Tong quat wcdma

975 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
975
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
28
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Tong quat wcdma

  1. 1. Häc viÖn c«ng nghÖ b−u chÝnh viÔn th«ngTrung t©m ®μo t¹o b−u chÝnh viÔn th«ng I HÖ thèngth«ng tin di ®éng w-CDMA (Tμi liÖu dμnh cho c¸c kho¸ båi d−ìng) Biªn so¹n: KS. NguyÔn V¨n ThuËn Hμ Néi 12/2004
  2. 2. §Ò c−¬ng bμI gi¶ng “ hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA”1. Môc tiªu: Theo ®Þnh h−íng ph¸t triÓn m¹ng thÕ hÖ sau (NGN) cña VNPT, hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 (3G) sÏ ®−îc triÓn khai, cô thÓ lµ sÏ ph¸t triÓn theo lé tr×nh tõ hÖ thèng GSM hiÖn t¹i lªn hÖ thèng W-CDMA nh− trong hîp chuÈn IMT-2000. XuÊt ph¸t tõ ®Þnh h−íng nµy, tµi liÖu gi¶ng d¹y vÒ “ HÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA” ®−îc biªn so¹n nh»m cung cÊp cho häc viªn nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ hîp chuÈn IMT-2000, c«ng nghÖ W-CDMA vµ hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA.2. §èi t−îng: Tµi liÖu kh«ng chØ ®Ó sö dông cho c¸c kho¸ båi d−ìng ng¾n h¹n mµ cßn cã thÓ sö dông cho c¸c c¸n bé kü thuËt ®ang c«ng t¸c trªn m¹ng l−íi cña VNPT vµ c¸c sinh viªn ngµnh §iÖn tö -ViÔn th«ng .3. §é dμI cña tμI liÖu : Kho¶ng 150 trang ( dù kiÕn)4. Néi dung:Ch−¬ng 1:Tæng quan vÒ th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 vµ hîp chuÈn IMT-2000 (10 trang) 1.1 Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn c¸c thÕ hÖ th«ng tin di ®éng 1.2 Hîp chuÈn IMT- 2000Ch−¬ng 2: C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn v« tuyÕn trong W-CDMA (40 trang) 2.1 C«ng nghÖ tr¶i phæ W-CDMA (IMT-2000 CDMA-DS) 2.2 C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn c¬ b¶n trong W- CDMA 2.3 C¸c c«ng nghÖ ®Ó t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒnCh−¬ng 3: M¹ng truy nhËp v« tuyÕn trong hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA (50 trang) 3.1 C¸c yªu cÇu vµ môc tiªu thiÕt kÕ ®èi víi hÖ thèng v« tuyÕn W-CDMA 3.2 CÊu tróc m¹ng truy nhËp v« tuyÕn 3.3 C¸c kªnh v« tuyÕn 3.4 C¸c thiÕt bÞ m¹ng truy nhËp v« tuyÕn 1
  3. 3. 3.5 C¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éngCh−¬ng 4: C¸c kü thuËt xö lý ®a ph−¬ng tiÖn (40 trang) 4.1 Tæng quan 4.2 C¸c kü thuËt xö lý tÝn hiÖu ®a ph−¬ng tiÖn ( h×nh ¶nh, ©m thanh vµ tho¹i) 4.3 C¸c kü thuËt xö lý ®èi víi dÞch vô internet di ®éng 4.4 Kü thuËt xö lý tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖnCh−¬ng 5: ViÔn c¶nh c«ng nghÖ cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA (10 trang) 5.1 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ v« tuyÕn 5.2 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ m¹ng 5.3 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ xö lý tÝn hiÖu5. Gi¸o viªn biªn so¹n vμ hiÖu chØnh- Biªn so¹n: Nhãm gi¸o viªn V« tuyÕn cña Trung t©m§µo t¹o B−u chÝnh ViÔn th«ng 1- HiÖu chØnh: C¸c Gi¶ng viªn cña Häc viÖn BCVT vµ Chuyªn viªn cña VNPT (dù kiÕn) 2
  4. 4. Lêi nãi ®Çu Nhu cÇu trao ®æi th«ng tin lµ nhu cÇu thiÕt yÕu trong x· héi hiÖn ®¹i. C¸chÖ thèng th«ng tin di ®éng víi kh¶ n¨ng gióp con ng−êi trao ®æi th«ng tin mäilóc, mäi n¬i ®· ph¸t triÓn rÊt nhanh vµ ®ang trë thµnh kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trongx· héi th«ng tin ngµy nay. B¾t ®Çu tõ c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ ®Çutiªn ra ®êi vµo n¨m 1946, th«ng tin di ®éng ®· liªn tôc ph¸t triÓn vµ ®Õn nay c¸chÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 (3G) ®· ®−îc ®−a vµo khai th¸c th−¬ngm¹i ë nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi. ë ViÖt Nam, c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕhÖ thø ba còng ®· vµ sÏ ®−îc nhanh chãng triÓn khai. §èi víi c¸c nhµ khai th¸cm¹ng di ®éng GSM th× c¸i ®Ých 3G lµ c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng CDMAb¨ng réng (W-CDMA) theo chuÈn IMT-2000. XuÊt ph¸t tõ ®Þnh h−íng nµy, tµiliÖu gi¶ng d¹y vÒ “ HÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA” ®−îc biªn so¹nnh»m cung cÊp cho häc viªn nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ hîp chuÈn IMT-2000,c«ng nghÖ W-CDMA vµ hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA. Tµi liÖu kh«ngchØ ®Ó sö dông cho c¸c kho¸ båi d−ìng ng¾n h¹n mµ cßn cã thÓ sö dông lµm tµiliÖu tham kh¶o cho c¸c c¸n bé kü thuËt ®ang c«ng t¸c trªn m¹ng l−íi cña VNPTvµ c¸c sinh viªn ngµnh §iÖn tö -ViÔn th«ng . Tµi liÖu ®−îc chia lµm 5 ch−¬ng. Ch−¬ng 1 giíi thiÖu tæng quan vÒ qu¸tr×nh ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng, so s¸nh lé tr×nh ph¸t triÓn lªnth«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 tõ cdmaOne vµ GSM, sau cïng lµ phÇn kh¸i qu¸tvÒ hîp chuÈn IMT-2000. Ch−¬ng 2 ®Ò cËp ®Õn c¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn v«tuyÕn trong W-CDMA nh− c«ng nghÖ tr¶i phæ trùc tiÕp, c¸c c«ng nghÖ ®Ó t¨ngdung l−îng ®−êng truyÒn. Ch−¬ng 3 tËp trung m« t¶ m¹ng truy nhËp v« tuyÕntrong hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA víi c¸c thiÕt bÞ m¹ng truy nhËp vµthiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng. Ch−¬ng 4 ®Ò cËp ®Õn c¸c néi dung s©u h¬n vÒ hÖ thèngW-CDMA ®ã lµ c¸c kü thuËt xö lý ®a ph−¬ng tiÖn nh− xö lý h×nh ¶nh, Internet di®éng, tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖn. Cuèi cïng, ch−¬ng 5 giíi thiÖu ®Õn b¹n ®äcnh÷ng viÔn c¶nh c«ng nghÖ cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA. MÆc dï ®· hÕt søc cè g¾ng vµ ®· nhËn ®−îc nhiÒu ý kiÕn ®ãng gãp quÝ b¸utõ c¸c chuyªn gia vµ c¸c ®ång nghiÖp, nh−ng cuèn s¸ch ch¾c ch¾n vÉn kh«ng
  5. 5. tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt, chóng t«i rÊt mong nhËn ®−îc ý kiÕn ®ãng gãp cñab¹n ®äc ®Ó cuèn s¸ch ®−îc hoµn chØnh h¬n. Mäi ®ãng gãp xin göi vÒ Trung t©m §µo t¹o B−u chÝnh ViÔn th«ng 1, ThÞx· Hµ ®«ng, TØnh Hµ t©y. §iÖn tho¹i: 048549607. Th¸ng 12 n¨m 2004 Trung t©m §μo t¹o B−u chÝnh ViÔn th«ng 1
  6. 6. Môc lôcCh−¬ng 1: Tæng quan vÒ th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 vµ hîp chuÈn IMT-2000...................................................................................4 1.1 Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng.....................................4 1. 2. Tæng quan vÒ IMT-2000 .................................................................................9 1.2.1 Môc tiªu cña IMT-2000.................................................................................9 1.2.2 ChuÈn hãa IMT-2000...................................................................................11 1.2.3 B¨ng tÇn IMT-2000......................................................................................13ch−¬ng 2: C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn v« tuyÕn W- CDMA ............15 2.1 C«ng nghÖ tr¶i phæ W- CDMA ......................................................................15 2.1.1 Nguyªn lý tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp (DS-CDMA)..........................................15 2.1.2 M· tr¶i phæ vµ ®ång bé m· tr¶i phæ.............................................................17 2.1.3 CÊu h×nh chøc n¨ng cña m¸y ph¸t vµ m¸y thu v« tuyÕn..............................18 2.1.4 øng dông −u ®iÓm cña c«ng nghÖ W-CDMA trong th«ng tin di ®éng........19 2.2 C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn c¬ b¶n trong W- CDMA...................................22 2.2.1 Ên ®Þnh m· tr¶i phæ hai líp vµ ®iÒu chÕ tr¶i phæ .........................................23 2.2.2 T×m nhËn « ...................................................................................................26 2.2.3 Truy nhËp ngÉu nhiªn ..................................................................................30 2.2.4 C¸c c«ng nghÖ ®Ó tho¶ m·n c¸c yªu cÇu vÒ chÊt l−îng kh¸c nhau trong truyÒn dÉn ®a tèc ®é.....................................................................................31 2.2.5 Ph©n tËp ®a d¹ng .........................................................................................44 2.3 C¸c c«ng nghÖ ®Ó t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒn trong W- CDMA ..........52 2.3.1 ThiÕt bÞ triÖt nhiÔu........................................................................................53 2.3.2 Ph©n tËp dµn anten thÝch øng .......................................................................59ch−¬ng 3: M¹ng truy nhËp v« tuyÕn ........................................................66 3.1 C¸c yªu cÇu vµ môc tiªu thiÕt kÕ ®èi víi hÖ thèng v« tuyÕn W-CDMA ....66 3.2 CÊu tróc m¹ng truy nhËp v« tuyÕn................................................................67 3.2.1 C¸c ®Æc ®iÓm cña W-CDMA .......................................................................67 3.2.2 C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt c¬ b¶n cña W-CDMA ...............................................69 1
