ thống

WCDMA là cỏc mó hệ số trải phổ biến đổi trực giao OVSF (Orthogonal

Variable Spreading Factor). Trong cả hai hướng lên và hướng xuống, cỏc mã

OVSF được sử dụng để mã hóa kênh. Cỏc mã OVSF có một đặc điểm là bảo vệ


2f

1f 1f

HCS-Scenario Hot-Spot Scenario

Macro MacroMicro Hot Spot

Luôn luôn chuyển giao từ giữa các

lớp

Đôi khi chuyển giao từ tại các

điểm nóng


hướng lên và hướng xuống trong truyền trực giao giữa cỏc kờnh vật lý khác

nhau (và những người sử dụng khác nhau) dù là các hệ số trải phổ khác nhau

(tỷ lệ của tốc độ chip trên tốc độ thông tin), với các tốc độ khác nhau được sử

dụng. Sự sử dụng của cỏc mó OVSF nâng cao rất nhiều tính mềm dẻo của các

dịch vụ bởi có thể thay đổi tốc độ bit để đáp ứng những yêu cầu của người sử

dụng.

Mã trộn hướng xuống là một chuỗi tạp âm giả ngẫu nhiên PN (Pseudo-

Random Noise) có chiều dài là 4096 chip (10ms). Có tổng cộng 512 sự thay đổi

khác nhau của cỏc mó trộn ở trong hệ thống. Để việc tìm kiếm cell có hiệu quả,

cỏc mã trộn hướng xuống được phân chia thành 32 nhóm, mỗi nhúm cú 16 mã.

Ở hướng lên, mã trộn thường là một chuỗi PN có chiều dài 40960 chip (10ms)

như ở hướng lên, dĩ nhiên một sự lựa chọn giữa mã Kasami ngắn (256 chip) và

mã kasami rất dài (VL-Very Large) để hỗ trợ sự dũ tỡm đa người sử dụng phức

tạp ở trạm thu phát gốc (BS).

1. 5. 7 Truy nhập gói

Trong các hệ thống WCDMA, các dịch vụ tốc độ bit cao sẽ chủ yếu là gói

định hướng, với sự truy nhập hiệu quả vào Internet và các dịch vụ IP cơ bản.

Hai loại khác nhau của chế độ truyền dữ liệu gói là: truyền gúi kờnh chung và

truyền gúi kờnh dành riêng.

Trong phương pháp đầu tiên, cỏc gói dữ liệu ngắn được gắn trực tiếp vào

burst truy nhập ngẫu nhiên chiều dài là 10ms. Nhìn chung, phương pháp này

được sử dụng cho cỏc gúi ngắn ít khi xảy ra, nơi mà sự duy trì liên kết của kênh

dành riêng có thể không được chấp nhận. Ở phương pháp sau, cỏc gúi thụng

thông thường và lớn được truyền sử dụng phối hợp cỏc gúi đơn nơi mà kênh

dành riêng ngay lập tức bị giải phóng theo sau một sự truyền gói. Kênh dành

riêng được duy trì trong khoảng thời gian truyền bởi điều khiển công suất và

những thông tin đồng bộ giữa cỏc gúi đến sau.

1. 6 Sơ đồ khối tổng quát của mạng thông tin di động thế hệ thứ 3



Sơ đồ khối tổng quát của mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 được cho ở

hình 1.4 dưới đây.

Từ hình 1.4 ta thấy mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 gồm hai phần:

mạng lõi và mạng thâm nhập vô tuyến.

Mạng lõi gồm các trung tâm chuyển mạch kênh (MSC-Mobile Service

Switching Centrer) và cỏc nỳt hỗ trợ chuyển mạch gói (SGSN-Serving General

Packet Radic Service Support Node). Cỏc kênh thoại và truyền số liệu chuyển

mạch gói được kết nối với các mạng ngoài qua các trung tâm chuyển mạch

kênh và nút chuyển mạch gói cổng: GMSC và GGSN. Để kết nối trung tâm

chuyển mạch kênh với mạng ngoài cần có thêm phần tử làm chức năng tương

tác mạng (IWF): Ngoài các trung tâm chuyển mạch kênh và nút chuyển mạch

gói, mạng lừi cũn chứa các cơ sở dữ liệu cần thiết cho các mạng di động như:

HLR, AUC, EIR.

Mạng thâm nhậm vô tuyến chứa các phần tử sau:

* RNC: Radio Network Controller = Bộ điều khiển mạng vô tuyến, đóng vai trò

như BSC ở các mạng thông tin di động.

NB: Node B = Nút B, đóng vai trò như các BTS ở các mạng thông tin di động.

* MS: Mobile Station = Trạm di động.

* TE: Terminal Equipment: Thiết bị đầu cuối.

Giao diện giữa MSC và RNC là , giao diện giữa SGSN và RNC là

còn giao diện giữa các RNC với nhau là .



Hình 1.4: Sơ đồ khối tổng quát mạng thông tin di động thế hệ thứ 3


Mạng đường trụcMạng đường trục

TETE NB

NB

NBNB

NBNB

RNCRNC

VLRVLR

SGSNSGSNMSC

MSC

GGSNGGSNIWF

IWF GMSCGMSC

Mạng thâm nhập vô tuyến

rIu

PLMNPLMN

PSTN/ISDNPSTN/ISDN

PDNPDN

EIR

HLR

AuC

Mạng Lõi

csIupsIu

TETE NB

NB

NBNB

NBNB

RNCRNC

MTMT MT

MT


1. 7 Cấu trúc phân lớp của WCDMA

Cấu trúc phân lớp của WCDMA được xây dựng trên cơ sở các tiêu chuẩn

của UMTS được cho ở hình 1.5

Hình 1.5: Cấu trúc phân lớp của mạng WCDMA

* GC: General Control = điều khiển chung.

* Nt: Notification = thông báo.

* DC: Dedicated Control = Điều khiển riêng.

* UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network = mạng thâm nhập vô

tuyến mặt đất theo tiêu chuẩn UMTS.

* UE: User Equipement = Thiết bị của người sử dụng.

Các giao thức giữa các phần tử trong mạng WCDMA được chia thành hai

tầng chính: Tầng không thâm nhập và tầng thâm nhập.


U

UE

UE

M¹n

Mạn

Mạng lõi UTRAN

Rodio

(Uu) Iu

Tầng không thâm nhập

UE

UE Tầng thâm nhập

UE

UEUE

GC Nt DC

UE

UE

GC Nt DC

UE

UEMT


1. 8 Kiến trúc giao thức

Hình 1.6 minh hoạ kiến trúc giao thức giao diện không gian. Kiến trúc

giao thức giống như kiến trúc giao thức luồng ITU-R, ITU-R M. 1035. Giao

diện không gian (air interface) được chia thành 3 lớp giao thức:

* Lớp vật lý (lớp 1, L1) .

* Lớp liên kết dữ liệu (lớp 2, L2) .

* Lớp mạng (lớp 3, L3) .

Hình 1.6: Cấu trúc giao thức giao diện không gian

Lớp vật lý có giao diện là lớp con điều khiển truy nhập môi trường truyền

thông MAC (Medium Access Control) của lớp 2 và lớp kiểm soát tài nguyên vô

tuyến (RRC- Radio Resource Control) của lớp 3. Lớp vật lý cung cấp nhiều

kênh chuyển vận khác nhau cho MAC. Một kênh chuyển vận được mô tả bởi

như thế nào thông tin được truyền qua giao diện vô tuyến. Kênh chuyển vận là

kênh được mó hoỏ và sau đó được ánh xạ đến kênh vật lý được chỉ rõ trong lớp

vật lý. MAC cung cấp nhiều kênh logic khác nhau đến lớp con điều khiển liên

kết vô tuyến (RLC: Radio Link Control) của lớp 2. Một lớp logic được mô tả

bởi loại thông tin được truyền.

Lớp 2 được chia thành các lớp con sau: MAC, RLC, giao thức hội tụ dữ

liệu gói (PDCP - Packet Data Convergence Protocol) và điều khiển truyền

quảng bỏ/truyền Multicast (BMC - Broadcast/ Multicast Control). Lớp 3 và



RLC được phân chia thành các mặt lớp điều khiển và lớp sử người sử dụng.

PDCP và BMC chỉ tồn tại trong lớp người sử dụng. Trong lớp điều khiển, lớp 3

được phân chia thành các lớp con nơi mà lớp con bé nhất, biểu hiện là RRC,

giao tiếp với lớp 2. Lớp con RLC cung cấp chức năng ARQ liên kết chặt chẽ

với kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến được sử dụng.

Số chi

tiết kỹ

thuật

Tên Mục đích

TS

25. 201

Lớp vật lý

(mô tả

chung)

Mô tả nội dung của lớp 1: Nơi để tìm kiếm thông tin;

sự mô tả chung của lớp 1

TS

25. 211

Các kênh

vật lý và sự

ghép các

kênh truyền

dẫn vào

kênh vật lý

(FDD)

Thiết lập các đặc điểm của kênh truyền dẫn và kênh vật

lý lớp 1 ở trạng thái FDD, và chỉ rõ:

1. 1. Các kênh truyền dẫn.

2. 2. Các kênh vật lý và kiến trúc của chúng.

3. 3 Quan hệ thời gian giữa các kênh vật lý khác

nhau trong cùng một liên kết, và quan hệ thời gian giữa

hướng xuống và hướng lên.

4. 4. Ghép các kênh truyền dẫn vào kênh vật lý.

TS

25. 212

Kết hợp và

mã hoá

kênh (FDD)

Miêu tả sự kết hợp, mã hoá kênh, và sự chèn vào trạng

thái FDD và chỉ rõ:

1. 1. Sự mã hoá và kết hợp của các kênh truyền dẫn.

2. 2. Các sự lựa chọn mã kênh.

3. 3. Mã hoá thông tin điều khiển lớp 1

4. 4. Các loại chèn khác nhau.

5. 5. Làm phù hợp tốc độ.

6. 6. Phân đoạn kênh vật lý và ghép kênh.

TS Trải phổ và

điều chê

Thiết lập các đặc điểm của sự trải phổ và điều chế trong

chế độ FDD, và chỉ rõ:



25. 213

1. 1. Trải phổ.

2. 2.Sự phát sinh ra mã kênh và mã trộn.

3. 3. Sự phát sinh của mã mào đầu truy nhập ngẫu

nhiên.

4. 4. Sự phát sinh ra mã đồng bộ.

5. 5. Điều chế.

TS

25. 214

Các thủ tục

lớp vật lý

(FDD)

Thiết lập các đặc điểm của các thủ tục lớp vật lý trong

chế độ FDD, và chỉ rõ:

1. Các thủ tục tìm kiếm cell

2. Các thủ tục điều khiển công suất.

3. Các thủ tục truy nhập ngẫu nhiên.

TS

25. 215

Lớp vật lý –

Phép đo

lường

(FDD)

Thiết lập các đặc điểm của các sự đo lường lớp vật lý ở

chế độ FDD và chỉ rõ:

1. 1. Sự đo lường thực hiện bởi lớp 1.

2. 2. Bản báo cáo của phép đo đến lớp cao hơn và

mạng.

3. 3. Phép đo chuyển giao mềm và phép đo chế độ

nghỉ

Bảng 1.4: Miêu tả 3GPP RAN

1. 9 So sánh WCDMA với các công nghệ khác

1. 9. 1 Sự khác nhau giữa CDMA và WCDMA

WCDMA (hay UMTS hoặc 3GSM, đây là những tên gọi khác nhau cho

cùng một giải pháp) cũng dựa trên nền CDMA nhưng phát triển theo mỗi

carrier là 5MHz chứ không phải là 1. 25MHz như CDMA 2000 1x. Về Mobile

Broadband Data theo hướng giải pháp của WCDMA thỡ cỏc chuẩn HSDPA,

HSUPA, HSPA+,… là các bước tiếp theo, trong khi đối với CDMA 2000 1x thì

lại là EV-DO Rev. 0, A, B, C,… Việc có một tổ chức đặt các tên gọi khác nhau

là vì tính “Marketing” khác nhau của họ nhưng đối với ITU và QUALCOMM



thì vẫn cứ là WCDMA. Đã nhiều năm qua QUALCOMM tiếp tục phát triển cả

hai giải pháp song song.

WCDMA khác với CDMA 2000 về: Tốc độ chip, cấu trúc kênh hướng

xuống, đồng bộ mạng.

CDMA 2000 có tốc độ 3,684Mchip/s cho bề rộng băng tần 5Mhz với

hướng xuống trải phổ trực tiếp. Tốc đô 1,2288 Mchip/s cho đa sóng mang

hướng xuống. WCDMA trải phổ trực tiếp với tốc độ 4,096 Mchip/s.

CDMA 2000 phỏt cỏc mó trải phổ khác nhau bởi offset của cựng mó PN

(cdma 2000 vận hành đồng bộ). Còn WCDMA dựng cỏc mó PN khác nhau để

phân biệt cell, phân biệt người dùng (WCDMA vận hành dị bộ) .

* Sự lựa chọn CDMA hay WCDMA để tiến đến 3G

Hơn một năm qua đó cú những thay đổi sâu sắc trong lựa chọn công nghệ

và các hệ quả kinh tế khi xem xét CDMA2000 và WCDMA.

Nhiều dự đoán về thị trường đã bị lệch hướng nghiêm trọng. Các nhà khai

thác, các nhà quản lý, các nhà phát triển và người tiêu dùng phải xem xét một

công nghệ đang ngày càng có giá (CDMA2000) so với một công nghệ chưa

được chứng minh (WCDMA) .

Trong báo cáo năm 2002 so sánh giữa CDMA và WCDMA của tập đoàn

LADCOMN – Tập đoàn tư vấn hàng đầu của Hoa kỳ và là một trong 3 cơ quan

tư vấn cho ITU có trọng lượng nhất đó nờu: CDMA1x xuất hiện cùng với các

thiết bị cầm tay và các ứng dụng hấp dẫn, với giá cả dễ mua. Nó cũng chỉ cần

phân nửa chi phí đầu tư trên đầu người so với WCDMA. Hai hãng viễn thông

lớn là SK và TK đã trang bị cho 15%-35% số thuê bao của họ. Hãng KDDI đưa

ra CDMA 1x vào tháng 4/2002 và trong tháng đầu tiên đã phát triển được gần

300. 000 thuê bao. Ngược lại, NTT mặc dù đã đầu tư gần 4 tỷ USD cho

WCDMA song chỉ có 89. 000 người chuyển sang sử dụng.

Các nhà khai thác CDMA 1x có điều kiện được hưởng lợi tử việc cung cấp

nhiều hơn các thiết bị cầm tay với giá rẻ hơn. Giá thiết bị đầu cuối của CDMA

2000 rẻ hơn, từ 140-300 USD trong năm 2002 trong khi WCDMA là 600 USD.



Dự đoán có 3,4 triệu thiết bị cầm tay WCDMA đã được xuất xưởng so với thiết

bị CDMA2000 1x trong năm 2002.

Đối với thị trường mà các nhà khai thác vô tuyến đang khai thác cả hai

công nghệ, các nhà khai thác CDMA2000 sẽ có một thuận lợi đáng kể so với

các đối thủ cạnh tranh đang sử dụng WCDMA vì họ có khả năng phục vụ gấp 2

lần số thuê bao với cùng một lượng băng tần.

Để bảo vệ WCDMA, có ý kiến cho rằng UMTS (WCDMA) là một tiến

triển và một nâng cấp bắt buộc để GSM tiến lên 3G. Trong thực tế, UMTS hoàn

toàn khác với GSM trong thiết bị di động, mạng truy nhập vô tuyến điện và

mạng lõi. Nó không phải là một nâng cấp bắt buộc, nó là một công nghệ hoàn

toàn mới. Các mạng thương mại CDMA2000 ngày nay đã cải tiến được 26 lần

về dung lượng thoại so với analog, còn WCDMA chỉ cải tiến gấp 20 lần so với

analog.

Hiện nay, CDMA 2000 có 18 thị trường khắp 5 châu. Nó sẽ dẫn đầu công

nghệ ở Bắc Mỹ, châu Mỹ la tinh, Nam và Đông Nam Á và sẽ hiện diện mạnh

mẽ ở châu Á Thái Bình Dương. Hiện nay CDMA chỉ chiếm 25% thị trường di

động nhưng thị phần đang tăng trưởng. Thiết bị đầu cuối đang cú trờn 120

chủng loại cho khách hàng lựa chọn. Để triển khai IP di động, nhà khai thác có

thể triển khai hai cách: tạo đường hầm IP di động và L2TP có khả năng phải

phối hợp hoạt động. Hiện nay, công nghệ này đã được triển khai tại nhiều

mạng, tuy nhiên vẫn không thu hút sự chú ý của nhà sản xuất một cách đầy đủ

như WCDMA, CDMA2000 có khả năng tương thích ngược, xuôi với tất cả các

mạng CDMA khác, ví dụ như 1x, IS-95A. CDMA sẽ có được thuận lợi cho

mạng IP cho các dịch vụ đa phương tiện Tuy nhiên, CDMA cũng có những

nhược điểm là tín hiệu suy thoái tại cỏc vựng đường biên.

So với CDMA, GSM có hơn 75% thị trừong thế giới đang dự trù chuyển

thị phần sang WCDMA nhưng sự dự kiến này không chắc do có sự trì trệ trong

phát triển của WCDMA. Việc triển khai IP di động cũng không thuận lợi do

ứng dụng đầu tiên dựa trên đường hầm GPR làm tăng lượng thông tin dư, do đó



làm giảm thông lượng. Thiết bị đầu cuối khả năng sử dụng thương mại rất giới

hạn.

Ưu điểm lớn của CDMA đã được chứng minh trên thực tế là trong khoảng

thời gian 15 năm, chi phí ban đầu cho mỗi thuê bao WCDMA từ 5000-6000

USD cho mỗi thuê bao, còn CDMA sẽ giảm từ 2500-3000 USD xuống 3000-

4000 USD.

1. 9. 2 Mối quan hệ và sự khác biệt giữa UMTS và WCDMA

Cùng với sự phát triển nhanh tróng của thông tin di động trên thế giới, khi

ngày càng nhiều nước quan tâm đến 3G và 3G cũng đã đưa vào khai thác

thương mại ở một vài nước như Hàn Quốc, Nhật Bản… thì nhiều thuật ngữ về

kỹ thuật 3G cũng bắt đầu lưu hành trong giới chuyên môn. Các thuật ngữ viết

tắt WCDMA, UMTS, TD-SCDMA,… xuất hiện càng nhiều trờn cỏc phương

tiện thông tin đại chúng. Có một hiện tượng khá phổ biến là người ta thường

lẫn lộn giữa WCDMA và UMTS, xem chỳng cú khái niệm như nhau vậy.

Ngay từ đầu những năm 90 của thế kỷ 20, Hiệp hội tiêu chuẩn viễn thông

châu Âu (ETSI) đã bắt đầu trưng cầu phương án kỹ thuật của tiêu chuẩn 3G và

“vội vàng” gọi chung kỹ thuật 3G là UMTS (Universal Mobile

Telecommunications Systems) có nghĩa là các hệ thống thông tin di động đa

năng. CDMA băng rộng (WCDMA) chỉ là một trong các phương án được

khuyến nghị (băng rộng lên tới 5MHz). Sau đó sự tham gia tích cực của Nhật

Bản vào việc xây dựng các tiêu chuẩn này đã thúc đẩy nhanh chóng sự phát

triển của công nghệ 3G trên phạm vi toàn cầu. Năm 1998, châu Âu và Nhật đạt

được sự nhất trí về những tham số chủ chốt của khuyến nghị CDMA băng rộng

và đưa nó trở thành phương án kỹ thuật dùng giao diện không gian FDD

(Frequency Division Duplex: ghép tần số song công) trong hệ thống UMTS. Và

từ đó phương án kỹ thuật này được gọi là WCDMA để nêu rõ sự khác biệt với

tiêu chuẩn CDMA băng hẹp của Mỹ (băng rộng chỉ có 1, 25MHz) .

