Phân bổ băng tần 3G tại Việt nam.Các mạng 3G ở Việt nam mình hiện dùng công nghệ truy nhập vô tuyến là W-CDMA. W-CDMA thì có hai loại là Frequency Division Duplex (FDD) Time Division Duplex. FDD và TDD khác nhau như thế nào?

FDD: dùng riêng 5MHz băng thấp cho đường Uplink và 5MHz băng cao cho đường Downlink. TDD: chỉ tốn một băng tần 5MHz phân chia theo thời gian cho cả Uplink và DownlinkHiện các nhà mạng 3G ở Việt nam chia nhau băng tần IMT-2000, vậy băng IMT-2000 là băng tần nào?

Băng tần IMT-2000

- Mobifone: sử dụng băng tần 1920 MHz – 1935 MHz cho UL và 2110 MHz – 2125 MHz cho DL- Viettel: sử dụng băng tần 1935 MHz – 1950 MHz cho UL và 2125 MHz – 2140 MHz cho DL- Vinaphone: sử dụng băng tần 1950 MHz – 1965 MHz cho UL và 2140 MHz – 2155 MHz cho DL- EVN Telecom và Vietnammobile chia sẻ băng tần 1965 MHz – 1980 MHz cho UL và 2155 MHz – 2170 MHz cho DL

Băng tần IMT-2000 các nhà mạng Việt nam mình đang chia nhau nằm từ 1920 MHz đến 1980 MHz cho hướng Uplink và 2110 MHz đến 2170 MHz cho hướng Downlink. Như vậy có tổng cộng 60MHz, chia cho 4 giấy phép 3G của Viettel, Mobifone, Vinaphone, EVN Telecom + Vietnammobile mỗi giấy phép sẽ được 15MHz cho mỗi hướng, tức mỗi mạng có 3 sóng mang 5MHz để triển khai 3G. Cụ thể như sau:

Các nhà mạng có thể sử dụng một sóng mang cho các dịch vụ R99 như thoại, R99 PS, một sóng mang dùng cho HSDPA, một sóng mang để dành. Hoặc thuê bao ít quá thì chỉ cần dùng một sóng mang cho cả R99 lẫn HSPA và để dành 2 sóng mang cũng không sao…

UMTS Network Architecture (Rel'99)

UE (User Equipment).Thiết bị người sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp người sử dụng với hệthống, UE gồm hai phần:ME (Mobile Equipment): Là đầu cuối vô tuyến được sử dụng cho thôngtin vô tuyến trên giao diện Uu.

UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network).Mạng truy nhập vô tuyến có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đếntruy nhập vô tuyến, UTRAN gồm:

CN (Core Network).HLR: Là thanh ghi định vị thường trú lưu giữ thông tin chính về lý lịchdịch vụ của người sử dụng. Các thông tin này bao gồm: Thông tin về các dịch vụ

GMSC: Chuyển mạch kết nối với mạng ngoài.SGSN: Có chức năng như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho các dịchvụ chuyển mạch gói (PS).GGSN: Có chức năng như GMSC nhưng chỉ phục vụ cho các dịch vụchuyển mạch gó

USIM (UMTS Subscriber Identity): Là một thẻ thông minh chứa thông tinnhận dạng của thuê bao, nó thực hiện các thuật toán nhận thực, lưu giữ các khóa nhận thực và một số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối

 Node B: Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu. Nó cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến.RNC: Có chức năng sở hữu và điều khiển các tài nguyên vô tuyến ở trongvùng. RNC còn là điểm truy cập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạnglõi CN, chẳng hạn quản lý tất cả các kết nối đến UE.

được phép, các vùng không được chuyển mạng và các thông tin về dịch vụ bổ sungnhư: trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi.MSC/VLR: Là tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp cácdịch vụ chuyển mạch kênh cho UE tại vị trí của nó. MSC có chức năng sử dụng cácgiao dịch chuyển mạch kênh (CS). VLR có chức năng lưu giữ bản sao về lý lịchngười sử dụng cũng như vị trí chính xác của UE trong hệ thống đang phục vụ.

THỦ TỤC XỬ LÝ CỦA HỆ THỐNG 3G

Chúng ta xét quá trình xử lý tín hiệu ở lớp vật lý như sau:Phía phát:

(2) Dữ liệu sau mã hóa sẽ được điều chế băng gốc (Base Band Modulation) bằng các phương pháp như BPSK, QPSK, 16QAM… –> Một symbol sau điều chế cõng được số lượng bit nhiều hơn. Mục đích của điều chế là gì?

(3) Tín hiệu sau điều chế (vẫn băng gốc s/s symbol per second) sẽ được trải phổ (Spectrum spreading) (c/s chip per second). Mục đích của trải phổ là gì?(4) Tín hiệu sau trải phổ được giả ngẫu nhiên (scrambling) với cùng tốc độ chip (3840000 chips/s)(5) Sau scrambling, tín hiệu mới được điều chế lên cao tần (RF modulation) (ví dụ dải 1920-1980 MHZ / 2110-2170 MHZ).(6) Sau điều chế cao tần, tín hiệu cao tần được đưa ra anten, phát điPhía thu:(1) Thu tín hiệu cao tần, giải điều chế cao tần để lấy tín hiệu băng gốc(2) Giải ngẫu nhiên (descrabling)(3) Despreading(4) Baseband demodulation(5) Decoding/Deinterleaving thu lại tín hiệu ban đầu mà phía phát muốn gửi cho phía thu.Vậy, không có “trải phổ phía cao tần nào cả”.* Giải thíchBit, Symbol, ChipBit : là dữ liệu sau quá trình mã hóa tài nguyênSymbol : Dữ liệu sau quá trình mã hóa kênh và đan xen( channel coding and interleaving)Chip : Dữ liệu sau quá trình trãi phổ

(1) Dữ liệu của người dùng (b/s) được mã hóa (channel coding) bằng các phương tiện như turbo code, convolution code, interleaving. Mục đích là FEC (Forward Error Correction), giúp phía thu tăng khả năng sửa lỗi. (1/2 hoặc 1/3)

Điều chế là dùng tín hiệu cần truyền để làm thay đổi một thông số nào đó của một tín hiệu khác, tín hiệu này thực hiện nhiệm vụ mang tín hiệu cần truyền đến nơi thu nên được gọi là sóng mang (carrier wave). Mục đích của sự điều chế là dời phổ tần của tín hiệu cần truyền đến một vùng phổ tần khác thích hợp với tính chất của đường truyền và nhất là có thể truyền đồng thời nhiều kênh cùng một lúc (đa hợp phân tần số).