  7. 7. 3.2.3 CÊu tróc cña m¹ng truy nhËp v« tuyÕn ........................................................72 3.2.4 C¸c c«ng nghÖ then chèt trong W-CDMA ..................................................73 3.2.5 Kü thuËt thu ph¸t song c«ng (hai chiÒu) ph©n chia theo thêi gian (TDD) vµ Kü thuËt thu ph¸t song c«ng ph©n chia theo tÇn sè (FDD) ..........................77 3.3 C¸c kªnh v« tuyÕn ...........................................................................................77 3.3.1 C¸c kªnh l«gÝc..............................................................................................80 3.3.2 C¸c kªnh truyÒn t¶i .....................................................................................80 3.3.3 C¸c kªnh kªnh vËt lý...................................................................................82 3.4 C¸c thiÕt bÞ m¹ng truy nhËp v« tuyÕn ...........................................................85 3.4.1 Tæng quan vÒ cÊu h×nh hÖ thèng thiÕt bÞ truy nhËp v« tuyÕn.......................85 3.4.2 BTS..............................................................................................................86 3.4.3 RNC .............................................................................................................91 3.4.4 MPE .............................................................................................................92 3.4.5 Anten BS ......................................................................................................94 3.5 C¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng........................................................................100 3.5.1 TriÓn khai c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng ....................................................100 3.5.2 C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt truy nhËp v« tuyÕn vµ c¸c c«ng nghÖ phÇn cøng ....103 3.5.3 UIM............................................................................................................109 3.5.4 C¸c c«ng nghÖ thiÕt bÞ hiÓn thÞ ..................................................................112 3.5.5 Giao diÖn ngoµi ..........................................................................................114 3.5.6 ViÔn c¶nh t−¬ng lai cña c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng...............................119Ch−¬ng 4: C¸c kü thuËt xö lý ®a ph−¬ng tiÖn ...................................121 4.1 Tæng quan ......................................................................................................121 4.2 C¸c kü thuËt xö lý tÝn hiÖu ®a ph−¬ng tiÖn .................................................121 4.2.1 Xö lý h×nh ¶nh............................................................................................121 4.2.2 Xö lý ©m thanh vµ tho¹i .............................................................................128 4.2.3 C¸c hÖ thèng xö lý tÝn hiÖu ®a ph−¬ng tiÖn ...............................................133 4.3 C¸c kü thuËt xö lý ®èi víi dÞch vô Internet di déng...................................139 4.3.1 C¸c dÞch vô ISP di ®éng .............................................................................139 4.3.2 C¸c kü thuËt ph¸t t¸n th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn .........................................144 4.3.3 C¸c ng«n ng÷ ®¸nh dÊu néi dung ..............................................................148 2
  8. 8. 4.3.4 ChuÈn hãa Internet di ®éng (WAP) ...........................................................151 4.4 C¸c kü thuËt xö lý tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖn................................................155 4.4.1 Tæng quan ..................................................................................................155 4.4.2 C¸c xu h−íng tiªu chuÈn hãa.....................................................................156 4.4.3 M« h×nh nguyªn lý.....................................................................................156 4.4.4 M« h×nh triÓn khai .....................................................................................157 4.4.5 Kü thuËt ph¸t tin qu¶ng b¸.........................................................................158Ch−¬ng 5: ViÔn c¶nh c«ng nghÖ cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA.....................................................159 5.1. Tæng quan .....................................................................................................159 5.2. ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ v« tuyÕn..........................................................160 5.2.1 Ph−¬ng thøc TDD ......................................................................................160 5.2.2 Truy nhËp gãi ®−êng xuèng tèc ®é cao (HSPDA) .....................................163 5.3 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ m¹ng................................................................165 5.3.1 Th«ng tin gãi IP trong c¸c m¹ng th«ng tin di ®éng ...................................165 5.3.2 Xu h−íng c«ng nghÖ trong c¸c m¹ng IP...................................................166 5.3.3 TriÓn khai vµ cÊu h×nh m¹ng IP ho¸ hoµn toµn..........................................168 5.4 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ xö lý tÝn hiÖu...................................................169 5.4.1 C«ng nghÖ tr¸nh kÕt nèi chuyÓn tiÕp ........................................................170 5.4.2 C«ng nghÖ m· ho¸ ®a tèc ®é thÝch øng b¨ng réng (AMR-WB) ................171 5.4.3 TruyÒn th«ng ®a ph−¬ng tiÖn theo gãi .......................................................172C¸c tõ viÕt t¾t ...................................................................................................175Tµi liÖu tham kh¶o ..........................................................................................178 3
  9. 9. Ch−¬ng 1 Tæng quan vÒ th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 vμ hîp chuÈn IMT-20001.1 Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng Th«ng tin di ®éng ®· ®−îc ®−a vµo sö dông ®Çu tiªn ë Mü n¨m 1946, khi ®ã nãchØ ®−îc sö dông ë ph¹m vi thµnh phè, hÖ thèng nµy cã 6 kªnh sö dông cÊu tróc «réng víi tÇn sè 150 MHz. MÆc dï c¸c kh¸i niÖm tÕ bµo, c¸c kh¸i niÖm tr¶i phæ, ®iÒuchÕ sè vµ c¸c c«ng nghÖ hiÖn ®¹i kh¸c ®−îc biÕt ®Õn h¬n 50 n¨m tr−íc ®©y, nh−ng cho®Õn ®Çu nh÷ng n¨m 1960 dÞch vô ®iÖn tho¹i di ®éng tÕ bµo míi xuÊt hiÖn trong c¸cd¹ng øng dông vµ khi ®ã nã chØ lµ c¸c söa ®æi thÝch øng cña c¸c hÖ thèng ®iÒu vËn. C¸chÖ thèng di ®éng ®Çu tiªn nµy cã Ýt tiÖn lîi vµ cã dung l−îng rÊt thÊp.Vµo nh÷ng n¨m1980, hÖ thèng ®iÖn tho¹i di ®éng tÕ bµo ®iÒu tÇn song c«ng sö dông kü thuËt ®a truynhËp ph©n chia theo tÇn sè xuÊt hiÖn, ®©y lµ hÖ thèng t−¬ng tù hay cßn gäi lµ hÖ thèngth«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø nhÊt (1G). Các hệ thống thông tin di ®éng tế bào tương tựnæi tiÕng nhÊt lµ: hÖ thèng di động tiên tiến (AMPS), hÖ thèng di ®éng tiªn tiÕn b¨nghÑp (NAMPS), hÖ thèng th«ng tin truy nhËp toµn diÖn (TACS) và Hệ thống NTT. H¹nchÕ cña c¸c hÖ thèng nµy lµ: ph©n bè tÇn sè h¹n chÕ, dung l−îng thÊp, tiÕng ån khãchÞu, kh«ng ®¸p øng ®−îc c¸c dÞch vô míi hÊp dÉn víi kh¸ch hµng v.v... Gi¶i ph¸p ®Ó lo¹i bá c¸c h¹n chÕ trªn lµ chuyÓn sang sö dông kü thuËt th«ng tinsè sö dông c¸c dÞch vô ®a truy nhËp míi. HÖ thèng ®a truy nhËp TDMA ®Çu tiªn ra ®êitrªn thÕ giíi lµ GSM. GSM ®−îc ph¸t triÓn tõ n¨m 1982, CEPT quy ®Þnh viÖc Ên ®ÞnhtÇn sè dÞch vô viÔn th«ng Ch©u ©u ë b¨ng tÇn 900MHz. ë ViÖt Nam hÖ thèng th«ng tindi ®éng ®−îc ®−a vµo ho¹t ®éng vµo n¨m 1993, hiÖn ®ang ®−îc hai c«ng ty VMS vµGPC khai th¸c rÊt hiÖu qu¶, míi ®©y Viettel lµ c«ng ty thø ba ®−a vµo khai th¸c hÖthèng GSM trªn thÞ tr−êng th«ng tin di ®éng ViÖt nam. Song song víi sù ph¸t triÓn cñac¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng tÕ bµo nãi trªn, c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng h¹n chÕcho m¹ng néi h¹t sö dông m¸y cÇm tay kh«ng d©y sè còng ®−îc nghiªn cøu ph¸t triÓn.Hai hÖ thèng ®iÓn h×nh cho lo¹i th«ng tin nµy lµ: DECT (Digital Enhanced cordlessTelecoms) cña ch©u ¢u vµ PHS cña NhËt còng ®· ®−îc ®−a vµo khai th¸c. Ngoµi kü 4