Tiếp tục phát triển một cách logic, UMTS trở thành một trong những tiêu

chuẩn 3G của tổ chức tiêu chuẩn hóa thế giới 3GPP (tổ chức những người bạn



hợp tác về 3G) và không chỉ định nghĩa giao diện không gian; chủ thể của nó

bao gồm các khuyến nghị về các giao diện và một loạt các quy phạm kỹ thuật

về các mạch kết nối và mạch phân nhóm nòng cốt của CDMA.

Để vừa có thể giữ lại khoản đầu tư về mạng hiện có và vừa có thể ứng

dụng một cách linh hoạt các phát minh công nghệ mới nhất, tư tưởng chỉ đạo

khi xây dựng tiêu chuẩn 3G là các phần tử mạng có thể phát triển một cách độc

lập, toàn mạng cần quá độ một cách trôi chảy và thuận lợi. Mục tiêu tổng quát

và cuối cùng của nó là: thực hiện một mạng thông tin di động toàn cầu giải

rộng được IP hóa. Nói cụ thể hơn là kỹ thuật kết nối mạng vô tuyến và kỹ thuật

chuyển mạch nòng cốt đều có cách phát triển riêng của mình. Về kỹ thuật kết

nối, đặc biệt là ở các giao diện không gian, 3GPP ra sức phấn đấu nâng cao

hiệu suất sử dụng tần phổ, ngoài tiêu chuẩn WCDMA là kỹ thuật kết nối không

gian đầu tiên được chọn và không ngừng hoàn thiện và nâng cao, UMTS còn

đưa vào hai phương án kỹ thuật khác là TD-SCDMA (Time Division -

Sequence Code Division Multiple Access). Phương án đầu do Trung Quốc đề

xướng, có thể tận dụng tần phổ của đơn biên để cho khả năng tổ chức mạng

thông tin di động tổ chức cao. Phương án sau đưa vào kỹ thuật điều khiển tốc

độ truyền đưa dữ liệu có lợi cho việc truyền đưa dữ liệu siêu tốc, có thể đưa tốc

độ truyền dữ liệu vô tuyến lên tới 10Mbit/s. Về mặt kỹ thuật mạng nòng cốt, đã

đưa vào khái niệm chuyển mạch mềm phân nhóm, tiếp đó thuận theo xu thế

phát triển ứng dụng các nền tảng IP mà đưa vào khái niệm phục vụ IP đa

phương tiện (IMS-IP Multimedia Service). Dựa trên nền tảng đó để thực hiện

được mục tiêu phát triển cuối cùng là thiết lập một mạng thông tin di động đa

phương tiện trên nền tảng hoàn toàn IP.

Sự phát triển liên tục các tiêu chuẩn kỹ thuật nêu trên được thể hiện bằng

bốn mô thức về tiêu chuẩn UMTS của tổ chức 3GPP và: R99, R4, R5 và R6,

tạo thành một bộ tiêu chuẩn đồ sộ nhưng trong nó lại gồm những hệ tiêu chuẩn

tương đối độc lập. WCDMA là một tiêu chuẩn về giao diện không gian đầu

tiên, sớm nhất và hoàn thiện nhất trong các tiêu chuẩn đó và được các nhà khai



thác và sản xuất thiết bị viễn thông ở cả 3 châu lục: Âu, Á, Mỹ sử dụng rộng

rãi.

Lấy thí dụ: nếu một nhà khai thác 3G chọn mạng kết nối CDMA theo

định nghĩa R99 và mạng nòng cốt có chuyển mạch mềm được trình bày trong

quy phạm R4 thì có thể nói nhà khac thác này thiết lập mạng 3G theo mô thức 4

của UMTS. Còn nếu sử dụng phương án kỹ thuật TD-SCDMA và mạng nòng

cốt có chuyển mạch mềm theo định nghĩa R99 thì có thể nói họ thiết lập mạng

3G theo mô thức R4 của UMTS.



CHƯƠNG 2: GIAO DIỆN VÔ TUYẾN TRONG WCDMA

2.1. Cỏc kờnh trong giao diện vô tuyến

2.1.1. Kênh Logic

Người ta định nghĩa một bộ cỏc kờnh logic khac nhau sử dụng cho các

dịch vụ truyền số liệu khac nhau ở phân lớp MAC. Mỗi loại kênh logic được

xác định bởi một loại thông tin mà nó truyền. Kênh logic được chia thành 2

nhóm:

Nhóm kênh điều khiển (CCH): để truyền thông tin điều khiển .

khiển bao gồm cỏc kờnh sau:

Kênh điều khiển quảng bá - BCCH (Broadcast Control Channel).

Kênh điều khiển nhắn tin - PCCH (Paging Control Channel).

Kênh điều khiển dành riêng - DCCH (Dedicated Control Channel).

Kênh điều khiển chung - CCCH (Common Control Channel).

Kênh điều khiển phân chia kênh - SHCCH (Shared Channel

Control Channel).

Kênh điều khiển dành riêng cho ODMA - ODCCH (ODMA

Dedicated Control Channel).

Kênh điều khiển chung cho ODMA - OCCCH (ODMA Common

Control Channel).

2.1.2 Nhúm kờnh lưu lượng (TCH: Trafic Channel )

* Kênh lưu lượng dành riêng - DTCH (Dedicated Trafic Channel).

* Kênh lưu lượng dành riêng cho ODMA - ODTCH (ODMA Dedicated

Trafic Channel).

* Kênh lưu lượng chung - CTCH (Common Trafic Channel).



Kênh điều khiển quảng

bá-BCCH

Là kênh hướng xuống dùng để truyền quảng bá

thông tin điều khiển của hệ thống.

Kênh điều khiển nhắn

tin-PCCH

Là kênh hướng xuống dùng để truyền thông tin

nhắn tin và được sử dụng khi:

* Mạng không biết được vị trí của cell chứa

trạm di động MS (Mobile Station).

* MS trong một cell ở trạng thái kết nối (sử

dụng thủ tục chế độ ngủ).

Kênh điều khiển

chung- CCCH

Là kênh hai chiều (cả hướng lên và hướng xuống)

dùng để điều khiển thông tin giữa mạng và các

MS. Kênh được sử dụng để:

* Khi MS không có sự kết nối RRC với mạng.

* Khi máy di động sử dụng kênh truyền dẫn

chung để truy cập một cell mới sau quá trình

lựa chọn lại cell.

Kênh điều khiển

dành- riêng DCCH

* Là kênh hai chiều điểm điểm dùng để truyền

thông tin điều khiển riêng giữa MS và mạng.

* Kênh được thiết lập thông qua thủ tục cải đặt

kết nối RRC.

Kênh điều khiển chung

cho ODMA

Là kênh hai chiều dùng truyền thông tin điều

khiển giữa các MS.

Kênh điều khiển dành

riêng cho ODMA

Là kênh hai chiều điểm điểm dùng truyền thông

tin điều khiển riêng giữa các MS. Kênh này được

thiết lập thông qua thủ tục cài đặt kết nối RRC.

Bảng 2.1: kênh điều khiển logic



Kênh lưu lượng dành

riêng- DTCH

Là kênh điểm điểm dành riêng cho

một MS để truyền thông tin của người

sử dụng. Kênh DTCH có thể có ở cả

hướng xuống và hướng lên.

Kênh lưu lượng dành riêng cho

ODMA- ODTCH

Là kênh điểm điểm dành riêng cho

một MS để truyền thông tin của người

sử dụng giữa các MS với nhau.

Một kênh đơn hướng điểm- đa điểm

để truyền thông tin dành riêng cho

người sử dụng cho tất cả hay một nhóm

các MS đặc biệt.

Bảng 2.2: Kờnh lưu lượng logic

2.2.2. Kênh truyền dẫn

Cỏc kênh truyền dẫn (Transport Channel) có nhiệm vụ truyền thông tin

giữa phân lớp MAC và lớp vật lý. Kênh chuyển vận được phân chia thành hai

nhóm:

* Kênh truyền dẫn dành riêng.

* Kênh truyền dẫn chung.

2.2.2.1. Kênh truyền dẫn dành riêng

Kênh truyền dẫn dành riêng DCH (Dedicated Channel) là một kênh thực

hiện truyền thông tin điều khiển và thông tin người sử dụng giữa UTRAN và

UE. DCH được truyền trên toàn bộ cell hoặc chỉ truyền trên một phần cell đang

sử dụng. Thông thường chỉ có một kênh truyền dẫn dành riêng sử dụng cho

đường lên hoặc đường xuống ở chế độ FDD hay TDD.

DCH được mô tả bởi khả năng thay đổi tốc độ nhanh (10ms), sự điều

khiển công suất nhanh và sự đánh địa chỉ vốn có của các MS.



2.2.2.2. Kênh truyền dẫn chung

Kênh quảng bá- BCH

(Broadcash Channel )

Là kênh truyền dẫn hướng xuống dùng để phát

quảng bá thông tin của hệ thống và của các cell

riêng biệt. BCH thường được truyền qua toàn bộ

cell với tốc độ cố định thấp và có dạng kiểu

truyền đơn.

Kênh truy nhập đường

xuống- FACH

( Forward Access

Channel )

Là kênh truyền dẫn hướng xuống truyền thông

tin điều khiển tới trạm di động khi hệ thống biết

được vị trí cell của trạm di động. FACH được

truyền qua toàn bộ cell hay một phần của cell sử

dụng anten định hướng tầm xa(các anten dạng

búp) và nó cũng có thể được truyền bằng cách

sử dụng điều khiển công suất chậm. Ở TDD, nó

có thể truyền các gói tin ngắn của người sử

dụng.

Kênh nhắn tin PCH

(Paging Channel )

Là kênh hướng xuống. PCH luông truyền qua

toàn bộ cell, được dùng để truyền thông tin điều

khiển tới trạm di động khi hệ thống không biết

vị trí cell của trạm di động. Ở FDD, quá trình

truyền PCH được kết hợp với quá trình truyền

các chỉ thị nhắn tin của lớp vật lý để hỗ trợ các

quy trình ở chế độ ngủ (sleep-mode) một cách

có hiệu quả.

Kênh truy nhập ngẫu

nhiên RACH

( Random Access

Channel)

Là kênh hướng lên, RACH thường thu được từ

toàn bộ cell, thực hiện truyền thông tin điều

khiển tới trạm di động. Ở FDD, RACH được

đặc trưng bởi nguy cơ xung đột (collision risk)

và bởi việc sử dụng điều khiển công suất vòng

mở sử dụng cho việc truyền dẫn. Ở TDD, nó



cũng có thể truyền các gói tin ngắn của người sử

dụng.

Kênh gói chung CPCH

(Common packet

Channel)

Ở FDD, CPCH là kênh truyền dẫn đường lên kết

hợp với một kênh riêng đường xuống tạo ra điều

khiển và các lệnh điều khiển CPCH (ví dụ như

dừng khẩn cấp). Nó được đặc trưng bởi nguy cơ

xung đột ban đầu và việc sử dụng điều khiển

công suất mạch vòng trong cho việc truyền dẫn.

Ở TDD, có kênh dùng chung đường lên USCH,

là kênh truyền dẫn đường lên được dùng chung

bởi một vài UE thực hiện truyền số liệu điều

khiển dành riêng hoặc lưu lượng.

Kênh chia sẻ hướng

xuống DSCH

(Downlinhk Shared

Channel)

Là kênh truyền dẫn hướng xuống được dùng

chung bởi một vài UE thực hiện truyền số liệu

điều khiển dành riêng hoặc lưu lượng. Ở FDD

nó được kết hợp với một hoặc vài kênh DCH

hướng xuống. Nó có thể được truyền trên toàn

bộ cell hay chỉ trên một phần cell đang sử dụng,

ví dụ các anten dạng búp.

Bảng 2.3: Kênh vận truyền dẫn

Cả FDD và TDD đều có một số kênh truyền dẫn giống nhau, tuy nhiên

FDD không có kênh dùng chung đường lên (USCH) và TDD không có kờnh

gúi chung (CPCH). Kênh truyền dẫn CPCH ở FDD thực hiện các lệnh điều

khiển công suất cần thiết, các lệnh này không được yêu cầu ở TDD. Ngược lại

USCH thực hiện các lệnh cần thiết ở TDD mà không được yêu cầu ở FDD.



2.3.1. Kênh vật lý

Cỏc kênh truyền dẫn là cỏc kờnh được mã hóa và làm phù hợp với tốc độ

dữ liệu cung cấp bởi kênh vật lý. Sau đó kênh truyền dẫn được ánh xạ với kênh

vật lý.

Kênh vật lý (PCH-Physical Channel) có cấu trúc như các khung vô tuyến

và các khe thời gian. Khung vô tuyến là một khối xử lý bao gồm 15 khe thời

gian có chiều dài 38400 chip, và khe thời gian là một khối chứa các trường bit

có chiều dài 2560 chip. Cấu hình khe thời gian biến đổi tùy thuộc tốc độ bit của

kênh vật lý. Vì thế số bit trên một khe có thể khác nhau đối với cỏc kờnh vật lý

khác nhau và trong một vài trường hợp có thể biến đổi theo thời gian.

Một kênh vật lý tương ứng với một mã, một tần số sóng mang cụ thể, và

trên hướng lên sẽ cú thờm một thành phần quan hệ pha (0 hoặc ), các luồng

thông tin khác nhau có thể truyền trong nhánh I và Q.

Kênh vật lý được chia thành kênh vật lý hướng lên (ULPCH- Uplink

Physical Channel) và kênh vật lý hướng xuống (DLPCH- Downlink Physical

Channel). Cấu trúc của kênh vật lý được minh họa ở hình 2.1.



Hình 2. 1 : Cấu trúc kênh vật lý

Tốc độ chip mã trải

phổ

3,84Mcps (Các tốc độ chip cao hơn cũng được sử

dụng)

Hệ số trải phổ biến

đổi256,128,64,16,8,4

Tốc độ dữ liêụ 16,32,64,128,256,512,1024 kbps

Thời gian một khe 0,625 ms

Thời gian một khung 10ms(15khe)

Số chip trên một khe 2560

Số ký tự trên một khe 10,20,40,80,160,320,640

* Chỉ cung cấp cho các kênh CCPCH sơ cấp, SCH và RACH.

Bảng 2.4: Các thông số của kênh vật lý


Kênh vật lý(PCH)

Kênh vật lý hướng lên(uplink PCH)

Kênh vật lý hướng xuống(Downlink PCH)

Kênh vật lý dành riêng

(DPCH)


(CCPCH)

Kênh dữ liệu vật lý dành riêng

(DPCCH)

Kênh điều khiển vật lý dành riêng

(DPDCH)

Kênh truy nhập ngẫu nhiên (PRACH)

Kênh vật lý dành riêng (DPCH)

CCPCH sơ cấp

CCPCH thứ cấp


(CCPCH)

Kênh đồng bộ(SCH)


2.3.1.1. Kênh vật lý hướng lên

Kênh vật lý hướng lên (ULPCH) được chia thành hai loại:

* Kênh vật lý dành riêng DPCH (Dedicated Physical Channel).

* Kênh vật lý điều khiển chung CCPCH (Common Control Physical

Channel).

2.3.1.2. Kênh vật lý dành riêng hướng lên DPCH

Kênh vật lý dành riêng DPCH được chia thành hai loại sau:

* Kênh dữ liệu vật lý dành riêng uplink DPDCH (Dedicated Physical Data

Channel).

* Kênh điều khiển vật lý dành riêng uplink DPCCH (Dedicated Physical

Control Channel).

Kênh uplink DPDCH được dùng để mang dữ liệu được phát ra tại lớp 2

(lớp liên kết dữ liệu) và lớp trên nú (kờnh truyền dẫn dành riêng DCH). Có thể

có 0, 1 hay một vài kênh uplink DPDCH trên mỗi kết nối ở lớp 1.

Kênh uplink DPCCH được dùng để mang thông tin điều khiển phát ra tại

lớp 1. Thông tin điều khiển bao gồm:

* Các bit hoa tiêu (pilot) để hỗ trợ đánh giá việc xác định kênh trong quá

trình phát hiện tương quan.

* Các lệnh điều khiển công suất phát (TPC-Transparent Power_Control).

* Các lệnh thông tin phản hồi (FBI: Feed Back Information).

* Bộ chỉ thị kết hợp định dạng truyền dẫn (TFCI - Transport Format

Combination Indicator). TFCI thông báo cho phía thu việc kết hợp định dạng

truyền dẫn tức thời của cỏc kờnh truyền dẫn (được ghép vào kênh DPDCH

hướng lên) để truyền một cách đồng thời.

Với mỗi sự kết nối lớp 1, có thể có nhiều kênh uplink DPDCH, nhưng

chỉ có một kênh uplink DPCCH. Cỏc kờnh vật lý dành riêng DPCH cung cấp

nhiều tốc độ dữ liệu cho nhiều người sử dụng khác nhau trong cùng một cell,

hay cho một người trong toàn bộ thời gian. Nhiều tốc độ bit đạt được bằng cách

truyền nhiều kênh DPDCH song song trong một kết nối đơn. Cỏc kờnh uplink



DPDCH/DPCCH được điều chế BPSK. Một đôi kênh được đồng thời truyền

song song trong cỏc kờnh khác nhau. Mó kờnh được sử dụng ở hướng lên là

cỏc mó OVSF với hệ số trải phổ được biểu diễn bởi với k ={0,1,…,6}.

Mã trải phổ cho DPCCH luôn trực giao với cỏc mó trải phổ cho cỏc kờnh

DPDCH.

Mã trộn được sử dụng trong cỏc kờnh uplink DPCH thì được kết nối

riêng biệt. Cỏc mó ngắn được sử dụng cho các chức năng của các máy thu tiên

tiến như là sự dũ tỡm đa người sử dụng. Chúng được lấy ra từ bộ Kasami VL

mở rộng chiều dài 256. Cỏc mó dài có khả năng loại bỏ nhiễu đa truy nhập tốt

hơn và được lấy ra từ một mã Gold có chiều dài 40960 (có chu kỳ 10ms). Sơ đồ

điều chế và trải phổ của kênh uplink DPCH được minh họa ở hình 2.2.

Hình 2. 2 : Điều chế và trải phổ kênh uplink DPCH

Hình 2.4 chỉ ra cấu trúc khung của cỏc kờnh vật lý dành riêng hướng lên.

Mỗi khung có độ dài 10ms được chia thành 15 khe. Mỗi khe có chiều dài Ts =

2560 chip, phù hợp với một chu kỳ điều khiển công suất.

Tham số k trong hình 2.3 xác định số lượng bit trên một khe

DPDCH/DPCCH hướng lên. Nó liên quan đến hệ số trải phổ (SF- Spreading

Factor) của kênh vật lý như SF = 256/ Hệ số trải phổ DPDCH có thể vì thế

sẽ thay đổi trong phạm vi từ 256 đến 4. Một kênh uplink DPDCH và kênh

uplink DPCCH trong cùng một kết nối lớp 1 thông thường là của các tốc độ

khác nhau và do đó cú cỏc hệ số trải phổ khác nhau.



Hình 2. 3 : Cấu trúc khung của kênh uplink DPDCH và uplink DPCCH

Các dịch vụ tốc độ biến đổi song song phức tạp (bằng cỏc kờnh lưu

lượng và kờnh điều khiển logic dành riêng) có thể kết hợp với mỗi khung

DPDCH. Trong mỗi trường hợp mỗi một kênh DPDCH được định vị trớ trờn

mỗi lần kết nối và các dịch vụ cũng được chèn vào cùng với DPDCH. Nhiều

DPDCH có thể cùng được định vị trí. Khi sự truyền đa mã được sử dụng, một

vài kênh DPDCH song song được truyền đi sử dụng cỏc mó kờnh khác nhau, dĩ

nhiên chỉ có một kênh DPCCH trên một kết nối.

