Transcript Lec_WCDMA For D07VT2

4.1. GIỚI THIỆU CHUNG
MỤC ĐÍCH
 Hiểu giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD
 Hiểu được sơ đồ kênh vật lý
 Hiểu được cấu trúc khung kênh DPCH
 Hiểu được điều khiển tài nguyên vô tuyến và các thủ tục lớp vật lý
 Hiểu được giao diện vô tuyến HSPA
 Hiểu được các kỹ thuât phân tập phát
NỘI DUNG
 Kiến trúc hệ thống 3G UMTS
 Kiến trúc giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD
 Các kênh của WCDMA/FDD
 Sơ đồ kênh vật lý WCDMA/FDD
 Sơ đồ trải phổ định kênh, ngẫu nhiên hóa và điều chế
 Cấu trúc khung DPCH
 Điều khiển tài nguyên vô tuyến và các thủ tục lớp vật lý
 Truy nhập gói tốc độ cao (HSPA)
 Các kỹ thuật phân tập phát
KIẾN TRÚC GSM
NSS
BSS
E
Abis
PSTN
A
PSTN
B
BSC
MS
BTS
C
MSC
VLR
D
GMSC
SS7
H
HLR
AuC
BSS — Base Station System
NSS — Network Sub-System
BTS — Base Transceiver Station
MSC — Mobile-service Switching Controller
BSC — Base Station Controller
VLR — Visitor Location Register
MS — Mobile Station
HLR — Home Location Register
AuC — Authentication Server
GMSC — Gateway MSC
GSM — Global System for Mobile communication
KIẾN TRÚC 2,5G
2G MS (voice only)
NSS
BSS
E
Abis
PSTN
A
PSTN
B
BSC
MS
C
MSC
BTS
Gs
VLR
GMSC
D
SS7
H
Gb
2G+ MS (voice & data)
Gr
HLR
AuC
Gc
Gn
SGSN
Gi
IP
PSDN
GGSN
BSS — Base Station System
NSS — Network Sub-System
SGSN — Serving GPRS Support Node
BTS — Base Transceiver Station
MSC — Mobile-service Switching Controller
GGSN — Gateway GPRS Support Node
BSC — Base Station Controller
VLR — Visitor Location Register
HLR — Home Location Register
AuC — Authentication Server
GMSC — Gateway MSC
GPRS — General Packet Radio Service
KIẾN TRÚC 3G UMTS (R99) — 3G Radios
2G MS (voice only)
CN
BSS
E
Abis
PSTN
A
PSTN
B
BSC
Gb
BTS
C
MSC
Gs
GMSC
D
VLR
SS7
H
2G+ MS (voice & data)
IuCS
RNS
Gr
HLR
ATM
Iub
IuPS
RNC
AuC
Gc
Gn
SGSN
Gi
IP
PSDN
GGSN
Node B
3G UE (voice & data)
BSS — Base Station System
CN — Core Network
SGSN — Serving GPRS Support Node
BTS — Base Transceiver Station
MSC — Mobile-service Switching Controller
GGSN — Gateway GPRS Support Node
BSC — Base Station Controller
VLR — Visitor Location Register
HLR — Home Location Register
RNS — Radio Network System
AuC — Authentication Server
RNC — Radio Network Controller
GMSC — Gateway MSC
UMTS — Universal Mobile Telecommunication System
KIẾN TRÚC 3G UMTS (R4)— Soft Switching
2G MS (voice only)
CN
CS-MGW
A
Abis
Nc
Mc
BSC
Gb
BTS
CS-MGW
Nb
BSS
PSTN
B
C
MSC Server
Gs
PSTN
Mc
GMSC server
D
VLR
SS7
H
2G+ MS (voice & data)
IuCS
RNS
Gr
HLR
ATM
Iub
IuPS
RNC
AuC
IP/ATM
Gc
Gn
SGSN
Gi
PSDN
GGSN
Node B
3G UE (voice & data)
BSS — Base Station System
CN — Core Network
SGSN — Serving GPRS Support Node
BTS — Base Transceiver Station
MSC — Mobile-service Switching Controller
GGSN — Gateway GPRS Support Node
BSC — Base Station Controller
VLR — Visitor Location Register
MGW- Media Gateway
HLR — Home Location Register
RNS — Radio Network System
AuC — Authentication Server
RNC — Radio Network Controller
GMSC — Gateway MSC
4.2. MỞ ĐẦU
WCDMA UMTS ?
là một trong các tiêu chuẩn của IMT-2000 nhằm phát triển GSM
để cung cấp các khả năng cho thế hệ ba.
Mạng lõi được phát triển từ GSM/GPRS bằng cách nâng cấp các
phần tử của GSM/GPRS như: MSC, HLR, SGSN, GGSN, hỗ trợ
đồng thời WCDMA và GSM.
Sử dụng mạng đa truy nhập vô tuyến trên cơ sở W-CDMA/FDD
& W-CDMA/TDD, chúng đều dùng DS-CDMA với tốc độ chip
Rc=3,84Mcps.
W-CDMA/FDD:
 Độ rộng băng tần kênh
: 5 MHz
 Khoảng cách song công
: 190 MHz
 Băng tần đường lên
: 1920 MHz-1980 MHz.
 Băng tần đường xuống
: 2110 MHz-2170 MHz.
 Có thể chọn độ rộng băng từ 4,4 MHz-5 MHz với nấc tăng là 200 KHz.
Chọn độ rộng băng hợp lý tránh được nhiễu giao thoa đặc biệt khi khối 5
MHz tiếp theo thuộc nhà khai thác khác.
4.2. MỞ ĐẦU
 W-CDMA/TDD: Sử dụng dải 1900-1920 MHz và 2010
MHz-2025 MHz.
 Giao diện vô tuyến của W-CDMA hoàn toàn khác với
GSM/GPRS => Hạn chế khả năng tái sử dụng BTS và
BSC của GSM.
 Giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD được xây dựng
trên ba kiểu kênh:
Kênh logic, được hình thành trên cơ sở đóng gói thông tin từ lớp cao trước
khi sắp xếp vào kênh truyền tải.
Kênh truyền tải, nhiều kênh truyền tải được ghép vào kênh vật lý.
Kênh vật lý, được xây dựng trên công nghệ đa truy nhập CDMA kết hợp
với FDMA/FDD. Mỗi kênh vật lý được đặc trưng bởi: một cặp tần số, một
mã trải phổ và mã ngẫu nhiên, góc pha (với đường lên).
4.2. MỞ ĐẦU
Thông số cơ bản của W-CDMA
Phương pháp đa truy nhập
DS-CDMA
Phương pháp song công
FDD/TDD
Đồng bộ trạm gốc BS
Cận đồng bộ
Tốc độ chip
3,84 Mcps
Độ dài khung
10 ms
Đa dịch vụ với các yêu cầu QoS khác
nhau được ghép trên một kết nối
Ghép dịch vụ
Khái niệm đa tốc độ
Tách sóng
Tách sóng đa người dùng, anten
thông minh
Hệ số trải phổ khá biến và đa mã
Nhất quán dùng ký hiệu hoa tiêu hoặc
hoa tiêu chung.
Được hỗ trợ bởi tiêu chuẩn mang tính
tùy chọn
4.2. MỞ ĐẦU
Khác nhau cơ bản giữa giao diện vô tuyến của WCDMA và GSM
W-CDMA
GSM
Khoảng cách sóng mang
5 MHz
200 kHz
Hệ số tái sử dụng tần số
1
1–18
Tần suất điều khiển công
suất
1500 Hz
2 Hz hoặc thấp hơn
Giải thuật quản lý tài
nguyên vô tuyến
Độ rộng băng tần 5 MHz
mang lại phân tập đa
đường với máy thu Rake
Quy hoạch mạng (quy
hoạch tần số)
Điều khiển chất lượng
Phân tập tần số
Dữ liệu gói
Lập lịch gói dựa vừo tải
Phân tập phát đường xuống
Được hỗ trợ để cải thiện
dung lượng đường xuống
Nhẩy tần
Lập lịch dựa vào khe
thời gian với GPRS
Không được hỗ trợ bởi
tiêu chuẩn, nhưng có
thể được áp dụng.
4.2. MỞ ĐẦU
Phân bổ độ rộng băng tần ở WCDMA trong không gian thời gian-tần số-mã
4.2. MỞ ĐẦU
M· ®Þnh kªnh 1
Luång 1
M· ®Þnh kªnh 2
Trải
phổ
và
ngẫu
nhiên
hoá ở
các
kênh
vật lý

Luång 2
I
M· ®Þnh kªnh 3
Luång 3
Slong,n hay Sshort,n
I+jQ
M· ®Þnh kªnh 4
Luång 4
M· ®Þnh kªnh 5
Luång 5
Luång 6
Luång 6
Tr¶i phævµ ®Þnh kªnh

Q
j
NgÉu nhiªn ho¸ vµ nhËn d¹ ng nguån
4.2. MỞ ĐẦU
Trải phổ và ngẫu nhiên hoá ở các kênh vật lý
Chức năng của mã định kênh và mã ngẫu nghiên hóa
Mã định kênh
Ứng
dụng
Độ dài
Mã ngẫu nhiên hóa
Đường lên: Phân biệt kênh vật lý số liệu
DPDCH và Kênh vật lý điều khiển DPCCH từ Đường lên: Phân biệt UE
một UE
Đường xuống: Phân biệt các kết nối đường
xuống với những người dùng khác nhau trong Đường xuống: Phân biệt Ô (đoạn Ô)
một Ô
4-256 chip (1,0-66,7 s)
Đường xuống có cả 512 chip
Đường lên: 10ms = 38400 chip hay
(66,7s = 256 chip)
Đường xuống: 10ms= 38400 chip
Số mã
Số mã trên một mã ngẫu nhiên hoá = hệ số trải
phổ
Đường lên: Hàng triệu
Đường xuống: 512
Họ mã
Hệ số trải phổ trực giao khả biến OVSF
Mã dài 10ms: Mã Gold
Mã ngắn: Họ mã S(2) mở rộng
Có, tăng độ rộng truyền dẫn
Không, không ảnh hưởng độ rộng truyền
dẫn
Trải phổ
4.3. KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA/FDD
MÆ
t ng- êi sö dông U
ph¼ng U Uation
MÆ
t ®iÒu khiÓn C
§ iÒu khiÓn
Kiến
Lí p 3-RRC
(§ iÒu khiÓn tµi nguyªn VT)
thức
PDCP
§ /khiÓn
§ /khiÓn
giao
§ /khiÓn
trúc
L2/PDCP
(Giao thøc héi
tô sè liÖu gãi)
PDCP
BMC
L2/BMC
(§ iÒu khiÓn qu¶ng
b¸ /®a ph- ¬ng)
RLC
L2/RLC
((§ iÒu khiÓn
®o¹ n VT)
của
giao
diện
RLC
RLC
RLC
RLC
RLC
RLC
vô
C¸ c kªnh
logic
tuyến
WCDMA
RLC
MAC
L2/MAC
C¸ c kªnh
truyÒn t¶i
PHY
/
L1
4.3. KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA/FDD
Kiến trúc giao thức của giao diện vô tuyến WCDMA/FDD
4.3. KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA/FDD
 Giao diện vô tuyến được phân thành 3 lớp giao thức:
Lớp vật lý (L1):
+ Lớp vật lý được sử dụng để truyền dẫn ở giao diện vô tuyến.
+ Kênh vật lý:
•Truyền thông tin của các lớp cao trên giao diện vô tuyến.
•Được xác định bằng một tổ hợp tần số, mã định kênh & mã
ngẫu nhiên hoá, và pha (chỉ cho đường lên).
Lớp liên kết nối số liệu (L2) được chia thành các lớp con:
+ L2/MAC: Điều khiển truy nhập môi trường MAC
+ L2/RLC: Điều khiển liên kết vô tuyến RLC
+ L2/BMC: Điều khiển quảng bá/đa phương BMC.
+ L2/PDCP: Giao thức hội tụ số liệu gói PDCP
4.3. KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA/FDD
Lớp mạng (L3): Chứa một giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến RRC,
RRC thuộc mặt phẳng điều khiển, các giao thức lớp mạng khác như điều
khiển cuộc gọi CC, quản lý tính di động MM, SMS,.. là trong suốt đến
UTRAN
Lớp 3 và RLC được chia thành hai mặt phẳng: Mặt phẳng điều khiển C và
mặt phẳng người sử dụng U, giao thức hội tụ số liệu gói PDCP và giao thức
điều khiển quảng bá/đa phương BMC chỉ có ở mặt phẳng U.
+ Trong mặt phẳng C lớp 3 được chia thành các lớp con: “tránh lặp" (TBD)
nằm ở tầng truy nhập nhưng kết cuối ở mạng lõi CN và lớp điều khiển tài
nguyên vô tuyến RRC. Báo hiệu ở các lớp cao hơn: quản lý tính di động
MM và quản lý kết nối CC được coi là ở tầng không truy nhập.
+ Để truyền thông tin ở giao diện vô tuyến, các lớp cao phải chuyển các
thông tin này qua lớp MAC đến lớp vật lý bằng cách sử dụng các kênh
logic. MAC sắp xếp các kênh này lên các kênh truyền tải trước khi đưa
đến lớp vật lý để lớp này sắp xếp chúng lên các kênh vật lý.
4.3. KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA/FDD
 Khái niệm về kênh:
+ Kênh vật lý: Được xác định bằng một tổ hợp tần số, mã ngẫu nhiên hoá (mã
định kênh) và pha (chỉ cho đường lên), dữ liệu vật lý xác định chính xác đặc
tính vật lý của kênh vô tuyến.
+ Kênh truyền tải: Được đặc trưng bởi lượng dữ liệu và dữ liệu đặc tính được
truyền bởi lớp vật lý.
+ Kênh logic: Đặc đặc trưng bởi loại dữ liệu được truyền
4.3. KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA/FDD
Kiến trúc giao thức giao diện vô tuyến UTRA/FDD
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh logic