  10. 10. thuËt TDMA, ®Õn n¨m 1995, CDMA ®−îc ®−a vµo sö dông ë mét sè n−íc. C¸c hÖthèng th«ng tin di ®éng kü thuËt sè nãi trªn, sö dông ph−¬ng ph¸p truy nhËp TDMAnh− GSM (Ch©u ¢u), PDC ( NhËt) hoÆc ph−¬ng ph¸p truy nhËp CDMA theo chuÈnn¨m 1995 ( CDMA-IS95) ®Òu thuéc hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 2( 2G). Các hệ thống thông tin tế bào số có nhiều điểm nổi bật như chất lượng thông tinđược cải tiến nhờ các công nghệ xử lý tín hiệu số khác nhau, nhiÒu dịch vụ mới (VD:các dịch vụ phi thoại), kü thuËt mã hóa được cải tiến, tương thích tốt hơn với các mạngsố và phát huy hiệu quả dải phổ vô tuyến. Bảng 1.1 mô tả các thông số cơ bản của cáctiªu chuẩn cho c¸c hệ thống thông tin tế bào số của Nhật Bản, Mỹ và Châu Âu. Ngoàichuẩn IS-95 dùa trªn c«ng nghÖ CDMA, tất cả các chuẩn khác đều dựa trên công nghệTDMA. Bảng 1.1 Các thông số cơ bản của Hệ thống thông tin tế bào số PDC Bắc Mỹ Châu Âu GSM (Nhật Bản) IS-54 IS-95 Băng tÇn 800MHz/1,5 GHz 800 MHz 900 MHz Khoảng cách 50 kHz 50 kHz 1,25 MHz 400 kHz tần số (xen kÏ 25kHz ) (xen kÏ ( xen kÏ 25 kHz ) 200 kHz ) Cơ chế truy TDMA/FDD TDMA/FDD DS- TDMA/FDD nhập CDMA/FDD Cơ chế mã 11,2 kbit/giây 13 kbit/ giây 8,5 kbit/ giây 22,8 kbit/ giây hóa thoại VSELP VSELP QCELP RPE-LTP-LPC 5,6 kbit/giây tốc độ biến 11,4 kbit/giây PSI-CELPP thiªn 4 nÊc EVSI Ph−¬ng ph¸p QPSK QPSK Hướng xuống: GMSK điều chế QPSK Hướng lên: OQPSK * Chú thích: RPE: Mã hóa dự báo kích thích xung đều LTP: Mã hóa dự báo dài hạn LPC: Mã dự báo tuyến tÝnh; FDD: Song công chia tần số; và PSI-CELP: Dự báo tuyến tÝnh kích thích mã - Đổi đồng bộ ©m. §Ó ®¸p øng nhu cÇu ngµy cµng t¨ng cña kh¸ch hµng, hÖ thèng th«ng tin di ®éngthÕ hÖ thø ba -IMT 2000 ®ang ®−îc nghiªn cøu sö dông. Kh¸c víi c¸c hÖ thèng th«ngtin di ®éng thÕ hÖ thø nhÊt (t−¬ng tù) vµ thø 2 ( sè), hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ 5
  11. 11. thø 3 (3G) cã xu thÕ chuÈn ho¸ toµn cÇu vµ kh¶ n¨ng cung cÊp c¸c dÞch vô ë tèc ®é bÝtlªn tíi 2 Mb/s( cã thÓ sö dông truy cËp Internet, truyÒn h×nh vµ thªm nhiÒu dÞch vô míikh¸c). §Ó ph©n biÖt víi hÖ thèng th«ng tin di ®éng b¨ng hÑp hiÖn nay, hÖ thèng th«ngtin di ®éng thÕ hÖ thø 3 cßn ®−îc gäi lµ hÖ thèng th«ng tin di ®éng b¨ng réng. Tõ n¨m2001, c¸c hÖ thèng IMT-2000 sö dông c«ng nghÖ ®a truy nhËp ph©n chia theo m· b¨ngréng (W-CDMA) b¾t ®Çu ®−îc ®−a vµo khai th¸c. Lé tr×nh ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèngth«ng tin di ®éng lªn 3G ®−îc minh ho¹ ë h×nh 1.1. M¹ng lâi IS -41 cdmaOne cdma2000 IS-95B 1x EV-DO cdma One cdma2000 1X IS-95A cdma2000 TDMA 1x EV-DV EDGE W-CDMA GSM GPRS M¹ng lâi GSM 2G 2,5G 3G * cdma2000 1xEV-DO : cdma2000 1xEV-Data Only ( cdma 2000 1X ph¸t triÓn lªn - ChØ dµnh cho sè liÖu) ** cdma2000 1xEV-DV : cdma2000 1xEV-Data/Voice ( cdma 2000 1X ph¸t triÓn lªn - Dµnh cho c¶ sè liÖu vµ tho¹i) H×nh 1.1 Lé tr×nh ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng lªn 3G C¸c b¶ng d−íi ®©y giíi thiÖu tæng quan vÒ c¸c hÖ thèng ë thÕ hÖ 2,5G vµ 3G vµnh÷ng ®Æc ®iÓm khi ph¸t triÓn lªn 3G theo hai h−íng chÝnh trong IMT-2000: Tõ GSMlªn 3G vµ tõ cdmaOne lªn 3G. 6
  12. 12. B¶ng 1.2 Tõ GSM lªn 3G Yªu cÇu GSM CSD GPRS (DÞch EDGE (C¸c IMT-2000 thiÕt bÞ (GSM sè liÖu vô v« tuyÕn tèc ®é sè liÖu CDMA DS truyÒn sè chuyÓn m¹ch gãi chung) bËc cao ®Ó (W-CDMA) liÖu gãi kªnh) ph¸t triÓn GSM ) C¸c m¸y C¸c m¸y di C¸c m¸y di C¸c m¸y di C¸c m¸y di di ®éng ®éng ®¬n mèt ®éng cÇm tay ®éng cÇm tay ®éng cÇm tay cÇm tay (mét chÕ ®é míi míi míi. ho¹t ®éng) kh«ng cã kh¶ n¨ng xö lý sè liÖu gãi C¸c m¸y di C¸c m¸y cÇm ®éng cÇm tay C¸c m¸y cÇm tay CDMA GPRS cho tay EDGE sÏ DS sÏ lµm phÐp lµm viÖc lµm viÖc ë tèc viÖc ë tèc ®é trªn m¹ng ®é lªn tíi 384 lªn tíi GPRS* vµ Kbit/s** trªn 2Mbit/s*** trªn m¹ng c¸c m¹ng trªn c¸c m¹ng GSM ë tèc ®é EDGE vµ 3G. C¸c m¸y sè liÖu 9,6 GPRS vµ ë tèc nµy cã bèn Kbit/s, ®©y lµ ®é 9,6 Kbit/s chÕ ®é ho¹t c¸c m¸y CSD trªn m¹ng ®éng hai chÕ ®é GSM- ®©y lµ ho¹t ®éng. c¸c m¸y CSD ba chÕ ®é ho¹t ®éng. C¬ së h¹ Kh«ng cã kh¶ CÇn l¾p thªm CÇn thay ®æi c¬ C¬ së h¹ tÇng tÇng thiÕt n¨ng xö lý sè c¸c m« ®un së h¹ tÇng míi kÕt nèi bÞ liÖu gãi xö lý sè liÖu m¹ng nhiÒu víi m¹ng hiÖn gãi míi trªn h¬n cã nÒn m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh NÒn t¶ng C«ng nghÖ NÒn GSM CÇn söa ®æi C¬ së h¹ tÇng c«ng nghÖ GSM TDMA TDMA bæ nÒn t¶ng GSM CDMA míi hiÖn cã xung phÇn xö TDMA lý sè liÖu gãi.*: Tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt ®èi víi GPRS lµ 171,2 Kbit/s, tuy nhiªn, trªn thùc tÕ hiÖn nay ch−a ®¹t ®−îc tèc ®é nµy mµ ®iÓn h×nh chØ ®¹t tèc ®é trªn d−íi 50Kbit/s .**: Tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt ®èi víi EDGE lµ 384 Kbit/s, tuy nhiªn, trªn thùc tÕ hiÖn nay chØ ®¹t ®−îc tèc ®é tèi ®a lµ 144 Kbit/s. 7
  13. 13. ***: Tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt ®èi víi W-CDMA lµ 2Mbit/s, tuy nhiªn, trªn thùc tÕ hiÖn nay chØ ®¹t ®−îc tèc ®é tèi ®a lµ 384 Kbit/s. B¶ng 1.3 Tõ cdmaOne lªn 3G Yªu cÇu cdmaOne cdmaOne IMT-2000 IMT-2000 thiÕt bÞ IS-95 A IS-95 B CDMA ®a sãng CDMA ®a sãng truyÒn sè mang 1X mang 3X liÖu gãi (MC 1X) (MC 3X) C¸c m¸y Tiªu chuÈn C¸c m¸y di C¸c m¸y di C¸c m¸y di di ®éng ®éng theo ®éng theo ®éng cÇm tay cÇm tay chuÈn n¨m chuÈn 1X n¨m míi. 1999 2001 C¸c m¸y di C¸c m¸y di ®éng cÇm tay C¸c m¸y di C¸c m¸y di ®éng cÇm tay theo chuÈn IS- ®éng cÇm tay ®éng cÇm tay 3X sÏ lµm viÖc 95A sÏ lµm viÖc theo chuÈn IS- 1X sÏ lµm viÖc trªn m¹ng IS- trªn tÊt c¶ c¸c 95B sÏ lµm viÖc trªn m¹ng IS- 95A ë tèc ®é m¹ng t−¬ng lai: trªn m¹ng IS- 95A ë tèc ®é 14,4Kbit/s, trªn IS-95B, 1X vµ 95A ë tèc ®é 14,4Kbit/s, trªnm¹ng IS-95B ë 3X ë tèc ®é 14,4Kbit/s vµ m¹ng IS-95B ë tèc ®é lªn tíi 14,4 Kbit/s- trªn c¸c m¹ng tèc ®é lªn tíi 114 Kbit/s, trªn ®©y lµ c¸c m¸y IS-95B, 1X vµ 114 Kbit/s, trªnm¹ng 1X ë tèc mét chÕ ®é ho¹t 3X ë tèc ®é lªn m¹ng 1X vµ 3X ®é lªn tíi 307 ®éng. tíi 114 kbit/s* - ë tèc ®é lªn tíikbit/s vµ trªn ®©y lµ c¸c m¸y 307 kbit/s**-m¹ng 3X ë tèc mét chÕ ®é ho¹t ®©y lµ c¸c m¸y ®é lªn tíi ®éng. mét chÕ ®é ho¹t 2 Mbit/s*** - ®éng. ®©y lµ c¸c m¸y mét chÕ ®é ho¹t ®éng. C¬ së h¹ Tiªu chuÈn §−a thªm phÇn 1X yªu cÇu phÇn CÇn söa ®æi cÊu tÇng thiÕt mÒm míi vµo mÒm míi trong tróc m¹ng chÝnh bÞ BSC m¹ng chÝnh vµ vµ bæ xung c¸c c¸c card kªnh card kªnh míi míi t¹i tr¹m t¹i tr¹m gèc gèc. NÒn t¶ng CDMA CDMA CDMA CDMA c«ng nghÖ*: Tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt ®èi víi IS-95B lµ 114 Kbit/s, tuy nhiªn, trªn thùc tÕ hiÖn nay míi ®¹t tèc ®é 64 Kbit/s . 8
  14. 14. **: Tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt ®èi víi cdma2000 1X lµ 307 Kbit/s, tuy nhiªn, trªn thùc tÕ hiÖn nay chØ ®¹t ®−îc tèc ®é tèi ®a lµ 144 Kbit/s.***: Nh− ®· giíi thiÖu trong c¸c h×nh 8.16 vµ 8.17, cdma2000 3X bao gåm cdma2000 1xEV-DO vµ cdma2000 1xEV-DV. Trong ®ã, cdma2000 1xEV-DO cã tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt lªn tíi 2,4 Mbit/s trªn mét sãng mang 1,25 MHz riªng biÖt vµ cdma2000 1xEV-DV tÝch hîp tho¹i vµ sè liÖu trªn cïng mét sãng mang 1,25 MHz cã tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt lªn tíi 4,8 Mbit/s.1. 2. Tæng quan vÒ IMT-20001.2.1 Môc tiªu cña IMT-2000 Những nỗ lực trong nghiên cứu và phát triển đã được thực hiện cho IMT-2000với mục đích cung cấp các dịch vụ đa phương tiện có chất lượng cao, tốc độ cao, khaithác một dải rộng các nội dung bao gồm thoại, số liệu và video trong môi trường diđộng. Hệ thống IMT-2000 có các mục tiêu sau :(1) Các dịch vụ thông tin các nhân nhê nâng cao hiệu suÊt phổ (Cá nhân hóa) Sự nâng cao hơn nữa hiệu quả sử dụng tần số và tối thiểu hóa đầu cuối sẽ chophép thực hiện thông tin giữa "người với máy" và "máy với máy ".(2) Các dịch vụ thông tin xuyên suốt toàn cầu (Toàn cầu hóa) Người sử dụng sẽ có thể thông tin và nhận các dịch vụ đồng nhất ở bất cứ đ©utrên thế giới chỉ với một đầu cuối duy nhất.(3) Các dịch vụ đa phương tiện qua hệ thống truyền dẫn có tốc độ và chất lượng cao (Đa phương tiện) Việc sử dụng băng thông rộng hơn cho phép truyền với chất lượng và tốc độ caomột dung lượng lớn số liệu, hình ảnh tĩnh và video bên cạnh các kết nối thoại. Liên minh Viễn thông Châu Âu (ITU) đã đặt ra các yêu cầu đối với hệ thốngtruyền dẫn vô tuyến IMT-2000 để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện trong nhiềumôi trường khác nhau như mô tả trong Bảng 1.2. Tốc độ truyền yêu cầu là 144kbit/giây trong môi trường di chuyển tốc độ cao, 384 kbit/giây khi di chuyển ở các tốcđộ thấp và 2Mbit/giây trong môi trường trong nhà. Hình 1.2 thể hiện các dịch vụ đa phương tiện trong th«ng tin di động do IMT-2000 cung cấp trong các lĩnh vực kinh doanh, công cộng và cá nhân. 9
  15. 15. (1) Lĩnh vực kinh doanh Các dịch vụ thông tin di động đã được rất nhiều doanh nhân sử dụng ngay từ khimới ra đời. Trong lĩnh vực kinh doanh, ngoài thông tin dữ liệu văn bản, IMT-2000 cònđược sử dụng cho thông tin hình ảnh. Người ta rất trông đợi rằng các dịch vụ này sẽgiúp người sử dụng có thể thu nhận được một lượng lớn số liệu kinh doanh một cáchkịp thời cũng như trao đổi thông tin một cách dễ dàng mọi nơi, mọi lúc.(2) Lĩnh vực công cộng Một ví dụ điển hình về các ứng dụng được sử dụng trong lĩnh vực công cộng làdịch vụ thông tin khẩn cấp đã sử dụng triệt để giá trị tiện lợi của các hệ thống di độngtrong việc giải quyết các trường hợp thảm họa. Các ứng dụng giám sát từ xa với vai tròhiện thực hóa việc thông tin liên lạc " từ máy đến máy " cũng được xem xét sử dụngrộng rãi trong lĩnh vực công cộng. Bảng 1.4 Các yêu cầu đối với Hệ thống truyền dẫn vô tuyến IMT-2000 Trong nhà Người di bộ Trong xe ô tô Tốc độ truyền (kbit/giây) 2048 384 144 Các dịch vụ tiềm năng khác bao gồm các dịch vụ như sử dụng hệ thống di độngnhư một phần của hệ thống giao thông vận tải thông minh (IST), sử dụng i-mode cholái xe an toàn, các hệ thống phương tiện đường thủy dựa trên các mạng thông tin vàcác hệ thống cho người đi bộ.(3) Lĩnh vực cá nhân Lĩnh vực cá nhân đã trở thành một lÜnh vùc quan trọng ®èi víi hệ thống thông tindi động trong những năm gần đây. Với sự ra đời của IMT-2000, các hình thức tiên tiếncủa các dịch vụ Internet di dộng như i-mode dự kiến sẽ trở thành một phần cuả cácứng dụng cá nhân. Trong thông tin hình ảnh, điện thoại video đã xuất hiện, cùng lúctrong lĩnh vực thư tín, thư đa phương tiện đang được trông đợi cho phép người sửdụng có thể gửi kèm theo thư điện tử các bản tin hình ảnh và thoại. Còn đối với dịchvụ cung cấp thông tin, người ta đang hy vọng các dịch vụ cung cấp âm nhạc và hìnhảnh sẽ được chấp nhận rộng rãi trên thị trường. 10
