Hệ thống thông tin di động đa truy nhập theo mã băng rộng WCDMA

PHAÀN 1: HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN DI ÑOÄNG ÑA TRUY NHAÄP THEO MAÕ BAÊNG ROÄNG WCDMA. CHÖÔNG 1 TOÅNG QUAN HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN DI ÑOÄNG ÑOÄNG WCDMA 1.1. Giôùi thieäu chung. Heä thoáng di ñoäng ña truy nhaäp theo maõ baêng roäng WCDMA 3G cung caáp caùc dòch vuï thoaïi vaø truyeàn soá lieäu toác ñoä cao. WCDMA laø moät trong hai kyõ thuaät ñaùp öùng ñaày ñuû caùc yeâu caàu veà truy nhaäp voâ tuyeán cuûa heä thoáng thoâng tin di ñoäng chung UMTS. Sô ñoà ñôn giaûn cuûa heä thoáng WCDMA bao goàm caùc thieát bò di ñoäng khaùc nhau, coøn goïi laø caùc thieát bò ngöôøi duøng UE, lieân keát ñeán caùc traïm goác - node B, vaø trung taâm chuyeån maïch di ñoäng - MSC hay maïng ñònh tuyeán soá lieäu ñeå keát noái ñeán caùc thieát bò di ñoäng khaùc, ñieän thoaïi coá ñònh hay keát noái vôùi maïng Internet thoâng qua moät maïng truïc - CN. Maïng truïc CN cô baûn ñöôïc chia thaønh hai heä thoáng ñoù laø heä thoáng thoaïi (chuyeån maïch maïch) vaø heä thoáng soá lieäu (chuyeån maïch goùi). Hình 1.1 Toång quaùt heä thoáng WCDMA Ñaëc tröng cuûa heä thoáng WCDMA laø vôùi moät keânh voâ tuyeán WCDMA 5 MHz coù theå cuøng toàn taïi nhieàu keânh vaät lyù ñaõ ñöôïc maõ hoaù keânh ñeå keát hôïp treân noù nhieàu keânh logic (keânh chuyeån taûi), phöông thöùc ña baùo hieäu, taêng taàn soá taùi söû duïng, kyõ thuaät ña maõ hoaù thoaïi, phöông thöùc (tìm goïi) paging caûi tieán, hoaït ñoäng ña heä thoáng vaø cuøng nhieàu ñaëc tröng noãi baät khaùc. Cöù moãi keânh WCDMA 5MHz coù theå coù nhieàu hôn 100 keânh thoâng tin ñöôïc maõ hoaù rieâng bieät. Moät soá ñöôïc söû duïng cho ñieàu khieån, soá caùc keânh coøn laïi ñöôïc söû duïng cho truyeàn thoaïi vaø truyeàn soá lieäu. Soá keânh ñöôïc maõ hoaù coù theå thay ñoåi treân cô sôû thuaät toaùn thöøa soá traûi phoå coù theå thay ñoåi ñöôïc - OVSF ñöôïc söû duïng. Heä thoáng WCDMA ñöôïc thieát laäp ñeå cung caáp caùc dòch vuï cao caáp vaø tin caäy, bao goàm caùc dòch vuï Internet khoâng daây baêng roäng, chuyeån taûi (truyeàn) caùc file dung löôïng lôùn vaø caùc luoàng thoâng tin ña phöông tieän. Khaùch haøng coù theå truy nhaäp truy caäp dòch vuï Internet toác ñoä cao thoâng qua caùc thieát bò caàm tay WCDMA hoaëc keát noái modem ngoaøi maùy tính ñeå baøn hay Laptop. Caùc keânh voâ tuyeán heä thoáng WCDMA luoân môû, ñieàu naøy cho pheùp ngöôøi söû duïng truy caäp Internet maø khoâng caàn thöïc hieän keát noái quay soá phöùc taïp. 1.2. Ñaëc ñieåm heä thoáng WCDMA. Coù hai loaïi heä thoáng truy nhaäp voâ tuyeán ñöôïc söû duïng cho heä thoáng WCDMA ñoù laø heä thoáng phaân chia song coâng theo taàn soá - FDD WCDMA vaø heä thoáng phaân chia song coâng theo thôøi gian - TDD WCDMA. 1.2.1. Heä thoáng WCDMA phaân chia song coâng theo taàn soá - FDD WCDMA. Phaân chia song coâng theo taàn soá FDD laø kyõ thuaät cho pheùp thöïc hieän truyeàn thoâng tin treân hai höôùng (song coâng) thoâng qua nhöõng daõi taàn soá rieâng bieät. Heä thoáng FDD WCDMA keát hôïp hai keânh voâ tuyeán 5 MHz ñeå cung caáp cho truyeàn song coâng ñoàng thôøi. FDD WCDMA thöïc hieän aán ñònh thoâng thöôøng cho phía truyeàn vaø phía nhaän caùc keânh truyeàn tin khaùc nhau. Moät taàn soá ñöôïc söû duïng cho truyeàn thoâng moät höôùng vaø moät taàn soá khaùc ñöôïc daønh cho höôùng ngöôïc laïi. Khoaûng taàn soá rieâng bieät giöõa daõi taàn phaùt vaø daõi taàn thu thay ñoåi treân cô sôû giôùi haïn cuûa baêng taàn. Thöôøng thì taàn soá cao ñöôïc söû duïng cho ñöôøng xuoáng vaø taàn soá thaáp hôn ñöôïc aán ñònh cho thieát bò di ñoäng vì deã daøng saûn xuaát (thöôøng reû hôn) thieát bò caàm tay taàn soá thaáp. Moãi keânh voâ tuyeán ñöôïc chia thaønh nhöõng khung - frame 10ms vaø moãi khung ñöôïc chia thaønh 15 khe thôøi gian, moãi khe daøi 660ms. Suoát moät cuoäc ñaøm thoaïi trong FDD taát caû caùc khe thôøi gian ñöôïc daønh cho truyeàn hoaëc nhaän. Do coù thôøi gian thieát bò phaûi thöïc hieän chöùc naêng xöû lyù tín hieäu treân nhöõng taàn soá khaùc trong quaù trình ñaøm thoaïi, thieát bò di ñoäng coù theå vaøo moät mode truyeàn neùn (eùp). Mode neùn cho pheùp thieát bò di ñoäng neùn khung döõ lieäu 10ms vaøo chæ vaøi khe trong 15 khe thôøi gian (gôûi döõ lieäu toác ñoä cao vaøo vaøi khe). Ñieàu naøy cho pheùp thieát bò di ñoäng duøng toaøn boä thôøi gian cuûa nhöõng khe khoâng söû duïng ñeå thöïc hieän caùc chöùc naêng khaùc nhö thöïc hieän ño ñoä lôùn vaø chaát löôïng cuûa caùc keânh voâ tuyeán khaùc ñeå phaûn hoài laïi cho heä thoáng traïm goác (node B). Hình 1.2 Heä thoáng WCDMA phaân chia song coâng theo taàn soá FDD WCDMA 1.2.2. Heä thoáng WCDMA phaân chia song coâng theo thôøi gian - TDD WCDMA. Phaân chia song coâng theo thôøi gian TDD laø quaù trình maø noù cho pheùp thöïc hieän truyeàn thoâng hai höôùng giöõa hai thieát bò baèng caùch chia seõ thôøi gian. Khi söû duïng TDD, moät thieát bò seõ thöïc hieän truyeàn (thieát bò 1), moät thieát bò seõ nhaän (thieát bò 2) trong töøng ñoaïn thôøi gian ngaén. Sau khi hoaøn thaønh truyeàn (trong töøng phaân ñoaïn thôøi gian ngaén cuûa cuoäc ñaøm thoaïi) seõ coù söï ñoåi choå thieát bò, luùc naøy thieát bò 1 seõ thaønh thieát bò 2 ñeå nhaän vaø ngöôïc laïi thì thieát bò 2 seõ thaønh thieát bò 1 ñeå thöïc hieän truyeàn. Quaù trình xöû lyù naøy laëp laïi sao cho döõ lieäu sao cho xuaát hieän thaønh luoàng treân ñoàng thôøi caû hai höôùng. Hình 1.3 Heä thoáng WCDMA phaân chia song coâng theo thôøi gian TDD WCDMA Heä thoáng WCDMA coù theå söû duïng ñònh daïng TDD khi caëp taàn soá söû duïng khoâng saün coù. Heä thoáng TDD WCDMA söû duïng cuøng quaù trình xöû lyù maõ hoaù keânh CDMA nhö trong heä thoáng FDD WCDMA. TDD WCDMA phuø hôïp vôùi vuøng trong nhaø (indoor) vaø heä thoáng truyeàn soá lieäu vuøng roäng. Suoát quaù trình hoaït ñoäng TDD, thieát bò di ñoäng nhaän moät buøng noå (burst) döõ lieäu treân cuøng moät keânh taàn soá. Quaù trình naøy laëp laïi lieân tuïc taïo ra moät luoàng döõ lieäu ñeàu ñeàu treân caû hai höôùng. Hoaït ñoäng TDD WCDMA ñöôïc thöøa nhaän laø gaëp phaûi trôû ngaïi khi thôøi gian truyeàn thay ñoåi truyeàn giöõa caùc thieát bò di ñoäng, do khoaûng caùch maø thieát bò hoaït ñoäng so vôùi vò trí cell (traïm goác node B), ñieàu naøy laø nguyeân nhaân söï nhaän choàng burst ñöôïc truyeàn. Ñeå khaéc phuïc trôû ngaïi naøy moät khoaûng thôøi gian baûo veä ñöôïc theâm vaøo moái burst truyeàn ñeå ñaûm baûo khoâng bò choàng bôûi caùc thieát bò di ñoäng khaùc. 1.2.3. Caùc thoâng soá kyõ thuaät cuûa heä thoáng WCDMA. Toác ñoä chip cuûa heä thoáng laø 3,84Mcps. Moãi khung daøi 10ms vaø ñöôïc chia thaønh 15 khe thôøi gian moãi khe daøi 2560 chip (taïi toác ñoä 3,84Mcps). Thöøa soá traûi phoå SF giôùi haïn töø 4 ñeán 256 ôû ñöôøng leân vaø 4 ñeán 512 ôû ñöôøng xuoáng. Theâm vaøo ñoù toác ñoä symbol ñieàu cheá thay ñoåi thích öùng töø 15 Ksym/s ñeán 960Ksym/s cho ñöôøng xuoáng (FDD WCDMA). Thuaät toaùn thöøa soá traûi phoå coù theå thay ñoåi ñöôïc OVSF ñöôïc söû duïng ñeå maõ hoaù cho caùc keânh rieâng bieät töø cuøng moät nguoàn maõ traûi phoå. ÔÛ ñöôøng xuoáng maõ hoaù Gold vôùi thôøi gian 10ms (38400 chip taïi toác ñoä 3.84 Mcps) ñöôïc aùp duïng cho caùc cell rieâng bieät, vôùi maõ hoaù thöïc chính noù daøi 218 – 1 chip. ÔÛ ñöôøng leân söû duïng maõ Gold 10ms hoaëc choïn maõ ngaén 256 chip, ñöôïc aùp duïng cho töøng ngöôøi duøng rieâng bieät. Ñoái vôùi maõ hoaù keânh coù ba tuyø choïn ñöôïc hoå trôï: maõ hoaù xoaén, maõ turbo hoaëc khoâng thöïc hieän maõ hoaù keânh. Quaù trình choïn maõ keânh ñöôïc chæ ra bôûi caùc lôùp cao hôn. Bit ñeäm (cheøn theâm) ñöôïc söû duïng ñeå ngaãu nhieân hoaù loãi truyeàn. Sô ñoà ñieàu cheá coù theå ñöôïc choïn laø QPSK. Baûng 1.1 Toùm taéc caùc thoâng soá kyõ thuaät cô baûn cuûa WCDMA Ñoä roäng keânh taàn soá 5MHz Cheá ñoä (mode) song coâng FDD & TDD Keânh voâ tuyeán ñöôøng xuoáng Traûi phoå tröïc tieáp Toác ñoä chip 3,84 Mcps Ñoä daøi khung 10ms Ñieàu cheá traûi phoå QPSK caân baèng ñöôøng xuoáng QPSK keânh keùp (duel channel) cho ñöôøng leân Maïch traûi phoå keát hôïp Ñieàu cheá döõ lieäu QPSK (ñöôøng xuoáng) BPSK (ñöôøng leân) Maõ keânh Maõ hoaù xoaén Maõ hoaù turbo Khoâng maõ hoaù Phaùt hieän keát hôïp (coherent detection) Söû duïng hoa tieâu gheùp keânh theo thôøi gian daønh rieâng (cho ñöôøng xuoáng vaø ñöôøng leân), hoa tieâu chung cho ñöôøng xuoáng. Gheùp keânh ôû ñöôøng xuoáng Gheùp keânh theo thôøi gian caùc keânh döõ lieäu vaø ñieàu khieån Gheùp keânh ôû ñöôøng leân Keânh ñieàu khieån vaø hoa tieâu ñöôïc gheùp keânh theo thôøi gian. Keânh döõ lieäu vaø ñieàu khieån gheùp I/Q Truyeàn ña toác ñoä Traûi phoå thay ñoåi vaø thöïc hieän truyeàn ña maõ Thöøa soá traûi phoå 4 ñeán 256 (ñöôøng leân) 4 ñeán 512 (ñöôøng xuoáng) Ñieàu khieån coâng suaát Voøng ñoùng môû nhanh 1.5KHz Traûi phoå ñöôøng xuoáng Chuoåi OVSF cho caùc keânh rieâng bieät. Chuoåi Gold 218-1 cho cell rieâng bieät vaø ngöôøi duøng rieâng bieät (trung bình 10ms) Traûi phoå ñöôøng leân Chuoåi OVSF vaø chuoåi Gold 241 cho töøng ngöôøi duøng rieâng bieät (khaùc dòch chuyeån thôøi gian trong keânh I & Q, chu kyø trung bình laø 10ms) Hình 1.4 Daõi taàn UMTS daønh cho WCDMA Hình 1.5 Taàn soá hoaït ñoäng WCDMA Baûng 1.2 3GPP RAN Specification Teân Phaïm vi TS 25.201 Moâ taû chung lôùp vaät lyù. Mieâu taû caùc thoâng tin chung cuûa lôùp vaät lyù, caùc ñeà muïc caùc taøi lieäu series TS 25.2xx . TS 25.212 Keânh vaät lyù vaø saép xeáp caùc keânh chuyeån taûi leân caùc keânh vaät lyù (FDD). Thieát laäp caùc ñaëc ñieåm cuûa keânh chuyeån taûi vaø keânh vaät lyù trong mode FDD, goàm coù: Keânh chuyeån taûi. Keânh vaät lyù vaø caáu truùc cuûa chuùng. Quan heä thôøi gian giöõa caùc keânh vaät lyù treân cuøng moät keát noái, quan heä thôøi gian giöõa ñöôøng leân vaø ñöôøng xuoáng. TS 25.212 Gheùp keânh vaø maõ hoaù keânh (FDD). Moâ taû söï gheùp keânh, maõ hoaù keânh, vaø cheøn trong FDD : Maõ hoaù vaø gheùp caùc keânh chuyeån taûi. Maõ hoaù löïa choïn keânh. Maõ hoaù cho thoâng tin ñieàu khieån lôùp vaät lyù L1. Caùc boä cheøn. Phoái hôïp (baét) toác ñoä. Phaân ñoaïn vaø saép xeáp leân caùc keânh vaät lyù. TS 25.213 Traûi phoå vaø ñieàu cheá (FDD). Thieát laäp caùc ñaëc ñieåm traûi phoå vaø ñieàu cheá : Traûi phoå. Taïo keânh vaø maõ hoaù ñoãi taàn. Taïo caùc maõ ñaàu (preamble) truy nhaäp ngaãu nhieân. Taïo caùc maõ ñoàng boä. Ñieàu cheá. TS 25.214 Caùc thuû tuïc lôùp vaät lyù (FDD). Thieát laäp ñaëc ñieåm caùc thuû tuïc lôùp vaät lyù : Thuû tuïc tìm cell. Thuû tuïc ñieàu khieån coâng suaát. Thuû tuïc truy nhaäp ngaãu nhieân. TS 25.215 Ño löôøng - lôùp vaät lyù (FDD). Thieát laäp caùc ñaëc ñieåm ño löôøng lôùp vaät lyù: Caùc pheùp ño ñöôïc thöïc hieän bôûi lôùp vaät lyù. Baùo caùo caùc ño löôøng ñeán caùc lôùp cao hôn vaø maïng. Ño chuyeån giao vaø ño idle-mode. 1.3. Naâng caáp GSM leân WCDMA Söï trieån khai cuûa WCDMA cho pheùp naâng caáp heä thoáng GSM hieän taïi baèng caùch naâng caáp phaàn meàm vaø moät soá phaàn cöùng môùi, baèng caùch thay môùi hoaëc theâm phaàn thu phaùt voâ tuyeán, khoái ñieàu khieån maïng voâ tuyeán RNC. Phaàn cung caáp dòch vuï cuûa heä thoáng GSM cuõng coù theå naâng caáp theâm ñeå chaøo haøng theâm caùc dòch vuï WCDMA, baèng caùch thay theá hay theâm vaøo caùc keânh voâ tuyeán WCDMA. Heä thoáng WCDMA ñöôïc thieát laäp vôùi nhöõng ñieàu kieän ñôn giaûn laø chuyeån moät vaøi chöùc naêng ñieàu khieån voâ tuyeán cuûa thieát bò voâ tuyeán node B ñeán khoái ñieàu khieån maïng voâ tuyeán RNC. Keát quaû laø RNC cuûa heä thoáng WCDMA seõ phöùc taïp hôn khoái ñieàu khieån traïm goác BSC cuûa heä thoáng GSM. Trong khi caùc keânh voâ tuyeán WCDMA coù theå hoaït ñoäng treân cuøng moät taàn soá ôû nhöõng vò trí cell laân caän, thì keânh voâ tuyeán GSM tieâu bieåu yeâu caàu coù kheá hoaïch phaân boå taàn soá, ñoøi hoûi khoaûng chia khoaûng rieâng 12 keânh. Ñieàu naøy coù nghóa laø cöù vôùi moãi keânh voâ tuyeán WCDMA 5MHz coù theå thay theá (hay di chuyeån ñi nôi khaùc) hai hay nhieàu hôn caùc keânh voâ tuyeán GSM 200KHz. Theâm vaøo ñoù keânh voâ tuyeán WCDMA caàn coù moät daõi baûo veä (khoaûng ñeäm) giöõa caùc keânh, daõi baûo veä khoâng ñaùng kheå naøy laøm taêng theâm soá keânh voâ tuyeán GSM phaûi di chuyeån hoaëc khoâng söû duïng trong moät vò trí cell. Hình 1.6 chæ ra moät heä thoáng GSM coù theå ñöôïc naâng caáp ñeå cung caáp dòch vuï WCDMA. Hình chæ coøn chæ cho thaáy hai hoaëc nhieàu keânh GSM ñöôïc chuyeån ñi ñeå cho pheùp moät keânh WCDMA môùi ñöôïc theâm vaøo. Hình 1.6 Naâng caáp heä thoáng