Khái niệm: Kênh được đặc trưng bởi loại dữ liệu được truyền
Phân loại: Kênh điều khiển và kênh lưu lượng
Nhóm
kênh
Kênh điều
khiển
CCH
(Control
Channel)
Kênh lưu
lượng
TCH
(Traffic
Channel)
Chức
năng
Truyền
thông
tin điều
khiển
Kênh logic
Ứng dụng
Kênh điều khiển quảng bá BCCH
(Broadcast Control Channel)
Kênh đường xuống để phát quảng bá thông tin
hệ thống
Kênh điều khiển tìm gọi PCCH
(Paging Control Channel)
Kênh đường xuống để phát quảng bá thông tin
tìm gọi
Kênh điều khiển chung CCCH
(Common Control Channel)
Kênh hai chiều để phát thông tin điều khiển giữa
mạng và các UE, được dùng khi không có kết
nối RRC hoặc khi truy nhập một ô mới.
Kênh điều khiển riêng DCCH
(Dedicated Control Channel)
Kênh hai chiều điểm-điểm để phát thông tin điều
khiển riêng giữa UE và mạng. Được thiết lập bởi
thiết lập kết nối của RRC.
Kênh lưu lượng riêng DTCH
Kênh hai chiều điểm-điểm riêng cho một UE để
truyền thông tin của người sử dụng. DTCH có
thể tồn tại cả ở đường lên lẫn đường xuống
Truyền
(Dedicated Traffic Channel)
thông
tin của
Kênh lưu lượng chung CTCH
người
sử dụng. (Common Traffic Channel)
Kênh một chiều đường xuống điểm-đa điểm để
truyền thông tin của một người sử dụng cho tất
cả hay một nhóm người sử dụng quy định hoặc
chỉ cho một người sử dụng.
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh truyền tải (1/6): Khái niệm và phân loại
Khái niệm: Kênh truyền tải được đặc trưng bởi lượng dữ liệu và dữ liệu đặc
tính được truyền bởi lớp vật lý.
Phân loại: Kênh truyền tải chung và kênh truyền tải riêng.
 Kênh truyền tải chung:
 Tài nguyên được chia sẻ cho tất cả hoặc một nhóm người sử dụng trong Ô.
 Được áp dụng cho mọi người dùng, hoặc một người, hoặc nhiều người đặc
thù trong Ô. Khi được dùng để truyền thông tin cho:
+ Mọi người dùng, kênh này không cần có địa chỉ. VD: kênh BCH để phát thông tin
quảng bá tới mọi người dùng trong Ô.
+ Một người dùng đặc thù, cần phát nhận dạng người dùng trong băng (trong bản tin
phát), dùng kênh PCH để tìm gọi một UE đặc thù (chứa thông tin nhận dạng người
dùng trong bản tin phát).
 Kênh truyền tài chung gồm: kênh quảng bá BCH, kênh truy nhập nhanh
FACH, kênh tìm gọi PCH, kênh chia sẻ đường xuống DSCH, kênh gói
chung CPCH.
Kênh truyền tải riêng: kênh được ấn định riêng cho một người sử dụng duy
nhất, chỉ có một kênh duy nhất là kênh riêng DCH.
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh truyền tải (2/6): Phát hiện khuôn dạng kênh truyền tải
Cơ chế sử dụng TFI & TFCI:
 Mỗi kênh truyền tải đều đi kèm với một chỉ thị khuôn dạng truyền tải
TFI.
 Lớp vật lý kết hợp thông tin TFI từ các kênh truyền tải thành chỉ thị kết
hợp khuôn dạng truyền tải TFCI.
 TFCI được phát trên kênh điều khiển để thông báo cho máy thu biết
kênh nào đang tích cực ở khung hiện thời.
 Máy thu giải mã TFCI để nhận được các TFI, các TFI này được chuyển
đến lớp cao hơn cho các kênh truyền tải tích cực ở kết nối.
Cơ chế sử dụng DTFD:
Cơ chế phát hiện khuôn dạng kênh truyền tải mù (DTFD= Blind Transport
Format Detection) được thực hiện bằng kết nối với các kênh riêng đường
xuống.
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh truyền tải (3/6): Danh sách kênh truyền tải
Kênh truyền tải
Kênh
riêng
Kênh riêng
Channel)
DCH
Ứng dụng
(Dedicated Kênh hai chiều được dùng để phát số liệu của người sử dụng. Được
ấn định riêng cho mỗi UE. Có khả năng thay đổi tốc độ và điều khiển
công suất nhanh.
Kênh quảng bá BCH (Broadcast Kênh chung đường xuống để phát thông tin quảng bá tại tốc độ cố
định (chẳng hạn thông tin hệ thống, thông tin Ô)
Channel)
Kênh truy nhập đường xuống Kênh chung đường xuống được dùng để phát thông tin điều khiển và
FACH (Forward Access Channel) số liệu người dùng, được chia sẻ bởi nhiều UE. Được sử dụng để
Kênh
chung Kênh
tìm
Channel)
truyền số liệu tốc độ thấp từ lớp trên
gọi
PCH
(Paging Kênh chung đường xuống được dùng để phát các tín hiệu tìm gọi.
Kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH Kênh chung đường lên được dùng để phát thông tin điều khiển và số
liệu người sử dụng. Ứng dụng trong truy nhập ngẫu nhiên và để
(Random Access Channel)
truyền số liệu thấp của người sử dụng.
Kênh gói chung CPCH (Common Kênh chung đường lên được dùng để phát số liệu người sử dụng. Ứng
dụng trong truy nhập ngẫu nhiên và được sử dụng trước hết để truyền
Packet Channel)
số liệu cụm tốc độ cao.
Kênh chia sẻ đường xuống DSCH Kênh chung đường xuống được dùng để phát số liệu gói, được chia sẻ
bởi nhiều UE. Sử dụng trước hết cho truyền dẫn số liệu tốc độ cao.
(Dowlink Shared Channel)
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh truyền tải (4/6): Xắp xếp kênh logic lên kênh truyền tải
Đường lên
CCCH
RACH CPCH
Đường xuống
DCCH
DTCH
DCH
Các kênh
logic
Các kênh
truyền tải
PCCH
BCCH
PCH
BCH
CCCH
FACH
CTCH
DSCH
DCCH
DTCH
DCH
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh truyền tải (5/6): Xắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý
 Examples of carried data:
• RACH: control information from UE to
the UTRAN.
– Connection set-up request.
– Small amounts of packet data.
• DCH: dedicated traffic and control
information. It may contain several
DTCH. (Similar to the one in DL)
• CPCH: a common transport channel for
packet data transmission. (Extention of
RACH)
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh truyền tải (6/6): Xắp xếp kênh logic lên kênh truyền tải
 Examples of carried data:
• BCH: UTRA specific
information: random access
codes, access slot information, …
• PCH: Paging information.
Network wishes to initiate
connection.
• FACH: Control information to
the UE known to be in the cell:
Response to the random access
message.
• DCH: dedicated traffic and
control information. It may
contain several DTCH.
• DSCH: Dedicated user
information for packet traffic.
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh vật lý (1/9): Khái niệm và phân loại
Khái niệm: Kênh vật lý được coi là tổ hợp của: tần số, mã ngẫu nhiên, mã định
kênh, pha tương đối (đối với đường lên).
Phân loại: Kênh vật lý riêng DPCH (Dedicated Physical channel) và kênh vật
lý chung CPCH (Common Physical Channel).
DPDCH
DPCH
Kênh vật lý
PHYSICAL
CHANNEL
CPCH
Đường lên
Đường xuống
DPCCH
CPICH
P-CCPCH
S-CCPCH
SCH
PDSCH
PRACH
PCPCH
AICH
PICH
CSICH
CD/CA-ICH
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh vật lý (2/9): Danh sách kênh vật lý
Tên kênh
Ứng dụng
DPCH (Dedicated
Physical Channel:
Kênh vật lý riêng)
Kênh hai chiều, được ấn định riêng cho mỗi UE. Gồm
kênh vật lý số liệu riêng DPDCH và kênh vật lý điều
khiển riêng DPCCH. Trên đường xuống, DPDCH và
DPCCH được ghép theo thời gian; còn trên đường lên
được ghép theo pha kênh I và pha kênh Q sau điều chế
BPSK.
DPDCH
(Dedicated
Physical Data
Channel: Kênh vật
lý số liệu riêng)
Khi sử dụng kênh DPCH, mỗi UE được ấn định ít nhất
một kênh vật lý số liệu riêng DPDCH, được dùng để phát
số liệu người sử dụng từ lớp trên
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh vật lý (3/9): Danh sách kênh vật lý
Khi sử dụng DPCH, mỗi UE chỉ được ấn định một DPCCH, được
dùng để điều khiển lớp vật lý của DPCH. DPCCH là kênh đi kèm
DPCCH
với DPDCH chứa: ký hiệu hoa tiêu, ký hiệu TPC, TFCI. Ký hiệu
(Dedicated hoa tiêu cho phép máy thu ước tính chất lượng kênh vô tuyến và
Physical
tách sóng nhất quán, hoạt động của anten thích ứng búp sóng hẹp.
Control
TPC để điều khiển công suất vòng kín nhanh cho cả đường
Channel:
lên/đường xuống. TFCI báo cho máy thu về: (i) thông số tức thời
Kênh vật lý của kênh truyền tải; (ii) tốc độ số liệu hiện thời trên kênh số liệu khi
điều khiển sử dụng đồng thời nhiều dịch vụ. Ngoài ra TFCI có thể bị bỏ qua
riêng)
nếu tốc độ số liệu cố định. Kênh cũng chứa thông tin hồi tiếp (FBI:
Feeback Information) ở đường lên để đảm bảo vòng hồi tiếp cho
phân tập phát và phân tập chọn lựa.
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh vật lý (4/9): Danh sách kênh vật lý
PRACH (Physical Random Kênh chung đường lên. Được dùng để mang kênh truyền
Access Channel: Kênh vật
tải RACH
lý truy nhập ngẫu nhiên)
PCPCH (Physical
Common Packet Channel:
Kênh vật lý gói chung)
CPICH (Common Pilot
Channel: Kênh hoa tiêu
chung)
Kênh chung đường lên. Được dùng để mang kênh truyền
tải CPCH
Kênh chung đường xuống: Có hai kiểu kênh CPICH: (i) PCPICH (Primary CPICH: CPICH sơ cấp) đảm bảo tham chuẩn
nhất quán cho toàn bộ Ô để UE thu được SCH, P-CCPCH,
AICH và PICH vì các kênh nay không có hoa tiêu riêng như ở
các trường hợp kênh DPCH; (ii) S-CPICH (Secondary CPICH:
CPICH thứ cấp) đảm bảo tham khảo nhất quán chung trong một
phần ô hoặc đoạn ô cho trường hợp sử dụng anten thông minh
có búp sóng hẹp, VD sử dụng S-CPICH làm tham chuẩn cho SCCPCH (kênh mang các bản tin tìm gọi) và các kênh DPCH
đường xuống.
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh vật lý (5/9): Danh sách kênh vật lý
P-CCPCH (Primary Common Kênh chung đường xuống. Mỗi ô có một kênh để
Control Physical Channel: Kênh
truyền BCH
vật lý điều khiển chung sơ cấp)
S-CCPCH (Secondary Common Kênh chung đường xuống. Một ô có thể có một
Control Physical Channel: Kênh hay nhiều S-CCPCH. Được sử dụng để truyền
vật lý điều khiển chung thứ cấp)
PCH và FACH
SCH (Synchrronization Channel: Kênh chung đường xuống. Có hai kiểu kênh SCH:
Kênh đồng bộ)
SCH sơ cấp và SCH thứ cấp. Mỗi ô chỉ có một
SCH sơ cấp và thứ cấp. Được sử dụng để tìm ô.
PDSCH (Physical Downlink Kênh chung đường xuống. Mỗi ô có nhiều PDSCH
Shared Channel: Kênh vật lý chia (hoặc không có). Được sử dụng để mang kênh
sẻ đường xuống)
truyền tải DSCH
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh vật lý (6/9): Danh sách kênh vật lý