  16. 16. LÜnh vùc kinh LÜnh vùc §iÖn tho¹i video doanh c«ng céng TruyÒn h×nh héi nghÞ Th−¬ng m¹i ®iÖn tö th«ng tin ®Þnh vÞ HÖ thèng t×m M¹ng th«ng tin di HÖ thèng cho ®éng ®a ph−¬ng tiÖn ng−êi cao tuæi vµ Trung t©m y tÕ tõ xa d÷ liÖu LÜnh vùc c¸ nh©n HÖ thèng th«ng tin khÈn cÊp Th−¬ng m¹i ®iÖn tö Nh¹c theo yªu cÇu HÖ thèng y T.V vµ Video tÕ tõ xa theo yªu cÇu S¸ch, b¸o ®iÖn tö T.V t−¬ng t¸c HÖ thèng tù häc t¹i gia HÖ thèng gi¸m s¸t tõ xa C¬ së d÷ liÖu dÞch vôth«ng tin Game t−¬ng t¸c H×nh 1.2 C¸c dÞch vô ®a ph−¬ng tiÖn trong th«ng tin di ®éng1.2.2 ChuÈn hãa IMT-2000 Nghiên cứu về IMT-2000 đã được Bộ phận thông tin vô tuyến cña ITU(ITU-R) bắt đầu thực hiện từ năm 1985, ban đầu có tên là Hệ thống Viễn thông diđộng mặt đất công cộng tương lai (FPLMTS) nhằm đạt được những mục tiêu đã kểtrên. Cùng với nghiên cứu này, Bộ phận chuẩn hóa Viễn thông cña ITU (ITU-T) đã coiviệc nghiên cứu IMT-2000 là một nhiệm vụ quan trọng và đã tiến hành các nghiên cứuvề các giao thức báo hiệu lớp trên, các nhận dạng, các dịch vụ, mã hóa thoại/hình ảnh,v.v…Tiếp theo các nghiên cứu này là các nghiên cứu về các thông số kỹ thuật chi tiếtdo Dự án đối tác thế hệ 3 (3GPP) thực hiện và những nỗ lực nhằm xây dựng sự thốngnhất chung giữa các tổ chức hướng tới sự phát triển của một giao diện vô tuyến đượcchuẩn hóa. Các hoạt động chuẩn hóa IMT-2000 trong ITU-R ban đầu có tên là FPLMTS.ITU-R bắt đầu các nghiên cứu với việc làm rõ khái niệm hệ thống IMT-2000, bao gồm 11
  17. 17. cả các hệ thống vệ tinh và mặt đất. ITU-R đã thống nhất các kiến nghị liên quan đếncác nguyên tắc và khái niệm cơ bản, tiếp theo là các kiến nghị về khung chung và cácyêu cầu của IMT-2000. Sau đó, ITU-R bắt đầu chuẩn bị một kiến nghị về giao diện vôtuyến nhằm đáp ứng những yêu cầu đặt ra trong các kiến nghị này. Trước hết, ITU-R làm rõ những yêu cầu tối thiểu đối với giao diện vô tuyếnIMT-2000. Bảng 1.4 mô tả những yêu cầu này. Đáp lại, các quốc gia và tổ chức đượcyêu cầu đề xuất một giao diện vô tuyến có thể thoả mãn các yêu cầu này vào tháng6/1998. Ngoài ITU, cßn cã các quốc gia, khu vực và các tổ chức cũng tiến hành cácnghiên cứu như ARIB của Nhật và ETSI. Kết quả là 10 hệ thống thông tin mặt đất và06 hệ thống vệ tinh đã được đề xuất lên ITU-R, tất cả các đề xuất này sau đó đã đượcđánh giá bởi một nhóm đánh giá gồm nhiều nước và tổ chức khác nhau. Sau khi các hệthống này được xác nhận là thỏa mãn yêu cầu của IMT-2000, các đặc tính chủ yếu củagiao diện vô tuyến được cải tiến trên cơ sở xem xét các đặc tính tần số vô tuyến (RF)và các đặc tính băng gốc quan trọng. Những nỗ lực đồng thời xảy ra nhằm tạo dựng®−îc sự thống nhất giữa những người chủ trương xây dựng một giao diện vô tuyếnchuẩn, được thể hiện trong bản kiến nghị về các thông số cơ bản tháng 3/1999. Tạicuộc họp cuối cùng tháng 11/1999, ITU TG8/1 đã đạt được một thỏa thuận về kiếnnghị đối với các thông số kỹ thuật chi tiết của giao diện vô tuyến, bao gồm các thôngsố liên quan đến các lớp cao hơn. Bản kiến nghị dự thảo này đã được chính thức thôngqua như một bản kiến nghị của ITU tại Hội nghị RA-2000 tổ chức vào tháng 5/2000.Như mô tả trong hình 1.3 và 1.4, bản kiến nghị đã đưa ra các nội dung liên quan đếngiao diện vô tuyến IMT-2000 như sau: 1. Chuẩn giao diện vô tuyến bao gồm các công nghệ CDMA và TDMA 2. CDMA bao gồm phương thức tr¶i phæ trực tiếp song công phân chia theo tần số (FDD), phương thức đa sóng mang FDD và phương thức song công phân chia theo thời gian (TDD). Tốc độ chip t−¬ng øng của phương thức tr¶i phæ trực tiếp FDD và đa sóng mang FDD là 3,84 Mc/s và 3,6864 Mc/s. 3. Nhóm TDMA bao gồm phương thức sóng mang đơn FDD và phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) / TDMA. 12
  18. 18. 4. Mỗi công nghệ vô tuyến này phải có thể hoạt động trên hai mạng lõi 3G chính [ Ví dụ : phiên bản của GSM và ANSI-41 (Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ)] C¸c khuyÕn nghị nêu các thông số kỹ thuật của mỗi phương thức; trong đóphương thức tr¶i phæ trực tiếp được gọi là W-CDMA. CDMA IMT-2000 CDMA Tr¶i phæ trực tiếp (3,84 Mc/s) Giao diện vô IMT -2000 CDMA Đa sóng mang (3,6864 Mc/s) tuyến mặt đất IMT-2000 IMT-2000 CDMA TDD TDMA IMT-2000 Sóng mang đơn IMT-2000 FDMA/TDMA Hình 1.3 Cấu hình giao diện vô tuyến IMT-2000 IMT-2000 IMT-2000 IMT-2000 IMT-2000 IMT-2000 Giao diện CDMA trải CDMA đa CDMA sóng mang FDMA/ vô tuyến phổ trực tiếp sóng mang TDD đơn TDMA Kết nối linh hoạt giữa giao diện vô tuyến và mạng lõi GSM MAP ANSI-41 Mạng lõi Cơ sở IP tăng cường tăng cường H×nh 1.4 KÕt nèi gi÷a c¸c giao diÖn v« tuyÕn vµ c¸c m¹ng lâi1.2.3 B¨ng tÇn IMT-2000 B¨ng tÇn cho IMT-2000 ®· ®−îc qui ®Þnh t¹i Héi nghÞ qu¶n lý v« tuyÕn thÕ giíi -92 (WARC-92) vµo n¨m 1992. Mét d¶i phæ 230 MHz trong b¨ng tÇn 2 GHz (1885-2025 MHz, 2110-2200 MHz) ®· ®−îc ph©n chia cho IMT-2000. Tuy nhiªn, sù bïng næ 13
  19. 19. nhu cÇu ®èi víi th«ng tin di ®éng vµ c¸c xu h−íng ®a ph−¬ng tiÖn trong th«ng tin di®éng ®· khiÕn cho ITU-R dù ®o¸n vµo gi÷a n¨m 1999 vµ 2000 r»ng b¨ng tÇn IMT-2000 sÏ trë nªn kh«ng ®ñ trong t−¬ng lai gÇn. §Æc biÖt, ITU-R dù b¸o sè thuª baoIMT-2000 sÏ ®¹t con sè 200 triÖu thuª bao trªn toµn thÕ giíi vµo n¨m 2010, ®ång thêi,ITU-R còng nhËn thÊy cÇn ph¶i ®¶m b¶o mét b¨ng tÇn chung toµn cÇu ®Ó ®¹t ®−îc gi¸thµnh thÊp h¬n nhê viÖc sö dông chung c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi IMT-2000 trªn ph¹m vitoµn cÇu vµ ph¸t triÓn c¸c chØ tiªu kü thuËt chung cho c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi. ITU-R −íctÝnh r»ng vµo n¨m 2010 sÏ thiÕu b¨ng th«ng kho¶ng 160MHz cho c¸c hÖ thèng th«ngtin mÆt ®Êt vµ 2 x 67 MHz cho c¸c hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh trªn thÕ giíi. §Ó ®¸p øngdù b¸o nµy, Héi nghÞ th«ng tin v« tuyÕn thÕ giíi 2000 (WRC-2000) ®· ®Ò xuÊt dµnhc¸c b¨ng tÇn 800 MHz ( 806-960 MHz), 1,7 GHz ( 1710-1885 MHz) vµ 2,5 GHz(2500-2690 MHz) ®Ó sö dông cho IMT-2000 trªn thÕ giíi trong t−¬ng lai, cßn viÖcph©n chia thÝch hîp c¸c tÇn sè trong c¸c b¨ng tÇn nµy bëi mçi quèc gia sÏ theo nhu cÇutrong n−íc vµ c¸c øng dông th−¬ng m¹i kh¸c. 14
  20. 20. ch−¬ng 2 C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn v« tuyÕn W- CDMA2.1 C«ng nghÖ tr¶i phæ W- CDMA2.1.1 Nguyªn lý tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp (DS-CDMA) Tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp (DS) ®−îc sö dông cho hÖ thèng di ®éng CDMA thÕ hÖthø hai cña Mü, hÖ thèng CDMA-WLL cña NhËt vµ hiÖn ®ang ®−îc sö dông trong c¸chÖ thèng di ®éng thÕ hÖ thø ba W-CDMA. Trong c¸c hÖ thèng tr¶i phæ DS, mét sè liÖu b¨ng gèc d¹ng nhÞ ph©n l−ìng cùc®iÓn h×nh cã tèc ®é ký hiÖu (1/Ts) sÏ ®−îc nh©n víi mét chuçi nhÞ ph©n l−ìng cùc gi¶ngÉu nhiªn cã tèc ®é "chip " (1/Tc) lín h¬n nhiÒu so víi tèc ®é ký hiÖu (TS = NTc). Nh−minh ho¹ kh¸i qu¸t trong h×nh 2.1, hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh nµy lµ tr¶i réng ®é réng b¨ngtøc thêi cña d¹ng sãng theo hÖ sè N, víi cïng mét møc c«ng suÊt tÝn hiÖu lµm cho mËt®é phæ c«ng suÊt cña tÝn hiÖu trë nªn kh¸ thÊp vµ " gièng nh− t¹p ©m ". Trong h×nh2.3, tr×nh bµy mét phæ RF ®¬n biªn, c«ng suÊt tÝn hiÖu ®−îc biÓu thÞ lµ PS = A1W =A0B, chøng tá r»ng mËt ®é phæ c«ng suÊt cña tÝn hiÖu tr¶i phæ gi¶m ®i mét hÖ sè A1/A0= B/W =1/ N so víi møc khi kh«ng tr¶i phæ. T¹i phÝa m¸y thu, "qu¸ tr×nh gi¶i tr¶i phæ"(nh©n víi cïng mét chuçi nhÞ ph©n ®−îc dïng ®Ó tr¶i phæ ë phÝa m¸y ph¸t) vµ gi¶i ®iÒuchÕ sÏ kh«i phôc l¹i ®−îc sè liÖu b¨ng gèc nguyªn thuû, cho phÐp m¸y thu läc bá phÇnlín nhiÔu b¨ng réng. Gi¶ sö r»ng bé läc ®Çu vµo m¸y thu nhËn tÝn hiÖu cÇn thu cã ®éréng b¨ng W Hz ( nh− h×nh 2.3), th× m¸y thu còng thu c¶ c¸c nhiÔu trong ®é réngb¨ng nµy. Trong h×nh nµy, gi¶ thiÕt r»ng møc nhiÔu lµ No cã thÓ t−¬ng ®èi lín so víimøc thu lµm cho tû sè SNR cña tÝn hiÖu RF lµ (SNR)RF = A1 /No < 1. Nh−ng sau khitr¶i phæ, ®é réng b¨ng cña tÝn hiÖu cÇn thu gi¶m ®Õn gi¸ trÞ ban ®Çu B, trong khi ®éréng b¨ng cña nhiÔu vÉn lµ W. Nh− vËy, qu¸ tr×nh läc ®èi víi ®é réng b¨ng tÇn tÝn hiÖucã thÓ ®−îc sö dông ®Ó lo¹i bá c«ng suÊt nhiÔu trong SNR cña sè liÖu b¨ng gèc. A0 B A0 A W = = N . 1 = .( SNR) RF (SNR)B¨ng gèc = N 0 B N 0 N0 B (2.1) 15
  21. 21. Phæ RF §iÒu chÕ D¹ng sãng sãng mang sè liÖu D¹ng sãng tr¶i phæa. PhÝa ph¸t cña hÖ thèng Gi¶i tr¶i phæ vµ D¹ng sãng sè liÖu ®· gi¶i ®iÒu chÕ Läc ®−îc kh«i phôc Phæ tÝn hiÖu sau gi¶i NhiÔu ®iÒu chÕb. PhÝa thu cña hÖ thèng H×nh 2.1 HÖ thèng tr¶i phæ DS-CDMA 16