GSM leân WCDMA Noù cuõng chæ ra moät traïm goác rieâng bieät ñöôïc trang bò theâm ñeå thöïc hieän lieân laïc vôùi moät RNC WCDMA khi maø moät BSC cuûa GSM khoâng ñöôïc trang bò ñeå quaûn lyù keânh voâ tuyeán WCDMA . Moät keânh voâ tuyeán WCDMA coù theå ñoàng thôøi caáp keát noái cho hôn 100 khaùch haøng söû duïng thoaïi vaø soá lieäu, trong khi moãi keânh voâ tuyeán GSM chæ cung caáp ñöôïc keát noái cho 8 khaùch haøng. Ñieàu naøy cho thaáy söû duïng keânh voâ tuyeán WCDMA laøm taêng soá khaùch haøng söû duïng treân cuøng moät taàn soá leân 5 ñeán 10 laàn so vôùi heä thoáng GSM hieän taïi. ¯ Hoaït ñoäng ôû cheá ñoä song mode. Hình 1.7 WCDMA vaø IS-95 hoaït ñoäng song mode Hoaït ñoäng ôû cheá ñoä song mode laø khaû naêng maø moät thieát bò hoaëc moät heä thoáng hoaït ñoäng trong hai mode (cheá ñoä) khaùc nhau, khoâng nhaát thieát phaûi cuøng thôøi ñieåm. Heä thoáng khoâng daây ñoøi hoûi thieát bò coù theå hoaït ñoäng treân hai heä thoáng khaùc nhau nhö töông töï vaø soá hay giöõa caùc heä thoáng soá khaùc nhau. Heä thoáng WCDMA ñöôïc thieát laäp ñeå cho pheùp caùc cuoäc goïi chuyeån ñeán vaø ñi töø heä thoáng GSM hieän taïi sang nhöõng heä thoáng WCDMA. Ñieàu nay cho pheùp khaùch haøng chuyeån daàn töø heä thoáng GSM theá heä thöù 2 (2G) sang heä thoáng WCDMA theá heä thöù 3 (3G). Hình 1.7 chæ ra caùch heä thoáng WCDMA coù theå cuøng hoaït ñoäng vôùi moät heä thoáng WCDMA khaùc hay moät heä thoáng GSM. Noù coøn chæ cho thaáy heä thoáng WCDMA vaø heä thoáng GSM chia seõ cuøng moät heä thoáng maïng sao cho hoaøn thaønh cuoäc goïi vaø chuyeån taûi thoâng suoát (transparent) ñeán ngöôøi söû duïng. CHÖÔNG 2 KIEÁN TRUÙC GIAO TIEÁP VAÄT LYÙ Hình 2.1 chæ cho thaáy kieán truùc giao tieáp phaùt. Noù ñöôïc phaân thaønh ba lôùp giao thöùc: lôùp vaät lyù (L1) lôùp lieân keát döõ lieäu (L2) lôùp maïng (L3) Hình 2.1 Kieán truùc giao tieáp phaùt Lôùp vaät lyù giao tieáp vôùi lôùp con ñieàu khieån truy nhaäp trung gian MAC cuûa lôùp lieân keát döõ lieäu L2 vaø lôùp con ñieàu khieån taøi nguyeân voâ tuyeán RRC cuûa L3. Lôùp vaät lyù L1 ñöa ra caùc keânh chuyeån taûi khaùc nhau ñeán lôùp con MAC. Moät keânh chuyeån taûi ñöôïc ñaëc tröng bôûi thoâng tin ñöôïc chuyeån taûi treân giao tieáp voâ tuyeán. Noù ñöôïc maõ hoaù keânh roài saép xeáp leân caùc keânh vaät lyù ñöôïc ñònh trong lôùp vaät lyù. MAC chuyeån caùc keânh logic khaùc nhau ñeán lôùp con ñieàu khieån lieân keát voâ tuyeán RLC cuûa L2. Lôùp 2 ñöôïc chia thaønh caùc lôùp con sau: MAC, RLC, thuû tuïc hoäi tuï goùi döõ lieäu (PDCP), ñieàu khieån Broadcast & Multicast (BMC). L3 vaø RLC ñöôïc chia thaønh maët phaúng ñieàu khieån vaø maët phaúng ngöôøi söû duïng, PDCP vaø BMC chæ toàn taïi trong maët phaúng ngöôøi söû duïng. Trong maët phaúng ñieàu khieån, L3 ñöôïc phaân thaønh caùc lôùp con, ôû ñaây lôùp con thaáp nhaát laø RRC thöïc hieän giao tieáp vôùi L2. Lôùp con RLC cung caáp chöùc naêng ARQ keát hôïp chaëc cheû vôùi kyõ thuaät truyeàn voâ tuyeán ñöôïc söû duïng. Ñieàu khieån taøi nguyeân voâ tuyeán RRC laø moät thuû tuïc lôùp maïng L3, ñieàu khieån thieát laäp, quaûn lyù vaø keát cuoái caùc keânh vaät lyù, keânh logic giöõa thieát bò ñaàu cuoái vaø traïm goác. Noù troâng coi baùo hieäu treân keânh ñieàu khieån chung vaø keânh ñieàu khieån rieâng. Baûn tin baùo hieäu RRC cuõng ñöôïc söû duïng ñeå cung caáp chaát löôïng keânh ñöôïc ño ñeå duøng cho chuyeån giao keânh. Thuû tuïc gom (hoäi tuï) goùi döõ lieäu PDCP phoái hôïp hieäu suaát chuyeån taûi vaø ñieàu khieån goùi döõ lieäu ñöôïc truyeàn. Chöùc naêng chính cuûa DPCP bao goàm quaù trình neùn ñoùng goùi (header) suoát quaù trình truyeàn goùi treân keânh voâ tuyeán (loaïi boû thoâng tin dö ñoùng goùi) vaø ñaûm baûo söï tin caäy truyeàn goùi (ñaùnh soá vaø lieân tuïc kieåm tra söï phaân phaùt goùi). Thuû tuïc ñieàu khieån broadcast vaø multicast BMC phoái hôïp truyeàn vaø nhaän caùc dòch vuï broadcast vaø multicast. Chöùc naêng chính cuûa BMC laø nhaän, löu giöõ vaø phaân phoái caùc baûn tin broadcast vaø multicast ñeå maø quaûn baù (broadcast) nhöõng baûn tin ngaén ñeán nhöõng öùng duïng rieâng. Thuû tuïc lieân keát voâ tuyeán RLP cuûa lôùp lieân keát L2 ñöôïc söû duïng ñeå keát hôïp toaøn boä luoàng caùc goùi döõ lieäu thoâng qua lieân keát voâ tuyeán. RLP söû duïng phaùt hieän loãi vaø truyeàn laïi döõ lieäu ñeå taêng ñoä tin caäy cho lieân keát voâ tuyeán laøm giaûm bôùt tyû leä loãi. Caùc chöùc naêng RLC bao goàm phaân ñoaïn goùi, gom laïi, noái vaø phaùt hieän loãi (khi keânh thoâng tin ñoøi hoûi ñieàu khieån loãi, khoâng phaûi raèng taát caû caùc phieân thoâng tin ñeàu ñoøi hoûi phaùt hieän vaø söõa loãi). RLC cuõng ñöôïc söû duïng ñeå ñieàu khieån luoàng döõ lieäu (ñieàu khieån toác ñoä chuyeån taûi). Lôùp ñieàu khieån lieân keát trung gian MAC ñöôïc söû duïng ñeå phoái hôïp truy nhaäp giöõa nhöõng thieát bò di ñoäng ñoäng vaø traïm goác. Lôùp MAC goàm moät hay nhieàu keânh thoâng tin söû duïng ñeå phoái hôïp truy nhaäp caùc thieát bò thoâng tin ñeå chia seõ lieân keát voâ tuyeán. Caùc keânh MAC tieâu bieåu coù khaû naêng lieân laïc vaø öu tieân truy nhaäp caùc baûng danh muïc (scheduler) caùc thieát bò ñeå ñaït ñöôïc truy nhaäp ñeán heät thoáng thoâng tin. MAC cuõng ñöôïc duøng ñeå phoái hôïp toác ñoä truyeàn döõ lieäu treân caùc keânh löu löôïng vaø saép xeáp caùc keânh logic cho caùc keânh vaät lyù RF lôùp döôùi. Sau khi keát cuoái truy nhaäp daønh ñöôïc söï chuù yù cuûa heä thoáng vaø ñöôïc aán ñònh moät keát noái, lôùp MAC ñöôïc söû duïng ñeå keát hôïp chia seõ keânh löu löôïng cho truyeàn goùi. Lôùp vaät lyù thöïc hieän chuyeån ñoåi döõ lieäu ñeán vaø phoái hôïp truyeàn vaø nhaän nhöõng tín hieäu vaät lyù naøy. Lôùp vaät lyù nhaän döõ lieäu cho quaù trình truyeàn töø caùc lôùp cao hôn (ví duï MAC) vaø chuyeån ñoåi noù thaønh ñònh daïng vaät lyù phuø hôïp ñeå truyeàn ñeán caùc thieát bò hay xuyeân qua maïng. 2.1. Keânh WCDMA. Coù hai nhoùm keânh ñöôïc söû duïng trong heä thoáng WCDMA ñoù laø caùc keânh ñieàu khieån vaø caùc keânh löu löôïng. Keânh ñieàu khieån duøng cho thieát laäp, quaûn lyù keát cuoái phieân thoâng tin. Keânh löu löôïng ñöôïc söû duïng chuû yeáu ñeå chuyeån taûi döõ lieäu ngöôøi duøng vaø cuõng truyeàn vaøi thoâng tin ñieàu khieån. Hình 2.2 chæ ra caáu truùc keânh vaø khoaûng keânh song coâng cho heä thoáng WCDMA. Sô ñoà chæ cho thaáy raèng moãi keânh löu löôïng ñaõ maõ hoaù ñöôïc chia thaønh nhöõng khung 10ms, moãi khung ñöôïc phaân thaønh 15 khe thôøi gian, moãi khe thôøi gian daøi 666ms. Nhöõng khung 10ms cho moãi keânh thu – phaùt ñöôïc truyeàn vôùi moät khoaûng thôøi gian coá ñònh Hình 2.2 Caùc keânh song coâng WCDMA Heä thoáng WCDMA söû duïng keânh voâ tuyeán 5MHz nhö nhau cho truyeàn thoaïi vaø data. Ñeå ñaït ñöôïc toác ñoä truyeàn ñænh cho ñöôøng xuoáng WCDMA coù theå söû duïng caùc loaïi traûi phoå vaø ñieàu cheá khaùc nhau. Keânh ñöôøng xuoáng WCDMA ñöôïc truyeàn vôùi coâng suaát lôùn nhaát ñeán ngöôøi söû duïng. WCDMA söû duïng ñieàu khieån coâng suaát chính xaùc cho pheùp moïi ngöôøi duøng tích cöïc nhö nhau taïi taïi cuøng thôøi ñieåm. Ñeå taïo moät keânh voâ tuyeán soá roäng töø tín hieäu ñieàu khieån aâm thanh soá toác ñoä thaáp, moãi bit thoâng tin ñöôïc gheùp thaønh moät chuoåi daøi caùc bit goïi laø maõ hoaù traûi phoå. Maõ traûi phoå trình baøy höõu hieäu moãi bit thoâng tin baèng caùc chip treân moät daõi taàn roäng hôn. Ñieàu naøy giaûi thích taïi sao goïi laø heä thoáng baêng roäng. Do söû duïng chuoåi maõ thay ñoåi ñöôïc cho moãi keânh thoâng tin ñöôïc maõ hoaù, neân toác ñoä döõ lieäu coù theå thay ñoåi döïa treân toång traûi phoå ñöôïc duøng. Vôùi caùc keânh truyeàn soá lieäu ngöôøi duøng, toác ñoä truyeàn coù theå thay ñoåi töø 7,5Kbps ñeán 960Kbps, ñoù laø toác ñoä lyù thuyeát coù theå ñaït ñöôïc, noù coù theå thay ñoåi (giaûm) phuï thuoäc toång soá can nhieãu nhaän ñöôïc töø caùc keânh khaùc. Heä thoáng WCDMA söû duïng boä neùn thoaïi thay ñoåi coù toác ñoä truyeàn khaùc nhau, caùc boä neùn thoaïi vôùi quaù trình neùn döõ lieäu cao coù khaû naêng cho pheùp nhaø cung caáp dòch vuï taêng soá ngöôøi duøng treân moät keânh voâ tuyeán, ñoåi laïi seõ laøm giaûm chaát löôïng thoaïi. Söï caân baèng dung löôïng vaø chaát löôïng ñöôïc bieát nhö laø giôùi haïn dung löôïng meàm. Hình 2.3 cho thaáy caùch keânh voâ tuyeán soá WCDMA traûi phoå moät bit thoâng tin thaønh nhieàu chip. Sô ñoà chæ ra raèng moãi bít thoâng tin ñöôïc chuyeån ñoåi (gheùp) baèng moät maõ traûi phoå. Ñaàu thu seõ tìm maõ traûi phoå ñaëc tröng cho ñeán khi phuø hôïp, töø ñoù coù theå taùi taïo laïi thoâng tin nguyeân thuyû. Hình 2.3 Traûi phoå bit thoâng tin Heä thoáng WCDMA söû duïng caùc loaïi ñieàu cheá khaùc nhau cho keânh ñöôøng xuoáng vaø ñöôøng leân. Keânh ñöôøng xuoáng söû duïng caùc khoaù giöõ pha QPSK vaø keânh ñöôøng leân söû duïng ñieàu cheá keânh ñoái ngaãu (ñieàu cheá I/Q), moät keânh ñöôïc söû duïng cho ñieàu khieån vaø keânh kia ñöôïc söû duïng cho löu löôïng döõ lieäu ngöôøi söû duïng. Caùc keânh thoâng tin ñöôøng xuoáng ñöôïc traïm goác ñieàu khieån truyeàn lieân tuïc, ñöôøng leân coù theå truyeàn döõ lieäu theo chu kyø môû vaø ñoùng - truyeàn giaùn ñoaïn DTX - ñeå giöõ nguoàn. 2.1.1. Keânh logic. Lôùp MAC cung caáp dòch vuï chuyeån taûi döõ lieäu treân nhöõng keânh vaät lyù. Moät thieát laäp caùc keânh logic ñöôïc ñònh nghóa cho caùc loaïi dòch vuï chuyeån taûi khaùc nhau ñöôïc ñöa ra bôûi lôùp vaät lyù. Moãi loaïi keânh logic ñöôïc ñònh nghóa bôûi loaïi thoâng tin maø chuùng chuyeån taûi. Keânh logic ñöôïc chia thaønh hai loaïi nhö sau: Nhöõng keânh ñieàu khieån chuyeån taûi cuûa maët phaúng thoâng tin ñieàu khieån (Baûng 2.1). Nhöõng keânh chuyeån taûi löu löôïng cuûa maët phaúng ngöôøi söû duïng (Baûng 2.2). Baûng 2.1 Caùc keânh logic ñieàu khieån Keânh ñieàu khieån quaûng baù BCCH Keânh ñöôøng xuoáng duøng cho quaûng baù thoâng tin ñieàu khieån heä thoáng. Keânh ñieàu khieån paging PCCH Keânh ñöôøng xuoáng chuyeån taûi thoâng tin paging, ñöôïc söû duïng khi: Maïng khoâng bieát vò trí cell cuûa traïm di ñoäng . Traïm di ñoäng ñoäng ôû trong traïng thaùi ñaõ keát noái cell (ñang trong mode “nghó “ (sleep)). Keânh ñieàu khieån chung CCCH Cho caû hai höôùng ñeå chuyeån taûi thoâng tin ñieàu khieån giöõa maïng vaø nhöõng traïm di ñoäng. Keânh naøy ñöôïc söû duïng bôûi: Traïm di ñoäng khoâng coù keát noái RRC vôùi maïng. Traïm di ñoäng truy nhaäp moät cell môùi sau khi choïn laïi cell. Keânh ñieàu khieån daønh rieâng DCCH Keânh song höôùng, ñieåm noái ñieåm ñeå truyeàn thoâng tin ñieàu khieån rieâng giöõa traïm di ñoäng vaø maïng. Keânh naøy ñöôïc aán ñònh thoâng qua thuû tuïc keát noái RRC. Baûng 2.2 Caùc keânh löu löôïng Keânh löu löôïng danhg rieâng DTCH Ñieåm noái ñieåm, daønh rieâng cho moät traïm di ñoäng, cho chuyeån taûi thoâng tin ngöôøi duøng. Noù coù theå toàn taïi caû hai höôùng ñöôøng leân vaø ñöôøng xuoáng. Keânh löu löôïng chung CTCH Cho chia seõ ñöôøng leân hoaëc ñöôøng xuoáng bôõi moät vaøi thieát bò di ñoäng ñeå chuyeån taûi döõ lieäu ngöôøi duøng. 2.1.2. Keânh chuyeån taûi. Moät keânh chuyeån taûi ñöôïc ñònh nghóa theo caùc ñaëc dieåm vaø caùch döõ lieäu ñöôïc chuyeån taûi treân giao tieáp phaùt. Coù hai loaïi keânh chuyeån taûi nhö sau: Keânh chuyeån taûi rieâng DCH: cho caû ñöôøng leân vaø ñöôøng xuoáng. DCH ñöôïc truyeàn treân toaøn boä cell hay moät phaàn cell söû duïng anten ñònh höôùng (beam-forming). Noù ñöôïc ñaëc tröng bôûi khaû naêng thay ñoåi toác ñoä nhanh (cöù 10ms), ñieàu khieån nhanh coâng suaát. Caùc keânh chuyeån taûi chung ñöôïc lieät keâ ra trong baûng 2.3. Baûng 2.3 Caùc keânh chuyeån taûi chung Keânh quaûng baù BCH Keânh chuyeån taûi ñöôøng xuoáng ñöôïc duøng ñeå quaûng baù thoâng tin cuï theå cuûa cell vaø heä thoáng. Keânh truy nhaäp ñöôøng xuoáng FACH Keânh chuyeån taûi ñöôøng xuoáng. Noù ñöôïc truyeàn treân toaøn boä cell hay chæ moät phaàn cuûa cell söû duïng anten ñònh höôùng. FACH söû duïng ñieàu khieån chaäm coâng suaát. Keânh paging PCH Keânh chuyeån taûi ñöôøng xuoáng. Noù luoân ñöôïc truyeàn treân toaøn boä cell. Quaù trình truyeàn PCH ñöôïc keát hôïp vôùi truyeàn moät tín hieäu lôùp vaät lyù, chæ thò paging, hoå trôï thöïc hieän hieäu quaû mode “nghó” (sleep-mode). Keânh truy nhaäp ngaãu nhieân RACH Keânh chuyeån taûi ñöôøng leân. Noù luoân ñöôïc nhaän töø toaøn boä cell. RACH ñöôïc ñaëc tröng bôûi moät giôùi haïn tröôøng döõ lieäu, phaùt hieän va chaïm vaø söû duïng ñieàu khieån voøng ñoùng coâng suaát. Keânh goùi chung CPCH Keânh chuyeån taûi ñöôøng leân. Noù ñöôïc söû duïng ñeå gôûi goùi döõ lieäu töø thieát bò di ñoäng ñeán traïm goác (keânh ñöôøng leân). CPCH ñöôïc duøng cho nhöõng goùi quaù lôùn ñeå gôûi tröïc tieáp treân RACH. Keânh chia seõ ñöôøng xuoáng DSCH Chia seõ bôûi moät vaø traïm di ñoäng, ñöôïc keát hôïp vôùi keânh daønh rieâng DCH. Noù söû duïng moät heä thoáng laäp baûng danh muïc caùc Hình 2.4 Söï saép xeáp giöõa caùc keânh logic vaø caùc keânh chuyeån taûi 2.1.3. Keânh vaät lyù. Caùc keânh chuyeån taûi ñöôïc maõ hoaù vaø phoái hôïp baét toác ñoä ñöôïc ñöa ra bôûi keânh vaät lyù. Sau ñoù caùc keânh chuyeån taûi ñöôïc saép xeáp leân treân caùc keânh vaät lyù. Keânh vaät lyù bao goàm caùc khung voâ tuyeán vaø caùc khe thôøi gian. Ñoä daøi cuûa khung voâ tuyeán laø 10ms, moãi khung bao goàm 15 khe thôøi gian. Moãi ñôn vò khe thôøi gian chöùa caùc caùc tröôøng bit taûi troïng. Soá bit trong moãi khe thôøi gian phuï thuoäc vaøo loaïi keânh vaät lyù. Phuï thuoäc nhöõng thay ñoåi toác ñoä symbol cuûa keânh vaät lyù caáu hình cuûa khung voâ tuyeán hay khe thôøi gian. Taøi nguyeân vaät lyù cô baûn laø caùc maët phaúng maõ/taàn soá. Theâm nöõa, treân ñöôøng leân, caùc chuoåi thoâng tin khaùc nhau coù theå ñöôïc tuyeàn treân caùc nhaùnh I hoaëc Q. Nhö vaäy moãi keânh vaät lyù töông öùng vôùi caùc ñaëc tröng bôûi taàn soá soùng mang, maõ, pha lieân quan (0, p/2). 