Ghộp kênh theo mã I/Q (Dual Channel QPSK) được dùng ở hướng lên

WCDMA để tránh nhầm lẫn EMC với DTX. EMC gây nhiễu cho thiết bị điện

tử. Hình 2.4 minh họa sự truyền xung với ghộp kờnh điều khiển thời gian của

kênh DPDCH và DPCCH. Hình 2.5 minh họa sự truyền song song của kênh

DPDCH và kênh DPCCH khi có hoặc không có dữ liệu.


Dữ liệu

FBITFCI TPCPilot

DPDC

DPCC

Tslot = 2560 chip, 10 x (k= 0…6 )

Khe #0 Khe #1 Khe #i Khe #14

Một khung vô tuyến,


Hình2. 4 : Truyền xung với ghộp kờnh điều khiển thời gian

Hình 2. 5 : Truyền song song của kênh DPDCH và kênh DPCCH khi có

hoặc không có dữ liệu

Bảng 2.5 minh họa số bit chính xác trên DPDCH, còn bảng 2.6 chỉ ra các

trường DPCCH đường lên khác nhau ( ). Các mẫu hoa tiêu

được chỉ ra ở bảng 2.7 và mẫu bit TPC được chỉ ra ở bảng 2.8. Các lớp cao hơn

định hình dạng khe. Với mọi trường hợp, tốc độ ký tự và SF trong bảng 2.6 là 5


DPDCH: Dữ liệu DPCCH: Pilot+ Điều khiển công suất

Dữ liệu hiện tại Dữ liệu đã mất Dữ liệu hiện tại

Dữ liệu hiện tại Dữ liệu hiện tạiDữ liệu đã mất

DPDCH: Dữ liệuDPCCH: Pilot+ Điều khiển công suất


và 256 tương ứng. Tốc độ bit kênh và ký tự trong các bảng 2.5 và bảng 2.6 là

tốc độ trước khi trải phổ.

Định dạng

khe thứ i

Tốc độ bit

của kênh

(kbps)

Tốc độ ký

hiệu kênh

(kbps)

SF Số

bit/khung

Số bit/khe

0 15 15 256 150 10

1 30 30 128 300 20

2 60 60 64 600 40

3 120 120 32 1200 80

4 240 240 16 2400 160

5 480 480 8 4800 320

6 960 960 4 9600 640

Bảng 2.5: Các trường DPDCH

Các bit FBI (trường S và trường D) hỗ trợ kỹ thuật yêu cầu phản hồi từ

UE tới điểm truy nhập UNTRAN, bao gồm phân tập phát chế độ mạch vũng

đúng và truyền phân tập lựa chọn trạm (SSDT). Báo hiệu SSDT sử dụng trường

S và báo hiệu phân tập phát chế độ mạch vũng đúng sử dụng trường D. Trường

S bao gồm 0,1 hoặc 2 bit, còn trường D bao gồm 0 hoặc 1 bit. Bảng 2.6 chỉ ra

kích thước trường FBI là . Việc sử dụng đồng thời điều khiển công suất

SSDT và phân tập phát chế độ mạch vũng kớn đòi hỏi trường S chứa 1 bit.

Có hai kiểu kênh vật lý dành riêng hướng lên, vì thế một kênh có chứa

trường TFCI (ví dụ đối với một vài dịch vụ đồng thời) và một kiểu không chứa

TFCI (ví dụ đối với các dịch vụ tốc độ cố định). Các kiểu này được biểu diễn

bởi các hàng giống nhau trong bảng 2.6. Ở chế độ nộn, cỏc khe DPCCH được

định dạng với các trường TFCI bị thay đổi. Có hai dạng khe nén có thể có cho



mỗi dạng khe danh định. Chúng được đỏnh nhón là A và B và việc lựa chọn

chúng tùy thuộc vào số khe được truyền trên từng khung ở chế độ nén.

Định

dạng

khe thứ

i

Tốc độ

bit kênh

(kbps)

Số

bit/khun

g

Số

bit/kh

e

Số

khe/khun

g

0 15 150 10 6 2 2 0 15

OA 15 150 10 5 2 3 0 10-14

OB 15 150 10 4 2 4 0 8-9

1 15 150 10 8 2 0 0 8-15

2 15 150 10 5 2 2 1 15

2A 15 150 10 4 2 3 1 10-14

2B 15 150 10 3 2 4 1 8-9

3 15 150 10 7 2 0 1 8-15

4 15 150 10 6 2 0 2 8-15

5 15 150 10 5 1 2 2 15

5A 15 150 10 4 1 3 2 10-14

5B 15 150 10 3 1 4 2 8-9

Bảng 2.6: Các trường DPCCH

Các mẫu bit hoa tiêu được mô tả ở bảng 2.7. Các phần cột bị bôi đen của

các mẫu bit hoa tiêu được định nghĩa là FSW (từ đồng bộ khung), nó có khe

được sử dụng để xác nhận đồng bộ khung (giá trị của các mẫu bit hoa tiêu

không phải là FSW nhận giá trị “1”).

Khi chỉ có một kênh DPCCH trên một liên kết vô tuyến, thỡ cú một vài

kênh DPDCH song song sử dụng cỏc mó kờnh khác nhau có thể được truyền



theo phương thức đa mã (multi-code) trờn cỏc kờnh vật lý dành riêng hướng

lên.

Khe

Bit

#

0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0

2 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1

3 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0

4 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0

5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

7 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0

8 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1

9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

10 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1

11 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0

12 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0

13 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0

14 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0

Bảng 2.7: Các mẫu bit hoa tiêu của kênh DPCCH đường lên với

=3,4,5 và 6



Mẫu bit TPC Lệnh điều khiển công

suất truyền dẫn

1 11 1

0 00 0

Bảng 2.8: Mối quan hệ giữa mẫu bit TPC và lệnh điều khiển công suất

2.3.1.3. Kênh vật lý điều khiển chung CPCCH

Kênh vật lý điều khiển chung CPCCH bao gồm hai loại sau:

* Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên (PRACH- Physical Random

Access Channel): mang thông tin của kênh truyền dẫn RACH (dựa trên kĩ

thuật Slotted ALOHA)

* Kênh vật lý gói chung (PCPCH- Physical Common Packet Channel):

mang thông tin của kênh truyền dẫn CPCH (dựa trên kỹ thuật CDMA-CD).

2.3.1.3.1 Kênh PRACH

a. Cấu trúc truyền dẫn truy nhập ngẫu nhiên- RACHKênh PRACH được dùng để mang RACH. Truyền dẫn truy nhập ngẫu

nhiên sử dụng công nghệ phân khe ALOHA với chỉ thị yêu cầu nhận thực

nhanh. UE có thể bắt đầu truyền dẫn truy nhập ngẫu nhiên tại phần đầu một số

khoảng thời gian đã được xác định rõ. ký hiệu là các khe truy nhập như ở hình

2.6.



Hình 2.6: Số các khe truy nhập ngẫu nhiên và không gian của chúng

Có 15 khe truy nhập trên 2 khung và chúng cách nhau 5120 chip. Thông

tin về kiểu khe truy nhập truyền dẫn truy nhập ngẫu nhiên do các lớp cao hơn

chuyển xuống. Hình 2.7 minh họa cấu trúc truyền dẫn truy nhập ngẫu nhiên.

Trong đó bao gồm một hoặc một vài phần mào đầu chiều dài 4096 chip

(khoảng 1ms) và một bản tin chiều dài 10 ms hoặc 20 ms. Mỗi mào đầu có 256

x 16 chip signature. Như vậy có tối đa 16 signature. MS xác định chiều dài của

bản tin nhắn đối với mạng bằng cách sử dụng các signature đặc biệt.

Phần mào đầu của sự truy nhập ngẫu nhiên đầy đủ bao gồm 256 ký hiệu

lặp lại. Có tất cả 16 ký hiệu khác nhau được đặt cơ sở bởi mã Hadamard. Phần

mào đầu bao gồm một chuỗi ký tự phức hợp trực giao có chiều dài là 16 và

được lấy ra từ bộ mã Gold trực giao chiều dài 16. Chuỗi này thường được gọi là

“ký hiệu chuỗi truy nhập ngẫu nhiờn”. Nú được trải phổ bởi một mã Gold trực

giao cell riêng biệt có chiều dài 256 chip. Cả chuỗi ký hiệu và cỏc mó trải phổ

đều được truyền quảng bá bởi BS.


Khe #0

Khe #1

Khe #7

Khe #8

Khe #14

#0 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14

Một khung 10ms Một khung 10ms

Truyền truy nhập ngẫu nhiên




Truyền TPNN

512chip


Hình 2.7: Cấu trúc của sự truyền truy nhập ngẫu nhiên

b. Phần bản tin của kênh RACHHình 2.8 là cấu trúc khung vô tuyến phần bản tin truy nhập ngẫu nhiên

trong đó khung vô tuyến phần bản tin 10 ms được chia thành 15 khe, mỗi khe

có chiều dài = 2560 chip. Ngoài ra mỗi khe bao gồm hai phần: phần dữ liệu

mang thông tin lớp 2 và phần điều khiển mang thông tin điều khiển lớp 1,

chúng được truyền song song và chúng có thể cung cấp các tốc độ dữ liệu biến

đổi.

Phần bản tin 10 ms chứa 1 khung vô tuyến, còn phần bản tin 20 ms chứa

2 khung vô tuyến 10 ms liên tiếp. Chiều dài phần bản tin có thể được xác định

bởi khe truy nhập and/or signature đang sử dụng.


Phần mào đầu

Phần mào đầu

Phần tin nhắn

Phần tin nhắn

Phần mào đầu

Phần mào đầu

Phần mào đầu

Phần mào đầu

4096chip

4096chip

10ms(một khung)

20ms(hai khung)


Hình 2.8: Cấu trúc của khung vô tuyến phần bản tin truy nhập ngẫu nhiên

Khuôn

dạng

khe # i

Tốc độ

bit

kênh

(kbps)

Tốc độ

ký tự

kênh

(kbps)

SF Số

bit/khung

Số

bit/khe

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

Trường điều khiển

0 15 15 256 150 10 8 2

Bảng 2.9: Các trường số liệu và điều khiển của bản tin truy nhập

ngẫu nhiên

Phần dữ liệu bao gồm 10x bit với k= 0,1,2,3 tương ứng với hệ số trải

phổ 256, 128, 64 và 32 của phần dữ liệu liệu tin tương ứng và tương ứng với

các tốc độ dữ liêu là 16,32,64 hay 128 kbps. Cỏc mó trải phổ dùng cho PRACH

là cỏc mó OVSF.


Dữ liệu

bitDữ liệu

Điều khiển Pilot

bit

= 2560 chip, 10 xbit (k =0,…,6)

Khe# 0

Khung tin nhắn,= 10ms

Khe# 1 Khe# i Khe# 14

TFCI

bit


Cấu trúc của phần dữ liệu tin nhắn được chỉ ra ở hình 2.9. MS ID được

chọn ngẫu nhiên bởi MS. CRC được sử dụng để dũ tỡm lỗi trong phần dữ liệu.

Hình 2.9: Cấu trúc của phần dữ liệu PRACH

Số khe = 3

Bit # 0 1 2 3 4 5 6 7

1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 0 1 0 1 0 1 0

2 1 0 1 0 1 0 1 0

3 1 0 1 0 1 0 1 0

4 1 1 1 1 1 1 1 1

5 1 1 1 1 1 1 1 1

6 1 1 1 1 1 1 1 1

7 1 1 1 1 1 1 1 1

8 1 0 1 0 1 0 1 0

9 1 1 1 1 1 1 1 1

10 1 0 1 0 1 0 1 0

11 1 1 1 1 1 1 1 1

12 1 1 1 1 1 1 1 1

13 1 0 1 0 1 0 1 0

14 1 0 1 0 1 0 1 0

Bảng 2.10: Mẫu bit hoa tiêu của phần bản tin RACH với =3

Phần điều khiển bao gồm 8 bit hoa tiêu đã biết để cung cấp sự thiết lập

kênh và 2 bit TFCI cho thông tin về tốc độ bit. Điều này tương ứng với hệ số

trải phổ là 256 của phần điều khiển bản tin.



Ở giữa phần mào đầu và phần tin nhắn, có một chu kỳ vô ích được sử

dụng cho việc dũ tỡm phần mào đầu và xử lý theo sau của phần tin nhắn.

Mẫu bit hoa tiêu được chỉ ra ở bảng 2.10 Tổng số bit TFCI của bản tin

truy nhập ngẫu nhiên là 15 x 20= 300. TFCI của khung vô tuyến chỉ ra dạng

truyền dẫn của kênh truyền dẫn RACH được ghép với khung vô tuyến phần bản

tin PRACH có chiều dài 20 ms. TFCI được lặp lại ở khung vô tuyến thứ hai

2.3.1.3.2 Kờnh gúi chung vật lý (PCPCH)Kờnh gói chung vật lý (PCPCH) dùng để truyền kênh truyền dẫn CPCH.

Quá trình truyền CPCH dựa trên kỹ thuật dũ tỡm xung đột đa truy nhập phát

hiện va chạm (DSCD-MA) với chỉ thị truy vấn nhanh. UE có thể bắt đầu truyền

tại phần đầu của một số khoảng thời gian đã được xác định rõ, tương ứng với

phần khung BCH thu được của cell hiện thời. Cấu trúc và sự phân khe truy

nhập giống với RACH bao gồm một hay một vài phần mào đầu truy nhập [A-P]

chiều dài 4096 chip, một mào đầu dũ tỡm xung đột (CD-P) chiều dài 4096 chip,

một mào đầu điều khiển công suất DPCCH (PC-P) chiều dài 0 hoặc 8 khe và

một bản tin chiều dài biến đổi N x 10 ms như hình 2.10.

Hình 2.10: Cấu trúc của sự truyền dẫn truy nhập ngẫu nhiên CPCH


PoP1

iP iPPhần tin nhắn

N x 10ms0 hay 8 khe

Phần mào đầu truy nhập

Phần mào đầu giải quyết xung đột

DPCCH

DPDCH

4096chip


a. Phần điều khiển công suất và phần mào đầu phát hiện va trạm của kênh truy nhập CPCH * Giống như RACH, phần mào đầu CPCH sử dụng các chuỗi signature

nhưng số chuỗi ít hơn. Cỏc mó giả ngẫu nhiên khác so với cỏc mó Gold dùng

trong RACH hoặc cũng có thể giống với mã ngẫu nhiên.

* Chỉ ra các trường DPCCH phần CPCH PC-P. Tham số độ dài mào

đầu điều khiển công suất nhận giá trị 0 hoặc 8 khe, được thiết lập bởi các lớp

cao hơn, khi chiều dài mào đầu điều khiển công suất là 8 khe. Các mẫu bit hoa

tiêu từ khe số 0 đến khe số 7 được định nghĩa như ở bảng 2.10 có thể sử dụng

cho CPCH PC-P.

Khe

#

Tốc

độ bit

kênh

Tốc độ

ký hiệu

kênh

SF Số

bit/khung

Số

bit/khe

0 15 15 256 150 10 6 2 2 0

1 15 15 256 150 10 8 2 0 0

2 15 15 256 150 10 5 2 2 1

3 15 15 256 150 10 7 2 0 1

4 15 15 256 150 10 6 2 0 2

5 15 15 256 150 10 5 1 1 2

Bảng 2.11: Các trường DPCCH cho phần điều khiển công suất mào

đầu của kênh CPCH

b. Phần bản tin MPCHVới các cấu trúc phần bản tin giống như RACH, mỗi phần bản tin CPCH

có chứa tối đa N-Max-Frame khung 10ms (N-Max-Frame - Tham số lớp cao

hơn). Khung 10 ms chia thành 15 khe, mỗi khe có chiều dài .

Ngoài ra mỗi khe bao gồm phần dữ liệu để truyền thông tin của lớp cao hơn và

phần điều khiển để truyền thông tin của L1. Hai phần này được truyền song

song với nhau. Phần dữ liệu của bản tin CPCH giống với các trường DPDCH



đã được đưa ra trong bảng 2.6 . Phần điều khiển của bản tin CPCH có hệ số trải

phổ 256 và nó sử dụng kiểu khe giống như phần điều khiển của CPCH PC-P

các mẫu bit hoa tiêu của bản tin CPCH giống với các mẫu bit đã được đưa ra

trong bảng 2.7 và bảng 2.10 . Hình 2.11 chỉ ra cấu trúc khung vật lý gói chung

đường lên. Mỗi khung chiều dài 10 ms được chia thành 15 khe có chiều dài

=2560 chip tương đương với một chu kỳ điều khiển công suất.

Hình 2.11: Cấu trúc khung PCPCH đường lên: Phần số liệu và điều khiển

2.3.2 Kênh vật lý hướng xuống

Cỏc kênh vật lý đường xuống bao gồm: 1 kênh vật lý dành riêng, một

kênh chia sẻ và 5 kênh điều khiển chung:

* Cỏc kênh hoa tiêu chung – CPICH

* Kênh vật lý dành riêng hướng xuống – DPCH (Downlink -Dedicated

Physical Channel)

* Kênh chia sẻ vật lý đường xuống – DSCH (Physical Downlink Shared

Channel).

* Kênh hoa tiêu chính và dự phòng – CPICH (Primary and secondary

Common Pilot Channel).


Các bit dữ liệu

pilotN Các bit TFCI Các bit FBI Các bit TPC


Phần bản tin khung vô tuyến T = 10ms

= 2560chip, 10x(k=6)


* Kênh vật lý điều khiển chung chính và dự phòng – CCPCH (Primary

and secondary Common Control Physical Channel).

* Kênh đồng bộ - SCH (Synchrronozation Channel).

Hình 2.12 minh họa sơ đồ nguyên lý điều chế và trải phổ hướng xuống.

Hình 2.12: Sơ đồ điều chế và trải phổ hướng xuống

2.3.2.1 Cỏc kờnh vật lý dành riêng hướng xuống

Chỉ có một kênh vật lý dành riêng đường xuống (downlink DPCH) phát số

liệu dành riêng được tạo từ lớp 2 và lớp cao hơn, trong bộ ghép trung gian với

thông tin điều khiển tạo ra tại lớp 1 (được hiểu là cá bit hoa tiêu, các lệnh TPC

và TFCI tùy chọn). Vì vậy DPCH hướng xuống là một bộ ghép thời gian của

DPDCH hướng xuống, với mỗi khung có chiều dài 10ms chia thành 15 khe

trung gian với , tương đương với một chu kỳ điều khiển công suất.

Giống như các cấu trúc khung trước, tham số k trong hình 2.13 xác định tổng

số bit trên một khe SF=512/2k. Vì thế hệ số trải phổ có thể biến đổi từ 512 đến

4.

Có hai kiểu DPCH đường xuống cơ bản: một chứa TFCCI (các ví dụ đồng

thời biến đổi) và một không chứa TFCI (các dịch vụ tốc độ cố định). Trong khi

hỗ trợ TFCI đường xuống trong mạch là tùy chọn, nó do mọi UE ủy nhiệm.

UTRAN xác định xem có truyền TFCI hay không.



Hình 2.13: Cấu trúc khung cho kênh DPCH hướng xuống

Kênh vật lý dành riêng hướng xuống cũng được chia làm 2 loại sau:

* Kênh dữ liệu vật lý dành riêng hướng xuống Downlink DPDCH

(Dedicated Physical Data Channel)

* Kênh điều khiển vật lý dành riêng hướng xuống Downlink DPCCH

(Dedicated Physical Control Channel).

Kênh downlink DPDCH và DPCCH chia sẻ các khe thời gian khác nhau

(hay ghép thời gian). Chúng mang các thông tin giống như ở kênh uplink

DPCH. Cỏc kờnh vật lý hướng xuống được điều chế QPSK. Kênh DPCCH

được truyền tại công suất cao hơn so với DPDCH. Nhiều kênh DPDCH có thể

chiếm các khe thời gian khác nhau cho cùng một người sử dụng, nhưng chỉ một

khe thời gian mang DPCCH. Sự phân chia DPCCH cho các khe thời gia khác là

trống rỗng. Do đó, các tốc độ bit biến đổi đạt được.