  22. 22. Mét ®é lîi xö lý N = W/B = tû sè cña tèc ®é chÝp / tèc ®é ký hiÖu vµ cßn ®−îc gäilµ hÖ sè tr¶i phæ (SF) thÓ hiÖn møc ®é chèng nhiÔu b¨ng réng sÏ ®¹t ®−îc nhê sö dôngqu¸ tr×nh trén (nh©n) vµ läc (t−¬ng quan). NÕu thu ®−îc mét b¶n sao bÞ trÔ cña tÝn hiÖucÇn thu (tøc lµ mét thµnh phÇn sãng trong hiÖu øng nhiÒu tia ), qu¸ tr×nh trén bëi c¸csãng tr¶i phæ ë m¸y thu kh«ng lµm gi¶m ®é réng b¨ng tÇn cña tÝn hiÖu nµy nÕu hµmt−¬ng quan cña d¹ng sãng tr¶i phæ cã c¸c thuéc tÝnh mong muèn nhÊt ®Þnh tho¶ m·nbëi c¸c chuçi gi¶ ngÉu nhiªn. Nh− vËy, hÖ thèng tr¶i phæ DS thu ®−îc mét ®é lîi xö lýchèng nhiÔu do hiÖn t−îng nhiÒu tia tõ tÝn hiÖu cÇn thu còng nh− chèng hiÖn t−îngjamming hoÆc nhiÔu tõ nh÷ng thuª bao kh¸c. Kh¶ n¨ng nµy cña hÖ thèng tr¶i phæ DS®Ó t¸ch ra tÝn hiÖu cÇn thu vµ khö nhiÔu do hiÖn t−îng nhiÒu tia ®· ®−îc khai th¸c bëimét kü thuËt thu gäi lµ " rake", kü thuËt nµy sÏ thu c¸c tia sãng ®Õn m¸y thu qua nhiÒu®−êng kh¸c nhau (multipath) sö dông c¸c m¹ch ph¸t chuçi PN cã c¸c thêi gian trÔkh¸c nhau, s¾p xÕp l¹i c¸c tia sãng nµy theo thêi gian vµ sau ®ã kÕt hîp chóng ®Ó thu®−îc mét ®é lîi ph©n tËp ( kü thuËt thu rake sÏ ®−îc ®Ò cËp ®Õn ë phÇn sau).2.1.2 M· tr¶i phæ vµ ®ång bé m· tr¶i phæ Cã mét sè yªu cÇu nhÊt ®Þnh ®èi víi c¸c m· tr¶i phæ, trong ®ã ®Æc biÖt quan tränglµ yªu cÇu: ®Ønh tù t−¬ng quan ph¶i nhän (®¹t cùc ®¹i t¹i mét ®iÓm) khi ®ång bé (dÞchthêi = 0) vµ ph¶i ®¹t cùc tiÓu t¹i c¸c ®iÓm kh¸c ( khi dÞch thêi kh¸c 0 vµ khi xÐt mèit−¬ng quan gi÷a c¸c m· kh¸c nhau ë mäi thêi ®iÓm). Mét lo¹i m· ®¸p øng ®−îc yªucÇu nµy lµ m· Gold, cÊu tróc cña bé m· nµy ®−îc tr×nh bµy trong h×nh 2.3, ®©y còngchÝnh lµ cÊu tróc bé m· ngÉu nhiªn ®−îc sö dông ë ®−êng xuèng cña W-CDMA. C¸cchuçi m· nµy cã chu kú b»ng hµm mò 2n ( n >= 3), trong ®ã c¸c sè 0 sÏ ®−îc thay b»ngc¸c sè "-1" vµ ®−îc gäi lµ c¸c m· Gold trùc giao. Cã mét lo¹i m· kh¸c còng lµ m· trùcgiao ®ã lµ m· Walsh, m· nµy ®−îc t¹o ra bëi c¸c ma trËn Hadamard ( tham kh¶o tµiliÖu c«ng nghÖ CDMA cña dù ¸n JICA-PTTC1 ). Sè c¸c tõ m· Walsh vµ c¸c tõ m·Gold trùc giao b»ng víi ®é dµi cña mçi tõ m· vµ b»ng víi hÖ sè tr¶i phæ (SF) cña lo¹im· ®ã. Do ®ã, sè c¸c m· tr¶i phæ cã thÓ ®−îc sö dông trong mét « sÏ bÞ giíi h¹n vµkh«ng thÓ më réng dung l−îng hÖ thèng. §Ó cã thÓ sö dông cïng c¸c chuçi m· trùcgiao lÆp l¹i trong mçi «, hai líp m· tr¶i phæ ®−îc sö dông b»ng viÖc kÕt hîp tr¶i phæb»ng c¸c m· trùc giao víi tr¶i phæ b»ng c¸c m· ngÉu nhiªn (cã ®é dµi lín h¬n). 17
  23. 23. §Ó lÊy ra ®−îc c¸c sè liÖu tin tøc, thuª di ®éng ®Ých cÇn thùc hiÖn viÖc ®ång bém· tr¶i phæ víi hai qu¸ tr×nh lµ t×m nhËn vµ b¸m ®ång bé, trong ®ã qu¸ tr×nh b¸m ®ångbé duy tr× ®Þnh thêi ®ång bé trong kho¶ng ± 1 chip so víi ®ång bé t×m nhËn ®−îc. Bégi¶i tr¶i phæ cã thÓ lµ mét bé t−¬ng quan tr−ît. Trong W-CDMA, bé t−¬ng quan tr−îtth−êng ®−îc sö dông, trong khi MF th−êng ®−îc sö dông trong b−íc ®Çu tiªn cña qu¸tr×nh t×m nhËn « ba b−íc ®−îc ®Ò cËp ë phÇn 2.2.2. §Ó b¸m ®ång bé, vßng kho¸ trÔ(DLL) th−êng ®−îc sö dông, trong ®ã viÖc x¸c ®Þnh lçi ®Þnh thêi ( ®−êng cong S) theotham chiÕu tíi ®Ønh t−¬ng quan ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch dÞch ®Þnh thêi ®ång bé cñac¸c m· tr¶i phæ b»ng ± Δ ( th«ng th−êng, Δ = 1/2 ®é dµi chip) vµ ®iÒu chØnh ®Þnh thêicña b¶n sao m· tr¶i phæ ®Ó gi¶m thiÓu lçi ®Þnh thêi. Trong m«i tr−êng th«ng tin di®éng ®a ®−êng, c«ng suÊt thu vµ thêi gian trÔ thay ®æi rÊt kh¸c nhau trong mçi ®−êngtruyÒn. ë m«i tr−êng nh− vËy, viÖc t×m nhËn ®−êng truyÒn th−êng dùa trªn th«ng tin vÒ®é trÔ c«ng suÊt tÝn hiÖu .2.1.3 CÊu h×nh chøc n¨ng cña m¸y ph¸t vµ m¸y thu v« tuyÕn2.1.3.1 C¸c chøc n¨ng phÇn ph¸t C¸c chøc n¨ng cña phÇn ph¸t ®−îc m« t¶ d−íi ®©y. Sau khi m· ho¸, g¾n c¸c m·söa lçi vµ xö lý ®an xen, tÝn hiÖu tho¹i vµ sè liÖu ®−îc ®iÒu chÕ ë phÇn tr¶i phæ. Sau ®ãtÝn hiÖu ®−îc ®iÒu chÕ trùc giao vµ göi ®i trªn sãng mang ph¸t ®Õn m¸y ph¸t v« tuyÕn. Sè liÖu M· ho¸ G¾n c¸c m· §iÒu chÕ ph¸t söa lçi tr¶i phæ §an xen §iÒu chÕ M¸y ph¸t trùc giao RF H×nh 2.2 C¸c chøc n¨ng phÇn ph¸t trong hÖ thèng DS-CDMA 18
  24. 24. 2.1.3.2 C¸c chøc n¨ng phÇn thu TÝn hiÖu thu ®−îc gi¶i ®iÒu chÕ trùc giao sau khi biÕn ®æi tÇn sè vµ lo¹i bá t¹p©m. TiÕp theo, tÝn hiÖu thu ®−îc ®−a ®Õn phÇn xö lý tæng hîp quÐt (rake synthesizing),söa lçi vµ gi¶i xen kÏ, sau ®ã ®Õn phÇn gi¶i m· kªnh ®Ó thu l¹i tÝn hiÖu ban ®Çu. Sè liÖu thu Gi¶i Gi¶i KÕt hîp tÝn hiÖu (tõ m¸y ®iÒu chÕ Gi¶i tr¶i thu Rake thu v« trùc phæ m· tuyÕn ) giao Söa lçi kªnh Gi¶i ®an xen H×nh 2.3 C¸c chøc n¨ng phÇn thu trong hÖ thèng DS-CDMA2.1.4 øng dông c¸c −u ®iÓm cña c«ng nghÖ W-CDMA trong c¸c hÖ thèng di ®éng(i) §iÒu chØnh c«ng suÊt ph¸t (TPC) HÖ thèng W-CDMA cung cÊp chøc n¨ng ®iÒu khiÓn c«ng suÊt hai chiÒu, chiÒu®i(tõ BS tíi m¸y di ®éng ) vµ chiÒu vÒ ( tõ m¸y di ®éng tíi BS ) ®Ó n©ng cao dungl−îng, ®¶m b¶o dÞch vô tho¹i chÊt l−îng cao vµ c¸c lîi Ých kh¸c. Môc ®Ých cña viÖc®iÒu khiÓn c«ng suÊt ph¸t ë m¸y di ®éng lµ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ph¸t sao cho tÝn hiÖuph¸t cña tÊt c¶ c¸c m¸y di ®éng trong cïng mét vïng phôc vô cã thÓ ®−îc thu víi métc−êng ®é (c«ng suÊt) danh ®Þnh t¹i m¸y thu cña BS. Khi c«ng suÊt ph¸t cña tÊt c¶ c¸cm¸y di ®éng trong vïng phôc vô ®−îc ®iÒu khiÓn nh− vËy th× tæng c«ng suÊt thu t¹im¸y thu cña BS b»ng c«ng suÊt thu danh ®Þnh nh©n víi sè m¸y di ®éng. CÇn ph¶i tèi −u ho¸ c¸c lîi Ých cña hÖ thèng W-CDMA b»ng c¸ch t¨ng sè l−îngc¸c cuéc gäi ®ång thêi trong mét b¨ng tÇn cho tr−íc. Dung l−îng hÖ thèng ®−îc t¨nglªn tèi ®a khi tÝn hiÖu ph¸t cña m¸y di ®éng ®−îc thu bëi BS cã tû sè tÝn hiÖu trªn nhiÔuë møc yªu cÇu tèi thiÓu nhê viÖc ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ph¸t ë m¸y di ®éng. ChÊt l−îngth«ng tin cña m¸y di ®éng sÏ gi¶m nÕu tÝn hiÖu cña m¸y di ®éng ®−îc thu bëi BS qu¸yÕu. NÕu tÝn hiÖu cña m¸y di ®éng qu¸ khoÎ th× chÊt l−îng th«ng tin cña m¸y di ®éngsÏ ®−îc c¶i thiÖn nh−ng nhiÔu tíi c¸c m¸y di ®éng kh¸c cïng sö dông mét kªnh sÏ t¨nglªn lµm cho chÊt l−îng cuéc gäi cña c¸c thuª bao kh¸c sÏ gi¶m nÕu nh− dung l−îng tèi®a kh«ng gi¶m. 19
  25. 25. (ii) Kh¶ n¨ng t¸i sö dông tÇn sè TÊt c¶ c¸c BS ®Òu sö dông l¹i (t¸i sö dông) kªnh b¨ng réng trong hÖ thèngW-CDMA. Tæng l−îng nhiÔu trong tÝn hiÖu cña m¸y di ®éng thu nhËn tõ BS lµ tængl−îng nhiÔu g©y ra bëi c¸c m¸y di ®éng kh¸c trong cïng BS vµ l−îng nhiÔu g©y ra bëic¸c m¸y di ®éng ë c¸c BS l©n cËn. Nãi c¸ch kh¸c, mçi tÝn hiÖu cña mét m¸y di ®éngg©y nhiÔu tíi tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu cña c¸c m¸y di ®éng kh¸c. Tæng l−îng nhiÔu tõ tÊt c¶c¸c m¸y di ®éng trong c¸c BS l©n cËn th× b»ng mét nöa tæng l−îng nhiÔu tõ c¸c m¸y di®éng trong cïng mét BS. HiÖu suÊt t¸i sö dông tÇn sè cña BS v« h−íng lµ kho¶ng 65%. H×nh 2.4 miªu t¶ nhiÔu tõ c¸c BS l©n cËn theo %. L−îng nhiÔu tõ mçi BS trongvßng ngo¹i vi thø nhÊt t−¬ng øng víi 6% tæng l−îng nhiÔu. Nh− vËy tæng l−îng nhiÔu tõ vßng ngo¹i vi thø nhÊt lµ 6 lÇn 6%, tøc lµ 36 %, tængl−îng nhiÔu do vßng thø hai vµ c¸c vßng ngoµi lµ nhá h¬n 4%. Trong tr−êng hîp antenBS cã ®Þnh h−íng ( tøc lµ anten sÐc t¬ 120o ) ®−îc sö dông th× l−îng nhiÔu trung b×nhgi¶m xuèng 1/3 v× mçi anten kiÓm so¸t Ýt ®i chØ cßn 1/3 sè l−îng m¸y di ®éng trongmét BS. Do ®ã, dung l−îng ®−îc cung cÊp bëi toµn bé hÖ thèng t¨ng lªn xÊp xØ 3 lÇn. H×nh 2.4 NhiÔu tõ c¸c BS l©n cËn(iii) Cung cÊp linh ho¹t c¸c dÞch vô víi tèc ®é truyÒn dÉn thay ®æi Nhê c¸c kü thuËt ®iÒu chØnh c«ng suÊt ph¸t (TPC) vµ m· hãa nguån ®a tèc ®é mµhÖ thèng W-CDMA cã mét sù t−¬ng quan linh ho¹t gi÷a sè thuª bao vµ cÊp dÞch vô. VÝdô, ng−êi sö dông hÖ thèng cã thÓ t¨ng tæng sè kªnh kh¶ dông nÕu chÊp nhËn tû sè lçi 20
  26. 26. bÝt cao. Nhê chøc n¨ng nµy mµ cã thÓ tr¸nh ®−îc viÖc t¾c nghÏn cuéc gäi do t¾c nghÏnkªnh trong khi chuyÓn giao. Trong hÖ thèng TDMA sè vµ hÖ thèng t−¬ng tù th× cuéc gäi sÏ ®−îc Ên ®Þnh tíi®−êng truyÒn kh¸c hoÆc sÏ x¶y ra t¾c nghÏn cuéc gäi trong tr−êng hîp t¾c nghÏn kªnhkhi chuyÓn giao. Nh−ng trong hÖ thèng W-CDMA th× cã thÓ tho¶ m·n thªm sè cuécgäi b»ng c¸ch chÊp nhËn t¨ng tû lÖ lçi bÝt cho tíi khi cuéc gäi kh¸c hoµn thµnh. HÖthèng W-CDMA còng sö dông cÊp dÞch vô ®Ó cung cÊp dÞch vô chÊt l−îng cao (tèc ®étruyÒn dÉn cao ) theo gi¸ thµnh dÞch vô vµ Ên ®Þnh c«ng suÊt (dung l−îng ) cao h¬n chong−êi sö dông dÞch vô cao cÊp. Cã thÓ cung cÊp thø tù −u tiªn cao h¬n khi chuyÓn giaocho ng−êi sö dông dÞch vô cao cÊp so víi ng−êi sö dông dÞch vô th«ng th−êng.(iv) Thu hiÖu qu¶ c¸c tÝn hiÖu ®a ®−êng nhê kü thuËt thu RAKE C¸c m¸y thu trong W-CDMA sö dông kü thuËt thu ph©n tËp nhiÒu anten (thuRAKE). Trong kü thuËt nµy, khèi thu RAKE cã bé ®iÒu khiÓn ®a ®−êng ®Ó t¸ch rad¹ng sãng PN nhê sö dông c¸c bé t−¬ng quan song song. M¸y di ®éng sö dông ba bét−¬ng quan, cßn BS sö dông bèn bé t−¬ng quan. Nhê ®ã, khèi thu RAKE sÏ t×m thu tÝnhiÖu qua mçi ®−êng, tæ hîp vµ gi¶i ®iÒu chÕ tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu thu ®−îc. HiÖn t−îngpha ®inh cã thÓ x¶y ra trong mçi tÝn hiÖu thu nh−ng kh«ng cã sù t−¬ng quan gi÷a c¸c®−êng thu. V× vËy, tæ hîp cña c¸c tÝn hiÖu thu ®−îc cã ®é tin cËy rÊt cao, v× kh¶ n¨ngx¶y ra hiÖn t−îng pha ®inh ®ång thêi trong tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu thu lµ cùc kú thÊp. NhiÒu bé t¸ch t−¬ng quan cho phÐp th«ng tin ®ång thêi víi hai BS ®Ó qu¸ tr×nhchuyÓn giao mÒm cã sù tham gia (hç trî) cña m¸y di ®éng cã thÓ thùc hiÖn ®−îc.(v) ChuyÓn giao mÒm (ph©n tËp tr¹m gèc) cã sù tham gia cña m¸y di ®éng Nh− miªu t¶ trong h×nh 2.5, c¶ BS ban ®Çu vµ BS míi cïng tham gia vµo viÖcchuyÓn giao cuéc gäi ®èi víi chuyÓn giao mÒm. ViÖc chuyÓn giao cuéc gäi theo tr×nh tù: BS ban ®Çu, c¶ hai BS vµ BS míi. L−îc®å nµy lµm tèi thiÓu ho¸ sù gi¸n ®o¹n cuéc gäi vµ lµm cho ng−êi sö dông kh«ng nhËnthÊy tr¹ng th¸i chuyÓn giao. Nh− vËy, trong khi hÖ thèng t−¬ng tù vµ hÖ thèng TDMAsè chÊp nhËn h×nh thøc chuyÓn giao " c¾t tr−íc khi nèi " th× ph−¬ng ph¸p chuyÓn giaomÒm cña hÖ thèng W-CDMA chän h×nh thøc " nèi tr−íc khi c¾t". 21