2.1.3.1. Keânh vaät lyù ñöôøng leân Bao goàm hai keânh vaät lyù daønh rieâng vaø hai keânh vaät lyù chung. Keânh vaät lyù daønh rieâng ñöôøng leân DPDCH vaø keânh vaät lyù ñieàu khieån daønh rieâng ñöôøng leân DPCCH. Keânh vaät lyù truy nhaäp ngaãu nhieân ñöôøng leân PRACH vaø keânh vaät lyù goùi chung PCPCH. Keânh DPDCH ñöôïc söû duïng ñeå mang döõ lieäu rieâng ñöôïc taïo ra ôû lôùp 2 vaø lôùp cao hôn. Coù theå khoâng coù, coù moät hai hay nhieàu hôn keânh DPDCH treân moãi keát noái lôùp vaät lyù. DPCCH ñöôïc duøng ñeå mang thoâng tin ñieàu khieån do lôùp vaät lyù L1 taïo ra. Thoâng tin ñieàu khieån bao goàm nhöõng bit hoa tieâu ñaõ bieát ñeå hoå trôï ñaùnh giaù keânh, cho phaùt hieän keát hôïp, leänh ñieàu khieån truyeàn coâng suaát TPC, thoâng tin phaûn hoài FBI, vaø moät tuyø choïn ñònh daïng keát hôïp chuyeån taûi TFCI. Chæ thò thoâng tin ñònh daïng chuyeån taûi thoâng baùo cho ñaàu nhaän veà caùc thoâng soá töùc thôøi cuûa caùc keânh chuyeån taûi khaùc nhau ñöôïc gheùp treân keânh DPDCH vaø döõ lieäu töông öùng ñaõ truyeàn trong cuøng moät khung. Cho moãi keát noái lôùp 1 chæ coù moät DPCCH. Hình 2.5 moâ taû nguyeân taéc caáu truùc keânh cuûa keânh vaät lyù daønh rieâng DPCH. Moãi khung daøi 10ms ñöôïc chia thaønh 15 khe thôøi gian, moãi khe daøi Tslot = 2560 chip, töông öùng vôùi moãi thôøi ñieåm ñieàu khieån coâng suaát. Thoâng soá k xaùc ñònh soá bit treân moãi khe DPDCH/DPCCH. Noù lieân quan ñeán thöøa soá traûi phoå cuûa keânh vaät lyù SF=256/2k. Thöøa soá traûi phoå SF giôùi haïn töø 4 ñeán 256. Treân cuøng moät keát noái lôùp 1 nhö nhau DPDCH vaø DPCCH coù toác ñoä khaùc nhau do thay ñoåi thöøa soá traûi phoå SF. Hình 2.5 Caáu truùc khung DPDCH/DPCCH Nhieàu dòch vuï toác ñoä thay ñoåi coù theå ñöôïc gheùp keânh theo thôøi gian trong moãi khung DPDCH. Toaøn boä toác ñoä bit keânh DPDCH ñöôïc thay ñoåi cô baûn töøng khung (frame-by-frame). Haàu heát caùc tröôøng hôïp chæ moät keânh DPDCH ñöôïc chæ ñònh cho moãi keát noái, caùc dòch vuï ñöôïc cheøn ñaêng kyù treân cuøng DPDCH, tuy nhieân nhieàu keânh DPDCH coù theå cuøng ñöôïc chæ ñònh. Khi quaù trình truyeàn ña maõ ñöôïc söû duïng, vaøi keânh DPDCH song song ñöôïc truyeàn söû duïng caùc maõ keânh khaùc nhau, tuy nhieân chæ coù moät DPDCH ñöôïc keát noái. Keânh vaät lyù truy nhaäp ngaãu nhieân PRACH ñöôïc söû duïng ñeå mang keânh RACH. Quaù trình truyeàn truy nhaäp ngaãu nhieân döïa treân chæ daãn nhanh thu ñöôïc. Traïm di ñoäng coù theå baét ñaàu truyeàn taïi moät soá caùc khoaûng thôøi gian coá ñònh ñaõ ñöôïc ñònh quy ñònh, ñöôïc bieát nhö laø nhöõng khe truy nhaäp. Coù 15 khe truy nhaäp treân moãi 2 khung vôùi khoaûng caùch laø 5120 chip. Hình 2.6 chæ soá khe truy xuaát vaø khoaûng caùch giöõa chuùng. Thoâng tin treân nhöõng khe truy nhaäp coù theå thay ñoåi treân khe hieän haønh ñöôïc quy ñònh bôûi lôùp cao hôn. Caáu truùc cuûa truyeàn truy nhaäp ngaãu nhieân ñöôïc chæ ra trong hình 2.7. Quaù trình truyeàn truy nhaäp ngaãu nhieân bao goàm moät hoaëc vaøi preamble daøi 4096 chip vaø moät phaàn baûn tin daøi 10ms hoaëc 20ms. Traïm di ñoäng cho bieát ñoä daøi cuûa phaàn baûn tin baèng caùch söû duïng caùc kyù töï (signature) ñaëc tröng. Phaàn preamble cuûa burst truy nhaäp ngaãu nhieân bao goàm 256 kyù töï laëp laïi. Coù taát caû laø 16 kí töï khaùc nhau, döïa treân maõ Hadamard ñoä daøi thieát laäp 16. Hình 2.6 Soá khe truy nhaäp ngaãu nhieân vaø khoaûng caùch giöõa chuùng Hình 2.7 Caáu truùc truyeàn truy nhaäp ngaãu nhieân Hình 2.8 chæ ra caáu truùc khung voâ tuyeán phaàn baûn tin truy nhaäp ngaãu nhieân. Khung voâ tuyeán 10ms phaàn baûn tin ñöôïc chi thaønh 15 khe, moãi khe daøi Tslot=2560 chip. Hình 2.8 Caáu truùc khung voâ tuyeán phaàn baûn tin truy nhaäp ngaãu nhieân Moãi khe bao goàm hai phaàn moät phaàn döõ lieäu mang thoâng tin lôùp 2 vaø moät phaàn ñieàu khieån mang thoâng tin ñieàu khieån lôùp 1. Phaàn döõ lieäu vaø phaàn ñieàu khieån ñöôïc truyeàn song song. Moät phaàn baûn tin daøi 20ms bao goàm hai phaàn baûn tin lieân tieáp. Keânh vaät lyù goùi chung PCPCH ñöôïc söû duïng ñeå mang keânh chuyeån taûi CPCH. Traïm di ñoäng coù theå baét ñaàu truyeàn taïi moät soá khoaûng thôøi gian coá ñònh ñaõ ñöôïc quy ñònh, lieân quan ñeån ñöôøng bao khung BCH nhaän ñöôïc töø cell hieän taïi. Caáu truùc cuûa truyeàn truy nhaäp ngaãu nhieân CPCH bao goàm moät vaøi preamble truy nhaäp daøi 4096 chip, moät preamble phaùt hieän va chaïm CD-P daøi 4096 chip, moät preamble ñieàu khieån coâng suaát DPCCH (PC-P) (laø nhöõng khe soá 0 hay soá 8), vaø moät phaàn baûn tin coù ñoä daøi thay ñoåi Nx10ms. Hình 2.9 Caáu truùc truyeàn truy nhaäp ngaãu nhieân CPCH 2.1.3.2. Keânh vaät lyù ñöôøng xuoáng Bao goàm moät keânh vaät lyù daønh rieâng, moät keânh chia seõ vaø naêm keânh ñieàu khieån chung: Keânh vaät lyù daønh rieâng ñöôøng xuoáng DPCH Keânh vaät lyù chia seõ ñöôøng xuoáng DSCH Keânh ñieàu hoa tieâu chung CPICH sô caáp vaø thöù caáp (P-CPICH, S-CPICH) Keânh vaät lyù ñieàu khieån chung CCPCH sô caáp vaø thöù caáp (P-CCPCH, S-CCPCH) Keânh ñoàng boä SCH Hình 2.10 chæ ra caáu truùc keânh DPCH. Treân DPCH moät keânh chuyeån taûi daønh rieâng ñöôïc truyeàn gheùp keânh theo thôøi gian vôùi thoâng tin ñieàu khieån taïo ra ôû lôùp 1 (caùc bit hoa tieâu ñaõ bieát, caùc leänh ñieàu khieån coâng suaát, vaø moät chæ thò ñònh daïng chuyeån taûi TFCI tuyø choïn). Keânh DPCH coù theå bao goàm ñoàng thôøi nhieàu dòch vuï khi TFCI hoaëc moät toác ñoä dòch vuï coá ñònh khi TFCI khoâng ñöôïc truyeàn. Khi toång toác ñoä bit ñöôïc truyeàn vöôït quaù toác ñoä bit toái ña cho moät keânh vaät lyù ñöôøng xuoáng, truyeàn ña maõ ñöôïc aùp duïng (ví duï vaøi keânh DPCH ñöôøng xuoáng song song ñöôïc truyeàn söû duïng cuøng moät thöøa soá traûi phoå). Trong tröôøng hôïp naøy thoâng tin ñieàu khieån lôùp 1 ñöôïc ñaët vaøo duy nhaát keânh DPCH ñaàu tieân. Hình 2.10 Caáu truùc khung keânh DPCH ñöôøng xuoáng Keânh hoa tieâu chung CPICH laø moät keânh vaät lyù ñöôøng xuoáng toác ñoä coá ñònh (30 Kbps, SF=256), mang moät chuoåi bit/symbol ñaõ xaùc ñònh tröôùc. Coù hai loaïi keânh CPICH: keânh hoa tieâu chung sô caáp P-CPIH vaø keânh hoa tieâu chung thöù caáp S-CPICH. Baûng 2.4 Keânh PCICH sô caáp vaø thöù caáp Keânh P-CPICH Luoân söû duïng cuøng moät maõ keânh Thöïc hieän ñoåi taàn baèng maõ ñoåi taàn sô caáp Moät keânh treân moãi cell Quaûng baù treân toaøn boä cell P-CPICH ñöôïc duøng laøm tham khaûo pha cho SCH, P-CCPCH, AICH, PICH. Noù cuõng ñöôïc thuøng laøm tham khaûo pha ngaàm ñònh cho taát caû caùc keânh vaät lyù ñöôøng xuoáng khaùc. S-CPICH Khoâng coù hoaëc coù moät hoaëc vaøi keânh treân moãi cell Coù theå chæ truyeàn treân moät phaàn cell S-CPICH coù theå ñöôïc duøng tham khaûo cho CCPCH vaø DPCH ñöôøng xuoáng. Trong tröôøng hôïp naøy traïm di ñoäng ñöôïc thoâng baùo bôûi baùo hieäu lôùp cao hôn. Keânh vaät lyù ñieàu khieån chung sô caáp P-CPCCH laø moät keânh vaät lyù ñöôøng xuoáng toác ñoä coá ñònh (30 Kbps, SF=256), ñöôïc duøng ñeå mang keânh BCH. Keânh vaät lyù ñieàu khieån chung khoâng ñöôïc ñieàu khieån coâng suaát voøng trong (inner-loop). Hình 2.11 chæ cho thaáy caáu truùc khung P-CPCCH, noù khoâng ñöôïc truyeàn suoát 256 chip ñaàu tieân cuûa moãi khe, maëc duø keânh SCH sô caáp vaø thöù caáp ñöôïc truyeàn suoát khoaûng thôøi gian naøy. S-SCH bao goàm moät truyeàn laëp laïi chuoåi coù ñoä daøi 15 caùc cuûa caùc maõ ñieàu cheá daøi 256 chip, maõ ñoàng boä sô caáp SSC ñöôïc truyeàn song song vôùi PSC. SSC ñöôïc bieåu dieãn bôûi csi,k, ôû ñaây i=1,2,…64, laø soá nhoùm maõ ñoåi taàn, vaø k=0,1,…,14 laø soá khe. Moãi SSC ñöôïc choïn töø taäp 16 maõ khaùc nhau daøi 256. Hình 2.11 Caáu truùc khung P-CCPCH Caáu truùc khung S-CCPCH ñöôïc chæ ra trong hình 2.12. Keânh S-CCPCH ñöôïc söû duïng ñeå mang keânh FACH vaø PCH. Khaùc nhau chính giöõa P-CCPCH vaø S-CCPCH laø keânh P-CCPCH coù moät toác ñoä coá ñònh ñaõ ñöôïc ngaàm ñònh tröôùc trong khi S-CCPCH coù hoå trôï thay ñoåi toác ñoä. Hôn nöõa P-CCPCH ñöôïc truyeàn lieân tuïc treân toaøn boä cell trong khi ñoù S-CCPCH chæ truyeàn thay ñoåi toác ñoä treân vuøng heïp trong cuøng moät höôùng nhö keânh vaät lyù daønh rieâng. Hình 2.12 Caáu truùc khung keânh S-CCPCH Hình 2.13 moâ taû caáu truùc cuûa keânh ñoâng boä SCH söû duïng cho tìm cell. Hình 2.13 Caáu truùc keânh ñoàng boä SCH Keânh SCH bao goàm hai keânh: keânh ñoàng boä sô caáp P-SCH vaø keânh ñoàng boä thöù caáp S-SCH. P-SCH goàm moät maõ ñieàu cheá daøi 256 chip, maõ ñoàng boä sô caáp PSC ñöôïc bieát nhö laø cp trong hình, ñöôïc truyeàn treân moãi moät khe. PSC laø gioáng nhau cho cöù moãi cell trong heä thoáng. Keânh vaät lyù chia seõ ñöôøng xuoáng PDSCH duøng ñeå mang keânh chia seõ ñöôøng xuoáng DSCH. Noù ñöôïc chia seõ bôûi nhöõng ngöôøi duøng döïa treân gheùp keânh theo maõ. Caáu truùc keânh PDSCH ñöôïc chæ ra trong hình 2.14. Cuõng nhö DSCH luoân keát hôïp vôi DCH, PDSCH luoân keát hôïp vôùi DPCH ñöôøng xuoáng. Thöøa soá traûi phoå cho PDSCH coù theå thay ñoåi töø 4 ñeán 256. Neáu thöøa soá traûi phoå SF vaø caùc thoâng soá lôùp vaät lyù khaùc coù theå thay ñoåi treân töøng khung, TFCI seõ ñöôïc söû duïng ñeå thoâng baùo cho nhöõng traïm di ñoäng töùc thôøi thoâng soá keânh PDSCH. Hình 2.14 Caáu truùc khung keânh PDSCH Keânh chæ thò daønh rieâng AICH laø moät keânh vaät lyù ñöôïc söû duïng ñeå mang caùc chæ daãn daønh rieâng, töông öùng vôùi kyù töï s treân keânh PRACH hay PCPCH. Keânh chæ daãn page PICH laø moät keânh vaät lyù toác ñoä coá ñònh (SF=256). Keânh PICH luoân keát hôïp vôùi CCPCH ñeán moät keânh chuyeån taûi PCH ñöôïc saép xeáp treân ñoù. 2.2. Thuû tuïc giao tieáp phaùt. Nhöõng thuû tuïc giao tieáp phaùt khaùc nhau ñöôïc ñoøi hoûi ñeå cho moät heä thoáng voâ tuyeán laøm vieäc bình thöôøng (töùc laø aán ñònh lieân laïc, baûo döôõng lieân keát vôùi söï taän duïng nhoû nhaát nguoàn voâ tuyeán). Phaùt phaân taäp. Hoaït ñoäng tìm cell. Chuyeån giao. Ñieàu khieån coâng suaát. Cô caáu truyeàn ñoàng boä ñöôøng leân. 2.2.1. Phaân taäp. Coù hai loaïi cô caáu phaân taäp coù theå ñöôïc söû duïng ôû ñöôøng xuoáng cuûa WCDMA: cô caáu voøng môû vaø cô caáu voøng ñoùng. Phaùt phaân taäp voøng môû ñöôøng xuoáng aùp duïng phaùt phaân taäp moät maõ khoái thôøi gian/khoâng gian cô baûn (STTD). Maëc duø giaûi maõ STTD laø tuyø choïn ôû traïm goác, STTD ñöôïc hoã trôï chính (ñöôïc uyû thaùc) ôû traïm di ñoäng. Moät loaïi phaùt phaân taäp voøng môû khaùc ñöôïc söû duïng laø phaùt phaân taäp chuyeån maïch thôøi gian (time switched), coù theå ñöôïc aùp duïng cho keânh SCH. Cô caáu phaân taäp naøy cuõng tuyø choïn cho tram goác nhöng ñöôïc uyû thaùc ôû traïm di ñoäng. Khoâng phaûi taát caû caùc phöông thöùc phaân taäp coù theå ñöôïc söû duïng cho taát caû caùc keânh vaät lyù. Baûng 2.7 toùm taéc nhöõng öùng duïng coù theå cuûa cheá ñoä phaùt phaân taäp voøng ñoùng-môû treân caùc keânh vaät lyù ñöôøng xuoáng khaùc nhau. Söû duïng ñoàng thôøi cheá ñoä STTD vaø voøng ñoùng treân DPCH vaø PDSCH laø khoâng ñöôïc cho pheùp. Baûng 2.7 ÖÙng duïng cheá ñoä phaùt phaân taäp treân caùc keânh vaät lyù ñöôøng xuoáng. Keânh Cheá ñoä voøng môû Cheá ñoä voøng ñoùng TSTD STTD P-CCPCH - * - SCH * - - SCCPCH - * - DPCH - * - PICH - * - PDSCH (ñaõ keát hôïp treân DPCH) - * * AICH - * * * coù khaû naêng aùp duïng - khoâng theå aùp duïng 2.2.2. Tìm cell. Suoát quaù trình tìm cell, traïm di ñoäng thöïc hieän tìm moät cell vaø xaùc ñònh maõ ñoåi taàn ñöôøng xuoáng vaø söï ñoàng boä khung keânh chung cuûa cell ñoù. Bôûi vì söï ñònh thôøi khung voâ tuyeán cuûa caùc keânh vaät lyù chung lieân quan ñeán söï ñònh thôøi cuûa P-CCPCH, noù chæ caàn tìm ñònh thôøi cuûa keânh P-CCPCH. Tìm cell cô baûn goàm ba böôùc sau: ñoàng boä khe, ñoàng boä khung vaø nhaän daïng nhoùm maõ, nhaän daïng maõ ñoåi taàn. Moät ví duï töø 3GPP Specitication TS 25.214 ñöôïc moâ taû nhö sau: Böôùc 1: Ñoàng boä khe. Suoát böôùc 1 cuûa thuû tuïc tìm cell traïm di ñoäng söû duïng maõ ñoàng boä sô caáp keânh SCH ñeå ñaït ñöôïc söï ñoàng boä khe vôùi moät cell. Ñieàu naøy coù theå ñöôïc thöïc hieän bôûi moät boä loïc ñôn thích hôïp baét (match) maõ ñoàng boä sô caáp chung cho toaøn boä cell. Ñònh thôøi khe cuûa cell coù theå daønh ñöôïc bôûi phaùt hieän nhöõng ñænh (peak) ôû ñaàu ra boä loïc baét. Böôùc 2: Ñoàng boä khung vaø nhaän daïng nhoùm maõ. Traïm di ñoäng söû duïng maõ ñoàng boä thöù caáp keânh SCH ñeå tìm ñoàng boä khung vaø nhaän daïng nhoùm maõ cuûa cell ñaõ tìm ñöôïc trong böôùc 1. Ñieàu naøy ñöôïc thöïc hieän bôûi söï töông quan cuûa tín hieäu nhaän ñöôïc vôùi taát caû nhöõng chuoåi maõc ñoàng boä thöù caáp vaø nhaän daïng giaù trò töông quan toái ña. Bôûi vì voøng dòch cuûa chuoåi maõ laø ñôn nhaát, nhoùm maõ vaø söï ñoàng boä khung seõ ñöôïc xaùc ñònh. Böôùc 3: nhaän daïng maõ ñoåi taàn. Traïm di ñoäng xaùc ñònh chính xaùc maõ ñoåi taàn sô caáp ñöôïc cell söû duïng. Maõ ñoåi taàn sô caáp ñöôïc xaùc ñònh thoâng qua söï töông quan giöõa symbol vôùi symbol treân keânh CPICH vôùi nhöõng maõ thuoäc nhoùm maõ ñöôïc nhaän daïng trong böôùc 2. Sau khi nhaän dieän ñöôïc maõ ñoåi taàn, keânh CCPCH sô caáp cuõng ñöôïc xaùc ñònh. Vaø nhöõng thoâng tin heä thoáng cell coù theå tìm ñöôïc treân keânh BCH. Trong tröôøng hôïp traïm di ñoäng ñaõ nhaän ñöôïc thoâng tin veà maõ ñoåi taàn caàn tìm thì böôùc 2 vaø 3 deã daøng thöïc hieän. 2.2.3. Chuyeån giao. Chuyeån giao laø quaù trình moät thieát bò di ñoäng ñang hoaït ñoäng treân moät keânh rieâng ñöôïc aán ñònh laïi moät keânh maõ môùi hoaëc keânh logic môùi. Quaù trình naøy thöôøng ñöôïc duøng ñeå cho pheùp thueâ bao di chuyeån trong moät vuøng voâ tuyeán roäng lôùn thöïc hieän chuyeån maïch cuoäc goïi töø cell naøy sang cell khaùc khi phaùt hieän chaát löôïng thoaïi thaáp trong vuøng. Chuyeån giao cuõng coù theå xaûy ra khi moät thueâ bao ñoøi hoûi moät dòch vuï chæ ñöôïc cung caáp bôûi khaû naêng cuûa moät keânh voâ tuyeán khaùc, ñöôïc aán ñònh töø moät keânh löu löôïng WCDMA sang keânh löu löôïng GSM. Ñeå thöïc hieän quyeát ñònh chuyeån giao, heä thoáng WCDMA caàn nhöõng thoâng soá ño löôøng khaùc nhau cho thuaät toaùn chuyeån giao. Baûng 2.8 Caùc thoâng soá caàn cho muïc ñích chuyeån giao Coâng suaát maõ tín hieäu nhaän ñöôïc RSCP Coâng suaát nhaän ñöôïc treân moãi maõ ño taïi nhöõng bit hoa tieâu cuûa keânh hoa tieâu CPICH sô caáp. Ñieåm tham chieáu cho RSCP laø ñoaïn anten keát noái cuûa UE. Coâng suaát maõ tín hieäu nhaân ñöôïc sau khi ñaõ keát hôïp voâ tuyeán. Coâng suaát nhaän ñöôïc ño taïi nhöõng bit hoa tieâu cuûa keânh DPCCH sau khi lieân keát voâ tuyeán. Ñieåm tham chieáu cho RSCP laø ñoaïn anten keát noái cuûa UE. SIR Tyû leä can nhieãu tín hieäu, ñöôïc xaùc ñònh bôûi (RSCP/ISCP)*(SF/2). Ôû ñaây ISCP laø can nhieãu coâng suaát maõ tín hieäu. Nhieãu tín hieäu ñöôïc ño treân nhöõng bit hoa tieâu. Chæ phaàn nhieãu khoâng tröïc giao ñöôïc ño. SF laø thöøa soá traûi phoå. SIR seõ ñöôïc ño treân DPCCH sau khi ñaõ keát hôïp voâ tuyeán. Ñieåm tham chieáu cho SIR laø ñoaïn anten keát noái cuûa UE. RSSI Chæ thò ñoä lôùn tín hieäu nhaän ñöôïc. Coâng suaát keânh baêng roäng nhaän ñöôïc trong daõi taàn keânh thích hôïp. Pheùp ño ñöôïc thöïc hieän ôû soùng mang ñöôøng xuoáng. Ñieåm tham khaûo taïi taïi anten keát noái cuûa UE. RSSI cuûa soùng mang GSM Chæ thò ñoä lôùn tín hieäu nhaän ñöôïc, pheùp ño ñöôïc thöïc hieän treân moät soùng mang keânh BCCH GSM. Ñieåm tham khaûo taïi anten keát noái cuûa UE. CPICH Ec/No Naêng löôïng nhaän ñöôïc treân moãi chip ñöôïc phaân chia bôûi maät ñoä coâng suaát treân daõi taàn. Ec/No ñoàng nhaát vôùi RSCP/RSSI. Pheùp ño ñöôïc thöïc hieän treân CPICH sô caáp. Ñieåm tham khaûo taïi anten keát noái cuûa UE. BLER keânh chuyeån taûi Ñaùnh giaù tyû leä loãi khoái keânh chuyeån taûi. BLER ñöôïc ñaùnh giaù treân cô sôû CRC treân moãi khoái chuyeån taûi sau khi thöïc hieän keát noái voâ tuyeán. Ñöôïc söû duïng trong thieát laäp SIR cho ñieàu khieån coâng suaát nhanh trong ñieàu khieån coâng suaát voøng ngoaøi. BER keânh vaät lyù Ñaùnh giaù tyû leä loãi bit trung bình tröôùc khi maõ hoaù keânh DPDCH vaø sau khi keát hôïp voâ tuyeán. Coâng suaát phaùt cuûa traïm di ñoäng Toång coâng suaát ñöôïc traïm di ñoäng truyeàn treân moät soùng mang. Ñieåm tham khaûo laø anten keát noái cuûa UE. Heä thoáng WCDMA coù theå chuyeån giao moät keânh truyeàn thoâng khi khoái ñieàu khieån maïng voâ tuyeán RNC coù chaát löôïng keát cuoái giöõa thieát bò di ñoäng vaø traïm goác coù möùc truy xuaát thaáp vaø coù moät keânh voâ tuyeán saün coù ñeå chuyeån cuoäc goïi. RNC coù theå söû duïng thoâng tin nhaän ñöôïc töø traïm di ñoäng ñeå hoå trôï cho quyeát ñònh chuyeån giao. Thieát bò di ñoäng coù theå ño ñoä lôùn tín hieäu nhaän ñöôïc RSSI vaø möùc coâng suaát maõ tín hieäu nhaän ñöôïc RSCP roài thoâng tin trôû laïi cho RNC thoâng qua traïm goác. 2.2.3.1. Chuyeån giao meàm Chuyeån giao meàm laø quaù trình baûo döôõng moät keát noái truyeàn thoâng vôùi phía truyeàn ban ñaàu trong khi lieân laïc ñoàng thôøi vôùi moät hay nhieàu traïm goác khaùc trong suoát quaù trình chuyeån giao. Heä thoáng WCDMA söû duïng quaù trình chuyeån giao meàm ñeå cho pheùp traïm di ñoäng ñöôïc ñieàu khieån chính xaùc quaù trình chuyeån giao vaø cung caáp khaû naêng khoâng phaùt hieän thay ñoåi chaát löôïng thoaïi trong suoát quaù trình chuyeån giao. Trong suoát quaù trình chuyeån giao meàm hai hoaëc nhieàu vò trí cell lieân laïc ñoàng thôøi vôùi traïm di ñoäng ñeå thöïc hieän ño chaát löôïng keânh cuûa moãi cell. Hình 2.27 Chuyeån giao meàm WCDMA Baét ñaàu quaù trình chuyeån giao meàm thieát bò seõ giaùm saùt ñoä lôùn cuûa nhöõng keânh hoa tieâu keânh gaàn keà. Baûng danh saùch caùc keânh hoa tieâu ñöôïc cung caáp treân keânh quaûng baù cell. Hình 2.27 chæ ra quaù trình chuyeån giao meàm cô baûn xaûy ra trong heä thoáng WCDMA. Thieát bò di ñoäng thöïc hieän ño ñoä lôùn keânh hoa tieâu ñeán töø caùc cell gaàn keà ñeå öùng cöû cho quaù trình chuyeån giao meàm. Caùc cell coù theå ñoàng thôøi lieân laïc vôùi traïm di ñoäng vaø baét ñaàu chuyeån giao. Suoát quaù trình chuyeån giao caû hai cell ñoàng thôøi nhaän thoâng tin töø traïm di ñoäng, thoâng baùo nhöõng keânh ñeå choïn ñöôïc keânh chaát löôïng toát nhaát. 2.2.3.2. Chuyeån giao giöõa WCDMA vaø GSM Thieát bò di ñoäng ñang truyeàn moät keânh WCDMA coù theå caàn chuyeån sang moät keânh GSM. Vaøi nguyeân nhaân chính cuûa chuyeån giao naøy laø khoâng saün coù keânh voâ tuyeán WCDMA hay caàn söû duïng nhöõng dòch vuï cuûa GSM khoâng saün coù treân heä thoáng WCDMA. Ñieàu naøy coù theå xaûy ra khi vuøng vaät lyù maø thieát bò di ñoäng ñang ôû khoâng coù keânh voâ tuyeán WCDMA, do söï trieån khai chöa ñaày ñuû luùc ban ñaàu, chæ coù nhöõng keânh WCDMA vaø nhöõng dòch vuï ñaëc tröng WCDMA. Chuyeån cuoäc goïi giöõa hai heä thoáng WCDMA vaø GSM gaëp phaûi vaø trôû ngaïi nhö khaùc taàn soá, khaùc khe thôøi gian (ñoä daøi khe). Neáu thieát bò di ñoäng truyeàn lieân tuïc tín hieäu döõ lieäu noù seõ ñoøi hoûi ñoàng thôøi hoaït ñoäng cuûa caû hai heä thoáng WCDMA &GSM. Ñeå khaéc phuïc trôû ngaïi, heä thoáng WCDMA coù theå söû duïng mode eùp (compressed mode) ñeå truyeàn (tröôùc ñoù laø truyeàn ôû slotted- mode, mode taïo khe). Ñieàu naøy cho pheùp thieát bò di ñoäng thích öùng toác ñoä truyeàn döõ lieäu cuûa noù trong thôøi gian ngaén ñeå phuø hôïp vôùi söï thay ñoåi taàn soá cuûa noù ñeå giaùm saùt vaø lieân laïc vôùi keânh GSM neáu caàn. Mode neùn eùp coù theå ñöa vaø toác ñoä thaáp hôn so vôùi thoâng thöôøng baèng söï thay ñoåi thöøa soá traûi phoå (giaûm toác ñoä truyeàn döõ lieäu) hay tæa xeùn maõ baûo veä loãi. 2.2.3.3. Chuyeån giao cöùng Chuyeån giao cöùng laø söï chuyeån phieân thoâng tin töø moät keânh truyeàn thoâng (keânh taàn soá hay keânh maõ) sang moät keânh truyeàn thoâng môùi maø thöïc hieän ngaét keát noái tröôùc khi ñöôïc aán ñònh. Suoát quaù trình chuyeån giao cöùng moät löôïng thoâng tin hay thoaïi seõ bò maát trong quaù trình chuyeån tieáp. Chuyeån giao cöùng WCDMA xaûy ra khi moät cuoäc goïi bò chuyeån sang moät keânh WCDMA khaùc ñang hoaït ñoäng ôû moät taàn soá khaùc hoaëc cuûa moät heä thoáng WCDMA khaùc. Khi xaûy ra chuyeån giao giöõa caùc heä thoáng khaùc nhau thieát bò di ñoäng coù theå hoaït ñoäng ôû mode truyeàn neùn. Suoát quaù trình truyeàn neùn döõ lieäu hay thoaïi ñöôïc truyeàn treân moät phaàn cuûa khung, nhöõng phaàn khaùc cuûa khung ñöôïc duøng ñeå raø soaùt, tìm vaø doø caùc keânh öùng cöû cho chuyeån giao. 2.3. Ñieàu khieån coâng suaát. Ñieàu khieån coâng suaát laø moät quaù trình hieäu chænh coâng suaát cuûa soùng mang voâ tuyeán. Ñieàu khieån coâng suaát ñöôïc ñöôïc hoaøn thaønh khi coù söï caûm nhaän möùc maïnh cuûa tín hieäu nhaän ñöôïc, baûn tin ñieàu khieån coâng suaát ñöôïc kheùp kín töø ñaàu phaùt ñeán thieát bò di ñoäng ñeå ñieàu khieån söï taêng giaûm möùc coâng suaát ñaàu ra cuûa thieát bò di ñoäng. Ñieàu khieån coâng suaát raát quan troïng trong heä thoáng WCDMA, möùc coâng suaát nhaän ñöôïc cuûa moãi thieát bò di ñoäng phaûi xaáp xæ möùc coâng suaát nhaän ñöôïc töø caùc thieát bò khaùc. Neáu moät thieát bò di ñoäng phaùt taïi moät möùc coâng suaát cao hôn thieát bò khaùc, söï nhaän cuûa caùc möùc coâng suaát thaáp hôn seõ bò maát do söï can nhieãu xuyeân keânh. Ñeå ñieàu khieån chính xaùc möùc coâng suaát voâ tuyeán. Keânh voâ tuyeán WCDMA söû duïng keát hôïp ñieàu khieån coâng suaát voøng môû vaø ñieàu khieån coâng suaát voøng ñoùng. Ñieàu khieån coâng suaát voøng môû laø quaù trình ñieàu khieån möùc coâng suaát truyeàn cuûa thieát bò di ñoäng söû duïng möùc coâng suaát nhaän ñöôïc ñeå chæ thò möùc coâng suaát truyeàn laø bao nhieâu. Khi möùc tín hieäu nhaän ñi xuoáng, möùc tín hieäu ñaàu phaùt seõ ñöôïc taêng leân. Ñieàu khieån coâng suaát voøng môû cung caáp möùc coâng suaát thay ñoåi töông ñoái roäng. Ñieàu khieån coâng suaát voøng ñoùng laø moät xöû lyù möùc coâng suaát ñieàu khieån cho thieát bò di ñoäng, söû duïng caùc leänh ñieàu khieån möùc coâng suaát ñaõ nhaän töø moät ñaàu phaùt khaùc ñeå nhaän tín hieäu naøy (voøng ñoùng). Ñieàu khieån coâng suaát voøng ñoùng trong heä thoáng WCDMA ñöôïc söû duïng ñeå ñieàu chænh tinh (chính xaùc) möùc phaùt thieát bò di ñoäng. Khi hoaït ñoäng ñieàu khieån voøng ñoùng (thieát bò di ñoäng ñöôïc aán ñònh moät keânh rieâng bieät), traïm goác gôûi leänh ñieàu khieån möùc coâng suaát 1500 laàøn moãi giaây (1,5KHz). Möùc coâng suaát thay ñoåi ôû ñaàu ra coù theå laø 1; 2 hoaëc 3dB cho moãi böôùc nhaûy. Hình 2.28 Ñieàu khieån coâng suaát voøng môû vaø voøng ñoùng trong WCDMA Hình 2.28 chi cho thaáy caùch heä thoáng WCDMA söû duïng moät keát hôïp ñieàu khieån voøng ñoùng vaø voøng môû, nhaèm ñaûm baûo xaáp xæ möùc coâng suaát tín hieäu voâ tuyeán nhaän ñöôïc nhö nhau vôùi taát caû caùc ngöôøi duøng baát chaáp khoaûng caùch. Ví duï naøy chæ caùch ñieàu khieån coâng suaát voøng ñoùng môû töï ñoäng caân chænh coâng suaát truyeàn cuûa thieát bò di ñoäng khi möùc coâng suaát nhaän giaûm, voøng ñieàu khieån ñoùng tinh chænh möùc coâng suaát tín hieäu nhaän taïi anten baèng caùch gôûi lieân tuïc nhöõng leänh ñieàu khieån coâng suaát nhoû. CHÖÔNG 3 MAÏNG WCDMA 3.1. Kieán truùc maïng. 