Source coding: Có thể tăng hiệu quả truyền tảiChannel coding : Có thể làm cho việc truyền tải đáng tin cậy hơnSpeading làm tăng khả năng "giảm nhiễu"Thông qua điều chế, các tín hiệu sẽ chuyển tín hiệu vô tuyến từ các tín hiệu số.

V. Spreading TechnologyTrãi phổ có nghĩa là tăng băng thông của tín hiệu ngoài băng thông thường cần thiết để thích ứng với thông tin. Quá trình trãi phổ trong UTRAN bao gồm hai hoạt động riêng biệt: channelization và scrambling.

SF = chip rate / symbol rate1. Mục đích của Channelization CodeMã Channelization được sử dụng để phân biệt các kênh vật lý khác nhau của một máy phátĐối với đường xuống, Mã channelization (OVSF code) được sử dụng để tách các kênh vật lý khác nhau của một CellĐối với đường lên, Mã channelization (OVSF code) được sử dụng để tách các kênh vật lý khác nhau của một trong UEOrthogonal Variable Spreading Factor (OVSF)Đối với dịch vụ thoại (AMR), đường xuống SF là 128, có nghĩa là có 128 dịch vụ thoại tối đa có thể được hỗ trợ trong một nhà cung cấp dịch vụ WCDMA;Điện thoại Video (64k dữ liệu gói) dịch vụ, đường xuống SF là 32, có nghĩa là có 32 dịch vụ thoại tối đa có thể được hỗ trợ trong một nhà cung cấp dịch vụ WCDMA2. Purpose of Scrambling CodeMã Scrambling được sử dụng để phân biệt các máy phát khác nhau

Đối với đường lên, mã Scrambling được sử dụng để tách UE khác nhau trong một sóng mang

Các hoạt động đầu tiên là hoạt động channelization,biến đổi tất cả các dữ liệu vào một số chip, do đó tăng băng thông của tín hiệu. Số lượng chip mỗi dữ liệu được gọi là Spreading Factor (SF). Mã channelization mã số trực giao, có nghĩa rằng trong môi trường lý tưởng, chúng không ảnh hưởng lẫn nhau.

Các hoạt động thứ hai là hoạt động Scrambling. Scrambling không thay đổi băng thông tín hiệu nhưng chỉ làm cho các tín hiệu từ các nguồn khác nhau tách rời nhau. Khi tốc độ chip là đã đạt được trong channelization, tốc độ chip là không bị ảnh hưởng bởi các Scrambling

 Đối với đường xuống, mã Scrambling được sử dụng ở Cell riêng biệt khác nhau trong một sóng mang

Logical channels, Transport channels, Physical channels in WCDMA

~~~~~~~~~~~~~~~Logical~~~~~~~~~~~~~~~~~

Phân loại logical channels:1. control logical channels_____a. BCCH (Broadcast Control Channel): quảng bá system information (vd cell ID, code sequence, timers..)_____b. PCCH (Paging Control Channel): thông báo tìm gọi đến UE

2. traffic logical channels:_____a. DTCH (Dedicated Traffic Channel): mang UE traffic, cho một UE cụ thể nào đó._____b. CTCH (Common Traffic Channel): mang UE traffic, đến một nhóm nhiều UE (vd, SMS quảng bá)

~~~~~~~~~~~~~~~Transport~~~~~~~~~~~~~~~~

Các kênh transport được phân thành 2 loại: dedicated và common. (HOW TO).1. Dedicated, chỉ có một transport dedicated channel mà thôi

Logical channels được định nghĩa trên giao tiếp giữa 2 sublayer của lớp 2 là RLC và MAC. Do vậy, Logical channels chủ yếu dựa trên BẢN CHẤT/LOẠI THÔNG TIN: traffic hay control? (WHAT TO); Dedicated hay common? (HOW TO)

_____c. DCCH (Dedicated Control Channel): chuyển thông tin báo hiệu (signal information) đến một UE cụ thể, trong trường hợp UE này đã thiết lập được RRC connection. Đây chính là SRB

_____d. CCCH (Common Control Channel): chuyển thông tin báo hiệu (signal information) đến một UE cụ thể, trong trường hợp UE này chưa có RRC connection.

Transport channels được định nghĩa trên giao tiếp giữa lớp 2 và lớp 1, MAC và PHY. Transport channels không quan tâm đến nội dung của của thông tin (traffic hay control) mà quan tâm đến các đặc tính kỹ thuật cần có trên tài nguyên vô tuyến (ở lớp 1) như channel coding (turbo hay convolutional), interleaving hay không interleaving, trải phổ với SF bao nhiêu… nhằm đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng của các loại kênh logical bên trên (tương ứng với các dịch vụ có QoS khác nhau)

2. Common

_____b. PCH (Paging Channel): chỉ có ở downlink, truyền tải cho PCCH (mang thông tin tìm gọi và các thông báo notification của network đến từng UE riêng rẽ.)