AICH
(Acquisition
Indication Kênh chung đường xuống đi cặp với PRACH. Được
Channel: Kênh chỉ thị bắt)
dùng để điều khiển truy nhập ngẫu nhiên của PRACH.
Kênh chung đường xuống đi cặp với S-CCPCH (khi
PICH (Page Indication Channel: kênh này mang PCH) để phát thông tin kết cuối cuộc
gọi cho từng nhóm cuộc gọi kết cuối. Khi nhận được
Kênh chỉ thị tìm gọi)
thông báo này, UE thuộc nhóm kết cuối cuộc gọi thứ
n sẽ thu khung vô tuyến trên S-CCPCH
AP-AICH
(Access
Preamble Kênh chung đường xuống đi cặp với PCPCH để điều
Acquisition Indicator Channel: Kênh khiển truy nhập ngẫu nhiên cho PCPCH
chỉ thị bắt tiền tố truy nhập)
CD/CA-ICH
(CPCH
Collision
Detection/ Channel Assignment Kênh chung đường xuống đi cặp với PCPCH. Được
Indicator Channel: Kênh chỉ thị phát sử dụng để điều khiển va chạm PCPCH
hiện va chạm CPCH/ấn định kênh)
CSICH (CPCH Status Indicator Kênh chung đường xuống liên kết với AP-AICH để
Channel: Kênh chỉ thị trạng thái phát thông tin về trạng thái kết nối của PCPCH
CPCH)
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh vật lý (7/9): Sắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý
BCH
PCCPCH
Đường xuống
FACH
SCCPCH
Đường lên
PCH
RACH
PRACH
DCH
DPDCH
DPCCH
DSCH
DSCH
CPCH
PCPCH
Các kênh truyền tải
Các kênh vật lý
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh vật lý (8/9): Sắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
 Kênh vật lý (9/9): Ghép các kênh truyền tải lên kênh vật lý
Kªnh truyÒn t¶i 1
Kªnh truyÒn t¶i 2
Khèi
truyÒn t¶i
TFI
Khèi
truyÒn t¶i
Khèi
truyÒn t¶i
TFI
Khèi
truyÒn t¶i
Khèi truyÒn t¶i
vµ chØthÞlçi
TFI
Khèi truyÒn t¶i
vµ chØthÞlçi
Khèi truyÒn t¶i
vµ chØthÞlçi
TFI
Khèi truyÒn t¶i
vµ chØthÞlçi
C¸ c lí p cao h¬n
TFCI
M · ho¸ vµ ghÐp
kªnh
Kªnh ®iÒu
khiÓn vËt lý
C¸ c kªnh sè
liÖu vËt lý
M¸ y ph¸ t
Lí p vËt lý
Gi¶i m·
TFCI
Gi¶i m· vµ ph©n kªnh
Kªnh ®iÒu
khiÓn vËt lý
C¸ c kªnh sè
liÖu vËt lý
M¸ y thu
TFI = Transport Format Indicator
: Chỉ thị khuôn dạng truyền tải
TFCI= Transport Format Combination Indicator : Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải
4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA
Báo hiệu thiết lập cuộc gọi sử dụng kênh logic và truyền tải
UE sử dụng kênh logic CCCH truyền trên kênh truyền tải RACH
để yêu cầu đường truyền báo hiệu (RRC).
RNC trả lời bằng kênh logic CCCH trên kênh truyền tải FACH.
Khi đã có kết nối RRC, UE sẽ trao đổi báo hiệu với RNC qua
kênh logic DCCH trên kênh truyền tải DCH.
Khi nhận đựơc lệnh "truyền trực tiếp" từ UE, RNC phát lệnh yêu
cầu dịch vụ quản lý kết nối CM trên giao thức RANAP (Radio
Access Application Part) để khởi đầu báo hiệu thiết lập kênh
mang lưu lượng, tùy thuộc vào yêu cầu của UE lệnh báo hiệu này
có thể được chuyển đến MSC hoặc SGSN (trong trường hợp xét
là MSC).
Sau khi thực hiện các thủ tục an ninh, các thủ tục thiết lập kênh
mang được thực hiện.
UE
Báo
hiệu
thiết
lập
cuộc
gọi
MSC/
VLR
RNC
CCCH(RACH): RRC Connection Request
(Yªu cÇu kÕt nèi RRC)
CCCH(FACH): RRC Connection Setup
(ThiÕt lËp kÕt nèi RRC)
DCCH(DCH): RRC Connection Complete
(KÕt nèi RRC ®· hoµn thµnh)
DCCH (DCH):Initial Direct Transfer
(TruyÒn trùc tiÕp khëi ®Çu)
RANAP: Initial UE Message (CM Service Request)
(B¶n tin UE khëi ®Çu (Yªu cÇu dÞch vô CM))
RANAP: Direct Transfer (Authentication Request)
DCCH (DCH): Direct Transfer (Authentication Request)
(TruyÒn trùc tiÕp (Yªu cÇu nhËn thùc))
(TruyÒn trùc tiÕp (Yªu cÇu nhËn thùc))
DCCH(DCH): Direct Transfer (Authentication Response)
(TruyÒn trùc tiÕp (tr¶ lêi nhËn thùc)
RANAP: Direct Transfer (Authentication Response)
DCCH(DCH): Security Mode Command
(LÖnh chÕ®é an ninh)
DCCH(DCH): Security Mode Commplete
(ChÕ®é an ninh ®· hoµn thµnh)
DCCH(DCH): Direct Transfer (Setup)
(TruyÒn trùc tiÕp (thiÕt lËp))
DCCH(DCH): Direct Transfer (Call Proceeding)
(TruyÒn trùc tiÕp (TiÕp tôc cuéc gäi))
DCCH(DCH): Radio Bearer Setup or Reconfiguration
(ThiÕt lËp vËt mang hay lËp l¹ i cÊu h×nh)
DCCH: Radio Bearer Setup or Reconfiguration Complete
( VËt mang v« tuyÕn ®· ®î c thiÕt lËp hay lËp l¹ i cÊu h×nh
®· hoµn thµnh )
DCCH(DCH): Direct Transfer (Alerting)
(TruyÒn trùc tiÕp (b¸ o chu«ng))
DCCH(DCH) : Direct Transfer (Connect)
(TruyÒn trùc trùc tiÕp (KÕt nèi))
DCCH(DCH): Direct Transfer (Connect Acknowledge)
(TruyÒn trùc tiÕp (C«ng nhËn kÕt nèi)
(TruyÒn trùc tiÕp (Tr¶ lêi nhËn thùc))
RANAP: Security Mode Command
(LÖnh chÕ®é an ninh)
RANAP: Security Mode Commplete
(Hoµn thµnh chÕ®é an ninh)
RANAP: Direct Transfer (Setup)
(TruyÒn trùc tiÕp (ThiÕt lËp))
RANAP: Direct Transfer (Call Proceeding)
(TruyÒn trùc tiÕp (TiÕp tôc cuéc gäi))
RANAP: RAB Assignment Request
(Yªu cÇu Ên ®Þnh RAB)
RANAP: RAB Assignment Complete
(Hoµn thµnhÊn ®Þnh RAB)
RANAP: Direct Transfer (Alerting)
(TruyÒn trùc tiÕp (b¸ o chu«ng))
RANAP: Direct Transfer (Connect)
(TruyÒn trùc tiÕp (KÕt nèi))
RANAP: Direct Transfer (Connect Acknowledge)
(TruyÒn trùc tiÕp (C«ng nhËn kÕt nèi))
4.5. SƠ ĐỒ KÊNH VẬT LÝ WCDMA/FDD
Các thông số kênh vật lý của giao diện vô tuyến WCDMA
Sơ đồ đa truy nhập
DS-CDMA băng rộng
Băng thông (MHz)
5/10/15/20
Tốc độ chip (Mcps)
(1,28)/3,84/7,68/11,52/15,36
Độ dài khung
10 ms
Mã hóa sửa lỗi
Mã turbo, mã xoắn
Đồng bộ giữa các BTS
Dị bộ/đồng bộ
Điều chế ĐX/ĐL
QPSK/BPSK
Trải phổ ĐX/ĐL
QPSK/OCQPSK (HPSK)
Vocoder
CS-ACELP/(AMR)
OCQPSK (HPSK)
Orthogonal Complex Quadrature Phase Shift
Keying (Hybrid PSK)
Khoá chuyển pha vuông góc phức trực giao.
CS-ACELP:
Conjugate Structure-Algebraic Code Excited
Linear Prediction
Dự báo tuyến tính kích thích theo mã đại
số- cấu trúc phức hợp
AMR:
Adaptive Multirate:
Đa tốc độ thích ứng
4.5. SƠ ĐỒ KÊNH VẬT LÝ WCDMA/FDD
a) Các băng tần có thể sử dụng cho WCDMA toàn cầu
Băng công
tác
Tên
Tổng phổ
Đường lên Đường xuống
[MHx]
[MHz]
Băng 3G mới
Băng VII
Băng IMT2000 (Băng WCDMA chủ đạo)
Băng I
Băng II
Băng PCS tại Mỹ và châu Mỹ La tinh
Băng IV
Băng 3G mới tại Mỹ và châu Mỹ Latinh
Băng III
Châu Âu, châu Á và Brazil
Băng IX
Nhật
Băng VIII
Châu Âu và châu Á
Băng V
USA, châu Mỹ và châu Á
Băng VI
Nhật
b) Băng IMT-2000
IMT-2000
f, MHz
MSS
1980
1885
IMT-2000
2010 2025
2110
IMT-2000: International Mobile Telecommunications-2000; MSS:
Mobile Sattelite Service: dịch vụ thông tin di động vệ tinh
Tần phổ cho IMT-2000
Tần phổ cho MSS
Phân bố tần số cho WCDMA
MSS
2170
2200
4.5. SƠ ĐỒ KÊNH VẬT LÝ WCDMA/FDD
Các bit hoa tiêu
Sơ
Kênh truyền tải B
Kênh truyền tải A
Số liệu
phát
Thêm CRC
đồ
Phân đoạn
khối mã
Sắp xếp số
liệu (QPSK)
Bộ lọc Nyquist
cosine tăng
căn hai
Trải phổ
D/A
Điều chế
vuông góc
thu
MUX
Biến đổi
nâng tần
Khuyếch đại
tạp âm thấp
Biến đổi
hạ tần
Khuyếch
đại AGC
Tách sóng
cầu phương
A/D
Khuyếch
đại phát
Đo SIR
Bộ lọc Nyquist
cosine tăng
căn hai
và
máy
Đan xen
a) Máy phát
máy
phát
Phối hợp
tốc độ
TPC
tổng
quát
Mã hóa
kênh
Ngân hàng
bộ giải trải
phổ
Bộ kết hợp
RAKE nhất
quán
Bộ tìm
đường truyền
Kênh truyền tải B
Kênh truyền tải A
Giải đan
xen
Phân
kênh
Giải mã
kênh
b) Máy thu
Ghép
khối mã
Phát hiện
lỗi khối
Số liệu
được khôi
phục
Bộ tạo
lệnh TPC
4.5. SƠ ĐỒ KÊNH VẬT LÝ WCDMA/FDD
Nguyên lý hoạt động: Lớp vật lý
Phía phát:
Mã hóa kênh sửa lỗi: Từng khối truyền tải TB từ lớp MAC
được bổ sung CRC, được mã hoá kênh, phối hợp tốc độ và đan
xen để phát hiện và sửa lỗi ở phía thu.
Bổ sung bit hoa tiêu và bit điều khiển công suất phát TPC.
Sắp xếp lên các nhánh I và Q của QPSK
Trải phổ hai lớp (trải phổ và ngẫu nhiên hoá).
Giới hạn phổ tần trong 5MHz bằng bộ lọc Niquist cosin tăng
căn hai (hệ số dốc bằng 0,22)
Biến đổi D/A.
Biến đối nâng tần IF thành RF trên băng tần 2 GHz.
Khuyếch đại và đưa lên anten phát.
4.5. SƠ ĐỒ KÊNH VẬT LÝ WCDMA/FDD
 Phía thu:
 Khuyếch đại tạp âm thấp LNA.
 Biến đổi hạ tần: Chuyển từ tín hiệu RF thành tín hiệu IF thu
 Khuyếch đại tuyến tính bởi bộ khuyếch đại AGC.
 Giải điều chế QPSK (tách thành phần I & Q).
 Biến đổi A/D thành phần I và Q của tín hiệu QPSK.
 Lọc thành phần I & Q của QPSK
 Phân giải thời gian thành phần I & Q vào một số thành phần
đường truyền tương ứng với thời gian trễ truyền sóng, máy thu
RAKE chọn thành phần lớn hơn một ngưỡng cho trước.
 Giải trải phổ và kết hợp bởi bộ kết hợp máy thu RAKE
 Giải đan xen, giải mã kênh (giải mã sửa lỗi),
 Phân tách thành các khối truyền tải TB
 Phát hiện lỗi trên cơ sở CRC.
 Chuyển lên lớp cao hơn.
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
 Trải phổ, ngẫu nhiên hóa, điều chế kênh vật lý riêng DPCH
đường xuống
( I)
di
bi (t),R b
Xử lý
tín
hiệu
số
cos(c t)
(t),R s
SD,n (t);R c Phân
S/P
chia
phần
thực
và ảo
Ci (t);R c
(Q)
di
(t),R s
S/P: Bộ biến đổi nối tiếp vào song song
j
Tạo
T¹xung
o dạng
d¹ ng
xung
S(t)
Tạo dạng
xung
 sin(c t)
Xử lý tín hiệu số:
Mã hóa kênh phát hiện/sửa lỗi: Mã hoá khối tuyến tính, mã hoá
xoắn hoặc turbo, đan xen và phối hợp tốc độ.
Tốc độ số liệu vào/ra: Rb/R, thông thường R=2Rb.
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
Trải phổ, ngẫu nhiên hóa:
 Biến đổi S/P => thành phần I & Q, tốc độ số liệu trên các nhánh I & Q,
RS=1/2R.
Trải phổ số liệu I & Q mức một bởi mã định kênh Ci(t) tại tốc độ chip:
Rc=3,84 Mcps.
 Trải phổ mức hai (ngẫu nhiên hóa) bởi mã nhận dạng BTS (hay nút B).
Điều chế QPSK:
 Phân chia phần thực vào nhánh I và phần ảo vào nhánh Q.
 Định dạng dạng xung cho số liệu I & Q, điều chế sóng mang trực giao:
cos(ct) ở nhánh I và -sin(ct) ở nhánh Q, cộng với nhau để được tín hiệu
điều chế QPSK.
 Tín hiệu điều chế QPSK ở dạng phức
S(t)  di (t).Ci (t).SD,n (t).e
Trong ®ã:
jc t
(I)
(Q)
di (t)  di (t)  jdi (t)
(I)
(Q)
SD,n (t)  SD,n (t)  jSD,n (t)
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
 Sử dụng sơ đồ ghép kênh đa mã để tăng dung lượng kênh
Ch1
Ch2
S/P
C ch ,1
S/P
C ch , 2