3.1.1. Kieán truùc toång quaùt Heä thoáng WCDMA bao goàm traïm goác, nhöõng khoái chöùc naêng xöû lyù döõ lieäu khaùc nhau, vaø moät maïng phaân phoái döõ lieäu. Maïng WCDMA coøn ñöôïc goïi laø maïng truy nhaäp voâ tuyeán RAN. Caùc phaàn maïng WCDMA coù theå ñöôïc trang bò caùc thieát bò gaén rieâng hoaëc caùc chöông trình phaàn meàm chaïy treân nhöõng maùy server. Maïng WCDMA keát noái caùc thieát bò khoâng daây vôùi thaùp voâ tuyeán gaàn nhaát (coøn goïi laø node B) ñeå ñònh tuyeán cuoäc goïi thoâng qua heä thoáng chuyeån maïch ñeán caùc ñieän thoaïi di ñoäng khaùc, ñeán ñieän thoaïi coá ñònh hay maïng soá lieäu. Thieát laäp vaø quaûn lyù moät maïng khoâng daây bao goàm vieäc choïn thieát bò vaø caøi ñaët, thöïc hieän keát noái ñeán maïng chuyeån maïch thoaïi coâng coäng PSTN vaø nhöõng maïng soá lieäu khaùc nhö maïng Internet. Heä thoáng WCDMA söû duïng trung taâm chuyeån maïch di ñoäng MSC cho thoaïi vaø döõ lieäu trung bình, node dòch vuï goùi döõ lieäu PDSN cho dòch vuï chuyeån maïch goùi. MSC keát noái toaøn boä söï phaân phoái vaø ñònh tuyeán caùc cuoäc goïi ngang qua heä thoáng. PDSN ñaûm baûo cho caùc goùi ñöôïc phaân phoái ñeán ñuùng ñích cuûa chuùng. Hình 3.1 Maïng WCDMA Hình 3.1 chæ ra moät sô ñoà khoái ñôn giaõn cuûa maïng WCDMA. Maïng ñöôïc caáu thaønh töø ba phaàn chính: thieát bò ngöôøi söû duïng UE, maïng truy nhaäp voâ tuyeán maët ñaát UTRAN vaø moät maïng truïc keát noái CN. Phaàn UE ñöôïc chia thaønh hai phaàn: phaàn thieát bò di ñoäng ME vaø card modul nhaän dieän thueâ bao USIM. Maïng truy nhaäp voâ tuyeán UTRAN bao goàm nhöõng traïm goác (node B) vaø nhöõng khoái ñieàu khieån maïng voâ tuyeán RNC. Hình coøn chæ ra raèng caùc RNC keát noái caùc cuoäc thoaïi ñeán nhöõng trung taâm chuyeån maïch MSC vaø keát noái caùc phieân döõ lieäu ñeán node dòch vuï goùi döõ lieäu PDSN. Maïng truïc CN cô baûn ñöôïc chia theo chuyeån maïch maïch cho thoaïi vaø chuyeån maïch goùi cho döõ lieäu. Phaàn chuyeån maïch maïch cuûa maïng truïc bao goàm caùc khoái phuïc vuï MSC vaø MSC coång . Khoái phuïc vuï MSC (SMSC) keát noái ñeán heä thoáng UTRAN vaø khoái coång MSC (GMSC) keát noái ñeán maïng thoaïi coâng coäng PSTN. Phaàn chuyeån maïch goùi cuûa maïng truïc goàm node hoå trôï dòch vuï goùi chung (SGSN) vaø node coång dòch vuï GPRS (GGSN). SGSN keát noái ñeán heä thoáng UTRAN vaø GGSN keát noái ñeán maïng soá lieäu ví duï nhö maïng Internet. 3.1.2. Maïng truy nhaäp voâ tuyeán UTRAN. 3.1.2.1. Traïm goác (Node B) Traïm goác (node B) laø moät heä thoáng truyeàn ñöùng rieâng, laø moät phaàn cuûa Cell. Noù bao goàm moät anten heä thoáng (ñaëc tröng cho thaùp voâ tuyeán), nhaø traïm vaø thieát bò voâ tuyeán traïm goác. Thieát bò voâ tuyeán traïm goác bao goàm thieát bò RF (phaùt _thu, thieát bò giao tieáp anten), khoái ñieàu khieån vaø khoái caáp nguoàn. Nhöõng boä thu phaùt traïm goác coù nhieàu phaàn cô baûn nhö thieát bò di ñoäng ñoäng. Tuy nhieân, soùng voâ tuyeán traïm goác ñöôïc keát hôïp bôûi BSC heä thoáng WCDMA vaø nhöõng khoái chöùc naêng nhieàu hôn cuûa moät thieát bò di ñoäng. Phaàn thu phaùt voâ tuyeán ñöôïc chia thaønh maùy phaùt vaø maùy thu. Maùy phaùt chuyeån tín hieäu thoaïi hay döõ lieäu thaønh soùng voâ tuyeán RF ñeå truyeàn ñeán thieát bò di ñoäng, maùy thu thöïc hieän ngöôïc laïi, chuyeån soùng voâ tuyeán RF thaønh tín hieäu thoaïi hay döõ lieäu ñöôïc ñònh tuyeán ñeán MSC hay maïng chuyeån maïch goùi. Phaàn ñieàu khieån ra leänh cho quaù trình cheøn vaø taùch thoâng tin baùo hieäu. Khoâng gioáng nhöõng thieát bò khoâng daây ngöôøi duøng ñaàu cuoái (nhö ñieän thoaïi di ñoäng, laptop) phaàn ñieàu khieån, phaùt vaø thu cuûa moät ñieåm truy nhaäp coù theå ñöôïc phaân nhoùm vaøo nhöõng rack caém thieát bò, ví duï: moät rack ñôn coù theå chöùa taát caû nhöõng khueách ñaïi RF hay nhöõng card thoaïi. Khaùc vôùi nhöõng heä thoáng toå ong töông töï hay heä thoáng soá phieân baûn tröôùc ñaây daønh rieâng moät maùy thu phaùt trong moãi traïm goác cho moät keânh ñieàu khieån. Heä thoáng WCDMA keát hôïp caû nhöõng keânh ñieàu khieån vaø thoaïi troän chung treân moät keânh voâ tuyeán vaät lyù. 3.1.2.2. Khoái ñieàu khieån maïng voâ tuyeán RNC Khoái ñieàu khieån maïng voâ tuyeán laø moät khoái phoái hôïp töï ñoäng (ñieàu khieån) trong heä thoáng WCDMA cho pheùp moät hay nhieàu traïm thu phaùt goác lieân laïc vôùi moät trung taâm chuyeån maïch di ñoäng hoaëc moät heä thoáng thoâng tin goùi döõ lieäu. RNC bao goàm nhieàu ñaëc tröng ñieàu khieån hôn moät traïm ñieàu khieån goác BSC thoâng thöôøng. 3.1.3. Maïng truïc CN. 3.1.3.1. Trung taâm chuyeån maïch di ñoäng MSC Trung taâm chuyeån maïch di ñoäng MSC xöû lyù caùc yeâu caàu ñöôïc phuïc vuï töø caùc thieát bò di ñoäng vaø ngöôøi goïi maët ñaát, vaø ñònh tuyeán nhöõng cuoäc goïi giöõa nhöõng traïm goác vaø maïng chuyeån maïch thoaïi coâng coäng PSTN. MSC nhaän caùc soá ñöôïc quay, taïo vaø giaûi thích caùc tone xöû lyù cuoäc goïi, vaø ñònh tuyeán ñöôøng daãn caùc cuoäc goïi. 3.1.3.2. MSC coång (GMSC) MSC coång laø moät MSC ñöôïc xaùc ñònh vò trí giöõa PSTN vaø caùc MSC khaùc trong maïng. Chöùc naêng chính cuûa noù laø ñònh tuyeán caùc goïi vaøo heä thoáng ñeán MSC thích hôïp. Trong thöïc teá coù theå taát caû caùc MSC cuõng laø GMSC. 3.1.3.3. Noát hoã trôï phuïc vuï GPRS (SGSN) Node hoã trôï phuïc vuï GPRS laø phaàn töû trung taâm trong maïng chuyeån maïch goùi. SGSN ghi nhôù vaø baûo döôõng danh saùch caùc goùi tích cöïc trong maïng vaø phoái hôïp chuyeån taûi goùi giöõa caùc voâ tuyeán di ñoäng. 3.1.3.4. Noát hoã trôï coång GPRS (GGSN) Noù laø moät heä thoáng chuyeån maïch goùi khaùc vôùi SGSN chæ ñònh tuyeán caùc goùi vaøo, noù coøn ñònh tuyeán caû caùc goùi ra. Noù ñöôïc söû duïng ñeå keát noái vaøo moät maïng truyeàn thoâng goùi data GPRS sang moät maïng goùi khaùc nhö Internet. 3.1.3.5. Boä ñang kyù ñònh vò thöôøng truù HLR Laø moät cô sôû döõ lieäu thueâ bao chöùa soá nhaän daïng thueâ bao quoác teá IMSI cuûa moãi khaùch haøng vaø soá nhaän daïng thieát bò di ñoäng quoác teá IMEI ñeå nhaän bieát ñôn nhaát moãi khaùch haøng, thöôøng chæ coù 1 HLR cho nhieàu MSC. HLR giöõ thoâng tin caù nhaân moãi khaùch haøng bao goàm choïn khoaûng soùng mang daøi, haïn cheá goïi, möùc naïp phí dòch vuï, vaø nhöõng tuyø choïn maïng khaùc. Thueâ bao coù theå thay ñoåi vaø giöõ söï thay ñoåi tuyø choïn rieâng ñoù trong HLR. Boä ñieàu khieån heä thoáng MSC söû duïng thoâng tin naøy ñeå cho pheùp truy nhaäp heä thoáng vaø xöû lyù tính cöôùc cuoäc goïi. HLR laø moät thieát bò nhôù töø cuûa maùy tính (thöôøng laø oå cöùng). Cô sôû döõ lieäu thueâ bao ñöôïc toái öu hoaù, chuùng thöôøng xuyeân ñöôïc sao löu (back up) baèng baêng töø hoaëc ñóa CDRom ñeå phuïc hoài thoâng tin neáu heä thoáng xaûy ra söï coá. 3.1.3.6. Boä ñaêng kyù ñònh vò taïm truù VLR VLR chöùa moät thieát laäp con (subset) cuûa moät thoâng tin HLR thueâ bao, ñöôïc duøng khi moät ñieän thoaïi di ñoäng ñöôïc tích cöïc treân moät MSC rieâng bieät khaùc. VLR löu tröõ caû nhöõng thoâng tin thöôøng truù vaø taïm truù cuûa khaùch haøng. VLR lôø ñi söï kieåm tra lieân tuïc töø MSC ñoái vôùi HLR cuûa thieát bò di ñoäng moãi laàn thöû truy nhaäp. Thoâng tin HLR cuûa ngöôøi duøng ñöôïc löu giöõ taïm thôøi trong boä nhôù VLR, vaø ñöôïc xoaù ñi khi thieát bò di ñoäng ñaêng kyù vôùi moät MSC khaùc hoaëc moät heä thoáng khaùc. 3.1.3.7. Boä ñaêng kyù nhaän daïng thieát bò EIR EIR laø moät cô sôû döõ lieäu chöùa söï nhaän daïng cuûa thieát bò di ñoäng vaø traïng thaùi cuûa nhöõng thieát bò ñoù trong maïng (ñöôïc uyû quyeàn/cho pheùp hoaëc khoâng ñöôïc uyû quyeàn cho pheùp). EIR chuû yeáu ñöôïc duøng ñeå nhaän daïng nhöõng thieát bò di ñoäng coù theå bò maát hoaëc coù kieåu söû duïng ñaùng ngôø. EIR coù ba list traéng ñen vaø xaùm. List traéng löu giöõ nhöõng thieát bò ñöôïc nhaän daïng toát, list ñen löu nhöõng thieát bò bò voâ hieäu. List xaùm löu giöõ nhöõng thieát bò bò nghi ngôø vaø ñöôïc kieåm tra laø khoâng hôïp leä. 3.1.3.8. Trung taâm nhaän thöïc AuC AuC chöùa vaø xöû lyù caùc thoâng tin yeâu caàu ñeå nhaän daïng hôïp leä laø cuûa thieát bò di ñoäng tröôùc khi dòch vuï ñöôïc cung caáp. Thuû tuïc nhaän thöïc AuC cung caáp thoâng tin ñeán heä thoáng ñeå cho pheùp tích cöïc moät thieát bò di ñoäng ñöôïc nhaän hôïp leä. 3.1.3.9. Maïng truïc IP Moät maïng xöông soáng (backbone network) laø cô sôû haï taàng ñöôøng truïc cuûa maïng ñeå keát noái nhöõng thaønh phaàn maïng chính laïi vôùi nhau. Moät heä thoáng maïng xöông soáng thöôøng laø moät maïng thoâng tin toác ñoä cao nhö ATM hay FDDI. Heä thoáng WCDMA söû duïng moät maïng truïc coù theå cung caáp khaû naêng truyeàn IP ñieåm noái ñieåm. Noãi baät cuûa söû duïng truyeàn thoâng IP cho pheùp mang ñeán ngöôøi duøng gaén saün thieát bò maïng IP. Tieâu bieåu laø giaù thieát bò thaáp hôn (do phaàn lôùn ñöôïc rao baùn nhieàu vaø tuyø choïn), giaûm giaù caû thöïc hieân baûo döôõng, vaø cho pheùp söû duïng moät phaàn meàm chuaån (baûo döôõng vaø giaùm saùt chaát löôïng). 3.2. Ñaùnh ñòa chæ. Thieát bò ñaàu cuoái WCDMA ñöôïc nhaän daïng duy nhaát bôûi soá nhaän daïng di ñoäng cho traïm di ñoäng ISDN cuûa ngöôøi söû duïng (MSISDN): soá nhaän daïng thueâ bao di ñoäng quoác teá (IMSI), soá nhaän daïng di ñoäng quoác teá (IMEI), vaø soá nhaän daïng di ñoäng taïm thôøi (TMSI), theâm vaøo ñoù coù theå ñöôïc aán ñònh nhöõng ñòa chæ IP taïm thôøi theo yeâu caàu. 3.2.1. Traïm di ñoäng ISDN (MSISDN). Traïm di ñoäng ñoäng ISDN laø soá ñieän thoaïi daønh cho ñieän thoaïi di ñoäng. Soá naøy phaûi phuø hôïp vôùi keá hoaïch ñaùnh soá di ñoäng coâng coäng quoác teá E164. 3.2.2. Soá nhaän daïng thueâ bao di ñoäng quoác teá (IMSI). Soá nhaän daïng thieát bò di ñoäng quoác teá laø moät soá nhaän daïng ñöôïc aán ñònh ñeå moät heä thoáng di ñoäng hoaït ñoäng nhaän daïng rieâng (ñôn nhaát) moät ñieän thoaïi di ñoäng. 3.2.3. Soá nhaän daïng traïm di ñoäng quoác teá (IMEI). Soá nhaän daïng thieát bò di ñoäng quoác teá laø 1 daõy 14 soá, 6 soá ñöôïc söû duïng cho loaïi maõ chaáp thuaän (TAC), 2 soá ñöôïc söû duïng cho maõ gheùp sau cuøng (FAC), 6 soá söû duïng laøm soá seria vaø 2 soá ñöôïc söû duïng cho soá phieân baûn phaàn meàm. 3.2.4. Soá nhaän daïng taïm thôøi traïm di ñoäng (TMSI). Soá nhaän daïng traïm di ñoäng taïm thôøi laø soá ñöôïc duøng ñeå nhaän daïng taïm thôøi moät thieát bò di ñoäng ñang hoaït ñoäng trong moät heä thoáng cuïc boä. TMSI chuû yeáu ñöôïc phaân cho thieát bò di ñoäng bôûi moät heä thoáng ñang trong thôøi gian ñaêng kyù ban ñaàu. TMSI ñöôïc söû duïng ñeå thay cho IMSI hoaëc soá höôùng daãn di ñoäng (MDN). Noù coù theå ñöôïc söû duïng ñeå taêng tính bí maät kín ñaùo (rieâng tö) vaø ñeå giaûm bôùt soá bit ñöôïc gôûi treân keânh paging (soá bit cho TMSI nhoû hôn nhieàu so vôùi soá bit ñaïi dieän cho IMSI hay MDN). 3.2.5. Ñòa chæ IP Thuû tuïc ñaùnh ñòa chæ IP ñöôïc söû duïng ñeå nhaän daïng duy nhaát cho moät thieát bò rieâng hay moät phaàn cuûa thieát bò (nhö 1 coång) trong 1 heä thoáng hay moät phaàn heä thoáng. Ñòa chæ IP thay ñoåi treân cô sôû phieân baûn ñöôïc duøng (vôùi Ipv4 laø ñòa chæ 32 bit, Ipv6 laø ñòa chæ 128 bit). Khi heä thoáng WCDMA thieát keá khoâng söû duïng tröïc tieáp ñòa chæ IP, ñòa chæ IP coù theå ñöôïc aán ñònh cho thieát bò di ñoäng khi chuùng truy nhaäp vaøo maïng soá lieäu (nhö maïng Internet). Heä thoáng WCDMA cho pheùp aán ñònh ñòa chæ IP tónh hay IP ñoäng. Ñòa chæ IP tónh ñôn giaûn ñeå keát noái phuïc vuï traïm di ñoäng, ñòa chæ IP ñoäng quaûn lyù toát hôn giôùi haïn ñòa chæ vaø naâng cao tính baûo maät heä thoáng. 3.3. Hoaït ñoäng cuûa maïng WCDMA. Hoaït ñoäng maïng laø thieát laäp hoaït ñoäng nhöõng nhieäm vuï: khôûi taïo thoâng tin khi thueâ bao baät nguoàn, giaùm saùt vaø ñieàu khieån thoâng baùo, truy nhaäp heä thoáng, vaø baûo döôõng nhöõng phieân thoâng tin. Khi moät thieát bò di ñoäng baät nguoàn laàn ñaàu, noù laáy thoâng tin khôûi taïo ban ñaàu baèng caùch queùt nhöõng keânh voâ tuyeán saün coù ñeå tìm keânh hoa tieâu. Khi tìm ñöôïc keânh hoa tieâu, noù xaùc ñònh khaû naêng phuïc vuï cuûa WCDMA vaø baét ñaàu ñoàng boä vôùi keânh vaø thoâng tin quaûng baù thu ñöôïc. Neáu noù tìm thaáy nhieàu hôn moät keânh hoa tieâu noù thöôøng ñieàu chænh tín hieäu vôùi keânh toát nhaát. Neáu khoâng tìm thaáy keânh hoa tieâu noù baét ñaàu queùt keânh GSM neáu ngöôøi duøng coù caøi ñaët thieát bò truy xuaát ñeán heä thoáng GSM. Khi tìm thaáy keânh ñieàu khieån GSM noù seõ ñoàng boä vôùi keânh ñieàu khieån vaø thu thaäp thoâng tin quaûng baù heä thoáng. Thoâng tin quaûng baù heä thoáng cung caáp nhöõng thoâng tin caàn thieát cho thieát bò di ñoäng ñeå giaùm saùt caùc cuoäc goïi vaøo (baûn tin paging) vaø ñeå phoái hôïp truy nhaäp heä thoáng (möùc coâng suaát, soá laàn thöû truy nhaäp toái ña). Sau khi thieát bò thu thaäp xong nhöõng thoâng tin khôûi taïo, noù seõ ñaêng kyù vôùi heä thoáng, ñieàu naøy cho pheùp heä thoáng ñònh tuyeán nhöõng cuoäc goïi vaøo cell. Thieát bò di ñoäng tieáp tuïc ñaêng kyù (gôûi nhöõng baûn tin ngaén) ñeán heä thoáng khi noù di chuyeån sang vuøng môùi. Khi moät thieát bò daønh ñöôïc dòch vuï mong muoán töø heä thoáng, noù gôûi nhöõng baûn tin yeâu caàu thöû truy nhaäp. Tröôùc khi thöû truy nhaäp vaøo heä thoáng noù phaûi thöû "laéng nghe" keânh ñieàu khieån ñeå xaùc ñònh heä thoáng roãi, khoâng coù ñoøi hoûi truy nhaäp dòch vuï töø caùc thieát bò khaùc. Khi moät cuoäc goïi ñöôïc nhaän bôûi heä thoáng cho thieát bò di ñoäng, heä thoáng seõ göûi moät baûn tin caûnh baùo cuoäc goïi (page) ñeán vung voâ tuyeán nôi sau khi thieát bò di ñoäng ñaêng kyù. Sau ñoù thieát bò tieáp tuïc laéng nghe keânh paging. Sau khi ñaõ gaây ñöôïc söï chuù yù cuûa heä thoáng vaø daønh ñöôïc söï truy nhaäp, moät phieân thoâng tin (mode keát noái) ñöôïc aán ñònh. 3.3.1. Khôûi taïo. Khôûi taïo laø quaù trình moät thieát bò tìm kieám ban ñaàu moät keânh WCDMA saün coù, ñoàng boä vôùi heä thoáng vaø thu thaäp thoâng tin heä thoáng töø keânh hoa tieâu, keânh ñoàng boä, vaø keânh ñieàu khieån quaûng baù ñeå xaùc ñònh thoâng tin yeâu caàu cho thöïc hieän truy nhaäp vaø truyeàn thoâng. Giai ñoaïn khôûi taïo baét ñaàu khi ñaàu cuoái di ñoäng baät nguoàn. Ban ñaàu noù xem xeùt card modul nhaän daïng thueâ bao UMTS (USIM) trong list keânh ñieàu khieån öu tieân, neáu khoâng coù list thieát bò seõ queùt taát caû ñeå tìm keânh ñieàu khieån. 