Cỏc kênh DPCH khác nhau cú cỏc mó kờnh OSVF khác nhau. MS tìm ra

một mã xác định trong suốt quá trình hỗ trợ truy nhập.

Khi toàn bộ tốc độ bit được truyền vượt quá tốc độ bit cực đại đối với

kênh vật lý hướng xuống, sự truyền đa mã được sử dụng (VD một vài cỏc kờnh


Dữ liệu 1 TPC TFCI Dữ liệu 2 Pilot

DPDCH DPCCH DPDCH DPCCH

Tslot = 2560 chip, 10 xbit (k= 0…7)


Một khung vô tuyến,= 10ms


DPCH hướng xuống song song được truyền sử dụng cùng một chỉ số trải phổ).

Trong trường hợp này, thông tin điều khiển lớp 1 được đưa vào kênh DPCH

hướng xuống đầu tiên.

2.3.2.2 Cỏc kờnh vật lý hướng xuống chung

a. Kênh hoa tiêu chung CPICH

Kênh CPICH là một kênh vật lý hướng xuống có tốc độ cố định (30kbps,

SF=256) thực hiện truyền chuỗi bit/ký tự xác định trước. Cấu trúc khung của

kênh PCICH được minh họa ở hình 2.14

Hình 2.14: Cấu trúc khung của kênh PCICH

Trong phân tập phỏt, trờn bất kỳ kênh cell đường xuống nào, không có

điều khiển công suất mạch vũng kớn hoặc hở, CPICH có thể được phát từ hai

anten sử dụng cựng mó kờnh và mã ngấu nhiên. Anten 1 và anten 2 cú cỏc

chuỗi ký tự của anten 1 được sử dụng. Theo hệ quả có hai kiểu kênh hoa tiêu

chung: CPICH sơ cấp và CPICH thứ cấp với việc sử dụng cấu hình vật lý khác

nhau.


Chuỗi được định nghĩa trước

Khe #0 Khe #0 Khe #0 Khe #0

1 khung vô tuyến

, 20bit = 10ký hiệu


b. Kênh hoa tiêu chung sơ cấp và thứ cấp (P-CPICH)

Các đặc điểm của P-CPICH sơ

cấp

Các đặc điểm của P-CPICH thứ cấp

P-CPICH thường sử dụng cùng

một mã kênh

S-CPICH sử dụng mã kênh tùy ý của

SF=256

Mã ngẫu nhiên cơ sở ngẫu nhiên

hóa P-CPICH

Mã ngẫu nhiên cơ sở hoặc bậc hai ngẫu

nhiên hóa kênh S-CPICH

Mỗi cell chỉ có một P-CPICH Một cell có thể chứa không, một, hoặc

một vài kênh S-CPICH

P-CPICH thu là nhiễu pha đối với

DL SCH, CCPCH sơ cấp, AICH

và PICH.

CPICH cơ sở có thể là nhiễu đối với

CCPCH và DL DPCH bậc hai.

Nó cũng là một nhiễu pha mặc

định cho tất cả các kênh vật lý

đường xuống khác.

Các lớp cao hơn thông báo cho UE khi

CPICH bậc hai được sử dụng là nhiễu

pha.

Bảng 2.12: Các đặc điểm của P-CPICH sơ cấp và thứ cấp



c. Kênh vật lý điều khiển chung - CCPCH

* Kênh CCPCH sơ cấp (P-CCPCH)

Hình 2.15: Cấu trúc khung của kênh CCPCH sơ cấp

CCPCH sơ cấp Là kênh vật lý hướng xuống tốc độ cố định (30kbps,

SF=256) được sử dụng để mang BCH và được truyền trong một mó kờnh

OVSF cố định cho toàn bộ các cell. Nó được sử dụng để truyền quảng bá tin

nhắn, như các thông tin về cell riêng biệt, ở trong kênh điều khiển quảng bá

(BCCH) và là kênh đầu tiên mà MS thu được.

Hình 2.15 chỉ ra cấu trúc khung của CCPCH sơ cấp, nó khác với DPCH

hướng xuống ở chỗ nó không truyền các lệnh TPC hoặc các bit hoa tiêu. Ngoài

ra nó không được truyền trong 256 chip đầu tiên của từng khe. Có 10 ký tự trên

một khe. Kênh vật lý điều khiển chung không có vòng điều khiển công suất bên

trong.

* Kờnh CCPCH thứ cấp (S-CCPCH)

Hai kiểu kênh CCPCH: một có TFCI và một không có TFCI truyền

FACH và PCH. Do UTRAN xác định khi nào TFCI có thể được truyền nếu nó


Dữ liệu18 bit

(T x OFF )

256 chip

Tslot = 2560 chip, 20 bit


Một khung vô tuyến ,


được ủy nhiệm bởi tất cả các UE hỗ trợ sử dụng TFCI. Tốc độ CCPCH thứ cấp

có thể giống DPCH hướng xuống. Hình 2.16 minh họa cấu trúc khung CCPCH

thứ cấp với tham số k xác định tổng số bit trên một khe CCPCH thứ cấp đường

xuống. Nó liên quan đến hệ số trải phổ SF = 256/ của kênh vật lý hệ số trải

phổ biến đổi từ 256 đến 4.

Hình 2.16: Cấu trúc khung của CCPCH thứ cấp

Kênh CCPCH thứ cấp được ghép theo thời gian với kênh truy nhập

trước (FACH) cho việc hỗ trợ truy nhập và kênh nhắn tin (PCH) cho việc nhắn

tin trong cấu trúc đa khung.Cả hai đều mang thông tin điều khiển. Tốc độ bản

tin của CCPCH là khả biến từ cell này sang cell khỏc. Mó xác định kênh

CCPCH thứ cấp được truyền trên CCPCH sơ cấp. Sự khác nhau chính giữa

kênh CCPCH sơ cấp và thứ cấp là kênh CCPCH sơ cấp có tốc độ xác định

trước cố định trong khi đó kênh CCPCH thứ cấp có thể cung cấp các tốc độ

biến đổi cho nhiều người sử dụng trong cùng một cell và giữa các cell.

Hơn nữa kên CCPCH chỉ được truyền khi có dữ liệu xác định và có thể

được truyền trong một khe chật hẹp với cùng một cách thức giống như kênh vật

lý dành riêng (chỉ có giá trị đối với CCPCH thứ cấp mang kênh FACH).


Dữ liệu18 bit

TFCI

Tslot = 2560 chip, 20 x (k=0…6)


Một khung vô tuyến,

Pilot


d. Kênh đồng bộ (SCH)

Kênh đồng bộ (SCH) là một tín hiệu đường xuống sử dụng trong quá

trình dũ tỡm khe và tìm kiếm cell, bao gồm hai kênh con: SCH sơ cấp và thứ

cấp. Cỏc kờnh này được chỉ ra trong hình 2.17 cú cỏc khung 10ms được chia

thành 15 khe, mỗi chiều dài 256 chip.

* Kênh SCH sơ cấp: bao gồm một mã đồng bộ sơ cấp PSC (Primary

Synchronization Code), được ký hiệu là trong hình 2.17, là một mã Gold

trực giao không điều chế có chiều dài là 256 chip và có chu kỳ bằng một khe

thời gian (0,625ms), được truyền một lần trong mỗi khe. Cỏc mó PSC này giống

nhau cho tất cả các khe và các cell trong hệ thống và được sắp hàng theo thời

gian với kênh CCPCH sơ cấp (BCCH). Một MS đạt được đồng bộ khe với BS

bằng việc dũ tỡm mó PSC.

* Kênh SCH thứ cấp: được tạo ra từ một mã đồng bộ thứ cấp chiều dài

là 16 mã đồng bộ bậc hai - SSC (Secondary Synchronization Code). SSC được

tạo ra từ một chuỗi cỏc mó Gold trực giao chưa điều chế 16, với chiều dài là

256 chip. Chuỗi này được lặp lại sau một khoảng thời gian một khung (10ms).

Mỗi mã được chọn từ một tập 17 mã Gold trực giao khác nhau có chiều dài là

256. Có tổng cộng 32 chuỗi 16 mã (cho tổng cộng 512 mã) để nhận dạng một

trong 32 hướng xuống khác nhau, các cell riêng biệt, cỏc mó nhúm trộn. Bằng

cách nhận dạng SSC, MS có thể quyết định nhúm mó trộn và khoảng thời gian

khung cho BS. Mã đồng bộ thứ cấp SSC được truyền song song với mã SCH sơ

cấp. Mã SSC được biểu diễn là với i = 1,2,3,….,64 là số hiệu của nhúm mó

trộn và k = 0,1,…,14 là số hiệu của khe. Chuỗi này trong SCH thứ cấp chỉ ra mã

ngẫu nhiên hướng xuống của cell thuộc về nhóm nào



Hình 2.17: Cấu trúc kênh đồng bộ

Mỗi cell được cấp cho một mã trộn hướng xuống trong suốt quá trình

triển khai ban đầu, và MS nhận biết mỗi mó đú sau khi thu được bởi mã SCH.

Giông như trong kênh CCPCH sơ cấp và thứ cấp, cỏc mó OVSF được sử dụng

cho mã hóa kênh trong SCH. Hình 2.18 minh họa sự ghộp kờnh SCH với cỏc

kờnh hướng xuống. SCH không trực giao với tất cả cỏc kờnh khỏc (Cỏc kờnh

khỏc DPDCH, DPCCH, CCPCH sau khi được ngẫu nhiên hóa bằng PN mới

ghộp kờnh với SCH).


a a a

Khe #0 Khe #1 Khe #14

a a a

SCH sơ cấp

SCH thứ cấp

256chip

2560 chip

Một khung SCH 10ms


Hình 2.18: Ghộp kênh của SCH

e. Kênh vật lý chia sẻ hướng xuống – PDSCHNgười sử dụng dùng chung DPSCH (Kênh truyền dẫn phân chia hướng

xuống-DSCH) dựa trên việc ghép theo đa mó. Vỡ DSCH thường kết hợp nó với

một hoặc vài kênh DCH nên cũng có thể kết hợp PDSCH với một hoặc vài

DPCH hướng xuống. Chính xác hơn, có thể kết hợp từng khung vô tuyến

PDSCH với một kênh DPCH đường xuống. Hình 2.19 minh họa cấu trúc khung

và cấu trúc khe PDSCH

Hai phương pháp báo hiệu chỉ ra khi UE có số liệu để giải mã trên

DSCH: thông qua trường TFCI hoặc lớp cao hơn. Ví dụ khi hệ số trải phổ và

các tham số lớp vật lý khác biến đổi theo từng khung thì TFCI thông báo cho

UE các tham số tức thời PDSCH bao gồm cả mó kờnh của cõy mó PDSCH

OVSF. Mặc dù PDSCH và DPCH không nhất thiết phải có cùng hệ số trải phổ,

và hệ số trải phổ PDSCH có thể biến đổi từ khung này sang khung khỏc, thỡ

quá trình truyền PDSCH cùng với DPCH cũng là một trường hợp đặc biệt của

quá trình truyền đa mã. Vì thế, khi ghép DSCH với nhiều PDSCH song song thì



hệ số trải phổ của tất cả cỏc mó PDSCH sẽ là như nhau. PDSCH không truyền

thông tin lớp vật lý, nhưng truyền tất cả các thông tin điều khiển liên quan đến

L1. Bảng 2.13 minh họa các tốc độ bit và các tốc độ ký tự của PDSCH với hệ

số trải phổ có thể biến đổi từ 256 đến 4. TFCI sẽ được sử dụng để định dạng

MS bởi thông số tức thời của PDSCH.

Khuôn

dạng khe

#i

Tốc độ

bit kênh

(kbps)

Tốc độ

ký tự

kênh

(kbps)

SF Số

bit/khung

Số

bit/khe

0 30 15 256 300 20 20

1 60 30 128 600 40 40

2 120 60 64 1200 80 80

3 240 120 32 2400 160 160

4 480 240 16 4800 320 320

5 960 480 8 9600 640 640

6 1920 960 4 19200 1280 1280

Bảng 2.13: Các trường PDSCH



Hình 2.19: Cấu trúc khung PDSCH

2.4.1. Ghộp kờnh

2.4.1.1. Ghộp kờnh logic và kênh truyền dẫn

Cỏc kênh logic được ghép với cỏc kờnh truyền dẫn như sau:

* BCCH được kết nối với BCH và có thể cũng được kết nối với FACH.

* PCCH được kết nối với PCH.

* CCCH được kết nối với RACH và FACH.

* SHCCH được kết nối với RACH và USCH/FACH , PSCH với DCH ,

DSCH với một DCH, một CPCH (chỉ FDD).

* CTCH được kết nối với FACH.

* DCCH có thể được kết nối với cả RACH và FACH, với RACH và

DSCH, với DCH và DSCH, với một DCH, một CPCH với FAUSCH, CPCH.


Dữ liệu

Tslot = 2560 chip, 20 x (k = 0…6 )


Một khung vô tuyến, = 10ms


Hình 2.20: Ánh xạ giữa kênh logic và kênh truyền dẫn

2.4.1.2. Ghộp cỏc kờnh truyền dẫn vào cỏc kờnh vật lý

Bảng 2.14 tóm tắt việc ghộp cỏc kờnh truyền dẫn vào cỏc kờnh vật lý.

Trong các DCH luồng bit tạo ra được ghép một cách trực tiếp liên tục (ghép

theo thứ tự đầu tiên với đầu tiên – First-in-first-mapped) với cỏc kờnh vật lý.

Việc ghép của BCH và FACH/PCH đơn giản như nhau, trong đó luồng số liệu

sau khi mã hóa và xen rẽ được ghép liên tiếp với CCPCH sơ cấp và thứ cấp

tương ứng. Đối với RACH cũng vậy, các bit đã được mã hóa và xen rẽ được

ghép liên tiếp với kênh vật lý, trong trường hợp này là phần bản tin của

PRACH.


BCCH

PCCH

CCCH

SHCCH

DTCH

CTCH

DCCH

BCH

FACH

PCH

RACH

CPCH

DSCH

DCH

Kênh logic Kênh truyền dẫn


Các kênh truyền dẫn Các kênh vật lý

Kênh dành riêng (DCH) Kênh vật lý dữ liệu dành riêng (DPDCH)

Kênh vật lý điều khiển dành riêng

(DPCCH)

Kênh truy nhập ngẫu nhiên

(RACH)

Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên

(PRACH)

Kênh gói chung (CPCH) Kênh vật lý gói chung (PCPCH)

Kênh hoa tiêu chung (CPICH)

Kênh quảng bá (BCH) Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp

(P-CCPCH)

Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp

(S-CCPCH)Kênh nhắn tin (PCH)

Kênh đồng bộ (SCH)

Kênh phân chia đường xuống

(DSCH)

Kênh vật lý chia sẻ hướng xuống

(PDSCH)

Kênh chỉ thị truy vấn (AICH)

Kênh chỉ thị truy vấn truy nhập mào đầu

(AP-AICH)

Kênh chỉ thị nhắn tin (PICH)

Kênh chỉ thị trạng thái CPCH (CSICH)

Kênh chỉ thị sắp xếp kênh/phát hiện va

chạm CD/CA-ICH)

Bảng 2.14: Ghộp cỏc kờnh truyền dẫn với cỏc kờnh vật lý



CHƯƠNG 3: CÁC CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG TRONG THIẾT BỊ CỦA WCDMA

3.1. Xử lý đa phương tiện

3.1.1. Tổng quan.

WCDMA UMTS cho phép truyền dẫn số liệu tốc độ cao đặt nền tảng cho

thông tin đa phương tiện trong các môi trường di động. Để sử lý đa phương tiện

phù hợp với thông tin di động cần xét đến những đặc tính và hạn chế của truy

nhập vô tuyến.

Các công nghệ cơ sở xử lý tín hiệu thực hiện thông tin đa phương tiện:

Nhóm chuyên gia hình ảnh động MPEG-4 (Moving Picture Experts Group-4),

mó hoỏ tiếng đa tốc thích ứng (ARM: Adaptive Multirate) và 3G- 324.MPEG-4

được coi như là công nghệ then chốt đối với WCDMA UMTS được phát triển

để sử dụng trong thông tin di động và được tiêu chuẩn hoỏ trờn cơ sở các

phương pháp mó hoỏ hiện có khác nhau. AMR có chất lượng cao được thiết kế

sử dụng trong các điều kiện khác nhau như trong nhà và di động . 3G-324M

được 3GPP tiếp nhận như là một công nghệ của hệ thống đầu cuối để thực hiện

các dịch vụ nghe nhìn.

3.1.2. Xử lý đa phương tiện

3.1.2.1. Xử lý ảnh

Phương pháp mó hoỏ ảnh MPEG-4 được sử dụng trong các dịch vụ

WCDMA UMTS khác nhau như điện thoại có hình và phân phối truyền hình.

MPEG-4 được xây dựng trên quan điểm kết hợp các công nghệ mó hoỏ ảnh

hiện có.

3.1.2.2. Các phương pháp mó hoỏ video khác nhau

Các phương pháp mó hoỏ video được tiêu chuẩn hoá quốc tế bao gồm

H.261, MPEG-1, MPEG-2, H263 và MPEG-4.



3.1.2.2.1. Mó hoỏ video H263Đây là phương pháp mó hoỏ video mức độ cực thấp cho điện thoại có

hình trờn cỏc mạng tương tự do ITU-T tiêu chuẩn vào năm 1992. Phương pháp

này sử dụng modem 28,8kbps và tiếp nhận một phần các công nghệ mới được

phát triển cho MPEG-1. Dự báo nén chuyển động giữa các khung theo đơn vị

0,5pise1 là chức năng cơ sở bắt buộc. Một chức năng cơ sở khác là mó hoỏ ba

kích thước gồm cả EOB cho phép mở rộng mó hoỏ độ dài khả biến hai kích

thước thông thường (đoạn chạy và mức). Ngoài ra, dự báo lén chuyển động

giữa các khung theo đơn vị khối 8x8 pisel và sử lý giảm méo khối trong các

hình ảnh được bổ xung thêm như các tuỳ chọn1.

Với các chức năng bổ xung này,H263 hiện nay đang được sử dụng trong

một số thiết bị cho điện thoại có hình và hội nghị truyền hình ISDN.

3.1.2.2.2. Mó hoỏ vi deo MPEG-4 Mó hoá videoMPG-4 được phát triển trên cơ sở rất nhiều cải thiện cho

mó hoỏ H.263 bao gồm cả tăng cường chống nỗi. Phương pháp mó hoỏ này

tương thích ngược với chức năng cơ sở của H263.

Nếu MPEG-2 được thiết kế chủ yếu dễ sử lý ảnh trên máy tính , phát

quảng bá số thông tin tốc độ cao, ngoài các dịch vụ này,MPEG-4 được tiêu

chuẩn với tập trung chủ yếu lờn cỏc ứng dụng viễn thông, nhất là thông tin di

động. Năm 1999, MPEG-4 thiết lập một phương pháp mó hoỏ video rất tổng

quát như làtiờu chuẩn ISO/IEC. Vì thế MPEG-4 được công nhận như là một

công nghệ then chốt cho các dịch vụ đa phương tiện trên cơ sở hình ảnh bao

gồm thư video, phân phối video và điện thoại có hình trong WCDMA UMTS



Thông tin điện thoại

có hình di độnghội nghị

video di động

Phạm vi ứng dụng của MPEG-4

* Lý lịch và mức

Để đảm bảo tính chao đổi và tương tác của số liệu sau mó hoỏ, cỏc chức

năng của MPEG-4 được phân loại theo lý lịch, còn mức dộ phức tạp được phân

loại theo mức giống nhau như ở MPEG-2. Các lý lịch được định nghĩa bao gồm

: Đơn các chức năng chung. Dự báo nén di động giữa các khung bằng 8x8 pise

(được định nghĩa như là tuỳ chọn trong H.263) được coi như là lý lịch đơn

giản .

Với sử lý đơn giản, cấc ảnh QCIF được sử lý theo mức 1 và 0 và CIF

được sử lý theo mức 2.

