View
2.895
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 1/124
1
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
TỜ BÌA
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 2/124
2
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
NHIỆM VỤ THIẾT KẾT TỐT NGHIỆP
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 3/124
3
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 4/124
4
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
LỜI NÓI ĐẦU
Thông tin di động ra đời đầu tiên vào cuối năm 1940. Ngày nay thông tin diđộng là ngành viễn thông có sự phát triển nhanh nhất. Bắt đầu là hệ thống thông
tin di động tương tự, đến nay khi các hệ thống di động thế hệ thứ ba được đưa vào
hoạt động và ứng dụng rộng rãi, có thể cung cấp đượ c nhiều dịch vụ băng rộng và
các dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao.
Tổ chức ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hóa hệ thống thông tin di động thứ
ba vớ i tên gọi là IMT-2000 nhằm đáp ứng các mục tiêu chính như:
Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo các dịch vụ băng rộng như các dịch vụ
đa phương tiện và truy nhập Internet nhanh.
Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu và
điện thoại vệ tinh.
Tương thích vớ i các hệ thống thông tin di động hiện có để đảm bảo sự
phát triển liên tục của thông tin di động.Có nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba IMT-2000
đã được đề xuất, trong đó có hai hệ thống là WCDMA UMTS và cdma-2000 đã
đượ c ITU chấp thuận và sẽ được đưa vào hoạt động trong những năm 2000.
WCDMA UMTS sẽ là sự phát triển tiếp theo của các hệ thống thông tin di động
thế hệ thứ hai sử dụng công nghệ TDMA như: GSM, PDC, IS-136.
Truy nhập gói tốc độ cao đườ ng xuống (HSDPA: High Speed Down Link
Packet Access) đượ c 3GPP chuẩn hóa trong phát hành R5 vớ i phiên bản tiêu
chuẩn đầu tiên vào năm 2002. Truy nhập gói tốc độ cao đườ ng lên (HSUPA: High
Speed Up Link Packet Access) trong 3GPP đượ c chuẩn hóa trong R6 vào tháng 12
năm 2004. Cả hai HSDPA và HSUPA đượ c gọi chung là HSPA. Đây là công nghệ
tiếp sau WCDMA trong quá trình tiến lên các hệ thống thông tin di động thế hệ
thứ tư, nâng cao tốc độ truyền dữ liệu và cung cấp các dịch vụ mớ i.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 5/124
5
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Trong bối cảnh Việt Nam và các nướ c trên thế giới đang triển khai rộng rãi
hai công nghệ WCDMA và HSPA. Xuất phát từ mong muốn tìm hiểu hai công
nghệ trên nên em đã thực hiện đồ án: “NGHIÊN CỨ U CÔNG NGHỆ THÔNG
TIN DI ĐỘNG 3G WCDMA VÀ PHÁT TRIỂN LÊN THẾ HỆ 3,5G HSPA”
Nội dung đồ án được trình bày trong 4 chương vớ i nội dung chính sau:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ ba WCDMA
Chương 2: Các kỹ thuật sử dụng trong hệ thống WCDMA
Chương 3: Giao diện vô tuyến của mạng WCDMA UMTS Chương 4: Công nghệ truy nhập gói tốc độ cao HSPA
Trong quá trình hoàn thành đồ án không tránh khỏi có nhiều thiếu sót, em rất
mong nhận đượ c những góp ý quý báu của thầy cô và các bạn để đồ án đượ c hoàn
thiện hơn.
Để hoàn thành đồ án này, em xin chân thành cảm ơn cô giáo, th.s Đàm Mỹ
Hạnh, các thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ thuật Viễn thông, gia đình và bạn bè đã
giúp em trong suốt thờ i gian qua.
Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2010
Ngườ i thực hiện
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 6/124
6
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
MỤC LỤC Trang
T Ờ BÌA ........................................................................................................................... 1
NHI Ệ M V Ụ THI Ế T K Ế T T ỐT NGHI Ệ P ........................................................................ 2
LỜI NÓI ĐẦ U ................................................................................................................ 4
M Ụ C LỤ C ...................................................................................................................... 6
CÁC T Ừ VI Ế T T Ắ T ........................................................................................................ 8
DANH M Ụ C CÁC HÌNH V Ẽ ....................................................................................... 13
CHƢƠNG 1 - T Ổ NG QUAN V Ề H Ệ TH ỐNG THÔNG TIN DI ĐỘ NG TH Ế H Ệ BAWCDMA ....................................................................................................................... 16
1.1 LỘ TRÌNH PHÁT TRI ỂN THÔNG TIN DI ĐỘ NG LÊN TH Ế H Ệ 4G ............................................................................................................... 16
1.1.1 H ệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhấ t ................................. 16
1.1.2 H ệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai ................................... 17
1.1.3 H ệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba .................................... 17
1.1.4 H ệ thống thông tin di động thế hệ thứ tƣ ..................................... 18
1.2 KI Ế N TRÚC CHUNG M ỘT H Ệ TH ỐNG THÔNG TIN DI ĐỘ NG3G ............................................................................................................... 19
1.2.1 Công nghệ WCDMA .................................................................... 19
1.2.2 T ổ ng quan hệ thố ng UMTS.......................................................... 20
1.2.3 Kiế n trúc chung của một mạng WCDMA .................................... 22
1.2.4 Các loại lƣu lƣợ ng và d ịch vụ đƣợ c mạng 3G WCDMA hỗ tr ợ .. 23
1.3 CÁC KI Ế N TRÚC CHO CÔNG NGH Ệ WCDMA THEO 3GPP ......... 24
1.1.3 Kiế n trúc WCDMA UMTS R3 ..................................................... 25
1.3.2 Kiế n trúc mạng WCDMA UMTS R4 ............................................ 31
1.3.3 Kiế n trúc mạng WCDMA UMTS R5 và R6 ................................. 34
1.4 KI Ế N TRÚC M Ạ NG D Ị CH CHUY Ể N T Ừ GMS SANG UMTS ........... 37
CHƢƠNG 2 - CÁC K Ỹ THU Ậ T SỬ DỤ NG TRONG H Ệ TH Ố NG WCDMA .............. 40
2.1 SƠ ĐỒ MÁY THU – PHÁT VÔ TUY Ế N TRONG H Ệ TH Ố NGWCDMA ..................................................................................................... 40
2.2 MÃ HÓA KI Ể M SOÁT LỖ I .................................................................. 42
2.2.1 Mã vòng ....................................................................................... 43
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 7/124
7
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
2.2.2 Mã xoắ n ....................................................................................... 44
2.2.3 Mã hóa turbo ............................................................................... 45
2.3 PH Ố I H Ợ P T ỐC ĐỘ VÀ ĐAN XEN .................................................... 46 2.3.1 Phố i hợ p t ốc độ............................................................................ 46
2.3.2 Đan xen........................................................................................ 47
2.4 CÔNG NGH Ệ ĐA TRUY NHẬ P C Ủ A WCDMA ................................. 47
2.4.1 Các hệ thố ng thông tin tr ải phổ ................................................... 48
2.4.2 Nguyên lý chung của DSSS và áp d ụng DSSS vào CDMA .......... 48
2.4.3 H ệ thố ng DSSS-BPSK.................................................................. 52
2.4.4 H ệ thố ng DSSS-QPSK ................................................................. 54
2.4.5 Mô hình hệ thố ng DS CDMA ...................................................... 56
2.5 NG Ẫ U NHIÊN HÓA ............................................................................. 59
2.6 CÁC MÃ TR Ả I PH Ổ DÙNG TRONG WCDMA ................................. 59
2.7 MÁY THU PHÂN T ẬP ĐA ĐƢỜ NG – MÁY THU RAKE .................. 61
2.8 ĐIỀ U KHI Ể N CÔNG SU Ấ T ................................................................ 63
2.9 CHUY Ể N GIAO TRONG H Ệ TH Ố NG WCDMA................................ 64
CHƢƠNG 3 - GIAO DI Ệ N VÔ TUY Ế N C Ủ A M Ạ NG WCDMA UMTS ...................... 66
3.1 GI Ớ I THI Ệ U CHUNG ......................................................................... 66 3.2 KI ẾN TRÚC NGĂN XẾ P GIAO TH Ứ C C Ủ A GIAO DI Ệ N VÔTUY Ế N ....................................................................................................... 68
3.3 CÁC KÊNH C Ủ A WCDMA.................................................................. 69
3.4 KÊNH V Ậ T LÝ ..................................................................................... 70
3.4.1 Các kênh vật lý ............................................................................ 70
3.4.2 Các kênh đƣờ ng lên ..................................................................... 73
3.4.3 Tr ải phổ và điề u chế đƣờ ng lên ................................................... 77
3.4.4 Các kênh đƣờ ng xuố ng ................................................................ 80
3.4.5 Tr ải phổ và điề u chế cho đƣờ ng xuố ng ....................................... 86
3.5 CÁC KÊNH TRUY Ề N T Ả I ................................................................... 88
3.5.1 Các kênh truyề n t ải ...................................................................... 89
3.5.2 Chuyển đổ i và ghép các kênh truyề n t ải lên các kênh vật lý ....... 90
3.6 KÊNH LOGIC ..................................................................................... 92
3.6.1 Các kênh điề u khiể n ..................................................................... 92
3.6.2 Các kênh lƣu lƣợ ng ..................................................................... 92
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 8/124
8
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
3.7 THI Ế T L Ậ P CU ỘC GỌ I TRONG WCDMA UMTS ............................. 93
3.8 PHÂN T Ậ P PHÁT ................................................................................ 97
3.8.1. Phân t ậ p vòng hở ........................................................................ 97 3.8.2. Chế độ vòng kín .......................................................................... 98
CHƢƠNG 4 - CÔNG NGH Ệ TRUY NH Ậ P GÓI T ỐC ĐỘ CAO HSPA ..................... 99
4.1 GI Ớ I THI Ệ U CHUNG ......................................................................... 99
4.2 KI ẾN TRÚC NGĂN XẾ P GIAO TH Ứ C GIAO DI Ệ N VÔ TUY Ế N HSPA ........................................................................................................ 100
4.3 TRUY NH Ậ P GÓI T ỐC ĐỘ CAO ĐƢỜ NG XU Ố NG ....................... 102
4.3.2 Lậ p biể u phụ thuộc kênh............................................................ 103
4.3.3 Điề u khiể n t ốc độ và điề u chế bậc cao ...................................... 105
4.3.4 HARQ vớ i k ế t hợ p mề m ............................................................. 107
4.3.5 Kiế n trúc .................................................................................... 108
4.4 TRUY NH Ậ P GÓI T ỐC ĐỘ CAO ĐƢỜ NG LÊN .............................. 112
4.4.1 Lậ p biể u ..................................................................................... 113
4.4.2 HARQ vớ i k ế t hợ p mề m ............................................................. 116
4.4.3. Kiế n trúc ................................................................................... 117
K Ế T LU Ậ N ............................................................................................... 121 NH Ậ N XÉT C ỦA GIÁO VIÊN HƢỚ NG D Ẫ N ......................................... 122
LỜ I C ẢM ƠN ........................................................................................... 123
TÀI LI Ệ U THAM KH Ả O .......................................................................... 124
CÁC TỪ VIẾT TẮT
2G Second Generation Thế hệ thứ 2
3G Third Generation Thế hệ thứ ba
3GPP 3ird Genaration Partnership Project Đề án các đối tác thế hệ thứ ba
3GPP2 3ird Generation Patnership Project 2 Đề án đối tác thế hệ thứ ba hai
AICH Acquisition Indication Channel Kênh chỉ thị bắt
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 9/124
9
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa và điều chế thích ứng
AMR Adaptive MultiRate Đa tốc độ thích ứng
AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiêntiến
ARQ Automatic Repeat-reQuest Yêu cầu phát lại tự động
BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá
BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá
BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit
BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa chuyển pha hai trạng thái
BS Base Station Trạm gốc
BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã
CD/CA-ICH
CPCH Collision Detection/ Channel Assignment IndicatorChannel
Kênh chỉ thị phát hiện va chạmCPCH/ ấn định kênh
CN Core Network Mạng lõi
CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung
CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung
CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra vòng dư
CSICH CPCH Status Indicator Channel Kênh chỉ thị trạng thái CPCH
DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng
DCH Dedicated Channel Kênh điều khiển
DPCCH Dedicated Physycal ControlChannel
Kênh điều khiển vật lý riêng
DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng
DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng
DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đườ ng xuống
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 10/124
10
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
DSSS Direct-Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp
E-AGCH Enhanced Absolute Grant Channel Kênh cho phép tuyệt đối tăng
cườ ngE-DCH Enhanced Dedicated Channel Kênh riêng tăng cườ ng
EDGE Enhanced Data rates for GPRSEvolution
Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GPRS
EIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị
FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đườ ng xuống
FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theothờ i gian
GERAN GSM EDGE Radio AccessNetwork
Mạng truy nhập vô tuyến GSMEDGE
GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung
GSM Global System For MobileCommunications
Hệ thống thông tin di động toàncầu
GPS Global Position System Hệ thống định vị toàn cầu
HARQ Hybrid Automatic Repeat request Yêu cầu phát lại tự động laighép
HHO Hard Handover Chuyển giao cứng
HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thườ ng trú
HSDPA High Speed Downlink Packet
Access
Truy nhập hói đườ ng xuống tốc
độ caoHS-DPCCH
High-Speed Dedicated PhysicalControl Channel
Kênh điều khiển vật lý riêng tốcđộ cao
HS-DSCH
High-Speed Dedicated SharedChannel
Kênh chia sẻ riêng tốc độ cao
HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao
HS-PDSCH
High-Speed Physical DedicatedShared Channel
Kênh chia sẻ riêng vật lý tốc độ cao
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 11/124
11
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
HS-SCCH
High-Speed Shared ControlChannel
Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao
HSUPA High-Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đườ ng lên tốc độ cao
IMT-2000
International MobileTelecommunications 2000
Thông tin di động quốc tế 2000
IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP
IP Internet Protocol Giao thức Internet
ISDN Integrated Servive Digital Network Mạng số đa dịch vụ
LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn
MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môitrườ ng
MMS Multimedia Messenging Service Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện
MSC Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch cácdịch vụ di động
Node B Là nút logic kết cuối giao diện IuB vớ i RNC
P-CCPCH
Primary Common Control PhysicalChannel
Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp
PCH Paging Channel Kênh tìm gọi
PCPCH Physical Common Packet Channel Kênh vật lý gói chung
PDCP Packet-Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói
PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đườ ng xuống vật
lýPHY Physical Layer Lớ p vật lý
PICH Page Indication Channel Kênh chỉ thị tìm gọi
PS Packet Switch Chuyển mạch gói
PSTN Public Switched TelephoneNetwork
Mạng điện thoại chuyển mạchcông cộng
QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 12/124
12
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
QoS Quality of Service Chất lượ ng dịch vụ
QPSK Quatrature Phase Shift Keying Khóa chuyển pha vuông góc
RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên
RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến
RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến
RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến
RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến
S-
CCPCH
Secondary Common Control
Physical Channel
Kênh vật lý điều khiển chung sơ
cấpSCH Synchronization channel Kênh đồng bộ
SF Spreading Factor Hệ số trải phổ
SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ
SIM Subscriber Identity Module Modun nhận dạng thuê bao
SHO Soft Handover Chuyển giao mềm
SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm
TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theothờ i gian
TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thờ igian
TDMA Time Division Mulptiple Access Đa truy nhập phân chia theothờ i gian
TFC Transport Format Combination Kết hợ p khuôn dạng truyền tải
TTI Transmission Time Interval Khoảng thờ i gian phát
UE User Equipment Thiết bị ngườ i sử dụng
UMTS Universal MobileTelecommunications System
Hệ thống thông tin di động toàncấu
UTRA UMTS Terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyến mặt đấtUMTS
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 13/124
13
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
UTRAN UMTS Terrestrial Radio AccessNetwork
Mạng truy nhập vô tuyến mặtđất UMTS
WCDMA Wideband Code Division MultipleAccess Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng
Wifi Wireless FIdelitity Chất lượ ng không dây cao
WiMAX Worldwide interoperability forMicrowave Access
Tương hỗ truy nhập vi ba toàncầu
VoIP Voice over IP Thoại trên IP
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Lộ trình phát triể n các công nghệ thông tin di động lên 4G........................ 19 Hình 1.2. Các phổ t ần dùng trong UMTS ................................................................... 21 Hình 1.3. Kiế n trúc t ổ ng quát của một mạng 3G sử d ụng công nghệ WCDMA ......... 22 Hình 1.4. Vùng phủ sóng của UMTS ........................................................................... 24 Hình 1.5. Kiế n trúc mạng 3G trong 3GPP phát hành năm 1999 ................................ 25 Hình 1.6. Kiế n trúc mạng WCDMA UMTS phát hành 4 ............................................. 32 Hình 1.7. Kiế n trúc mạng WCDMA UMTS R5 và R6 .................................................. 34 Hình 1.8. Kiế n trúc t ồn t ại đồng thờ i GSM và UMTS ................................................. 37 Hình 1.9. Kiế n trúc mạng RAN tích hợ p của 3GR2 ..................................................... 38
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 14/124
14
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 1.10. Kiế n trúc RAN thố ng nhấ t của 3GR3 ......................................................... 39 Hình 2.1. Máy phát vô tuyế n ........................................................................................ 40 Hình 2.2. Máy thu vô tuyế n .......................................................................................... 41 Hình 2.3. M ạch mã hóa vòng với đa thứ c sinh ............................................................ 44 Hình 2.4. C ấ u hình bộ mã hóa và giải mã turbo ......................................................... 46 Hình 2.5. Trích bỏ các kênh TrCH đƣợ c mã hóa turbo ............................................... 47 Hình 2.6. Tr ải phổ chuỗ i tr ự c tiế p (DSSS) ................................................................... 50 Hình 2.7. Quá trình giải tr ải phổ và lọc tín hiệu của ngƣờ i sử d ụng k t ừ t ậ p K ngƣờ i sử d ụng ............................................................................................................... 52
Hình 2.8. Sơ đồ khố i của máy phát DSSS BPSK .......................................................... 52 Hình 2.9. Sơ đồ máy thu của hệ thố ng DSSS-BPSK .................................................... 54 Hình 2.10. Sơ đồ tr ải phổ DSSS-QPSK........................................................................ 55 Hình 2.11. Sơ đồ khố i máy thu DSSS-QPSK ................................................................ 55 Hình 2.12. H ệ thố ng DSCDMA: Máy phát và máy thu t ƣơ ng quan ............................ 58 Hình 2.13. Quan hệ giữ a tr ải phổ và ngẫ u nhiên hóa ................................................. 59 Hình 2.14. Cây mã định kênh ....................................................................................... 60 Hình 2.15. Truyền sóng đa đƣờ ng ............................................................................... 62 Hình: 2.16. Máy thu RAKE .......................................................................................... 63 Hình 2.17. Chuyể n giao mề m (a) và mề m hơ n (b) ....................................................... 66 Hình 3.1. Kiế n trúc giao thứ c của giao diện vô tuyế n WCDMA ................................. 69 Hình 3.2. Các kênh của lớ p vật lý ................................................................................ 71 Hình 3.3. C ấ u trúc khung vô tuyến cho DPDCH/DPCCH đƣờ ng lên ......................... 74 Hình 3.4. Quá trình truy nhậ p ngẫ u nhiên RACH ...................................................... 74 Hình 3.5. C ấ u trúc phát truy nhậ p ngẫ u nhiên ............................................................ 75 Hình 3.6. C ấ u trúc khung vô tuyế n phần bản tin của RACH ....................................... 75 Hình 3.7. Thủ t ục truy nhậ p gói CPCH ....................................................................... 76 Hình 3.8. Tr ải phổ và điề u chế DPDCH và DPCCH đƣờ ng lên ................................. 78 Hình 3.9. Chúm tín hiệu đố i vớ i ghép mã I/Q sử d ụng ngẫ u nhiên hóa phứ c ............. 79 Hình 3.10. Tr ải phổ và điề u chế phần bản tin PRACH ............................................... 80 Hình 3.11. C ấu trúc khung cho DPCH đƣờ ng xuố ng .................................................. 81
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 15/124
15
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.12. C ấ u trúc khung cho kênh hoa tiêu chung ................................................... 82 Hình 3.13. C ấ u trúc khung vô tuyế n cho kênh P-CCPCH ........................................... 82 Hình 3.14. C ấ u trúc khung cho S-CCPCH .................................................................. 83 Hình 3.15. C ấu trúc kênh đồng bộ (SCH) .................................................................... 84 Hình 3.16. C ấ u trúc khung cho PDSCH ...................................................................... 85 Hình 3.17. C ấ u trúc kênh chỉ thị bắ t (AICH) ............................................................... 86 Hình 3.18. C ấ u trúc kênh chỉ thị tìm gọi (PICH) ......................................................... 86 Hình 3.19. Sơ đồ tr ải phổ và điề u chế cho các kênh vật lý đƣờ ng xuố ng .................... 87 Hình 3.20. Chuyển đổ i giữ a kênh các kênh truyề n t ải và các kênh vật lý ................... 91 Hình 3.21. Ghép các kênh truyề n t ải lên kênh vật lý .................................................. 92 Hình 3.22. Chuyển đổ i giữ a các kênh logic và các kênh truyề n t ải đƣờ ng lên và xuố ng ............................................................................................................................ 93 Hình 3.23. Thủ t ục thiế t lậ p cuộc gọi ở WCDMA UMTS ............................................ 94 Hình 3.24. Phân t ậ p phát vòng hở của WCDMA ......................................................... 98 Hình 3.25. Phân t ậ p phát vòng kín của WCDMA ........................................................ 99 Hình 4.1. T ốc độ số liệu khác nhau trên các giao diện (công nghệ HSDPA) ........... 100 Hình 4.2. Kiế n trúc giao diện vô tuyế n HSDPA và HSUPA ...................................... 101 Hình 4.3. C ấ u trúc mã của HS-DSCH ....................................................................... 103 Hình 4.4. Nguyên lý lậ p biể u HSDPA của node B ..................................................... 104 Hình 4.6. Chùm tín hiệu điề u chế QPSK, 16-QAM và khoảng cách cự c tiể u giữ ahai điể m tín hiệu ......................................................................................................... 106
Hình 4.7. Nguyên lý xử lý phát lại của node B .......................................................... 108 Hình 4.8. Kiế n trúc HSDPA ....................................................................................... 110 Hình 4.9. C ấ u trúc kênh HSDPA k ế t hợ p WCDMA ................................................... 110 Hình 4.11. Chƣơ ng trình khung lậ p biể u của HSUPA ............................................... 115 Hình 4.12. Kiế n trúc mạng đƣợ c lậ p cấ u hình E-DCH (và HS-DSCH) .................... 118
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 16/124
16
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DIĐỘNG THẾ HỆ BA WCDMA
1.1 LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN THÔNG TIN DI ĐỘNG LÊN THẾ HỆ 4G
Trong quá trình phát triển của mình, các công nghệ thông tin di động đượ c
chia thành các thế hệ: Thứ nhất, thứ hai, thứ ba và thứ tư; đượ c viết tắt là 1G, 2G,
3G và 4G.
1.1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất
Hệ thống thông tin di động thế hệ một (1G) sử dụng phương pháp đa truy
nhập phân chia theo tần số (FDMA) và chỉ hỗ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sử
dụng kỹ thuật điều chế tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi ngườ i sử dụng. Đa
truy nhập phân chia theo tấn số là phương thức truy nhập mà trong đó mỗi kênh
dành cho ngườ i sử dụng đượ c cấp phát một tần số cố định, không trùng vớ i các
kênh ngườ i dùng khác nhờ phân chia phổ tần số thành nhiều đoạn riêng biệt.
Một số hệ thống FDMA điển hình là:
Hệ thống AMPS (Advanced Mobile Phone Servise – Dịch vụ điện thoại
di động tiên tiến) đượ c sử dụng trên toàn nướ c Mỹ.
NMT (Nordic Mobile Telephone System – Hệ thống điện thoại di động
Bắc Âu)
TACS (Total Access Communication System – Hệ thống thông tin truy
nhập toàn bộ)
Tuy nhiên, thông thườ ng các công nghệ 1G thường đượ c triển khai tại một
số nước, không đượ c tiêu chuẩn hóa bởi các cơ quan tiêu chuẩn quốc tế. Không
thỏa mãn nhu cầu ngày càng tăng của ngườ i dùng về dung lượ ng và tốc độ. Chính
vì vậy, hệ thống thông tin di động thế hệ hai được đưa ra giớ i thiệu.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 17/124
17
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
1.1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai
Khác vớ i thế hệ thứ nhất, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G)
đượ c thiết kế để triển khai quốc tế, các thiết kế 2G nhấn mạnh hơn lên tính tương
thích, khả năng chuyển mạch phức tạp và sử dụng truyền dẫn tiếng số hóa trên các
kênh vô tuyến.
Hệ thống 2G sử dụng hai phương pháp đa truy nhập: Đa truy nhập phân
chia theo thờ i gian (TDMA) và đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA).
Một số hệ thống trong mạng 2G điển hình là:
GSM (Global for System Mobile Communications - Hệ thống thông tin di động
toàn cầu), cdma One, ngoài ra còn một số hệ thống khác đó là: iDEN, D-AMPS,
GPRS (2,5G), HSCSD và WiDEN.
1.1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba
Để đáp ứng yêu cầu phát triển dung lượ ng mạng, tốc độ (tốc độ dịch
chuyển dữ liệu) và những ứng dụng đa phương tiện, chuẩn 3G bắt đầu được đưa
ra. Những hệ thống trong chuẩn này là sự phát triển tuyến tính của hệ thống 2G,
chúng dựa vào hai cơ sở hạ tầng chính cùng tồn tại song song đó là những node
chuyển mạch kênh và những node chuyển mạch gói.
Một hệ thống thông tin di động là 3G nếu nó đáp ứng một số yêu cầu đượ c
ITU đề ra như sau:
- Hoạt động trong một trong số các tần số đượ c ấn định cho các dịch
vụ 3G.
-
Phải cung cấp các dịch vụ số liệu mới cho ngườ i sử dụng bao gồm cả các dịch vụ đa phương tiện, độc lập vớ i các công nghệ ở giao diện vô
tuyến.
- Phải hỗ trợ truyền dẫn số liệu di động tại 144 kbps cho ngườ i sử
dụng di động tốc độ cao và truyền dẫn số liệu lên đến 2 Mbps cho
ngườ i sử dụng cố định hoặc tốc độ thấp.
- Phải cung cấp các dịch vụ số liệu gói.
- Đảm bảo tính độc lập của mạng lõi vớ i giao diện vô tuyến.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 18/124
18
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Một số hệ thống 3G: UMTS (WCDMA), CDMA2000&1xEV-DO, iS865,
TD-SCDMA; 3,5G: UMTS (HSPA).
1.1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tƣ
Việc triển khai tại một số nước đã chỉ ra một vài vấn đề mà 3G chưa giải
quyết đượ c hoặc mớ i chỉ giải quyết đượ c một phần là:
Sự khó khăn trong việc tăng liên tục băng thông và tốc độ dữ liệu để
thỏa mãn nhu cầu ngày càng đa dạng các dịch vụ đa phương tiện, các
dịch vụ khác nhau vớ i nhu cầu về chất lượ ng dịch vụ (QoS) và băngthông khác nhau.