Kênh RACH có nhiều tốc độ truyền dẫn khác nhau._____d. FACH (Forward Access Channel): chỉ có ở downlink. Có nhiều bit rate khác nhau (bao nhiêu?)_____e. HS-DSCH (High Speed Downlink Shared Channel): dùng cho HSDPA

Các kênh transport như CPCH (Common Packet Channel) và DSCH (Downlink Shared Channel) hiện không còn dùng nữa.

~~~~~~~~~~physical~~~~~~~~~~~~~~~~Physical channel xác định cách thức truyền tín hiệu trên giao diện vô tuyến: uplink hay downlink, OVSF nào, độ ưu tiên về delay ra sao, tần số nào…

1. Dedicated physical channels_____a. DPDCH (Dedicated Physical Data Channel): mang DCH. Tồn tại trên cả uplink và downlink. Điều khiển công suất closed loop (1500Hz). (được điều khiển hay thực hiện điều khiển?)

Ở hướng lên (uplink), DPCCH is code multiplexed with DPDCH (như thế nào?)Ở hướng xuống. DPCCH is time multiplexed with DPDCH (như thế nào?).2. Physical control channels_____a. P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel): downlink. Tốc độ cố định 30kbps (SF256) mang BCH transport channel._____b. S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel): downlink. Nhiều tốc độ khác nhau. mang PCH và FACH transport channels._____c. SCH (Synchronization Channel): downlink. Là kênh đầu tiên UE phải đọc khi cell search.Nhờ có SCH, UE có thể đồng bộ khung và biết được code sequence của P-CCPCH, từ đó mới đọc được P-CCPCH và qua đó đọc được các BCH>BCCH>System Information._____d. CPICH (Common Pilot Channel): downlink. CPICH phát một chuỗi bít định trước với tốc độ 30kbps giúp UE đo được mức tín hiệu của từng cell mà UE thu được._____e. PRACH (Physical Random Access Channel): uplink. Mang RACH transport channel. Điều khiển công suất open loop._____f. HS-PDSCH (High Speed Physical Downlink Shared Channel): mang HS-DSCH transport channel; multicode transmission (mỗi code cố định SF16) để đáp ứng HSDPAĐộ dài frame 2ms, mỗi frame có 3 slotsQPSK or 16-QAMHARQ_____g. HS-SCCH (High Speed Shared Control Channel): downlink. Mang thông tin điều khiển riêng cho HS-PDSCH. Có tốc độ cố định 60kbps.Những kênh riêng của lớp vật lý sau đây không liên hệ gì đến các kênh transport, trực tiếp hay gián tiếp._____a. AICH (Acquisition Indicator Channel): đáp ứng lại PRACH

DCH (Dedicated Channel):  DCH mang hoặc traffic hoặc control từ logical channels. Trong trường hợp một dịch vụ đơn lẻ thì sẽ có 02 kênh DCH được thiết lập, một DCH mang DTCH và DCH còn lại mang DCCH (SRB). Mỗi kênh DCH có thể dùng truyền tải 4 kênh DCCH (SRB) Và mỗi UE sử dụng 01 DCH cho hướng xuống và 01 DCH cho hướng lên.

_____a. BCH (Broadcast Channel): chỉ có ở downlink, truyền tải cho BCCH (mang SIB). BCH là kênh có tốc độ cố định, thấp (bao nhiêu?) nhưng cần phát ở mức công suất cao đủ cho mọi UE trong cell có thể decode được SIB/MIB.

____c. RACH (Random Access Channel): chỉ có ở uplink. Là kênh có yêu cầu thấp về mặt chất lượng (công suất phát thấp nhất có thể để giảm nhiễu), truyền các packets ngắn không ràng buộc về delay hoặc các thông tin báo hiệu trong quá trình UE khởi tạo truy nhập hệ thống.

Nhiều transport channels khác nhau có thể ghép chung, tạo thành CCTrCH (Coded Composite Transport Channel), và sử dụng cùng tài nguyên vật lý (physical resources), được lớp vật lý coi như một kênh transport đơn lẻ.

Khác với GSM không có khái niệm transport channel, trong UMTS transport channel được đưa ra để đáp ứng nhiều dịch vụ khác nhau với những yêu cầu  rất khác nhau. Ví dụ vài DTCH (Dedicated Traffic Channel) logical channel mang voice traffic sẽ dùng cùng DCH. Trong khi vài DTCH khác chỉ chứa một lượng nhỏ web traffic thì chỉ cần dùng FACH là đủ.

Sự kết hợp giữa tần số, code và thời gian tạo nên các kênh vật lý khác nhau.và được chia thành hai loại: dedicated và  control

_____b. DPCCH (Dedicated Physical Control Channel): là kênh mang những thông tin điều khiển của riêng lớp vật lý như các cờ điều khiển công suất, các chuỗi đồng bộ (synchronization sequences)… DPCCH liên quan mật thiết với một DPDCH tương ứng và không liên quan gì đến các lớp trên cả (không cần biết DCH hay DTCH, DCCH gì sất.)

_____b. PICH (Paging Indicator Channel): Được dùng kết hợp với S-CCPCH (mang PCH transport channel). Nhiệm vụ của PICH là chỉ điểm cho UE biết khi nào phải decode thông tin của PCH trên S-CCPCH.

UMTS: Các trạng thái của UE trên giao diện WCDMA

5 trạng thái: 4 Connected + 1 Idle

Các trạng thái của UE

Trạng thái Cell_DCH?Sau (1) RRC Connection Request hoặc (2) thủ tục bearer reconfiguration, UE được gán kênh D-PCH, lúc này UE ở trạng thái CELL_DCH.

Trạng thái Cell_FACH?

Việc chuyển từ/đến các trạng thái khác được thực hiện dựa trên (1) RRC connection request hoặc (2) RB reconfiguration process.

Ở CELL_DCH, vị trí của UE được cập nhật cho UTRAN ở mức CELL (thay đổi CELL là UE phải gửi CELL UPDATE message) và cập nhật cho CN ở mức RNC (chuyển sang RNC khác thì cập nhật về CN)