I
S D ,n
I+jQ
Đến điều
chế QPSK
ChN
S/P
C ch , N

Q
j
Truyền dẫn đa mã cho đường xuống
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
 Sơ đồ trải phổ, ngẫu nhiên hóa và điều chế kênh vật lý DPCH đường lên
Mã định kênh 1
Luồng 1
cosc t
SU,n (t)
Mã định
M· kênh
®Þnh k
Luồng k
I+jQ
®Þnh
Mã địnhM·
kênh
k+1
Luồng k+1
Mã định kênh k+2
M· ®Þnh
Luồng k+2
Mã định kênh m
Luồng m

Trải phổ bằng mã định kênh
I
Tạo dạng
T¹ xung
o d¹ ng
xung
S(t)
Q
Tạo dạng
xung
 sin c t
Q
j


I
Phân chia phần thực
và phần ảo
Mã M·
định®kênh
Þnh 2
Luồng 2
Ngãu nhiên hóa bằng mã nhận dạng UE
Điều chế BPSK
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
Xử lý tín hiệu số: (Không vẽ trong hình)
 Mã hóa kênh phát hiện/sửa lỗi: Mã hoá khối tuyến tính, mã hoá xoắn hoặc
turbo, đan xen và phối hợp tốc độ.
 Tốc độ số liệu vào/ra: thông thường tốc độ ra gấp 2 lần tốc độ vào, coi tốc
độ ra khi này là Rb
Trải phổ, ngẫu nhiên hóa:
 Vì dùng điều chế BPSK, nên không biến đổi S/P=>thành phần I & Q, tốc
độ số liệu trên các nhánh I & Q, Rs=Rb.
 Trải phổ số liệu I & Q mức một bởi mã định kênh Ci(t) tại tốc độ chip
Rc=3,84 Mcps.
 Trải phổ mức hai bởi mã nhận dạng BTS (hay nút B)<=> ngẫu nhiên hóa
bởi SU,n(t).
Điều chế BPSK:
Phân chia phần thực vào nhánh I và phần ảo vào nhánh Q.
 Định dạng dạng xung cho số liệu I & Q, điều chế sóng mang trực giao:
cos(ct) ở nhánh I và -sin(ct) ở nhánh Q, cộng với nhau để được tín hiệu
sau điều chế BPSK.
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
TÝn hiÖu ®iÒu chÕBPSK ë d¹ng phøc
S(t)  (I  jQ)e
jc t
Trong ®ã
m
 k


I  Re   di (t)Ci (t)  j  d i (t)Ci (t)   SU,n (t) 
i  k 1

 i 1

m
 k


Q  Im   di (t)Ci (t)  j  d i (t)Ci (t)   SU,n (t) 
i  k 1

 i 1

(I)
(Q)
SU,n (t)  SU,n (t)  jSU,n
k  m;
m ®­ î c chän tï y theo tèc ®é c¸ c luång sè kªnh vËt lý;
kªnh m lu«n lµ kªnh DPCCH;
(m­1) kªnh cßn l¹i ®­ î c dµnh cho kªnh DPDCH
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
Ghép kênh theo mã:
+ Khái niệm: Ghép chung kênh I và Q ở bộ cộng phức được gọi là ghép mã I/Q.
+ Ưu điểm: (i) Cho phép tránh được âm thanh gây ra do gián đoạn kênh
DPDCH (như trường hợp thường gặp nhiễu tần số 217Hz=1/4,615ms ở GSM);
(ii) Góc quay giữa hai chip liên tiếp trong một ký hiệu được giới hạn ở 900; (iii)
Góc quay 1800 chỉ xẩy ra giữa hai ký hiệu liên tiếp. => Giảm tỷ số giữa giá trị
đỉnh và trung bình của tín hiệu truyền, giá trị đường bao của tín hiệu giống như
truyền dẫn QPSK thông thường với mọi tỷ số G (tỉ số giữa tín hiệu kênh DPDCH
và DPCCH) => Độ lùi đầu ra bộ khuyếch đại giống như trường hợp đối với một
tín hiệu QPSK.
a) Trước khi ngẫu nhiên hóa phức (phát song song)
b) Sau ngẫu nhiên hóa phức
G=0,5
G=1
I
I
Q
G=0,5
Q
I
G=1
Q
Các
chùm
tín hiệu
trước
và sau
ngẫu
nhiên
hóa
phức
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
P-SCH
GP
( I)
di
Tất cả
các kênh
vật lý trừ
SCH
G
SD,n (t);R c S
S/P
Ci (t);R c
G1
(Q)
di
(t),R s
cos(c t)
S-SCH
(t),R s
j
S/P: Bộ biến đổi nối tiếp vào song song
G2
Phân
chia
phần
thực
và ảo
Tạo
T¹xung
o dạng
d¹ ng
xung
S(t)
Tạo dạng
xung
 sin(c t)
Trải phổ, ngẫu nhiên hóa và điều chế chung cho mọi kênh vật lý đường xuống
Sau khi ngẫu nhiên hóa các kênh vật lý đường xuống (trừ các kênh SCH) được
đánh trọng số bằng các hệ số khuyếch đai Gi. Các kênh P-SCH và S-SCH giá trị
phức được đánh trong số riêng bằng các hệ số GP và GS. Tất cả các kênh vật lý
đường xuống được kết hợp bằng cộng phức, sau đó được đưa lên bộ phân tách
phần thực và phần ảo để điều chế QPSK.
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
Mã trải phổ định kênh
Khái niệm: Mã định kênh là mã hệ số trải phổ khả biến trực giao OVSF
(Orthogonal Variable Spreading Factor), là mã đảm bảo tính trực giao giữa các
mã, bất chấp chúng có chia sẻ cùng hệ số trải phổ SF hay không <=> có độ dài
khác nhau nhưng vẫn đảm bảo tính trực giao giữa các kênh thậm chí cả khi
chúng hoạt động tại các tốc độ số liệu khác nhau.
Ký hiệu và biểu diễn mã OVSF:
Cch,SF,i
; 0  i  SF  1
M · tr¶i phæ(Code): C
DÞnh kªnh (Channelization): Ch
Rc
HÖsè tr¶i phæ(Spreading Factor): SF =
Rs
M· thø i trong tËp m· : i
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
Hoạt động trải phổ:
 Định kênh (tăng độ rộng băng tần tín hiệu): Dùng các mã trực giao
 Ngẫu nhiên hóa (không ảnh hưởng độ rộng băng tần tín hiệu): Dùng các mã
giả tạp âm PN
 Định kênh (1/2)
Các mã định kênh là các mã trực giao, dự trên kỹ thuật OVSF
Các mã hoàn toàn trực giao nhau (không gây nhiễu cho nhau nếu chúng được
đồng bộ thời gian).
Mã định kênh được dùng để phân tách các truyền dẫn từ một nguồn tín hiệu.
Đường xuống: Được dùng để phân biệt người dùng trong một Ô/đoạn Ô.
Cần phải tái sử dụng mã này trong mỗi Ô.
Vấn đề: Gây nhiễu cho nhau nếu hai Ô cùng dùng một mã
Giải pháp: Dùng mã ngẫu nhiên hóa để giảm nhiễu giữa các BS
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
 Định kênh (2/2)
Đường lên: Chỉ có thể phân biệt các kênh vật lý/các dịch vụ của một người
dùng vì UE không được đồng bộ thời gian.
Hai người có thể cùng dùng các mã (dùng mã ngẫu nhiên để phân biệt người
dùng ở đường lên)
Mã định kênh được lấy từ cây mã.
Một cây mã được dùng với một mã ngẫu nhiên ở đỉnh của cây mã.
Nếu c4,4 được dùng, không được dùng các mã từ cây con (c8,7 , c8,8 , …).
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
Cch,1,0  1
Cch,2,0  Cch,1,0


Cch,2,1  Cch,1,0
Cch,1,0  1 1 


Cch,1,0  1 1
 C ch ,2  n 1,0   C ch ,2n ,0

 
 C ch ,2  n 1,1   C ch ,2n ,0

 
 C ch ,2  n 1,2   C ch ,2n ,1

 
 C ch ,2  n 1,3    C ch ,2n ,1

 
:

  :
C  n 1  n 1  C n n
 ch ,2 ,2 2   ch ,2 ,2 1
 C  n 1  n 1  C ch ,2n ,2n 1
 ch ,2 ,2 1  
C ch ,2n ,0 

C ch ,2n ,0 

C ch ,2n ,1 

C ch ,2n ,1 

:

C ch ,2n ,2n 1 

C ch ,2n ,2n 1 

4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
C ch , 4, 0  (1,1,1,1)
C ch , 2, 0  (1,1)
C ch , 4,1  (1,1,1,1)
C ch ,1, 0  (1)
C ch , 4,1  (1,1,1,1)
C ch , 2,1  (1,1)
C ch , 4,1  (1,1,1,1)
SF=1
SF=2
SF=4
Để sử dụng thêm một mã định kênh trong một ô ta phải tuân theo quy
định 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.
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
Tổng quát: Một kênh vật lý chỉ sử dụng một mã định kênh liên quan đến
hệ số trải phổ SF dành cho kênh này. Khi chỉ cần truyền một kênh DPDCH
đường lên, mã định kênh sẽ là Sch,SF,i trong đó i=SF/4. Vì thế nếu một kênh có
tốc độ ký hiệu là 30 kbps (gồm tốc độ số liệu của người sử dụng cộng phần bổ
sung do mã hoá kênh) thì hệ số trải phổ SF=128 và i=32 hay mã định kênh là
Cch,128,32. Hệ số trải phổ của kênh DPCCH đường lên luôn luôn bằng 256 và
mã định kênh của kênh này là Cch,256,0.
Khi nhiều kênh DPDCH đường lên được phát (với tốc độ số ký hiệu 960 ksps
chẳng hạn), thì mỗi kênh DPDCH có hệ số trải phổ bằng 4 và mã định kênh
cho mỗi kênh là Cch,4,i. Trong đó i=1 cho kênh DPDCH1 và DPDCH2, i=2 cho
DPDCH3 và DPDCH4, i=3 cho DPDCH5 và DPDCH6. Chẳng hạn DPDCH3
và DPDCH4 đều sử dụng chung mã định kênh Cch,4,2=(1, -1, 1, -1). Ta thấy
trong trường hợp này hai kênh DPDCH cùng sử dung chung một mã định
kênh. Vì thế để phân biệt hai kênh này một kênh được truyền ở nhánh I và
một kênh được truyền ở nhánh Q hay còn được gọi là ghép kênh mã I-Q.
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
Ngẫu nhiên hóa
Đường xuống: Được dùng để giảm nhiễu giữa các BS, mỗi Node B chỉ có một
mã ngẫu nhiên đối với các UE để phân biệt BS. Vì cây mã được dùng bởi mọi
UE nằm dưới một mã ngẫu nhiên, nên cần phải quản lý một cách phù hợp.
Mã ngẫu nhiên đường lên được dùng để phân tách UE.
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
 Mã ngẫu nhiên nhận dạng nguồn phát
C¶ ®­ êng lªn/xuèng ®Òu dï ng m· Gold trªn c¸ c ®o¹ n 38000chip/10ms
18
Da thøc t¹ o m· ®­ êng xuèng cã ®é dµi 2 ­1=262.143
18
7
25
g1(x)=x +x +1
18
10
7
24
Da thøc t¹ o m· Gold ®­ êng l ªn cã ®é dµi 2
116.77215
3
g1(x)=x +x +1
5
g2 (x)=x +x +x + x +1
25
3
2
g2 (x)=x +x +x +1
Đường xuống: Dùng các mã ngẫu nhiên dài được cắt ngắn cho phù hợp độ dài
khung 10ms chứa 38400 chip (3,84Mcps) để phân biệt các BTS. Bộ tạo mã dài
ngẫu nhiên đường xuống cung cấp (218-1)=262.143 mã, tuy nhiên nếu dùng tất cả
để tìm BTS quá trình chọn Ô quá lâu. Để rút ngắn quá trình này, các mã khả dụng
đường xuống phải ít hơn và được chia thành 512 nhóm, mỗi nhóm gồm 16 mã
trong đó 01 mã sơ cấp và 15 mã thứ cấp (mỗi BTS chỉ được ấn định một mã sơ cấp
duy nhất). Vì tổng số mã ngẫu nhiên khả dụng để nhận dạng nút B là 8192 (đường
xuống), nên để dễ ràng tìm ô người ta chia các mã này thành 512 tập, mỗi tập có 16
mã. 16 mã trong một tập lại gồm một mã sơ cấp và 15 mã thứ cấp. 8 tập (với 816
mã) hợp thành một nhóm tạo nên tổng số 64 nhóm. Mỗi ô được ấn định một mã
38.400 chip 256 chip
ngẫu nhiên duy nhất để nhận dạng ô (mã sơ cấp).
Rc 