  27. 27. Sau khi thiÕt lËp cuéc gäi, m¸y di ®éng tiÕp tôc t×m tÝn hiÖu cña BS l©n cËn ®Ó sos¸nh c−êng ®é tÝn hiÖu cña « l©n cËn víi c−êng ®é tÝn hiÖu cña « ®ang sö dông. NÕuc−êng ®é tÝn hiÖu ®¹t tíi mét møc nhÊt ®Þnh nµo ®ã, tøc lµ m¸y di ®éng ®· di chuyÓnsang vïng phôc vô cña mét BS míi vµ qu¸ tr×nh chuyÓn giao cã thÓ b¾t ®Çu. M¸y di®éng göi b¶n tin ®iÒu khiÓn tíi MSC ®Ó th«ng b¸o vÒ c−êng ®é tÝn hiÖu vµ sè hiÖu cñaBS míi. Sau ®ã, MSC thiÕt lËp mét ®−êng truyÒn míi gi÷a m¸y di ®éng vµ BS míi vµb¾t ®Çu qu¸ tr×nh chuyÓn giao trong khi vÉn gi÷ ®−êng truyÒn ban ®Çu. Trong tr−ênghîp m¸y di ®éng ®ang ë trong mét vïng chuyÓn giao gi÷a hai BS th× cuéc gäi ®−îc trîgióp bëi c¶ hai BS sao cho qu¸ tr×nh chuyÓn giao cã thÓ ®−îc thùc hiÖn mµ kh«ng cãhiÖn t−îng "ping- pong" gi÷a chóng. BS ban ®Çu ngõng trî gióp cho cuéc gäi khi kÕtnèi cuéc gäi víi BS míi ®· ®−îc thùc hiÖn thµnh c«ng. H×nh 2.5 §−êng truyÒn trong qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm2.2 C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn c¬ b¶n trong W- CDMA W-CDMA chiÕm mét ®é réng b¨ng tÇn kho¶ng 5 MHz b»ng c¸ch øng dông c«ngnghÖ truy nhËp v« tuyÕn DS-CDMA víi c¸c ®Æc tÝnh ®· ®Ò cËp ë trªn. §é réng b¨ngtÇn lín h¬n t¹o cho W-CDMA cã kh¶ n¨ng ph©n chia vµ kÕt hîp c¸c tÝn hiÖu thu ®·truyÒn lan qua c¸c kªnh pha ®inh nhiÒu tia, gióp c¶i thiÖn chÊt l−îng thu nhê ph©n tËpthêi gian RAKE. ChÝnh nhê b¨ng th«ng réng mµ W-CDMA cã thÓ cho phÐp mét sèl−îng lín c¸c thuª bao th«ng tin ë tèc ®é cao, vÝ dô ë tèc ®é 64 vµ 384 kbit/s ( c¸c thönghiÖm ®· cho thÊy truyÒn dÉn sè liÖu chÊt l−îng cao ë tèc ®é 2 Mbit/s còng cã thÓthùc hiÖn ®−îc víi ®é réng b¨ng tÇn 5 MHz ). Ngoµi ra, cßn nhiÒu lîi Ých kh¸c cñab¨ng th«ng réng mµ W-CDMA cã thÓ khai th¸c cho c¸c c«ng nghÖ truy nhËp v« tuyÕn®−îc tr×nh bµy d−íi ®©y. 22
  28. 28. 2.2.1 Ên ®Þnh m· tr¶i phæ hai líp vµ ®iÒu chÕ tr¶i phæ CÊu h×nh « dÞ bé cho phÐp hÖ thèng më réng liªn tôc vµ linh ho¹t tõ m«i tr−êngtruyÒn lan ngoµi trêi ®Õn trong nhµ vµ kh«ng ph¶i ®ßi hái mét hÖ thèng ®Þnh vÞ toµncÇu (GPS) hoÆc bÊt cø hÖ thèng ®ång bé ngoµi nµo. §Ó x©y dùng mét hÖ thèng c¸c « dÞbé nh− vËy,W-CDMA ph¶i sö dông ®Õn kü thuËt Ên ®Þnh m· tr¶i phæ hai líp. Tøc lµ,W-CDMA thùc hiÖn tr¶i phæ kÐp sö dông mét m· ng¾n cã chu kú t−¬ng t¸c t−¬ng®−¬ng víi ®é dµi ký hiÖu ( ®−îc gäi lµ m· ph©n kªnh trong 3 GPP v× m· ng¾n ®−îc södông ®Ó ph©n biÖt mçi kªnh vËt lý ë ®−êng xuèng) vµ mét m· ngÉu nhiªn cã chu kút−¬ng t¸c dµi h¬n ®é dµi ký hiÖu. §èi víi m· ph©n kªnh th× c¸c m· trùc giao nh− m·Walsh vµ m· Gold trùc giao ®−îc øng dông. Ph−¬ng ph¸p Ên ®Þnh m· hÖ sè tr¶i phæbiÕn thiªn trùc giao (OVSF) còng ®−îc chÊp thuËn ®Ó ®¶m b¶o tÝnh trùc giao gi÷a c¸ckªnh víi mét SF kh¸c nhau (tøc lµ tèc ®é ký hiÖu). H×nh 2.6 minh ho¹ ph−¬ng ph¸p t¹ora c¸c m· OVSF. B¾t ®Çu víi Cch,1,0 = (1) (SF=1), c¸c m· OVSF cã thÓ ®−îc t¹o ramét c¸ch liªn tôc trong líp kÕ tiÕp ( tøc lµ gÊp ®«i SF ) dùa vµo qui luËt c¬ b¶n ®−îcbiÓu diÔn bëi ph−¬ng tr×nh (5). H×nh 2.6 Ph−¬ng ph¸p t¹o m· OVSF (5)ë líp SF = k, sè m· OVSF ®· t¹o ra lµ k vµ ®é trùc giao ®−îc duy tr× gi÷a c¸c m· cãtæng sè b»ng k. Ngoµi ra, tÝnh trùc giao cã thÓ ®−îc ®¶m b¶o ngay c¶ gi÷a hai m·OVSF trong c¸c líp kh¸c nhau chØ khi kh«ng m· nµo ®−îc lÊy ra tõ m· kh¸c ( tøc lµ 23
  29. 29. chóng cã mèi t−¬ng quan ph©n cÊp trong c©y m·). VÝ dô, tÝnh trùc giao lu«n ®−îc duytr× gi÷a C ch,2,0 vµ C ch,4,2 kh«ng phô thuéc vµo mÉu ký hiÖu cña sè liÖu tin tøc. Khi m·C ch,2,0 ®−îc Ên ®Þnh, kh«ng mét tõ m· nµo ®−îc t¹o ra tõ tÇng thÊp h¬n cña c©y m· Cch,2,0 cã thÓ ¸p dông ®−îc ( ®©y lµ h¹n chÕ cña viÖc ph©n chia m· OVSF). ë ®−êngxuèng, c¸c tÝn hiÖu ph¸t trªn c¸c kªnh tõ BS ®Õn MS lµ c¸c tÝn hiÖu truyÒn lan ®a®−êng vµ cã thêi gian truyÒn lan kh¸c nhau do hiÖn t−îng ph¶n x¹ bëi c¸c c«ng tr×nhx©y dùng, c¸c toµ nhµ v.v... trªn c¸c ®−êng truyÒn lµ kh¸c nhau. C¸c kªnh vËt lý chiasÎ cïng mét ®−êng truyÒn lan sÏ cã cïng ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ pha vµ biªn ®é. V× thÕviÖc sö dông c¸c m· OVSF gi÷a c¸c kªnh ghÐp ( c¸c kªnh vËt lý) chia sÎ chung mét®−êng truyÒn t¹o ra kh¶ n¨ng ®¶m b¶o tÝnh trùc giao gi÷a c¸c kªnh ngay c¶ khi chóngkh«ng cã cïng SF ( tøc lµ tèc ®é ký hiÖu) ®Õn chõng nµo chóng cßn sö dông cïng®−êng truyÒn lan. §©y lµ mét c¸ch cùc kú hiÖu qu¶ ®Ó ®¹t ®−îc c¸c ®Æc tÝnh thu chÊtl−îng cao. H×nh 2.7 cho thÊy c¸c ®Æc tÝnh BER trung b×nh cña MS ë ®−êng xuèng khi södông c¸c m· OVSF ®−îc t¹o ra theo ph−¬ng tr×nh (5) lµm c¸c m· ph©n kªnh. H×nh vÏminh ho¹ c¸c ®Æc tÝnh BER trung b×nh cña mét kªnh ®¬n cã SF = 8 ( tèc ®é ký hiÖu =512 ks/s) vµ mét kªnh ghÐp tèc ®é thÊp cã kh¶ n¨ng truyÒn dÉn víi SF biÕn thiªn baogåm 8 kªnh cã SF = 64 ( tèc ®é ký hiÖu = 64 ks/s) trong mçi kªnh. KiÓu truyÒn lan 뮩y lµ kiÓu hai tia (hai ®−êng) cã cïng c«ng suÊt trung b×nh vµ chÞu ¶nh h−ëng cña pha®inh Rayleeeigh ®éc lËp víi nhau. H×nh vÏ còng minh ho¹ c¸c thuéc tÝnh cña truyÒndÉn ®a m· trùc giao trªn 16 kªnh, trong ®ã SF = 64 vµ cã thÓ biÕn thiªn, c«ng suÊtnhiÔu lµ gièng nhau ®èi víi mçi kªnh. Trong tr−êng hîp SF biÕn thiªn vµ truyÒn dÉn ®am· nh− ®· minh ho¹ trong h×nh vÏ, khi nhiÔu ®a ®−êng (nhiÒu tia) t¨ng th× Eb/No thutrung b×nh yªu cÇu ®Ó ®¹t ®−îc BER trung b×nh = 10-3 cÇn ph¶i t¨ng xÊp xØ 0,5 dB sovíi mét kªnh ®¬n ( Eb/No lµ tû sè n¨ng l−îng bit trªn t¹p ©m nÒn ). Tuy nhiªn, c¸c ®ÆctÝnh cña truyÒn dÉn SF biÕn thiªn lµ rÊt gièng víi c¸c ®Æc tÝnh cña truyÒn dÉn ®a m· vµh×nh vÏ cho thÊy r»ng tÝnh trùc giao ®−îc ®¶m b¶o trong cïng ®−êng truyÒn khi tèc ®étruyÒn nhanh h¬n gÊp 8 lÇn ( SF= 8). ViÖc −u tiªn sö dông SF biÕn thiªn gióp ®¹t ®−îc tû sè c«ng suÊt ®Ønh/trung b×nhë phÝa ph¸t thÊp h¬n so víi ph−¬ng ph¸p truyÒn ®a m· vµ còng t¹o ra kh¶ n¨ng x©ydùng mét cÊu h×nh m¸y thu RAKE mét d·y t¹i ®Çu cuèi thu. Trong tr−êng hîp truyÒn 24
  30. 30. sè liÖu tèc ®é cao, khi ®ã kh«ng thÓ ®¹t ®−îc ®é tin cËy ngay c¶ khi SF ®−îc gi¶mxuèng ®Õn 4 hoÆc 8, lóc nµy ph−¬ng ph¸p truyÒn dÉn ®a m· sö dông c¸c kªnh m· ghÐpcña SF ®−îc øng dông. C¸c ph−¬ng ph¸p truyÒn dÉn SF biÕn thiªn vµ truyÒn dÉn ®a m·t¹o cho W-CDMA kh¶ n¨ng truyÒn tin mét c¸ch linh ho¹t trªn mét ph¹m vi réng tõ c¸cth«ng tin tèc ®é thÊp (b¨ng tÇn tho¹i ) ®Õn th«ng tin tèc ®é cao. NhiÒu thuª bao BER trung b×nh Thuª bao ®¬n (R1 x 1) Eb/No thu trung b×nh (dB) H×nh 2.7 C¸c ®Æc tÝnh BER trung b×nh ë ®−êng xuèng sö dông c¸c m· OVSF H×nh 2.8 minh ho¹ qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ tr¶i phæ cho kªnh vËt lý riªng (DPCH) ë®−êng lªn trong W-CDMA. DPCH bao gåm kªnh sè liÖu vËt lý riªng (DPDCH) ®−îcghÐp vµo c¸c thµnh phÇn ®ång pha (I) vµ kªnh ®iÒu khiÓn vËt lý riªng (DPCCH) ®−îcghÐp vµo c¸c thµnh phÇn pha vu«ng gãc (Q). DPDCH chøa c¸c bÝt tin m· ho¸ kªnh vµDPCCH chøa c¸c bÝt hoa tiªu ®Ó −íc tÝnh kªnh, c¸c bÝt TPC ®−êng xuèng, c¸c bÝt chØthÞ kÕt hîp khu«n d¹ng truyÒn t¶i (TFCI) vµ c¸c bÝt th«ng tin ph¶n håi (FBI) ®−îc södông ®Ó ®iÒu khiÓn ph©n tËp ph¸t ë ®−êng xuèng. Qu¸ tr×nh tr¶i phæ cña c¸c m· ph©nkªnh ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch sö dông c¸c m· OVSF kh¸c nhau cho mçi chuçi sè liÖu®−îc s¾p xÕp trªn mÆt ph¼ng pha I/Q. Qu¸ tr×nh tr¶i phæ phøc hîp ®−îc thùc hiÖn trªnchuçi sè liÖu tr¶i phæ ë kªnh I/Q b»ng c¸ch sö dông hai m· ngÉu nhiªn ®−îc t¹o ra bëiph−¬ng ph¸p dÞch thêi gian, theo ph−¬ng tr×nh (6), SI = DICI - DQCQ 25
  31. 31. SQ = DICQ - DQCI (6) Trong ph−¬ng tr×nh (6), DI(Q) lµ thµnh phÇn I ( hoÆc Q) cña chuçi sè liÖu tr¶i phæb»ng c¸c m· ph©n kªnh, ng−îc l¹i CI(Q) lµ thµnh phÇn I ( hoÆc Q) cña m· ngÉu nhiªn,GDPDCH vµ GDPCCH biÓu diÔn ®é lîi xö lý t−¬ng øng cña c¸c kªnh cña c¸c kªnh DPDCHvµ DPCCH. Lîi Ých cña tr¶i phæ phøc hîp lµ khi biªn ®é cña DPCCH kh¸c víi biªn ®écña DPDCH ( tøc lµ GDPDCH # GDPCCH ) th× nã cã thÓ gi¶m c¬ b¶n gi¸ trÞ c«ng suÊt ®Ønhso víi ph−¬ng ph¸p thùc hiÖn tr¶i phæ trªn c¸c kªnh I vµ Q ®éc lËp víi nhau, trong khitû sè c«ng suÊt ®Ønh trªn c«ng suÊt trung b×nh vÉn kh«ng ®æi. Trong ph−¬ng ph¸p ®iÒuchÕ tr¶i phæ QPSK, sù dÞch pha cña chip sè liÖu sau tr¶i phæ trªn mÆt ph¼ng pha I/Q( tøc lµ sù dÞch pha sau cïng cña sãng mang khi ®iÒu chÕ) cã thÓ thay ®æi 1800 so víitÝn hiÖu gèc. Trong tr−êng hîp dÞch pha nh− vËy, ¶nh h−ëng cña mÐo phi tuyÕn trongkhèi khuyÕch ®¹i (AMP) c«ng suÊt t¨ng, 3GPP qui ®Þnh sö dông ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕpha lai ghÐp (HPSK) ®Ó gi¶m kh¶ n¨ng dÞch pha 1800 nh− vËy vµ dÉn tíi ®Ó gi¶m ¶nhh−ëng cña mÐo phi tuyÕn trong khèi khuyÕch ®¹i c«ng suÊt. H×nh 2.8 S¬ ®å kh¸i qu¸t qu¸ tr×nh tr¶i phæ phøc2.2.2 T×m nhËn « Trong W-CDMA, khi thiÕt lËp mét ®−êng truyÒn v« tuyÕn gi÷a BS vµ MS, ®Çutiªn MS sÏ thiÕt lËp ®ång bé m· tr¶i phæ ë ®−êng xuèng vµ sau ®ã gi¶i m· tin tøc kªnhqu¶ng (BCH) n»m trong kªnh vËt lý ®iÒu khiÓn chung c¬ b¶n (P-CCPCH) ë ®−êngxuèng. C¸c tÝn hiÖu ®−îc ph¸t trªn mét kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn (RACH) ë ®−ênglªn theo mét ®Þnh thêi ph¸t x¸c ®Þnh tr−íc. Sau ®ã, BS thiÕt lËp ®ång bé m· tr¶i phæ ë®−êng lªn vµ gi¶i m· tin tøc RACH, ®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn ë c¶ ®−êng lªnvµ ®−êng xuèng. 26