Sự giớ i hạn của giải phổ sử dụng.
Dù có sự thỏa thuận về các khả năng chuyển vùng toàn cầu nhưng do
tồn tại những chuẩn công nghệ 3G khác nhau nên gây khó khăn trong
việc chuyển vùng (roaming) giữa các môi trườ ng dịch vụ khác biệt trong
các băng tần số khác nhau.
Thiếu cơ chế chuyển tải “liền mạch” giữa đầu cuối với đầu cuối khi mở
rộng mạng con di động vớ i mạng cố định.
Trong nỗ lực khắc phục những vấn đề của 3G, để hướ ng tớ i mục tiêu tạo ra
một mạng di động có khả năng cung cấp cho ngườ i sử dụng các dịch vụ thoại,
truyền dữ liệu và đặc biệt là các dịch vụ băng rộng multimedia tại mọi nơi, mọilúc; do vậy mạng di động thế hệ thứ tư (4G) đã được đề xuất nghiên cứu và hứa
hẹn những bướ c triển khai đầu tiên. Cơ sở hạ tầng cho 4G sẽ chỉ là gói (all-IP)
Những kỹ thuật đang được xem xét như pre-4G là Wimax, WiBro, iBurst,
3GPP Long Term Evolution và 3GPP2 Ultra Mobile Broadband.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 19/124
19
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 1.1. Lộ trình phát triể n các công nghệ thông tin di động lên 4G
1.2 KIẾN TRÚC CHUNG MỘT HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G
1.2.1 Công nghệ WCDMA
WCDMA (Wideband CDMA) là một công nghệ phát triển của GSM để
tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu bằng cách sử dụng kỹ thuật CDMA hoạt động ở
băng rộng thay thế cho TDMA. Trong các công nghệ thông tin di động thế hệ thứ
ba thì WCDMA nhận đượ c sự ủng hộ lớ n nhất nhờ vào tính linh hoạt của lớ p vật
lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt là dịch vụ tốc độ bít thấp
và trung bình.
Một số đặc điểm của WCDMA:
Là hệ thống đa truy nhập phân chia theo mã trải phổ trực tiếp, có tốc độ
bit cao (lên đến 2 Mbps)
Tốc độ chip 3,84 Mcps với độ rộng sóng mang 5 Mhz, do đó hỗ trợ tốc
độ dữ liệu cao đem lại nhiều lợi ích như độ lợ i đa phân tập.
AMPSTASC
GSMcdma One
WCDMAcdma 20001x
HSPA1xEVDO
LTEUMB
1G
2G
3G3G+ E3G
WiFi
WiMax
4G
Tốc độ số liệu
Thờ i gian
Khả năng di động
1985
< 10 kbps
1995 2000 2005 2010 2015
< 200 kbps 300kbps – 10Mbps < 100 Mbps 100Mbps – 1Gbps
Cao
Thấp
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 20/124
20
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hỗ trợ tốc độ ngườ i sử dụng thay đổi liên tục. Mỗi ngườ i sử dụng đượ c
cung cấp một khung, trong khung đó tốc độ dữ liệu giữ cố định nhưng
tốc độ có thể thay đổi từ khung này đến khung khác.
Hỗ trợ hai mô hình vô tuyến FDD và TDD. Trong mô hình FDD sóng
mang 5 Mhz sử dụng cho đường lên và đườ ng xuống, còn trong mô hình
TDD sóng mang 5 Mhz chia sẻ theo thờ i gian giữa đường lên và đườ ng
xuống.
WCDMA hỗ trợ hoạt động không đồng bộ của các trạm gốc, do đó dễ
dàng phát triển các trạm gốc vừa và nhỏ.
WCDMA sử dụng tách sóng có tham chiếu đến sóng mang dựa trên
kênh hoa tiêu, do đó có thể nâng cao dung lượ ng và vùng phủ.
WCDMA đượ c thiết kế tương thích với GSM để mở rộng vùng phủ
sóng và dung lượ ng của mạng.
Lớ p vật lý mềm dẻo dễ tích hợp đượ c tất cả thông tin trên một sóng
mang.
Hệ số tái sử dụng bằng 1. Hỗ trợ phân tập phát và các cấu trúc thu tiên tiến.
1.2.2 Tổng quan hệ thống UMTS
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba đượ c xây dựng vớ i mục đích cung
cấp cho một mạng di động toàn cầu vớ i các dịch vụ phong phú bao gồm thoại,
nhắn tin, internet và dữ liệu băng rộng.
Tại Châu Âu hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba đã đượ c tiêu chuẩnhóa bở i học viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI: European
Telecommunications Standard Institute) phù hợ p vớ i tiêu chuẩn ITM-2000 của
ITU (International Telecommunication Union).
Hệ thống có tên là UMTS (Universal Mobile Telecommunication System).
UMTS đượ c xem là hệ thống kế thừa của hệ thống GSM, nhằm đáp ứng các yêu
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 21/124
21
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
cầu phát triển của các dịch vụ di động và ứng dụng internet vớ i tốc độ truyền dẫn
lên tớ i 2 Mbps và cũng cấp một tiêu chuẩn chuyển vùng toàn cầu.
UMTS đượ c phát triển bở i Third Generation Partnership Project (3GPP) là
dự án phát triển chung của nhiều cơ quan tiêu chuẩn hóa (SDO) như: ETSI (Châu
Âu), ARIB/TCC (Nhật Bản), ANSI (Mỹ), TTA (Hàn Quốc) và CWTS (Trung
Quốc).
Hội nghị vô tuyến thế giới năm 1992 đã đưa ra các phổ tần số dùng cho hệ
thống UMTS:
1920 ÷ 1980 MHz và 2110 ÷ 2170 MHz dành cho các ứng dụng FDD
(Frequency Division Duplex: Ghép kênh theo tần số) đườ ng lên và
đườ ng xuống, khoảng cách kênh là 5MHz.
1900 ÷ 1920 MHz và 2010 ÷ 2025 MHz dành cho các ứng dụng TDD
(Time Division Duplex: Ghép kênh theo tần số), khoảng cách kênh là
5MHZ.
1980 ÷ 2010 MHz và 2170 ÷ 2200 MHz: Đườ ng xuống và đườ ng lên vệ
tinh.
Hình 1.2. Các phổ t ần dùng trong UMTS
15 85
1900 1920 1980 2010 2025 2170 2200 2110 MHz
20 60 30 3060
UMTS TDD UMTS FDD
UMTSSatellite
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 22/124
22
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
1.2.3 Kiến trúc chung của một mạng WCDMA
Mạng thông tin di động thế hệ ba ban đầu sẽ là mạng kết hợ p giữa các vùng
chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh để truyền dữ liệu gói và tiếng. Các trung
tâm chuyển mạch gói là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM. Trong quá
trình phát triển đến sử dụng toàn mạng IP, chuyển mạch kênh dần đượ c thay thế
bằng chuyển mạch gói. Các dịch vụ số liệu và thờ i gian thực cuối cùng sẽ đượ c
chuyển trên cùng một môi trườ ng IP bằng các chuyển mạch gói.
1.2.3.1 Thiết bị ngƣờ i sử dụng
Thiết bị ngườ i sử dụng (UE: User Equipment): Thực hiện chức năng giao
tiếp ngườ i sử dụng vớ i hệ thống.
1.2.3.2 Mạng truy nhập vô tuyến
Hình 1.3. Kiế n trúc t ổ ng quát của một mạng 3G sử d ụng công nghệ WCDMA
Mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN: UMTS Terestrial RadioAccess
Network): Có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đến truy nhập vô tuyến.
Kiến trúc ban đầu của mạng 3G có thể sử dụng hai kiểu mạng truy nhập vô tuyến.
Thiếtbị
cổng
Mạng báo hiệu
Điều khiển
dịch vụ
Thông tin
vị trí
Chức năngdịch vụ CS
Chức năng
dịch vụ PS
Chức năngdịch vụ CS
Chức năng
dịch vụ PS
BTS
NodeB
BSC
RNC
TE
ME
Internet
PLMN
Nút kết hợ p dịch vụ CS và PS
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 23/124
23
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy nhập WCDMA đượ c gọi là UTRAN.
Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA đượ c gọi là GERAN (GSM
EDGE Radio Access Network: Mạng truy nhập vô tuyến dựa trên công nghệ
EDGE của GSM).
1.2.3.3 Mạng lõi
Mạng lõi (CN: Core Network): Thực hiện chức năng chuyển mạch, định
tuyến cuộc gọi và kết nối số liệu. Mạng lõi là kết hợ p của chuyển mạch kênh và
chuyển mạch gói đượ c thể hiện bằng nhóm các đơn vị chức năng logic (hình 1.3).
Trong thực thế các miền chức năng này đặt vào các thiết bị và các nút vật lý. Nhưchức năng chuyển mạch kênh CS (MGC/GMSC) và chức năng chuyển mạch gói
(SGSN/GGSN) trong một nút duy nhất để đượ c một hệ thống tích hợ p cho phép
chuyển mạch và truyền dẫn các kiểu phương tiện khác nhau từ lưu lượ ng tiếng đến
lưu lượ ng số liệu dung lượ ng lớ n.
1.2.4 Các loại lƣu lƣợ ng và dịch vụ đƣợ c mạng 3G WCDMA hỗ trợ
WCDMA UMTS cung cấp các loại dịch vụ xa (teleservices) như dịch vụ
điện thoại hoặc bản tin ngắn (SMS) và các loại dịch vụ mang (bearer service: Một
dịch vụ viễn thông cung cấp khả năng truyền tín hiệu giữa hai giao diện ngườ i sử
dụng - mạng).Vì thế, nói chung mạng 3G hỗ trợ các dịch vụ truyền thông đa
phương tiện. Do đó vớ i mỗi kiểu lưu lượ ng cần đảm bảo một mức QoS nhất định
tùy theo ứng dụng của dịch vụ. QoS ở hệ thống WCDMA UMTS đượ c phân loại
như sau: Loại hội thoại (Thoại, thoại thấy hình): Thông tin tương tác yêu cầu trễ
nhỏ.
Loại luồng (đa phương tiện, video theo yêu cầu): Thông tin một chiều
đòi hỏi dịch vụ luồng vớ i trễ nhỏ.
Loại tương tác (duyệt web, trò chơi qua mạng, truy nhập cơ sở dữ
liệu..): Đòi hỏi trả lờ i trong một thờ i gian nhất định và tỉ lệ lỗi thấp.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 24/124
24
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Loại cơ bản (thư điện tử, SMS, tải dữ liệu xuống): Đòi hỏi các dịch vụ
nỗ lực nhất đượ c thực hiện trên nền cơ sở .
Vùng phủ sóng của mạng WCDMA UMTS đượ c chia thành bốn vùng vớ i các
tốc độ bít Rb phục vụ như sau:
- Vùng 1: Vùng trong nhà, ô pico, Rb ≤ 2 Mbps
- Vùng 2: Vùng thành phố, ô micro, Rb ≤ 384 Kbps
- Vùng 3: Vùng ngoại ô, ô macro, Rb ≤ 144 Kbps
- Vùng 4: Toàn cầu, Rb = 12,2 Kbps
Hình 1.4. Vùng phủ sóng của UMTS
1.3 CÁC KIẾN TRÚC CHO CÔNG NGHỆ WCDMA THEO 3GPP
Mạng di động thế hệ 3 đượ c xây dựng theo các phát hành chính đượ c gọi là
R3, R4, R5 và R6. Trong đó R3 và R4 có mạng lõi bao gồm hai miền chuyển
mạch: Miền CS (Circuit Switch: Chuyển mạch kênh) và PS (Packet Switch:
Chuyển mạch gói). Việc kết hợ p này phù hợ p với giai đoạn đầu khi PS chưa đáp
ứng tốt các dịch vụ thờ i gian thực như thoại và hình ảnh. Khi đó miền CS sẽ thực
hiện các dịch vụ thoại, còn các dịch vụ số liệu đượ c truyền trên miền PS. R4 phát
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 25/124
25
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
triển hơn R3 ở chỗ CS chuyển sang chuyển mạch mềm, vì thế toàn bộ mạng truyền
tải giữa các nút chuyển mạch đều trên IP.
Lịch trình nghiên cứu trong 3GPP:
- Phát hành 1999 (R3) tháng 12/1999
- Phát hành 4 (R4) tháng 03/2001
- Phát hành 5 (R5) tháng 02/2001
- Phát hành 6 (R6) tháng 12/2004
1.1.3 Kiến trúc WCDMA UMTS R3
Đây là kiến trúc mạng 3G sử dụng công nghệ WCDMA trong 3GPP năm
1999, tập tiêu chuẩn đầu tiên cho hệ thống UMTS.
Hình 1.5. Kiế n trúc mạng 3G trong 3GPP phát hành năm 1999
Mạng UMTS R3 có hỗ trợ cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Tốc
độ thông tin lên tớ i 384 Kbps trong miền chuyển mạch kênh và 2 Mbps trong
miền chuyển mạch gói. Các kết nối tốc độ cao này đảm bảo cung cấp một tập các
dịch vụ mới cho ngườ i sử dụng di động gồm: Điện thoại có hình (hội nghị Video)
âm thanh chất lượ ng cao (CD) và tốc độ truyền cao tại đầu cuối.
TE
ME
USIM
R
Cu Node B
RNC
Node B
Node B
RNC
Node B
Iub
Iur
MSC/VLR
EIR HLR/AuC
SGSN GGSN
GMSC
E
CD
F
Gf
Gn
Gc
Gr
PSTN
ISDN
Internet
IuUu
UE UTRAN CN
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 26/124
26
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Mạng UMTS R3 gồm ba phần chính đó là: Thiết bị di động (UE: User
Equipment), mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrial
Radio Network) và mạng lõi (CN: Core Network).