Các lý lịch lõi và chính định nghĩa một vùng bất kỳ trong video như là

một đối “tượng” để cải thiện chất lượng ảnh hoặc kết hợp đối tượng này và số


Thông tin

Máy tính Quảng bá

MPEG - 4

Quảng bá TV di động phân phối thông tin di động

( vi deo và âm thanh)

Máy tính thử video đa phương tiện theo yêu cầu Internet di động


liệu mó hoỏ khỏc. MPEG-4 cung cấp các lý lịch khác, chẳng hạn lý lịch đượ

soạn thảo bằng các ảnh do máy tính tạo ra (CG: Computer Generated)

3.1.3. Mó hoá tiếng đa tốc độ thích ứng của WCDMA UMTS

Vì có rất nhiều sơ đồ mó hoỏ tiếng được đề xuất, các tổ chức quốc tế như

TIA, TTC, ETSI, ARIB... đã tiến hành nựa chọn công nghệ mó hoỏ tiếng phù

hợp nhất cho thông tin di động 3G. Mó hoỏ tiếng đa tốc độ thích ứng

(ARM:Adaptive MutiRate) được coi là công nghệ vượt trội so với các công

nghệ mó hoỏ tiếng khác. Vì thế nó được chọn là sơ đồ mó hoỏ tiếng cho

WCDMA.

3.2. Các công nghệ tiết kiệm công xuất

Các UE phải nhẹ, nhỏ sử dụng pin hoặc ac quy. Trong nhiều năm, người

ta đã cố gắng giảm kích thước của các thiết bị và giảm tiêu thụ công xuất.

Nhiều công nghệ giảm tiêu thụ cụng xuỏt đó được áp dụng cho các hệ thống vô

tuyến như: điều khiển thu gián đoạn.

WCDMA đòi hỏi các chức năng sử lý tín hiệu phức tạp hơn các hệ thống

thông thường để đảm bảo nhiều thể loại dịch vụ và ứng dụng tốc độ cao

Tuy nhiên kích thước của ăcquy vẫn phải giống như các hệ thống thông

thường, do yêu cầu thu nhỏ kích thước đầu cuối. Mặc dù các cố gắng mới đây

nhằm làm cho acquy mỏng hơn, nhẹ hơn và có dung lượnglớn hơn, vẫn cần

phải có phương pháp tiết kiệm công xuất tích hợp trong từng thiết bị tạo nên

UE như: Khối vô tuyến, khối băng tần cơ sở và hiển thị để không thua kém các

thiết bị 2G về thời gian sử dụng và kích thước.

3.2.1.Tiết kiệm công suất trong các thiết bị.

3.2.1.1. Các thiết bị phát

WCDMA thực hiện TPC cẩn thận để giảm nhiễu và tăng dung lượng. Để

khai thác chức năng này cho việc giảm công suất tiêu thụ, việc giảm méo và cải

thiện hiệu suất khi công suất cực đại trong AMP cụng suỏt là chưa đủ. Vấn đề

then chốt để kéo dài thời gian thông tin là phải cải thiện hiệu suất tổng thể, từ

công suất phát thấp đến công suất phát cao. Để được công suất phát cực đại, độ



tuyến tính và hiệu suất lớn nhất, các phần tử lưỡng cực SiGe và GaSa được sử

dụng.

3.2.1.2. Các thiết bị thu.

Vỡ các tín hiệu trải phổ băng rộngcần được đồng bộ và giải điều chế với

độ nhậy cao, vấn đề quan trọng là phải đạt được NF thấp trong tầng đầu máy

thu. Vì WCDMA sử dụng truy nhập song công nên không thể sử dụng các

chuyển mạch RF có tổn hao nhỏ như ở cấc thiết bị TDD. Vì thế các thiết bị thu

phát lai ghép được sử dụng trên cơ sở kết hợp bộ lọc điện môi hay bộ duplexer

băng rộng sử dụng công nghệ SAW với bộ lọc phát/thu. Để tăng thời gian chờ,

yêu cầu các khối vô tuyến là phải triệt sự tăng lòng trong LNA máy thu để nhận

được đủ khuếch đại cho bù trừ tổn hao. Ngoài ra, người ta đang nghiên cứu tiến

hành phát thu biến đổi trực tiếp. Vô tuyến phần mềm các công nghệ thu khác để

thích hợp các phần tử vô tuyến nhằm thu nhỏ kích thước và giảm tiêu thụ công

suất.

WCDMA cũng yêu cầu các hoạt động giải điều chế thông qua các bộ MF

(lọc phối hợp), tỡm ụ và quá trình giải trải phổ nhanh, nagy cả trong chế độ thu

không liên tục. Vì tất cả yêu cầu trên đều dẫn đến tăng dòng thu, nên vấn đề

then chốt cho việc tiết kiệm công suất là: Các khối DSP (Digital Signal

Pocessor),CPU và các LSI (Large Scale Intergration) của khối sử lý băng tần cơ

sở phải khống chế cẩ thận.

Trước hết cần giảm dòng cơ sở khi tắt thu (dòng tối). Để vậy cần giảm

dò và thiết kế tiết kiệm công suất cho giao diện giữa các thiết bị BB như CPU,

DSP và bộ nhớ .

Vấn đề thứ hai là cần quản lý được công suất các mạch điện trong từng

phần tử như cấp nguồn phù hợp cho DSP và CPU theo hoạt động giải điều chế

trong quá trình thu dán đoạn và điều khiển ngủ trong chế độ thu (giảm hay nén

tần số đồng hồ, tắt nguồn luụi khối RF, rút ngắn thời gian làm ấm). Rất nhiều

nỗ lực sáng tạo nhằm đạt được các ICđiều khiển công suất để điốu khiển cấp

nguồn cho từng đơn vị bởi CPU và các mạch điều khiển nguồn đồng hồ .



Ngoài việc tiết kiệm công suất trong thiết bị vô tuyến, tiết kiệm công suất

trong thiết bị hiển thị cũng là một vấn đề quan trọng. Cần giảm công suất tiêu

thụ cả mạch điện điều khiển màn hình do dòng tiêu thụ xẽ tăng khi màn hình to

hơn, hiển thị mầu... Để giảm tiêu thụ công suất trong chế độ chờ hiển thị được

chuyển vaũ hiển thị mờ trong ché độ chờ và chế độ hiển thị có thể thay đổi

được.

3.2.1.3.Điều khiển thu gián đoạn

Thu gián đoạn là một công nghệ chỉ tích cực UE trong chế độ rỗi khi cần

thu tín hiệu từ BTS để tiết kiệm acquy.

Trong WCDMA, thu gián đoạn được thực hiện bằng cách sử dụng PICH

để cải thiện hiệu năng tiờt kiệm acquy của UE trong chế độ rỗi. BTS phát đi các

PI trong khoảng thời gian ngắn để thông báo cho UE về cuộc gọi sắp tới. Thông

thường, UE trong chế độ rỗi chỉ nhận được định thời của PI và khi nó được PI

trên S – CCPCH liên kết với PICH.

3.3. UIM

Trong các hệ thống tổ ong, ta cần biết thông tin về thuê bao vào máy di

động để có thể nhận dạng nó cho các cuộc gọi vào và tính cước. ITU gọi môi

trường để ghi nhớ thông tin về thuê bao là UIM (User Identity Modude:Modul

nhận dạng thuê bao) trong các khuyến nghị cho IMT2000.UIM là một thẻ IC có

CPU bờn trong.Cú hai loại : Một có kích thước như thẻ tín dụng và một có kích

thước cắm rút. UIM đã được đưa vào GSM và được sử dụng rộng rãi với tên

gọi SIM (Subscriber Indentity Module:Modul nhận dạng thuê bao)

Trong một số hệ thống thế hệ hai khác như PDC ở nhật và IS-95 CDMA,

thông tin thuê bao được lưu giữ trong bộ nhớ vĩnh cửu của chớnh mỏy di động.

Trong các hệ thống này cần có thiết bị đặc chủng để viết và xoá thông tin thuê

bao.

Sử dụng UIM có hai cái lợi: Dễ dàng thay đổi cỏc mỏy di động và có thể

tăng cường tính an ninh. Nếu thông tin thuê bao được viết vào chớnh mỏy di

động, không thể thay đổi máy di động khi máy hoạt động không tốt cho đến khi



thông tin này được viết lại vào máy mới bằng một thiết bị đặc biệt, UIM cho

phép người sử dụng thay đổi máy di động mỗi khi cần với việc chỉ đơn giản rút

UIM ra khỏi máy cũ và cắm vào máy mới .Ưu điểm này khong chỉ nhận thấy

khi máy di động không làm việc, mà thuê bao có thể có nhiều máy di động,

(máy cầm tay, PDA có lắp trong tính năng điện thoại di động...). UIM cho phép

người sử dụng thay đổi máy linh hoạt. Các thẻ IC có cấu chúc bền vững đối với

các tác động điện và cơ khí làm giảm tính an ninh và cần có PIN (Personnal

Identity Number) giống như mật khẩu để truy nhập và viết vào dữ liệu cần nhớ.

An ninh được duy trì ở mức độ rất cao bởi hai tính năng trên.

Ngoài các thông tin, UIM lưu dữ số thoại người sử dụng, số thoại,dịch vụ

bản tin ngắn (SMS, cước gọi tích luỹ... Một chức năng quan trọng của UIM là

chức năng nhận thực. Nhận thực là chức năng chứng minh rằng thuê bao hợp lệ

để trả lời yêu cầu từ mạng. Trong các hệ thống thông thường, chức năng này

được cài đặt ngay trong chính thuê bao. UIM không chỉ đảm bảo chức năng nói

trên mà còn kiểm tra xem có phải yêu cầu đến từ mạng có thẩm quyền hay

khụng.Bằng cỏch này đầu cuối và mạng có thể nhận thực lẫn nhau.

UIM được tiêu chuẩn hoá một cách chặt chẽ có thể sử dụng nó cho mọi

máy không phụ thuộc vào công nghệ sản suất đó .

Trao đổi thông tin giữa UIM và UE được thực hiện qua thông tin nối tiếp

bán song công. Ngoài tốc độ truyền cơ sở 9600bps, tuỳ theo đàm phán tốc độ

truyền dẫn có thể lên tới 111500bps. Tồn tại hai loại giao thức truyền dẫn:

Truyền ký tự dị bộ (giao thức T=0). Và truyền khối dị bộ (giao thức T= 1). Máy

di động phải hỗ trợ cả hai giao thức này.

Hình dưới cho thấy cấu chúc của một thẻ IC thông thường. EPROM (bộ

nhớ vĩnh cửu có thể viết lại bằng điện) lưu giữ thông tin thuê bao, số điện thoại

và các số liệu khác. ROM (không thể viết lại) lưu giữ các chương trình CPU để

điều khiển thẻ.



Hình 3.1: Cấu trúc của một thẻ IC thông thường

3.4.Các công nghệ hiển thị trờn mỏy đầu cuối

3.4.1.LCD

Các mô hình máy di động hiện nay được trang bị một màn hình LCD nhỏ

để hỗ trợ dịch vụ Internet như i-mode. Vỡ cỏc máy điện thoại di động có nguồn

luụi là acquy, nờn cỏc phần tử của nó phải tuân thủ cỏc yờu cầu nghiêm ngặt về

tiêu thụ nguồn. Vỡ thế các máy điện thoại di động sử dụng các STN LSD

(STN: Super Twisted Nematic) tiêu thụ công suất ít, nói chung các STN LCD

kộm cỏc hệ thống ma trận tích cực như TFT LCD (TFT: Thin Film Transistor)

về tốc độ hưởng ứng và tương phản mầu. Tuy nhiên đối với các hệ thống 2G,

STN LCD là đủ vì điện thoại di động 2G chủ yếu để phân phối thông tin dựa

trên văn bản.

WCDMA không chỉ hỗ trợ phân phối thông tin trên văn bản

mà cũn cỏc dịch vụ giải trí như: Phân phối video và các trò chơi

chất lượng cao. Các này đòi hỏi hiển thị có tốc độ hưởng ứng

không chậm hơn 60ms. STN LCD thông thường có tốc độ hưởng

ứng khoảng 400ms và số mầu không đủ ứng cử mạnh nhất cho

WCDMA là các hiển thị ma trận tích cực cho tốc độ hưởng ứng

nhanh 60ms và tương phản mầu sắc nét. Hiển thị ma trận tích


ROMLưu giữ chương trình và

giải thuật mật mã

Bộ nhớ tạm thời để xử lý số liệu

Quản lý nhớCPUQuản lý vào/ra

EPROMLưu giữ số liệu thuê bao và các số liệu khác


cực được sử dụng nhiều nhất là TFT LCD, nú cú tốc độ hưởng

ứng nhanh và có khả năng hiển thị nhiều mầu. Tuy nhiên có

tiêu thụ nguồn gấp 40 lần STN. Giải pháp cho vấn đề này là

phát triển TFD LCD. Các TFD LCD chỉ tiêu thụ 4mw khi hiển thị

ảnh tĩnh (gần bằng STN LCD).

Hệ thống

STN LCD

Bán trong

suốt

TFD LCD

Trong suốt

Amorphous

Si-TFT

Si-TFT

Tinh thể t0

thấp

Kích thước

màn hìnhKiểu 2 Kiểu 2,6 Kiểu 2 Kiểu 2,4

Số lượng

Pixel120x160pixel 160x240pixel 560x220pixel 852x222pixel

Số màu 256 màu 4096 màu 260.000 màu 2600.000 màu

Độ tương

phản10:1 15:1 5:1 -

Độ chói Tỉ lệ phản

xạ:30

Góc nhìn 700 800

Thời gian

hưởng ứng400ms 60ms 50ms Vài ms

Tiêu thụ

công suất2mw 4mw 80mw 440mw

Bảng 3.1: Các đặc tính của các màn hình cho điện thoại di động

3.4.2. Hiển thị phát quang điện tử (EL) hữu cơ

Vấn đề gặp phải với các LCD mầu bán trong suốt là cần ánh sáng nền

dẫn đến tăng tiêu thụ công suất và khó làm film mỏng và nhẹ hơn. Một ứng cử

để giải quyết ván đề này là sử dụng hiển thị EL hữu cơ làm bộ phát sáng. EL



phát sáng và các vật liệu phát đỏ, chàm và lục đã được phát triển, nhờ vậy EL

hữu cơ có thể hiển thị toàn bộ mầu. Cấu chúc cơ sở của EL hữu cơ giống như

LED và nó có thể hưởng ứng nhanh hơn tinh thể lỏng (phải dựa trên thay đổi tổ

chức phần tử). Các đầu cuối di động WCDMA bắt đầu tiếp nhận công nghệ EL

hữu cơ với tốc độ hưởng ứng chỉ vải us. Đây có thể xẽ là giải pháp mạnh nhằm

giảm độ dầy và trọng lượng của hiển thị. Điều này rất cần thiết cho thông tin

dung lượng cao.

3.4.3. Các vấn đề tương lai và triển vọng của công nghệ hiển thị

Trong các máy điện thoại di động WCDMA, các hiển thị kiểu ma trận

tích cực làm ứng cử mạnh. Tuy nhiên cần giảm tiếp tiêu thụ công suất. Thực tế

người ta đang cố gắng tăng tốc độ hưởng ứng của các STN LCD tiêu thụ công

suất thấp. Theo một số báo cáo hiện đã phát triển được các STN LCD cú cỏc

thuộc tính giống nhau như các hiển thị ma trận tích cực. Các bộ hiển thị EL hữu

cơ đã được phát triển để mỏng hơn và vượt trội các LCD nếu công xuất tiêu thụ

giảm, đạt được bộ chói tốt hơn và kéo dài tuổi thọ của các vật liệu hữu cơ



CHƯƠNG 4: TĂNG DUNG LƯỢNG KấNH BẰNG GHẫP KấNH THEO MÃ TRẢI PHỔ THÍCH ỨNG

4.1 Tổng quan về sơ đồ kênh vật lý

4.1.1 Sơ đồ tổng quan

Ở đây ta chỉ xét sơ đồ tổng quan kênh vật lý hướng xuống WCDMA như

cho ở hình 5.1 dưới đây:

Hình 4.1:Sơ đồ tổng quát kênh vật lý hướng xuống WCDMA

Trước hết luồng số cần truyền với tốc độ bit được đưa ra bộ xử

lý tín hiệu số để mã hóa khối tuyến tính, mã hóa xoắn hoặc mã hóa turbo, đan

xen và phối hợp tốc độ. Đầu ra của bộ xử lý tín hiệu số thu được luồng số có

tốc độ bit kênh R. Thông thường tốc độ R lớn hơn khoảng 2 lần. Sau đó

luồng số này được đưa lên bộ nối tiếp- song song (S/P) để chuyển thành hai

luồng độc lập và cho nhánh I và nhánh Q với tốc độ ký hiệu cho

mỗi luồng. Tiếp theo hai luồng này được trải phổ bằng một mã định kênh

có tốc độ chip =3.84Mcps. Sau mã hóa định kênh và trải phổ hai luồng

nhánh I và Q được đưa lên ngẫu nhiên hóa (để đơn giản ta gọi là trải phổ mức

hai) bằng cách nhân phức với mã nhận dạng BTS (hay nút B theo thuật ngữ của

WCDMA) phức . Sau trải phổ mức hai, luồng phức được chia thành hai

luồng: thành phần thực vào nhánh I và thành phần ảo vào nhánh Q.



Hai luồng này được qua bộ tạo dạng xung và nhân với hai sóng mang

trực giao: ở nhánh I và ở nhánh Q và cộng với nhau để được

tín hiệu sau điều chế QPSK: S(t).

Tổng quát ta có thể biểu diễn tín hiệu S(t) dạng phức sau điều chế như sau:

(4.1)

Trong đó và là các tín hiệu phức hợp được biểu diễn như sau:

(4.2)

và (4.3)

Để tăng dung lượng kênh ta có thể sử dụng sơ đồ ghép đa mã như cho ở

hình 4.2

Hình 4.2:Truyền dẫn đa mã cho hướng xuống

4.1.2 Mã định kênh

Cỏc mã định kênh là cỏc mó OVSF (Orthogonal Variable Spreading

Factor: Hệ số trải phổ biến đổi trực giao). Về căn bản đây là cỏc mó Walsh có

độ dài khác nhau để đảm bảo tính trực giao giữa cỏc kờnh thậm chí cả khi

chúng hoạt động ở các tốc độ số liệu khác nhau. OVSF được tổ chức theo dạng



hình cây như ở hình 4.3, trong đó hệ số trải phổ đối với sơ đồ hình 4.2 bằng:

. Đối với hệ số trải phổ SF = 1, sẽ chỉ có một mã định kênh ,

nghĩa là một từ với một chip ở mức logic 1. Đối với SF = 2, sẽ có hai mã

và . Đối với SF =4, ta có bốn mã:

Tổng quát ta có thể viết như sau:

(4.4)

Để sử dụng thêm một mã định kênh trong một ô ta phải tuân theo quy định

như sau: chưa sử dụng mã nào trên đường nối từ mã định chọn đến gốc cây và

chưa có mã nào được sử dụng trong các nhánh cây ở phía trên mã định chọn.

Chẳng hạn đối với kờnh cú tốc độ bit kênh bằng 1920 kbit/s (tương ứng

với tốc độ bit cần truyền vào khoảng 960 kb/s), ta có tốc độ ký hiệu

và hệ số trải phổ SF=3.84. /960 = 4. Nếu ta sử dụng



cả bốn mã này cho một kênh đa mó thỡ tốc độ truyền dẫn tối đa có thể đạt được

tốc độ bit kênh là 1920kbit/s x4 =7680kbit/s ( hay ≈ 3840kbit/s).

4.1.3 Mã ngẫu nhiên hóa

Vỡ cỏc mó Walsh cú cỏc hàm tự tương quan không tối đa và các hàm

tương quan chộo khỏc không trong môi trường vô tuyến phading, nờn chỳng

không thích hợp cho cỏc mó đa truy nhập. Để được tự tương quan và tương

quan chéo tốt, sau khi được trải phổ bằng cỏc mó định kênh là cỏc mó Walsh

luồng số được ngẫu nhiên hừa bằng mã ngẫu nhiên hóa để nhận dạng nguồn

phỏt. Mó ngẫu nhiên hóa ở WCDMA/FDD là một đoạn 3800 chip/10ms của mã

Gold có độ dài cho đường xuống và cho đường lên khi mã dài được

sử dụng.