 3, 84Mcps
10ms
66, 7s
4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ
Phân cấp mã ngẫu nhiên
Tìm ô:
Tìm Ô Theo chế độ dị bộ,
thực hiện tìm tốc độ cao
ba bước (giảm thời gian
UE tìm Ô) :
1. Tìm SCH sơ cấp để thiết
lập đồng bộ khe và đồng
bộ ký hiệu
2. Tìm SCH thứ cấp để thiết
lập đồng bộ khung và
nhận dạng nhóm mã ngẫu
nhiên
3. Nhận dạng mã ngẫu
nhiên hoá sơ cấp để nhận
dạng ô.
Nhãm Nhãm Nhãm
1
2
3
TËp
1
TËp
2
Nhãm Nhãm Nhãm
62
63
64
TËp
3
TËp
4
TËp
5
M· ngÉu nhiª n ho¸
s¬ cÊp
TËp
6
TËp
7
TËp
8
64x8=512
M· ngÉu nhiª n ho¸
thø cÊp 1
M· ngÉu nhiª n ho¸
thứ cấp 6
M· ngÉu nhiª n ho¸
thứ cấp 11
M· ngÉu nhiª n ho¸
thø cÊp 2
M· ngÉu nhiª n ho¸
thứ cấp 7
M· ngÉu nhiª n ho¸
thứ cấp 12
M· ngÉu nhiª n ho¸
thø cÊp 3
M· ngÉu nhiª n ho¸
thứ cấp 8
M· ngÉu nhiª n ho¸
thứ cấp 13
M· ngÉu nhiª n ho¸
thø cÊp 4
M· ngÉu nhiª n ho¸
thứ cấp 9
M· ngÉu nhiª n ho¸
thứ cấp 14
M· ngÉu nhiª n ho¸
thø cÊp 5
M· ngÉu nhiª n ho¸
thứ cấp 10
M· ngÉu nhiª n ho¸
thứ cấp 15
4.7. SƠ ĐỒ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ
 Ghép kênh truyền tải và xử lý tín hiệu số
Yêu cầu đối với thế hệ 3 là phải cung cấp dịch vụ đa phương tiện
chất lượng cao. Mã hoá kênh sửa lỗi trước FEC là một công nghệ
quan trọng để đảm bảo truyền dẫn chất lượng cao. Để tăng hiệu quả
phát hiện và sửa lỗi, thường kết hợp mã hoá kênh với đan xen.
Ngoài ra đối với các dịch vụ đa phương tiện cần ghép các kênh
truyền tải có các chất lượng dịch vụ QoS khác nhau lên cùng một
kênh vật lý. Bộ đan xen đa tầng MIL được sử dụng để tăng hiệu
suất đan xen và thích ứng với ghép kênh truyền tải. Số liệu được
đưa đến khối mã hóa và ghép kênh ở dạng các tập khối truyền tải
trong các khoảng TTI (10ms, 20 ms, 40 ms, 80 ms)
a) Kª nh đường lª n
b) Kª nh đường xuèng
G¾n CRC
G¾n CRC
Mãc nèi TrBk/ph©n ®o¹ n khèi m·
Mãc nèi TrBk/ph©n ®o¹ n khèi m·
Xử
lý
tín
hiệu
số
ở
lớp
vật
lý
Kênh truyền
tải TrCH
khác
M· ho¸ kª nh
Kênh truyền
tải TrCH
khác
M· ho¸ kª nh
Phèi hî p
tèc ®é
C©n b»ng khung v« tuyÕn
Phèi hî p tèc ®é
§ an xen lÇn thø nhÊt
(20, 40 hay 80 ms)
ChÌ n chØthÞDTX lÇn thø nhÊt
Ph©n ®o¹ n khung v« tuyÕn
§ an xen lÇn thø nhÊt
(20, 40 hay 80 ms)
Phèi hî p
tèc ®é
Phèi hî p tèc ®é
Ph©n ®o¹ n khung v« tuyÕn
GhÐp TrCH
GhÐp TrCH
CCTrCH
ChÌ n chØthÞDTX lÇn hai
Ph©n do¹ n kª nh vËt lý
CCTrCH
Ph©n ®o¹ n kª nh vËt lý
§ an xen lÇn hai (10 ms)
§ an xen lÇn hai (10 ms)
§ an xen lÇn hai (10 ms)
ChuyÓn ®æi vµo kª nh vËt lý
: Khèi truyÒn t¶i
: Kª nh truyÒn t¶i
: Kª nh truyÒn t¶i ®a hî p
: Ph¸ t kh«ng liª n tôc
DPDCH #2
TrBk
TrCH
CCTrCH
DTX
DPDCH #1
DPDCH #2
DPDCH #1
ChuyÓn ®æi vµo kª nh vËt lý
4.7. SƠ ĐỒ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ
 Các bước mã hoá và ghép kênh bao gồm:
 Gắn CRC cho từng khối truyền tải
 Móc nối các khối truyền tải và phân đoạn khối mã
 Mã hoá kênh
 Cân bằng kích cỡ khung vô tuyến
 Đan xen (Hai bước)
 Phân đoạn khung vô tuyến
 Phối hợp tốc độ
 Ghép các kênh truyền tải.
 Phân đoạn kênh vật lý.
4.7. SƠ ĐỒ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ
Mã hóa kênh: WCDMA sử dụng ba dạng mã hóa kênh
kiểm soát lỗi sau:
Mã khối tuyến tính (mã vòng CRC)
Mã xoắn
Mã turbo
Trong đó mã vòng CRC được dùng để phát hiện lỗi, còn
hai mã còn lại được sử dụng để sửa lỗi và hai mã này
thường được gọi là mã kênh. Mã turbo chỉ được sử dụng
ở các hệ thống thông tin di động thế hệ ba khi tốc độ bit
cao.
4.7. SƠ ĐỒ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ
 C¸ c ®a thøc ®­ î c WCDMA sö dông ®ÓtÝnh CRC:
24
+x
16
+x
gCRC24 (x) = x
gCRC16 (x) = x
12
gCRC12 (x) = x
8
23
+x +x +x+1
12
+x +1
11
+x
7
6
5
5
3
2
+x +x +x+1
4
3
gCRC8 (x) = x + x + x + x + x + 1
 W­CDMA sö dông c¸ c bé t¹ o m· xo¾n sau:
Bé m· xo¾n r=1/2, K=9, g0 = [561], g1 = [753]
Bé m· xo¾n r=1/3, K=9, g0 = [557], g1 = [663], g2 = [711]
4.7. SƠ ĐỒ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ
Sau m
lÇn lÆ
p
(b) Bé gi¶i m· turbo
(a) Bé m· ho¸ turbo
x1
bi
RSC1
x2
y1
y2
Bé ®an
xen
Bé gi¶i ®an
xen
Bé
gi¶i
m· 1
Le
Bé gi¶i ®an
xen
Bé ®an xen
RSC2
y3
Bé
gi¶i
m· 2
Le
x3
Sơ đồ khối bộ mã hoá/giải mã Turbo
Bộ mã hoá Turbo gồm hai bộ mã hoá xoắn hệ thống hồi quy (RSC:
Recursive Systematic Convolutional): RSC1, RSC2 và một bộ đan
xen bên trong.
bˆ i
4.7. SƠ ĐỒ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ
Tại máy thu tín hiệu nhận được sau giải đan xen và máy thu
RAKE [y1, y2,y3] được đưa vào bộ giải mã turbo. Giải thuật giải
mã lặp của bộ giải mã turbo, bộ giải mã đầu ra mềm tính toán
thông tin vòng ngoài Le với tham chuẩn y1 và y2. Sau đó bộ giải
mã 2 đầu vào mềm, đầu ra mềm cập nhật Le cùng với các tham
chuẩn y1, y2 và y3 và Le được hồi tiếp đến bộ giải mã 1 để lặp lại
quá trình trên. Sau m lần lặp, chuỗi phát được khôi phục bởi quyết
định cứng của log tỷ lệ khả năng giống (LLR= log likelihood
Ratio) L(bi). LLR đối với bit bk sau giải mã, L(bi) được thể hiện
bằng phương trình sau:
 P  bi  1 
L(bi )  ln 