1.3.1.1 Thiết bị ngƣờ i sử dụng
Thiết bị ngườ i sử dụng (UE): Là đầu cuối mạng UMTS của ngườ i sử dụng.
là phần có nhiều thiết bị nhất và sự phát triển của nó sẽ ảnh hưở ng lớ n lên các ứng
dụng và các dịch vụ khả dụng.
Thiế t b ị đầu cuố i (TE: Terminal Equipment): Trong mạng 3G, thiết bị đầu cuối
không đơn thuần dành cho điện thoại mà còn cung cấp dịch vụ số liệu mớ i. Thiế t b ị di độ ng (ME: Mobile Equipment): Là đầu cuối vô tuyến để giao tiếp vớ i
mạng qua đườ ng vô tuyến.
Modun nhậ n d ạ ng thuê bao UMTS (USIM: UMTS Subcriber Identity Modulo)
Là một thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng thuê bao. USIM chứa các hàm và
số liệu cần để nhận dạng, nhận thực thuê bao và có thể giữ các khóa nhận thực
cùng một số thông tin thuê bao cần thiết cho thiết bị đầu cuối. Ngườ i sử dụng phải
tự mình nhận thực đối vớ i USIM bằng cách nhập mã PIN. Điều này đảm bảo rằng
chỉ ngườ i sử dụng đích thực mới đượ c truy nhạp UMTS, và mạng cũng chỉ cung
cấp dịch vụ cho ngườ i nào sử dụng đầu cuối dựa trên nhận dạng USIM được đăng
ký.
1.3.1.2 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS
Mạng truy nhập vô tuyến UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrial Radio
Access Netwok): Là mạng liên kết giữa ngườ i sử dụng và mạng lõi. Nó bao gồm
một hay nhiều hệ thống con mạng vô tuyến RNS (Radio Network Subsystem),
trong một RNS gồm một RNC và gồm một hay nhiều nút B (node B).
UTRAN được định nghĩa giữa hai giao diện: Giao diện Iu giữa UTRAN
và mạng lõi (CN) gồm hai phần là IuPS cho miền chuyển mạch gói và IuCS cho
miền chuyển mạch kênh và giao diện Uu giữa UTRAN và thiết bị ngườ i dùng
(UE).
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 27/124
27
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Các đặc tính chính của UTRAN:
- Hỗ trợ UTRAN và tất cả các chức năng liên quan. Đặc biệt là các ảnh
hưở ng chính lên việc thiết kế là yêu cầu hỗ trợ chuyển giao mềm (một
đầu cuối kết nối qua hai hay nhiều ô tích cực) và các thuật toán quản lý
tài nguyên đặc thù WCDMA.
- Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh và
chuyển mạch gói bằng một ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến duy
nhất và bằng cách sử dụng một giao diện để kết nối từ UTRAN đến cả
hai vùng PS và CS của mạng lõi.
- Đảm bảo tính chung nhất vớ i GSM khi cần thiết.
- Sử dụng truyền tải ATM là cơ chế truyền tải chính ở UTRAN.
Hai thành phần của UTRAN là bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) và
node B.
Bộ điều khiển mạng vô tuyến
Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC: Radio Network Controller): Là mộtphần tử mạng, chịu tránh nhiệm cho một hay nhiều trạm gốc và điều khiển tài
nguyên cho chúng. Đây cũng chính là điểm truy nhập dịch vụ mà UTRAN cung
cấp cho mạng lõi (CN). Nó đượ c nối đến CN bằng hai kết nối, một cho miền
chuyển mạch gói đến SGSN và một đến chuyển mạch kênh đến MSC.
Các chức năng chính của RNC:
- Điều khiển tài nguyên vô tuyến
- Cấp phát kênh
- Thiết lập điều khiển công suất
- Điều khiển công suất vòng hở
- Điều khiển chuyển giao
- Phân tập Macro
- Mật mã hóa
-
Báo hiệu quảng bá
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 28/124
28
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Node B
Trong hệ thống UMTS, trạm gốc đượ c gọi là node B và nhiệm vụ của nó là
thực hiện kết nối vô tuyến vật lý giữa đầu cuối vớ i nó. Nó nhận tín hiệu trên giao
diện Iub từ RNC và chuyển nó vào tín hiệu vô tuyến trên giao diện Uu. Nó cũng
thực hiện một số thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến cơ sở như “điều khiển công
suất vòng trong”. Tính năng này là để phòng ngừa vấn đề gần xa, nghĩa là khi tất
các đầu cuối đều phát cùng một công suất, thì các đầu cuối gần node B nhất sẽ che
lấp tín hiệu từ các đầu cuối ở xa. Node B kiểm tra công suất thu từ các đầu cuối
khác nhau và thông báo cho chúng giảm công suất hoặc tăng công suất sao cho
node B luôn thu đượ c công suất như nhau tại tất cả các đầu cuối.
1.3.1.3 Mạng lõi
Mạng lõi (CN: Core Network) của hệ thống UMTS chia thành hai phần:
Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Thành phần chuyển mạch gói gồm những
nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN: Serving GPRS Support Node) và cổng hỗ trợ
dịch vụ GPRS (GGSN: Gateway GPRS Support Node). Thành phần chuyển mạch
kênh là MSC và GMCS. Một số thành phần của mạng như HLR và AuC đượ c chiasẻ cho cả hai phần. Cấu trúc của mạng lõi có thể được thay đổi khi các dịch vụ mớ i
và các đặc điểm mớ i của hệ thống được đưa ra. Các phần tử chính trong mạng lõi:
SGSN
SGSN (Serving GPRS Support Node): Là nút chính của miền chuyển mạch
gói. Nó nối đến UTRAN thông qua giao diện IuPS và đến GGSN thông qua giao
diện Gn. SGSN chịu trách nhiệm cho tất cả kết nối PS của tất cả các thuê bao. Nólưu hai kiểu dữ liệu thuê bao: Thông tin đăng ký thuê bao và thông tin vị trí thuê
bao.
Số liệu thuê bao lưu trong SGSN gồm:
- IMSI (International Mobile Subsscriber Identity: Số nhận dạng thuê bao
di động quốc tế)
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 29/124
29
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
- Các nhận dạng tạm thờ i gói (P-TMSI: Packet - Temporary Mobile
Subscriber Identity: Số nhận dạng thuê bao di động tạm thờ i gói)
- Các địa chỉ PDP (Packet Data Protocol: Giao thức số liệu gói)
Số liệu vị trí lưu trên SGSN:
Vùng định tuyến thuê bao (RA: Routing Area)
Số VLR
Các địa chỉ GGSN của từng GGSN có kết nối tích cực
GGSN
Khi một SGSN (Gateway GPRS Support Node) kết nối vớ i mạng số liệu
khác. Tất cả các cuộc truyền dữ liệu từ thuê bao đến các mạng ngoài đều qua
GGSN. Cũng như SGSN, nó lưu cả hai kiểu số liệu: Thông tin thuê bao và thông
tin vị trí.
Số liệu về thông tin thuê bao:
- IMSI
- Các địa chỉ PDP
Số liệu về vị trí: Địa chỉ SGSN hiện thuê bao đang nối đến.
MSC
MSC (Mobile Switching Center) thực hiện chức năng kết nối chuyển mạch
kênh giữa thiết bị đầu cuối và mạng. Nó thực hiện các chức năng báo hiệu và
chuyển mạch cho các thuê baoo trong vùng quản lý của mình. Chức năng của
MSC trong UMTS giống chức năng MSC trong GSM, nhưng nó có nhiều chức
năng hơn. Các kết nối chuyển mạch kênh đượ c thực hiện trên giao diện chuyển
mạch kênh giữa UTRAN và MSC. Các MSC đượ c nối đến các mạng ngoài qua
GMSC.
GMSC
GMSC (Gateway MSC) chịu trách nhiệm thực hiện các chức năng định
tuyến đến vùng có MS. Khi mạng ngoài tìm cách kết nối đến PLMN của một nhà
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 30/124
30
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
khai thác khác, GMSC nhận yêu cầu thiết lập kết nối và hỏi HLR về MSC hiện
thờ i quản lý MS.
VLR
VLR (Visitor Location Register): Là bản sao của HLR, dữ liệu thuê bao cần
thiết để cung cấp các dịch vụ thuê bao đượ c lấy từ HLR và lưu ở đây. Cả MSC và
SGSN đều có VLR nối vớ i chúng.
HLR
HLR (Home Location Register): Là một cơ sở dữ liệu có nhiệm vụ quản lý
các thuê bao di động. Một mạng di động có thể có nhiều HLR tùy thuộc vào số
lượ ng thuê bao, dung lượ ng của từng HLR và tổ chức bên trong mạng.
HLR và AuC là hai nút mạng logic nhưng thường đượ c thực hiện trong
cùng một nút vật lý. HLR lưu trữ mọi thông tin về ngườ i sử dụng và đăng lý thuê
bao như: Thông tin tính cướ c, các dịch vụ nào đượ c cung cấp và các dịch vụ nào bị
từ chối, thông tin chuyển hướ ng cuộc gọi, số lần chuyển hướ ng cuộc gọi.
Trung tâm nhận thự c
Trung tâm nhận thực (AuC: Authentication Center) lưu giữ toàn bộ số liệu
cần thiết để nhận thực, mật mã hóa và bảo vệ thông tin của ngườ i dùng. Nó liên
kết với HLR và đượ c hiện cùng vớ i một nút vật lý.
Bộ nhận dạng thiết bị
Bộ nhận dạng thiết bị (EIR: Equipment Identity Register) chịu trách nhiệm
lưu các số nhận dạng thiết bị di động quốc tế (IMEI: International Mobile
Equipment Identity). Đây là số nhận dạng duy nhất cho thiết bị đầu cuối. Cơ sở dữ
liệu này đượ c chia thành ba danh mục: Danh mục trắng, xám và đen. Danh mục
trắng chứa các số IMEI đượ c phép truy nhạp mạng, danh mục xám chứa IMEI của
các đầu cuối đang bị theo dõi còn danh mục đen chứa các số IMEI của các đầu
cuối bị cấm truy nhập mạng. Danh mục nay cũng có thể đượ c sử dụng để cấm các
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 31/124
31
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
seri máy đặc biệt không đượ c truy nhập mạng khi chúng không hoạt động theo tiêu
chuẩn.
Các giao diện vô tuyến
Giao diện Cu: Là giao diện chuẩn cho các card thông minh. Trong UE
đây là giao diện kết nối giữa USIM và UE
Giao diện Uu: Là giao diện vô tuyến mà UE truy nhập vào phần cố định
của mạng. Giao diện này nằm giữa nút B và thiết bị đầu cuối.
Giao diện Iu: Là giao diện kết nối UTRAN và CN. Một CN có thể kết
nối vớ i nhiều UTRAN, nhưng vớ i mỗi UTRAN thì chỉ có thể kết nối vớ i
một điểm truy nhập CN.
Giao diện Iur: Đây là giao diện giữa RNC vớ i RNC. Giao diện này có
các tính năng cơ bản sau:
- Di động giữa các RNC
- Lưu thông kênh riêng
- Lưu thông kênh chung - Quản lý tài nguyên toàn cục
Giao diện Iub: Giao diện Iub nối nút B với RNC. Đây là một giao diện
mở
1.3.2 Kiến trúc mạng WCDMA UMTS R4
Mạng WCDMA UMTS phát hành 4 tạo ra tăng cường đáng kể cho kiến
trúc mạng lõi. Sự khác biệt cơ bản giữa phát hành 1999 (R3) vớ i R4 là ở chỗ khinày mạng lõi của R4 là mạng phân bố. R4 thay thế cho các MSC chuyển mạch
kênh truyền thống là MSC Server và các cổng phương tiện MGW (Media
Gateway).
MSC chứa tất cả các phần mềm điều khiển cuộc gọi, chức năng quản lý di
động có ở một MSC tiêu chuẩn. Tuy nhiên nó không chứa ma trận chuyển mạch.
Ma trận chuyển mạch nằm trong MGW được MSC Server điều khiển và có thể đặt
xa MSC Server. MGW không chứa các phần mềm nói trên mà chỉ có nhiệm vụ
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 32/124
32
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
thiết lập điều khiển và giải phóng các luồng phương tiện (các luồng tiếng) dướ i sự
điều khiển của MSC Server. MGW nhận các cuộc gọi từ RNC và định tuyến các
cuộc gọi này đến nơi nhận trên các đườ ng trục gói. Số liệu gói từ RNC đi qua
SGSN và từ SGSN đến GGSN trên mạng đườ ng trục IP.
Báo hiệu điều khiển các cuộc gọi chuyển mạch kênh đượ c thực hiện giữa
RNC và MSC Server. Đườ ng truyền cho các cuộc gọi chuyển mạch kênh đượ c
thực hiện giữa RNC và MGW. MGW nhận các cuộc gọi từ RNC và định tuyến các
cuộc gọi này đến nơi nhận trên các đườ ng trục gói. Trong nhiều trườ ng hợp đườ ng
trục gói sử dụng “giao thức truyền tải thờ i gian thực ” (RTP: Real Time Transport
Protocol) trên giao thức Internet (IP). Trong kiến trúc trên ta thấy lưu lượ ng số liệu
gói từ RNC đi qua SGSN và từ SGSN đến GGSN trên mạng đườ ng trục IP. Cả số
liệu và tiếng đều có thể sử dụng truyền tải IP bên trong mạng lõi. Đây là mạng
truyền tải hoàn toàn IP.