Nếu UE giải phóng (hoặc bị yêu cầu giải phóng kênh D-PCH (DCH), nó sẽ chuyển sang một trong 3 trạng thái ở connected mode còn lại là Cell_FACH, Cell_PCH, URA_PCH. Nếu sau đó UE giải phóng luôn cả RRC connection thì UE quay về Idle và camping on một cell nào đó

Cell_FACH là một trạng thái ở connected mode tương tự như ở CELL_DCH nhưng ở đây dữ liệu người dùng được truyền trên kênh FACH (common channel) thay vì DCH (dedicated channel) do lượng dữ liệu nhỏ.

Ở CELL_FACH, vị trí của UE được cập nhật ở CELL level. Khi phát hiện CI thay đổi, UE thực hiện CELL UPDATE.UE được xác định bởi một C-RNTI (cell radio network temporary indentifier) do RNC đang điều khiển cell đó cấp.Trạng thái Cell_PCH?Cell_PCH cũng là một trạng thái của UE khi đang chiếm RRC connection (connected mode).Ở Cell_PCH, UE không chiếm dụng tài nguyên hướng lên (uplink resources) mà chỉ monitor các paging channel theo các thông số DRX (discontinous reception) đã được gán sẵn.

UE chuyển từ CELL_PCH sang CELL_FACH khi:(1) UE phát hiện việc thay đổi cell. UE sẽ thực hiện thủ tục Cell Update ở CELL_FACH.(2) UE được UTRAN tìm gọi (paged).Khi ở trạng thái CELL_PCH, vị trí của UE được quản lý ở mức CELL, nghĩa là đổi cell thì phải Update.

Trạng thái URA_PCH?URA_PCH cũng là một trạng thái của UE khi đang chiếm RRC connection (connected mode).

Vậy URA là gì? Đơn giản URA là tập hợp của một số cell được khai báo cùng URA (Một cell có thể khai báo thuộc nhiều URA, cụ thể là bao nhiêu?)Khi phát hiện việc thay đổi URA, UE cần phải tiến hành URA update

Mục đích của việc UE chuyển sang CELL_PCH là nhằm tiết kiệm năng lượng (tiết kiệm pin cho UE) do ở CELL_PCH, UE thực hiện việc trao đổi thông tin theo cơ chế DRX như khi ở IDLE

mode, nhưng cho phép việc tìm gọi được thực hiện nhanh chóng (chỉ cần page tại 01 cell mà UE đã update) và cũng không cần phải trải qua thủ tục RRC Connection setup.

Tương tự như trạng thái CELL_PCH nhưng ở đây, vị trí của UE được quản lý ở mức URA. Trạng thái URA_PCH được áp dụng cho các UE di chuyển nhanh, thường xuyên di chuyển giữa các URA.

PLMN Selection (Lựa chọn mạng)Sau khi bật nguồn hoặc chuyển vùng, UE phải tìm và thiết lập liên hệ với mạng. Các UE đầu tiên sẽ chọn một PLMN, và sau đó chọn một Cell

Mục đích:

thuộc PLMN này. Khi phát hiện 1 Cell, các UE có thể biết thông tin các neighbours của Cell thông qua bản tin quảng bá hệ thống. Vì vậy UE có thể chọn được Cell có tín hiệu tốt nhất trong tất cả những Cell đó. Sau khi lựa chọn Cell, UE khởi tạo quá trình đăng ký (attach or location update). Ở Idle mode, nó rơi vào 1 quá trình gồm 3 bước là “PLMN selection and reselection, cell selection and reselection, and location registration”

Mục đính của PLMN Selection and Reslection là lựa chọn PLMN có khả năng cung cấp được các dịch vụ thông thường. Để thực hiện điều này, các UE duy trì một danh sách các PLMN được sắp xếp theo độ ưu tiên từ thấp đến cao. UE sẻ tìm kiếm PLMN theo độ ưu tiên từ cao đến thấp nếu thiết lập UE tìm kiếm ở chế độ tự động. UE có 2 chế độ Slection và Reslection là: Automatic and Manual và chúng có thể thiết lập được. Một số thông tin liên quan đến PLMN như frequency and scramble được chứa trong UE, UE sẻ sự dụng những thông tin này để tiến hành tìm Cell.

UMTS UE cell search procedure

Hướng xuống (NodeB đến UE) lớp vật lý có các kênh như sau, UE sẽ sử dụng những kênh nào để thực hiện tìm cell?

1. Slot Synchronization – đồng bộ khe thời gian: Đầu tiên UE tìm kênh P-SCH (Primary Synchronization Channel. P-SCH mang thông tin gì? Tìm P-SCH ở đâu?

Vậy trên mỗi khung 10ms của P-SCH và S-SCH, mỗi kênh phát được 2560 chips (mỗi slot 256 chips). P-SCH phát thông tin gì? S-SCH phát thông tin gì?

Khi bật nguồn một máy di động 3G W-CDMA, máy di động  (UE) sẽ thực hiện các thủ tục sau để có thể đồng bộ được với mạng lưới, bám váo một cell nào đó và chuyển sang trạng thái rỗi (idle), sẵn sàng để thực hiện cuộc gọi và nhận cuộc gọi.

Một khung W-CDMA (radio frame) có độ dài 10ms chia thành 15 khe (timeslot) từ TS0 đến TS14. Trên mỗi TS, trong 256 chips đầu tiên, hệ thống phát P-SCH và S-SCH đồng thời và P-CCPCH không phát. Sau đó P-CCPCH phát còn SCH không phát.

2. Frame Synchronization – Đồng bộ khung: UE phải đọc S-SCH, thống kê mã SSC

Ví dụ: Sau slot synchronization, UE đọc S-SCH tương ứng với slot kế tiếp, giải mã được code1, UE áp vào bảng mã mình có, nó thấy có nhiều Nhóm có code1.Slot tiếp theo, UE đọc được code5, tra vào bảng, thấy có 3 nhóm có code1 và code5 liền kề, đó là nhóm 0, 1, 2.Slot kế tiếp, UE đọc được code4, tra vào bảng, vẫn còn 3 nhóm như cũ

UE đọc thêm 9 slot nữa, xác định được đầu khung mới, quá trình Frame Synchnonization hoàn tất.3. Xác định Scrambling Code của cell: đọc P-CPICH (Primary-Common Pilot Channel)