P
b


1

  i
Bộ giải mã đầu vào mềm, đầu ra mềm SISO được sử dụng có thể là
MAP (Max-a-Posteriori).
4.8. CẤU TRÚC KHUNG KÊNH DPCH
 Cấu trúc khung kênh vật lý riêng DPCH đường lên (1/3)
Kênh vật lý riêng DPCH đường lên gồm: kênh DPDCH và kênh DPCCH được
ghép theo mã I và Q để mang kênh truyền tải riêng DCH.
+ Kênh DPDCH được mang ở nhánh điều chế BPSK đồng pha (nhánh I), mang
số liệu người dùng.
+ Kênh DPCCH được mang ở nhánh điều chế BPSK pha vuông góc (nhánh Q),
mang thông tin điều khiển lớp vật lý gồm: (1) các bit hoa tiêu để nút B có thể
đánh giá công suất MS, giải điều chế nhất quán và nhận dạng biên giới khung
cũng như vị trí hiện thời trong một khung; (2) TFCI để nhận dạng các khối
truyền tải được ghép; (3) FBI (Feeback Information) để điều khiển phân tập
phát vòng kín; (4) TPC để điều khiển công suất phát của BTS.
+ Hai kênh này sử dụng hai mã định kênh riêng.
Kênh truyền tải riêng DCH đường lên: là kênh riêng duy nhất ở đường lên,
mang thông tin từ các lớp trên lớp vật lý và dành riêng cho một người sử dụng
gồm: (i) số liệu cho dịch vụ hiện thời; (ii) thông tin điều khiển lớp cao. Lớp vật lý
không thể nhận biết nội dung thông tin được mang ở kênh truyền tải riêng DCH,
vì thế thông tin điều khiển lớp cao và số liệu của người sử dụng được xử lý như
nhau. Các thông số của lớp vật lý do UTRAN thiết lập có thể thay đổi giữa số
liệu và điều khiển.
4.8. CẤU TRÚC KHUNG KÊNH DPCH
 Cấu trúc khung kênh vật lý riêng DPCH đường lên (2/3)
Sè liÖu
Ndata bit
DPDCH
Hoa tiªu
Npilot bit
DPCCH
TFCI
NTFCI bit
FBI
NFBI bit
TPC
NTPC bit
T khe = 2560 chip, 10* 2k bit (k=0..6)
Khe #0
Khe #1
Khe #i
1 khung v« tuyÕn: T f = 10 ms
Cấu trúc khung vô tuyến DPCH (DPDCH/DPCCH)
Khe #14
4.8. CẤU TRÚC KHUNG KÊNH DPCH
 Cấu trúc khung kênh vật lý riêng DPCH đường lên (3/3)
Các trường hợp của DPDCH đường lên
Khuôn dạng
khe #i
Tốc độ bit
kênh (kbps)
Tốc độ ký hiệu
kênh (ksps)
SF
Số bit/khung
Số
Ndata
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
4
240
240
16
2400
160
160
5
480
480
8
4800
320
320
6
960
960
4
9600
640
640
6 mã song
song
5760
5760
4
9600
640
640
Lưu ý: Tốc độ số liệu cực đại cuả người sử dụng với tỷ lệ mã hoá kênh bằng 1/2 xấp xỉ
bằng 1/2 giá trị của tốc độ bit kênh.
4.8. CẤU TRÚC KHUNG KÊNH DPCH
 Cấu trúc khung kênh vật lý riêng DPCH đường xuống (1/2)
 Kênh vật lý riêng đường xuống DPCH gồm: kênh DPDCH và DPCCH
đường xuống ghép theo thời gian để mang kênh truyền tải riêng DCH đường
xuống.
+ Số liệu riêng được tạo ra bởi lớp 2 và các lớp trên (kênh truyền tải riêng
DCH) được ghép kênh theo thời gian với thông tin điều khiển được tạo ra
ở lớp một (bit hoa tiêu, bit lệnh TPC, một TFCI tuỳ chọn). UTRAN sẽ
quyết định có phát TFCI hay không, nếu được quyết định thì mọi UE
phải hỗ trợ việc sử dụng TFCI ở đường xuống.
+ Mỗi khung dài 10 ms chứa 15 khe, mỗi khe chứa 2560 chip tương ứng với
một chu kỳ điều khiển công suất, thông số k xác định tổng số bit trên một
khe của kênh vật lý riêng DPCH đường xuống, có quan hệ với hệ số trải
phổ như sau: SF = 512/2k (Vì k=0,1,...,7 nên hệ số trải phổ có thể thay
đổi từ 512 đến 4).
+ Phần bổ sung cho kênh DPCCH phải được đàm phán khi thiết lập kết nối
và đàm phán lại trong quá trình thông tin để thích ứng với các điều kiện
truyền khác nhau.
4.8. CẤU TRÚC KHUNG KÊNH DPCH
 Cấu trúc khung kênh vật lý riêng DPCH đường xuống (1/2)
DPCCH
DPDCH
Sè liÖu 1
Ndata1 bit
TPC
NTPC bit
TFCI
NTFCI bit
DPDCH
DPCCH
Sè liÖu 2
Ndata2 bit
Hoa tiªu
Npilot bit
Tslot = 2560 chip, 10x2k bit (k=0..7)
Khe #0
Khe #1
Khe #i
Khe #14
M ét khung v« tuyÕn, Tf = 10 ms
Cấu trúc khung cho DPCH (DPDCH/DPCCH) đường xuống
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ
TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
4.9.1. Điều kiển tài nguyên vô tuyến
1. Điều khiển công suất
2. Chuyển giao
4.9.2. Các thủ tục lớp vật lý
1. Thủ tục tìm gọi
2. Thủ tục truy nhập ngẫu nhiên RACH
3. Hoạt động CPCH: Thủ tục tìm Ô, thủ tục
đo chuyển giao.
ĐIỀU CÔNG SUẤT VÀ CHUYỂN GIAO
Điều kiển công suất
 Khái quát: ảnh hưởng của gần xa, mục đích điều khiển công suất...
 Phân loại:
 Điều khiển công suất vòng hở.
 Điều khiển công suất vòng kín
+ Điều khiển công suất nhanh vòng trong.
+ Điều khiển công suất vòng ngoài.
 Điều khiển công suất-Quản lý và phân bổ tài nguyên.
Chuyển giao
 Khái quát: Mục đích,
 Phân loại:
 Chuyển giao cứng
 Chuyển giao mềm.
 Chuyển giao mềm hơn.
 Chuyển giao-Quản lý và phân bổ tài nguyên.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
 Điều khiển công suất (1/10)
 Khái quát: Điều khiển công suất nhanh và nghiêm ngặt là nét quan trọng
nhất ở các hệ thống CDMA, nhất là ở đường lên. Thiếu điều khiển công
suất, một MS phát công suất lớn sẽ chặn toàn bộ Ô.
 Mục đích của điều khiển công suất:
 Khử ảnh hưởng gần-xa.
 Pha đinh đa tầng.
Bù các thay đổi trong truyền sóng.
 Ở mức hệ thống:
+ Giảm nhiễu giữa các người dùng.
+ Tăng dung lượng hệ thống
 Đường lên: Làm cho công suất của các MS tại BS gần bằng nhau để tối
đa dung lượng tổng trong Ô.
 Đường xuống: Duy trì tín mức tín hiệu tối thiểu cần thiết để giảm thiểu
nhiễu lên các MS ở các Ô khác.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
 Điều khiển công suất (2/10)
Ảnh
hưởng
của
gần xa
và
điều
khiển
công
suất
Duy tr×c¸ c møc
c«ng suÊt P1 , P2
vµ P3 b»ng nhau
P3
P2
P1
U
E
2
UE3
UE2
UE1
U
E
3
Không điều khiển công suất
Công suất thu tại BS
Công suất thu tại BS
U
E
1
C¸ c
lÖnh
®iÒu
khiÓn
c«ng
suÊt
®Õn
c¸ c
MS
U
E
1
U
E
2
Điều khiển công suất
U
E
2
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
 Điều khiển công suất (3/10)
MS1 và MS2 làm việc ở cùng một tần số nhưng sử dụng mã trải phổ khác nhau ở
BS. Khi MS1 ở xa BS hơn so với MS2 (suy hao truyền sóng đối với MS1 lớn hơn).
Nếu không điều khiển công suất để chúng có cùng mức thu tại BS, thì MS2 gây nhiễu
cho MS1 => chặn phần lớn Ô (hiện tượng gần-xa) => giảm dung lượng hệ thống. Như
vậy, để đạt được dung lượng cực đại cần điều khiển công suất của mọi MS trong một
ô sao cho chúng có cùng mức công suất tại BS.
Duy tr×c¸ c møc
c«ng suÊt P1 vµ
P2 b»ng nhau
P1
C¸ c lÖnh ®iÒu khiÓn
c«ng suÊt ®Õn c¸ c M S
P2
UE2
Điều khiển công suất ở CDMA
UE1
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
 Điều khiển công suất (4/10):
 Các phương pháp điều khiển công suất ở W-CDMA:
 Điều khiển công suất vòng hở: MS chưa được kết nối với BTS.
+ MS bắt đầu truy nhập mạng lần đầu.
+ Thiết lập công suất khởi đầu của MS.
+ Đánh giá gần đúng công suất đường xuống của tín hiệu kênh hoa tiêu.
+ Ước tính chất lượng kênh thiếu chính xác (do sự khác nhau về truyền
sóng đường xuống/đường lên).
 Điều khiển công suất vòng kín: MS đã kết nối với BTS
+ Điều khiển công suất nhanh vòng trong, MS và BTS đánh giá SIR để đưa
ra quyết định điều khiển công suất cho đường lên/đường xuống.
+ Điều khiển công suất vòng ngoài, MS và RNC dựa trên tỷ lệ lỗi khối
BLER đưa ra quyết định ngưỡng SIR cho điều khiển công suất vòng
trong.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
 Điều khiển công suất (5/10):
 Điều khiển công suất vòng hở: MS thiết lập mức công suất phát khởi
đầu Ptr trên RACH/CPCH và đợi trả lời từ BS.
 Nếu không được trả lời trong khoảng thời gian TCPCH, MS tăng công suất
phát.
 BS trả lời trên kênh BCCH: công suất của PRACH và bước công suất.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
 Điều khiển công suất (6/10)
 Các phương pháp điều khiển công suất ở W-CDMA:
 Điều khiển công suất vòng kín: MS đã kết nối với BTS
+ Điều khiển công suất nhanh vòng trong, MS và BTS đánh giá SIR để
đưa ra quyết định điều khiển công suất cho đường lên/đường xuống:
giảm tốc độ pha đinh nhanh 1,5 Kbps; thực hiện ở cả đường lên và
đường xuống; sử dụng tập chất lượng đích ở MS/BS.
+ Điều khiển công suất vòng ngoài, MS và RNC dựa trên tỷ lệ lỗi khối
BLER đưa ra quyết định ngưỡng SIRđích cho điều khiển công suất vòng
trong: Bù thay đổi trong môi trường; Điều chỉnh SIRđích để đạt được
FER/BER/BLER theo yêu cầu; trong chuyển giao mềm theo lựa chọn
khung.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
 Điều khiển công suất (7/10)
 Phương pháp điều khiển công suất nhanh vòng kín: BS (hoặc
MS)
Thường xuyên ước tính SIR (SIRước tính)
So sánh SIRước tính với tỷ số SIRđích.
Nếu SIRướctính > SIRđích thì BS (hoặc MS) thiết lập bit
TPC để lệnh cho MS (hoặc BS) hạ thấp công suất
phát, Ngược lại nó ra lệnh cho MS (hoặc BS) tăng
công suất.
Tần suất thực hiện "đo-lệnh-phản ứng" là 1,5 KHz, sẽ
cao hơn mọi sự thay đổi tổn hao đường truyền và
thậm chí nhanh hơn phađinh nhanh khi MS chuyển
động tốc độ thấp.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
 Điều khiển công suất (8/10)
Vßng ngoµi
TÝn hiÖu b¨ ng
gèc thu
Gi¶i
tr¶i phæ
Thu
RAKE
§ o chÊt lượng
c«ng suÊt dµi h¹ n
Vßng trong
So s¸ nh vµ
quyÕt ®Þnh
§ o SIR
So s¸ nh vµ
quyÕt ®Þnh
GhÐp bit ®iÒu khiÓn c«ng
suÊt vµo luång ph¸ t
ChÊt luî ng
®Ých
SIR®Ých
T¹ o bit ®iÒu
khiÓn c«ng suÊt
Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín (đường lên/đường xuống)
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
 Điều khiển công suất (9/10)
 Lưu ý giữa đường lên và đường xuống:
 Không có hiện tượng gần xa ở đường xuống vì mọi tín hiệu đến các MS trong
cùng một ô đều bắt đầu từ một BS. Tuy nhiên vẫn cần điều khiển công suất
đường xuống vì:
 Tạo lượng dự trữ công suất cho MS: Khi MS tiến đến gần biên giới ô, nó
bắt đầu chịu ảnh hưởng ngày càng tăng của nhiễu từ các ô khác, khi này
điều khiển công suất đường xuống sẽ để tạo một lượng dự trữ công suất
cho các MS.
 Cho phép bảo vệ các tín hiệu yếu do phađinh Rayleigh gây ra, đặc biệt khi
mã sửa lỗi không hiệu quả.
 Ứớc tính chất lượng kênh ở đường lên và đường xuống.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
 Điều khiển công suất (10/10)
 Điều khiển công suất vòng ngoài:
 Được dùng để điều khiển chất lượng dài hạn
 Đánh giá dài hạn chất lượng đường truyền trên cơ sở FER (hoặc BER) để
quyết định SIRđích cho điều khiển công suất vòng trong.
 Điều chỉnh giá trị SIRđích ở BS (MS) phù hợp với yêu cầu của từng đường
truyền vô tuyến để đạt được chất lượng các đường truyền vô tuyến như nhau
(được đánh giá bằng BER hay FER).
 Nếu đặt SIRđích lớn cho trường hợp xấu nhất (tốc cao độ nhất), thì sẽ lãng phí
dung lượng cho các kết nối ở tốc độ thấp => để SIRđích thả nổi xung quanh giá
trị tối thiểu đáp ứng được yêu cầu chất lượng.
 Gắn mỗi khung số liệu của người dùng một chỉ thị chất lượng khung CRC,
kiểm tra và thông báo cho RNC, RNC sẽ lệnh cho BS tăng giảm SIRđích phù
hợp.
 Lý do đặt điều khiển vòng ngoài ở RNC vì chức năng này thực hiện sau khi
thực hiện kết hợp các tín hiệu ở chuyển giao mềm.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Chuyển giao
 GSM chỉ thực hiện chuyển giao cứng:
 WCDMA thực hiện ba kiểu chuyển giao:
Chuyển giao mềm:
Chuyển giao mềm hơn:
Chuyển giao cứng: Thực hiện trên hai tần số khác nhau hoặc giữa hai hệ
thống khác nhau. Khi MS tiến sâu vào vùng phủ sóng của ô lân cận mà
không được BS của ô này điều khiển công suất, nó sẽ gây nhiễu rất lớn cho
các MS khác trong ô này. Chuyển giao cứng thường xuyên và nhanh có thể
tránh được điều này, nhưng chỉ có thể thực hiện được với một thời gian trễ
nhất định, trong khoảng thời gian này có thể xẩy ra hiện tượng gần xa => Vì
thế cùng với điều khiển công suất, các chuyển giao mềm và mềm hơn là
công cụ quan trọng để giảm nhiễu ở CDMA.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
ChuyÓn giao cøng dùa trªn nguyªn t¾c “c¾t
tríc khi nèi” nghÜa lµ kÕt nèi víi kªnh lu lîng
cò bÞ c¾t tríc khi nèi víi kªnh lu lîng míi
ChuyÓn giao cøng tõ CDMA vµo CDMA: M¸y di ®éng
chuyÓn gi÷a c¸c « hay c¸c ®o¹n « lµm viÖc ë tÇn sè
kh¸c nhau.
ChuyÓn giao cøng tõ hÖ thèng CDMA sang hÖ thèng
t¬ng tù: Tr¹m di ®éng chuyÓn kªnh lu lîng CDMA sang
kªnh tho¹i t¬ng tù
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
ChuyÓn giao mÒm vµ mÒm h¬n dùa
trªn nguyªn t¾c “nèi tríc khi c¾t”
ChuyÓn giao mÒm: lµ chuyÓn giao trong ®ã MS
b¾t ®Çu th«ng tin víi mét BTS míi mµ vÉn cha c¾t
th«ng tin víi BTS cò, chØ ®îc thùc hiÖn khi c¶ BTS
cò vµ BTS cïng lµm viÖc trong mét d¶i tÇn.
ChuyÓn giao mÒm h¬n: lµ chuyÓn giao mÒm ®îc
thùc hiÖn gi÷a c¸c ®o¹n « trong cïng mét «.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Cï ng mét tÝn hiÖu