Các chuỗi mã ngẫu nhiên đường xuống được cấu trúc bằng cách kết hợp

hai chuỗi thực vào chuỗi phức. Chuỗi thực , được xây dựng trên cơ sở

chuỗi mã Gold còn chuỗi thực là phiên bản dịch 131072 chip

của chuỗi mã Gold

. Chuỗi mã Gold được xây dựng trên cơ sở cộng modul 2 theo

vị trí bit hai chuỗi m, x(i) và y(i), có đa thức tạo mã là và

vì thế nú cú độ dài là .

Quan hệ của chuỗi mã ngẫu nhiên dài cho đường xuống với chuỗi Gold

được xác định như sau:

(4.5)

Trong đó i = 0,1,...,38399.

Phần dưới đây ta sẽ xét thủ tục để xác định chuỗi . Hai chuỗi m

x(i) và y(i) được khởi động ban đầu bằng 18 chip sau:

(546)

(4.7)

chip còn lại được xác định theo phương trình đệ quy sau:



(4.8)

Với i = 0,…, .

(4.9)

Với i = 0,…., .

Chuỗi Gold thứ n , n = 0,1,….., được xác định như sau:

(4.10)

Với i = 0,…., .

Các chuỗi nhị phân được biến đổi vào các chuỗi giá trị thực lưỡng

cực bằng chuyển đổi sau:

với i = 0,1,2,…, (4.11)

Nhóm Mã sơ cấp Mã thứ cấp

0

1

2

.

.

.

510

511

0

16

32

.

.

.

8160

8176

1-15

17-31

33-47

.

.

.

8176-8175

8177-8191

Bảng 4.1: Phân cấp cỏc mó ngẫu nhiên hoá cho đ ư ờng xuống

Vì tổng số mã ngẫu nhiên khả dụng nhận dạng BTS là 8192, nên để dễ

dàng nhận dạng BTS người ta chia cỏc mó này thành 512 tập, mỗi tập có 16 mã

trong một tập lại gồm một mã sơ cấp và 15 mã thứ cấp. 8 tập (với 8x16 mã)

hợp thành một nhúm mó tạo thành tổng số 64 nhóm. Mỗi BTS được ấn định

một mã ngẫu nhiên duy nhất (thông thường là mã sơ cấp). Phân cấp mã ngẫu

nhiên được cho ở bảng 5.1.



4.1.4 Chất lượng truyền dẫn kênh

Chất lượng truyền dẫn kênh WCDMA có thể được xác định bằng tỷ số

giữa năng lượng bit và tổng nhiễu đồng kênh và tạp âm như sau :

Hình 4.3: C õy m ã OVSF

(4.12)

Trong đó là độ lợi xử lý, là tổng mật độ phổ công suất tạp âm

nhiệt và nhiễu, B là độ rộng băng tần kênh, K là người sử dụng trong ô, là

công suất thu nhiễu, là hệ số tích cực tiếng và là hệ số nhiễu từ ụ khỏc.

Phân tích phương trình (4.12) ta thấy tỷ số tín hiệu trên tạp âm và nhiễu phụ



thuộc điều kiện truyền sóng và tỷ lệ nghịch với tốc độ số liệu của người sử

dụng. Vì thế ta có thể tăng tốc độ bit trong điều kiện truyền tốt.

4.2 Đề xuất tăng dung lượng kênh bằng ghép luồng thích ứng theo mã trải

phổ

Từ trình bảy ở trên ta thấy kênh truyền dẫn WCDMA cú cỏc đặc điểm sau:

Trải phổ hai lớp (bằng mã định kênh OVSF và ngẫu nhiên hóa).

Số lượng mã định kênh OVSF hạn chế, vì thế phải chọn lựa mã hợp lý

nếu không sẽ thiếu.

Sơ đồ không cho phép thay đổi linh hoạt tốc độ bit khi điều kiện

truyền sóng thay đổi. Vì thế phải thiết kế dung lượng cố định cho

điều kiện truyền sóng xấu, nên dẫn đến lãng phí dung lượng khi điều

kiện truyền sóng tốt.

Để khắc phục hai nhược điểm sau cùng nêu trên ta có thể sử dụng thêm

một lớp trải phổ thứ ba đặt trước trải phổ định kênh như trình bày ở hình 4.4.

Luồng số sau xử lý tín hiệu số và biến đổi S/P (hình 4.1) được đưa lên bộ phõn

kờnh ký hiệu để chia cỏc nhỏnh I và Q thành n luồng. Sau đó từng cặp luồng

nhánh I và Q được trải phổ phức bằng mã ngẫu nhiên hừa phức.

Tiếp theo các luồng nhánh được cộng mức theo từng chip với nhau để

được hai luồng tổng I và Q có tốc độ ký hiệu bằng . Sau cùng quá trình

tiếp diễn như đó xột ở sơ đồ 1.

Trong trường hợp này, ta được tớn hiờu sau điều chế S(t) như sau:



Hình 4.4: Sơ đồ đề xuất thích ứng dung lượng và cải thiện phân bố mã

định kênh

(4.13)

Trong đó là mã ngẫu nhiên hóa phức cho nhánh j

(4.14)

Thông số n được chọn thích ứng theo tốc độ của luồng số cần truyền

với điều kiện để đảm bảo mó kờnh tương ứng không

đổi.

Thí dụ về chọn n thích ứng môi trường cho trường hợp thông tin phát đến

hai MS như hình 4.5.



Hình 4.5: Thí dụ về ghép trải phổ thích ứng điều kiện truyền sóng



CHƯƠNG 5: CÔNG NGHỆ HSDPA CHO WCDMA

5.1 Mở đầu

Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA (Hight Speed Downlink

Packet Access) là một tính năng mới được đề cập trong các phiên bản của

3GPP cho hệ thống truy nhập vô tuyến WCDMA/UTRA-FDD và được xem

như là một trong những công nghệ tiên tiến cho hệ thống thông tin di động

3,5G. HSDPA bao gồm một tập các tính năng mới kết hợp chặt chẽ với nhau để

cải thiện dung lượng mạng, và tăng tốc độ dữ liệu đỉnh lên trên 10Mbps đối với

lưu lượng gói đường xuống. Những cải tiến về mặt kỹ thuật cho phép có thể

đưa ra nhiều dịch vụ tốc độ bit cao, cải thiện QoS của các dịch vụ hiện có, và

đạt chi phí thấp nhất. Khả năng hỗ trợ tốc độ dữ liệu và tính di động của

WCDMA/HSDPA là chưa từng có trong các phiên bản trước đây của 3GPP,

với các tính năng tiên tiến, bao gồm:

Điều chế và mã hóa thích ứng AMC (Adaptive Modulation and Coding).

Kỹ thuật phát đa mã (Multi- Code).

Thích ứng liên kết.

H-ARQ nhanh (Hybrid- Automatic Repeat Request – Yêu cầu lặp tự

động lai).

HSDPA là giao diện vô tuyến gói UMTS mới trong đó một kênh chung

chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DS) được chia sẻ bởi nhiều người dùng

khác nhau. Ngoài ra, giải pháp HSDPA còn hỗ trợ truyền tải dữ liệu tốc độ cao

tại tầng vật lý, HSDPA cho phép tốc độ truyền tải tối đa là 3,7Mbps cho mỗi

thiết bị người dùng thuộc nhóm 6 máy dạng máy thu phân tập Rake cổ điển và

lên đến 14Mbps cho mỗi thiết bị người dùng thuộc nhóm 10 máy thu tiên tiến.

Các đặc trưng của HSDPA gồm:

Sử dụng thời gian đan xen truyền dẫn ngắn (TTI-2ms). (Transmission

Time Interval: đan xen thời gian truyền dẫn ).

Ứng dụng điều chế thích ứng và mã hóa 16-QAM.



Ứng dụng công nghệ H-ARQ.

Được xây dựng và phát triể từ tháng 6 năm 2004 bởi Nortel Network, giải

pháp HSDPA đang tạo ra một thay đổi lớn trong công nghệ truyền thông di

động 3G. Đến đầu năm 2005, giải pháp HSDPA của Nortel Network đã được

các công ty truyền thông hàng đầu như Ericsson, Nokia, Alcatel, LG, Samsung

ứng dụng cho các sản phẩm mạng và thiết bị cầm tay của mình.

Cuộc cách mạng của thị trường thông tin di động đưa ra các yêu cầu nâng

cấp cải tiến về cả dung lượng lẫn tốc độ truyền dẫn dữ liệu. Để tăng khả năng

hỗ trợ cho các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói, 3GPP đã phát triển và chuẩn

hóa trong phiên bản R5 một công nghệ mới, HSDPA, cho phép cải thiện tốc độ

truyền dẫn dữ liệu đường xuống và được xem như là sự phát triển mang tính

cách mạng của mạng truy nhập vô tuyến WCDMA.

Khái niệm HSDPA dựa trên một kênh truyền tải mới, kênh HS-DSCH

(Hight Speed Dowlink Shared Channel - Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ

cao), trong đó một số lượng lớn tài nguyên mã và công suất được gán cho một

người sử dụng tại một TTI nào đó theo phương pháp ghép theo mã và/hoặc thời

gian. Ngoài ra, HSDPA sử dụng điều chế và mã hóa thớc ứng AMC, H-ARQ

nhanh, và lập lịch gói nhanh (PS: Packet Scheduling). Những tính năng này

được phối hợp chặt chẽ và cho phép thích ứng các tham số truyền dẫn theo mỗi

khoảng thời gian TTI nhằm liên tục hiệu chỉnh sự thay đổi của chất lượng kênh

vô tuyến.

Các lớp dịch vụ được khuyến nghị cho HSPDA bao gồm: 1) Streaming; 2)

tương tác; 3) Các dịch vụ cơ bản khác. Môi trường chúng ta tin tưởng sẽ được

ưu tiên trong khi xem xét đầu tư nâng cấp lên HSPDA sẽ là môi trường thành

phố. HS-DSCH có thể cho phép cải thiện đáng kể dung lượng cho các dịch vụ

gói khi hoạt động trong cỏc ụ macrocell lẫn microcell.

Công nghệ 3G WCDMA hiện nay (theo R99/R4 của 3GPP) cho phép tốc

độ dữ liệu gói lên đến 2Mbps. Tuy nhiên, các tiêu chuẩn thiết kế hệ thống

WCDMA có một số hạn chế như sau:



Không tận dụng các ưu thế của dữ liệu gói vốn rất phổ biến đối với

đường trục hữu tuyến.

Thiết kế dịch vụ 2Mbps hiện nay là không hiệu quả và cũng chưa đáp

ứng được nhu cầu sử dụng dịch vụ số liệu.

Không thể xử lý tốc độ dữ liệu cao lên đến 10Mbps.

Do đó, R5 tiếp tục được phát triển để khắc phục những hạn chế này. R5 là

một sự phát triển quan trọng của mạng vô tuyến 3G kể từ khi WCDMA được

chấp nhận là công nghệ mạng vô tuyến 3G từ năm 1997. Trong khi đó, công

nhệ tương đương với WCDMA/HSDPA được gọi là CDMA 2000-DO (Data

Only) trong pha đầu tiên, và CDMA 2000-DV (Data anh Voice) trong pha thứ

hai. Chúng ta có thể tổng kết các tính năng kỹ thuật của công nghệ

WCDMA/HSDPA như sau:

- Tương đương với CDMA 2000xEV (HDR).

- Điều chế và mã hóa thích ứng.

- Sóng mang tốc độ dữ liệu cao (HDRC) trong băng tần 5Mhz.

- 64 QAM cho phép tốc độ đỉnh ~ 10,8 Mbps.

- 16 QAM hỗ trợ tốc độ đỉnh ~ 7,2Mbps.

- Mã Turbo.

- Khả năng sửa lỗi gần với giới hạn lý thuyết.

- ARQ ghép thích ứng.

- Tự động thích ứng liên tục theo điều kiện kênh bằng cách thêm thông tin khi

cần.

- Sử dụng AMC khi được kết hợp với H-ARQ nhằm cải thiện dung lượng của

hệ thống.

- Các kỹ thuật được sử dụng cho phép HSDPA hỗ trợ tốc độ 10Mbps.

- Trong một hệ thống dữ liệu và thoại được tích hợp với người sử dụng thoại

(12,2kbps) tải khoảng 30 Erl/sector và thông lượng sector của dữ liệu vẫn

khoảng 1Mbps.



Mục đích của HSPDA là hỗ trợ truy nhập gói đường xuống tốc độ cao

bằng cách sử dụng một kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH) và hỗ

trợ thoại được tích hợp trờn kờnh DCH và dữ liệu tốc độ cao trờn kờnh HS-

PDSCH trên cùng một sóng mang (tương tự như DSCH trong R99).

5.2 Nguyên lý HSDPA

HSDPA gồm các giải pháp: thực hiện đan xen thời gian truyền dẫn ngắn

TTI = 2ms, mã hóa và điều chế thích ứng AMC, truyền dẫn đa mã, lớp vật lý

tốc độ cao L1, yêu cầu lặp tự động lai H-ARQ. Trong giải pháp HSDPA, thiết

bị sắp xếp gói tin sẽ được chuyển từ bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC (Radio

Network Controller) tới Node B nhằm giúp người sử dụng dễ dàng truy nhập

vào các chức năng thống kê giao diện vô tuyến. Kỹ thuật sắp xếp gói tin tiên

tiến sẽ giúp điều chỉnh được tốc độ dữ liệu người sử dụng sao cho thích hợp với

các điều kiện vô tuyến tức thời.

Trong quá trình kết nối, thiết bị người sử dụng (UE-User Equipment) sẽ

định kỳ gửi một chỉ thị chất lượng kênh CQI (Channel Quality Indicator) tới

Node B cho biết tốc độ dữ liệu nào (bao gồm kỹ thuật điều chế và mã hóa, số

lượng cỏc mó đó sử dụng) mà thiết bị này có thể hỗ trợ khi ở dưới các điều kiện

vô tuyến hiện thời, UE gửi một báo nhận (Ack/Nack) ứng với mỗi gúi giỳp

Node B biết được thời điểm lặp lại quá trình truyền dữ liệu. Cùng với chức

năng thống kê chất lượng kênh tương ứng cho từng UE trong một cell, thiết bị

sắp xếp gói tin sẽ thực hiện sắp xếp cỏc gúi của UE một cách công bằng.

Nguyên lý hoạt động của HSDPA được mô tả trong hình 5.1.



Hình 5.1: Mô tả đơn giản nguyên lý hoạt động của HSDPA

Vấn để chủ chốt là xác định chất lượng kênh đường xuống cho mỗi người

sử dụng độc lập. Ví dụ tỷ lệ công suất ký hiệu trên tạp âm ( ), và chất lượng

bộ tách UE. Node B có thể ước lượng tốc độ dữ liệu được hỗ trợ cho mỗi UE bằng cách giám

sát các lệnh điều khiển công suất phát (TPC-Transmit Power Control) được gửi theo kênh

dành riêng (DCH) liên kết với UE đó. Ngoài ra, UE có thể được yêu cầu phát theo chu kỳ

một một giá trị chỉ thị chất lượng kênh CQI đặc thù của HSPDA trờn kờnh điều khiển vật lý

dành riêng tốc độ cao (HS-DPCCH- High Speed Dedicated Physical Control Channel) đường

lờn, kờnh này cũng mang cả thông tin báo hiệu chấp nhận/ không chấp nhận (Ack/Nack) ở

dạng gói dựa trên L1 cho mỗi liên kết. Khi đã ước tính được chất lượng kênh, hệ thống chia

sẻ tài nguyên mã và công suất HS-DSCH giữa những người sử dụng khác nhau. Lớp điều

khiển truy nhập môi trường (MAC-Medium Access Control) được đặt tại Node B, do đó cho

phép truy nhập nhanh hơn tới các giá trị đo lường tuyến kết nối, lập lịch gói do đó cho phép

truy nhập nhanh hơn, cũng như điều khiển chất lượng tuyến kết nối, lập lịch gói hiệu quả hơn

và nhanh hơn, cũng như điều khiển chất lượng QoS chặt chẽ hơn. So sánh với phương pháp

DMA truyền thống, kênh HS-DSCH không thực hiện với điều kiện công suất nhanh và hệ số

trải phổ là cố định. Bằng cách sử dụng kỹ thuật mã hóa Turbo tốc độ thay đổi, điều chế

16QAM, cũng như hoạt động đa mã mở rộng, kênh HS-DSCH hỗ trợ tốc độ dữ liệu đỉnh từ

120 kbps tới 10Mbps. Quá trình điều chế và mã hóa thích ứng cơ bản có một dải động

khoảng 20 dB, và được mở rộng hơn nữa bởi đa mã khả dụng. Bảng 7.1 chỉ ra kết nối giữa

một khuôn dạng truyền tải và kết nối tài nguyên (TFRC) có thể và tốc độ dữ liệu đỉnh tương

ứng.



TFRC Tốc độ dữ liệu

(1 mã)

Tốc độ dữ liệu

(5 mã)

Tốc độ dữ liệu

(15 mã)

QPSK, tỷ lệ mã hóa 1/4 120 kbps 600 kbps 1,8 Mbps

QPSK, tỷ lệ mã hóa 1/2 240 kbps 1,2 Mbps 3,6 Mbps

QPSK, tỷ lệ mã hóa 1/2 360 kbps 1,8 Mbps 5,3 Mbps

16 QAM, tỷ lệ mã hóa

1/2

480 kbps 2,4 Mbps 7,2 Mbps

16 QAM, tỷ lệ mã hóa

3/4

720 kbps 3,6 Mbps 10,7 Mbps

Bảng 5.1: Ví dụ tốc độ dữ liệu của HSDPA

Sau đây chúng ta sẽ lần lượt đi sâu phân tích chi tiết giải pháp kỹ thuật sử

dụng trong HSDPA cũng như các lợi ích mang tính cách mạng do chúng đem

lại như đã mô tả tóm tắt ở trên.

5.3 Những cải tiến quan trọng trong HSDPA so với WCDMA

Hình 5.2: mô tả các tính năng cơ bản của HS-PDSCH được bổ xung hoặc

bị loại đi so với công nghệ WCDMA. Với kênh truyền tải mới này, hai tính

năng quan trọng nhõt của công nghệ WCDMA như điều khiển cống suất vũng

kớn và hệ số trải phổ biến thiên không còn được sử dụng.



Hình 5.2: Các tính năng cơ bản của HSDPA khi so với WCDMA

Trong WCDMA, điều khiển công suất nhanh nhằm giữ ổn định chất lượng

tín hiệu nhận được ( ) bằng cách tăng cống suất phát chống lại sự suy hao

của tín hiệu thu được. Điều này sẽ tạo ra các giá trị đỉnh trong công suất phát và

tăng nền nhiễu đa truy nhập, do đó sẽ làm giảm dung lượng của toàn mạng.

Hơn nữa, sự hoạt động của điều khiển công suất yêu cầu luôn luôn phải đảm

bảo một mức dự trữ nhất định trong tổng số công suất phát của Node B để thích

ứng với các biến đổi của nó. Loại bỏ được điều khiển công suất sẽ tránh được

các hiệu ứng tăng cống suất kể trên cũng như không cần tới dự trữ công suất

phát của cell. Tuy nhiên do không sử dụng điều khiển công suất, HSDPA yêu

cầu các kỹ thuật thích ứng liên kết khác để thích ứng với các tham số tín hiệu

phát nhằm liên tục bám theo các biến thiên của kênh truyền vô tuyến.