  32. 32. Ngay sau khi bËt nguån hoÆc tr−íc khi b−íc vµo qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm haykhi ë trong chÕ ®é thu kh«ng liªn tôc ( chÕ ®é chê ), MS cÇn t×m ra « cã suy hao ®−êngtruyÒn nhá nhÊt. Qu¸ tr×nh nµy sÏ t×m ra mét « víi mét m· ngÉu nhiªn ë kªnh hoa tiªuchung (CPICH) cã c«ng suÊt thu lín nhÊt ë ®−êng xuèng. Qu¸ tr×nh nµy ®−îc gäi lµqu¸ tr×nh t×m nhËn « v× nã liªn quan ®Õn viÖc t×m ra c¸c « yªu cÇu ®Ó thiÕt lËp ®−êngtruyÒn v« tuyÕn. Mçi khi ®−êng truyÒn v« tuyÕn ®−îc thiÕt lËp b»ng c¸ch thiÕt lËp ®ångbé m· tr¶i phæ ë ®−êng xuèng, MS sÏ ph¸t RACH t¹i mét thêi ®iÓm x¸c ®Þnh tr−íc cãtham chiÕu víi ®Þnh thêi ë ®−êng xuèng, nh− vËy BS cã thÓ nhanh chãng thiÕt lËp ®ångbé m· tr¶i phæ bÊt chÊp ®é dµi cña m· tr¶i phæ, ®¬n gi¶n b»ng c¸ch t¸ch ®Þnh thêi ëqu¸ tr×nh ®ång bé m· tr¶i phæ trong kho¶ng thêi gian kh«ng cè ®Þnh ( kho¶ng thêi giancña cöa sæ t×m kiÕm ®−êng lªn ) ®−îc x¸c ®Þnh bëi thêi gian trÔ truyÒn lan. Cã ba chÕ®é t×m nhËn «: thø nhÊt lµ chÕ ®é t×m nhËn « ban ®Çu lµ chÕ ®é t×m nhËn c¸c « yªu cÇu®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn khi MS bËt nguån, thø hai lµ chÕ ®é t×m nhËn « ®ÝchchuyÓn giao tr−íc khi thùc hiÖn chuyÓn giao mÒm vµ cuèi cïng lµ chÕ ®é t×m nhËn c¸c« yªu cÇu ®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn trong tr−êng hîp thu kh«ng liªn tôc ë chÕ®é chê. Nãi chung, viÖc ®ång bé c¸c m· tr¶i phæ yªu cÇu t¸ch ra møc t−¬ng quan trongqu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®Þnh thêi ®èi víi ®é dµi ( sè chip) cña mçi vµ mäi m· tr¶i phæ ®Ót×m vµ t¸ch ra c¸c ®iÓm ®ång bé. ë ®−êng xuèng, sè c¸c m· ®ång bé lµ mét bé m· cãgi¸ trÞ ®ñ lín , 512, ®Ó ®¶m b¶o Ên ®Þnh c¸c m· ngÉu nhiªn mét c¸ch linh ho¹t. Do ®ã,trong qu¸ tr×nh t×m nhËn « ban ®Çu, MS cÇn xö lý t×m kiÕm liªn tiÕp trªn 512 lo¹i m·ngÉu nhiªn ®Ó t×m ra m· ngÉu nhiªn cña « cã suy hao ®−êng truyÒn nhá nhÊt yªu cÇu®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn, th«ng th−êng ®ã lµ mét qu¸ tr×nh cùc kú tèn thêigian. Ng−îc l¹i, mét hÖ thèng ®ång bé gi÷a c¸c BS cã thÓ thùc hiÖn t×m nhËn « nhanhchãng b»ng c¸ch ¸p dông mét lo¹i m· ngÉu nhiªn tíi mçi « nhê qu¸ tr×nh dÞch thêi ënh÷ng kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh. Víi ý t−ëng nh− vËy, ph−¬ng ph¸p t×m nhËn « bab−íc ®· ®−îc ®Ò xuÊt ®Ó ®¶m b¶o t×m nhËn « nhanh chãng trong c¸c hÖ thèng BS dÞ bé.Trong 3 GPP, nhiÒu thay ®æi ®· ®−îc ®−a ra trong ph−¬ng ph¸p t¹o ra m· ®ång bé(SC). 27
  33. 33. 2.2.2.1 Ph−¬ng ph¸p t×m nhËn « theo ba b−íc H×nh 2.9 tr×nh bµy l−u ®å ho¹t ®éng cña qu¸ tr×nh t×m nhËn « theo ba b−íc, chophÐp t×m ra « cÇn ®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn. B¾t ®Çu t×m nhËn B−íc 1: T¸ch ®Þnh thêi thu SCH B−íc 2: T¸ch nhãm m· ngÉu nhiªn vµ t¸ch ®Þnh thêi m· ngÉu nhiªn KiÓm tra ®ång bé B−íc 3 lÇn thø 2 NhËn d¹ng m· ngÉu nhiªn KiÓm tra (kiÓm tra ®ång bé v.v.. ) KÕt thóc t×m nhËn H×nh 2.9 L−u ®å t×m nhËn « theo ba b−íc2.2.2.2 T×m nhËn « l©n cËn trong thêi gian th«ng tin ë chÕ ®é tÝch cùc Qu¸ tr×nh t×m nhËn « l©n cËn trong thêi gian th«ng tin ë chÕ ®é tÝch cùc diÔn ratr−íc khi thùc hiÖn chuyÓn giao mÒm vµ nã kh¸c víi qu¸ tr×nh t×m nhËn « ban ®Çu. Tuynhiªn, còng gièng nh− trong tr−êng hîp t×m nhËn « ban ®Çu, qu¸ tr×nh t×m nhËn « theoba b−íc còng cã thÓ ®−îc ¸p dông trong tr−êng hîp nµy. Dùa trªn ®Þnh thêi thu vµc«ng suÊt thu trªn kªnh CPICH, qu¸ tr×nh nµy cho phÐp t×m ra ®−îc « l©n cËn cã c«ngsuÊt thu lín thø hai vµ m· ngÉu nhiªn cña « ®ã. NÕu kh«ng t×m ®−îc « nh− vËy sau métsè lÇn t×m kiÕm x¸c ®Þnh tr−íc th× qu¸ tr×nh t×m nhËn « ba b−íc sÏ ®−îc thùc hiÖn.Trong qu¸ tr×nh t×m nhËn « l©n cËn ë chÕ ®é tÝch cùc, mÆc dï sè « tham gia vµo qu¸tr×nh nµy lµ nhá h¬n (kho¶ng 20) sè « trong qu¸ tr×nh t×m nhËn « ban ®Çu, nh−ng nhiÔutõ kªnh chung vµ DPCH tõ « nguån chuyÓn giao cã ¶nh h−ëng cùc kú lín ®èi víi qu¸tr×nh t×m ra « cã c«ng suÊt thu lín thø hai. Do ®ã, qu¸ tr×nh t×m nhËn « l©n cËn nµychiÕm nhiÒu thêi gian t×m nhËn « h¬n qu¸ tr×nh t×m nhËn « ban ®Çu khi ph¶i tèn rÊt 28
  34. 34. nhiÒu thêi gian xö lý trung b×nh trong mçi b−íc ®Ó cè g¾ng lµm gi¶m ¶nh h−ëng cñanhiÔu.2.2.2.3 T×m nhËn « l©n cËn trong chÕ ®é rçi Trong chÕ ®é thu kh«ng liªn tôc ( chÕ ®é rçi), mét thuËt to¸n ®· ®−îc sö dông ®Ó®¹t ®−îc qu¸ tr×nh t×m nhËn « nhanh h¬n ph−¬ng ph¸p t×m nhËn « ba b−íc. H×nh 2.10 (k)tr×nh bµy mét vÝ dô vÒ pha ®Þnh thêi ph¸t t−¬ng ®èi cña c¸c m· ngÉu nhiªn. ¤ lµ «mµ qua ®ã ®−êng truyÒn v« tuyÕn hiÖn ®ang ®−îc thiÕt lËp, cßn c¸c « xung quanh ¤ (k) (k) (k)®−îc biÓu diÔn b»ng ¤1 , ¤2 v.v…§é lÖch ®Þnh thêi ph¸t cña c¸c m· ngÉu nhiªnCPICH gi÷a ¤ (k) vµ c¸c « l©n cËn ®−îc biÓu diÔn b»ng Δk1 , Δk1 v.v… Tr−íc khichuyÓn ®Õn chÕ ®é chuyÓn giao mÒm, MS sÏ ®o ®é lÖch ®Þnh thêi cña m· ngÉu nhiªnph¸t bëi CPICH gi÷a « nguån chuyÓn giao vµ « ®Ých chuyÓn giao vµ th«ng b¸o tíi «nguån chuyÓn giao. Th«ng th−êng, t¹i vÞ trÝ mµ MS ®o ®é lÖch ®Þnh thêi cña c¸c m·ngÉu nhiªn CPICH gi÷a c¸c « liªn quan ®Õn MS chÝnh lµ vÞ trÝ mµ t¹i ®ã ®é lÖch gi÷amøc thu CPICH cña « hiÖn ®ang thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn vµ c¸c « l©n cËn rítxuèng d−íi ng−ìng chuyÓn giao. V× thÕ, do nh÷ng chªnh lÖch vÒ thêi gian trÔ truyÒnlan, ®Þnh thêi thu cña m· ngÉu nhiªn gi÷a c¸c « ®−îc chØ ®Þnh ®o bëi MS còng thay (k)®æi. §Ó kh¾c phôc vÊn ®Ò nµy, ¤ sÏ tÝnh ®é lÖch trung b×nh vÒ ®Þnh thêi m· ngÉunhiªn CPICH víi ¤i (k) dùa trªn sè liÖu thu ®−îc tõ nhiÒu MS, ®Ó x¸c ®Þnh ®é lÖch ®Þnhthêi m· ngÉu nhiªn trung b×nh gi÷a ¤ (k) vµ ¤i (k). ¤ ¤ M· 1 ¤ M· 2 ¤ M· H×nh 2.10 T−¬ng quan ®Þnh thêi ph¸t cña c¸c m· ngÉu nhiªn ®−êng xuèng H×nh 2.11 minh häa l−u ®å ho¹t ®éng cña qu¸ tr×nh t×m nhËn « tèc ®é cao ë MStrong chÕ ®é rçi. Trong chÕ ®é rçi, MS thùc hiÖn t×m nhËn « th«ng qua qu¸ tr×nh t×m ramét « cã CPICH víi møc thu lín nhÊt vµ thu kªnh t×m gäi (PCH) tõ « ®ã theo c¸ch 29
  35. 35. kh«ng liªn tôc. Nhê PCH, MS thu nhËn th«ng tin liªn quan ®Õn lo¹i m· ngÉu nhiªn cu¶ (k) (k)¤ hoÆc ¤i ( gi¸ trÞ cùc ®¹i cña i= 20) còng nh− th«ng tin liªn quan ®Õn ®é lÖchtrong ®Þnh thêi m· ngÉu nhiªn CPICH gi÷a ¤ (k) vµ ¤i (k). Khi lo¹i m· ngÉu nhiªn cña« l©n cËn cÇn t×m vµ ®Þnh thêi thu trung b×nh CPICH t¹i MS lµ ®· biÕt th× qu¸ tr×nh t×mnhËn « l©n cËn cã thÓ ®−îc thùc hiÖn rÊt nhanh ( tr−êng hîp nµy t−¬ng øng víi tr−ênghîp pha cña m· cÇn t×m ®· biÕt bëi hÖ thèng ®ång bé gi÷a c¸c BS). Thu CCPCH Thu c¸c th«ng tin sau tõ c¸c « l©n cËn - B¶ng m· ngÉu nhiªn - §é dÞch ®Þnh thêi t−¬ng ®èi gi÷a c¸c m· ngÉu nhiªn §o c«ng suÊt tÝn hiÖu thu ®−îc tõ c¸c « trong khu vùc chuyÓn giao NhËn diÖn - M· ngÉu nhiªn - §Þnh thêi tÝn hiÖu thu cña « cã c«ng suÊt thu cùc ®¹i Th«ng b¸o tíi UTRAN M· ngÉu nhiªn ®· nhËn diÖn vµ ®Þnh thêi tÝn hiÖu thu ( ®¨ng ký ®Þnh vÞ) H×nh 2.11 ThuËt to¸n t×m nhËn « tèc ®é cao trong chÕ ®é rçi2.2.3 Truy nhËp ngÉu nhiªn Khi thiÕt lËp mét ®−êng truyÒn v« tuyÕn, MS thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn ë®−êng xuèng th«ng qua qu¸ tr×nh t×m nhËn « vµ ph¸t RACH cña ®−êng lªn ( t−¬ng øngvíi kªnh vËt lý lµ kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn vËt lý -PRACH). Qu¸ tr×nh ph¸t PRACHbao gåm viÖc sö dông ALOHA ®· chia khe thêi gian: MS b¾t ®Çu ph¸t PRACH tõ métsè dÞch thêi ®Þnh tr−íc, 15 trong sè ®ã ®−îc thiÕt lËp ë nh÷ng kho¶ng cã ®é dµi 5120chip trong 2 khung v« tuyÕn ®−îc gäi lµ c¸c khe truy nhËp. Trong ®iÒu khiÓn truy nhËpngÉu nhiªn, líp cao h¬n sÏ lùa chän nhãm kªnh con tõ c¸c nhãm dÞch vô truy nhËpngÉu nhiªn ®Ó cã thÓ sö dông ®−îc bëi líp dÞch vô truy nhËp t−¬ng øng (ASC) vµ södông mét ký hiÖu ngÉu nhiªn ®−îc lùa chän tõ c¸c khe truy nhËp. 30