Hình 1.6. Kiế n trúc mạng WCDMA UMTS phát hành 4
Khi cuộc gọi cần được định tuyến đến một mạng khác, PSTN chẳng hạn, sẽ
có một cổng các phương tiện khác (MGW) được điều khiển bở i MSC Server cổng
(GMSC server). MGW này sẽ chuyển tiếng thoại được đóng gói thành PCM tiêu
Node B
Node B
RNC
RNC
SGSN GGSN
MGW MGW
MSCServer
GMSCServer
MGW
MGW
HSS/HL
SS7
Internet
PSTNIub
Iur Iu-CS
Iu-PS
Iu-CS
IP
RTP/IP
PCM
Gn Gi
H248/IP H248/IP
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 33/124
33
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
chuẩn để đưa đến PSTN. Để có cái nhìn rõ ràng, giả thiết rằng nếu tiếng ở giao
diện vô tuyến đượ c truyền tại tốc độ 12,2 kbps, thì tốc độ này chỉ phải chuyển vào
64 kbps ở MGW giao tiếp vớ i PSTN. Truyền tải kiểu này cho phép tiết kiệm đáng
kể độ rộng băng tần nhất là khi các MGW cách xa nhau. Như vậy chuyển đổi mã
chỉ cần thực hiện tại điểm kết nối vớ i PSTN và ở mạng đườ ng trục gói, chỉ cần
truyền tiếng ở độ rộng băng tần nhỏ hơn, điều này cho phép giảm giá thành của
mạng. Trong nhiều trườ ng hợ p MSC hỗ trợ cả chức năng của GMSC Server.
Giao thức điều khiển giữa MSC Server hoặc GMSC Server vớ i MGW là
giao thức ITU H.248. Giao thức này đượ c ITU và IETF cộng tác phát triển. Nó có
tên là điều khiển cổng các phương tiện (MEGACO: Media Gateway Control).
Giao thức điều khiển cuộc gọi giữa MSC Server và GMSC Server có thể là một
giao thức điều khiển cuộc gọi bất kỳ.
MGW có khả năng giao diện vớ i cả RAN và PSTN. Khi này cuộc gọi đến
hoặc từ PSTN có thể chuyển nội hạt, nhờ vậy có thể tiết kiệm đáng kể đầu tư. Để
ví dụ, xét trườ ng hợ p khi một RNC được đặt tại thành phố A và được điều khiển
bở i một MSC đặt tại thành phố B. Giả sử thuê bao thành phố A thực hiện cuộc gọinội hạt. Nếu không có cấu trúc phân bố, cuộc gọi cần chuyển từ thành phố A đến
thành phố B (nơi có MSC) để đấu nối vớ i thuê bao PSTN tại chính thành phố A.
Vớ i cấu trúc phân bố, cuộc gọi có thể được điều khiển tại MSC Server ở thành phố
B nhưng đườ ng truyền các phương tiện thực tế có thể vẫn ở thành phố A, nhờ vậy
giảm đáng kể yêu cầu truyền dẫn và giá thành khai thác mạng.
HLR cũng có thể đượ c gọi là Server thuê bao tại nhà (HSS: Home
Subscriber Server). HSS và HLR có chức năng tương đương, ngoại trừ giao diện
vớ i HSS là giao diện trên cơ sở truyền tải gói (ví dụ là IP) trong khi HLR sử dụng
giao diện trên cơ sở báo hiệu số 7. Ngoài ra còn có các giao diện giữa SGSN vớ i
HLR/HSS và giữa GGSN với HLR/HSS không đượ c chỉ ra trên hình vẽ.
Rất nhiều giao thức đượ c sử dụng bên trong mạng lõi là các giao thức trên
cơ sở gói sử dụng hoặc IP hoặc ATM. Tuy nhiên mạng phải giao diện vớ i các
mạng truyền thống qua việc sử dụng các cổng các phương tiện. Ngoài ra mạng
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 34/124
34
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
cũng phải giao diện vớ i các mạng SS7 tiêu chuẩn. Giao diện này đượ c thực hiện
thông qua cổng SS7 (SS7 GW). Đây là cổng mà ở một phía nó hỗ trợ truyền tải
bản tin SS7 trên đườ ng truyền tải SS7 tiêu chuẩn, ở phía kia nó truyền tải các bản
tin ứng dụng SS7 trên mạng gói (ví dụ là IP). Các thực thể như MSC Server,
GMSC Server và HSS liên lạc vớ i cổng SS7 bằng cách sử dụng các giao thức
truyền tải đượ c thiết kế đặc biệt để mang các bản tin SS7 ở mạng IP. Bộ giao thức
này đượ c gọi là Sigtran.
1.3.3 Kiến trúc mạng WCDMA UMTS R5 và R6
Hình 1.7. Kiế n trúc mạng WCDMA UMTS R5 và R6
Kiến trúc WCDMA UMTS R5 và R6 là đưa ra kiến trúc mạng đa phương
tiện IP. Bướ c phát triển này thể hiện sự thay đổi toàn bộ mô hình cuộc gọi. Ở đây
cả tiếng và số liệu đượ c xử lý giống nhau trên toàn bộ đườ ng truyền từ đầu cuối
IMS
Node B
RNC GGSN
Node B
CSCF R-SGW
MRF
MGW
HSS/HL
SS7
PSTN
Internet
SS7
RNC
T-SGW
SGSN
MGCFCSCF
Iub
Iur
Iu
GnGi
Gi PCMGr
Cx
Cx
Mr
Gi
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 35/124
35
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
của ngườ i sử dụng đến nơi nhận cuối cùng. Có thể coi kiến trúc này là sự hội tụ
toàn diện của tiếng và số liệu.
Điểm mớ i của R5 và R6 là nó đưa ra một miền mới đượ c gọi là phân hệ đa
phương tiện IP (IMS: IP Multimedia Subsystem). Đây là một miền mạng IP đượ c
thiết kế để hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện thờ i gian thực IP. Cả dữ liệu tiếng và
số liệu không cần các giao diện cách biệt, chỉ có một giao diện Iu duy nhất mang
tất cả phương tiện. Trong mạng lõi giao diện này kết cuối tại SGSN và không có
MGW riêng.
Phân hệ đa phương tiện IP (IMS) chứa các phần tử sau:
- CSCF (Connection State Control Function: Chức năng điều khiển trạng
thái kết nối)
- MRF (Multimedia Resource Function: Chức năng tài nguyên đa phương
tiện)
- MGCF (Media Gateway Control Function: Chức năng điều khiển cổng
các phương tiện)
- T-SGW (Transport Signalling Gateway: Cổng báo hiệu truyền tải)- R-SGW (Roaming Signalling Gateway: Cổng báo hiệu chuyển mạng)
CSCF: Quản lý việc thiết lập , duy trì và giải phóng các phiên đa phương tiện đến
và từ ngườ i sử dụng. Nó bao gồm các chức năng như biên dịch và định tuyến.
CSCF hoạt động như một đại diện Server.
SGSN và GGSN: Là các phiên bản tăng cườ ng của các nút đượ c sử dụng ở GPRS
và UMTS R3 và R4. Điểm khác nhau duy nhất là ở chỗ các nút này không chỉ hỗ
trợ dịch vụ số liệu gói mà cả dịch vụ chuyển mạch kênh. Vì thế cần hỗ trợ các khả
năng chất lượ ng dịch vụ (QoS) hoặc bên trong SGSN và GGSN hoặc ít nhất ở các
Router kết nối trực tiếp vớ i chúng.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 36/124
36
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Chức năng tài nguyên đa phƣơng tiện (MRF): Là chức năng lập cầu hội nghi
đượ c sử dụng để hỗ trợ các tính năng như tổ chức cuộc gọi nhiều phía và dịch vụ
hội nghị .
Cổng báo hiệu truyền tải (T-SGW): Là một cổng báo hiệu SS7 để đảm bảo
tương tác SS7 vớ i các mạng tiêu chuẩn ngoài như PSTN. T-SGW hỗ trợ các giao
thức Sigtran.
Cổng báo hiệu chuyển mạng (R-SGW): Là một nút đảm bảo tương tác báo hiệu
vớ i các mạng di động hiện có sử dụng SS7 tiêu chuẩn. Trong nhiều trườ ng hợ p T-
SGW và R-SGW cùng tồn tại trên cùng một nền tảng.
MGW thực hiện tương tác vớ i các mạng ngoài ở mức đườ ng truyền đa
phương tiện. MGW ở kiến trúc mạng của UMTS R5 có chức năng giống như ở
R4. MGW được điều khiển bở i chức năng cổng điều khiển các phương tiện
(MGCF). Giao thức điều khiển giữa các thực thể này là ITU-T H.248. MGCF
cũng liên lạc vớ i CSCF. Giao thức đượ c chọn cho giao diện này là SIP.
Điểm đáng chú ý là kiến trúc này thể hiện ở sự bổ sung thêm cho mạng lõi
chứ không thay đổi mạng lõi hiện có (R4). Phát hành 3GPP R5 và R6 đưa vào một
vùng mạng lõi mới để bổ sung cho các vùng CS và PS, đó là vùng đa phương tiện
IP (IM: IP Multimedia). Vùng mớ i này cho phép mang cả thoại và số liệu qua IP
trên toàn tuyến nối đến máy cầm tay.
Như vậy UTRAN bây giờ có thể kết nối đến ba vùng của mạng lõi logic
khác nhau: Vùng CS, vùng PS và vùng đa phương tiện IP (IM). Khi UE muốn sử
dụng các dịch vụ của mạng lõi, nó phải chỉ ra đượ c vùng nó muốn (vùng IM là
vùng sử dụng các dịch vụ của vùng PS). Tất cả lưu lượ ng của IM đều là gói và
đượ c truyền tải qua các nút của vùng PS như SGSN và GGSN. Kiến trúc IM cho
phép xử lý tiếng và gói một cách thống nhất trên đườ ng truyền từ UE đến nơi
nhận, ở đây xảy ra sự hòa nhập hoàn toàn của tiếng và số liệu, vì thế tiếng chỉ là
một dạng số liệu có các yêu cầu QoS riêng. Sự hòa nhập này cho phép phát triển
nhiều dịch vụ mớ i.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 37/124
37
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
1.4 KIẾN TRÚC MẠNG DỊCH CHUYỂN TỪ GMS SANG UMTS
Phần này giớ i thiệu chiến lượ c dịch chuyển từ GSM sang UMTS của hãng
Alcatel. Hãng này dự kiến sẽ phát triển mạng truy nhập RAN từ GSM lên UMTS
theo ba phát hành là: 3GR1, 3GR2 và 3GR3.
1.4.1 Phát hành 3GR1: Kiến trúc mạng UMTS chồng lấn
Hình 1.8. Kiế n trúc t ồn t ại đồng thờ i GSM và UMTS
Phát hành 3GP1 dựa trên phát hành của 3GPP vào tháng 3 và các đặc tả kỹ
thuật vào tháng 6 năm 2000. Phát hành đầu của 3GR1 chỉ hỗ trợ UTRA-FDD và sẽ
đượ c triển khai chồng lấn lên GSM. Chiến lượ c dịch chuyển từ GSM sang UMTS
phát hành 3GR1 đượ c chia thành ba giai đoạn đượ c ký hiệu là R1.1, R1.2 và R1.3
(R: Release - phát hành). Trong các phát hành này các phần cứng và các tính năng
BTS
Node B
RNC
RNC
BSC
Node B
SGSN
GGSN
MSC/VLR
Router
Đườ ng trụcGPRS
PSTN
Internet
OMCGSM
OMCGSM
Node B
Abis
Iub
Iub
Gi
Gn
IuPs
X25
Gb
A
Iur
IuCs
X25
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 38/124
38
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
mới được đưa ra. Các node B đượ c gọi là MBS (Multistandard Base Station: Trạm
gốc đa tiêu chuẩn).
1.4.2 Phát hành 3GR2: Tích hợ p các mạng UMTS và GSM
Trong giai đoạn triền khai UMTS thứ hai sự tích hợp đầu tiên giữa hai
mạng sẽ đượ c thực hiện bằng cách đưa ra các thiết bị đa tiêu chuẩn như: Node B
kết hợ p BTS và RNC kết hợ p BSC Các chức năng khai thác và bảo dưỡ ng mạng
vô tuyến cũng có thể đượ c thực hiện chung bở i cùng một OMC. Kiến trúc mạng
RAN tích hợ p của giai đoạn hai (hình 1.11)
Hình 1.9. Kiế n trúc mạng RAN tích hợ p của 3GR2
Node
Node B
BTS
RNC/BSC
GSM/UMTS
SGSN
MSC/VLR
Đườ ng trụcGPRS
UMTS/GSMOMC
GGSN
Internet
PSTN
BSC
GSMOMC
Iu-PS
Iu-CS
Gn
Gi
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 39/124
39
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
1.4.3 Phát hành 3GR3: Kiến trúc RAN thống nhất
Hình 1.10. Kiế n trúc RAN thố ng nhấ t của 3GR3
Trong kiến trúc RAN của phát hành này đượ c xây dựng trên cơ sở phát
hành R5 vào tháng 9 năm 2000 của 3GPP. Trong phát hành này RAN chung cho
cả hệ thống UMTS và GSM. Cả UTRA-FDD và UTRA-TDD đều đượ c hỗ trợ .