Một trong những kỹ thuật thích ứng liên kết sẽ được đề cập ở đây là điều

chế và mã hóa thích ứng AMC. Với kỹ thuật AMC, điều chế và tỷ lệ mã hóa

được thích ứng một cách liên tục với chất lượng kênh thay cho việc hiệu chỉnh

công suất. Truyền dẫn sử dụng nhiều mã Walsh cũng được sử dụng trong quá



trình thích ứng liên kết. Sự kết hợp của hai kỹ thuật thích ứng liên kết trờn đó

thay hế hoàn toàn kỹ thuật hệ số trải phổ biến thiên (Variable Spreading Factor)

trong WCDMA do khả năng thích ứng chậm đổi với sự biến thiên của truyền

dẫn vô tuyến tốc độ cao.

Do HSDPA không còn sử dụng điều khiển công suất vũng kớn, phải tối

thiểu hóa sự thay đổi của chất lượng kênh vô tuyến trong mỗi khoảng thời gian

TTI, vấn đề này được thực hiện nhờ việc giảm độ rộng của TTI từ 10ms ở

WCDMA xuống còn 2ms ở HSDPA. Với sự bổ xung kỹ thuật H-ARQ nhanh,

nó cho phép phát lại một cách nhanh chóng nhất các block dữ liệu đã bị mất

hoặc bị lỗi và khả năng kết hợp với thông tin “mềm” ở lần phát đầu tiên với các

lần phát lại sau đó.

Để thu thập được thông tin chất lượng kênh hiện thời cho phép các kỹ

thuật thích ứng liên kết lập lịch gói theo dõi giám sát một cách liên tục các điều

kiện vô tuyến hiện tại của thuê bao di động, chức năng MAC chịu trách nhiệm

giám sát kênh HS-DSCH được chuyển từ RNC đến Node B. Thông tin về chất

lượng kênh nhanh cho phép bộ lập lịch gói phục vụ user chỉ khi điều kiện của

user là thích hợp. Quá trình lập lịch gói nhanh và đặc tính chia sẻ theo thời gian

của kênh HS-DSCH về bản chất có thể xem như phân tập lựa chọn đa người sử

dụng (Multiuser Selection Diversity) với những lợi ích rất to lớn đối với việc

cải thiện thông lượng của cell. Việc dịch chuyển chức năng lập lịch đến Node B

là thay đổi chính về kiến trúc nếu so sánh với phiên bản R99.

5.4 Cấu trúc HSDPA

Không giống như tất cả cỏc kờnh truyền tải theo kiến trúc R99, chúng đều

chấm dứt tại RNC, kênh HS-DSCH chấm dứt ngay tại Node B(xem hình 5.3).

Với mục đích điều khiển kênh HS-DSCH, lớp MAC sẽ điều khiển các tài

nguyên của kênh này (do đó được gọi là MAC-hs) nằm ngay tại Node B, do đó

cho phép nhận được các bản tin về chất lượng kênh hiện thời để có thể liên tục

theo dõi giám sát chất lượng tín hiệu cho các thuê bao tốc độ thấp. Vị trí này



của MAC-hs tại Node B cũng cho phép kích hoạt giao thức H-ARQ từ lớp vật

lý, nú giỳp cho các quá trình phát lại diễn ra nhanh hơn.

Đặc biệt, lớp MAC-hs chịu trách nhiệm quản lý chức năng H-ARQ cho

mỗi user, phân phối tài nguyên HS-DSCH giữa tất cả các MAC-d theo sự ưu

tiên của chúng (ví dụ, lập lịch gói), và lựa chọn khuôn dạng truyền tải thớc hợp

cho mỗi TTI (ví dụ, thớc ứng liên kết). Các lớp giao diện vô tuyến nằm trên

MAC không thay đổi so với kiến trúc R99 bởi vì HSDPA chỉ tập trung vào việc

cải tiến truyền tải của cỏc kờnh logic.

MAC-hs cũng lưu giữ dữ liệu của user được phát qua giao diện vô tuyến,

điều đó đã tạo ra một số thách thức đối với việc tối ưu hóa dung lượng bộ nhớ

đệm của Node B làm nảy sinh yêu cầu phải có một cơ chế điều khiển luồng

( được gọi là HS-DSCH Frame Protocol) nhằm giữ cho các bộ nhớ đệm tại

Node luôn đầy.

Hình 5.3: Kiến trúc giao thức giao diện vô tuyến của kênh

truyền tải HS-DSCH

Ngoài ra, HS-DSCH không hỗ trợ chuyển giao mềm do sự phức tạp trong

việc đồng bộ hóa quá trình phát từ các cell khác đến. HS-PDSCH có thể hỗ trợ

tùy chọn phủ toàn bộ hoặc phủ một phận cell.



5.5 Cấu trúc kênh HSDPA

Trong cấu trúc kênh của HSDPA cú thờm một kênh vận tải mới, kênh chia

sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH) để mang dữ liệu người dùng, kênh vật

lý tương ứng được gọi là HS-PDSCH.

Trong hệ thống truy nhập vô tuyến WCDMA, kênh DSCH có tính chất

đặc thù và rất hữu dụng cho việc truyền lưu lượng gói lớn ở đường xuống.

DSCH cung cấp các tài nguyên mã mà chúng có thể được chia sẻ bởi nhiều

người sử dụng khác nhau theo phương thức ghép theo thời gian. Việc chia sẻ

các tài nguyên cho phép cải thiện dung lượng và tránh được sự thiếu hụt về mã

định kênh khi xảy ra trường hợp mỗi user được cấp phát một kênh DCH. Nó có

thể được xem như một sự phát triển của kênh DSCH. HS-DSCH được xếp vào

nhúm cỏc kờnh vật lý được ký hiệu là HS-DSCHs và được chia sẻ giữa tất cả

các user theo phương thức ghép theo thời gian. Hệ số trải phổ của kênh HS-

DSCHs được cố định là 16, và MAC-hs có thể sử dụng một số mó (cũn được

gọi là đa mã), tối đa lên đến 15 mã. Hơn nữa, bộ lập lịch có thể được ghép theo

mã bằng cách truyền các HS-DSCHs tách biệt tới các user khác nhau trong

cùng TTI.

Mã nguồn kênh HS-DSCH bao gồm một hay nhiều mó kờnh với các thông

số hỗn hợp dàn trải tới 16 loại. Tối đa 15 mã như vậy có thể sắp xếp trong kênh

dành cho yêu cầu điều khiển và các sóng mang dữ liệu. Mã nguồn tương thích

được chia sẻ trong miền thời gian, chẳng hạn nó được sắp xếp dành cho một

người sử dụng tại một thời điểm. Cũng có thể chia sẻ mã nguồn bằng cách thực

hiện phân chia theo mã; trong trường hợp này, có thể có hai hoặc bốn người sử

dụng cùng chia sẻ mã nguồn trong một khoảng đan xen thời gian truyền dẫn

TTI (Sở dĩ HS-DSCH cung cấp khoảng thời gian đan xen truyền dẫn ngắn

TTI=2ms nhằm giảm trễ thích nghi liên kết, tăng thời gian xử lý sắp xếp gúi…).

Ngoài dữ liệu ngừời sử dụng, Node B còn thực hiện truyền dẫn báo hiệu

điều khiển nhằm thông báo sắp xếp cho người dùng kế tiếp. Báo hiệu này được

sắp xếp trong kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao (HS-SCCH- High Speed-



Shared Control Channel) là kênh dùng chung cho các người sử dụng, và nó

được thực hiện bằng cách truyền dẫn hai khe thời gian HS-SCCH TTI.Cấu trỳc

kờnh đường lên và đường xuống của HSDPA được miêu tả trong hình 6.4.

Kênh HS-SCCH được mã hóa bởi một mặt nạ người dùng đặc trưng, đồng thời

nó chứa đựng cả lớp điều khiển thông tin mức thấp hơn, bao gồm các chức

năng điều khiển, sắp xếp mã, mã hóa kênh và yêu cầu lặp tự động lai H-ARQ

cụ thể nó mang những thông tin sau:

Mặt nạ ID của UE: để xác định user được phục vụ trong chu kỳ TTI

tiếp theo.

Thông tin liên quan đến khuôn dạng truyền tải: mô tả cỏc mó định

kênh, và phương thức/ kỹ thuật điều chế đựoc sử dụng. Tỉ lệ mã hóa

thực được trích ra từ kớc cỡ của block truyền tải và các tham số

khuôn dạng truyền tải khác.

Thông tin liên quan đến H-ARQ: ví dụ như chu kỳ phát tiếp theo sẽ là

một block mới hay là một block được phát lại (do có lỗi trước đó) và

thông tin về các phiên bản thừa.

Thông tin điều khiển này chỉ được sử dụng cho UE sẽ được phục vụ trong

chu kỳ TTI tiếp theo, như vậy kênh báo hiệu này là một kênh chia sẻ theo thời

gian cho tất cả các user.

RNC cũng có thể chỉ rõ công suất được khuyến nghị cho HS-SCCH có thể

là hằng số hoặc thay đổi theo thời gian tùy theo một chiến lược điều khiển công

suất nào đó mặc dầu các tiêu chuẩn của 3GPP không thiết lập bất kỳ mô hình

điều khiển công suất nào cho HS-SCCH.

Trên mỗi cấu trúc kênh là liên kết kênh vật lý dành riêng tốc độ thấp

(DPCH) cho cả hai hướng lên và hướng xuống. Kênh liên kết hướng xuống

thực hiện tải tín hiệu sóng mang vô tuyến tới báo hiệu lớp 3 tương tự như

nhiệm vụ yêu cầu điều khiển công suất ỏ kênh hướng lên. Thực chất kênh

hướng lên được sử dụng như một kênh phản hồi (Feedback channel), có chức

năng truyền tải cỏc bỏo nhận TCP (Transmit Power Control Protocol: Giao



thức điều khiển truyền dẫn) tức thời. Nếu cần thiết, một dịch vụ khác như dịch

vụ thoại cũng có thể được tải trờn kờnh DCCH.

Ngoài ra giải pháp HSDPA còn cung cấp thêm kênh điều khiển vất lý

dành riêng HS-DPCCH ở hướng lên nhằm mang các thông tin điều khiển cần

thiết ở hướng lên, được gọi là, sự xác nhận H-ARQ (ARQ Acknowledgements),

và các thông báo chỉ thị chất lượng kênh CQI. Để hỗ trọ hoạt động điều khiển

công suất của HS-DPCCH, mỗi người sử dụng sẽ được cấp phát một kênh

DPDCH liên kết.

Hình 5.4:Cấu trúc lớp vật lý đường xuống và đường lên của HSDPA

5.6 Điều chế, mã hóa thích ứng AMC và kỹ thuật phát đa mã

HSDPA sử dụng các kỹ thuật thích ứng khác để thay thế các kỹ thuật điều

khiển công suất và hệ số trải phổ biến thiên vốn được sử dụng trong hệ thống

WCDMA. Để đối phó với dải động của tại đầu cuối UE, HSDPA thích

ứng quá trình điều chế, tỉ lệ mã hóa và số mã định kênh với các điều kiện vô

tuyến hiện thời. Sự kết hợp của hai kỹ thuật đầu tiên được gọi là Điều chế và

Mã hóa thích ứng AMC.

Trong thông tin di động, tỉ lệ tạp âm và nhiễu (SINR) của tín hiệu nhận

được tại một thiết bị người sử dụng luôn biến đổi trong khoảng 30-40dB do

fading nhanh và các đặc điểm về địa hình trong một cell. Nhằm cải thiện dung

lượng của hệ thống, tốc độ dữ liệu đỉnh, vùng phủ súng… tín hiệu truyền tới



người dùng được xác định nhằm tính toán quá trình thay đổi chất lượng tín hiẹu

thông qua quá trình xử lý liên kết thích ứng. Theo truyền thông, WCDMA ứng

dụng chức năng điều khiển công suất nhanh cho các liên kết thích ứng. Ngược

lại HSDPA lưu công suất phát không đổi qua TTI đồng thời sử dụng điều chế

thích ứng và mã hóa (AMC) như một phương pháp liên kết thích ứng đan xen

nhằm điều khiển công suất cải thiện hiệu suất phổ. Node B sẽ xác định tốc độ

truyền dẫn dữ liệu dựa trên các báo cáo về chất lượng chỉ thị kênh CQI cũng

như các thống kê công suất trờn cỏc kờnh dành riêng. Tốc độ dữ liệu được điều

chỉnh bằng các thay đổi sơ đồ điều chế, tốc độ mã hóa cũng như số lượng mã

hóa kênh HS-PDSCH (Hight-Speed Physical Downlink Shared Channel- kênh

vật lý chia sẻ đường xuống tốc độ cao). Sử dụng điều chế thích ứng và mã hóa

AMC cho phép người sử dụng tiến gần hơn tới Node B, có thể yêu cầu điều chế

với tỉ lệ mã hóa cao hơn (chẳng hạn như điều chế 16-QAM với tỉ lệ mã hóa

3/4).

Bên cạnh QPSK, HSDPA kết hợp chặt chẽ với phương thức điều chế

16QAM để tăng tốc độ dữ liệu đỉnh của các user phục vụ dưới điều kiện vô

tuyến thích hợp. Việc hỗ trợ cho QPSK có tính chất bắt buộc đối với thông tin

di động, còn đối với 16QAM là một tùy chọn cho mạng và UE. Sử dụng đồng

thời cả hai phương thức điều chế này, đặc biệt là phương thức điều chế cấp cao

16QAM, đưa ra một số thách thức nhất định đối với độ phức tạp của bộ thu đầu

cuối, nó cần xác định được biên độ tương ứng của các ký hiệu nhận được trong

khi đối với phương pháp điều chế QPSK truyền thống chỉ yêu cầu tách pha tín

hiệu. Một bộ mã hóa turbo dựa trên bộ mã hóa turbo R99 với tỉ lệ mã hóa 1/3,

mặc dù các tỉ lệ mã hóa hiệu dụng khác trong phạm vi (xấp xỉ từ 1/6 đến 1/1)

cũng có thể có được bằng các kỹ thuật ghộp, chớch và lặp mã. Kết quả là tạo ra

một dải tỉ lệ có tới 64 giá trị khác nhau. Sự kết hợp của một kiểu điều chế và

một tỉ lệ mã được gọi là Lược đồ Mã hóa và Điều chế MCS. Bảng 7.2 chỉ ra

một số tập MSC thường được sử dụng cho HSDPA và tốc độ dữ liệu đỉnh

tương ứng với mỗi MSC.



Ngoài kỹ thuật AMC, phát đa năng mã cũng có thể xem như một công cụ

thích ứng liên kết. Nếu user cú cỏc điều kiện kênh vô tuyến phụ tốt, Node B có

thể lợi dụng điều kiện này bằng cách phát nhiều mã song song với nhau, nhằm

đạt được thông lượng dữ liệu đỉnh khá lớn. Ví dụ với MCS 5 và một bộ 15 đa

mã, có thể đạt được tốc độ dữ liệu đỉnh tối đa lên tới 10,8 Mbps.

Với kỹ thuật phát đa mã, toàn bộ dải động của AMC có thể được tăng lên

một lượng 10. . Toàn bộ dải động thích ứng liên kết do AMC

kết hợp với phát đa mã xấp xỉ 30dB. Chú ý rằng, dải động của kỹ thuật hệ số

trải phổ biến thiên trong WCDMA xấp xỉ 20dB, có nghĩa là bé hơn khoảng

10dB so với dải động thích ứng liên kết trong HSDPA.

MSC Điều chế Eff. Tốc độ

mã

Số bit/TTI Tốc độ đỉnh

(1 mã)

1

QPSK

1/4 240 120 Kbps

2 1/2 480 240 Kbps

3 3/4 720 360 Kbps

4

16 QAM

1/2 960 480 Kbps

5 3/4 1440 720 Kbps

Bảng 5.2: Ví dụ về MSC của HSDPA và tốc độ bít tối đa khả dụng

với mỗi mã

5.7 Thích ứng liên kết

Chức năng thích ứng liên kết của Node B có vai trò thích ứng điều chế,

khuôn dạng mã hóa, và số lượng đa mã với các điều kiện vô tuyến hiện thời. Để

hiểu được các nguyên tắc điều khiển chức năng này, trước tiên cần xem xét

hiệu quả phổ tần của các MCS khác nhau.

Hình 5.5 mô tả nhận được đối với mỗi bit dữ liệu (với mỗi mã định

kờnh cú SF=16) tại BLER=10%, các giá trị MSC được mô tả trong bảng 5.2



với user đi bộ, tốc độ 3km/h. Trên hình vẽ được biểu diễn là đường bao

thấp hơn và nó là một hàm của PDR với mã định kờnh cú SF=16. Đường bao

thấp hơn này được tính theo dung lượng kênh của kênh AWGN băng tần hạn

chế theo lý thuyết của Shannon. Với lưu ý rằng, dung lượng kênh theo lý thuyết

mô tả giới hạn chất lượng tối ưu. Từ kết quả mô phỏng, có thể kết luận rằng

việc sử dụng của hầu hết các mẫu MCS đều cho kết quả tốt hơn lý thuyết, có

nghĩa là có thể tiết kiệm mức thấp nhất về chi phí nếu xét theo tỉ lệ thu

được với mỗi bit dữ liệu.

Hình 5.5: năng lượng bít tín hiệu nhận được trên mật độ phổ tạp âm so

với tỉ lệ dữ liệu đỉnh (PDR-Peak Data Rate) trờn mó

Hình vẽ bao gồm dung lượng Shannon lý thuyết và dung lượng theo kết

quả mô phỏng mức liên kết tại BLER=10%, use đi bộ với tốc độ 3km/h

Hình 5.6 mô tả sự kết hợp giữa số lượng đa mã và MSC cho nhằm đạt

được thông lượng truyền dẫn cao nhất. Các kết quả tính toán với tập các giá trị

MSC cho ở bảng 5.2. Với mật độ phân giải rất mịn của tỉ lệ mã hóa, khi tất cỏc

cỏc đa mã khả dụng đã được sử dụng hết, giá trị càng lớn khi sử dụng

MSC bậc càng cao.



Hình 5.6: Số mã tối ưu và MSC là một hàm của mỗi TTI.Giả thiết chất

lượng kênh lý tưởng , user đi bộ 3km/h

Tiếp theo,chúng ta sẽ đi phân tích hơn các phương pháp thích ứng liờn kết

được sử dụng trong HSDPA. Như đã mô tả ở trên, chức năng thích ứng liên kết

phải lựa chọn được MSC và số lượng đa mã để thích ứng chúng với giá trị

tức thời.Tuy nhiên,tiêu chí lựa chọn có thể dựa trên các tài nguyên biến

thiên sau:

Chỉ thị chất lượng kênh CQI: UE gủi theo đường lên một bản tin về

CIQ chứa các thông tin tuyệt đối về chất lượng tín hiệu tức thời nhận

được bởi user đó. CQI cho biết kích thước block truyền tải, số mã và

phương thức điều chế từ một tập các phương thức điều chế mà UE có

khả năng hỗ trợ. RNC ra lệnh UE thông báo về CQI với một chu kỳ lấy

từ tập [2,4,8,10,20,40,80,160] ms và cũng có thể hủy bỏ các thông báo

này.

Đo lường công suất của kênh DPCH liên kết: mỗi người sử dụng được

xếp trên một suất phát của chúng có thể được sử dụng để dự đoán thông

tin về trạng thái tức thời của chất lượng kênh truyền. Thông tin này sẽ

được sử dụng để thích ứng liên kết cũng như lập lịch gói. Với giải pháp

này, Node B yêu cầu một bản các giá trị tương ứng , độ lệch công



suất phát giữa DPCH và HS-DSCH với các MSC khác nhau cùng với

một giá trị đích BLER(Block Error Rate- Tỉ lệ lỗi khối) cho trước.

Xác nhận H-ARQ: việc xác nhận tương ứng với giao thức H-ARQ cũng

có thể cung cấp các thông tin về chất lượng kênh, mặc dù tham số này

thỡ ớt được sử dụng hơn hai tham số trước bởi vì có thể nhận được

tham số này khi user đã được phục vụ. Do đó, nú khụng cung cấp thông

tin chất lượng kênh tức thời.