  36. 36. 2.2.4 C¸c c«ng nghÖ ®Ó tho¶ m·n c¸c yªu cÇu vÒ chÊt l−îng kh¸c nhau trongtruyÒn dÉn ®a tèc ®é2.2.4.1 KiÓm so¸t lçi Cã hai ph−¬ng ph¸p ®Ó söa lçi lµ: m· hãa kªnh ( söa lçi thuËn-FEC) vµ yªu cÇuph¸t l¹i tù ®éng (ARQ). Trong W-CDMA, sö dông ph−¬ng ph¸p m· hãa kªnh (FEC)do cã b¨ng th«ng réng nhê qu¸ tr×nh tr¶i phæ tÝn hiÖu b»ng c¸c m· ngÉu nhiªn, viÖc södông ph−¬ng ph¸p nµy cã thÓ lµm t¨ng thªm ®é lîi xö lý (so víi ®é lîi xö lý sau khitr¶i phæ ). Cã ba lo¹i m· kiÓm so¸t lçi ®−îc sö dông trong W-CDMA lµ : m· khèituyÕn tÝnh hay cô thÓ lµ m· CRC, m· xo¾n vµ m· turbo. Trong ®ã m· CRC ®−îc södông ®Ó ph¸t hiÖn lçi, cßn hai m· cßn l¹i ®−îc sö dông ®Ó söa lçi (m· hãa kªnh). TrongphÇn nµy ta sÏ xÐt nguyªn lý c¬ b¶n cña c¸c lo¹i m· trªn vµ c¸c øng dông cña chóngtrong W-CDMA.(1) C ¸ c m ∙ k i Ó m t r a b Ý t d − t h e o c h u k ú ( C R C ) HÖ thèng W-CDMA sö dông m· CRC ®Ó chØ thÞ chÊt l−îng cña mçi khung ®·ph¸t (trong ®ã chøa mét khèi bÝt th«ng tin). CRC lµ mét trong sè c¸c m· khèi phæ biÕnnhÊt. §èi víi CRC, c¸c bÝt th«ng tin ®−îc xö lý nh− mét sè nhÞ ph©n dµi. Sè nµy ®−îcchia bëi mét sè nguyªn tè duy nhÊt còng lµ sè nhÞ ph©n vµ phÇn d− ®−îc nèi vµo c¸cbÝt th«ng tin nh− c¸c bÝt d−. Khi thu ®−îc mét khung, m¸y thu thùc hiÖn cïng métphÐp chia sö dông cïng mét −íc sè nguyªn tè vµ so s¸nh sè d− thu ®−îc víi sè d− ®·nhËn ®−îc trong khung. VÝ dô, sö dông −íc sè nguyªn tè lµ (1, 0, 1, 1). Ph−¬ng ph¸pnµy cã thÓ ®−îc hiÓu râ rµng h¬n nÕu chóng ta biÓu diÔn c¸c bÝt nhÞ ph©n ( hoÆc mét sènhÞ ph©n ) d−íi d¹ng ®a thøc. VÝ dô, c¸c bÝt nhÞ ph©n hoÆc sè (1, 0, 1, 1) cã thÓ ®−îcbiÓu diÔn bëi ®a thøc: g(x) = x3 + x + 1trong ®ã mçi sè h¹ng trong ®a thøc t−¬ng øng víi mçi bÝt trong sè nhÞ ph©n. §a thøcg(x) lµ mét ®a thøc nguyªn tè. Gi¶ sö chóng ta cÇn t¹o ra mét m· khèi CRC (n, k) cô thÓ lµ m· ( 7,4 ) tøc lµ k= 4hay tõ b¶n tin bèn bÝt (vÝ dô: 1, 0, 1, 0) ta cÇn t¹o ra mét tõ m· n = 7 bÝt trong ®ã cã 4 31
  37. 37. bÝt tin ®· cho vµ ba bÝt thªm vµo ( bÝt d−). §Ó thùc hiÖn viÖc nµy, tr−íc hÕt chóng tachuyÓn ®æi b¶n tin thµnh d¹ng ®a thøc cña nã; tøc lµ: m(x) = x3 + x Sau ®ã, chóng ta dÞch b¶n tin ®i (n- k) vÞ trÝ. §iÒu nµy cã thÓ ®−îc thùc hiÖn rÊt dÔdµng d−íi d¹ng ®a thøc b»ng c¸ch nh©n ®a thøc cña b¶n tin m (x) víi xn-k. Trongtr−êng hîp nµy, (n - k) = (7 - 4) = 3, nh− vËy chóng ta nh©n m (x) víi x3: x 3m(x) = x6 + x4 L−u ý r»ng ®a thøc nµy t−¬ng øng víi (1, 0, 1, 0, 0, 0, 0). C¸c bÝt d− cã thÓ thu ®−îc b»ng viÖc chia x3m (x) cho g(x), hoÆc: x6 + x4 = (x 3 + 1)(x 3 + x + 1) + (x + 1)trong ®ã (x6 + x4) lµ x 3 m(x), (x 3 + 1) lµ th−¬ng sè, (x3 + x + 1) lµ ®a thøc sinh g(x)vµ (x + 1) lµ sè d−. §a thøc d− (x + 1) biÓu diÔn c¸c bÝt d− ®Ó nèi thªm vµo b¶n tin (c¸cbÝt d− t−¬ng øng víi ®a thøc d− nµy lµ: 0, 1, 1) vµ chóng ta cã tõ m· CRC lµ 1010011.Nh− vËy, sè bÝt d− thªm vµo b¶n tin sÏ b»ng sè mò cao nhÊt cña ®a thøc sinh. Trong hÖ thèng W-CDMA, c¸c ®a thøc sinh cã thÓ ®−îc sö dông lµ: gCRC24(x) =x24+x23+x6+x5 +x+1 gCRC16(x) =x16+x12+x5 +1 gCRC12(x) =x12+x11+x3+x2 +x+1 gCRC8(x) =x8+x7+x4+x3 +x+1 C¸c ®a thøc sinh nµy ®−îc ¸p dông riªng víi mçi khung sè liÖu tèc ®é kh¸cnhau.(2) C¸c m∙ xo¾n C¸c m· khèi ®−îc gäi lµ c¸c m· kh«ng cã sù ghi nhí, víi ý nghÜa lµ tõ m· hoÆcc¸c bÝt d− thªm vµo chØ lµ mét hµm cña khèi bÝt hiÖn t¹i. Tr¸i l¹i, c¸c m· xo¾n ho¹t®éng cã sù ghi nhí. §èi víi c¸c m· xo¾n, c¸c bÝt sau khi m· ho¸ lµ c¸c hµm cña c¸cbÝt th«ng tin vµ c¸c hµm cña ®é dµi giíi h¹n (constraint length). §Æc biÖt, mçi bÝt saukhi m· ho¸ ( t¹i ®Çu ra cña bé m· ho¸ xo¾n) lµ mét tæ hîp tuyÕn tÝnh cña mét sè bÝtth«ng tin tr−íc ®ã. §−êng truyÒn xuèng (tr¹m gèc tíi m¸y di ®éng) trong W-CDMA 32
  38. 38. sö dông m· xo¾n tû lÖ 1/2 ( mét bÝt ®Çu vµo cho ra hai bÝt ®Çu ra) vµ ®é dµi giíi h¹nK = 9. H×nh 2.12 tr×nh bµy s¬ ®å m· ho¸ xo¾n cho ®−êng truyÒn xuèng. Ban ®Çu, tÊt c¶ c¸c thanh ghi cã gi¸ trÞ lµ 0. Khi c¸c bÝt b¶n tin mi ®−îc ®−a vµo tõbªn tr¸i, c¸c bÝt ®−îc rÏ nh¸nh ë c¸c tÇng kh¸c nhau vµ ®−îc céng l¹i ë bé céng m«®un hai. Gi¸ trÞ cña tæng lµ gi¸ trÞ ®Çu ra cña bé m· ho¸ xo¾n. L−u ý r»ng do ®©y lµ métbé m· ho¸ xo¾n tû lÖ 1/2 nªn hai bÝt ®−îc t¹o ra ®èi víi mçi chu kú xung nhÞp. MétchuyÓn m¹ch ®¶o tr¹ng th¸i sÏ thay ®æi tr¹ng th¸i trªn c¶ hai ®iÓm ®Çu ra ®èi víi mçichu kú xung nhÞp ®Çu vµo, do ®ã, tèc ®é ®Çu ra gÊp hai lÇn tèc ®é ®Çu vµo. §a thøcsinh cho hai bÝt ®Çu ra yi vµ y"i (®−îc tr×nh bµy trong h×nh 2.12 ) còng cã thÓ ®−îcviÕt lµ: g’(x) = x8+x7+x5+x3+x2+x+1 g’’(x) = x8+ x4+ x3 + x2 + 1 HÖ thèng W- CDMA sö dông mét hÖ thèng m· ho¸ xo¾n kh¸c trªn ®−êng truyÒnlªn ( m¸y di ®éng tíi tr¹m gèc). V× m¸y di ®éng cã mét c«ng suÊt ph¸t h¹n chÕ nªn ®«ikhi ®−êng truyÒn lªn cã thÓ lµ ®−êng truyÒn bÞ giíi h¹n. Do vËy, mét m· xo¾n hiÖusuÊt cao h¬n cã tû lÖ 1/3 vµ ®é dµi giíi h¹n K= 9 ®−îc sö dông. Trong tr−êng hîp nµy,ba bÝt ®−îc t¹o ra ®èi víi mçi bÝt ®Çu vµo vµ tèc ®é ®Çu ra gÊp ba lÇn tèc ®é ®Çu vµo.H×nh 2.13 tr×nh bµy s¬ ®å m· ho¸ xo¾n cho ®−êng truyÒn vÒ . Bé céng m« ®un 2 Bé céng m« ®un 2 H×nh 2.12 M· ho¸ xo¾n trong hÖ thèng W- CDMA ( ®−êng truyÒn xuèng ) 33
  39. 39. Bé céng m« ®un 2 Bé céng m« ®un 2 Bé céng m« ®un 2 H×nh 2.13 M· ho¸ xo¾n trong hÖ thèng W-CDMA ( ®−êng truyÒn lªn ) §Ó tham chiÕu, ®a thøc sinh cho ba bÝt ®Çu ra yi , y"i, vµ y"i lµ: g(x) = x8+x7+x6+x5+x3+x2+1 g"(x) = x8+x7+x4 +x3+x+1 g"(x) = x8+x5+x2+x+1(3) M∙ Turbo H×nh 2.14 tr×nh bµy mét vÝ dô vÒ cÊu h×nh cña mét bé m· ho¸ vµ gi¶i m· Turbo.Bé m· ho¸ Turbo bao gåm hai bé m· ho¸ xo¾n theo ph−¬ng ph¸p ®Ö qui RSC1 vµRSC2 vµ mét bé ®an xen Turbo bªn trong bé m· ho¸ Turbo. M¸y thu sÏ ®−a vµo bégi¶i m· Turbo (t¸i t¹o) c¸c kªnh ®· ®an xen ®Õn tõ ®Çu ra cña bé thu RAKE quyÕt ®ÞnhmÒm (y1, y2, y3). Trong thuËt to¸n gi¶i m· lÆp cña bé gi¶i m· Turbo th× bé gi¶i m· 1 sÏtÝnh to¸n th«ng tin ra Le theo y1 , y2 vµ Le ph¶n håi. TiÕp theo, bé gi¶i m· 2 sÏ x¸c®Þnh th«ng tin ra L theo y1, y3 vµ Le ®ång thêi ph¶n håi Le vÒ bé gi¶i m· 1 ®Ó lÆp l¹iqu¸ tr×nh trªn. Sau m phÐp lÆp, chuçi sè liÖu ph¸t sÏ ®−îc kh«i phôc bëi mét ng−ìngquyÕt ®Þnh (quyÕt ®Þnh cøng) theo tû lÖ l«ga gÇn ®óng (LLR) L(bk). LLR cho ra bÝt gi¶im· bk. L(bk) ®−îc biÓu diÔn bëi ph−¬ng tr×nh sau: L(bk) = ln [P (bk= +1)/ P(bk = -1)] Trong ph−¬ng tr×nh nµy, P (bk= +1) vµ P(bk = -1) lµ c¸c xuÊt t−¬ng øng ®Ó bk= +1vµ bk = -1 . Trong W-CDMA, m· ho¸ kªnh sö dông m· xo¾n cho truyÒn sè liÖu tèc ®é 34
  40. 40. thÊp vµ tÝn hiÖu tho¹i cßn m· turbo ®−îc sö dông cho truyÒn sè liÖu tèc ®é cao 64kbit/s hoÆc 384 kbit/s . Sau m t−¬ng t¸c Gi¶i ®an xen Gi¶i m· Gi¶i m· Gi¶i ®an xen §an xen §an xen Bé m· ho¸ Turbo Bé gi¶i m· Turbo H×nh 2.14 CÊu h×nh cña bé m· ho¸ Turbo(4) ARQ Trong ph−¬ng ph¸p truyÒn l−u l−îng sè liÖu chuyÓn m¹ch gãi, kiÓm so¸t lçi ®ÆcbiÖt bëi ARQ lµ mét ®iÒu kiÖn tiªn quyÕt v× cÇn ph¶i ®¶m b¶o truyÒn kh«ng cã lçi.Ngoµi ra, nã cÇn ph¶i ®−îc sö dông kÕt hîp víi mét FEC ( gi¶i m· söa lçi b»ng FECtr−íc khi ph¸t hiÖn lçi b»ng ARQ). H×nh 2.16 minh ho¹ nguyªn lý cña ARQ lai ghÐp.ARQ ®−îc sö dông trong ®iÒu khiÓn ®−êng truyÒn v« tuyÕn (RLC) theo 3GPP lµ ARQlai ghÐp d¹ng c¬ b¶n I ( mét kü thuËt truyÒn l¹i mµ trong ®ã sè liÖu cña c¸c gãi ®−îcph¸t l¹i lµ gièng nh− gãi gèc). T¹i ®iÓm ph¸t, ARQ d¹ng c¬ b¶n I ¸p dông m· ho¸ ph¸thiÖn lçi vµ FEC víi chuçi tÝn hiÖu tin tøc ®Ó ph¸t. T¹i ®iÓm thu, gãi tin thu sÏ ®−îc gi¶im· söa lçi, sau khi c¸c lçi ®−îc ph¸t hiÖn bëi c¸c m· ph¸t hiÖn lçi. NÕu t×m thÊy bÊt cølçi nµo, gãi tin cã lçi sÏ bÞ bá ®i vµ yªu cÇu truyÒn l¹i ®−îc ph¶n håi tíi m¸y ph¸t. Qu¸tr×nh nµy ®−îc lÆp l¹i ®Õn khi kh«ng ph¸t hiÖn ®−îc lçi nµo n÷a vµ nã t¹o ra kh¶ n¨ngtruyÒn kh«ng cã lçi. Theo c¸ch nµy, ARQ d¹ng c¬ b¶n I sö dông FEC kÕt hîp víiARQ ®Ó thùc hiÖn gi¶i m· söa lçi −u tiªn cho ph¸t hiÖn lçi, nhê ®ã cã thÓ gi¶m tû lÖ lçigãi tin vµ c¶i thiÖn c¸c ®Æc tÝnh truyÒn dÉn.2.2.4.2 Phèi hîp tèc ®é Phèi hîp tèc ®é cã nghÜa lµ lÆp hoÆc chÝch bá c¸c ký hiÖu ë kªnh truyÒn t¶i(TrCH) ®Ó ®¹t ®−îc tèc ®é ký hiÖu nh− nhau cho c¸c kªnh cã tèc ®é bÝt kh¸c nhau ëc¸c cÊu h×nh v« tuyÕn kh¸c nhau. Líp cao h¬n (trong cÊu tróc giao thøc) sÏ Ên ®Þnhthuéc tÝnh phèi hîp tèc ®é cho tõng kªnh truyÒn t¶i. Thuéc tÝnh nµy lµ b¸n cè ®Þnh vµ 35
  41. 41. chØ cã thÓ thay ®æi theo th«ng b¸o cña líp cao. Thuéc tÝnh phèi hîp tèc ®é ®−îc södông ®Ó tÝnh sè bÝt cÇn lÆp hoÆc trÝch bá. Trong W-CDMA, ta sÏ xÐt qu¸ tr×nh trÝch bá ®èi víi m· Turbo ®Ó lµm vÝ dô chophèi hîp tèc ®é. TrÝch bá ®Ó phèi hîp tèc ®é ¸p dông riªng rÏ cho y vµ y’. TrÝch bákh«ng ¸p dông cho x nªn cÇn t¸ch riªng c¸c chuçi bit x, y vµ y’. Chøc n¨ng ph©n t¸chbÝt sÏ trong suèt ®èi víi c¸c TrCH kh«ng ®−îc m· hãa, c¸c kªnh TrCH m· hãa xo¾n vµc¸c kªnh m· hãa Turbo ®−îc lÆp. Qu¸ tr×nh ph©n t¸ch bÝt vµ thu thËp ®−îc minh häa ëh×nh 2.15. M· hãa Ph©n x …111110101… kªnh t¸ch …11x11010x… y ThuËt to¸n phèi r = 1/3 bit y’ hîp tèc ®é …11x11010x… H×nh 2.15 TrÝch bá c¸c kªnh TrCH ®−îc m· hãa Turbo2.2.4.3 TPC nhanh dùa trªn phÐp ®o SIR(1) T¸c dông cña ®iÒu chØnh ( ®iÒu khiÓn) c«ng suÊt ph¸t ViÖc ®iÒu chØnh c«ng suÊt lµ rÊt cÇn thiÕt ®Ó mét hÖ thèng W-CDMA ho¹t ®éngtèt v× tÊt c¶ c¸c thuª bao W-CDMA ®Òu chia sÎ cïng mét b¨ng tÇn v« tuyÕn nhê viÖcsö dông c¸c m· t¹p ©m gi¶ ngÉu nhiªn vµ do ®ã mçi thuª bao ®−îc xem nh− t¹p ©mngÉu nhiªn ®èi víi c¸c thuª bao kh¸c. Qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt ®−îc thùc hiÖn®Ó gi¶i quyÕt bµi to¸n "xa-gÇn" vµ ®Ó t¨ng tèi ®a dung l−îng. §iÒu chØnh c«ng suÊt tøclµ c«ng suÊt ph¸t tõ mçi thuª bao ®−îc ®iÒu chØnh ®Ó sao cho c«ng suÊt thu cña mäithuª bao ë tr¹m gèc lµ b»ng nhau ( nÕu kh«ng kÓ ®Õn c¸c lo¹i t¹p ©m kh¸c mµ chØ xÐt®Õn suy hao truyÒn lan v« tuyÕn th× qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt sÏ ®iÒu chØnh ®Óthuª bao ë xa tr¹m gèc sÏ ph¸t c«ng suÊt lín h¬n thuª bao ë gÇn tr¹m gèc). 36

×