Giao thức truyền tải đượ c thống nhất cho GSM, E-GPRS và UMTS, ngoài ra có
thể ATM kết hợp IP. GERAN (GSM/EDGE RAN) cũng sẽ đượ c hỗ trợ bở i phát
hành này của mạng
NodeB/BTS
Node B
BTS
RNC/BSC
GSM/UMTS
SGSN
MSC/VLR
Đườ ng trụcGPRS
UMTS/GSMOMC
GGSN
Internet
PSTN
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 40/124
40
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
CHƢƠNG 2 - CÁC KỸ THUẬT SỬ DỤNG TRONG HỆ
THỐNG WCDMA
2.1 SƠ ĐỒ MÁY THU – PHÁT VÔ TUYẾN TRONG HỆ THỐNG WCDMA
Máy phát
Hình 2.1. Máy phát vô tuyế n
Sơ đồ khối của máy phát vô tuyến trong WCDMA (hình 2.1). Lớ p vật lý
bổ sung CRC cho từng khối truyền tải (TB: Transport Block) là đơn vị số liệu gốc
cần xử lý nhận đượ c từ lớ p MAC (Medium Access Control: Điều khiển truy nhập
trung gian) để phát hiện lỗi ở phía thu. Sau đó số liệu được mã hóa kênh và đan
xen. Mã hóa nguồn thực hiện biến đổi tương tự sang số và loại bỏ các thông tin
Kênh truyền tải A
CộngCRC
Phân đoạnkhối mã
Mã hóakênh
Phối hợ ptốc độ
Đanxen
Số liệuphát
Các bíthoa tiêu
Ghép
Anten
Điềuchế
QPSK
Trảiphổ
Bộ lọcNiquist
cosin tăngcăn hai
D/A
Điều chế vuông
góc
Biến đổinâng tần
Bộ khuếchđại phát
TPC
Kênh truyền tải B
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 41/124
41
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
thừa không cần thiết. Mật mã hóa để ngăn sự xâm nhập và can thiệp vào luồng
thông tin. Mã hóa kênh nhằm giảm yêu cầu đối với độ rộng băng tần và trả giá
bằng tỉ số tín hiệu trên tạp âm và xác suất lỗi. Số liệu sau đan xen đượ c bổ sung
thêm các bit điều khiển công suất phát TPC (Transmit Power Control), đượ c sắp
xếp lên các nhánh I và Q của QPSK và đượ c trải phổ hai lớ p (trải phổ và ngẫu
nhiên hóa). Chuỗi chip sau ngẫu nhiên hóa đượ c giớ i hạn trong băng tần 5 MHz
bằng bộ lọc Niquist cosin tăng căn hai (hệ số dốc 0,22) và đượ c biến đổi thành
tương tự bằng bộ biến đổi D/A để đưa lên điều chế vuông góc cho sóng mang. Tín
hiệu trung tần (IF) sau điều chế đượ c biến đổi nâng tần vào sóng vô tuyến (RF)
trong băng tần 2 GHz, sau đó được đưa lên khuếch đại trướ c khi chuyển đến anten
để phát vào không gian.
Máy thu
Hình 2.2. Máy thu vô tuyế n
Tại phía thu, tín hiệu thu đượ c khuếch đại bằng bộ khuếch đại tạp âm nhỏ,
sau đó được đưa vào tầng trung tần (IF) thu rồi đượ c khuếch đại tuyến tính bở i bộ
khuếch đại AGC. Sau khuếch đại AGC, tín hiệu đượ c giải điều chế để đượ c các
Anten
Số liệuđã
khôiphục
Bộ tìm đườ ng truyền
Ngânhàng giảitrải phổ
Bộ kếthợ p
RAKE
Giảiđan xen
Bộ khuếchđại âm thấp
Biến đổihạ tần
Bộ lọc Niquist cosintăng căn hai
Khuếchđại AGC A/D
Giải mãkênh
Đo SIR Bộ tạo
lệnh TPCKênh tru ền tải B
Kênh truyền tải A
Phát hiệnlỗi khối
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 42/124
42
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
thành phần I và Q. Các tín hiệu tương tự của các thành phần này đượ c biến đổi
thành số tại bộ biến đổi A/D sau đó tín hiệu qua bộ lọc Nyquist coin tăng căn hai
và đượ c phân chia theo thờ i gian vào một số thành phần đườ ng truyền có các thờ i
gian trễ truyền sóng khác nhau. Sau giải trải phổ cho các thành phần này, chúng
đượ c kết hợ p lại bở i bộ kết hợ p máy thu RAKE, tín hiệu tổng đượ c giải đan xen,
giải mã kênh, đượ c phân thành các khối truyền tải TB và đượ c phát hiện lỗi. Cuối
cùng chúng được đưa đến lớp cao hơn.
Trong hệ thống thông tin di động, các bướ c xử lý số và tín hiệu sau đây
đượ c thực hiện:
- Mã hóa nguồn
- Cộng CRC cho từng khối truyền tải hoặc khung vô tuyến
- Mã hóa kênh
- Đan xen
- Phối hợ p tốc độ
- Điều chế
Ở phần dướ i sẽ xét nguyên lý của các bướ c nói cho các thiết bị vô tuyến.
2.2 MÃ HÓA KIỂM SOÁT LỖI
Có hai phương pháp để sửa lỗi là: Mã hóa kênh (Sửa lỗi thuận - FEC) và
yêu cầu phát lại tự động (ARQ). Trong hệ thống WCDMA sử dụng phương pháp
mã hóa kênh (FEC) do có băng thông rộng nhờ quá trình trải phổ tín hiệu bằng các
mã ngẫu nhiên, việc sử dụng này có thể làm tăng thêm độ lợ i xử lý (so với độ lợ i
xử lý sau khi trải phổ)
Có ba loại mã kiểm soát lỗi đượ c sử dụng trong WCDMA là:
- Mã khối tuyến tính hay cụ thể là mã vòng
- Mã xoắn
- Mã turbo
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 43/124
43
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Trong ba loại mã trên, mã vòng đượ c sử dụng để phát hiện lỗi, còn hai loại
mã còn lại đượ c sử dụng để sửa lỗi. Mã Turbo chỉ đượ c sử dụng ở các hệ thống
thống tin di động thế hệ thứ ba khi tốc độ bit cao.
2.2.1 Mã vòng
Mã vòng cho phép kiểm tra độ dư vòng (CRC: Cyclic Redundancy Cheek)
hay chỉ thị chất lượ ng khung ở các khung bản tin. Mã vòng là một tập con của mã
khối tuyến tính. Bộ mã hóa được đặc trưng bằng đa thức tạo mã. Cứ k bit đầu vào
thì bộ tạo mã sẽ cho ra một từ mã n bit, trong đó n-k bit là các bit CRC đượ c bổ
sung vào k bit đầu vào. Tỉ số được gọi là tỉ lệ mã với là số bitđưa thêm vào bộ mã hóa cùng với số bit được truyền. Do n bit ra chỉ phụ thuộc
vào k bit thông tin đầu vào, bộ tạo mã không cần nhớ và có thể được thể hiện bằng
mạch logic tổ hợp.
Ở mã này, từ mã được rút ra từ hai đa thức:
Đa thức tạo mã g(x) hay còn được gọi là đa thức sinh có bậc r
Đa thức bản tin u(x).
Từ mã này được tính toán như sau:
- Nhân đa thức bản tin u(x) với
- Chia tích u(x). vừa thực hiện ở trên cho đa thức sinh g(x) để
được phần dư b(x).
-
Kết hợp tích u(x). với phần dư b(x) ta được đa thức từ mã:- u(x). + b(x)
Trong hệ thống WCDMA, các đa thức sinh có thể đượ c sử dụng là:
gCRC24(x) =
gCRC16(x) =
gCRC12(x) =
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 44/124
44
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
gCRC8(x) =
Hình 2.3. M ạch mã hóa vòng với đa thứ c sinh
g(x) = 1+ g1x + g2 +…+ gn-k
2.2.2 Mã xoắn
Các mã vòng đượ c gọi là các mã không có sự ghi nhớ , các từ mã hoặc các
bit thêm vào chỉ là một hàm của khối bit hiện tại. Trái lại, các mã xoắn
(Convolutional Code) hoạt động có sự ghi nhớ. Đối vớ i các mã xoắn, các bit sau
khi mã hóa là các hàm của các bit thông tin và các hàm của độ dài giớ i hạn. Đặc
biệt, mỗi bit sau khi mã hóa (tại đầu ra của bộ mã hóa xoắn) là một tổ hợ p tuyến
Một khâu của thanh ghi dịch
Cổng XOR
g2g1g0 gn-k
Thông tin u(x).
Các số kiểm tra chẵn lẻ
Cổng
b0 b1 b2 bn-k
gMối liên kết: g = 1: Có liên kết
g = 2: Không có liên kết
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 45/124
45
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
tính của một số bit thông tin trướ c đó (n bit mã đượ c tạo ra không chỉ phụ thuộc
vào k bit đầu vào).
Mã xoắn xác định bở i các thông số sau:
- Tỉ lệ mã r = k/n
- Độ dài hữu hạn của k bit đầu vào (phụ thuộc vào số phần tử nhớ của
thanh ghi dịch tạo nên bộ mã hóa)
Một bộ mã hóa xoắn gồm một thanh ghi dịch tạo thành các phần tử nhớ , các
đầu ra của các phần tử nhớ đượ c cộng lại vớ i nhau theo một quy luật nhất định để tạo nên các chuỗi mã, sau đó các chuỗi này đượ c ghép xem vớ i nhau tạo chuỗi mã
đầu ra.
2.2.3 Mã hóa turbo
Bộ mã hóa turbo (hình 2.4) bao gồm hai bộ mã hóa xoắn theo phương pháp
đệ quy RSC1 và RSC2 và một bộ đan xen turbo bên trong bộ mã hóa turbo.
Đan xen
RSC1
RSC1
bk x1
x2
x3
Giải đan xen
Giải đan xen
Giải đan xen
Giải mã1
Giải mã2y
y1
y2
L
L
bkL
Sau m tương tác
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 46/124
46
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 2.4. C ấ u hình bộ mã hóa và giải mã turbo
Máy thu sẽ đưa vào bộ giải mã turbo (tái tạo) các kênh đã đan xen đến từ
đầu ra của bộ thu RAKE quyết định mềm (y1, y2, y3). Trong thuật toán giải mã lặp
của bộ giải mã turbo thì bộ giải mã 1 sẽ tính toán thông tin ra L theo y1, y2 và Le
phản hồi về bộ giải mã 1 để lặp lại quá trình trên. Sau m phép lặp, chuỗi số liệuphát sẽ đượ c khôi phục bở i một ngưỡ ng quyết định (quyết định cứng) thep tỉ lệ
loga gần đúng (LLR) là L(bk). LLR cho ra bit giải mã bk. L(bk) đượ c biểu diễn bở i
phương trình sau:
L(bk) = ln [P(bk= +1)/P(bk= -1)] (2.1)
Trong phương trình này, P(bk= +1) và P(bk= -1) là các xuất tương ứng để
bk= +1 và bk= -1. Trong WCDMA, mã hóa kênh sử dụng mã xoắn cho truyền số liệu tốc độ thấp và tín hiệu thoại còn mã turbo đượ c sử dụng cho truyền số liệu tốc
độ cao 64 kbps hoặc 384 kbps.
2.3 PHỐI HỢP TỐC ĐỘ VÀ ĐAN XEN
2.3.1 Phối hợ p tốc độ
Mã hóakênh
r = 1/3
Phântáchbit Thuật toán
phối hợ ptốc độ
Y
….11x10101x… Y’
X ….111101011…
….11x10101x…
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 47/124
47
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 2.5. Trích bỏ các kênh TrCH đƣợ c mã hóa turbo
Phối hợ p tốc độ có nghĩa là lặp hoặc trích bỏ các ký hiệu ở kênh truyền tải
(viết tắt là TrCH) để đạt đượ c tốc độ ký hiệu như nhau cho các kênh có tốc độ bit
khác nhau ở các cấu hình vô tuyến khác nhau. Lớ p cao sẽ ấn định thuộc tính của
phối hợ p tốc độ cho từng TrCH. Thuộc tính này là bán cố định và chỉ có thể thay
đổi theo thông báo của lớ p cao. Thuộc tính phối hợ p tốc độ đượ c sử dụng để tính
số bit cần lặp hoặc trích bỏ.
Ta xét trích bỏ cho mã turbo ở WCDMA để làm ví dụ cho phối hợ p trích bỏ để phối hợ p tốc độ áp dụng riêng rẽ cho Y và Y’. Trích bỏ không áp dụng cho X
(trừ các bit đuôi mã lướ i) nên cần tách riêng các chuỗi bit X, Y, Y’. Chức năng
phân tách bit sẽ trong suốt đối với các TrCH không đượ c mã hóa các kênh TrCH
mã hóa xoắn và các kênh mã hóa turbo đượ c lặp.
2.3.2 Đan xen
Đan xen đượ c thực hiện trên nguyên tắc là luồng ký hiệu phát đượ c viết vàomột ma trận nhớ gồm các hàng và các cột theo trình tự phát, sau đó được đọc ra từ
ma trận này theo các địa chỉ được xác định bở i một quy định nào đó để bảo đảm
việc hoán vị vị trí các kí tự.
2.4 CÔNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP CỦA WCDMA
Hệ thống WCDMA sử dụng đa truy nhập phân chia theo mã CDMA hoạt
động ở băng tần rộng.CDMA là phương pháp đa truy nhập mà ở đó mỗi máy đầu cuối đượ c cung
cấp một kênh tần số và một mã duy nhất. Đây là phương thức đa truy nhập dựa
trên nguyên lý trải phổ.
Tồn tại ba phương pháp trải phổ là:
- Trải phổ theo chuỗi trực tiếp (DS: Direct Sequency)
- Trải phổ theo nhảy tần (FH: Frequency)
- Trải phổ theo nhảy thờ i gian (TH: Time Hopping)
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 48/124
48
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
2.4.1 Các hệ thống thông tin trải phổ
Trong các hệ thống thông tin thông thường độ rộng băng thông là vấn đề
quan tâm chính và các hệ thống này đượ c thiết kế để sử dụng càng ít độ rộng băng
thông càng tốt. Trong các hệ thống điều chế biên độ song biên, độ rộng băng thông
cần thiết để phát một nguồn tín hiệu tương tự gấp hai lần độ rộng băng thông của
nguồn này. Trong các hệ thống điều tần độ rộng băng thông này có thể bằng vài
lần độ rộng băng thông nguồn phụ thuộc vào chỉ số điều chế. Đối vớ i một số tín
hiệu số, độ rộng băng thông chính xác cần thiết trong trườ ng hợ p này phụ thuộc
vào kiểu điều chế (BPSK, QPSK..).