®- î c ph¸ t tõ c¶ hai
®o¹ n ®Õn MS
§ o¹ n 1
ChuyÓn giao mÒm
h¬n
§ o¹ n 2
BSC
Cï ng mét tÝn hiÖu ®- î c
ph¸ t tõ c¶ hai BS ®Õn MS
trõ lÖnh ®iÒu khiÓn c«ng
suÊt
BS
BS1
BSC
ChuyÓn giao mÒm
BS2
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Chuyển giao mềm hơn:
Tại MS (đường xuống): MS ở vùng chồng lấn giữa hai vùng phủ
của hai đoạn ô của BS. Thông tin giữa MS và BS xẩy ra đồng
thời trên hai kênh của giao diện vô tuyến => Để MS phân biệt
hai tín hiệu, cần sử dụng hai mã khác nhau ở đường xuống. Máy
thu của MS nhận hai tín hiệu này bằng phương pháp xử lý
RAKE rất giống như thu đa đường, chỉ khác là các ngón cần tạo
ra mã tương ứng đối với từng đoạn để thực hiện giải trải phổ.
Tại BS (đường lên): BS thu được kênh mã của MS ở từng đoạn
ô, sau đó chuyển chúng đến đến cùng máy thu RAKE và kết hợp
chúng để nhận được tín hiệu tốt nhất.
Trong quá trình chuyển giao mềm hơn ở mỗi kết nối chỉ có một
vòng điều khiển công suất là tích cực. Thông thường chuyển
giao mềm hơn chỉ xẩy ra ở 5-15% kết nối.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Chuyển giao mềm:
 Tại MS (đường xuống): MS ở vùng chồng lấn vùng phủ của
hai đoạn ô thuộc hai trạm gốc khác nhau, thông tin giữa MS
và BS xẩy ra đồng thời ở hai kênh của giao diện vô tuyến từ
hai BS khác nhau, cả hai kênh (cả hai tín hiệu) được thu tại
MS bởi quá trình RAKE. Nhìn từ phía MS ta thấy rất ít khác
biệt giữa chuyển giao mềm hơn và chuyển giao mềm.
 Tại BS (đường lên): Chuyển giao mềm khác với chuyển giao
mềm hơn: kênh mã thu được từ hai BS nhưng được gửi đến
RNC đề kết hợp, thường được thực hiện như sau: Chỉ thị độ
tin cậy khung (được cung cấp cho điều khiển công suất vòng
ngoài) được sử dụng để chọn khung tốt hơn trong số hai
khung của hai kênh (của hai BS tương ứng) ở RNC. Thực hiện
chọn sau mỗi chu kỳ đan xen: 10-80ms một lần.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Chuyển giao mềm:
 Trên một kết nối có hai vòng điều khiển công suất tích
cực, mỗi vòng cho mỗi trạm.
 Chuyển giao mềm xẩy ra ở vào khoảng 10-40% kết nối.
 Để phục vụ cho các kết nối chuyển giao mềm trong giai
đoạn quy họach mạng cần xem xét để hệ thống đảm bảo
các tài nguyên bổ sung sau:
 Bổ sung các kênh máy thu RAKE ở BS
 Bổ xung các đường truyền dẫn giữa BS và RNC.
 Bổ sung các ngón RAKE ở MS
 Có thể xẩy ra đồng thời chuyển giao mềm và chuyển
giao mềm hơn ở một kết nối.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Chuyển giao mềm hoặc mềm hơn:
MS kết nối cùng một lúc với nhiều BTS (còn được gọi là phân tập vĩ mô).
Để quản lý chuyển giao mềm (hoặc mềm hơn), UE cần có bộ nhớ duy trì tập
các hoa tiêu của BTS như sau:
Tập tích cực: là tập hoa tiêu của BTS đang kết nối với MS
Tập ứng cử: là tập hoa tiêu của BTS khác không có mặt trong kết nối
với MS nhưng tỷ số SIR hoa tiêu của chúng đủ mạnh để được bổ sung
vào tập tích cực.
Tập lân cận (hay tập được giám sát): là danh sách hoa tiêu được MS đo
liên tục nhưng SIR chưa đủ mạnh để được kết nạp vào tập tích cực.
 Các thành viên của tập dưới có thể được chuyển vào tập trên và vào tập
tích cực khi công suất của hoa tiêu chúng đủ mạnh.
Như vậy chuyển giao mềm ở WCDMA thực chất là quá trình trong đó một
hoa tiêu mới được kết nạp vào tập tích cực và một hoa tiêu trong tập tíc cực
bị loại.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Các thủ tục lớp vật lý
Thủ tục tìm gọi
Tổ chức kênh tìm gọi (PCH):
+ Ấn định một nhóm tìm gọi cho UE sau khi đã đăng ký với mạng.
+ Với mỗi nhóm tìm gọi, chỉ thị tìm gọi PI sẽ xuất hiện định kỳ ở kênh chỉ
thị tìm gọi PICH.
Thủ tục tìm gọi:
+ Khi phát hiện PI, UE giải mã khung PCH tiếp theo được phát ở kênh SCCPCH, để xem có bản tin tìm gọi gửi cho nó hay không.
+ UE giải mã PCH khi thu PI cho thấy độ tin cậy thấp của quyết đinh.
+ PI càng ít xuất hiện, thì UE càng ít phải thức từ chế độ ngủ và tuổi thọ
của acqui càng cao.
+ Cần phải cân nhắc lựa chọn thời gian đáp ứng đối với cuộc gọi khởi
xướng từ mạng.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
PICH
C¸ c chØthÞt×m gäi
B¶n tin t×m gäi
S-CCPCH
7680 chip
Quan hệ PICH với PCH
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Thủ tục RACH:
Khái quát: Thủ tục RACH ở hệ thống CDMA phải đáp ứng được
vấn đề gần xa (vì khi khởi đầu truyền dẫn UE chưa biết chính xác
về công suất phát cần thiết. Điều khiển công suất vòng hở có độ
chính xác không cao)
AICH
Thủ tục RACH:
Quá trình tăng
công suất PRACH
từng nấc và phát
bản tin
RACH
TiÒn tè
RACH
TiÒn tè
AI CH
B¶n tin
RACH
Đầu cuối phát tiền tố đến khi nhận được AICH và sau đó là phần
bản tin của RACH.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Trong UTRAN: Thủ tục RACH có các pha sau:
1. UE giải mã BCH để tìm ra các kênh con RACH, các mã ngẫu nhiên hoá và các
chữ ký của chúng.
2. UE chọn ngẫu nhiên một kênh con RACH từ nhóm mà loại truy nhập của nó
cho phép sử dụng. Ngoài ra chữ ký cũng được chọn ngẫu nhiên trong số các
chữ ký khả dụng.
3. Đo mức công suất đường xuống và thiết lập mức công suất RACH khởi đầu với
độ dự trữ thích hợp do sự không chính xác của vòng hở.
4. Tiền tố RACH 1ms được phát cùng với chữ ký được chọn.
5. Đầu cuối giải mã AICH để xem nút B đã phát hiện được tiền tố hay chưa.
6. Trường hợp không phát hiện được tiền tố nào, UE tăng công suất phát thêm
một nấc (là bội số của 1 dB) theo quy định của nút B. Tiền tố được phát lại ở
khe truy nhập tiếp theo.
7. Khi phát hiện một truyền dẫn AICH từ nút, UE phát phần bản tin 10 ms hay 20
ms của RACH.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Trường hợp truyền số liệu trên RACH, hệ số trải phổ và
tốc độ số liệu có thể thay đổi cùng với TFCI trên DPCCH
cho PRACH. Theo quy định có thể có các hệ số trải phổ
từ 256 xuống 32, như vậy một khung của RACH có thể
chứa đến 1200 ký hiệu kênh và phụ thuộc vào mã hoá
kênh có thể truyền đựơc 600 hoặc 400 bit. Đối với số bit
cực đại cự ly đạt được tất nhiên sẽ gần hơn cự ly đạt được
đối với các tốc độ bit thấp, đặc biệt là các bản tin RACH
không sử dụng các phương pháp như phân tập vĩ mô
giống như ở các kênh riêng.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
 Hoạt động CPCH
Các kênh vật lý đặc thù CPCH được định nghĩa cho thủ tục truy nhập
CPCH. Các kênh này không mang các kênh truyền tải nhưng là thông tin cần
thiết cho thủ tục truy nhập CPCH. Các kênh này là:
Kênh trạng thái CPCH (CSICH)
Kênh chỉ thị phát hiện va chạm CPCH (CD-ICH)
Kênh chỉ thị ấn định kênh CPCH (CA-ICH)
Kênh bắt tiền tố truy nhập CPCH (AP-AICH)
CSICH sử dụng phần kênh AICH không được sử dụng (xem hình). Các bit
CSICH chỉ thị sự khả dụng của từng kênh vật lý CPCH và được sử dụng không
chỉ để thông báo cho đầu cuối chỉ truy nhập các kênh rỗi mà còn để nhận lệnh
phân bổ kênh đến một kênh chưa sử dụng. CSICH chia sẻ tài nguyên mã định
kênh với AP-AICH
CD-ICH mang thông tin phát hiện va chạm đến UE. Khi CA-ICH được sử
dụng, CD-ICH và CA-ICH được phát đồng thời đến UE. Cả hai đều có các mẫu
16 bit quy định khác nhau.
AP-AICH giống như AICH được sử dụng cho RACH và có thể dùng chung
mã định kênh khi chia sẻ các tài nguyên truy nhập với RACH. Trong trường hợp
này CSICH cũng sử dụng mã định kênh như CPCH và các kênh RACH AICH.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Hoạt động kênh gói chung đường lên (CPCH) khá giống hoạt
động của RACH. Sự khác nhau căn bản là phát hiện va chạm lớp 1
(CD) trên cơ sở cấu trúc tín hiệu giống như tiền tố của RACH. Hoạt
động này giống như RACH cho đến khi phát hiện được AP-AICH.
Sau đó tiền tố CD cùng mức công suất vẫn được phát trở lại với một
chữ ký khác được chọn ngẫu nhiên từ tập cho trước. Sau đó UE đợi
trả lời bằng chữ ký này ở kênh chỉ thị CD (CD-ICH) nhờ vậy giảm
thiểu được xác suất va chạm ở lớp 1. Sau khi nút B phát tiền tố đúng
ở thủ tục phát hiện va chạm, UE bắt đầu phát (thời gian gồm nhiều
khung). Thời gian truyền dẫn lâu hơn nhấn mạnh sự cần thiết cơ chế
phát hiện va chạm. Ở hoạt động RACH chỉ một bản tin RACH bị
mất do va chạm, còn với hoạt động CPCH việc không phát hiện va
chạm có thể dẫn đến nhiều khung được phát và gây thêm nhiễu.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Điều khiển công suất nhanh trên CPCH cho phép giảm nhiễu
do truyền số liệu, điều này càng nhấn mạng tầm quan trọng của
việc bổ sung phát hiện va chạm. UE phát số liệu trên một số
khung. Ở thời điềm bắt đầu phát CPCH, một tiền tố điều khiển
công suất có thể được phát trước khi phát số liệu thực sự. Điều này
cho phép hội tụ điều khiển công suất, vì trễ gữa công nhận tiền tố
và truyền số liệu thực sự ở CPCH lớn hơn RACH. Tiền tố 8 khe
điều khiển công suất sử dụng kích cỡ nấc 2 dB để đước hội tụ điều
khiển công suất nhanh. Hoạt động của thủ tục truy nhập CPCH
được cho ở hình vẽ.
Thời gian truyền dẫn cực đại CPCH cũng cần được hạn chế, vì
CPCH không hỗ trợ chuyển giao mềm cũng như chế độ nén để cho
phép đo giữa các ô và giữa các tần số. UTRAN thiết lập truyền dẫn
CPCH cực đại trong quá trình đàm phán dịch vụ.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Một bổ sung mới nhất cho hoạt động của CPCH là
chức năng ấn định kênh và giám sát trạng thái. Kênh chỉ
thị trạng thái CPCH (CSICH= CPCH Status Indicator
Channel) từ BS chứa các bit chỉ thị trạng thái dể chỉ thị
trạng thái của các kênh CPCH khác nhau. Nhờ vậy tránh
được các lần thử truy nhập CPCH khi tất cả các kênh
này bận. Chức năng ấn định kênh là một tuỳ chọn của hệ
thống. Ở dạng bản in CA (Channel Asignment), chức
năng này có thể hướng dẫn UE đến một kênh khác chưa
đựơc sử dụng cho thủ tục truy nhập. Bản tin CA đựơc
phát song song với bản tin CD.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
CPCH
CD/CAICH
CPCH
APAICH
CPCH
TiÒn tè
CPCH
APAI CH
CPCH
CD
CPCH
CAI
Thủ tục truy nhập CPCH
B¶n tin
CPCH
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Thủ tục tìm ô: Thủ tục tìm ô sử dụng kênh đồng bộ gồm ba
bước cơ bản:
UE tìm mã đồng bộ sơ cấp 256 chip giống nhau cho tất cả các ô.
Vì mã đồng bộ sơ cấp như nhau cho tất cả các khe, giá trị đỉnh
tương quan nhận được sẽ tương ứng với biên giới khe
Trên cơ sở tìm được mã đồng bộ sơ cấp, UE tìm đỉnh tương
quan lớn nhất từ SCH thứ cấp. Có tất cả 64 khả năng cho từ SCH
thứ cấp. UE cần kiểm tra 15 vị trí, chưa thể có biên giới khung
khi chưa phát hiện được từ mã của SCH thứ cấp (xem hình
4.15).
Khi đã tìm được SCH thứ cấp, UE biết được đồng bộ khung. Khi
này UE tìm mã ngẫu nhiên sơ cấp thuộc một nhóm nhất định.
Mỗi nhóm gồm 8 mã ngẫu nhiên sơ cấp. UE chỉ cần kiểm tra
một vị trí của các mã này vì điểm khởi đầu đã biết.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Khi thiết lập các thông số của mạng, cần lưu ý đến các thuộc tính
của sơ đồ đồng bộ để đạt được hiệu quả hoạt động tối ưu. Đối với
tìm ô ban đầu, điều này sẽ hầu như không có ảnh hưởng, nhưng
điều này có thể cho phép tối ưu quá trình tìm ô đích để chuyển
giao. Về mặt nguyên lý vì có rất nhiều nhóm mã, nên khi quy
hoạch thực tế, trong nhiều trường hợp ta có thể thực hiện danh sách
các ô lân cận đối với một ô thuộc một nhóm mã khác. Như vậy UE
có thể tìm ô đích và hoàn toàn bỏ bước 3 bằng cách chỉ khẳng định
phát hiện chứ không cần so sánh các mã ngẫu nhiên khác nhau cho
bước này. Các biện pháp tiếp theo để cải thiện hiệu năng tìm ô gồm
khả năng cung cấp thông tin lên quan đến định thời tương đối giữa
các ô. Nói chung loại thông tin này được UE đo cho mục đích
chuyển giao và nó có thể được sử dụng để cải thiện đặc biệu hiệu
năng của bước hai. Nếu thông tin định thời tương đối càng chính
xác thì càng cần kiểm tra ít vị trí hơn đối với mã SCH thứ cấp và
xác suất phát hiện đúng càng tốt hơn.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
 Thủ tục đo chuyển giao
Ở UTR FDD có các chuyển giao sau:
 Chuyển giao trong cùng chế độ, có thể là chuyển giao mềm,
chuyển giao mềm hơn hay chuyển giao cứng.
 Chuyển giao giữa các chế độ, chuyển giao đến UTRA TDD
 Chuyển giao giữa các hệ thống, ở phát hành R3 chỉ mới có
chuyển giao đến GSM. Chuyển giao GSM có thể đến hệ
thống GSM hoạt động ở tần số 900 MHz, 1800 MHz và 1900
MHz. Phát hành R5 sẽ bổ sung cho chuyển giao đến CDMA
đa sóng mang (chế độ MC).
Sự liên quan chủ yếu của chuyển giao đến lớp vật lý là việc xác
định cái gì phải đo cho các tiêu chuẩn chuyển giao và cách nhận