3.3.2. Traïng thaùi roãi. Suoát mode Idle, thieát bò di ñoäng giaùm saùt moät soá keânh ñieàu khieån ñeå kieám nhöõng thoâng soá truy nhaäp heä thoáng, ñeå bieát thoâng baùo (page) hay chæ daãn, hoaëc baét ñaàu cuoäc goïi hay phieân soá lieäu. Sau khi tìm ñöôïc caùc thoâng soá heä thoáng, thieát bò tieáp tuïc giaùm saùt keânh quaûng baù ñeå bieát söï thay ñoåi caùc thoâng soá, bao goàm caû thoâng tin nhaän daïng heä thoáng vaø truy nhaäp. Neáu thieát bò coù hoã trôï mode sleep nhaän giaùn ñoaïn, vaø heä thoáng coù hoã trôï mode naøy thieát bò di ñoäng taét maùy thu cuûa noù vaø caùc phaàm maïch khoâng caàn thieát trong moät soá khoaûng thôøi gian coá ñònh cuûa burst. Tieáp theo thieát bò giaùm saùt caùc keânh ñieàu khieån paging ñeå thöïc hieän moät quyeát ñònh khi noù ñöôïc thoâng baùo. Neáu moät cuoäc goïi ñöôïc nhaän, moät côø noäi boä ñöôïc thieát laäp cho bieát thieát bò ñaõ vaøo mode truy nhaäp. Neáu baûn tin chæ daãn töø heä thoáng laø moät chæ daãn ñaêng kyù, moät côø ñöôïc thieát laäp chæ cho bieát thieát bò ñang thöû truy nhaäp. Khi moät ngöôøi duøng khôûi ñaày moät cuoäc goïi, ñaõ quay soá, thì seõ coù yeâu caàu truy nhaäp. 3.3.3. Ñieàu khieån truy nhaäp vaø aán ñònh ban ñaàu Ñieàu khieån truy nhaäp vaø aán ñònh ban ñaàu laø moät quaù trình daønh söï chuù yù cuûa moät heä thoáng, daønh ñöôïc söï cho pheùp söû duïng dòch vuï heä thoáng, vaø ñöôïc phaân cho moät keânh truyeàn thoâng ñeå aán ñònh moät phieân thoâng tin. Ñieàu khieån truy nhaäp vaø aán ñònh ban ñaàu xaûy ra khi moät thieát bò ñaùp laïi yeâu caàu truy nhaäp, mong muoán thieát laäp moät cuoäc goïi, hay vaøi laàn thöû truy nhaäp. Truy nhaäp vaøo WCDMA xaûy ra ngaãu nhieân. Ñeå traùnh ñuïng ñoä giöõa caùc thieát bò, moät quaù trình xöû lyù traùnh ngheõn tranh chaáp ñöôïc söû duïng. Tröôùc khi moät thieát bò thöû truy nhaäp vaøo heä thoáng, ñaàu tieân noù phaûi ñôïi cho ñeán khi coù keânh roãi, sau ñoù thieát bò baét ñaàu truyeàn moät baûn tin yeâu caàu truy nhaäp (coøn goïi laø baûn tin truy nhaäp thaêm doø) treân moät keânh truy nhaäp ngaãu nhieân RACH taïi coâng suaát raât thaáp. Moät truy nhaäp thaêm doø chöùa moät phaàn tieâu ñeà (preamble), theo sau ñoù laø baûn tin keânh truy nhaäp. Neáu moät baûn tin yeâu caàu truy nhaäp khoâng daønh ñöôïc söï chuù yù cuûa heä thoáng trong moät khoaûng thôøi gian ngaén, thieát bò seõ taêng möùc coâng suaát phaùt vaø gôûi moät baûn tin thaêm doø khaùc. Quaù trình seõ laëp laïi cho ñeán khi heä thoáng traû lôøi yeâu caàu truy nhaäp treân keânh AICH hay khi thieát bò ñaït möùc coâng suaát toái ña cho pheùp ñöôïc aán ñònh bôûi heä thoáng. Neáu heä thoáng thöøa nhaän yeâu caàu ñöôïc phuïc vuï cuûa thieát bò, thieát bò seõ göûi theâm thoâng tin thieát laäp moät keânh rieâng ñeå baét ñaàu truyeàn. Hình 3.2 Truy nhaäp heä thoáng WCDMA 3.3.3.1. Nhaän thöïc Nhaän thöïc laø moät quaù trình trao ñoåi thoâng tin giöõa maïng vaø thieát bò di ñoäng, thöïc hieän nhaän thöïc ngöôøi duøng hay thieát bò. Söï xaùc nhaän tính xaùc thöïc cuûa ngöôøi duøng hay thieát bò cho pheùp nhaø cung caáp phuïc vuï hay töø choái cung caáp dòch vuï. Nhö vaäy quaù trình nhaän thöïc seõ haïn cheá ngöôøi duøng coù yù gian laän, thieát bò khoâng coù thoâng tin xaùc nhaän hôïp leä. Heä thoáng WCDMA yeâu caàu nhaän thöïc trong suoát thôøi gian xöû lyù truy nhaäp. 3.3.3.2 Paging Paging laø quaù trình caûnh baùo thieát bò raèng chuùng ñang nhaän moät cuoäc goïi, moät ñieàu khieån, hay moät baûn tin. Thieát bò di ñoäng laéng nghe baûn tin paging cho söï nhaän daïng maõ cuûa chuùng (ISMI hay TMSI) treân moät keânh paging. Sau khi thieát bò ñaõ ñöôïc ñaêng kyù vôùi heä thoáng, noù seõ ñöôïc phaân cho moät nhoùm, nhoùm paging ñöôïc nhaän dieän bôûi chæ thò paging (PI) ñöôïc cung caáp luùc baét ñaàu nhoùm baûn tin paging. Ñaàu tieân thieát bò di ñoäng ñoïc PI ñeå quyeát ñònh nhaän baûn tin paging neáu coøn "thöùc" hoaëc vaøo cheá ñoä "nghó" neáu noù khoâng nhaän daïng PI ñöôïc lieân keát vôùi nhoùm paging rieâng. 3.3.4. Cheá ñoä keát noái. Cheá ñoä keát noái laø quaù trình quaûn lyù phieân thoâng tin khi moät thieát bò di ñoäng ñang chuyeån taûi döõ lieäu ñeán vaø töø traïm goác. ÔÛ cheá ñoä keát noái traïm thu phaùt goác ñieàu khieån lieân tuïc thieát bò di ñoäng suoát phieân thoâng tin. Nhöõng ñieàu khieån naøy bao goàm ñieàu khieån möùc coâng suaát, chuyeån giao, caûnh baùo, … Traïm goác thöïc hieän ñieàu khieån thoâng qua keânh ñieàu khieån daønh rieâng. Ñeå vaøo cheá ñoä ñaõ keát noái, traïm goác phaûi môû moät keânh thoâng tin rieâng vôùi thieát bò di ñoäng. Khi ñaõ keát noái, moät khung hay goùi ñöôïc nhaän bôûi traïm goác coù theå ñöôïc chuyeån ñeán ñöôøng thoâng tin ñaõ ñöôïc aán ñònh (cho thoaïi) hay ñòa chæ IP (cho phieân döõ lieäu). Khi phieân thoâng tin hoaøn thaønh keát noái seõ ñoùng vaø traïm goác coù theå duøng ñeå aán ñònh cho moät keát noái khaùc. Suoát cheá ñoä keát noái quaù trình xöû lyù phieân thoâng tin goàm nhöõng nhieäm vuï: cheøn vaø trích nhöõng baûn tin ñieàu khieån ñeå cho pheùp caùc thöïc hieän ñieàu khieån coâng suaát, chuyeån giao meàm, theâm hay giôùi haïn phieân thoâng tin (nhöõng keânh logic) vaø nhöõng chöùc naêng hoaït ñoäng khaùc cuûa thieát bò. 3.3.5. Thuaät toaùn laäp baûng danh muïc goùi. Moät thuaät toaùn lieät keâ baûng danh muïc goùi laø moät chöông trình phoái hôïp chuoåi caùc xöû lyù lieân tieáp, ñöôïc duøng ñeå phoái hôïp luoàng döõ lieäu ña ngöôøi duøng. Baûng danh muïc goùi coù theå aán ñònh caùc möùc öu tieân khaùc nhau döïa treân loaïi öùng duïng vaø ngöôøi duøng. Nhöõng goùi cuûa caùc ngöôøi duøng rieâng coù theå ñöôïc aán ñònh möùc öu tieân cao, caùc goùi cho caùc öùng duïng rieâng nhö ñieän thoaïi IP coù theå ñöôïc xaùc ñònh möùc öu tieân cao hôn caùc öùng duïng nhö duyeät web hay mail. 3.3.6. Ñaêng kyù. Ñaêng kyù laø moät xöû lyù cuûa thieát bò di ñoäng ñeå baùo cho heä thoáng vò trí vaø söï saün saøng nhaän dòch vuï (nhö cuoäc goïi vaøo). Söï thu nhaän nhöõng yeâu caàu ñaêng kyù cho pheùp heä thoáng ñònh tuyeán ñeán traïm voâ tuyeán goác hay maùy phaùt nôi thieát bò môùi ñang kyù, ñaêng kyù laø moät quaù trình xöû lyù lieân tuïc. Thieát bò ñaêng kyù khi baät nguoàn, khi di chuyeån giöõa nhöõng vuøng gom voâ tuyeán môùi, khi ñöôïc yeâu caàu cuûa heä thoáng, vaø khi thieát bò taét nguoàn. Bôûi vì quaù trình ñaêng kyù chieám taøi nguyeân cuûa heä thoáng (dung löôïng keânh vaø dung löôïng phuïc vuï heä thoáng), neân coù moät söï thoaû hieäp giöõa thoâng tin ñaêng kyù vaø baûo döôõng thöôøng xuyeân vaø dung löôïng heä thoáng. Suoát thôøi ñieåm tích cöïc söû duïng cao heä thoáng caùc xöû lyù ñaêng kyù coù theå bò giaûm. PHAÀN 2 XÖÛ LYÙ TÍN HIEÄU CHÖÔNG 4 XÖÛ LYÙ TÍN HIEÄU TRONG MAÏNG DI ÑOÄNG WCDMA 4.1. Giôùi thieäu Xöû lí tín hieäu trong caùc heä thoáng thoâng tin di ñoäng noùi chung vaø trong heä thoáng WCDMA noùi rieâng laø quaù trình bieán ñoåi tín hieäu goàm nhieàu böôùc theo nhöõng kó thuaät xaùc ñònh tröôùc. Quaù trình naøy thöïc hieän vieäc boå sung moät soá thaønh phaàn, thay ñoåi, hoaëc coù theå chuyeån sang daïng tín hieäu khaùc töø tín hieäu ban ñaàu. Muïc ñích xöû lí nhaèm ñöa tín hieäu veà daïng thích hôïp moâi tröôøng truyeàn daãn voâ tuyeán vôùi xaùc suaát loãi xaûy ra thaáp, ñaûm baûo chaát löôïng thu phaùt, giaûm aûnh höôûng nhieãu vaø moät soá yeáu toá taùc ñoäng ngoaøi moâi tröôøng, toái öu ñaëc tính heä thoáng. Quaù trình xöû lí tín hieäu xaûy ra trong caùc thieát bò thu phaùt voâ tuyeán taïi caùc thieát bò di ñoäng hoaëc taïi caùc traïm goác. 4.2. Sô ñoà khoái chung cuûa moät thieát bò thu phaùt voâ tuyeán soá Laäp khuoân Maõ hoùa nguoàn Maõ hoùa Maõ hoùa keânh Gheùp keânh Ñieàu cheá Traûi phoå Ña truy nhaäp Tx Laäp khuoân Giaûi maõ nguoàn Giaûi maõ hoùa Giaûi maõ keânh Giaûi gheùp keânh Giaûi ñieàu cheá Giaûi traûi phoå Ña truy nhaäp Rx Luoàng bit Ñoàng boä Daïng soùng soá Ñaàu vaøo soá Ñaàu ra soá Keânh Nguoàn tin Nhaän tin Caùc bit keânh Ñeán caùc nôi nhaän khaùc Töø caùc nguoàn khaùc Luoàng bit Hình 4.1: Sô ñoà toång quaùt cuûa thieát bò voâ tuyeán soá ôû heä thoáng thoâng tin soá. Caùc khoái treân bao goàm: laäp khuoân, maõ hoùa nguoàn, maõ hoùa, maõ hoùa keânh, gheùp keânh, ñieàu cheá, traûi phoå vaø ña truy nhaäp cho thaáy quaù trình bieán ñoåi tín hieäu töø nguoàn ñeán maùy phaùt. Caùc khoái phía döôùi cho thaáy quaù trình bieán ñoåi tín hieäu töø maùy thu ñeán nôi nhaän. Maùy phaùt thoâng thöôøng goàm taàng bieán ñoåi naâng taàn, khueách ñaïi coâng suaát vaø anten. Maùy thu thöôøng goàm anten, boä khueách ñaïi taïp aâm thaáp, boä bieán ñoåi haï taàn vaø khueách ñaïi trung taàn. Trong caùc böôùc xöû lyù thì laäp khuoân, ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá laø caùc böôùc baét buoäc: Laäp khuoân thöïc hieän bieán ñoåi nguoàn tin thaønh caùc kyù hieäu soá ñeå nguoàn töông thích vôùi quaù trình xöû lyù ôû heä thoáng. Maõ hoaù nguoàn (Source Encoder): goàm hai quaù trình soá hoaù vaø neùn tín hieäu thoaïi. Soá hoaù laø quaù trình bieán ñoåi tieáng noùi daïng töông töï veà daïng tín hieäu soá phuø hôïp vôùi caùc xöû lí soá tieáp theo trong heä thoáng. Neùn tín hieäu soá nhaèm laøm giaûm toác ñoä tín hieäu, muïc ñích toái öu dung löôïng heä thoáng. Maõ hoaù CRC (CRC Encoder): thöïc hieän theâm vaøo moät soá bít kieåm tra dö voøng CRC muïc ñích phaùt hieän loãi xaûy ra. Maõ hoaù xoaén (Convolutional Encoder): chöùc naêng söûa loãi khoái baûn tin. Gheùp xen (Interleaver): thöïc hieän vieäc thay ñoåi vò trí bít trong khoái thoâng tin. Chöùc naêng boä gheùp xen laø phaân taùn caùc bít loãi, taêng hieäu quaû khoâi phuïc vaø söûa loãi ôû höôùng thu. Phoái hôïp toác ñoä: thöïc hieän laëp hoaëc taùch boû bít ñeå taát caû caùc keânh söû duïng ñeàu ñöôïc xöû lí cuøng toác ñoä. Ñoái vôùi tín hieäu thoaïi thì phoái hôïp toác ñoä ôû ñaây goàm vieäc laëp caùc maãu bít ñeå ñaït ñöôïc toác ñoä truyeàn daãn gioáng nhau cho taát caû caùc keânh thoaïi. Traûi phoå (Spreading): thöïc hieän traûi roäng phoå tín hieäu baèng caùc maõ tröïc giao. Caùc maõ tröïc giao söû duïng cho ñöôøng leân giuùp phaân bieät caùc keânh khaùc nhau cuûa moät thueâ bao. Ngaãu nhieân hoaù (Scrambling): thöïc hieän nhaân chuoãi xung tín hieäu sau traûi phoå vôùi chuoãi maõ ngaãu nhieân hoaù. Muïc ñích cuûa quaù trình naøy laø söûa daïng tín hieäu phaân boá taäp trung hôn traùnh tình traïng phoå vaïch daãn ñeán maïch voøng khoaù pha quyeát ñònh sai, khoâi phuïc nhaèm soùng maïng . Ñieàu cheá (Modulation): bieán ñoåi tín hieäu mang thoâng tin vaøo soùng mang hình sin cho phuø hôïp vôùi ñöôøng truyeàn voâ tuyeán. Giaûi ñieàu cheá (Demodulation): khoâi phuïc laïi tín hieäu soá töø tín hieäu ñaõ ñieàu cheá thu ñöôïc. Giaûi ngaãu nhieân hoùa (Descrambling)ù: thöïc hieän vieäc giaûi maõ ngaãu nhieân khoâi phuïc daïng tín hieäu thöïc nhö sau traûi phoå, nhaän daïng maõ daøi cho moãi thueâ bao. Giaûi traûi phoå (Despreading): nhaän daïng caùc keânh cuûa ngöôøi söû duïng vaø ñoàng thôøi thöïc hieän neùn phoå tín hieäu, khoâi phuïc phoå tín hieäu goác ban ñaàu. Taùch (Puncturation): taùch boû caùc bít ñöôïc laëp laïi ôû höôùng phaùt traû veà chuoãi bít ban ñaàu. Giaûi gheùp xen (Interleaver Decoder): saép xeáp caùc bít theo qui luaät ngöôïc laïi khi thöïc hieän gheùp xen ôû höôùng phaùt. Giaûi maõ maõ xoaén (Convolutional Decoder): thöïc hieän vieäc söûa loãi xaûy ra baèng thuaät toaùn giaûi maõ rieâng. Giaûi maõ CRC (CRC Decoding): kieåm tra laïi xem coøn loãi hay khoâng sau khi ñaõ thöïc hieän söûa loãi baèng maõ xoaén. Boä giaûi maõ nguoàn (Source Decoding): thöïc hieän giaûi neùn tín hieäu vaø khoâi phuïc tín hieäu thoaïi ban ñaàu baèng quaù trình bieán ñoåi tín hieäu soá sang daïng tín hieäu töông töï ñöa ñeán loa ngöôøi duøng daïng aâm thanh. 