Trong các hệ thống thông tin trải phổ (SS: Spread Strectrum) độ rộng băng
thông của tín hiệu đượ c mở rộng, thông thường hàng trăm lần trước khi đượ c phát.
Khi chỉ có một ngườ i sử dụng trong băng thông SS, sử dụng băng thông như vậy
không có hiệu quả. Tuy nhiên ở môi trườ ng nhiều ngườ i sử dụng, những ngườ i sử
dụng này có thể dùng chung một băng thông SS (trải phổ) và hệ thống trở nên sử
dụng băng thông có hiệu suất cao mà vẫn duy trì được các ưu điểm của trải phổ.
Một hệ thống thông tin số đượ c coi là SS nếu:- Tín hiệu đượ c phát chiếm độ rộng băng thông lớn hơn độ rộng băng
thông tối thiểu cần thiết để phát thông tin.
- Trải phổ đượ c thực hiện bằng một ma trận độc lập vớ i số liệu.
2.4.2 Nguyên lý chung của DSSS và áp dụng DSSS vào CDMA
Hệ thống WCDMA sử dụng DSSS. Hệ thống DSSS đạt đượ c trải phổ bằng
cách nhân tín hiệu nguồn vớ i một tín hiệu giả ngầu nhiên có tốc độ chip (Rc =1/Tc, Tc là thờ i gian một chip) cao hơn nhiều tốc độ bit (Rb = 1/Tb, Tb là thờ i gian
một bit) của luồng số liệu cần phát.
Quá trình trải phổ (hình 2.6) trong đó Tb = 10Tc. Sơ đồ đơn giản của bộ trải
phổ DSSS (hình 2.6 a), luồng số liệu cần truyền là x có tốc độ là Rb đượ c nhân vớ i
một mã trải phổ c có tốc độ là Rc để đượ c luồng đầu ra là y có tốc độ là Rc lớn hơn
rất nhiều so vớ i tốc độ Rb của luồng vào.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 49/124
49
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Tại phía thu luồng y thức hiện nhiệm vụ giải trải phổ để khôi phục lại luồng
x bằng cách nhân luồng này vớ i mã trải phổ c giống như phía phát:
x = y×c
Rc Rb
x
c
y = c×x
a. Sơ đồ tr ải phổ DSSSx(t
t
Tb
t
Tc
Tb = 15Tcy(t
t
TcTb = 15Tc
Tb = 15Tcc(t
f X(f)
B = Rc
Bss = Rc
C(f)
Y(f
f
f
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 50/124
50
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 2.6. Tr ải phổ chuỗ i tr ự c tiế p (DSSS)
Trong công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã dựa trên CDMA, một tập
mã trực giao đượ c sử dụng và mỗi ngườ i sử dụng đượ c gắn một mã trải phổ riêng.
Các mã trải phổ này phải đảm bảo điều kiện trực giao, giả sử c là mã trải phổ thì
điều kiện trực giao là:
1. Tích hai mã giống nhau bằng 1: ci×ci =1
2. Tích hai mã khác nhau sẽ là một mã mớ i trong tập mã: ci×c j = ck
3. Nếu có số bit 1 bằng số bit -1 trong một mã hay:
∑ (2.2)
Trong đó N là số chip và Ck là giá trị chip k trong một mã.
Trong hệ thống WCDMA có nhiều ngườ i sử dụng một tài nguyên vô
tuyến. Nếu xét một hệ thống gồm K ngườ i sử dụng, thì sau trải phổ những ngườ i
sử dụng này sẽ phát vào không gian tập các tín hiệu sau:
∑ ∑ (2.3)
Ta xét quá trình xử lý tín hiệu tại một máy thu k bất kì nào đó. Máy thu này
sẽ phải có nhiệm vụ là lấy ra tín hiệu xk mong muốn từ tập các tín hiệu trên, và loại
bỏ các tín hiệu còn lại (những tín hiệu này đượ c gọi là nhiễu đồng kênh vì trong hệ
thống CDMA chúng đượ c phát trên cùng một tần số).
Để máy k bất kỳ có thể lấy đượ c tín hiệu xk, theo nguyên tắc trải phổ và giải
trải phổ ở mục trên thì ta phải nhân tín hiệu thu đượ c (2.3) vớ i mã giải trải phổ
riêng của xk là ck và áp dụng quy tắc trực giao ở trên ta có:
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 51/124
51
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
∑ (2.4)
Trong biểu thức (2.4), yk là thông tin máy k thu đượ c, thành phần thứ nhấtbên vế phải là tín hiệu máy thu k mong muôn thu (thông tin hữu ích), còn thành
phần thứ hai là nhiễu của những ngườ i sử dụng khác đượ c gọi là MAI (Multiple
Access Interferrence: Nhiễu đa ngườ i sử dụng). Để loại bỏ thành phần thứ hai,
máy thu sử dụng bộ lọc tương quan trong miền thờ i gian kết hợ p vớ i bộ lọc tần số
trong miền tần số.
Quá trình giải trải phổ và lọc ra tín hiệu hữu ích tại một máy thu k bất kỳ
trong một hệ thống CDMA có K ngườ i sử dụng (hình 2.7.) vớ i giả thiết công suất
phát từ K máy như nhau tại đầu vào máy thu k. Sơ đồ giải trải phổ DSSS (hình
2.7.a), phổ của tín hiệu tổng được phát đi từ K máy phát sau trải phổ (hình 2.7.b),
phổ của tín hiệu sau giải trải phổ tại máy thu thu k (hình 2.7.c) và phổ của tín hiệu
sau bộ lọc thông thấp với băng thông bằng Rb (hình 2.7.d).
Từ hình 2.7 ta thấy tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SIR: Signal to Interference
Ratio) là tỷ số giữa diện tích hình chữ nhật (phần tô đậm) trên hình 2.7c và diệntích phần tô đậm trên hình 2.7d: SIR = S1 /S2.
Lọc thông
thấp B = Rb
ck
yk
Hình a. Sơ đồ giải trải phổ DSSS
S1Xk(f)
XK(f)
X2(f)
X1(f)f
XK(f)
Xk(f)
X2(f)
X1(f)f
Xk(f)
S2
MAI
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 52/124
52
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 2.7. Quá trình giải tr ải phổ và lọc tín hiệu của ngƣờ i sử d ụng k t ừ t ậ p K
ngƣờ i sử d ụng
2.4.3 Hệ thống DSSS-BPSK
Máy phát DSSS BPSK
Hình 2.8. Sơ đồ khố i của máy phát DSSS BPSK
Dữ liệu hoặc tin tức b(t) nhận các giá trị ±1. Tín hiệu b(t) đượ c trải phổ bằng
tín hiệu trải phổ c(t) bằng cách nhân hai tín hiệu này vớ i nhau. Tín hiệu nhận đượ c
b(t)c(t) sau đó được điều chế cho sóng mang sử dụng BPSK, cho ta tín hiệu
DS/SS –BPSK xác định theo công thức:
b(t)=Ab(t)c(t)cos(2f Пct+θ) (2.5)
b(t)c(t)
Tín hiệu nhị phân
Bộ điều chế BPSK
Sóng mangAcos(2Пf ct + θ)
Tín hiệu PN nhị phân
Tín hiệu DS/SS-BPSKS = Ab(t)c(t)sin(2Пf ct + θ)
b(t)
c(t
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 53/124
53
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Trong đó: A là biên độ , f c tần số và θ là pha của sóng mang
Trong rất nhiều ứng dụng một bản tin bằng một chu kỳ của tín hiệu PN,
nghĩa là T=NTc.
Máy thu DSSS BPSK
Mục đích của máy thu là lấy ra bản tin b(t) (tín hiệu thu đượ c gồm tín đượ c
hiệu phát và tạp âm). Do tồn tại trễ truyền lan nên tín hiệu thu đượ c là:
s(t-τ) = Ab(t-τ)c(t-τ)cos[2Пf c(t-τ)+θ’] + n(t) (2.6)
trong đó: n(t) là tạp âm của kênh và đầu vào máy thu.
Để mô tả lại quá trình khôi phục lại bản tin ta giả thiết không có tạp âm.
Trướ c hết tín hiệu đượ c giải trải phổ để đưa từ băng tần rộng về băng tần hẹp sau
đó giải điều chế để nhận đượ c tín hiệu băng gốc. Để giải trải phổ, tín hiệu thu đượ c
nhân vớ i tín hiệu (đồng bộ) PN c(t-τ) đượ c tạo ra ở máy thu.
w(t) = Ab(t-τ)c2(t-τ)cos[2θf c(t-τ)+ θ’]
= Ab(t-τ)cos[2Пf c(t-τ)+ θ’] (2.7)
Vì c2(t) = 1 trong đó θ’ = θ-2Пf cτ. Tín hiệu nhận đượ c là một tín hiệu băng
hẹp với độ rộng băng tần là 2/T. Để giải điều chế ta giả thiết rằng máy thu biết
đượ c pha θ’ và tần số f c và điểm khởi đầu của từng bit. Tín hiệu w(t) thu đượ c
nhân vớ i tín hiệu sóng mang ta đượ c tín hiệu gốc b(t). Tín hiệu PN đóng vai trò
như một mã đã biết trướ c ở máy thu chủ định do đó nó có thể khôi phục bản tin,
còn các máy thu khác nhìn thì thấy một tín hiệu ngẫu nhiên 1.
s(t-τ) = Ab(t-τ)c(t-τ)sin(2Пf ct + θ’)
Khôi phụcđịnh thờ isymbol
Khôi phụcsóng mang
Đồng bộ PN
Tạo PNtại chỗ
+
-
zi
∫
w(t)
C(t-τ)
sin(2Пf ct + θ’)
Bộ giải điều chế BPSK
ti
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 54/124
54
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 2.9. Sơ đồ máy thu của hệ thố ng DSSS-BPSK
Để máy thu có thể khôi phục bản tin thì máy thu phải đồng bộ vớ i tín hiệu
thu được. Quá trình xác định này đượ c gọi là quá trình đồng bộ, thường đượ c thực
hiện hai bướ c là bắt và bám mã. Quá trình nhận đượ c ti gọi là quá trình khôi phục
đồng hồ STR (Symbol Timing Recovery: Định thờ i). Quá trình nhận đượ c θ’ cũng
như f c là quá trình khôi phục sóng mang.
2.4.4 Hệ thống DSSS-QPSK
Sơ đồ khối chức năng của máy phát DSSS-QPSK như trên hình 2.10 cùng
vớ i các biểu đồ dạng sóng tại các điểm khác nhau. Nó gồm hai nhánh: Nhánh cùng
pha và nhánh vuông pha.
Sơ đồ máy phát của hệ thống DSSS-QPSK
Tạo chuỗiPN1
Bộ điều chế (BPSK
Bộ điều chế (BPSK)
Dịch П/2
Acos(2Пf ct + θ(t))
c2(t)b(t)
b(t)
S1(t)
S2(t)
S(t)Tạo chuỗiPN1
Acos(2Пf ct + θ(t))
c1(t)b(t)
c1(t)
c2(t
Tín hiệuDSSS-QPSK
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 55/124
55
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 2.10. Sơ đồ tr ải phổ DSSS-QPSK
Trong ví dụ này cùng một dữ liệu vào là b(t) điều chế các tín hiệu PN c1(t)và c2(t) trong cả hai nhánh. Tín hiệu DS/SS-QPSK là:
s(t) = s1(t) + s2(t)
= Ab(t)c1(t)sin(2Пf ct + θ) + Ab(t)c2(t)cos(2Пf ct + θ)
= √ A sin(2Пf ct + θ + γ(t)) (2.8)
Trong đó: γ(t) = ( )
П /4 c1(t) b(t) = 1 & c2(t) b(t) = 13П /4 c1(t) b(t) = -1 & c2(t) b(t) = 1 (2.9)
5П /4 c1(t) b(t) = -1 & c2(t) b(t) = -1
7П /4 c1(t) b(t) = 1 & c2(t) b(t) = -1
Như vậy tín hiệu s(t) có thể nhận 4 pha khác nhau: θ + П/4, θ + 3П/4, θ +
5П/4 và θ + 7П/4.
Sơ đồ máy thu DSSS-QPSK
Hình 2.11. Sơ đồ khố i máy thu DSSS-QPSK
Các thành phần cũng pha và vuông pha đượ c giải trải phổ riêng biệt bở i
c1(t) và c2(t). Giả sử độ trễ truyền lan là τ thì tín hiệu tớ i sẽ là (bỏ qua tạp âm).
s(t - τ) = Ab(t - τ)c1(t - τ)sin(2Пf ct + θ’) + Ab(t - τ)c2(t - τ)cos(2Пf ct + θ’)
=
+
-
zi
∫
u(t)c1(t-τ)
c2(t-τ)
sin(2Пf ct + θ’)
cos(2Пf ct + θ’)
s(t-τ)
u1(t)
u2(t)
w1(t)
w2(t)
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 56/124
56
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
trong đó θ’ = θ - 2Пf cτ. (2.10)
Các tín hiệu trướ c bộ cộng là:
u1(t) = Ab(t - τ)(2Пf ct + θ’) + Ab(t - τ)c1(t - τ)c2(t - τ)sin(2Пf ct + θ’)cos(2Пf ct
+ θ’)
= Ab(t - τ)[1- cos(4Пf ct + 2θ’)]+Ab(t - τ)c1(t - τ) c2(t - τ) sin(4Пf ct + 2θ’)
u2(t) = Ab(t - τ)(2Пf ct + θ’) + Ab(t - τ)c1(t - τ) c2(t - τ)sin(2Пf ct + θ’)cos(2Пf ct
+ θ’)
= Ab(t - τ)
[1- cos(4Пf ct + 2θ’)]+Ab(t - τ)c1(t - τ) c2(t - τ)
sin(4Пf ct + 2θ’)
Tổng của các tín hiệu u1(t) và u2(t) đượ c lấy tích phân trên một khoảng bit,
tạo ra zi = AT nếu bit tin tương ứng là +1 hay zi = -AT nếu bit tin tương ứng là -1,
vì tất cả các số hạng có tần số 2f c đều có trung bình bằng 0. Do đó, lối ra của bộ so
sánh là +1 (hoặc “1” logic) khi bit tin là +1, và bằng -1 (hoặc “0” logic) khi bit tin
là -1.