P-SCH mang một mã gọi là Primary Synchronization Code (PSC, không phải PSC-Scrambling Code). Mã này là giống nhau ở mọi cell, được quy định trước và UE biết trước mã này (trong hình ký hiệu là Cp). UE tìm thấy mã Cp, mà mã Cp được phát trên P-SCH, P-SCH được phát 256 chips đầu tiên của TimeSlot, vậy UE biết được vị trí khởi đầu TimeSlot, Slot Synchronization hoàn tất.

S-SCH mang mã SSC (Secondary Synchronization Code). Có tất cả 15 mã SSC mà thôi. Nhưng lại có đến 64 cách sắp xếp thứ tự các mã SSC để tạo thành khung S-SCH. Mỗi cách sắp xếp sẽ chỉ ra nhóm mã Primary Scrambling Code mà cell đó thuộc vào.

Slot kế tiếp, UE đọc được code7, tra vào bảng, hiện chỉ còn nhóm 0. Đến đây UE đã biết chắc chắn rằng là cell mình đang đọc có Primary Scrambling Code thuộc Group 0 và còn 9 slot nữa là hết khung (hết radio frame), bắt đầu khung mới.

Ta có: 20bits x C256,0 x Primary Scrambling Code –> phát ra không gian. (biểu thức 1)Về Primary Scrambling Code (PSC):- có 8192 scrambling codes chia thành 512 sets, mỗi set có 1 Primary-SC + 15 Secondary-SC- 512 P-SC chia thành 64 groups, mỗi group có 8 P-SC

4. UE đọc system information SIB trên P-CCPCH.P-CCPCH mang kênh quảng bá BCH (chứa SIB). UE cần đọc để biết PLMN ID, LA, RA, timers, neighbor list, radio parameters…P-CCPCH được trải phổ bằng mã C256,1 cố định. Nghĩa là SIB x C256,1 x P-SC –> phát ra không gian. UE đã biết P-SC, biết C256,1 sẽ dễ dàng lấy được SIB.UE sử các radio parameter thu được để thực hiện đăng ký (registration), Location Update… với mạng. Sau đó chuyển sang chế độ rỗi idle, sẵn sàng sử dụng dịch vụ.

Sau đó, UE sử dụng mã scrambling code này để thực hiện giải mã các gói tin P-CCPCH để có các thông tin về hệ thống, thực hiện tiếp các thủ tục kê tiếp.

Nội dung phát trên P-CPICH đã quy định giống nhau, trải phổ bằng mã OVSF dành riêng cho P-CPICH (mọi cell đều dùng mã C256,0), được scrambled bởi mã Primary Scrambling Code của từng cell và được phát trên toàn cell.

Ở bước đồng bộ khung, đã xác định được Group, biết trong đó có 8 P-SC, UE đem lần lượt từng P-SC áp vào biểu thức 1, mã P-SC nào giải mã ra được 20 bits định nghĩa trước thì mã đó chính là P-SC của cell mà UE đang đọc. Vậy Primary Scrambling Code đã biết.

UMTS-Cell SelectionKhi UE được bật lên, nó bắt đầu nhận các tín hiệu P-SCH, chọn tìm tín hiệu mạnh nhất để thực hiện quá trình đồng bộ cell. Tất cả các node B trong cùng một mạng đều sử dụng chung một mã đồng bộ chính có độ dài 256-chip, mã này được phát lặp lại ở mỗi khe thời gian của P-SCH. Mục đích của quá trình này nhằm lấy được đồng bộ thời gian giữa UE và Node B (mạng). Chính nhờ thủ tục này mà trong WCDMA không cần trang bị các bộ định vị tòan cầu GPS để thực hiện quá trình đồng bộ hóa.

Sau khi đồng bộ được với mạng, UE bắt đầu lắng nghe các tín hiệu S-SCH để thực hiện quá trình đồng bộ khung va xác định nhóm mã mà trong đó có mã cell sử dụng để làm cellid. Trong hệ thống WCDMA ta có 512 mã sử dụng cho cellid, được chia thành 64 nhóm, mỗi nhóm gồm 8 mã (scrambling code). Trong mỗi time-slot của frame S-SCH chứa một mã đồng bộ SSC. Trong hệ thống WCDMA, có tất cả 16 mã SSC. Trong mỗi S-SCH ta có 15 time-slot. Như vậy ta có chuỗi 15 mã được xây dựng từ 16 mã SSC của hệ thống dùng để xác định nhóm mã scambling code của node B. Các chuỗi này được xây dựng sao cho hòan tòan phân biệt nhau và khác với các chuỗi phát sinh bằng cách dịch chuyển các code SCC trong chuỗi ban đầu.

Ứng với mỗi S-SCH nhận được, UE sẽ so sánh tín hiệu nhận được với 16 giá trị SSC của hệ thống để tìm được sự tương quan lớn nhất. Sau khi mỗi time-slot của chuỗi SSC được giải mã, UE sẽ lọai bỏ các nhóm srcambling code không phù hợp tương ứng với chuỗi các mã SSC. UE tiếp tục giải mã chuỗi SSC cho đến khi nó xác định chính được nhóm srcambling code tương ứng. Nhóm mã này chứa mã scrambling code mà node B sử dụng để làm Cellid.

Sau khi nhóm mã đã được xác định, UE bắt đầu lắng nghe tín hiệu P-CPICH để giải mã scrambling code mà node B đang sử dụng. Ở giai đọan này, UE lần lượt sử dụng 8 mã scrambling code có trong nhóm mã đã được xác định lần lượt giải mã tín hiệu CPICH. Nếu mã nào đạt được mức năng lương lớn nhất được xem là mã scrambling code mà node B đang sử dụng.

CALL SETUPMô tả Cuộc gọi hoàn chỉnh cho dịch vụ CS (voice + Video)

“Call flow này được áp dụng cả dịch vụ Voice call và Video call”I. CS Origination Call flow (MOC) – Áp dụng cho các cuộc gọi voice và video phone trong WCDMAQuá trình thiết lập và giải phóng cuộc gọi có 8 giai đoạn chính:

UE Node B RNC MSC/VLR

RRC RRCRRC Connection Request

NBAP NBAPRadio Link (RL) Setup

Radio Link (RL) Setup Response

ALCAP ALCAPEstablishment Request

Establishment comfirm

RRC

RRCRRC Connection Setup