được các kết quả đo.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
 Xét chuyển giao trong cùng một chế độ: Chuyển giao trong
cùng một chế độ của UTRA FDD dựa trên việc đo EC/I0 trên kênh
hoa tiêu chung (CPICH), các đại lượng quy định cho UE đo ở kênh
CPICH như sau:
Công suất của mã tín hiệu thu (RSCP= Received Signal Code
Power), là công suất thu ở một mã sau giải trải phổ được quy
định cho các ký hiệu hoa tiêu.
Chỉ thị cường độ tín hiệu thu (RSSI= Received Signal
Strength Indicator), là công suất thu băng rộng trong băng tần
kênh.
EC/N0 thể hiện công suất mã tín hiệu thu được chia cho tổng
công suất thu trong băng tần thu và được định nghĩa là:
RSCP/RSSI
Ngoài ra còn là cơ sở để quyết định chuyển giao, quyết định về
thuật toán chuyển giao được dành cho các vấn đề thực hiện.
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
Thông tin bổ sung quan trọng cho chuyển giao là thông tin định thời tương đối
giữa các ô. Vì là mạng dị bộ, cần phải điều chỉnh định thời phát ở chuyển giao
mềm để có thể thực hiện kết hợp nhất quán ở máy thu RAKE và đặc biệt là hoạt
động điều khiển công suất ở chuyển giao mềm sẽ bị trễ bổ sung. Việc đo định thời
liên quan đến hoạt động chuyển giao được cho ở hình vẽ. Nút B mới điều khiển
định thời đường xuống ở các nấc 256 chip theo thông tin nhận được từ RNC.
Khi ô đã ở cửa sổ 10 ms, có thể tìm thời gian tương đối từ pha của mã ngẫu nhiên
sơ cấp, vì chu kỳ của mã này là 10 ms. Nếu sai số của đồng bộ thời gian lớn hơn,
UE cần giải mã số khung hệ thống (SFN) từ CCPCH sơ cấp. Quá trình này đòi
hỏi thời gian và có thể bị lỗi nên cần kiểm tra CRC cho SFN. Không cần thiết cửa
sổ 10 ms khi thông tin đồng bộ được cung cấp bởi danh mục các ô lân cận. Trong
trường hợp này chỉ cần hiệu số pha cuả các mã ngẫu nhiên, nếu các nút B chưa
đồng bộ ở mức chip.
Đối với chuyển giao cứng giữa các tần số không cần thiết thông tin đồng bộ chính
xác đến mức chip. Việc nhận đựơc các kết quả đo khác cũng khó hơn, vì UE phải
thực hiện đo ở một tần số khác. Thông thường quá trình này được thực hiện với
sự hỗ trợ của chế độ nén (chế độ trong đó một số khe thời gian cuả kênh lưu
lượng bị lấy cắp để đo).
4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC
THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ
CPICH
¤ phôc vô
KÕt qu¶ ®o hiÖu sè
thêi gian
CPICH
1
RNC
¤ ®Ých
Th«ng tin ®iÒu chØnh
®Þnh thêi DCH
Đo định thời cho chuyển giao mềm
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
Giới thiệu: HSPA gồm HSDPA và HSUPA được 3GPP chuẩn hóa trong R5 & R6 (các
năm 2002 & 2004)
 HSDPA (High Speed Down Link Packet Access), tốc độ số liệu đỉnh: 1,8Mbps
(năm 2002); 3,6 Mbps (năm 2006); 7,2Mbps (năm 2007); tiềm năng có thể đạt đến
trên 10Mbps.
 HSUDPA (High Speed Down Link Packet Access): Giai đoạn đầu tốc độ đỉnh 12Mbps, giai đoạn hai có thể đạt đến 3-4 Mbps.
 HSPA được triển khai trên W-CDMA, hoặc trên cùng một sóng mang, hoặc sử
dụng một sóng mang khác để đạt được dung lượng cao.
 HSPA chia sẻ chung hạ tầng mạng với WCDMA (bổ sung phần mềm và một vài
phần cứng trong BSC và RNC).
 Lúc đầu HSPA được thiết kế cho các dịch vụ tốc độ cao phi thời gian thực, tuy
nhiên R6 và R7 cải thiện hiệu suất của HSPA cho VoIP và các ứng dụng tương tự
khác.
 Khác với WCDMA trong đó tốc độ số liệu trên các giao diện như nhau (384 kbps
cho tốc độ cực đại chẳng hạn), tốc độ số liệu HSPA trên các giao diện khác nhau.
Tốc độ đỉnh (7,2Mbps trên hai ms) tại đầu cuối chỉ xẩy ra trong thời điểm điều
kiện kênh truyền tốt vì thế tốc độ trung bình có thể không quá 1Mbps. Để đảm bảo
truyền lưu lượng mang tính cụm này, BTS cần có bộ đệm để lưu lại lưu lượng và
bộ lập biểu để truyền lưu lượng này trên hạ tầng mạng.
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
Trạm gốc
Triển khai HSPA với sóng mang riêng (f2) hoặc chung sóng mang với WCDMA (f1)
R5 HSDPA
Số liệu từ
GGSN
Đầu cuối
Nút B
Tốc độ HS-DSCH đỉnh
7,7 Mbps trên 2ms
Tốc độ bit Iub
0-1 Mbps
Thông số QoS: tốc độ
bit cực đại: 1Mbps
Tốc độ số liệu khác nhau trên các giao diện
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
Nén tiêu đề IP
(PDCP)
Mặt phẳng báo hiệu
không được thể
hiện trên hình.
Số liệu từ các dịch
vụ khác nhau được
nén tiêu đề IP tại
PDCP (Packet Data
Convergence
Protocol). MAC-hs
(High Speed: tốc độ
cao) thực hiện chức
năng lập biểu nhanh
dựa trên BTS.
Các dịch vụ CS
như: tiếng thoại
AMR, video
Phân đoạn và lặp
(RLC)
Ghép kênh
(MAC-d)
Sắp đặt lại
(MAC-es)
Kênh riêng (DCH)
Phát lặp HARQ
nhanh
(MAC-hs)
Phát lặp HARQ
nhanh
(MAC-e)
Lớp vật lý
MAC-hs: High Speed MAC :MAC tốc độ cao
MAC-e/es: E-DCH MAC
:MAC kênh E-DCH
Kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho số liệu người sử dụng
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
HSDPA
+ Tăng thông lượng số liệu gói đường xuống bằng cách kết
hợp các công nghệ lớp vật lý: truyền dẫn kết hợp phát
lại nhanh và tích ứng nhanh được truyền theo sự điều
khiển của nút B.
+ So sánh các tính năng của kênh WCDMA DCH (viết tắt
DCH) và HSPA DSCH (viết tắt DS DSCH),
+ Nguyên lý hoạt động của HSDPA và các kênh của
HSDPA.
+ Xét kênh HS-DSCH và mã định kênh của nó.
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
 So sánh tính năng kênh DCH và HS DSCH: Một số điểm khác nhau giữa
WCDMA và HSDPA:
WCDMA sử dụng các kênh: (1) FACH để truyền các gói nhỏ; (2) DCH và
DSCH để truyền số liệu gói, trong đó DCH là kênh chính còn DSCH để truyền
các gói có tốc độ cao hơn.
HSPA thực chất thay thế kênh WCDMA DSCH bằng kênh HSDPA DSCH
(trong R5 vẫn còn sử dụng WCDMA DSCH nhưng trong R6 kênh này không
còn được sử dụng nữa).
+ Trong R5, kênh DCH luôn đi cùng với kênh HSDPA DSCH. Nếu số liệu
không được truyền thì DCH là kênh mang vô tuyến báo hiệu (SRB:
Signalling Radio Bearer). Trong trường hợp dịch vụ chuyển mạch kênh
(AMR hoặc video) được truyền song song với số liệu PS, thì dịch vụ CS
được mang trên kênh này.
+ Trong R6 báo hiệu có thể được truyền trên kênh F-DCH (Fractional DCH:
DCH một phần).
Trong R5, số liệu người sử dụng đường lên luôn được truyền trên DCH (khi
HSDPA tích cực), trong khi đó R6 sử dụng E-DCH (Enhanced DCH: DCH tăng
cường) cho HSUPA. Bảng so sánh các tính năng kênh DCH và HS-DSCH.
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
Nút B
Đầu cuối
Các kênh cần cho hoạt động HSDPA trong R5
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
So sánh các tính năng kênh DCH và HS-DSCH
Tính năng
DCH
HS-DSCH
Hệ số trải phổ khả biến
Không
không
Điều khiển công suất nhanh
có
không
Điều chế và mã hóa thích ứng
không
có
Khai thác nhiều mã
có
Phát lại lớp vật lý
không
có, được
mở rộng
có
Thích ứng đường truyền và lập biểu theo
BTS
không
có
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
Nguyên lý hoạt động HSDPA: Hoạt
động của HSDPA dựa trên việc sử dụng
thích ứng đường truyền, lập biểu nhanh
và phát lại nhanh lớp vật lý. Tất cả các
phương pháp này đều nhằm tăng dung
lượng đường xuống. Nó không hỗ trợ
chuyển giao mềm và điều khiển công
suất như DCH.
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
Hồi tiếp L1
Lập biểu nhanh Nút B
dựa trên:
1. Hồi tiếp chất lượng
2. Khả năng UE
3. Khả dụng tài nguyên
4. Trạng thái bộ đệm
5. QoS và mức ưu tiên
Số liệu
Đầu cuối 1
Hồi tiếp L1
Số liệu
Đầu cuối 2
Nguyên lý lập biểu của nút B HSDPA
Nút B đánh giá chất lượng kênh của từng máy di động HSDPA
dựa trên hồi tiếp lớp vật lý nhận được từ đường lên. Sau đó lập
biểu và thích ứng đường truyền được thưc hiện nhanh tùy thuộc
vào giải thuật lập biểu và sơ đồ ưu tiên người sử dụng.
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
 Gói cần phát được nạp vào
bộ đệm của nút B, trường
hợp giải mã phía thu thất
bại, nút thực hiện phát lại
mà không cần RNC tham
gia.
 EU thực hiện kết hợp các
phát lại. Phát theo RNC:
(1) chỉ thực hiện khi xẩy ra
sự cố hoạt động lớp vật lý
(VD lỗi báo hiệu); (2) sử
dụng chế độ báo nhận
RLC, phát lại RLC không
thường xuyên xẩy ra.
6. Báo nhận RLC
1. Gói vào bộ
đệm
4. Phát lại
2. Phát
gói lần đầu
3. Từ chối
5. Kết hợp phát
lại
Đầu cuối
Nguyên lý xử lý phát lại của nút B
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
 Các kênh cho hoạt động của HSDPA:
Đối với R5 xem hình:
HS-DSCH (Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao): Mang số
liệu gói tốc độ cao
HS-SCCH (Kênh điều khiển chia sẻ đường xuống tốc độ cao):
Mang thông tin về số mã trải phổ và phương pháp điều chế
được sử dụng cho đầu cuối để đầu cuối có thể giải trải phổ và
giải điều chế đúng
HS-DPCCH (Kênh điều khiển vật lý dành riêng đường lên tốc
độ cao): Mang thông tin hồi tiếp để BTS có thể thích ứng
đường truyền và phát lại
Kênh DCH (DPDCH/DPCCH) đường lên: Giống như
WCDMA
Đối với R6: Bổ sung thêm kênh đường lên F-DCH (kênh DCH
một đoạn): Chỉ mang thông tin về điều khiển công suất cho đường
lên cho trường hợp chỉ truyền số liệu gói
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
Sơ đồ kênh vật lý HS DSCH: Sơ đồ phần xử lý số
kênh vật lý HS DSCH
Bổ sung CRC
Ngẫu nhiên hóa
Phân đoạn kênh
vật lý
Đan xen
Đan xen
Phân đoạn khối
mã
Sắp xếp điểm ký hiệu 16-QAM
Mã hóa kênh
Trải phổ hai mức
Chức năng
HARQ
HS-PDSCH
Sơ đồ phần xử lý tín hiệu số kênh HS DSCH
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
Hoạt động của sơ đồ như sau:
Luồng số đầu vào (dài 2ms) được mã hóa khối tuyến
tính để gắn thêm các bit CRC
Ngẫu nhiên hóa để tránh các dẫy ký hiệu không đổi.
Phân đoạn mã để đưa lên bộ mã hóa kênh.
Mã hóa Turbo để đạt được hiệu năng chống lỗi cao.
Chức năng HARQ (Hybride Automatic Repeat
Request: yêu cầu phát lại tự động linh hoạt) cho phép
phát lại tự độngPhân đoạn cho kênh vật lý.
Đan xen để tránh lỗi cụm do phađinh.
Sắp xếp ký hiệu điều chế 16-QAM.
Trải phổ hai mức.
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
Các bit hệ thống
Tách bit
Các bit chẵn lẻ
Phối hợp tốc
độ thứ nhất
Chức năng HARQ gồm hai tầng phối hợp
tốc độ để điều chỉnh các phiên bản dư của
các lần phát lại khác nhau khi sử dụng các
phát lại không giống nhau.
Bộ đệm IR
Phối hợp thứ
hai
Đến phân
đoạn kênh
vật lý
Phương pháp phát lại ở HARQ:
Phát lại như nhau được gọi là "kết hợp mềm" (Chase
hay Soft Combining), các phát lại đều giống nhau và
giống phát lần đầu.
Phát lại khác nhau được gọi là "kết hợp phần dư tăng",
chỉ phát lại phần dư (chẵn lẻ) với số bit tăng.
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
Bộ mã hóa turbo
Phát lại như
nhau được gọi là
"kết hợp mềm:
Chase hay Soft
Combining ",
các phát lại đều
giống nhau và
giống phát lần
đầu.
Hệ thống
chẵn lẻ 1
Chẵn lẻ 2
Phối hợp tốc độ (chích bỏ)
Phát lại
Phát lần thứ nhất
Hệ thống
chẵn lẻ 1
Chẵn lẻ 2
Kết hợp mềm (tại máy thu)
Hệ thống
chẵn lẻ 1
Chẵn lẻ 2
HARQ kết hợp mềm
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
Phát lại
khác nhau
được gọi là
"kết hợp
phần dư
tăng", chỉ
phát lại
phần dư
(chẵn lẻ)
với số bit
tăng.
Bộ mã hóa Turbo
Hệ thống
chẵn lẻ 1
Chẵn lẻ 2
Phối hợp tốc độ (chích bỏ)
Phát lần thứ nhất
Phát lại
Hệ thống
chẵn lẻ 1
Chẵn lẻ 2
Kết hợp phần dư tăng (tại máy thu
Hệ thống
chẵn lẻ 1
Chẵn lẻ 2
HARQ kết hợp phần dư tăng
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
Mã định kênh
HS-DSCH có thể sử dụng nhiều mã OVSF với hệ số trải phổ 16. Về
mặt lý thuyết số mã cực đại trong một cây mã là 16, nhưng các kênh
chung và các kênh DCH cũng cần mã vì thế thường chỉ sử dụng tối
đa 15 mã . Việc sử dụng bao nhiêu mã trong thời gian 2ms phụ thuộc
vào khả năng của máy đầu cuối. Trong hệ thống có thể có lưu lượng
khác cần sử dụng mã chẳng hạn thoại hay video CS. Khi này quản lý
tài nguyên vô tuyến sẽ quyết định không gian mã khả dụng cho bộ
lập biểu tại BTS. Về mặt nguyên lý có thể sử dụng không gian mã
lớn hơn bằng cách sử dụng các mã ngẫu nhiên hóa thứ cấp, nhưng vì
chúng không trực giao với các mã có thuộc mã ngẫu nhiên sơ cấp,
nên tổng dung lượng không tăng.
Các tốc độ bit lý thuyết cực đại cho các TFRC (Transport Format
and Resource Combining) khác nhau được cho trong bảng 4.7.
4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
Bảng 4.7. Tốc độ bit lý thuyết với 15 mã cho các TFRC
khác nhau
TFRC
Điều chế
Tỷ lệ mã Thông lượng cực
đại (Mbps)
1
QPSK
1/4
1,8
2
QPSK
2/4
3,6
3
QPSK
3/4
5,3
4
16QAM
2/4
7,2
5
16QAM
3/4
10,7