Kích thước bộ nhớ đệm: độ lớn dữ liệu được lưu giữ trong buffer của

MAC-hs cũng có thể được sử dụng kết hợp với các tham số trên để lựa

chọn các tham số phát.

Để tối ưu hóa chức năng thích ứng liên kết, có thể phải kết hợp tất cả các

nguồn thông tin nêu trên với nhau. Nếu chỉ lựa chọn một trong số chúng, tham

số CQI có thể xem như một giải pháp lựa chọn hấp dẫn nhất do tính đơn giản,

tính chính xác và tính trực giao của nó.

5.8 H-ARQ nhanh

Khi vận hành HSDPA ở lân cận hiệu suất phổ cao nhất, tỉ lệ lỗi khối

BLER sau lần truyền dẫn đầu tiên được khuyến nghị trong khoảng từ 10-20%.

Cơ chế yêu cầu lặp tự động lai H-ARQ được ứng dụng trong giải pháp HSDPA

nhằm giảm trễ và tăng hiệu suất của quá trình tái truyền dẫn dữ liệu. Thực tế H-

ARQ là một giao thức dạng dừng lại và chờ SAW (Stop And Wait).

Trong cơ chế SAW, phía truyền dẫn luôn luôn ở quá trình truyền dẫn các

block đang hiện hành cho tới khi thiết bị người sử dụng hoàn toàn nhận được

dữ liệu. Để tận dụng thời gian khi Node B chờ cỏc bỏo nhận, có thể thiết lập N

tiến trình SAW-ARQ song song được thiết lập tối đa là 8 (N=8), tuy nhiên

thông thường chọn giá trị N từ 4-6. Thời gian trễ nhỏ nhất cho phép giữa quá

trình truyền dẫn dữ liệu lần đầu tiên trong HSDPA là 12ms.

Điều khiển H-ARQ lớp 1 được đặt tại Node B, do đó việc lưu trữ cỏc gúi

dữ liệu phi báo nhận cùng với chức năng sắp xếp cỏc gúi của quá trình tái

truyền dẫn là không phụ thuộc vào RNC. Như vậy sẽ tránh được trễ tài nguyên



truyền dẫn, ngoài ra các trễ này sẽ thất hơn trễ gây ra bởi quá trình tái truyền

dẫn RLC thông thường.

HSDPA kết hợp chặt chẽ với chức năng phát lại ở lớp vật lý cho phép cải

thiện đáng kể chất lượng dịch vụ và tăng khả năng chống lại các lỗi thích ứng

liên kết. Bởi vì chức năng H-ARQ được đặt tại thực thể MAC-hs của Node B,

quá trình phát lại các khối truyền tải sẽ nhanh hơn đáng kểt sovới sự phát lại

lớp RLC bởi vì RNC hoặc Iub không tham gia vào quá trình này.

Giao thức phát lại được chọn lựa trong HSDPA là Dứng và Chờ SAW do

sự đơn giản của kiểu giao thức này đối với ARQ. Trong SAW, bộ phát cố gắng

phát block truyền tải hiện tại cho đến khi nó được nhận thành công trước khi

khởi tạo quá trình phát block tiếp theo. Do có thể xảy ra trường hợp phát hiện

liên tục tới một UE nào đó, N tiến trình SAW-ARQ có thể hoạt động song song

để phục vụ cho UE đó, và các tiến trình khác nhau sẽ phát trong các TTI tách

biệt. Số tiến trình SAW-ARQ tối đa cho mỗi UE là 8. Theo ước lượng RTT lớp

1, trễ giữa thời điểm phát và thời điểm phát lại lần thứ nhất khoảng 12ms, có

nghĩa là nó yêu cầu 6 tiến trình SAW phát liên tục tới một UE riêng lẻ. Giao

thức SAW dựa trên sự không đồng bộ đường xuống và đồng bộ đường lên.

Điều này có nghĩa là ở đường xuống, HS-SCCH phải xác định được tiến trình

H-ARQ đang phỏt trờn kờnh HS-DSCH, tronh khi ở đường lờn, cỏc xác nhận

tiến trình SAW được gắn liền với việc định thời gian. Hình 5.7 là một ví dụ với

N kênh giao thức SAW phát một chuỗi cỏc gúi lần lượt P1, P2,…,P6.

Kỹ thuật SAW là điểm khác nhau cơ bản so với kỹ thuật phát lại trong

WCDMA bởi vì bộ mã UE kết hợp các thông tin “mềm” của nhiều quá trình

phát lại của cùng một block ở cấp độ bit. Chú ý rằng, kỹ thuật này đưa ra một

số yêu cầu về mở rộng dung lượng bộ nhớ của UE, do đó phải lưu giữ các

thông tin “mềm” của những lần phát giải mã khôn thành công. Các phương

pháp H-ARQ như sau:

Kết hợp khuông (CC: Chase Combining): mỗi lần phát lại chỉ đơn giản là

sự lặp lại từ mó đó được sử dụng cho lần phát đầu tiên.



Độ dư gia tăng (IR: Incremental Redudancy): Sự phát lại bao gồm cả

thông tin dư thừa bổ xung và thông tin này được phát kèm theo nếu có

lỗi giải mã trong lần phát đầu tiên.

Hình 5.7: Hoạt động của giao thức SAW 4 kênh

(định thời không được mô tả)

5.9 Sắp xếp gói tin

Trong HSDPA, việc sắp xếp cỏc gúi tin được thực hiện tại lớp truy nhập

trung bình MAC-hs. Chức năng điều khiển trung bình MAC-hs được đặt tại

Node-B, tại đây các quyết định sắp xếp gói tin sẽ được thiết lập tức thời. Mặt

khác, đan xen thời gian TTI và 2ms. Một chương trình sắp xếp gói tin điển hình

là Round-Robin trong chương trình sắp xếp thời gian nơi người sử dụng được

phục vụ tuần tự sẽ đề nghị tất cả đều nhận được thời gian cấp phát trung bình

như nhau.

Tuy nhiên, tỉ lệ sắp xếp cao kết hợp với dóy cỏc điều chế và mã hóa thích

ứng AMC lại thích hợp với giải pháp HSDPA. Một phương pháp sắp xếp gói

tin phổ biến là đối. Với chương trình sắp xếp này, yêu cầu phục vụ được xác

định bởi chất lượng kênh lân cận tức thời cao nhất. Chẳng hạn, chương trình



sắp xếp sẽ cố gắng dò theo fading nhanh của kênh vô tuyến. Khi quá trình lựa

chọn dựa trên các điều kiện liên quan, người sử dụng vẫn nhận được một thời

gian định vị xấp xỉ bằng nhau, tuy nhiên khả năng hệ thống chương trình sắp

xếp gúi cõn có thể dễ dàng nâng lên ở mức 50%.



KẾT LUẬN

Hiện nay thế giới đang chứng kiến những sự đổi thay lớn và sự phát triển

rất nhanh chóng của ngành thông tin di động. Giờ đây công nghệ 3G đang được

đề cập đến nhiều. Trong những năm gần đây, số chỉ tiêu cho hạ tầng dành cho

CDMA2000 và WCDMA tăng nhanh trong khi đó đầu tư vào công nghệ 2G

như GSM sẽ tiếp tục giảm xuống. Một trong những nguyên nhân là các mạng

3G CDMA2000 và WCDMA có khả năng đem lại các dịch vụ dữ liệu băng

rộng, thoại và đa truyền thông mới mẻ và sinh nhiều thu nhập mà đồng thời

đem lại tính kinh tế ưu việt cho vòng đời của mạng lưới.

WCDMA là một trong những công nghệ 3G của tương lai hoạt động dựa

trên công nghệ CDMA và có khả năng hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ

cao như video, truy cập Internet, hội thảo hỡnh…và nhiều dịch vụ ưu việt khác

cho người sử dụng.

Trong phạm vi của đồ án này, chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu tổng quan về

những nét đặc điểm chính của công nghệ WCDMA đặc biệt là về cấu trúc kênh

trong WCDMA, các giao diện không gian, ứng dụng công nghệ HDPA cho

WCDMA.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Phát đã tận tình

hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án.



TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] S. Đặng Đỡnh Lõm, TS. Chu Ngọc Anh, TH.S. Nguyễn Phi Hùng, TH.S

Hoàng Anh, “Hệ Thống Thông Tin Di Động 3G và xu hướng phát triển”. Nhà

xuất bản khoa học và kỹ thuật. Hà Nội 2004.

[2] M.R.Karim and M.Sarraf ,“W-CDMA and cdma2000 for 3G Mobile

Networks”, Manufactured in the United States of America. 1976.

[3] Edited by Harri Holma and Antti Toskala Both of Nokia, Finland,

“WCDMA for UMTS”, Designs and Patents Act 1988.

[4] Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Thụng Tin Di Động Thế Hệ 3, NXB Bưu điện,

năm 2001.

[5] Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Kờnh vật lý WCDMA và đề xuất tăng dung

lượng kênh bằng ghộp kờnh theo mã trải phổ thích ứng”, tháng 11 /2003.

[6] Tiêu chuẩn 3GPP, TS 25.213, cho IMT-2000 năm 2000.



MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

BẢNG TRA CỨU CÁC TỪ VIẾT TẮT 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG 8

1. 1. Mở đầu 8

1. 2. Các tiêu chuẩn hệ thống thông tin di động thế hệ ba. 11

1. 2. 1 Tiêu chuẩn WCDMA.......................................................................11

1. 2. 2 Đặc tính của UTRA/IMT-2000.......................................................12

1. 2. 3 IMT-2000.........................................................................................14

1. 3 Các đặc điểm quan trọng của WCDMA 16

1. 4 Các tham số chính của WCDMA 17

1. 5 Các ưu điểm về mặt kỹ thuật của WCDMA 18

1. 5. 1 Dung lượng......................................................................................18

1. 5. 2 Sự bao phủ và quỹ liên kết..............................................................19

1. 5. 3 Hoạt động không đồng bộ của BTS.................................................19

1. 5. 4 Chuyển giao.....................................................................................19

1. 5. 5 Mạng anten thích ứng......................................................................20

1. 5. 6 Trải phổ và mã trộn..........................................................................20

1. 5. 7 Truy nhập gói...................................................................................21

1. 6 Sơ đồ khối tổng quát của mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 22

1. 7 Cấu trúc phân lớp của WCDMA 24

1. 8 Kiến trúc giao thức 25

1. 9 So sánh WCDMA với các công nghệ khác 27

1. 9. 1 Sự khác nhau giữa CDMA và WCDMA.........................................27

1. 9. 2 Mối quan hệ và sự khác biệt giữa UMTS và WCDMA..................30

CHƯƠNG 2: GIAO DIỆN VÔ TUYẾN TRONG WCDMA 33

2.1. Các kênh trong giao diện vô tuyến 33

2.1.1. Kênh Logic.......................................................................................33



2.1.2 Nhóm kênh lưu lượng (TCH: Trafic Channel ).................................33

2.2.2. Kênh truyền dẫn................................................................................35

2.2.2.1. Kênh truyền dẫn dành riêng........................................................35

2.2.2.2. Kênh truyền dẫn chung...............................................................36

2.3.1. Kênh vật lý........................................................................................38

2.3.1.1. Kênh vật lý hướng lên.................................................................40

2.3.1.2. Kênh vật lý dành riêng hướng lên DPCH...................................40

2.3.1.3. Kênh vật lý điều khiển chung CPCCH.......................................47

2.3.1.3.1 Kênh PRACH........................................................................47

2.3.1.3.2 Kênh gói chung vật lý (PCPCH)...........................................52

2.3.2 Kênh vật lý hướng xuống..................................................................54

2.3.2.1 Các kênh vật lý dành riêng hướng xuống....................................55

2.3.2.2 Các kênh vật lý hướng xuống chung...........................................57

2.4.1. Ghép kênh.........................................................................................65

2.4.1.1. Ghép kênh logic và kênh truyền dẫn..........................................65

2.4.1.2. Ghép các kênh truyền dẫn vào các kênh vật lý...........................66

CHƯƠNG 3: CÁC CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG TRONG THIẾT BỊ CỦA

WCDMA 68

3.1. Xử lý đa phương tiện 68

3.1.1. Tổng quan.........................................................................................68

3.1.2. Xử lý đa phương tiện.......................................................................68

3.1.2.1. Xử lý ảnh....................................................................................68

3.1.2.2. Các phương pháp mã hoá video khác nhau................................68

3.1.2.2.1. Mã hoá video H263..............................................................69

3.1.2.2.2. Mã hoá vi deo MPEG-4........................................................69

3.1.3. Mã hoá tiếng đa tốc độ thích ứng của WCDMA UMTS..................71

3.2. Các công nghệ tiết kiệm công xuất 71

3.2.1.Tiết kiệm công suất trong các thiết bị................................................71

3.2.1.1. Các thiết bị phát..........................................................................71



3.2.1.2. Các thiết bị thu............................................................................72

3.2.1.3.Điều khiển thu gián đoạn.............................................................73

3.3. UIM 73

3.4.Các công nghệ hiển thị trên máy đầu cuối 75

3.4.1.LCD...................................................................................................75

3.4.2. Hiển thị phát quang điện tử (EL) hữu cơ..........................................76

3.4.3. Các vấn đề tương lai và triển vọng của công nghệ hiển thị..............77

CHƯƠNG 4: TĂNG DUNG LƯỢNG KÊNH BẰNG GHÉP KÊNH THEO

MÃ TRẢI PHỔ THÍCH ỨNG 78

4.1 Tổng quan về sơ đồ kênh vật lý 78

4.1.1 Sơ đồ tổng quan.................................................................................78

4.1.2 Mã định kênh.....................................................................................79

4.1.3 Mã ngẫu nhiên hóa.............................................................................81

4.1.4 Chất lượng truyền dẫn kênh...............................................................83

4.2 Đề xuất tăng dung lượng kênh bằng ghép luồng thích ứng theo mã trải

phổ84

CHƯƠNG 5: CÔNG NGHỆ HSDPA CHO WCDMA 87

5.1 Mở đầu 87

5.2 Nguyên lý HSDPA90

5.3 Những cải tiến quan trọng trong HSDPA so với WCDMA 92

5.4 Cấu trúc HSDPA 94

5.5 Cấu trúc kênh HSDPA 96

5.6 Điều chế, mã hóa thích ứng AMC và kỹ thuật phát đa mã 98

5.7 Thích ứng liên kết 100

5.8 H-ARQ nhanh 103

5.9 Sắp xếp gói tin 105

KẾT LUẬN 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO 108



DANH MỤC BẢNG, HèNH

1.BẢNG

Bảng 1.1: Tổng kết dịch vụ IMT - 2000 10

Bảng 1.2: So sánh các thông số giao diện vô tuyến của 2 tiêu chuẩn trên 11

Bảng 1.3: Các tham số chính của WCDMA 18

Bảng 1.4: Miêu tả 3GPP RAN 27

Bảng 2.1: kênh điều khiển logic34

Bảng 2.2: Kênh lưu lượng logic 35

Bảng 2.3: Kênh vận truyền dẫn 37

Bảng 2.4: Các thông số của kênh vật lý 39

Bảng 2.5: Các trường DPDCH 44

Bảng 2.6: Các trường DPCCH 45

Bảng 2.7: Các mẫu bit hoa tiêu của kênh DPCCH đường lên với =3,4,5

và 6 46

Bảng 2.8: Mối quan hệ giữa mẫu bit TPC và lệnh điều khiển công suất 47

Bảng 2.9: Các trường số liệu và điều khiển của bản tin truy nhập ngẫu nhiên 50

Bảng 2.10: Mẫu bit hoa tiêu của phần bản tin RACH với =3 51

Bảng 2.11: Các trường DPCCH cho phần điều khiển công suất mào đầu của

kênh CPCH 53

Bảng 2.12: Các đặc điểm của P-CPICH sơ cấp và thứ cấp58

Bảng 2.13: Các trường PDSCH 64

Bảng 2.14: Ghép các kênh truyền dẫn với các kênh vật lý 67

Bảng 3.1: Các đặc tính của các màn hình cho điện thoại di động 76

Bảng 4.1: Phân cấp các mã ngẫu nhiên hoá cho đ ư ờng xuống 82

Bảng 5.1: Ví dụ tốc độ dữ liệu của HSDPA 92

Bảng 5.2: Ví dụ về MSC của HSDPA và tốc độ bít tối đa khả dụng với mỗi mã

100



2.HèNH

Hình 1.1: Phần phổ đề xuất của UTRA 13

Hình 1.2: Phần phổ đề xuất của IMT-2000 13

Hình 1.3: Cấu trúc cell phân bậc cho các chuyển giao mềm dẻo (Smooth

Handover) 20

Hình 1.4: Sơ đồ khối tổng quát mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 23

Hình 1.5: Cấu trúc phân lớp của mạng WCDMA 24

Hình 1.6: Cấu trúc giao thức giao diện không gian 25

Hình 2.1: Cấu trúc kênh vật lý 39

Hình 2.2: Điều chế và trải phổ kênh uplink DPCH 41

Hình 2.3: Cấu trúc khung của kênh uplink DPDCH và uplink DPCCH 42

Hình2.4: Truyền xung với ghép kênh điều khiển thời gian43

Hình 2.5: Truyền song song của kênh DPDCH và kênh DPCCH khi có hoặc

không có dữ liệu 43

Hình 2.6: Số các khe truy nhập ngẫu nhiên và không gian của chúng 48

Hình 2.7: Cấu trúc của sự truyền truy nhập ngẫu nhiên 49

Hình 2.8: Cấu trúc của khung vô tuyến phần bản tin truy nhập ngẫu nhiên 50

Hình 2.9: Cấu trúc của phần dữ liệu PRACH51

Hình 2.10: Cấu trúc của sự truyền dẫn truy nhập ngẫu nhiên CPCH 52

Hình 2.11: Cấu trúc khung PCPCH đường lên: Phần số liệu và điều khiển 54

Hình 2.12: Sơ đồ điều chế và trải phổ hướng xuống 55

Hình 2.13: Cấu trúc khung cho kênh DPCH hướng xuống56

Hình 2.14: Cấu trúc khung của kênh PCICH 57

Hình 2.15: Cấu trúc khung của kênh CCPCH sơ cấp 59

Hình 2.16: Cấu trúc khung của CCPCH thứ cấp 60

Hình 2.17: Cấu trúc kênh đồng bộ 62

Hình 2.18: Ghép kênh của SCH63

Hình 2.19: Cấu trúc khung PDSCH 65



Hình 2.20: Ánh xạ giữa kênh logic và kênh truyền dẫn 66

Hình 3.1: Cấu trúc của một thẻ IC thông thường 75

Hình 4.1:Sơ đồ tổng quát kênh vật lý hướng xuống WCDMA 78

Hình 4.2:Truyền dẫn đa mã cho hướng xuống 79

Hình 4.3: C ây m ã OVSF 83

Hình 4.4: Sơ đồ đề xuất thích ứng dung lượng và cải thiện phân bố mã định

kênh 85

Hình 4.5: Thí dụ về ghép trải phổ thích ứng điều kiện truyền sóng 86

Hình 5.1: Mô tả đơn giản nguyên lý hoạt động của HSDPA 91

Hình 5.2: Các tính năng cơ bản của HSDPA khi so với WCDMA 93

Hình 5.3: Kiến trúc giao thức giao diện vô tuyến của kênh truyền tải HS-

DSCH 95

Hình 5.4:Cấu trúc lớp vật lý đường xuống và đường lên của HSDPA 98

Hình 5.5: năng lượng bít tín hiệu nhận được trên mật độ phổ tạp âm so với tỉ lệ

dữ liệu đỉnh (PDR-Peak Data Rate) trên mã 101

Hình 5.6: Số mã tối ưu và MSC là một hàm của mỗi TTI.Giả thiết chất lượng

kênh lý tưởng , user đi bộ 3km/h 102

Hình 5.7: Hoạt động của giao thức SAW 4 kênh (định thời không được mô tả)

105


Documents

Doko.vn Cong Nghe Thong Tin Di Dong WC