NBAP NBAPRadio link Restore Indication

RRC

RRC Connection Complete

RANAP

RANAP

MM: Connection Service Request MM: Connection Service Request

MM: Authentication RequestMM: Authentication RequestMM: Authentication Response MM: Authentication Response

Common ID

Security Mode CommandSecurity Mode Command

Security Mode Complete Security Mode Complete

MM: connection Service AcceptMM: connection Service Accept

CC: Call Setup CC: Call Setup

CC: Call ProceedingCC: Call Proceeding

RAB Assignment RequestRadio Link Reconfiguration Prepare

Radio Link Reconfiguration Ready NBAPNBAP

ALCAP ALCAPALCAPEstablishment Request

Establishment comfirm Establishment comfirm

Establishment Request

NBAPNBAP RL Reconfiguration Commit

RRC

RAB SetupRAB Setup Complete

RANAP

RANAP

RAB Assignment Response

CC: Alert

CC: Connection

CC: Alert

CC: Connection

CC: Connection ACK CC: Connection ACK

Communication

CC

C

H

DC

C

H

DCCH

DTCH

1. Radionconnection establisment(RR)

2.Authentication (MM)

3. Call connection (CC)

4. RAB asignment

5. Alert/

Connection

6.Communication

CS origininration

UE Node B RNC MSC/VLR

RRC

CC: Disconnection

RRC

DC

C

H

7.Disconnection RANAP

RANAP

CC: DisconnectionCC: ReleaseCC: Release

CC: Release Complete CC: Release Complete

Iu Release Command

Iu Release Complete

ALCAPRelease Request

Release Confirm ALCAP

RRCRRC

RRC Connection Release

RRC Connection Release Complete

NBAP NBAP

Radio Link Deletion

Radio Link Deletion Response

ALCAP ALCAP

Release Request

Release confirm

ALCAP ALCAP

Release Request

Release confirm

8. RAB

Release

CS Call Disconnection procedure

UE Node B RNC MSC/VLR

RRC

CC: Disconnection

RRC

DC

C

H

7.Disconnection RANAP

RANAP

CC: DisconnectionCC: ReleaseCC: Release

CC: Release Complete CC: Release Complete

Iu Release Command

Iu Release Complete

ALCAPRelease Request

Release Confirm ALCAP

RRCRRC

RRC Connection Release

RRC Connection Release Complete

NBAP NBAP

Radio Link Deletion

Radio Link Deletion Response

ALCAP ALCAP

Release Request

Release confirm

ALCAP ALCAP

Release Request

Release confirm

8. RAB

Release

CS Call Disconnection procedure

1. Thiết lập kết nối RRC

2. Thủ tục Nhận thực

3. Các bản tin liên quan tới quá trình Call SetupQúa trình này được bắt đầu bằng việc UE gửi các bản tin thiết lập cuộc gọi lớp cao tới RNC. Sau đó RNC sử dụng giao thức RANAP để gửi tiếp tới MSC.Bản tin này mang số thuế bao chủ gọi và bị gọi.Trong quá trình này được phân chia thành hai loại là Original và Terminate. Trong cả hai loại trên bao có những loại bản tin sau khi thực hiện một cuộc gọi là:

RRC connection request: UE khởi đầu quá trình khởi tạo cuộc gọi bằng cách yêu cầu kết nối RRC tới RNC. Để thực hiện quá trình này, đầu tiên UE gửi đi các Tiền tố Preamble tới mạng. Nếu NodeB phát hiện ra tiền tố này đuợc gửi từ UE, thì nó sẽ gửi thông tin trả lời bằng “Chỉ thị nhận được tín hiệu AI” trên kênh AICH. AI sẽ có các giá trị “1” , “0” và ”-1”. Nếu AI = -1, UE sẽ phải dừng việc yêu cầu truy nhập vào hệ thống, Nếu AI = 0 thì UE phải tăng công suất của preamble lên cho tới khi nhận được trả lời từ mạng, còn nếu AI = 1, thì UE sẽ gửi tiếp phần bản tin Message part tới RNC. Bản tin yêu cầu truy nhập này chứa các thông tin nhận dạng TMSI + LAC, hoặc IMSI/IMEI nếu không có TMSI, IE Domain indicator cho CS hoặc PS, Access class của UE, IE "UE capability indication" hỗ trợ HS-DSCH và EDCH hay không.

Radio link setup (common NBAP): Khi Bản tin RRC này được truyền trong suốt tới RNC, thì RNC sẽ sử dụng NBAP để gửi một yêu cầu thiết lập RL cho Node B. Đây là yêu cầu của RNC sắp xếp tài nguyên mới của NodeB dành cho UE. Mục đích là thay thế kênh liên lạc dùng kênh chung của UE bằng kênh vô tuyến dành riêng. Đó chính là lý do RNC gửi bản tin (Radio link setup) tới nodeB sau khi nhận được yêu cầu sắp xếp kênh dành riêng từ UE. Sau đó NodeB trả lời RNC bằng bản tin Radio link setup response sau khi nodeB đã sắp xếp tài nguyên thành công.RRC Connection Setup: Bản tin này được gửi từ RNC tới UE, nó mang thông tin về loại Radio Bearer, loại kênh truyền tải, loại kênh vật lý mà mạng có thể cung cấp cho UE.

RRC CONNECTION SETUP COMPLETE. UE sẽ gửi bản tin này tới RNC để trả lời bản tin Setup, hoàn tất quá trình thiết lập kết nối RRC. UE sẽ chuyển sang trạng thái Cell_FACH, đồng thời nó sẽ khởi động Timer T305 để giám sát việc chuyển trạng thái của UE tới các trạng thái khác.

Connection Service Request: UE gửi bản tin này tới UTRAN. Bản tìn này được chuyển tiếp lên CN. Bản tin này bao gồm một số thông tin quan trọng là UE identity (IMSI, TMSI, IMEI), ciphering key sequence number, và loại dịch vụ mà UE yêu cầu. UE có thể yêu cầu dịch vụ voice call, video call thông qua bản tin này.