4.3. Sô ñoà xöû lyù chung cho ñöôøng leân vaø ñöôøng xuoáng trong heä thoáng thoâng tin di ñoäng WCDMA WCDMA coù moät sô ñoà truyeàn ña toác ñoä meàm deûo cung caáp khaû naêng truyeàn nhieàu loaïi dòch vuï khaùc nhau vôùi nhöõng thoâng soá veà chaát löôïng vaø toác ñoä dòch vuï khaùc nhau. Hình 4.2. vaø 4.3. chæ cho thaáy sô ñoà gheùp keânh truyeàn ña toác ñoä cho rieâng ñöôøng leân vaø ñöôøng xuoáng. Döõ lieäu töø keânh chuyeån taûi ñöôïc maõ hoaù sau ñoù saép xeáp leân keânh vaät lyù roài truyeàn treân lieân keát truyeàn vaät lyù. Sô ñoà laø söï phoái hôïp cuûa phaùt hieän loãi, söõa loãi, phoái hôïp (baét) toác ñoä saép xeáp caùc keânh chuyeån taûi leân caùc keânh vaät lyù. Truyeàn ña toác ñoä bao goàm caùc böôùc sau: theâm maõ kieåm tra voøng dö CRC cho moãi keânh chuyeån taûi maõ hoaù keânh phoái hôïp (baét) toác ñoä cheøn nhöõng bit truyeàn giaùn ñoaïn cheøn phaân ñoaïn khung voâ tuyeán gheùp caùc keânh chuyeån taûi phaân ñoaïn caùc keânh vaät lyù saép xeáp caùc keânh chuyeån taûi leân caùc keânh vaät lyù Hình 4.2 Sô ñoà ña toác ñoä cho ñöôøng leân Hình 4.3. Sô ñoà ña toác ñoä cho ñöôøng xuoáng Söï phaùt hieän loãi cuûa caùc khoái chuyeån taûi ñöôïc thöïc hieän bôûi maõ kieåm tra voøng dö CRC 24, 16, 12, 8 bit, hoaëc khoâng coù (0 bit). Sau khi theâm vaøo CRC, vieäc gheùp vaø phaân ñoaïn caùc khoái chuyeån taûi ñaõ ñöôïc thöïc hieän maõ hoaù, caùc khoái chuyeån taûi ñöôïc moùc noái vôùi nhau. Neáu soá bit treân khoaûng thôøi gian truyeàn lôùn hôn khoaûng toái ña cuûa khoái maõ thì phaân ñoaïn khoái maõ ñöôïc thöïc hieän. Ñoä lôùn toái ña cuûa khoái maõ phuï thuoäc vaøo loaïi maõ ñöôïc söû duïng, vôùi maõ xoaén laø 504, maõ turbo laø 5114 bit, vaø khoâng giôùi haïn khi khoâng thöïc hieän maõ hoaù keânh. Caân baèng khung voâ tuyeán laø söï thöïc hieän cheøn, ñoän caùc bit theo thöù töï naøo ñoù ñeå ñaûm baûo ñaàu ra coù theå coù theå phaân ñoaïn vaøo caùc khung voâ tuyeán cuøng ñoä lôùn. Caân baèng ñoä lôùn keânh voâ tuyeán chæ ñöôïc thöïc hieän ôû ñöôøng leân. ÔÛ ñöôøng xuoáng, söï phoái hôïp (baét) toác ñoä thöïc hieän cung caáp ñoä daøi khoái phuø hôïp ñeå phaân ñoaïn keânh voâ tuyeán. Caùc bit DTX ñöôïc duøng ñeå ñieàn ñaày khung voâ tuyeán khi quaù trình truyeàn ôû ñöôøng xuoáng bò giaùn ñoaïn do soá bit truyeàn toái ña nhoû hôn soá bit quy ñònh trong moãi khung. Ñieåm cheøn bít chæ thò DTX phuï thuoäc vaøo vò trí coá ñònh hay linh ñoäng cuûa keânh chuyeån taûi saép xeáp treân keânh voâ tuyeán söû duïng. Noù ñöôïc phoái hôïp ñeå aán ñònh cho moãi keânh chuyeån taûi vò trí coá ñònh hay linh hoaït trong thôøi gian truyeàn. 4.4. Maõ hoaù tieáng WCDMA cuõng laø heä thoáng soá. Do ñoù, tín hieäu thoaïi cuõng phaûi ñöôïc bieán ñoåi töø töông töï sang soá tröôùc khi ñöa vaøo xöû lí tieáp theo nhö ñoái vôùi heä thoáng GSM. WCDMA söû duïng boä maõ hoaù tieáng thích öùng ña toác ñoä (AMR:Adaptive Multi Rate). ö Moät soá ñaëc ñieåm cuûa boä maõ hoaù tieáng (Codec tieáng) thích öùng ña toác ñoä AMR: AMR hoaït ñoäng theo moãi khung thoaïi daøi 20ms öùng vôùi 160 maãu ôû taàn soá laáy maãu laø 8 Khz. Toác ñoä coù theå thay ñoåi theo töøng khung trong töøng 20ms. Töông thích vôùi 8 nguoàn toác ñoä khaùc nhau:12.2 Kbps, 10.2 Kbps, 7.95 Kbps, 7.4Kbps, 6.7 Kbps, 5.9 Kbps vaø 4.75 Kbps. Do ñaëc ñieåm khung laøm vieäc cuûa boä Codec AMR laø 20ms neân maëc duø toác ñoä treân moät khung keânh vaät lí rieâng DCH coù theå thay ñoåi töøng 10ms, nhöng ñoái vôùi döõ lieäu thoaïi thì sau khoaûng 20ms môùi thay ñoåi. Khaû naêng chòu loãi khung cuûa AMR cao, 1% vaø tæ soá loãi bít BER = 10-4. Yeâu caàu thay ñoåi toác ñoä tuyø thuoäc vaøo traïng thaùi dung löôïng maïng, phuï thuoäc vaøo taûi cuûa giao dieän, chaát löôïng keát noái vaø ñöôïc ñieàu chænh ôû maïng truy nhaäp. Khi taûi cao thì coù theå ñieàu chænh giaûm toác ñoä ñeå taêng dung löôïng truyeàn daãn. Hoaëc khi thueâ bao ngoaøi vuøng phuû soùng thì coâng suaát phaùt phaûi cao, khi ñoù coù theå giaûm toác ñoä ñeå môû roäng vuøng phuû soùng. Toác ñoä bít thöïc teá ñöôïc söû duïng cho töøng khung thoaïi phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän keânh voâ tuyeán hieän taïi. Codec thích öùng seõ choïn löïa toác ñoä toái öu döïa treân cô sôû chaát löôïng keânh. Maõ hoaù tieáng töông thích ña toác ñoä hoã trôï phaùt hieän tích cöïc tieáng VAD (Voice Activity Detection) vaø phaùt giaùn ñoaïn DTX (Discontinous Transmission). Khoâng coù thoâng tin phaùt ra giao dieän voâ tuyeán khi khoâng coù thoâng tin thoaïi coù theå giaûm thôøi löôïng phaùt qua giao dieän voâ tuyeán khoaûng 50%. VAD vaø DTX haàu nhö ñöôïc öùng duïng trong moïi heä thoáng di ñoäng. Quaù trình thöïc hieän maõ hoaù: Tieáng noùi coù toác ñoä thay ñoåi ñöôïc thöïc hieän bieán ñoåi sang soá vaø neùn toác ñoä duøng kó thuaät ñieàu xung maõ thích öùng vi sai ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation). Tuy nhieân, trong WCDMA cuõng coù theå söû duïng PCM tuyø theo dung löôïng heä thoáng vaø yeâu caàu chaát löôïng dòch vuï. Ñieàu xung maõ thích öùng vi sai ADPCM theo chuaån cuûa ITU_T (G_726), coù theå taïo ngoû ra toác ñoä 16Kbps, 24Kbps, 32Kbps hoaëc 40 Kbps theo soá bít maõ hoaù cho moät maãu. Trong heä thoáng WCDMA söû duïng chuû yeáu ôû toác ñoä ngoû ra 32Kbps (G_721) cuõng coù theå söû duïng 16Kbps nhöng khi ñoù chaát löôïng thoaïi giaûm ñi. Nguyeân lí cuûa phöông phaùp maõ hoaù ADPCM 32Kbps laø thoâng tin phaùt ñi ñöôïc löôïng töû döïa treân möùc sai khaùc giöõa maãu tieáng ñaàu vaøo vaø caùc maãu döï ñoaùn öôùc tính tröôùc tín hieäu ñaàu vaøo, vôùi soá bít maõ hoaù 4bít/1maãu. Ñoái vôùi thoâng tin voâ tuyeán, toác ñoä caøng giaûm caøng toái öu veà dung löôïng heä thoáng do chieám ít ñöôøng truyeàn hôn, nhöng WCDMA chaáp nhaän ñöôïc toác ñoä lôùn hôn nhaèm caûi thieän chaát löôïng tín hieäu gaàn vôùi chaát löôïng maïng coá ñònh. Nguyeân lí cuûa ADPCM 16Kbps hoaøn toaøn töông töï nhö ADPCM 32Kbps chæ khaùc thay vì maõ hoaù 4 bít cho moät maãu thì chæ maõ hoaù 2 bít cho moät maãu. So vôùi moät soá phöông phaùp maõ hoaù khaùc, ADPCM coù moät soá öu ñieåm: ñoä treã xöû lí thaáp, ñoä phöùc taïp thaáp hôn, ñieåm trung bình ñaùnh giaù chaát löôïng neùn thoaïi MOS (Mean Option Score) coù giaù trò töông ñoái cao. Baûng 4.1 So saùnh ADPCM vôùi moät soá kó thuaät khaùc Kieåu maõ Toác ñoä ngoû ra Thôøi gian treã Ñoä phöùc taïp Ñieåm trung bình RPE_LTP 13 Kbps 20 ms 1 3.8 ADPCM 32 Kbps 0.125 ms 0.5 4.1 QCELP 8.5 Kbps 20 ms 1 4 Ñeå thöïc hieän ñieàu xung maõ thích öùng vi sai, tín hieäu thoaïi tröôùc heát phaûi ñöôïc bieán ñoåi vaøo daïng PCM. Sô ñoà thöïc hieän ñieàu xung maõ PCM nhö hình 4.2. Hình 4.4. Sô ñoà khoái thöïc hieän ñieàu xung maõ PCM Tín hieäu thoaïi tröôùc tieân ñöôïc ñöa qua boä loïc giôùi haïn baêng taàn tín hieäu veà baêng taàn tieáng 300_3400 Hz. Hình 4.5. Laáy maãu. Laáy maãu laø bieán tín hieäu töông töï thaønh tín hieäu rôøi raïc. Tín hieäu tieáng sau ñoù ñöôïc laáy maãu trong nhöõng khoaûng thôøi gian caùch ñeàu nhau. Caùc maãu tín hieäu sau ñoù ñöôïc gaàn ñuùng hoaù bieân ñoä theo 256 möùc tín hieäu töông ñoái ñöôïc chuaån hoaù tröôùc ( möùc löôïng töû ), quaù trình naøy goïi laø quaù trình löôïng töû hoaù. PCM 64Kbps thöïc hieän löôïng töû khoâng ñoàng ñeàu, nghóa laø cheânh leäch giöõa caùc möùc löôïng töû khoâng baèng nhau vaø thay ñoåi theo haøm Logarit. Coù hai luaät löôïng töû: luaät söû duïng ôû Baéc Myõ vaø Nhaät Baûn, luaät A söû duïng ôû Chaâu AÂu. Lieân heä giöõa ngoû ra w2(x) vaø ngoû vaøo w1(x) theo hai qui luaät nhö sau: Vôùi luaät : w2(x) = ; (0< < 1, = 255) (4.1) Vôùi luaät A : w2(x) = ; (0 ) (4.2) w2(x) = ; ( 1) (4.3) trong ñoù, A=87.6 Giai ñoaïn cuoái cuøng cuûa quaù trình ñieàu xung maõ PCM laø thöïc hieän maõ hoaù sang daïng soá, moãi möùc löôïng töû ñöôïc maõ hoaù baèng 8 bit/1 maãu. Toác ñoä ngoõ ra boä PCM khoâng ñoàng ñeàu laø 64Kbps (8000maãu/ 1s * 8 bít/ 1maãu). Ñieàu xung maõ vi sai ADPCM: Ñieàu xung maõ thích öùng vi sai ADPCM thöïc hieän chuyeån tín hieäu PCM 64Kbps sang tín hieäu toác ñoä ngoû ra thaáp hôn 32 hoaëc 16 Kbps. Sô ñoà thöïc hieän nhö hình 4.4. Hình 4.6. Boä maõ hoaù ADPCM Tín hieäu PCM khoâng ñoàng ñeàu 64 kbps ñöa qua boä bieán ñoåi ñeå chuyeån sang daïng PCM ñoàng ñeàu (Uniform PCM). Tín hieäu PCM ñoàng ñeàu ngoû ra ñöa ñeán boä coäng, thöïc hieän tính toaùn tín hieäu hieäu soá baèng caùch tröø ñi giaù trò öôùc löôïng (Estimated Signal) cuûa tín hieäu ngoû vaøo. Tín hieäu öôùc löôïng naøy ñöôïc taïo ra töø boä döï ñoaùn thích öùng (Adative Predictor). Keát quaû sau boä coäng ñöôïc maõ hoaù 4 bít/1 möùc (ñoái vôùi ADPCM 32Kbps) hoaëc 2 bít/1 möùc (ñoái vôùi ADPCM 16Kbps). Boä löôïng töû thích öùng ñaûo (Inverse Adaptive Quantizer) laáy giaù trò ngoû ra ADPCM taïo laïi tín hieäu sai khaùc ñöôïc löôïng töû, thöïc hieän treân töøng 4 (hoaëc 2 bít) töông öùng. Keát quaû coäng vôùi tín hieäu öôùc löôïng hoài tieáp töø ngoû ra boä döï ñoaùn ñeå taïo laïi tín hieäu PCM ñoàng ñeàu. Sau ñoù, caû tín hieäu ñöôïc phuïc hoài vaø tín hieäu sai khaùc taùi taïo laïi ñöôïc ñöa ñeán boä döï ñoaùn thích öùng. ÔÛ ñaây söû duïng phöông phaùp laëp voøng hoài tieáp ñöôïc thöïc hieän. Boä döï ñoaùn thích öùng döïa vaøo hai tín hieäu treân taïo ra tín hieäu öôùc löôïng cuûa tín hieäu ngoû vaøo, sau ñoù laáy hoài tieáp laïi coäng vôùi tín hieäu sai khaùc löôïng töû laàn sau taùi taïo tín hieäu ngoû vaøo ban ñaàu (PCM ñoàng ñeàu). Nhö vaäy, tín hieäu cuoái cuøng ñöôïc phaùt ñeán caùc khoái xöû lí tieáp theo laø tín hieäu soá 16Kbps, 32 Kbps hoaëc 64 Kbps tuyø theo kieåu maõ hoaù ñöôïc söû duïng. Taïi thieát bò thu: thöïc hieän quaù trình giaûi maõ ngöôïc laïi: Chuoãi tín hieäu soá thu ñöôïc giaûi maõ ADPCM taïo luoàng soá PCM 64 Kbps. Sau ñoù thöïc hieän giaûi maõ PCM khoâi phuïc laïi tín hieäu thoaïi ban ñaàu. Sô ñoà boä giaûi ADPCM nhö hình 4.5. Hình 4.7. Boä giaûi maõ ADPCM. Tín hieäu ADPCM 32 Kbps khi nhaän ñöôïc ñöa ñeán boä löôïng töû thích öùng ñaûo taïo laïi tín hieäu sai khaùc ñöôïc löôïng töû hoaù gioáng nhö khi thöïc hieän maõ hoaù. Caùc giaù trò sai khaùc sau ñoù ñöôïc ñöa ñeán boä coäng, coäng vôùi tín hieäu döï ñoaùn ñeå phuïc hoài laïi tín hieäu ñöôïc phaùt. Tín hieäu khoâi phuïc ñöa ñeán boä chuyeån ñoåi veà laïi daïng PCM vaø sau ñoù ñöa ñeán boä ñieàu chænh maõ hoaù ñoàng boä. Tín hieäu PCM ôû daïng PCM ñoàng ñeàu. Boä hieäu chænh maõ hoaù ñoàng boä ( Synchronous Coding Adjustment) bieán ñoåi tín hieäu ñöôïc phuïc hoài sang daïng PCM ñoàng ñeàu, sau ñoù so saùnh vôùi tín hieäu sai khaùc thu ñöôïc thöïc teá ñeå kieåm tra, neáu coù loãi xaûy ra thì tieán haønh söûa loãi tröôùc khi taïo tín hieäu PCM ngoû ra. Boä naøy coù yù nghóa giaûm meùo tín hieäu xaûy ra giöõa caùc boä chuyeån ñoåi (chaúng haïn ADPCM_PCM_ADPCM,...). Ngoû ra boä hieäu chænh maõ hoaù ñoàng boä laø tín hieäu PCM 64 Kbps ñöôïc khoâi phuïc. Tín hieäu PCM tieáp tuïc ñöôïc giaûi maõ taùi taïo laïi tín hieäu töông töï, thöïc hieän nhö sau: Hình 4.8. Boä giaûi maõ PCM 64 Kbps. Tín hieäu PCM 64 Kbps ñöôïc giaûi maõ töøng 8 bít khoâi phuïc laïi tín hieäu töông töï ban ñaàu. Sau ñoù, ñöa ñeán boä giaûi neùn theo luaät A hay nhö söû duïng ôû höôùng phaùt. Tröôùc khi ñöa ñeán loa phaùt ra tieáng thì tín hieäu cuõng ñöôïc loïc giôùi haïn baêng taàn veà baêng taàn aâm thanh nghe ñöôïc. 