Bài giảng wcdma

1. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com

2. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com MỤC ĐÍCH Hiểu giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD Hiểu được sơ đồ kênh vật lý Hiểu được cấu trúc khung kênh DPCH Hiểu được điều khiển tài nguyên vô tuyến và các thủ tục lớp vật lý Hiểu được giao diện vô tuyến HSPA Hiểu được các kỹ thuât phân tập phát NỘI DUNG Kiến trúc hệ thống 3G UMTS Kiến trúc giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD Các kênh của WCDMA/FDD Sơ đồ kênh vật lý WCDMA/FDD Sơ đồ trải phổ định kênh, ngẫu nhiên hóa và điều chế Cấu trúc khung DPCH Điều khiển tài nguyên vô tuyến và các thủ tục lớp vật lý Truy nhập gói tốc độ cao (HSPA) Các kỹ thuật phân tập phát 4.1. GIỚI THIỆU CHUNG

3. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com BSS — Base Station System BTS — Base Transceiver Station BSC — Base Station Controller MS — Mobile Station NSS — Network Sub-System MSC — Mobile-service Switching Controller VLR — Visitor Location Register HLR — Home Location Register AuC — Authentication Server GMSC — Gateway MSC KIẾN TRÚC GSM SS7 BTS BSC MSC VLR HLR AuC GMSC BSS PSTN NSS A E C D PSTN Abis B H MS GSM — Global System for Mobile communication

4. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com SS7 BTS BSC MSC VLR HLR AuC GMSC BSS PSTN NSS A E C D PSTN Abis B H MS BSS — Base Station System BTS — Base Transceiver Station BSC — Base Station Controller NSS — Network Sub-System MSC — Mobile-service Switching Controller VLR — Visitor Location Register HLR — Home Location Register AuC — Authentication Server GMSC — Gateway MSC KIẾN TRÚC 2,5G SGSN — Serving GPRS Support Node GGSN — Gateway GPRS Support Node GPRS — General Packet Radio Service IP 2G+ MS (voice & data) PSDN Gi SGSN Gr Gb Gs GGSN Gc Gn 2G MS (voice only)

5. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com KIẾN TRÚC 3G UMTS (R99) — 3G Radios SS7 IP BTS BSC MSC VLR HLR AuC GMSC BSS SGSN GGSN PSTN PSDN CN C D Gc Gr Gn Gi Abis Gs B H BSS — Base Station System BTS — Base Transceiver Station BSC — Base Station Controller RNS — Radio Network System RNC — Radio Network Controller CN — Core Network MSC — Mobile-service Switching Controller VLR — Visitor Location Register HLR — Home Location Register AuC — Authentication Server GMSC — Gateway MSC SGSN — Serving GPRS Support Node GGSN — Gateway GPRS Support Node A E PSTN 2G MS (voice only) 2G+ MS (voice & data) UMTS — Universal Mobile Telecommunication System Gb 3G UE (voice & data) Node B RNC RNS Iub IuCS ATM IuPS

6. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com KIẾN TRÚC 3G UMTS (R4)— Soft Switching SS7 IP/ATM BTS BSC MSC Server VLR HLR AuC GMSC server BSS SGSN GGSN PSTN PSDN CN C D Gc Gr Gn Gi Gb Abis Gs B H BSS — Base Station System BTS — Base Transceiver Station BSC — Base Station Controller RNS — Radio Network System RNC — Radio Network Controller CN — Core Network MSC — Mobile-service Switching Controller VLR — Visitor Location Register HLR — Home Location Register AuC — Authentication Server GMSC — Gateway MSC SGSN — Serving GPRS Support Node GGSN — Gateway GPRS Support Node MGW- Media Gateway A Nc 2G MS (voice only) 2G+ MS (voice & data) Node B RNC RNS Iub IuCS IuPS 3G UE (voice & data) Mc CS-MGW CS-MGW Nb PSTN Mc ATM GERAN UTRAN

7. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.2. MỞ ĐẦU WCDMA UMTS ? là một trong các tiêu chuẩn của IMT-2000 nhằm phát triển GSM để cung cấp các khả năng cho thế hệ ba. Mạng lõi được phát triển từ GSM/GPRS bằng cách nâng cấp các phần tử của GSM/GPRS như: MSC, HLR, SGSN, GGSN, hỗ trợ đồng thời WCDMA và GSM. Sử dụng mạng đa truy nhập vô tuyến trên cơ sở W-CDMA/FDD & W-CDMA/TDD, chúng đều dùng DS-CDMA với tốc độ chip Rc=3,84Mcps. W-CDMA/FDD: Độ rộng băng tần kênh : 5 MHz Khoảng cách song công : 190 MHz Băng tần đường lên : 1920 MHz-1980 MHz. Băng tần đường xuống : 2110 MHz-2170 MHz. Có thể chọn độ rộng băng từ 4,4 MHz-5 MHz với nấc tăng là 200 KHz. Chọn độ rộng băng hợp lý tránh được nhiễu giao thoa đặc biệt khi khối 5 MHz tiếp theo thuộc nhà khai thác khác.

8. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.2. MỞ ĐẦU  W-CDMA/TDD: Sử dụng dải 1900-1920 MHz và 2010 MHz-2025 MHz.  Giao diện vô tuyến của W-CDMA hoàn toàn khác với GSM/GPRS => Hạn chế khả năng tái sử dụng BTS và BSC của GSM.  Giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD được xây dựng trên ba kiểu kênh: Kênh logic, được hình thành trên cơ sở đóng gói thông tin từ lớp cao trước khi sắp xếp vào kênh truyền tải. Kênh truyền tải, nhiều kênh truyền tải được ghép vào kênh vật lý. Kênh vật lý, được xây dựng trên công nghệ đa truy nhập CDMA kết hợp với FDMA/FDD. Mỗi kênh vật lý được đặc trưng bởi: một cặp tần số, một mã trải phổ và mã ngẫu nhiên, góc pha (với đường lên).

9. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.2. MỞ ĐẦU Thông số cơ bản của W-CDMA Phương pháp đa truy nhập DS-CDMA Phương pháp song công FDD/TDD Đồng bộ trạm gốc BS Cận đồng bộ Tốc độ chip 3,84 Mcps Độ dài khung 10 ms Ghép dịch vụ Đa dịch vụ với các yêu cầu QoS khác nhau được ghép trên một kết nối Khái niệm đa tốc độ Hệ số trải phổ khá biến và đa mã Tách sóng Nhất quán dùng ký hiệu hoa tiêu hoặc hoa tiêu chung. Tách sóng đa người dùng, anten thông minh Được hỗ trợ bởi tiêu chuẩn mang tính tùy chọn

10. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.2. MỞ ĐẦU Khác nhau cơ bản giữa giao diện vô tuyến của WCDMA và GSM W-CDMA GSM Khoảng cách sóng mang 5 MHz 200 kHz Hệ số tái sử dụng tần số 1 1–18 Tần suất điều khiển công suất 1500 Hz 2 Hz hoặc thấp hơn Điều khiển chất lượng Giải thuật quản lý tài nguyên vô tuyến Quy hoạch mạng (quy hoạch tần số) Phân tập tần số Độ rộng băng tần 5 MHz mang lại phân tập đa đường với máy thu Rake Nhẩy tần Dữ liệu gói Lập lịch gói dựa vừo tải Lập lịch dựa vào khe thời gian với GPRS Phân tập phát đường xuống Được hỗ trợ để cải thiện dung lượng đường xuống Không được hỗ trợ bởi tiêu chuẩn, nhưng có thể được áp dụng.

11. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.2. MỞ ĐẦU Phân bổ độ rộng băng tần ở WCDMA trong không gian thời gian-tần số-mã

12. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.2. MỞ ĐẦU Trải phổ và ngẫu nhiên hoá ở các kênh vật lý M· ®Þnh kªnh 3 M· ®Þnh kªnh 2 Luång 6 M· ®Þnh kªnh 5 I  j M· ®Þnh kªnh 1 Slong,n hay Sshort,n I+jQ Luång 1 Q Luång 2 Luång 3 Luång 4 Luång 5 Luång 6  M· ®Þnh kªnh 4 Tr¶i phæ vµ ®Þnh kªnh NgÉu nhiªn ho¸ vµ nhËn d¹ng nguån

13. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.2. MỞ ĐẦU Trải phổ và ngẫu nhiên hoá ở các kênh vật lý Chức năng của mã định kênh và mã ngẫu nghiên hóa Mã định kênh Mã ngẫu nhiên hóa Ứng dụng Đường lên: Phân biệt kênh vật lý số liệu DPDCH và Kênh vật lý điều khiển DPCCH từ một UE Đường lên: Phân biệt UE Đường xuống: Phân biệt các kết nối đường xuống với những người dùng khác nhau trong một Ô Đường xuống: Phân biệt Ô (đoạn Ô) Độ dài 4-256 chip (1,0-66,7 s) Đường xuống có cả 512 chip Đường lên: 10ms = 38400 chip hay (66,7s = 256 chip) Đường xuống: 10ms= 38400 chip Số mã Số mã trên một mã ngẫu nhiên hoá = hệ số trải phổ Đường lên: Hàng triệu Đường xuống: 512 Họ mã Hệ số trải phổ trực giao khả biến OVSF Mã dài 10ms: Mã Gold Mã ngắn: Họ mã S(2) mở rộng Trải phổ Có, tăng độ rộng truyền dẫn Không, không ảnh hưởng độ rộng truyền dẫn

14. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com / §/khiÓn §iÒu khiÓn L2/BMC (§iÒu khiÓn qu¶ng b¸/®a ph-¬ng) §/khiÓn §/khiÓn C¸c kªnh logic C¸c kªnh truyÒn t¶i MÆt ®iÒu khiÓn C MÆt ng-êi sö dông U ph¼ng U Uation PHY L2/MAC L1 RLC L2/RLC ((§iÒu khiÓn ®o¹n VT) MAC RLC RLC RLC RLC RLC RLC RLC BMC Líp 3-RRC (§iÒu khiÓn tµi nguyªn VT) PDCP PDCP L2/PDCP (Giao thøc héi tô sè liÖu gãi) Kiến trúc giao thức của giao diện vô tuyến WCDMA 4.3. KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA/FDD

15. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com Kiến trúc giao thức của giao diện vô tuyến WCDMA/FDD 4.3. KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA/FDD

16. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com  Giao diện vô tuyến được phân thành 3 lớp giao thức: Lớp vật lý (L1): + Lớp vật lý được sử dụng để truyền dẫn ở giao diện vô tuyến. + Kênh vật lý: •Truyền thông tin của các lớp cao trên giao diện vô tuyến. •Được xác định bằng một tổ hợp tần số, mã định kênh & mã ngẫu nhiên hoá, và pha (chỉ cho đường lên). Lớp liên kết nối số liệu (L2) được chia thành các lớp con: + L2/MAC: Điều khiển truy nhập môi trường MAC + L2/RLC: Điều khiển liên kết vô tuyến RLC + L2/BMC: Điều khiển quảng bá/đa phương BMC. + L2/PDCP: Giao thức hội tụ số liệu gói PDCP 4.3. KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA/FDD

17. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com Lớp mạng (L3): Chứa một giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến RRC, RRC thuộc mặt phẳng điều khiển, các giao thức lớp mạng khác như điều khiển cuộc gọi CC, quản lý tính di động MM, SMS,.. là trong suốt đến UTRAN Lớp 3 và RLC được chia thành hai mặt phẳng: Mặt phẳng điều khiển C và mặt phẳng người sử dụng U, giao thức hội tụ số liệu gói PDCP và giao thức điều khiển quảng bá/đa phương BMC chỉ có ở mặt phẳng U. + Trong mặt phẳng C lớp 3 được chia thành các lớp con: “tránh lặp" (TBD) nằm ở tầng truy nhập nhưng kết cuối ở mạng lõi CN và lớp điều khiển tài nguyên vô tuyến RRC. Báo hiệu ở các lớp cao hơn: quản lý tính di động MM và quản lý kết nối CC được coi là ở tầng không truy nhập. + Để truyền thông tin ở giao diện vô tuyến, các lớp cao phải chuyển các thông tin này qua lớp MAC đến lớp vật lý bằng cách sử dụng các kênh logic. MAC sắp xếp các kênh này lên các kênh truyền tải trước khi đưa đến lớp vật lý để lớp này sắp xếp chúng lên các kênh vật lý. 4.3. KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA/FDD

18. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com  Khái niệm về kênh: + Kênh vật lý: Được xác định bằng một tổ hợp tần số, mã ngẫu nhiên hoá (mã định kênh) và pha (chỉ cho đường lên), dữ liệu vật lý xác định chính xác đặc tính vật lý của kênh vô tuyến. + Kênh truyền tải: Được đặc trưng bởi lượng dữ liệu và dữ liệu đặc tính được truyền bởi lớp vật lý. + Kênh logic: Đặc đặc trưng bởi loại dữ liệu được truyền 4.3. KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA/FDD

19. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com Kiến trúc giao thức giao diện vô tuyến UTRA/FDD 4.3. KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA/FDD

20. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA  Kênh logic  Khái niệm: Kênh được đặc trưng bởi loại dữ liệu được truyền  Phân loại: Kênh điều khiển và kênh lưu lượng Nhóm kênh Chức năng Kênh logic Ứng dụng Kênh điều khiển CCH (Control Channel) Truyền thông tin điều khiển Kênh điều khiển quảng bá BCCH (Broadcast Control Channel) Kênh đường xuống để phát quảng bá thông tin hệ thống Kênh điều khiển tìm gọi PCCH (Paging Control Channel) Kênh đường xuống để phát quảng bá thông tin tìm gọi Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel) Kênh hai chiều để phát thông tin điều khiển giữa mạng và các UE, được dùng khi không có kết nối RRC hoặc khi truy nhập một ô mới. Kênh điều khiển riêng DCCH (Dedicated Control Channel) Kênh hai chiều điểm-điểm để phát thông tin điều khiển riêng giữa UE và mạng. Được thiết lập bởi thiết lập kết nối của RRC. Kênh lưu lượng TCH (Traffic Channel) Truyền thông tin của người sử dụng. Kênh lưu lượng riêng DTCH (Dedicated Traffic Channel) Kênh hai chiều điểm-điểm riêng cho một UE để truyền thông tin của người sử dụng. DTCH có thể tồn tại cả ở đường lên lẫn đường xuống Kênh lưu lượng chung CTCH (Common Traffic Channel) Kênh một chiều đường xuống điểm-đa điểm để truyền thông tin của một người sử dụng cho tất cả hay một nhóm người sử dụng quy định hoặc chỉ cho một người sử dụng.

21. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com  Kênh truyền tải (1/6): Khái niệm và phân loại 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA Khái niệm: Kênh truyền tải được đặc trưng bởi lượng dữ liệu và dữ liệu đặc tính được truyền bởi lớp vật lý. Phân loại: Kênh truyền tải chung và kênh truyền tải riêng. Kênh truyền tải chung:  Tài nguyên được chia sẻ cho tất cả hoặc một nhóm người sử dụng trong Ô.  Được áp dụng cho mọi người dùng, hoặc một người, hoặc nhiều người đặc thù trong Ô. Khi được dùng để truyền thông tin cho: + Mọi người dùng, kênh này không cần có địa chỉ. VD: kênh BCH để phát thông tin quảng bá tới mọi người dùng trong Ô. + Một người dùng đặc thù, cần phát nhận dạng người dùng trong băng (trong bản tin phát), dùng kênh PCH để tìm gọi một UE đặc thù (chứa thông tin nhận dạng người dùng trong bản tin phát).  Kênh truyền tài chung gồm: kênh quảng bá BCH, kênh truy nhập nhanh FACH, kênh tìm gọi PCH, kênh chia sẻ đường xuống DSCH, kênh gói chung CPCH. Kênh truyền tải riêng: kênh được ấn định riêng cho một người sử dụng duy nhất, chỉ có một kênh duy nhất là kênh riêng DCH.

22. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA Cơ chế sử dụng TFI & TFCI:  Mỗi kênh truyền tải đều đi kèm với một chỉ thị khuôn dạng truyền tải TFI.  Lớp vật lý kết hợp thông tin TFI từ các kênh truyền tải thành chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải TFCI.  TFCI được phát trên kênh điều khiển để thông báo cho máy thu biết kênh nào đang tích cực ở khung hiện thời.  Máy thu giải mã TFCI để nhận được các TFI, các TFI này được chuyển đến lớp cao hơn cho các kênh truyền tải tích cực ở kết nối. Cơ chế sử dụng DTFD: Cơ chế phát hiện khuôn dạng kênh truyền tải mù (DTFD= Blind Transport Format Detection) được thực hiện bằng kết nối với các kênh riêng đường xuống.  Kênh truyền tải (2/6): Phát hiện khuôn dạng kênh truyền tải

23. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com Kênh truyền tải Ứng dụng Kênh riêng Kênh riêng DCH (Dedicated Channel) Kênh hai chiều được dùng để phát số liệu của người sử dụng. Được ấn định riêng cho mỗi UE. Có khả năng thay đổi tốc độ và điều khiển công suất nhanh. Kênh chung Kênh quảng bá BCH (Broadcast Channel) Kênh chung đường xuống để phát thông tin quảng bá tại tốc độ cố định (chẳng hạn thông tin hệ thống, thông tin Ô) Kênh truy nhập đường xuống FACH (Forward Access Channel) Kênh chung đường xuống được dùng để phát thông tin điều khiển và số liệu người dùng, được chia sẻ bởi nhiều UE. Được sử dụng để truyền số liệu tốc độ thấp từ lớp trên Kênh tìm gọi PCH (Paging Channel) Kênh chung đường xuống được dùng để phát các tín hiệu tìm gọi. Kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH (Random Access Channel) Kênh chung đường lên được dùng để phát thông tin điều khiển và số liệu người sử dụng. Ứng dụng trong truy nhập ngẫu nhiên và để truyền số liệu thấp của người sử dụng. Kênh gói chung CPCH (Common Packet Channel) Kênh chung đường lên được dùng để phát số liệu người sử dụng. Ứng dụng trong truy nhập ngẫu nhiên và được sử dụng trước hết để truyền số liệu cụm tốc độ cao. Kênh chia sẻ đường xuống DSCH (Dowlink Shared Channel) Kênh chung đường xuống được dùng để phát số liệu gói, được chia sẻ bởi nhiều UE. Sử dụng trước hết cho truyền dẫn số liệu tốc độ cao. 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA  Kênh truyền tải (3/6): Danh sách kênh truyền tải

24. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com CCCH DTCH RACH CPCH DCH PCCH BCCH CCCH CTCH DTCH PCH BCH FACH DSCH DCH DCCH DCCH Các kênh logic Các kênh truyền tải Đường lên Đường xuống 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA  Kênh truyền tải (4/6): Xắp xếp kênh logic lên kênh truyền tải

25. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA  Examples of carried data: • RACH: control information from UE to the UTRAN. – Connection set-up request. – Small amounts of packet data. • DCH: dedicated traffic and control information. It may contain several DTCH. (Similar to the one in DL) • CPCH: a common transport channel for packet data transmission. (Extention of RACH)  Kênh truyền tải (5/6): Xắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý

26. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA  Examples of carried data: • BCH: UTRA specific information: random access codes, access slot information, … • PCH: Paging information. Network wishes to initiate connection. • FACH: Control information to the UE known to be in the cell: Response to the random access message. • DCH: dedicated traffic and control information. It may contain several DTCH. • DSCH: Dedicated user information for packet traffic.  Kênh truyền tải (6/6): Xắp xếp kênh logic lên kênh truyền tải

27. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com  Kênh vật lý (1/9): Khái niệm và phân loại Kênh vật lý PHYSICAL CHANNEL CPCH DPCH CSICH CD/CA-ICH CPICH P-CCPCH S-CCPCH SCH PDSCH AICH PICH DPDCH DPCCH PRACH PCPCH Đường lên Đường xuống 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA Khái niệm: Kênh vật lý được coi là tổ hợp của: tần số, mã ngẫu nhiên, mã định kênh, pha tương đối (đối với đường lên). Phân loại: Kênh vật lý riêng DPCH (Dedicated Physical channel) và kênh vật lý chung CPCH (Common Physical Channel).

28. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com Tên kênh Ứng dụng DPCH (Dedicated Physical Channel: Kênh vật lý riêng) Kênh hai chiều, được ấn định riêng cho mỗi UE. Gồm kênh vật lý số liệu riêng DPDCH và kênh vật lý điều khiển riêng DPCCH. Trên đường xuống, DPDCH và DPCCH được ghép theo thời gian; còn trên đường lên được ghép theo pha kênh I và pha kênh Q sau điều chế BPSK. DPDCH (Dedicated Physical Data Channel: Kênh vật lý số liệu riêng) Khi sử dụng kênh DPCH, mỗi UE được ấn định ít nhất một kênh vật lý số liệu riêng DPDCH, được dùng để phát số liệu người sử dụng từ lớp trên 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA  Kênh vật lý (2/9): Danh sách kênh vật lý

29. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com DPCCH (Dedicated Physical Control Channel: Kênh vật lý điều khiển riêng) Khi sử dụng DPCH, mỗi UE chỉ được ấn định một DPCCH, được dùng để điều khiển lớp vật lý của DPCH. DPCCH là kênh đi kèm với DPDCH chứa: ký hiệu hoa tiêu, ký hiệu TPC, TFCI. Ký hiệu hoa tiêu cho phép máy thu ước tính chất lượng kênh vô tuyến và tách sóng nhất quán, hoạt động của anten thích ứng búp sóng hẹp. TPC để điều khiển công suất vòng kín nhanh cho cả đường lên/đường xuống. TFCI báo cho máy thu về: (i) thông số tức thời của kênh truyền tải; (ii) tốc độ số liệu hiện thời trên kênh số liệu khi sử dụng đồng thời nhiều dịch vụ. Ngoài ra TFCI có thể bị bỏ qua nếu tốc độ số liệu cố định. Kênh cũng chứa thông tin hồi tiếp (FBI: Feeback Information) ở đường lên để đảm bảo vòng hồi tiếp cho phân tập phát và phân tập chọn lựa. 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA  Kênh vật lý (3/9): Danh sách kênh vật lý

30. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com PRACH (Physical Random Access Channel: Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên) Kênh chung đường lên. Được dùng để mang kênh truyền tải RACH PCPCH (Physical Common Packet Channel: Kênh vật lý gói chung) Kênh chung đường lên. Được dùng để mang kênh truyền tải CPCH CPICH (Common Pilot Channel: Kênh hoa tiêu chung) Kênh chung đường xuống: Có hai kiểu kênh CPICH: (i) P- CPICH (Primary CPICH: CPICH sơ cấp) đảm bảo tham chuẩn nhất quán cho toàn bộ Ô để UE thu được SCH, P-CCPCH, AICH và PICH vì các kênh nay không có hoa tiêu riêng như ở các trường hợp kênh DPCH; (ii) S-CPICH (Secondary CPICH: CPICH thứ cấp) đảm bảo tham khảo nhất quán chung trong một phần ô hoặc đoạn ô cho trường hợp sử dụng anten thông minh có búp sóng hẹp, VD sử dụng S-CPICH làm tham chuẩn cho S- CCPCH (kênh mang các bản tin tìm gọi) và các kênh DPCH đường xuống. 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA  Kênh vật lý (4/9): Danh sách kênh vật lý

31. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel: Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp) Kênh chung đường xuống. Mỗi ô có một kênh để truyền BCH S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel: Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp) Kênh chung đường xuống. Một ô có thể có một hay nhiều S-CCPCH. Được sử dụng để truyền PCH và FACH SCH (Synchrronization Channel: Kênh đồng bộ) Kênh chung đường xuống. Có hai kiểu kênh SCH: SCH sơ cấp và SCH thứ cấp. Mỗi ô chỉ có một SCH sơ cấp và thứ cấp. Được sử dụng để tìm ô. PDSCH (Physical Downlink Shared Channel: Kênh vật lý chia sẻ đường xuống) Kênh chung đường xuống. Mỗi ô có nhiều PDSCH (hoặc không có). Được sử dụng để mang kênh truyền tải DSCH 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA  Kênh vật lý (5/9): Danh sách kênh vật lý

32. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com AICH (Acquisition Indication Channel: Kênh chỉ thị bắt) Kênh chung đường xuống đi cặp với PRACH. Được dùng để điều khiển truy nhập ngẫu nhiên của PRACH. PICH (Page Indication Channel: Kênh chỉ thị tìm gọi) Kênh chung đường xuống đi cặp với S-CCPCH (khi kênh này mang PCH) để phát thông tin kết cuối cuộc gọi cho từng nhóm cuộc gọi kết cuối. Khi nhận được thông báo này, UE thuộc nhóm kết cuối cuộc gọi thứ n sẽ thu khung vô tuyến trên S-CCPCH AP-AICH (Access Preamble Acquisition Indicator Channel: Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập) Kênh chung đường xuống đi cặp với PCPCH để điều khiển truy nhập ngẫu nhiên cho PCPCH CD/CA-ICH (CPCH Collision Detection/ Channel Assignment Indicator Channel: Kênh chỉ thị phát hiện va chạm CPCH/ấn định kênh) Kênh chung đường xuống đi cặp với PCPCH. Được sử dụng để điều khiển va chạm PCPCH CSICH (CPCH Status Indicator Channel: Kênh chỉ thị trạng thái CPCH) Kênh chung đường xuống liên kết với AP-AICH để phát thông tin về trạng thái kết nối của PCPCH 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA  Kênh vật lý (6/9): Danh sách kênh vật lý

33. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com Các kênh truyền tải Các kênh vật lý PCH DPCCH DSCH BCH PCCPCH FACH SCCPCH RACH PRACH DCH DPDCH DSCH CPCH PCPCH Đường xuống Đường lên 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA  Kênh vật lý (7/9): Sắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý

34. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA  Kênh vật lý (8/9): Sắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý

35. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com Khèi truyÒn t¶i Khèi truyÒn t¶i TFI Khèi truyÒn t¶i Khèi truyÒn t¶i TFI Khèi truyÒn t¶i vµ chØ thÞ lçi Khèi truyÒn t¶i vµ chØ thÞ lçi TFI Khèi truyÒn t¶i vµ chØ thÞ lçi Khèi truyÒn t¶i vµ chØ thÞ lçi TFI TFCI M· ho¸ vµ ghÐp kªnh Gi¶i m· TFCI Gi¶i m· vµ ph©n kªnh Kªnh ®iÒu khiÓn vËt lý C¸c kªnh sè liÖu vËt lý Kªnh ®iÒu khiÓn vËt lý C¸c kªnh sè liÖu vËt lý M¸y ph¸t M¸y thu C¸c líp cao h¬n Líp vËt lý Kªnh truyÒn t¶i 1 Kªnh truyÒn t¶i 2 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA TFI = Transport Format Indicator : Chỉ thị khuôn dạng truyền tải TFCI= Transport Format Combination Indicator : Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải  Kênh vật lý (9/9): Ghép các kênh truyền tải lên kênh vật lý

36. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com Báo hiệu thiết lập cuộc gọi sử dụng kênh logic và truyền tải 4.4. CÁC KÊNH CỦA WCDMA UE sử dụng kênh logic CCCH truyền trên kênh truyền tải RACH để yêu cầu đường truyền báo hiệu (RRC). RNC trả lời bằng kênh logic CCCH trên kênh truyền tải FACH. Khi đã có kết nối RRC, UE sẽ trao đổi báo hiệu với RNC qua kênh logic DCCH trên kênh truyền tải DCH. Khi nhận đựơc lệnh "truyền trực tiếp" từ UE, RNC phát lệnh yêu cầu dịch vụ quản lý kết nối CM trên giao thức RANAP (Radio Access Application Part) để khởi đầu báo hiệu thiết lập kênh mang lưu lượng, tùy thuộc vào yêu cầu của UE lệnh báo hiệu này có thể được chuyển đến MSC hoặc SGSN (trong trường hợp xét là MSC). Sau khi thực hiện các thủ tục an ninh, các thủ tục thiết lập kênh mang được thực hiện.

37. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com Báo hiệu thiết lập cuộc gọi MSC/ VLR CCCH(RACH): RRC Connection Request (Yªu cÇu kÕt nèi RRC) CCCH(FACH): RRC Connection Setup (ThiÕt lËp kÕt nèi RRC) UE RNC DCCH(DCH): RRC Connection Complete (KÕt nèi RRC ®· hoµn thµnh) DCCH (DCH):Initial Direct Transfer (TruyÒn trùc tiÕp khëi ®Çu) DCCH (DCH): Direct Transfer (Authentication Request) (TruyÒn trùc tiÕp (Yªu cÇu nhËn thùc)) DCCH(DCH): Direct Transfer (Authentication Response) (TruyÒn trùc tiÕp (tr¶ lêi nhËn thùc) DCCH(DCH): Security Mode Command (LÖnh chÕ ®é an ninh) DCCH(DCH): Security Mode Commplete (ChÕ ®é an ninh ®· hoµn thµnh) DCCH(DCH): Direct Transfer (Call Proceeding) (TruyÒn trùc tiÕp (TiÕp tôc cuéc gäi)) DCCH(DCH): Direct Transfer (Setup) (TruyÒn trùc tiÕp (thiÕt lËp)) DCCH(DCH): Radio Bearer Setup or Reconfiguration (ThiÕt lËp vËt mang hay lËp l¹i cÊu h×nh) DCCH: Radio Bearer Setup or Reconfiguration Complete ( VËt mang v« tuyÕn ®· ®îc thiÕt lËp hay lËp l¹i cÊu h×nh ®· hoµn thµnh ) DCCH(DCH): Direct Transfer (Alerting) (TruyÒn trùc tiÕp (b¸o chu«ng)) DCCH(DCH) : Direct Transfer (Connect) (TruyÒn trùc trùc tiÕp (KÕt nèi)) DCCH(DCH): Direct Transfer (Connect Acknowledge) (TruyÒn trùc tiÕp (C«ng nhËn kÕt nèi) RANAP: Initial UE Message (CM Service Request) (B¶n tin UE khëi ®Çu (Yªu cÇu dÞch vô CM)) RANAP: Direct Transfer (Authentication Request) (TruyÒn trùc tiÕp (Yªu cÇu nhËn thùc)) RANAP: Direct Transfer (Authentication Response) (TruyÒn trùc tiÕp (Tr¶ lêi nhËn thùc)) RANAP: Security Mode Command (LÖnh chÕ ®é an ninh) RANAP: Security Mode Commplete (Hoµn thµnh chÕ ®é an ninh) RANAP: Direct Transfer (Setup) (TruyÒn trùc tiÕp (ThiÕt lËp)) RANAP: Direct Transfer (Call Proceeding) (TruyÒn trùc tiÕp (TiÕp tôc cuéc gäi)) RANAP: RAB Assignment Request (Yªu cÇu Ên ®Þnh RAB) RANAP: RAB Assignment Complete (Hoµn thµnhÊn ®Þnh RAB) RANAP: Direct Transfer (Alerting) (TruyÒn trùc tiÕp (b¸o chu«ng)) RANAP: Direct Transfer (Connect) (TruyÒn trùc tiÕp (KÕt nèi)) RANAP: Direct Transfer (Connect Acknowledge) (TruyÒn trùc tiÕp (C«ng nhËn kÕt nèi))

38. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.5. SƠ ĐỒ KÊNH VẬT LÝ WCDMA/FDD Các thông số kênh vật lý của giao diện vô tuyến WCDMA Sơ đồ đa truy nhập DS-CDMA băng rộng Băng thông (MHz) 5/10/15/20 Tốc độ chip (Mcps) (1,28)/3,84/7,68/11,52/15,36 Độ dài khung 10 ms Mã hóa sửa lỗi Mã turbo, mã xoắn Đồng bộ giữa các BTS Dị bộ/đồng bộ Điều chế ĐX/ĐL QPSK/BPSK Trải phổ ĐX/ĐL QPSK/OCQPSK (HPSK) Vocoder CS-ACELP/(AMR) OCQPSK (HPSK) Orthogonal Complex Quadrature Phase Shift Keying (Hybrid PSK) Khoá chuyển pha vuông góc phức trực giao. CS-ACELP: Conjugate Structure-Algebraic Code Excited Linear Prediction Dự báo tuyến tính kích thích theo mã đại số- cấu trúc phức hợp AMR: Adaptive Multirate: Đa tốc độ thích ứng

39. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com Băng VII Băng I Băng II Băng IV Băng III Băng IX Băng VIII Băng V Băng VI Băng công tác Tên Tổng phổ Đường lên [MHx] Đường xuống [MHz] Băng 3G mới Băng IMT2000 (Băng WCDMA chủ đạo) Băng PCS tại Mỹ và châu Mỹ La tinh Băng 3G mới tại Mỹ và châu Mỹ Latinh Châu Âu, châu Á và Brazil Nhật Châu Âu và châu Á USA, châu Mỹ và châu Á Nhật IMT-2000 MSS IMT-2000 MSS 1885 1980 2010 2025 2110 2170 2200 f, MHz IMT-2000: International Mobile Telecommunications-2000; MSS: Mobile Sattelite Service: dịch vụ thông tin di động vệ tinh Tần phổ cho IMT-2000 Tần phổ cho MSS a) Các băng tần có thể sử dụng cho WCDMA toàn cầu b) Băng IMT-2000 4.5. SƠ ĐỒ KÊNH VẬT LÝ WCDMA/FDD Phân bố tần số cho WCDMA

40. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.5. SƠ ĐỒ KÊNH VẬT LÝ WCDMA/FDD Sơ đồ tổng quát máy phát và máy thu Số liệu phát Thêm CRC Phân đoạn khối mã Mã hóa kênh Phối hợp tốc độ Đan xen Các bit hoa tiêu Kênh truyền tải B Kênh truyền tải A Trải phổ Sắp xếp số liệu (QPSK) Bộ lọc Nyquist cosine tăng căn hai Điều chế vuông góc Biến đổi nâng tần Khuyếch đại phát Khuyếch đại tạp âm thấp Biến đổi hạ tần Khuyếch đại AGC Tách sóng cầu phương Bộ lọc Nyquist cosine tăng căn hai Bộ kết hợp RAKE nhất quán Ngân hàng bộ giải trải phổ Bộ tạo lệnh TPC Đo SIR Phát hiện lỗi khối Ghép khối mã Giải mã kênh Phân kênh Giải đan xen Kênh truyền tải A Kênh truyền tải B Số liệu được khôi phục b) Máy thu a) Máy phát Bộ tìm đường truyền MUX D/A A/D TPC

41. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.5. SƠ ĐỒ KÊNH VẬT LÝ WCDMA/FDD Nguyên lý hoạt động: Lớp vật lý Phía phát: Mã hóa kênh sửa lỗi: Từng khối truyền tải TB từ lớp MAC được bổ sung CRC, được mã hoá kênh, phối hợp tốc độ và đan xen để phát hiện và sửa lỗi ở phía thu. Bổ sung bit hoa tiêu và bit điều khiển công suất phát TPC. Sắp xếp lên các nhánh I và Q của QPSK Trải phổ hai lớp (trải phổ và ngẫu nhiên hoá). Giới hạn phổ tần trong 5MHz bằng bộ lọc Niquist cosin tăng căn hai (hệ số dốc bằng 0,22) Biến đổi D/A. Biến đối nâng tần IF thành RF trên băng tần 2 GHz. Khuyếch đại và đưa lên anten phát.

42. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.5. SƠ ĐỒ KÊNH VẬT LÝ WCDMA/FDD Phía thu: Khuyếch đại tạp âm thấp LNA. Biến đổi hạ tần: Chuyển từ tín hiệu RF thành tín hiệu IF thu Khuyếch đại tuyến tính bởi bộ khuyếch đại AGC. Giải điều chế QPSK (tách thành phần I & Q). Biến đổi A/D thành phần I và Q của tín hiệu QPSK. Lọc thành phần I & Q của QPSK Phân giải thời gian thành phần I & Q vào một số thành phần đường truyền tương ứng với thời gian trễ truyền sóng, máy thu RAKE chọn thành phần lớn hơn một ngưỡng cho trước. Giải trải phổ và kết hợp bởi bộ kết hợp máy thu RAKE Giải đan xen, giải mã kênh (giải mã sửa lỗi), Phân tách thành các khối truyền tải TB Phát hiện lỗi trên cơ sở CRC. Chuyển lên lớp cao hơn.

43. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com  Trải phổ, ngẫu nhiên hóa, điều chế kênh vật lý riêng DPCH đường xuống Xử lý tín hiệu số S/P i c C (t);R Phân chia phần thực và ảo j T¹o d¹ng xung c cos( t)  c sin( t)   D,n c S (t);R S(t) i b b (t),R S/P: Bộ biến đổi nối tiếp vào song song (I) i s d (t),R (Q) i s d (t),R Tạo dạng xung Tạo dạng xung 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ Xử lý tín hiệu số: Mã hóa kênh phát hiện/sửa lỗi: Mã hoá khối tuyến tính, mã hoá xoắn hoặc turbo, đan xen và phối hợp tốc độ. Tốc độ số liệu vào/ra: Rb/R, thông thường R=2Rb.

44. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ c j t i i D,n (I) (Q) i i i (I) (Q) D,n D,n D,n S(t) d (t).C (t).S (t).e d (t) d (t) jd (t) S (t) S (t) jS (t) Trong ®ã:       Trải phổ, ngẫu nhiên hóa: Biến đổi S/P => thành phần I & Q, tốc độ số liệu trên các nhánh I & Q, RS=1/2R. Trải phổ số liệu I & Q mức một bởi mã định kênh Ci(t) tại tốc độ chip: Rc=3,84 Mcps. Trải phổ mức hai (ngẫu nhiên hóa) bởi mã nhận dạng BTS (hay nút B). Điều chế QPSK: Phân chia phần thực vào nhánh I và phần ảo vào nhánh Q. Định dạng dạng xung cho số liệu I & Q, điều chế sóng mang trực giao: cos(ct) ở nhánh I và -sin(ct) ở nhánh Q, cộng với nhau để được tín hiệu điều chế QPSK. Tín hiệu điều chế QPSK ở dạng phức

45. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com S/P S/P S/P   j I Q I+jQ D,n S 1 , ch C 2 , ch C N , ch C Ch1 Ch2 ChN Đến điều chế QPSK Truyền dẫn đa mã cho đường xuống 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ  Sử dụng sơ đồ ghép kênh đa mã để tăng dung lượng kênh

46. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com  Sơ đồ trải phổ, ngẫu nhiên hóa và điều chế kênh vật lý DPCH đường lên M· ®Þnh M· ®Þnh M· ®Þnh I  j I+jQ Q  M· ®Þnh Ngãu nhiên hóa bằng mã nhận dạng UE T¹o d¹ ng xung S(t) Phân chia phần thực và phần ảo Tạo dạng xung Tạo dạng xung c cos t  c sin t     Mã định kênh m Mã định kênh k+1 Mã định kênh k Mã định kênh 2 Mã định kênh 1 Mã định kênh k+2  Điều chế BPSK I Q U,n S (t) Luồng 1 Luồng 2 Luồng k Luồng k+1 Luồng k+2 Luồng m Trải phổ bằng mã định kênh 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ

47. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ Xử lý tín hiệu số: (Không vẽ trong hình) Mã hóa kênh phát hiện/sửa lỗi: Mã hoá khối tuyến tính, mã hoá xoắn hoặc turbo, đan xen và phối hợp tốc độ. Tốc độ số liệu vào/ra: thông thường tốc độ ra gấp 2 lần tốc độ vào, coi tốc độ ra khi này là Rb Trải phổ, ngẫu nhiên hóa: Vì dùng điều chế BPSK, nên không biến đổi S/P=>thành phần I & Q, tốc độ số liệu trên các nhánh I & Q, Rs=Rb. Trải phổ số liệu I & Q mức một bởi mã định kênh Ci(t) tại tốc độ chip Rc=3,84 Mcps. Trải phổ mức hai bởi mã nhận dạng BTS (hay nút B)=> ngẫu nhiên hóa bởi SU,n(t). Điều chế BPSK: Phân chia phần thực vào nhánh I và phần ảo vào nhánh Q. Định dạng dạng xung cho số liệu I & Q, điều chế sóng mang trực giao: cos(ct) ở nhánh I và -sin(ct) ở nhánh Q, cộng với nhau để được tín hiệu sau điều chế BPSK.

48. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ k m i i i i U,n i i k k m i i i i U,n i i k (I) (Q) U,n U,n U,n I Re d (t)C (t) j d (t)C (t) S (t) Q Im d (t)C (t) j d (t)C (t) S (t) S (t) S (t) jS Trong ®ã                                           1 1 1 1 c T j t S(t) (I jQ)e Ýn hiÖu ®iÒu chÕ BPSK ë d¹ng phøc    k m; m ®îc chän tïy theo tèc ®é c¸c luång sè kªnh vËt lý; kªnh m lu«n lµ kªnh DPCCH; (m-1) kªnh cßn l¹i ®îc dµnh cho kªnh DPDCH 

49. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ Ghép kênh theo mã: + Khái niệm: Ghép chung kênh I và Q ở bộ cộng phức được gọi là ghép mã I/Q. + Ưu điểm: (i) Cho phép tránh được âm thanh gây ra do gián đoạn kênh DPDCH (như trường hợp thường gặp nhiễu tần số 217Hz=1/4,615ms ở GSM); (ii) Góc quay giữa hai chip liên tiếp trong một ký hiệu được giới hạn ở 900; (iii) Góc quay 1800 chỉ xẩy ra giữa hai ký hiệu liên tiếp. => Giảm tỷ số giữa giá trị đỉnh và trung bình của tín hiệu truyền, giá trị đường bao của tín hiệu giống như truyền dẫn QPSK thông thường với mọi tỷ số G (tỉ số giữa tín hiệu kênh DPDCH và DPCCH) => Độ lùi đầu ra bộ khuyếch đại giống như trường hợp đối với một tín hiệu QPSK. I I I Q Q Q G=0,5 G=0,5 G=1 a) Trước khi ngẫu nhiên hóa phức (phát song song) b) Sau ngẫu nhiên hóa phức G=1 Các chùm tín hiệu trước và sau ngẫu nhiên hóa phức

50. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com S/P i c C (t);R Phân chia phần thực và ảo j T¹o d¹ng xung c cos( t)  c sin( t)   D,n c S (t);R S(t) S/P: Bộ biến đổi nối tiếp vào song song (I) i s d (t),R (Q) i s d (t),R Tạo dạng xung Tạo dạng xung Tất cả các kênh vật lý trừ SCH P-SCH S-SCH P G S G G1 G2 Trải phổ, ngẫu nhiên hóa và điều chế chung cho mọi kênh vật lý đường xuống 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ Sau khi ngẫu nhiên hóa các kênh vật lý đường xuống (trừ các kênh SCH) được đánh trọng số bằng các hệ số khuyếch đai Gi. Các kênh P-SCH và S-SCH giá trị phức được đánh trong số riêng bằng các hệ số GP và GS. Tất cả các kênh vật lý đường xuống được kết hợp bằng cộng phức, sau đó được đưa lên bộ phân tách phần thực và phần ảo để điều chế QPSK.

51. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ Mã trải phổ định kênh Khái niệm: Mã định kênh là mã hệ số trải phổ khả biến trực giao OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor), là mã đảm bảo tính trực giao giữa các mã, bất chấp chúng có chia sẻ cùng hệ số trải phổ SF hay không => có độ dài khác nhau nhưng vẫn đảm bảo tính trực giao giữa các kênh thậm chí cả khi chúng hoạt động tại các tốc độ số liệu khác nhau. Ký hiệu và biểu diễn mã OVSF: M D (Channelization): Ch i SF c s ch,SF,i · tr¶i phæ (Code): C Þnh kªnh R HÖ sè tr¶i phæ (Spreading Factor): SF = R M· thø i trong tËp m·: i C ; 0   1

52. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ Hoạt động trải phổ:  Định kênh (tăng độ rộng băng tần tín hiệu): Dùng các mã trực giao  Ngẫu nhiên hóa (không ảnh hưởng độ rộng băng tần tín hiệu): Dùng các mã giả tạp âm PN  Định kênh (1/2) Các mã định kênh là các mã trực giao, dự trên kỹ thuật OVSF Các mã hoàn toàn trực giao nhau (không gây nhiễu cho nhau nếu chúng được đồng bộ thời gian). Mã định kênh được dùng để phân tách các truyền dẫn từ một nguồn tín hiệu. Đường xuống: Được dùng để phân biệt người dùng trong một Ô/đoạn Ô. Cần phải tái sử dụng mã này trong mỗi Ô. Vấn đề: Gây nhiễu cho nhau nếu hai Ô cùng dùng một mã Giải pháp: Dùng mã ngẫu nhiên hóa để giảm nhiễu giữa các BS

53. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ  Định kênh (2/2) Đường lên: Chỉ có thể phân biệt các kênh vật lý/các dịch vụ của một người dùng vì UE không được đồng bộ thời gian. Hai người có thể cùng dùng các mã (dùng mã ngẫu nhiên để phân biệt người dùng ở đường lên) Mã định kênh được lấy từ cây mã. Một cây mã được dùng với một mã ngẫu nhiên ở đỉnh của cây mã. Nếu c4,4 được dùng, không được dùng các mã từ cây con (c8,7 , c8,8 , …).

54. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com                 n ch, , n ch, , n ch, , n ch, , n n ch, , n n ch, , ch, , ch, , ch, , ch, , ch, , ch, , C C C C C C C C C C C : C C ch,1,0 C                                                             1 2 0 1 2 1 1 2 2 1 2 3 1 1 2 2 2 1 1 2 2 1 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 1 1 1 1 1 1 n n ch, , ch, , n n ch, , ch, , n n ch, , ch, , n n ch, , ch, , n n n n ch, , ch, , n n n n ch, , ch, , C C C C C C C : : C C C C                                  2 0 2 0 2 0 2 0 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ

55. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com ) ( C , , ch 1 0 1  ) , ( C , , ch 1 1 0 2  ) , ( C , , ch 1 1 1 2   ) , , , ( C , , ch 1 1 1 1 0 4  ) , , , ( C , , ch 1 1 1 1 1 4    ) , , , ( C , , ch 1 1 1 1 1 4    ) , , , ( C , , ch 1 1 1 1 1 4    SF=1 SF=2 SF=4 Để sử dụng thêm một mã định kênh trong một ô ta phải tuân theo quy định sau: chưa sử dụng mã nào trên đường nối từ mã định chọn đến gốc cây và chưa có mã nào được sử dụng trong các nhánh cây ở phía trên mã định chọn. 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ

56. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com Cch,8,0 = Cch,8,1 = Cch,8,2 = Cch,8,3 = Cch,8,4 = Cch,8,5 = Cch,8,6 = Cch,8,7 = M D (Channelization): Ch i SF c s ch,SF,i · tr¶i phæ (Code): C Þnh kªnh R HÖ sè tr¶i phæ (Spreading Factor): SF = R M· thø i trong tËp m·: i C ; 0   1

57. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ Tổng quát: Một kênh vật lý chỉ sử dụng một mã định kênh liên quan đến hệ số trải phổ SF dành cho kênh này. Khi chỉ cần truyền một kênh DPDCH đường lên, mã định kênh sẽ là Sch,SF,i trong đó i=SF/4. Vì thế nếu một kênh có tốc độ ký hiệu là 30 kbps (gồm tốc độ số liệu của người sử dụng cộng phần bổ sung do mã hoá kênh) thì hệ số trải phổ SF=128 và i=32 hay mã định kênh là Cch,128,32. Hệ số trải phổ của kênh DPCCH đường lên luôn luôn bằng 256 và mã định kênh của kênh này là Cch,256,0. SF=Rc/Rs=3.84Mcp/30Kbp=128 Khi nhiều kênh DPDCH đường lên được phát (với tốc độ số ký hiệu 960 ksps chẳng hạn), thì mỗi kênh DPDCH có hệ số trải phổ bằng 4 và mã định kênh cho mỗi kênh là Cch,4,i. Trong đó i=1 cho kênh DPDCH1 và DPDCH2, i=2 cho DPDCH3 và DPDCH4, i=3 cho DPDCH5 và DPDCH6. Chẳng hạn DPDCH3 và DPDCH4 đều sử dụng chung mã định kênh Cch,4,2=(1, -1, 1, -1). Ta thấy trong trường hợp này hai kênh DPDCH cùng sử dung chung một mã định kênh. Vì thế để phân biệt hai kênh này một kênh được truyền ở nhánh I và một kênh được truyền ở nhánh Q hay còn được gọi là ghép kênh mã I-Q.

58. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ Ngẫu nhiên hóa Đường xuống: Được dùng để giảm nhiễu giữa các BS, mỗi Node B chỉ có một mã ngẫu nhiên đối với các UE để phân biệt BS. Vì cây mã được dùng bởi mọi UE nằm dưới một mã ngẫu nhiên, nên cần phải quản lý một cách phù hợp. Mã ngẫu nhiên đường lên được dùng để phân tách UE.

59. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ  Mã ngẫu nhiên nhận dạng nguồn phát Đường xuống: Dùng các mã ngẫu nhiên dài được cắt ngắn cho phù hợp độ dài khung 10ms chứa 38400 chip (3,84Mcps) để phân biệt các BTS. Bộ tạo mã dài ngẫu nhiên đường xuống cung cấp (218-1)=262.143 mã, tuy nhiên nếu dùng tất cả để tìm BTS quá trình chọn Ô quá lâu. Để rút ngắn quá trình này, các mã khả dụng đường xuống phải ít hơn và được chia thành 512 nhóm, mỗi nhóm gồm 16 mã trong đó 01 mã sơ cấp và 15 mã thứ cấp (mỗi BTS chỉ được ấn định một mã sơ cấp duy nhất). Vì tổng số mã ngẫu nhiên khả dụng để nhận dạng nút B là 8192 (đường xuống), nên để dễ ràng tìm ô người ta chia các mã này thành 512 tập, mỗi tập có 16 mã. 16 mã trong một tập lại gồm một mã sơ cấp và 15 mã thứ cấp. 8 tập (với 816 mã) hợp thành một nhóm tạo nên tổng số 64 nhóm. Mỗi ô được ấn định một mã ngẫu nhiên duy nhất để nhận dạng ô (mã sơ cấp). 18 xuèng l Da thøc t¹o m· ®êng cã ®é dµi 2 -1=262.143 Da thøc t¹o m· Gold ®êng cã ®é 18 7 25 3 1 1 18 10 7 5 25 3 2 2 2 ªn g (x)=x +x +1 g (x)=x +x +1 g (x)=x +x +x + x +1 g (x)=x +x +x +1 C . 24 ¶ ®êng lªn/xuèng ®Òu dïng m· trªn c¸c ®o¹n 38000chip/10m Gold s dµi 2   1 16 77215 c . chip R , Mcps ms , s chip     38 400 256 3 84 10 66 7

60. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com Nhãm 1 Nhãm 2 Nhãm 3 Nhãm 62 Nhãm 63 Nhãm 64 TËp 1 TËp 2 TËp 3 TËp 4 TËp 5 TËp 6 TËp 7 TËp 8 M· ngÉu nhiªn ho¸ thø cÊp 1 M· ngÉu nhiªn ho¸ thứ cấp 6 M· ngÉu nhiªn ho¸ s¬ cÊp M· ngÉu nhiªn ho¸ thø cÊp 2 M· ngÉu nhiªn ho¸ thứ cấp 7 M· ngÉu nhiªn ho¸ thø cÊp 3 M· ngÉu nhiªn ho¸ thứ cấp 8 M· ngÉu nhiªn ho¸ thø cÊp 4 M· ngÉu nhiªn ho¸ thứ cấp 9 M· ngÉu nhiªn ho¸ thø cÊp 5 M· ngÉu nhiªn ho¸ thứ cấp 10 M· ngÉu nhiªn ho¸ thứ cấp 11 M· ngÉu nhiªn ho¸ thứ cấp 12 M· ngÉu nhiªn ho¸ thứ cấp 13 M· ngÉu nhiªn ho¸ thứ cấp 14 M· ngÉu nhiªn ho¸ thứ cấp 15 64x8=512 Phân cấp mã ngẫu nhiên 4.6. SƠ ĐỐ TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ Tìm ô: Tìm Ô Theo chế độ dị bộ, thực hiện tìm tốc độ cao ba bước (giảm thời gian UE tìm Ô) : 1.Tìm SCH sơ cấp để thiết lập đồng bộ khe và đồng bộ ký hiệu 2.Tìm SCH thứ cấp để thiết lập đồng bộ khung và nhận dạng nhóm mã ngẫu nhiên 3.Nhận dạng mã ngẫu nhiên hoá sơ cấp để nhận dạng ô.

61. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.7. SƠ ĐỒ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ  Ghép kênh truyền tải và xử lý tín hiệu số Yêu cầu đối với thế hệ 3 là phải cung cấp dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao. Mã hoá kênh sửa lỗi trước FEC là một công nghệ quan trọng để đảm bảo truyền dẫn chất lượng cao. Để tăng hiệu quả phát hiện và sửa lỗi, thường kết hợp mã hoá kênh với đan xen. Ngoài ra đối với các dịch vụ đa phương tiện cần ghép các kênh truyền tải có các chất lượng dịch vụ QoS khác nhau lên cùng một kênh vật lý. Bộ đan xen đa tầng MIL được sử dụng để tăng hiệu suất đan xen và thích ứng với ghép kênh truyền tải. Số liệu được đưa đến khối mã hóa và ghép kênh ở dạng các tập khối truyền tải trong các khoảng TTI (10ms, 20 ms, 40 ms, 80 ms)

62. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com Kênh truyền tải TrCH khác Kênh truyền tải TrCH khác §an xen lÇn hai (10 ms) G¾n CRC Mãc nèi TrBk/ph©n ®o¹n khèi m· M· ho¸ kªnh C©n b»ng khung v« tuyÕn §an xen lÇn thø nhÊt (20, 40 hay 80 ms) Ph©n ®o¹n khung v« tuyÕn Phèi hîp tèc ®é Phèihîp tèc®é GhÐp TrCH Ph©n do¹n kªnh vËt lý §an xen lÇn hai (10 ms) ChuyÓn ®æi vµo kªnh vËt lý G¾n CRC Mãc nèi TrBk/ph©n ®o¹n khèi m· M· ho¸ kªnh Phèi hîp tèc ®é ChÌn chØ thÞ DTX lÇn thø nhÊt §an xen lÇn thø nhÊt (20, 40 hay 80 ms) Ph©n ®o¹n khung v« tuyÕn Phèihîp tèc®é GhÐp TrCH ChÌn chØ thÞ DTX lÇn hai Ph©n ®o¹n kªnh vËt lý §an xen lÇn hai (10 ms) ChuyÓn ®æi vµo kªnh vËt lý DPDCH #1 DPDCH #2 a) Kªnh đường lªn b) Kªnh đường xuèng CCTrCH TrBk : Khèi truyÒn t¶i TrCH : Kªnh truyÒn t¶i CCTrCH : Kªnh truyÒn t¶i ®a hîp DTX : Ph¸t kh«ng liªn tôc CCTrCH DPDCH #1 DPDCH #2 Xử lý tín hiệu số ở lớp vật lý

63. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.7. SƠ ĐỒ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ  Các bước mã hoá và ghép kênh bao gồm:  Gắn CRC cho từng khối truyền tải  Móc nối các khối truyền tải và phân đoạn khối mã  Mã hoá kênh  Cân bằng kích cỡ khung vô tuyến  Đan xen (Hai bước)  Phân đoạn khung vô tuyến  Phối hợp tốc độ  Ghép các kênh truyền tải.  Phân đoạn kênh vật lý.

64. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.7. SƠ ĐỒ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ Mã hóa kênh: WCDMA sử dụng ba dạng mã hóa kênh kiểm soát lỗi sau: Mã khối tuyến tính (mã vòng CRC) Mã xoắn Mã turbo Trong đó mã vòng CRC được dùng để phát hiện lỗi, còn hai mã còn lại được sử dụng để sửa lỗi và hai mã này thường được gọi là mã kênh. Mã turbo chỉ được sử dụng ở các hệ thống thông tin di động thế hệ ba khi tốc độ bit cao.

65. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.7. SƠ ĐỒ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 24 23 6 5 CRC24 16 12 5 CRC16 12 11 3 2 CRC12 8 7 4 CRC8 : g (x) = x + x + x + x + x + 1 g (x) = x + x + x + 1 g (x) = x + x + x + x + x C¸c ®a thøc ®îc WCDMA sö dông ®Ó + 1 g (x) = x + x t + Ýnh CR x x C +  3 0 1 0 1 + x + 1 : Bé m· xo¾n r=1/2, K=9, g = [561], g = [753] Bé m· xo¾n r=1/3, K=9, W-CDMA sö dông c¸c bé g = [557], g = [66 t¹o m· xo 3], g2 = ¾n sau [711] 

66. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.7. SƠ ĐỒ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ RSC1 RSC2 Bé ®an xen 1 x 2 x 3 x i b Bé gi¶i m· 1 Bé gi¶i ®an xen Bé gi¶i ®an xen Bé ®an xen Bé gi¶i m· 2 Sau m lÇn lÆp e L (a) Bé m· ho¸ turbo (b) Bé gi¶i m· turbo i b̂ e L 1 y 2 y 3 y Sơ đồ khối bộ mã hoá/giải mã Turbo Bộ mã hoá Turbo gồm hai bộ mã hoá xoắn hệ thống hồi quy (RSC: Recursive Systematic Convolutional): RSC1, RSC2 và một bộ đan xen bên trong.

67. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.7. SƠ ĐỒ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ Tại máy thu tín hiệu nhận được sau giải đan xen và máy thu RAKE [y1, y2,y3] được đưa vào bộ giải mã turbo. Giải thuật giải mã lặp của bộ giải mã turbo, bộ giải mã đầu ra mềm tính toán thông tin vòng ngoài Le với tham chuẩn y1 và y2. Sau đó bộ giải mã 2 đầu vào mềm, đầu ra mềm cập nhật Le cùng với các tham chuẩn y1, y2 và y3 và Le được hồi tiếp đến bộ giải mã 1 để lặp lại quá trình trên. Sau m lần lặp, chuỗi phát được khôi phục bởi quyết định cứng của log tỷ lệ khả năng giống (LLR= log likelihood Ratio) L(bi). LLR đối với bit bk sau giải mã, L(bi) được thể hiện bằng phương trình sau:     i i i P b 1 L(b ) ln P b 1            Bộ giải mã đầu vào mềm, đầu ra mềm SISO được sử dụng có thể là MAP (Max-a-Posteriori).

68. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.8. CẤU TRÚC KHUNG KÊNH DPCH  Cấu trúc khung kênh vật lý riêng DPCH đường lên (1/3) Kênh vật lý riêng DPCH đường lên gồm: kênh DPDCH và kênh DPCCH được ghép theo mã I và Q để mang kênh truyền tải riêng DCH. + Kênh DPDCH được mang ở nhánh điều chế BPSK đồng pha (nhánh I), mang số liệu người dùng. + Kênh DPCCH được mang ở nhánh điều chế BPSK pha vuông góc (nhánh Q), mang thông tin điều khiển lớp vật lý gồm: (1) các bit hoa tiêu để nút B có thể đánh giá công suất MS, giải điều chế nhất quán và nhận dạng biên giới khung cũng như vị trí hiện thời trong một khung; (2) TFCI để nhận dạng các khối truyền tải được ghép; (3) FBI (Feeback Information) để điều khiển phân tập phát vòng kín; (4) TPC để điều khiển công suất phát của BTS. + Hai kênh này sử dụng hai mã định kênh riêng. Kênh truyền tải riêng DCH đường lên: là kênh riêng duy nhất ở đường lên, mang thông tin từ các lớp trên lớp vật lý và dành riêng cho một người sử dụng gồm: (i) số liệu cho dịch vụ hiện thời; (ii) thông tin điều khiển lớp cao. Lớp vật lý không thể nhận biết nội dung thông tin được mang ở kênh truyền tải riêng DCH, vì thế thông tin điều khiển lớp cao và số liệu của người sử dụng được xử lý như nhau. Các thông số của lớp vật lý do UTRAN thiết lập có thể thay đổi giữa số liệu và điều khiển.

69. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.8. CẤU TRÚC KHUNG KÊNH DPCH Hoa tiªu Npilot bit TPC NTPC bit Sè liÖu Ndata bit Khe #0 Khe #1 Khe #i Khe #14 Tkhe = 2560 chip, 10*2k bit (k=0..6) 1 khung v« tuyÕn: Tf = 10 ms DPDCH DPCCH FBI NFBI bit TFCI NTFCI bit Cấu trúc khung vô tuyến DPCH (DPDCH/DPCCH)  Cấu trúc khung kênh vật lý riêng DPCH đường lên (2/3)

70. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.8. CẤU TRÚC KHUNG KÊNH DPCH Các trường hợp của DPDCH đường lên Khuôn dạng khe #i Tốc độ bit kênh (kbps) Tốc độ ký hiệu kênh (ksps) SF Số bit/khung Số bit/khe Ndata 0 15 15 256 150 10 10 1 30 30 128 300 20 20 2 60 60 64 600 40 40 3 120 120 32 1200 80 80 4 240 240 16 2400 160 160 5 480 480 8 4800 320 320 6 960 960 4 9600 640 640 6 mã song song 5760 5760 4 9600 640 640 Lưu ý: Tốc độ số liệu cực đại cuả người sử dụng với tỷ lệ mã hoá kênh bằng 1/2 xấp xỉ bằng 1/2 giá trị của tốc độ bit kênh.  Cấu trúc khung kênh vật lý riêng DPCH đường lên (3/3)

71. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.8. CẤU TRÚC KHUNG KÊNH DPCH  Cấu trúc khung kênh vật lý riêng DPCH đường xuống (1/2)  Kênh vật lý riêng đường xuống DPCH gồm: kênh DPDCH và DPCCH đường xuống ghép theo thời gian để mang kênh truyền tải riêng DCH đường xuống. + Số liệu riêng được tạo ra bởi lớp 2 và các lớp trên (kênh truyền tải riêng DCH) được ghép kênh theo thời gian với thông tin điều khiển được tạo ra ở lớp một (bit hoa tiêu, bit lệnh TPC, một TFCI tuỳ chọn). UTRAN sẽ quyết định có phát TFCI hay không, nếu được quyết định thì mọi UE phải hỗ trợ việc sử dụng TFCI ở đường xuống. + Mỗi khung dài 10 ms chứa 15 khe, mỗi khe chứa 2560 chip tương ứng với một chu kỳ điều khiển công suất, thông số k xác định tổng số bit trên một khe của kênh vật lý riêng DPCH đường xuống, có quan hệ với hệ số trải phổ như sau: SF = 512/2k (Vì k=0,1,...,7 nên hệ số trải phổ có thể thay đổi từ 512 đến 4). + Phần bổ sung cho kênh DPCCH phải được đàm phán khi thiết lập kết nối và đàm phán lại trong quá trình thông tin để thích ứng với các điều kiện truyền khác nhau.

72. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.8. CẤU TRÚC KHUNG KÊNH DPCH Mét khung v« tuyÕn, Tf = 10 ms TPC NTPC bit Khe #0 Khe #1 Khe #i Khe #14 Tslot = 2560 chip, 10x2k bit (k=0..7) Sè liÖu 2 Ndata2 bit DPDCH TFCI NTFCI bit Hoa tiªu Npilot bit Sè liÖu 1 Ndata1 bit DPDCH DPCCH DPCCH Cấu trúc khung cho DPCH (DPDCH/DPCCH) đường xuống  Cấu trúc khung kênh vật lý riêng DPCH đường xuống (1/2)

73. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ 4.9.1. Điều kiển tài nguyên vô tuyến 1. Điều khiển công suất 2. Chuyển giao 4.9.2. Các thủ tục lớp vật lý 1. Thủ tục tìm gọi 2. Thủ tục truy nhập ngẫu nhiên RACH 3. Hoạt động CPCH: Thủ tục tìm Ô, thủ tục đo chuyển giao.

74. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com ĐIỀU CÔNG SUẤT VÀ CHUYỂN GIAO Điều kiển công suất Khái quát: ảnh hưởng của gần xa, mục đích điều khiển công suất... Phân loại:  Điều khiển công suất vòng hở.  Điều khiển công suất vòng kín + Điều khiển công suất nhanh vòng trong. + Điều khiển công suất vòng ngoài. Điều khiển công suất-Quản lý và phân bổ tài nguyên. Chuyển giao Khái quát: Mục đích, Phân loại:  Chuyển giao cứng  Chuyển giao mềm.  Chuyển giao mềm hơn. Chuyển giao-Quản lý và phân bổ tài nguyên.

75. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ  Khái quát: Điều khiển công suất nhanh và nghiêm ngặt là nét quan trọng nhất ở các hệ thống CDMA, nhất là ở đường lên. Thiếu điều khiển công suất, một MS phát công suất lớn sẽ chặn toàn bộ Ô.  Mục đích của điều khiển công suất: Khử ảnh hưởng gần-xa. Pha đinh đa tầng. Bù các thay đổi trong truyền sóng. Ở mức hệ thống: + Giảm nhiễu giữa các người dùng. + Tăng dung lượng hệ thống Đường lên: Làm cho công suất của các MS tại BS gần bằng nhau để tối đa dung lượng tổng trong Ô. Đường xuống: Duy trì tín mức tín hiệu tối thiểu cần thiết để giảm thiểu nhiễu lên các MS ở các Ô khác.  Điều khiển công suất (1/10)

76. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com Duy tr× c¸c møc c«ng suÊt P1 , P2 vµ P3 b»ng nhau P3 P2 UE1 UE2 UE3 P1 Không điều khiển công suất Công suất thu tại BS Điều khiển công suất Công suất thu tại BS U E 2 U E 1 U E 3 U E 1 U E 2 U E 2 C¸c lÖnh ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ®Õn c¸c MS 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Ảnh hưởng của gần xa và điều khiển công suất  Điều khiển công suất (2/10)

77. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Duy tr× c¸c møc c«ng suÊt P1 vµ P2 b»ng nhau P1 P2 C¸c lÖnh ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ®Õn c¸c MS UE1 UE2 Điều khiển công suất ở CDMA MS1 và MS2 làm việc ở cùng một tần số nhưng sử dụng mã trải phổ khác nhau ở BS. Khi MS1 ở xa BS hơn so với MS2 (suy hao truyền sóng đối với MS1 lớn hơn). Nếu không điều khiển công suất để chúng có cùng mức thu tại BS, thì MS2 gây nhiễu cho MS1 => chặn phần lớn Ô (hiện tượng gần-xa) => giảm dung lượng hệ thống. Như vậy, để đạt được dung lượng cực đại cần điều khiển công suất của mọi MS trong một ô sao cho chúng có cùng mức công suất tại BS.  Điều khiển công suất (3/10)

78. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ  Các phương pháp điều khiển công suất ở W-CDMA: Điều khiển công suất vòng hở: MS chưa được kết nối với BTS. + MS bắt đầu truy nhập mạng lần đầu. + Thiết lập công suất khởi đầu của MS. + Đánh giá gần đúng công suất đường xuống của tín hiệu kênh hoa tiêu. + Ước tính chất lượng kênh thiếu chính xác (do sự khác nhau về truyền sóng đường xuống/đường lên). Điều khiển công suất vòng kín: MS đã kết nối với BTS + Điều khiển công suất nhanh vòng trong, MS và BTS đánh giá SIR để đưa ra quyết định điều khiển công suất cho đường lên/đường xuống. + Điều khiển công suất vòng ngoài, MS và RNC dựa trên tỷ lệ lỗi khối BLER đưa ra quyết định ngưỡng SIR cho điều khiển công suất vòng trong.  Điều khiển công suất (4/10):

79. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ  Điều khiển công suất vòng hở: MS thiết lập mức công suất phát khởi đầu Ptr trên RACH/CPCH và đợi trả lời từ BS.  Nếu không được trả lời trong khoảng thời gian TCPCH, MS tăng công suất phát.  BS trả lời trên kênh BCCH: công suất của PRACH và bước công suất.  Điều khiển công suất (5/10):

80. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ  Các phương pháp điều khiển công suất ở W-CDMA: Điều khiển công suất vòng kín: MS đã kết nối với BTS + Điều khiển công suất nhanh vòng trong, MS và BTS đánh giá SIR để đưa ra quyết định điều khiển công suất cho đường lên/đường xuống: giảm tốc độ pha đinh nhanh 1,5 Kbps; thực hiện ở cả đường lên và đường xuống; sử dụng tập chất lượng đích ở MS/BS. + Điều khiển công suất vòng ngoài, MS và RNC dựa trên tỷ lệ lỗi khối BLER đưa ra quyết định ngưỡng SIRđích cho điều khiển công suất vòng trong: Bù thay đổi trong môi trường; Điều chỉnh SIRđích để đạt được FER/BER/BLER theo yêu cầu; trong chuyển giao mềm theo lựa chọn khung.  Điều khiển công suất (6/10)

81. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ  Phương pháp điều khiển công suất nhanh vòng kín: BS (hoặc MS) Thường xuyên ước tính SIR (SIRước tính) So sánh SIRước tính với tỷ số SIRđích. Nếu SIRướctính > SIRđích thì BS (hoặc MS) thiết lập bit TPC để lệnh cho MS (hoặc BS) hạ thấp công suất phát, Ngược lại nó ra lệnh cho MS (hoặc BS) tăng công suất. Tần suất thực hiện "đo-lệnh-phản ứng" là 1,5 KHz, sẽ cao hơn mọi sự thay đổi tổn hao đường truyền và thậm chí nhanh hơn phađinh nhanh khi MS chuyển động tốc độ thấp.  Điều khiển công suất (7/10)

82. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ TÝn hiÖu b¨ng gèc thu Gi¶i tr¶i phæ Thu RAKE §o SIR So s¸nh vµ quyÕt ®Þnh T¹o bit ®iÒu khiÓn c«ng suÊt Vßng trong §o chÊt lượng c«ng suÊt dµi h¹n So s¸nh vµ quyÕt ®Þnh ChÊt luîng ®Ých SIR®Ých Vßng ngoµi GhÐp bit ®iÒu khiÓn c«ng suÊt vµo luång ph¸t Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín (đường lên/đường xuống)  Điều khiển công suất (8/10)

83. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ  Lưu ý giữa đường lên và đường xuống:  Không có hiện tượng gần xa ở đường xuống vì mọi tín hiệu đến các MS trong cùng một ô đều bắt đầu từ một BS. Tuy nhiên vẫn cần điều khiển công suất đường xuống vì:  Tạo lượng dự trữ công suất cho MS: Khi MS tiến đến gần biên giới ô, nó bắt đầu chịu ảnh hưởng ngày càng tăng của nhiễu từ các ô khác, khi này điều khiển công suất đường xuống sẽ để tạo một lượng dự trữ công suất cho các MS.  Cho phép bảo vệ các tín hiệu yếu do phađinh Rayleigh gây ra, đặc biệt khi mã sửa lỗi không hiệu quả.  Ứớc tính chất lượng kênh ở đường lên và đường xuống.  Điều khiển công suất (9/10)

84. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ  Điều khiển công suất vòng ngoài: Được dùng để điều khiển chất lượng dài hạn Đánh giá dài hạn chất lượng đường truyền trên cơ sở FER (hoặc BER) để quyết định SIRđích cho điều khiển công suất vòng trong. Điều chỉnh giá trị SIRđích ở BS (MS) phù hợp với yêu cầu của từng đường truyền vô tuyến để đạt được chất lượng các đường truyền vô tuyến như nhau (được đánh giá bằng BER hay FER). Nếu đặt SIRđích lớn cho trường hợp xấu nhất (tốc cao độ nhất), thì sẽ lãng phí dung lượng cho các kết nối ở tốc độ thấp => để SIRđích thả nổi xung quanh giá trị tối thiểu đáp ứng được yêu cầu chất lượng. Gắn mỗi khung số liệu của người dùng một chỉ thị chất lượng khung CRC, kiểm tra và thông báo cho RNC, RNC sẽ lệnh cho BS tăng giảm SIRđích phù hợp. Lý do đặt điều khiển vòng ngoài ở RNC vì chức năng này thực hiện sau khi thực hiện kết hợp các tín hiệu ở chuyển giao mềm.  Điều khiển công suất (10/10)

85. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ  GSM chỉ thực hiện chuyển giao cứng:  WCDMA thực hiện ba kiểu chuyển giao: Chuyển giao mềm: Chuyển giao mềm hơn: Chuyển giao cứng: Thực hiện trên hai tần số khác nhau hoặc giữa hai hệ thống khác nhau. Khi MS tiến sâu vào vùng phủ sóng của ô lân cận mà không được BS của ô này điều khiển công suất, nó sẽ gây nhiễu rất lớn cho các MS khác trong ô này. Chuyển giao cứng thường xuyên và nhanh có thể tránh được điều này, nhưng chỉ có thể thực hiện được với một thời gian trễ nhất định, trong khoảng thời gian này có thể xẩy ra hiện tượng gần xa => Vì thế cùng với điều khiển công suất, các chuyển giao mềm và mềm hơn là công cụ quan trọng để giảm nhiễu ở CDMA. Chuyển giao

86. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com ChuyÓn giao cøng tõ CDMA vµo CDMA: M¸y di ®éng chuyÓn gi÷a c¸c « hay c¸c ®o¹n « lµm viÖc ë tÇn sè kh¸c nhau. ChuyÓn giao cøng tõ hÖ thèng CDMA sang hÖ thèng t¬ng tù: Tr¹m di ®éng chuyÓn kªnh lu lîng CDMA sang kªnh tho¹i t¬ng tù ChuyÓn giao cøng dùa trªn nguyªn t¾c “c¾t tríc khi nèi“ nghÜa lµ kÕt nèi víi kªnh lu lîng cò bÞ c¾t tríc khi nèi víi kªnh lu lîng míi 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ

87. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com ChuyÓn giao mÒm: lµ chuyÓn giao trong ®ã MS b¾t ®Çu th«ng tin víi mét BTS míi mµ vÉn cha c¾t th«ng tin víi BTS cò, chØ ®îc thùc hiÖn khi c¶ BTS cò vµ BTS cïng lµm viÖc trong mét d¶i tÇn. ChuyÓn giao mÒm h¬n: lµ chuyÓn giao mÒm ®îc thùc hiÖn gi÷a c¸c ®o¹n « trong cïng mét «. ChuyÓn giao mÒm vµ mÒm h¬n dùa trªn nguyªn t¾c “nèi tríc khi c¾t“ 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ

88. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com BSC Cïng mét tÝn hiÖu ®-îc ph¸t tõ c¶ hai BS ®Õn MS trõ lÖnh ®iÒu khiÓn c«ng suÊt BS1 BS2 BSC §o¹n 1 §o¹n 2 Cïng mét tÝn hiÖu ®-îc ph¸t tõ c¶ hai ®o¹n ®Õn MS BS ChuyÓn giao mÒm h¬n ChuyÓn giao mÒm 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ

89. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Chuyển giao mềm hơn: Tại MS (đường xuống): MS ở vùng chồng lấn giữa hai vùng phủ của hai đoạn ô của BS. Thông tin giữa MS và BS xẩy ra đồng thời trên hai kênh của giao diện vô tuyến => Để MS phân biệt hai tín hiệu, cần sử dụng hai mã khác nhau ở đường xuống. Máy thu của MS nhận hai tín hiệu này bằng phương pháp xử lý RAKE rất giống như thu đa đường, chỉ khác là các ngón cần tạo ra mã tương ứng đối với từng đoạn để thực hiện giải trải phổ. Tại BS (đường lên): BS thu được kênh mã của MS ở từng đoạn ô, sau đó chuyển chúng đến đến cùng máy thu RAKE và kết hợp chúng để nhận được tín hiệu tốt nhất. Trong quá trình chuyển giao mềm hơn ở mỗi kết nối chỉ có một vòng điều khiển công suất là tích cực. Thông thường chuyển giao mềm hơn chỉ xẩy ra ở 5-15% kết nối.

90. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Chuyển giao mềm: Tại MS (đường xuống): MS ở vùng chồng lấn vùng phủ của hai đoạn ô thuộc hai trạm gốc khác nhau, thông tin giữa MS và BS xẩy ra đồng thời ở hai kênh của giao diện vô tuyến từ hai BS khác nhau, cả hai kênh (cả hai tín hiệu) được thu tại MS bởi quá trình RAKE. Nhìn từ phía MS ta thấy rất ít khác biệt giữa chuyển giao mềm hơn và chuyển giao mềm. Tại BS (đường lên): Chuyển giao mềm khác với chuyển giao mềm hơn: kênh mã thu được từ hai BS nhưng được gửi đến RNC đề kết hợp, thường được thực hiện như sau: Chỉ thị độ tin cậy khung (được cung cấp cho điều khiển công suất vòng ngoài) được sử dụng để chọn khung tốt hơn trong số hai khung của hai kênh (của hai BS tương ứng) ở RNC. Thực hiện chọn sau mỗi chu kỳ đan xen: 10-80ms một lần.

91. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Chuyển giao mềm:  Trên một kết nối có hai vòng điều khiển công suất tích cực, mỗi vòng cho mỗi trạm.  Chuyển giao mềm xẩy ra ở vào khoảng 10-40% kết nối.  Để phục vụ cho các kết nối chuyển giao mềm trong giai đoạn quy họach mạng cần xem xét để hệ thống đảm bảo các tài nguyên bổ sung sau:  Bổ sung các kênh máy thu RAKE ở BS  Bổ xung các đường truyền dẫn giữa BS và RNC.  Bổ sung các ngón RAKE ở MS  Có thể xẩy ra đồng thời chuyển giao mềm và chuyển giao mềm hơn ở một kết nối.

92. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Chuyển giao mềm hoặc mềm hơn: MS kết nối cùng một lúc với nhiều BTS (còn được gọi là phân tập vĩ mô). Để quản lý chuyển giao mềm (hoặc mềm hơn), UE cần có bộ nhớ duy trì tập các hoa tiêu của BTS như sau: Tập tích cực: là tập hoa tiêu của BTS đang kết nối với MS Tập ứng cử: là tập hoa tiêu của BTS khác không có mặt trong kết nối với MS nhưng tỷ số SIR hoa tiêu của chúng đủ mạnh để được bổ sung vào tập tích cực. Tập lân cận (hay tập được giám sát): là danh sách hoa tiêu được MS đo liên tục nhưng SIR chưa đủ mạnh để được kết nạp vào tập tích cực.  Các thành viên của tập dưới có thể được chuyển vào tập trên và vào tập tích cực khi công suất của hoa tiêu chúng đủ mạnh. Như vậy chuyển giao mềm ở WCDMA thực chất là quá trình trong đó một hoa tiêu mới được kết nạp vào tập tích cực và một hoa tiêu trong tập tíc cực bị loại.

93. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Thủ tục tìm gọi Tổ chức kênh tìm gọi (PCH): + Ấn định một nhóm tìm gọi cho UE sau khi đã đăng ký với mạng. + Với mỗi nhóm tìm gọi, chỉ thị tìm gọi PI sẽ xuất hiện định kỳ ở kênh chỉ thị tìm gọi PICH. Thủ tục tìm gọi: + Khi phát hiện PI, UE giải mã khung PCH tiếp theo được phát ở kênh S- CCPCH, để xem có bản tin tìm gọi gửi cho nó hay không. + UE giải mã PCH khi thu PI cho thấy độ tin cậy thấp của quyết đinh. + PI càng ít xuất hiện, thì UE càng ít phải thức từ chế độ ngủ và tuổi thọ của acqui càng cao. + Cần phải cân nhắc lựa chọn thời gian đáp ứng đối với cuộc gọi khởi xướng từ mạng. Các thủ tục lớp vật lý

94. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ PICH S-CCPCH C¸c chØ thÞ t×m gäi B¶n tin t×m gäi 7680 chip Quan hệ PICH với PCH

95. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Thủ tục RACH: Khái quát: Thủ tục RACH ở hệ thống CDMA phải đáp ứng được vấn đề gần xa (vì khi khởi đầu truyền dẫn UE chưa biết chính xác về công suất phát cần thiết. Điều khiển công suất vòng hở có độ chính xác không cao) AICH RACH TiÒn tè RACH TiÒn tè AICH B¶n tin RACH Thủ tục RACH: Quá trình tăng công suất PRACH từng nấc và phát bản tin Đầu cuối phát tiền tố đến khi nhận được AICH và sau đó là phần bản tin của RACH.

96. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Trong UTRAN: Thủ tục RACH có các pha sau: 1.UE giải mã BCH để tìm ra các kênh con RACH, các mã ngẫu nhiên hoá và các chữ ký của chúng. 2.UE chọn ngẫu nhiên một kênh con RACH từ nhóm mà loại truy nhập của nó cho phép sử dụng. Ngoài ra chữ ký cũng được chọn ngẫu nhiên trong số các chữ ký khả dụng. 3.Đo mức công suất đường xuống và thiết lập mức công suất RACH khởi đầu với độ dự trữ thích hợp do sự không chính xác của vòng hở. 4.Tiền tố RACH 1ms được phát cùng với chữ ký được chọn. 5.Đầu cuối giải mã AICH để xem nút B đã phát hiện được tiền tố hay chưa. 6.Trường hợp không phát hiện được tiền tố nào, UE tăng công suất phát thêm một nấc (là bội số của 1 dB) theo quy định của nút B. Tiền tố được phát lại ở khe truy nhập tiếp theo. 7.Khi phát hiện một truyền dẫn AICH từ nút, UE phát phần bản tin 10 ms hay 20 ms của RACH.

97. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Trường hợp truyền số liệu trên RACH, hệ số trải phổ và tốc độ số liệu có thể thay đổi cùng với TFCI trên DPCCH cho PRACH. Theo quy định có thể có các hệ số trải phổ từ 256 xuống 32, như vậy một khung của RACH có thể chứa đến 1200 ký hiệu kênh và phụ thuộc vào mã hoá kênh có thể truyền đựơc 600 hoặc 400 bit. Đối với số bit cực đại cự ly đạt được tất nhiên sẽ gần hơn cự ly đạt được đối với các tốc độ bit thấp, đặc biệt là các bản tin RACH không sử dụng các phương pháp như phân tập vĩ mô giống như ở các kênh riêng.

98. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ  Hoạt động CPCH Các kênh vật lý đặc thù CPCH được định nghĩa cho thủ tục truy nhập CPCH. Các kênh này không mang các kênh truyền tải nhưng là thông tin cần thiết cho thủ tục truy nhập CPCH. Các kênh này là: Kênh trạng thái CPCH (CSICH) Kênh chỉ thị phát hiện va chạm CPCH (CD-ICH) Kênh chỉ thị ấn định kênh CPCH (CA-ICH) Kênh bắt tiền tố truy nhập CPCH (AP-AICH) CSICH sử dụng phần kênh AICH không được sử dụng (xem hình). Các bit CSICH chỉ thị sự khả dụng của từng kênh vật lý CPCH và được sử dụng không chỉ để thông báo cho đầu cuối chỉ truy nhập các kênh rỗi mà còn để nhận lệnh phân bổ kênh đến một kênh chưa sử dụng. CSICH chia sẻ tài nguyên mã định kênh với AP-AICH CD-ICH mang thông tin phát hiện va chạm đến UE. Khi CA-ICH được sử dụng, CD-ICH và CA-ICH được phát đồng thời đến UE. Cả hai đều có các mẫu 16 bit quy định khác nhau. AP-AICH giống như AICH được sử dụng cho RACH và có thể dùng chung mã định kênh khi chia sẻ các tài nguyên truy nhập với RACH. Trong trường hợp này CSICH cũng sử dụng mã định kênh như CPCH và các kênh RACH AICH.

99. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Hoạt động kênh gói chung đường lên (CPCH) khá giống hoạt động của RACH. Sự khác nhau căn bản là phát hiện va chạm lớp 1 (CD) trên cơ sở cấu trúc tín hiệu giống như tiền tố của RACH. Hoạt động này giống như RACH cho đến khi phát hiện được AP-AICH. Sau đó tiền tố CD cùng mức công suất vẫn được phát trở lại với một chữ ký khác được chọn ngẫu nhiên từ tập cho trước. Sau đó UE đợi trả lời bằng chữ ký này ở kênh chỉ thị CD (CD-ICH) nhờ vậy giảm thiểu được xác suất va chạm ở lớp 1. Sau khi nút B phát tiền tố đúng ở thủ tục phát hiện va chạm, UE bắt đầu phát (thời gian gồm nhiều khung). Thời gian truyền dẫn lâu hơn nhấn mạnh sự cần thiết cơ chế phát hiện va chạm. Ở hoạt động RACH chỉ một bản tin RACH bị mất do va chạm, còn với hoạt động CPCH việc không phát hiện va chạm có thể dẫn đến nhiều khung được phát và gây thêm nhiễu.

100. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Điều khiển công suất nhanh trên CPCH cho phép giảm nhiễu do truyền số liệu, điều này càng nhấn mạng tầm quan trọng của việc bổ sung phát hiện va chạm. UE phát số liệu trên một số khung. Ở thời điềm bắt đầu phát CPCH, một tiền tố điều khiển công suất có thể được phát trước khi phát số liệu thực sự. Điều này cho phép hội tụ điều khiển công suất, vì trễ gữa công nhận tiền tố và truyền số liệu thực sự ở CPCH lớn hơn RACH. Tiền tố 8 khe điều khiển công suất sử dụng kích cỡ nấc 2 dB để đước hội tụ điều khiển công suất nhanh. Hoạt động của thủ tục truy nhập CPCH được cho ở hình vẽ. Thời gian truyền dẫn cực đại CPCH cũng cần được hạn chế, vì CPCH không hỗ trợ chuyển giao mềm cũng như chế độ nén để cho phép đo giữa các ô và giữa các tần số. UTRAN thiết lập truyền dẫn CPCH cực đại trong quá trình đàm phán dịch vụ.

101. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Một bổ sung mới nhất cho hoạt động của CPCH là chức năng ấn định kênh và giám sát trạng thái. Kênh chỉ thị trạng thái CPCH (CSICH= CPCH Status Indicator Channel) từ BS chứa các bit chỉ thị trạng thái dể chỉ thị trạng thái của các kênh CPCH khác nhau. Nhờ vậy tránh được các lần thử truy nhập CPCH khi tất cả các kênh này bận. Chức năng ấn định kênh là một tuỳ chọn của hệ thống. Ở dạng bản in CA (Channel Asignment), chức năng này có thể hướng dẫn UE đến một kênh khác chưa đựơc sử dụng cho thủ tục truy nhập. Bản tin CA đựơc phát song song với bản tin CD.

102. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ CPCH AP- AICH CPCH TiÒn tè CPCH AP- AICH CPCH CD CPCH CD/CA- ICH B¶n tin CPCH CPCH CAI Thủ tục truy nhập CPCH

103. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Thủ tục tìm ô: Thủ tục tìm ô sử dụng kênh đồng bộ gồm ba bước cơ bản: UE tìm mã đồng bộ sơ cấp 256 chip giống nhau cho tất cả các ô. Vì mã đồng bộ sơ cấp như nhau cho tất cả các khe, giá trị đỉnh tương quan nhận được sẽ tương ứng với biên giới khe Trên cơ sở tìm được mã đồng bộ sơ cấp, UE tìm đỉnh tương quan lớn nhất từ SCH thứ cấp. Có tất cả 64 khả năng cho từ SCH thứ cấp. UE cần kiểm tra 15 vị trí, chưa thể có biên giới khung khi chưa phát hiện được từ mã của SCH thứ cấp (xem hình 4.15). Khi đã tìm được SCH thứ cấp, UE biết được đồng bộ khung. Khi này UE tìm mã ngẫu nhiên sơ cấp thuộc một nhóm nhất định. Mỗi nhóm gồm 8 mã ngẫu nhiên sơ cấp. UE chỉ cần kiểm tra một vị trí của các mã này vì điểm khởi đầu đã biết.

104. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Khi thiết lập các thông số của mạng, cần lưu ý đến các thuộc tính của sơ đồ đồng bộ để đạt được hiệu quả hoạt động tối ưu. Đối với tìm ô ban đầu, điều này sẽ hầu như không có ảnh hưởng, nhưng điều này có thể cho phép tối ưu quá trình tìm ô đích để chuyển giao. Về mặt nguyên lý vì có rất nhiều nhóm mã, nên khi quy hoạch thực tế, trong nhiều trường hợp ta có thể thực hiện danh sách các ô lân cận đối với một ô thuộc một nhóm mã khác. Như vậy UE có thể tìm ô đích và hoàn toàn bỏ bước 3 bằng cách chỉ khẳng định phát hiện chứ không cần so sánh các mã ngẫu nhiên khác nhau cho bước này. Các biện pháp tiếp theo để cải thiện hiệu năng tìm ô gồm khả năng cung cấp thông tin lên quan đến định thời tương đối giữa các ô. Nói chung loại thông tin này được UE đo cho mục đích chuyển giao và nó có thể được sử dụng để cải thiện đặc biệu hiệu năng của bước hai. Nếu thông tin định thời tương đối càng chính xác thì càng cần kiểm tra ít vị trí hơn đối với mã SCH thứ cấp và xác suất phát hiện đúng càng tốt hơn.

105. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ  Thủ tục đo chuyển giao Ở UTR FDD có các chuyển giao sau: Chuyển giao trong cùng chế độ, có thể là chuyển giao mềm, chuyển giao mềm hơn hay chuyển giao cứng. Chuyển giao giữa các chế độ, chuyển giao đến UTRA TDD Chuyển giao giữa các hệ thống, ở phát hành R3 chỉ mới có chuyển giao đến GSM. Chuyển giao GSM có thể đến hệ thống GSM hoạt động ở tần số 900 MHz, 1800 MHz và 1900 MHz. Phát hành R5 sẽ bổ sung cho chuyển giao đến CDMA đa sóng mang (chế độ MC). Sự liên quan chủ yếu của chuyển giao đến lớp vật lý là việc xác định cái gì phải đo cho các tiêu chuẩn chuyển giao và cách nhận được các kết quả đo.

106. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ  Xét chuyển giao trong cùng một chế độ: Chuyển giao trong cùng một chế độ của UTRA FDD dựa trên việc đo EC/I0 trên kênh hoa tiêu chung (CPICH), các đại lượng quy định cho UE đo ở kênh CPICH như sau: Công suất của mã tín hiệu thu (RSCP= Received Signal Code Power), là công suất thu ở một mã sau giải trải phổ được quy định cho các ký hiệu hoa tiêu. Chỉ thị cường độ tín hiệu thu (RSSI= Received Signal Strength Indicator), là công suất thu băng rộng trong băng tần kênh. EC/N0 thể hiện công suất mã tín hiệu thu được chia cho tổng công suất thu trong băng tần thu và được định nghĩa là: RSCP/RSSI Ngoài ra còn là cơ sở để quyết định chuyển giao, quyết định về thuật toán chuyển giao được dành cho các vấn đề thực hiện.

107. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ Thông tin bổ sung quan trọng cho chuyển giao là thông tin định thời tương đối giữa các ô. Vì là mạng dị bộ, cần phải điều chỉnh định thời phát ở chuyển giao mềm để có thể thực hiện kết hợp nhất quán ở máy thu RAKE và đặc biệt là hoạt động điều khiển công suất ở chuyển giao mềm sẽ bị trễ bổ sung. Việc đo định thời liên quan đến hoạt động chuyển giao được cho ở hình vẽ. Nút B mới điều khiển định thời đường xuống ở các nấc 256 chip theo thông tin nhận được từ RNC. Khi ô đã ở cửa sổ 10 ms, có thể tìm thời gian tương đối từ pha của mã ngẫu nhiên sơ cấp, vì chu kỳ của mã này là 10 ms. Nếu sai số của đồng bộ thời gian lớn hơn, UE cần giải mã số khung hệ thống (SFN) từ CCPCH sơ cấp. Quá trình này đòi hỏi thời gian và có thể bị lỗi nên cần kiểm tra CRC cho SFN. Không cần thiết cửa sổ 10 ms khi thông tin đồng bộ được cung cấp bởi danh mục các ô lân cận. Trong trường hợp này chỉ cần hiệu số pha cuả các mã ngẫu nhiên, nếu các nút B chưa đồng bộ ở mức chip. Đối với chuyển giao cứng giữa các tần số không cần thiết thông tin đồng bộ chính xác đến mức chip. Việc nhận đựơc các kết quả đo khác cũng khó hơn, vì UE phải thực hiện đo ở một tần số khác. Thông thường quá trình này được thực hiện với sự hỗ trợ của chế độ nén (chế độ trong đó một số khe thời gian cuả kênh lưu lượng bị lấy cắp để đo).

108. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.9. ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ 1 ¤ phôc vô ¤ ®Ých RNC CPICH CPICH KÕt qu¶ ®o hiÖu sè thêi gian Th«ng tin ®iÒu chØnh ®Þnh thêi DCH Đo định thời cho chuyển giao mềm

109. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA) Giới thiệu: HSPA gồm HSDPA và HSUPA được 3GPP chuẩn hóa trong R5 & R6 (các năm 2002 & 2004)  HSDPA (High Speed Down Link Packet Access), tốc độ số liệu đỉnh: 1,8Mbps (năm 2002); 3,6 Mbps (năm 2006); 7,2Mbps (năm 2007); tiềm năng có thể đạt đến trên 10Mbps.  HSUDPA (High Speed Down Link Packet Access): Giai đoạn đầu tốc độ đỉnh 1- 2Mbps, giai đoạn hai có thể đạt đến 3-4 Mbps.  HSPA được triển khai trên W-CDMA, hoặc trên cùng một sóng mang, hoặc sử dụng một sóng mang khác để đạt được dung lượng cao.  HSPA chia sẻ chung hạ tầng mạng với WCDMA (bổ sung phần mềm và một vài phần cứng trong BSC và RNC).  Lúc đầu HSPA được thiết kế cho các dịch vụ tốc độ cao phi thời gian thực, tuy nhiên R6 và R7 cải thiện hiệu suất của HSPA cho VoIP và các ứng dụng tương tự khác.  Khác với WCDMA trong đó tốc độ số liệu trên các giao diện như nhau (384 kbps cho tốc độ cực đại chẳng hạn), tốc độ số liệu HSPA trên các giao diện khác nhau. Tốc độ đỉnh (7,2Mbps trên hai ms) tại đầu cuối chỉ xẩy ra trong thời điểm điều kiện kênh truyền tốt vì thế tốc độ trung bình có thể không quá 1Mbps. Để đảm bảo truyền lưu lượng mang tính cụm này, BTS cần có bộ đệm để lưu lại lưu lượng và bộ lập biểu để truyền lưu lượng này trên hạ tầng mạng.

110. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA) Trạm gốc Triển khai HSPA với sóng mang riêng (f2) hoặc chung sóng mang với WCDMA (f1) R5 HSDPA Tốc độ HS-DSCH đỉnh 7,7 Mbps trên 2ms Tốc độ bit Iub 0-1 Mbps Thông số QoS: tốc độ bit cực đại: 1Mbps Số liệu từ GGSN Đầu cuối Nút B Tốc độ số liệu khác nhau trên các giao diện

111. Nguyễn Văn Khởi Bm Kỹ Thuật Viễn Thông Khoi.utc@gmail.com 4.10. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA) Nén tiêu đề IP (PDCP) Phân đoạn và lặp (RLC) Ghép kênh (MAC-d) Phát lặp HARQ nhanh (MAC-hs) Phát lặp HARQ nhanh (MAC-e) Sắp đặt lại (MAC-es) Các dịch vụ CS như: tiếng thoại AMR, video Kênh riêng (DCH) Lớp vật lý MAC-hs: High Speed MAC :MAC tốc độ cao MAC-e/es: E-DCH MAC :MAC kênh E-DCH Kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho số liệu người sử dụng Mặt phẳng báo hiệu không được thể hiện trên hình. Số liệu từ các dịch vụ khác nhau được nén tiêu đề IP tại PDCP (Packet Data Convergence Protocol). MAC-hs (High Speed: tốc độ cao) thực hiện chức năng lập biểu nhanh dựa trên BTS.