Authentication Request: Sau khi nhận được bản tin yêu cầu dịch vụ từ UE, mạng sẽ khởi tạo thủ tục nhận thực bằng cách đưa bản tin trên từ CN – UTRAN- UE thông qua giao diện vô tuyến. Bản tin này bao gồm các thông số cần thiết để tính toán các thông số trả lời. Bản tin bao gồm authentication key cấp cho UMTS ciphering key, UMTS integrity key and GSM ciphering để phục vụ cho quá trình tính toán các thông số.

Authentication Response: Đây là bản tin trả lời của UE sau khi nhận được bản tin request từ mạng. Trong mạng UMTS, bản tin trả lời sẽ chứa các thông tin new UMTS ciphering key, the new GSM ciphering key and the new UMTS integrity key được tính toán từ thông tin yêu cầu của mạng. Giá trị này sẽ ghi đè lên những giá trị lưu ở trong SIM và mạng.

Security mode: Đây là bản tin tiếp theo mà UTRAN gửi tới UE để kích hoạt quá trình ciphering hoặc đưa ra lệnh khởi động lại ciphering với một cấu hình ciphering mới cho các radio bearers của một CN domain cho tất cả các SRB.Connection Service Accept: UTRAN chấp nhận yêu cầu dịch vụ.

Call setup message: Bản tin này mang số thuế bao chủ gọi và bị gọi. Ngoài ra, Khi UE gửi bản tin này lên mạng để yêu cầu dịch vụ thoại, thì nó phải chỉ rõ tất cả các loại codec mà máy đầu cuối (UE) hỗ trợ đối với mạng UMTS, GSM. Nếu UE có khả năng hỗ trợ multicall, thì nó phải gửi lên thêm một trường thông tin nữa là Stream Identifier (SI).

Call Procceeding: Bản tin này bao gồm các thông tin Bearer capability information đẻ quyết định cấp cho UE loại bearer nào. Ngoài ra bản tin này còn chứa các thông tin là: priority of call, multical support information.Alert: gửi tín hiệu mời nhấc máy tới UE bị gọi, đồng thời gửi âm báo tới UE chủ gọi.Connection: Call connected. Nếu UE bị gọi nhấc máy, thì mạng sẽ gửi lại UE chủ gọi bản tin Call connected.Connection ACK: UE chủ gọi sẽ trả lời bản tin CC: call connected bằng message Connection ACK. è Cuộc gọi được tiến hành.

Disconnection: Nếu một UE thực hiện ngắt kết nối, thì nó sẽ gửi tới UE kia bản tin Disconection. UE ở đầu kia khi nhận được bản tin này sẽ stop tất cả các timer điều khiển đang chạy, đồng thời gửi trả lại bản tin Realease Request

Ralease message: Sau khi nhận được bản tin Realease Request từ UE, mạng sẽ gửi bản tin Realease Request tới UE phía còn lại. Đồng thời mạng stop tất cả các timer điều khiển cuộc gọi đang hoạt động.Realease complete: UE sẽ trả lời mạng bằng bản tin Realease complete, để thông báo quá trình đã hoàn. Mạng sẽ chuyển qua quá trình giải phóng các tài nguyên khác.

UE Node B RNC MSC/VLR

RRC

CC: Disconnection

RRC

DC

C

H

7.Disconnection RANAP

RANAP

CC: DisconnectionCC: ReleaseCC: Release

CC: Release Complete CC: Release Complete

Iu Release Command

Iu Release Complete

ALCAPRelease Request

Release Confirm ALCAP

RRCRRC

RRC Connection Release

RRC Connection Release Complete

NBAP NBAP

Radio Link Deletion

Radio Link Deletion Response

ALCAP ALCAP

Release Request

Release confirm

ALCAP ALCAP

Release Request

Release confirm

8. RAB

Release

CS Call Disconnection procedure

UE Node B RNC MSC/VLR

RRC

CC: Disconnection

RRC

DC

C

H

7.Disconnection RANAP

RANAP

CC: DisconnectionCC: ReleaseCC: Release

CC: Release Complete CC: Release Complete

Iu Release Command

Iu Release Complete

ALCAPRelease Request

Release Confirm ALCAP

RRCRRC

RRC Connection Release

RRC Connection Release Complete

NBAP NBAP

Radio Link Deletion

Radio Link Deletion Response

ALCAP ALCAP

Release Request

Release confirm

ALCAP ALCAP

Release Request

Release confirm

8. RAB

Release

CS Call Disconnection procedure

4. RAB AssignmentSau khi gửi đi bản tin Call procceding, Mạng core sẽ gửi bản tin RAB Assignment, để yêu cầu RNC cấu cho UE RAB tốt nhất mà mạng có thể cung cấp theo yêu cầu của UE.Để thiết lập cuộc gọi, MSC sẽ gửi yêu cầu thiết lập vật mang vô tuyến (có hai loại cho Iu và cho phần dịch vụ truy nhập vô tuyến iub). Quá trình này nhằm thiết lập đường liên lạc cho Iu và Iub.Việc thiết lập sẽ được thực hiện bởi giao thức lớp 2 Alcap.5. Alert/connectionQuá trình này được thực hiện bởi kênh DCCH/FACH/S-CCPCH.Quá trình này được diễn ra khi phía thuê bao bị gọi có tín hiệu phản hồi rằng nó đã được gọi. Sau đó nó sẽ gửi bản tin kết nối cho thuê bao chủ gọi.

6. CommunicationĐường kết nối thoại đựoc thiết lập, 2 thuê bao sẽ được thiết lập hai kênh DCCH/FACH/S-CCPCH và DTCH/DCH/DPCH(DPDCH up).Các tín hiệu thoại AMR được truyền tới MSC bằng DTCH và được biến đổi ra tín hiệu thoại PCM.7. DisconnectionKhi kết thúc cuộc gọi, UE sẽ gửi bản tin ngừng kết nối tới RNC bằng kênh DCCH/FACH/S-CCPCH sau đó gửi tới MSC bằng RANAP.MSC sẽ phản hồi tới UE bản tin giải phóng cuộc gọi.UE gửi lại bản tin Hoàn thành việc giải phóng cuộc gọi.8. RAB releaseSau quá trình kết thúc cuộc gọi là quá trình giải phóng tài nguyên theo thứ tự: Iu, RRC, RL, và Iub.