4.5. Maõ hoaù kieåm tra loãi CRC vaø giaûi maõ Ø Maõ hoaù keânh Cuõng nhö heä thoáng GSM, maõ hoaù keânh ôû ñaây cuõng thöïc hieän vieäc theâm vaøo moät soá bít dö laøm taêng khoaûng caùch Hamming cuûa boä maõ ñeå kieåm tra phaùt hieän hoaëc coù theå söûa nhieàu loãi ñöôøng truyeàn hôn. Maõ hoaù keânh goàm maõ hoaù kieåm tra loãi CRC vaø söûa loãi baèng maõ hoaù xoaén. Khoaûng caùch Hamming cuûa boä maõ ôû ñaây ñöôïc ñònh nghóa laø khoaûng caùch Hamming nhoû nhaát cuûa hai töø maõ trong boä maõ. Khoaûng caùch Hamming caøng lôùn thì khaû naêng kieåm soaùt loãi caøng toát. Goïi t laø soá bít loãi vaø d laø khoaûng caùch Hamming cuûa boä maõ, boä maõ coù theå: Phaùt hieän ñöôïc t loãi neáu d t+1 ( 4.4 ) Söûa ñöôïc t loãi neáu d2t+1. ( 4.5 ) Vieäc theâm caùc bít dö seõ daãn ñeán tình traïng taêng toác ñoä truyeàn daãn nhöng buø laïi cho chaát löôïng döõ lieäu cao hôn. Do ñoù, vieäc choïn töø maõ CRC daøi bao nhieâu bít cuõng nhö choïn tæ leä maõ hoaù xoaén phaûi xeùt ñeán vaán ñeà dung löôïng, yeâu caàu chaát löôïng vaø ñoä phöùc taïp khi thöïc hieän. Khi soá bít CRC caøng lôùn hay tæ leä maõ hoaù xoaén caøng nhoû, nghóa laø soá bít ngoû ra caøng nhieàu thì khaû naêng kieåm loãi caøng toát nhöng khi ñoù toác ñoä caøng taêng vaø ñoä phöùc taïp thöïc hieän cuõng taêng. Ø Maõ hoaù CRC (Cyclic Redundance Check): Maõ hoaù kieåm tra dö voøng CRC laø daïng maõ hoaù khoâng nhôù, nghóa laø töø maõ sau khoâng phuï thuoäc vaøo töø maõ tröôùc ñoù maø chæ phuï thuoäc vaøo khoái bít thoâng tin ñaàu vaøo hieän taïi. Maõ hoaù CRC ñöôïc ñaëc tröng bôûi moät ña thöùc sinh hay coøn goïi laø ña thöùc taïo maõ G(x) vaø tæ leä maõ r = k/n. Tæ leä maõ r cho bieát coù k bít thoâng tin ñaàu vaøo, boä maõ hoaù CRC taïo töø maõ ñaàu ra n bít bao goàm k bít baûn tin vaø n-k bít dö theâm vaøo. Boä maõ hoaù CRC hoaït ñoäng döïa treân boä ghi dòch baèng caùc ngoû coäng Module2. Caùc boä ghi dòch ñöôïc thieát keá döïa treân traïng thaùi caùc heä soá cuûa ña thöùc taïo maõ. Ña thöùc taïo maõ laø caùc ña thöùc nguyeân thuyû vôùi caùc heä soá xaùc ñònh caáu truùc boä taïo maõ. Thuaät toaùn taïo maõ kieåm tra CRC: Baûn tin ñöôïc chia thaønh töøng khoái k bít ñöa vaøo boä maõ hoaù CRC. Chuoãi bít vaøo ñöôïc ñaëc tröng baèng ña thöùc baûn tin m(x) = m0 + m1x +...+mk-1xk-1 (4.6) Trong ñoù, mi ( i= 0..k-1) laø traïng thaùi k bít baûn tin ñaàu vaøo. mk-1 öùng vôùi bít coù troïng soá lôùn nhaát vaø ñöôïc phaùt tröôùc. - Ña thöùc taïo maõ (ña thöùc sinh ) CRC k bít baûn tin taïo töø maõ n bít coù baäc n-k G(x) = 1 + g1x +g2x2+...+ gn-k xn-k (4.7) Soá bít dö ñöôïc taïo ra baèng soá luyõ thöøa cao nhaát cuûa ña thöùc taïo maõ, töùc n-k bít. Nhaân ña thöùc baûn tin m(x) vôùi thöøa soá xn-k , ñöôïc ña thöùc a(x) baäc n, A(x) = xn-k m(x). (4.8) Thöïc hieän chia ña thöùc A(x) cho ña thöùc sinh ñöôïc keát quaû: a(x) = b(x) + ; (4.9) ña thöùc dö r(x), ñaây chính laø ña thöùc cuûa n-k bít kieåm tra CRC. Keát hôïp keát quaû ta coù ña thöùc: c(x) = A(x) + r(x) = c0+c1x+...+cn1xn-1 (4.10) baäc n ñaëc tröng cho chuoãi bít cuûa töø maõ ngoû ra boä maõ hoaù. Hình 4.9. Maïch taïo maõ CRC. Tính toaùn maõ CRC trong heä thoáng baèng caùc maïch taïo maõ vaø maïch tính Syndrom döïa treân caùc thanh ghi dòch. Ñaàu thu thöïc hieän giaûi maõ CRC baèng caùch kieåm tra Syndrom, neáu Symdrom= 0 thì khoái bít thu ñöôïc khoâng coù loãi, neáu khaùc thì loãi xaûy ra. Giaûi thuaät kieåm tra Syndrom nhö sau: Töø maõ thu ñöôïc bieåu dieãn döôùi ña thöùc y(x). Chia y(x) cho ña thöùc sinh g(x) tìm ña thöùc dö. Ña thöùc dö chính laø ña thöùc Syndrom. Ñoái vôùi tín hieäu thoaïi neáu loãi xaûy ra khoâng lôùn laém thì coù theå boû qua khoái bít bò loãi sau khi thöïc hieän söûa loãi ôû boä giaûi maõ hoaù xoaén maø khoâng caàn yeâu caàu phaùt laïi nhö ñoái vôùi moät soá dòch vuï yeâu caàu ñoä chính xaùc cao nhö caùc dòch vuï soá lieäu,... Hình 4.10. Boä tính Syndrom. Moät ví duï ñôn giaûn minh hoaï thuaät toaùn tính CRC cho vieäc taïo maõ vaø giaûi maõ phaùt hieän loãi CRC . Giaû söû chuoãi bít baûn tin phaùt ñi 1101 ñöôïc maõ hoaù CRC_3. Ña thöùc taïo maõ: G(x) = 1+ x + x3 Ta coù caùc keát quaû tính toaùn: m(x) = 1 + x2 + x3 A(x) = x3 + x5 + x6 => = 1+ x + x2+ x3 + Vaäy r(x) = 1 nghóa laø 3 bít kieåm tra ñöôïc theâm vaøo laø 001. Töø maõ ngoû ra boä maõ hoaù laø 1101 001. Neáu thöïc hieän treân caùc thanh ghi dòch thì sau 4 laàn dòch ta cuõng coù cuøng keát quaû. Baây giôø thöïc hieän giaûi maõ: Giaû söû thu ñöôïc töø maõ 1111 001, ña thöùc ñöôïc vieát y(x) = 1 + x3+ x4+ x5+ x6 Ña thöùc Syndrom xaùc ñònh baèng dö cuûa pheùp chia y(x) cho G(x) vaø baèng r’(x) = x + x2 khaùc 0, (traïng thaùi 011). Do ñoù, töø maõ thu ñöôïc bò loãi. Symdrom coù giaù trò thaäp phaân baèng 3, do ñoù, bít loãi laø bít thöù 3 trong töø maõ thu ñöôïc, so saùnh hai töø maõ phaùt vaø thu thaáy vò trí sai ñuùng = 3. Trong heä thoáng WCDMA maõ hoaù kieåm tra loãi CRC cho keânh tín hieäu thoaïi taïo soá bít kieåm tra khaùc nhau cho töøng toác ñoä, coù theå söû duïng caùc ña thöùc taïo maõ khaùc nhau nhö : G8(x) = x8+x7+ x4+ x3+ x +1 (4.11) G16(x) = x16+x12+x5+x +1 (4.12) G24(x) = x24+x23+x6+x5+x+1 (4.13) Taïo ra khoái bít kieåm tra CRC_8, CRC_16, CRC_24, töông ñöông theâm vaøo khoái k bít baûn tin 8, 16 hoaëc 24 bít ñuoâi öùng vôùi toác ñoä ngoû ra boä maõ hoaù tieáng 16 Kbps, 32Kbps hay 64 Kbps. 4.6. Moùc noái khoái truyeàn taûi vaø phaân ñoaïn khoái maõ Sau khi gaén CRC, caùc khoái truyeàn taûi hoaëc moùc noái vôùi nhau hoaëc phaân ñoaïn ñeå ñaït ñöôïc caùc khoái maõ hoaù keânh khaùc nhau. Quaù trình naøy phuï thuoäc vaøo söï phuø hôïp ñoä daøi cuûa khoái truyeàn taûi vôùi kích thöôùc cuûa khoái maõ hoaù ñöôïc xaùc ñònh theo phöông phaùp maõ hoaù keânh. Moùc noái coù lôïi vì noù cho pheùp ñaït ñöôïc hieäu naêng toát hôn do caàn boå sung caùc bit ñuoâi maõ ít hôn, trong moät soá tröôøng hôïp do hieäu naêng toát hôn nhôø kích thöôùc khoái lôùn hôn. Maët khaùc phaân ñoaïn khoái maõ cho pheùp traùnh ñöôïc caùc khoái maõ quaù lôùn laøm taêng tính phöùc taïp. Neáu khoái truyeàn taûi cuøng vôùi CRC khoâng laëp vöøa khoái maõ cöïc ñaïi, thì noù ñöôïc chia thaønh moät soá khoái maõ. Taát caû caùc khoái truyeàn taûi trong moät khoaûng thôøi gian truyeàn taûi (kyù hieäu laø TTI) ñöôïc moùc noái noái tieáp. Neáu soá bit trong moät TTI lôùn hôn kích thöôùc cuûa moät khoái maõ, thì sau khi moùc noái caùc khoái truyeàn taûi, phaân ñoaïn khoái maõ ñöôïc thöïc hieän. Kích thöôùc cöïc ñaïi cuûa khoái maõ phuï thuoäc vaøo vieäc maõ hoaù xoaén, maõ hoaù Turbo hay khoâng maõ hoaù cho keânh truyeàn taûi (kyù hieäu laø TrCH). Moùc noái vaø phaân ñoaïn ñöôïc thöïc hieän laïi nhö sau : 4.6.1. Moùc noái caùc khoái truyeàn taûi : Caùc bit vaøo khoái truyeàn taûi ñöôïc kyù hieäu laø , trong ñoù i laø soá TrCH, m laø soá khoái truyeàn taûi vaø Bi laø soá bit trong moãi khoái (goàm caû CRC). Soá khoái truyeàn taûi treân keânh TrCH ñöôïc kyùhieäu laø Mi. Caùc bit sau moùc noái ñöôïc kyù hieäu laø , trong ñoù i laø soá TrCH vaø Xi = MiBi. Caùc bit naøy ñöôïc xaùc ñònh theo quan heä sau : 4.6.2. Phaân ñoaïn khoái maõ : Phaân ñoaïn chuoãi bit sau moùc noái khoái truyeàn taûi ñöôïc thöïc hieän neáu Xi > Z. Caùc khoái maõ sau phaân ñoaïn coù ñoä daøi nhö nhau. Soá caùc khoái maõ treân moät TrCH i ñöïoc kyù hieäu laø Ci. Neáu soá bit vaøo phaân ñoaïn Xi khoâng phaûi laø boäi soá cuûa Ci, caùc bit ñeäm 0 seõ ñöôïc boå sung vaøo khoái cuoái cuøng. Caùc Kích thöôùc cöïc ñaïi cuûa khoái maõ coù theå laø : Maõ hoaù xoaén : Z = 504 Maõ hoaù Turbo Z = 5114 Khoâng maõ hoaù Z = voâ haïn Caùc bit ra cuûa phaân ñoaïn khoái maõ ñöôïc kyù hieäu laø ,trong ñoù i laø soá TrCH, r laø soá khoái maõ vaø Ki laø soá bit. Soá caùc khoái maõ Ci = [Xi/Z] Soá caùc bit cheøn : Yi = CiKi - Xi Neáu Xi ≤ Z thì oik = xik , vaø Ki = Xi Neáu Xi ≥ Z thì 4.7. Maõ hoaù söûa loãi vaø giaûi maõ WCDMA coù theå thöïc hieän söûa loãi baèng maõ hoaù xoaén hoaëc maõ hoaù Turbo. Tuy nhieân, ñoái vôùi caùc dòch vuï toác ñoä thaáp vaø khoâng yeâu caàu ñoä chính xaùc chaát löôïng cao nhö dòch vuï thoaïi (BER côõ 10-3), heä thoáng WCDMA söû duïng boä maõ xoaén töông töï nhö heä thoáng GSM. Maõ hoaù Turbo chæ söû duïng cho caùc dòch vuï soá lieäu toác ñoä cao vaø yeâu caàu loãi BER cao hôn (BER: 10-6_ 10-3). 4.7.1. Maõ hoaù xoaén Sau khi thöïc hieän maõ hoaù kieåm tra loãi CRC, caùc töø maõ CRC laïi ñöôïc phaân ñoaïn ñeå ñöa ñeán boä maõ hoaù xoaén neáu soá bít trong khoaûng thôøi gian moät khung lôùn hôn soá bít trò toái ña cho pheùp cuûa khoái maõ xoaén (504 bít). Ñaëc tröng cho maõ xoaén cuõng laø tæ leä maõ r = k/n vaø soá phaàn töû nhôù K. Trong ñoù, k laø soá bít ñaàu vaøo (k 504 bít ), n laø soá bít ñaàu ra, K soá höõu haïn baèng soá phaàn töû nhôù töông öùng vôùi soá Flip Flop trong boä ghi dòch. Nguyeân taéc cuûa boä maõ hoaù xoaén laø k bít ñöôïc dòch vaøo khoái thanh ghi dòch vaø caùc bít ñaàu ra ñöôïc gheùp theo moät qui luaät taïo thaønh khoái töø maõ n bít ñaàu ra. Hình 4.11. Nguyeân lí maõ hoaù xoaén. Maõ xoaén thuoäc daïng maõ khoái coù nhôù, töø maõ ngoû ra khoâng chæ phuï thuoäc vaøo khoái baûn tin hieän thôøi maø coøn phuï thuoäc vaøo khoái thoâng tin tröôùc ñoù. Caùc bít ngoû ra phuï thuoäc vaøo ngoû ra cuûa caùc phaàn töû nhôù baèng caùch thöïc hieän coäng Module 2 theo caùc ña thöùc taïo maõ Gi(x). Soá ña thöùc taïo maõ baèng vôùi soá ngoû ra cuûa boä maõ hoaù xoaén. Ví duï vôùi boä maõ hoaù xoaén tæ leä ½: moät bít ñaàu vaøo taïo hai bít ngoû ra döïa treân hai ña thöùc taïo maõ. Tín hieäu thoaïi trong WCDMA söû duïng boä maõ xoaén vôùi tæ leä maõ ½ hoaëc 1/3 cho caû ñöôøng leân vaø ñöôøng xuoáng vôùi soá phaàn töû nhôù K= 9. Maõ hoaù xoaén vôùi tæ leä maõ caøng nhoû, nghóa laø soá ngoû ra caøng lôùn thì khaû naêng söûa loãi caøng cao. Tuy nhieân, khi ñoù, toác ñoä caøng taêng laøm toán ñöôøng truyeàn hôn vaø nhö ñaõ noùi, choïn löïa tæ leä maõ tuyø theo yeâu caàu chaát löôïng ngöôøi söû duïng. Khi söû duïng maõ xoaén tæ maõ ½, hai ña thöùc taïo maõ nhö sau: G0(x) = x8+ x6 +x5+x4+1 (4.14) G1(x) = x8+x7+x6+x5+x3+x+1 (4.15) Khi söû duïng maõ xoaén tæ maõ 1/3, ba ña thöùc taïo maõ: G0(x) = x8+ x6 +x5+x3+x2 +x+1 (4.16) G1(x) = x8+x7+x5+x4+x+1 (4.17) G2(x) = x8+x7+x6+x3 +1 (4.18) Sô ñoà maõ hoaù xoaén tæ leä ½: Hình 4.12. Caáu truùc boä taïo maõ xoaén tæ leä ½ Sô ñoà maïch maõ xoaén tæ leä 1/3 : Hình 4.13. Caáu truùc boä maõ hoaù xoaén 1/3. Trong ñoù, kí hieäu MBS, LBS chæ bít coù troïng soá lôùn nhaát vaø nhoû nhaát. Ví duï: chuoãi bít baûn tin ñöa ñeán boä maõ hoaù xoaén ½ laø 1 0 0 1, traïng thaùi khôûi ñaàu boä maõ hoaù toaøn 0, ta coù keát quaû dòch cuûa boä maõ hoù nhö sau: Bít vaøo Traïng thaùi boä ghi dòch Ngoû ra C0 Ngoû ra C1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Vaäy töø maõ xoaén ngoû ra: 1 1 0 1 1 1 0 0. 4.7.2. Maõ Turbo Tröôùc khi xeùt nguyeân lyù maõ hoùa Turbo ôû W-CDMA, ta xeùt sô ñoà toång quaùt cuûa boä maõ hoùa vaø giaûi maõ nhö sau: Boä giaûi ñan xen Boä giaûi ñan xen Boä giaûi ñan xen Boä giaûi maõ 1 Boä giaûi maõ 2 Sau m laàn laëp Le Le Boä ñan xen RSC1 RSC1 X1 X2 X3 bk a) Boä maõ hoùa Turbo b) Boä giaûi maõ Turbo Hình 4.14. Sô ñoà khoái boä maõ hoùa vaø giaûi maõ Turbo. Boä maõ hoùa Turbo goàm hai boä maõ hoùa xoaén heä thoáng hoài qui (RSC): RSC1, RSC2 vaø moät boä ñan xen beân trong. Taïi maùy thu tín hieäu nhaän ñöôïc sau giaûi ñan xen vaø maùy thu RAKE [y1, y2, y3] ñöôïc ñöa vaøo boä giaûi maõ Turbo. Giaûi thuaät giaûi maõ laëp cuûa boä giaûi maõ Turbo, boä giaûi maõ ñaàu ra meàm tính toaùn thoâng tin voøng ngoaøi Le vôùi tham chuaån y1 vaø y2. sau ñoù boä giaûi maõ 2 ñaàu ra meàm, ñaàu vaøo caäp nhaät Le cuøng vôùi caùc tham chuaån y1, y2, y3 vaø Le ñöôïc hoài tieáp ñeán boä giaûi maõ 1 ñeå laëp laïi quaù trình treân. Sau m laàn laëp, chuoãi phaùt ñöôïc khoâi phuïc bôûi quyeát ñònh cöùng cuûa logarit tyû leä khaû naêng gioáng (LLR) L(bk). LLR ñoái vôùi bit k sau giaûi maõ, L(bk) ñöôïc theå hieän baèng phöông trình sau: L(bk) = Trong phöông trình, P(bk = +1) vaø P(bk = -1) laø xaùc suaát bk =+1 vaø bk = -1. Boä giaûi maõ ñaàu vaøo meàm , ñaàu ra meàm ñöôïc söû duïng coù theå laø MAP. 4.7.2.1. Boä maõ hoùa Turbo Ñoái vôùi caùc dòch vuï soá lieäu ñoøi hoûi chaát löôïng dòch vuï naèm trong khoaûng 10-3 vaø 10-6, maõ hoùa turbo ñöôïc söû duïng. Boä maõ hoùa naøy goàm hai boä maõ hoùa xoaén heä thoáng hoài quy: RSC1 vaø RSC2 coù 8 traïng thaùi vaø moät boä ñan xen nhö hình phía döôùi. Haøm truyeàn ñaït cuûa boä maõ thaønh phaàn 8 traïng thaùi RSC laø: Trong ñoù: d(D) = 1 + D2 + D3 n(D) = 1 + D + D3 X(t) Ñan xen X(t) Y(t) Y’(t) X’(t) Hình 4.15. Caáu truùc cuûa boä maõ hoùa Turbo cuûa W-CDMA (ñöôøng khoâng lieân tuïc chæ daønh cho keát cuoái maõ). Giaù trò khôûi ñaàu caùc thanh ghi dòch cuûa boä maõ hoùa Turbo laø toaøn ‘0’. Ñaàu ra cuûa boä maõ hoùa Turbo ñöôïc trích boû ñeå taïo ra caùc bit töông öùng vôùi tyû leä maõ caàn thieát. Ñoái vôùi tyû leä maõ 1/3 caùc bit chaún leû vaø heä thoáng khoâng bò trích boû vaø chuoãi ñaàu ra laø X(0), Y(0), Y’(0), X(1), Y(1), Y’(1),… 4.7.2.2. Keát cuoái ôû maõ Turbo Keát cuoái ôû maõ Turbo ñöôïc thöïc hieän baèng caùch laáy caùc bit ñuoâi töø maïch hoài tieáp thanh ghi dòch sau khi ñaõ maõ hoùa toaøn boä caùc bit thoâng tin. Sau khi maõ hoùa caùc bit thoâng tin ñöôïc coäng vôùi caùc bit ñuoâi. Ba bit ñuoâi ñaàu ñöôïc söû duïng ñeå keát cuoái boä maõ hoùa thaønh phaàn thöù nhaát (chuyeån maïch treân cuûa hình 2.6) trong khi boä maõ hoùa thaønh phaàn döôùi bò caám. Ba bit ñuoâi cuoái cuøng seõ ñöôïc söû duïng ñeå keát cuoái boä maõ hoùa thaønh phaàn thöù ha