II. CS Terminate Call flow (MTC) – Áp dụng cho các cuộc gọi voice và video phone trong WCDMAQuá trình thực hiện cuộc gọi MTC cơ bản là giống MOC. Nó chỉ khác nhau ở chỗ, trước khi thực hiện yêu cầu thiết lập kết nối RRC, thì UE phải thực hiện xử lý một số bước cho thủ tục Paging từ mạng

Thuê bao chủ gọi sẽ gửi bản tin chấp nhận kết nối ACK à bước 6

UE Node B RNC MSC/VLR

RRC RRCRRC Connection Request

NBAP NBAPRadio Link (RL) Setup

Radio Link (RL) Setup Response

ALCAP ALCAPEstablishment Request

Establishment comfirm

RRC

RRCRRC Connection Setup

NBAP NBAPRadio link Restore Indication

RRC

RRC Connection Complete

RANAP

RANAP

MM: Connection Service Request MM: Connection Service Request

MM: Authentication RequestMM: Authentication RequestMM: Authentication Response MM: Authentication Response

Common ID

Security Mode CommandSecurity Mode Command

Security Mode Complete Security Mode Complete

MM: connection Service AcceptMM: connection Service Accept

CC: Call Setup CC: Call Setup

CC: Call ProceedingCC: Call Proceeding

RAB Assignment RequestRadio Link Reconfiguration Prepare

Radio Link Reconfiguration Ready NBAPNBAP

ALCAP ALCAPALCAPEstablishment Request

Establishment comfirm Establishment comfirm

Establishment Request

NBAPNBAP RL Reconfiguration Commit

RRC

RAB SetupRAB Setup Complete

RANAP

RANAP

RAB Assignment Response

CC: Alert

CC: Connection

CC: Alert

CC: Connection

CC: Connection ACK CC: Connection ACK

Communication

CC

C

H

DC

C

H

DCCH

DTCH

1. Radionconnection establisment(RR)

2.Authentication (MM)

3. Call connection (CC)

4. RAB asignment

5. Alert/

Connection

6.Communication

CS Termination

PagingPagingPCCH

DCCH

Paging Response Paging

UE Node B RNC MSC/VLR

RRC RRCRRC Connection Request

NBAP NBAPRadio Link (RL) Setup

Radio Link (RL) Setup Response

ALCAP ALCAPEstablishment Request

Establishment comfirm

RRC

RRCRRC Connection Setup

NBAP NBAPRadio link Restore Indication

RRC

RRC Connection Complete

RANAP

RANAP

MM: Connection Service Request MM: Connection Service Request

MM: Authentication RequestMM: Authentication RequestMM: Authentication Response MM: Authentication Response

Common ID

Security Mode CommandSecurity Mode Command

Security Mode Complete Security Mode Complete

MM: connection Service AcceptMM: connection Service Accept

CC: Call Setup CC: Call Setup

CC: Call ProceedingCC: Call Proceeding

RAB Assignment RequestRadio Link Reconfiguration Prepare

Radio Link Reconfiguration Ready NBAPNBAP

ALCAP ALCAPALCAPEstablishment Request

Establishment comfirm Establishment comfirm

Establishment Request

NBAPNBAP RL Reconfiguration Commit

RRC

RAB SetupRAB Setup Complete

RANAP

RANAP

RAB Assignment Response

CC: Alert

CC: Connection

CC: Alert

CC: Connection

CC: Connection ACK CC: Connection ACK

Communication

CC

C

H

DC

C

H

DCCH

DTCH

1. Radionconnection establisment(RR)

2.Authentication (MM)

3. Call connection (CC)

4. RAB asignment

5. Alert/

Connection

6.Communication

CS Termination

PagingPagingPCCH

DCCH

Paging Response Paging

UE Node B RNC MSC/VLR

RRC

CC: Disconnection

RRC

DC

C

H

7.Disconnection RANAP

RANAP

CC: DisconnectionCC: ReleaseCC: Release

CC: Release Complete CC: Release Complete

Iu Release Command

Iu Release Complete

ALCAPRelease Request

Release Confirm ALCAP

RRCRRC

RRC Connection Release

RRC Connection Release Complete

NBAP NBAP

Radio Link Deletion

Radio Link Deletion Response

ALCAP ALCAP

Release Request

Release confirm

ALCAP ALCAP

Release Request

Release confirm

8. RAB

Release

CS Call Disconnection procedure

UE Node B RNC MSC/VLR

RRC

CC: Disconnection

RRC

DC

C

H

7.Disconnection RANAP

RANAP

CC: DisconnectionCC: ReleaseCC: Release

CC: Release Complete CC: Release Complete

Iu Release Command

Iu Release Complete

ALCAPRelease Request

Release Confirm ALCAP

RRCRRC

RRC Connection Release

RRC Connection Release Complete

NBAP NBAP

Radio Link Deletion

Radio Link Deletion Response

ALCAP ALCAP

Release Request

Release confirm

ALCAP ALCAP

Release Request

Release confirm

8. RAB

Release

CS Call Disconnection procedure

Quá trình thực hiện cuộc gọi MTC cơ bản là giống MOC. Nó chỉ khác nhau ở chỗ, trước khi thực hiện yêu cầu thiết lập kết nối RRC, thì UE phải thực hiện xử lý một số bước cho thủ tục Paging từ mạng

PARA PCPICH RSCP :

RSCP : là tín mức công suất của mã tín hiệu nhận được dựa trên các bit của kênh CPICH,chú ý rằng đây là công suất của một chip chứ không phải công suất của bit dữ liệu. Ngòai việc phục vụ cho chọn cellm handover, thông số này còn được sử dụng cho việc tính tóan pathloss cũng như điều khiển công suất trong mạng