Hai tín hiệu PN có thể là hai tín hiệu độc lập hoặc có thể lấy từ một tín hiệu
PN.
Các hệ thống DSSS có thể đượ c sử dụng ở các cấu hình khác nhau. Các hệ
thống trên đượ c sử dụng để phát một tín hiệu có tốc độ bit là 1/T bit/s. PG (độ lợ i
xử lý) và độ rộng băng tần bị chiếm bở i tín hiệu DSSS-QPSK phụ thuộc vào các
tốc độ chip của c1(t) và c2(t). Ta cũng có thể sử dụng một hệ thống DSSS-QPSK
để phát hai tín hiệu số 1/T bit/s bằng cách để mỗi tín hiệu điều chế một nhánh. Một
dạng khác có thể sử dụng một hệ thống DSSS-QPSK để phát một tín hiệu số có
tốc độ bit gấp đôi 2/T bit/s bằng cách chia tín hiệu số thành hai tín hiệu có tốc độ
bit 1/T bit/s và để chúng điều chế một trong hai nhánh.
2.4.5 Mô hình hệ thống DS CDMA
Trong trải phổ chuỗi trực tiếp, tín hiệu băng gốc đượ c trải thành băng
rộng bằng mã trải phổ hay mã giả tạp âm PN. Tín hiệu trải phổ có mật độ công
suất thấp (W/Hz). Nó xuất hiện gần như là tạp âm nền đối vớ i máy thu thông
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 57/124
57
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
thườ ng và nói chung chỉ gây nên nhiễu nhỏ. Có thể coi thông tin trải phổ như
thông tin riêng, chỉ máy thu chủ định biết đượ c mã trải mớ i có thể giải trải tín hiệu
trải phổ và giải mã tin tức. Khi hai tín hiệu trải phổ chia sẻ cùng băng tần, sẽ có có
lượ ng xuyên âm hoặc nhiễu lẫ nhau nhất định, tuy nhiên khác vớ i các truyền dẫn
băng hẹp, nhiễu này không có hại. Đó là vì chúng ta có thể thiết kế các mã trải tốt
vớ i các giá trị tương quan chéo thấp sao cho chúng gần như là trực giao, tức hàm
tương quan chéo gần bằng 0. Kết quả là nhiều tín hiệu trải phổ có thể chia sẻ cùng
kênh tần số và sẽ không có nhiễu tương hỗ nghiêm trọng. Dưới đây là hệ thống
DSSS và ứng dụng vào CDMA.
Để tìm hiểu rõ hơn về hệ thống DS-CDMA, ta xét sơ đồ khối của một hệ
thống DS-CDMA điển hình (hình 2.12.). Ở sơ đồ này, có k tín hiệu của các ngườ i
sử dụng khác nhau phát đồng thờ i tớ i máy thu. Mỗi tín hiệu phát đượ c gán một chỉ
số k, trong đó k = 1, 2, ..,K. Dạng sóng số liệu cơ số hai (±) dk(t) là hàm chữ nhật
có biên độ +1 hay -1 và có thể đổi dấu sau Tb giây. Dạng sóng trải phổ (±) ck(t)
cũng có hình chữ nhật nhưng nó tuần hoàn và có tốc độ cao hơn nhiều so vớ i tốc
độ bit số liệu. Ta coi rằng thờ i gian 1 bit số liệu (Tb giây) chứa đúng 1 chu kỳ (Nchip) mã trải phổ sao cho tốc độ chip = N/Tb = 1/Tc; trong đó Tc là thờ i gian chip
hay tốc độ chip.
Máy phát DSCDMA
∑ n(t)
r(t)
Lp1,τ1
Lp2,τ2
Lpk,τk
c1(t)
c2(t)
ck(t)
d1(t)
d2(t)
dk(t)
cos(2Пf ct +θ1)
cos(2Пf ct +θ2)
cos(2Пf ct +θk)
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 58/124
58
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Máy thu tƣơng quan
Hình 2.12. H ệ thống DSCDMA: Máy phát và máy thu tƣơng quan
Vì thế tốc độ chip (ký hiệu là Rc) gấp N lần tốc độ bit (Rb= 1/Tb), dạng sóng
của trải phổ chuỗi trực tiếp là:
S j(t) = dk(t)c j(t) cos(2Пf ct + θ j) (2.11)
Có độ rộng băng tần truyền dẫn gần bằng B = 1/Tc = N/Tb, lớ n gấp N lần
độ rộng băng truyền dẫn cần thiết thông thường đối vớ i BPSK.Giả thiết rằng máy thu đang giải mã luồng bit phát k. Trướ c hết, nó phải
đồng bộ với đồng hồ của máy phát k. Sau đó nó giải trải phổ bằng cách nhân vớ i
ck(t – τk), loại bỏ sóng mang bằng phương pháp nhất quán (nhân
vớ i cos(2Пf ct +θrk)) và sau đó tích phân trong khoảng thờ i gian Tb giây để
khôi phục lại năng lượ ng số liệu và đồng thờ i loại bỏ tạp âm ngoài băng.
Thông số θrk = θk - 2Пf cτk ở bộ dao động nội máy thu, được đánh giá (chẳng
hạn nhờ mạch đồng bộ vòng khóa pha)
Đầu ra của bộ tương quan đượ c lấy mẫu sau đó đưa đến mạch ngưỡ ng (bộ
phân biệt) và bit số liệu + đượ c quyết định nếu mẫu > 0V và là – nếu ngượ c lại.
∫
1
ck(t) cos(2Пf ct +θrk)
“1”
“-1”
d'k(t –τk)r(t)
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 59/124
59
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
2.5 NGẪU NHIÊN HÓA
Khái niệm trải phổ vừa được xét trong mục 2.4. Ngoài trải phổ, một bộ
phận của máy phát sẽ thực hiện việc ngẫu nhiên hóa. Quá trình này cần thiết để
phân biệt các UE và các node B.
Ngẫu nhiên hóa được thực hiện thêm, vì thế nó không làm thay đổi độ rộng
băng tần, nhưng cho phép phân biệt các tín hiệu từ các nguồn khác nhau. Hình
2.13 cho thấy quan hệ giữa tốc độ chip trong kênh với trải phổ và ngẫu nhiên hóa
ở UTRA. Tốc độ chip điều chế trải phổ ở WCDMA là 3,84 Mcps. Vì vậy tốc độ
chip đã đạt được khi trải phổ bằng các mã định kênh nên tốc độ ký hiệu khôngthay đổi khi ngẫu nhiên hóa.
Hình 2.13. Quan hệ giữ a tr ải phổ và ngẫ u nhiên hóa
2.6 CÁC MÃ TRẢI PHỔ DÙNG TRONG WCDMA
Khái niệm trải phổ đượ c áp dụng cho các kênh vật lý. Có hai giai đoạn, đầu
tiên là định kênh, trong đó mỗi ký hiệu số liệu đượ c chuyển thành một số chip nhờ
vậy tăng độ rộng phổ tín hiệu. Số chip trên một ký hiệu (hay tỷ số giữa tốc độ chip
và tốc độ ký hiệu) đượ c gọi là hệ số trải phổ (SF: Spectrum Factor), hay nói cách
khác SF=Rs /Rc trong đó R s là tốc độ ký hiệu còn Rc là tốc độ chip. Hệ số trải phổ
là một giá trị khả biến, ngoại trừ đối vớ i kênh chia sẻ đườ ng xuống vật lý tốc độ
cao (HS-PDSCH ) trong HSDPA có SF=16. Thứ hai là ngẫu nhiên hóa để tăng
tính trực giao trong đó một mã ngẫu nhiên hóa đượ c trộn vớ i tín hiệu trải phổ. Mã
ngẫu nhiên hoá đượ c xây dựng trên cơ sở mã Gold.
Mã định kênh Mã ngẫu nhiên hóa
Tốc độ chipTốc độ chipTốc độ bit
Số liệu
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 60/124
60
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Trong quá trình định kênh, các ký hiệu số liệu đượ c nhân vớ i một mã
OVSF (Orthogonal Variable Spread Factor: Mã trực giao hệ số khả biến) đồng bộ
về thờ i gian vớ i biên của ký hiệu. Trong 3GPP, OVSF đượ c sử dụng cho các tốc
độ ký hiệu khác nhau và đượ c ký hiệu là Cch,SF,k trong đó SF là hệ số trải phổ của
mã và k là số thứ tự mã (0 k SF-1). Các mã định kênh có các tính chất trực
giao và đượ c sử dụng để phân biệt các thông tin được phát đi cùng từ một nguồn:
- Các kết nối khác nhau trên đườ ng xuống trong cùng một ô trên
đườ ng xuống và giảm nhiễu nội ô (1)
-
Các kênh số liệu vật lý đườ ng lên từ một UE (2)Trên đườ ng xuống các mã OVSF trong mộ ô bị hạn chế vì thế cần đượ c
quản lý bởi RNC, tuy nhiên điều này không xẩy ra đối với đườ ng lên.
Khi chọn mã định kênh để chúng không tương quan vớ i nhau. Chẳng hạn
khi đã chọn mã Cch,8,4=+1-1+1-1+1-1+1-1, không đượ c sử dụng mã Cch,16,8=+1-
1+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1; vì hai mã này hoàn toàn giống nhau (tích của
chúng bằng 1) và chúng sẽ gây nhiễu cho nhau.
Hình 2.14. Cây mã định kênh
Các mã OVSF chỉ hiệu quả khi các kênh được đồng bộ hoàn hảo tại mức ký
hiệu. Mất tương quan chéo do truyền sóng đa đường đượ c bù trừ bở i thao tác ngẫu
nhiên hóa bổ sung. Vớ i thao tác ngẫu nhiên hóa, phần thực (I) và phần ảo (Q) của
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 61/124
61
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
tín hiệu trải phổ đượ c nhân bổ sung vớ i mã ngẫu nhiên hóa phức. Mã ngẫu nhiên
hóa phức đượ c sử dụng để phân biệt các nguồn phát: Nguồn (1) các ô khác nhau
đối với đườ ng xuống và nguồn (2) các UE khác nhau đối với đườ ng lên. Các mã
này có các tính chất tương quan tốt (trung bình hóa nhiễu) và luôn đượ c sử dụng
để trộn vớ i các mã trải phổ nhưng không làm ảnh hưởng độ rộng phổ tín hiệu và
băng thông truyền dẫn.
Đườ ng truyền giữa node B và UE trong WCDMA chứa nhiều kênh. Có thể
chia các kênh này thành hai loại:
-
Kênh riêng để truyền lưu lượ ng- Kênh chung mang các thông tin điều khiển và báo hiệu
Đườ ng truyền từ UE đến node B đượ c gọi là đường lên, còn đường ngượ c lại
từ node B đến UE đượ c gọi là đườ ng xuống. Trướ c hết ta xét trải phổ cho các kênh
đườ ng lên.
2.7 MÁY THU PHÂN TẬP ĐA ĐƢỜ NG – MÁY THU RAKE
Phadinh đa đườ ng trên kênh vô tuyến dẫn đến phân tán thờ i gian và chọn lọc
tần số làm hỏng tín hiệu thu. Để đánh giá hiện tượ ng phân tán thờ i gian trên đườ ng
truyền vô tuyến, người ta phát đi một xung hẹp (xung kim) và đo đáp ứng xung
này tại phía thu. Đáp ứng thể hiện sự phụ thuộc công suất của các đườ ng truyền
khác nhau đến máy thu vào thờ i gian trễ của các đườ ng truyền này.
Chuỗi tín hiệu giả ngẫu nhiên được phát đi ở CDMA có thuộc tính là các
phiên bản dịch thờ i của nó tại phía thu hầu như không tương quan.
Trạm gốcĐầu cuối di động
t1
t0
t2
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 62/124
62
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 2.15. Truyền sóng đa đƣờ ng
Như vậy một tín hiệu đượ c truyền từ máy phát đến máy thu theo nhiều
đườ ng khác nhau (thờ i gian trễ khác nhau) có thể đượ c phân giải vào các tín hiệu
phadinh khác nhau bằng cách lấy tương quan tín hiệu thu chứa nhiều phiên bản
dịch thờ i của chuỗi giả ngẫu nhiên. Máy thu sử dụng nguyên lý này đượ c gọi là
máy thu phân tập đa đườ ng hay máy thu RAKE (hình 2.16).
Trong máy thu RAKE để nhận đượ c các phiên bản dịch thờ i của chuỗi ngẫu
nhiên, tín hiệu thu phải đi qua đườ ng trễ trước khi đượ c lấy tương quan và đượ c
kết hợp. Đườ ng trễ bao gồm nhiều mắt trễ có thờ i gian trễ bằng thờ i gian một chip
Tc.
Máy thu dịch định thờ i bản sao mã trải phổ từng chip cho từng ký hiệu
thông tin để giải trải phổ ký hiệu trong vùng một ký hiệu. Vớ i tham khảo lý lịch trễ
công suất, máy thu chọn các đườ ng truyền có công suất vượt ngưỡng để kết hợ p
RAKE trên cơ sở số lượ ng bộ tương quan, bộ ướ c tính kênh và bộ bù trừ thay đổi pha. Trong trườ ng hợ p áp dụng thu phân tập không gian hay phân tập giữa các
đoạn ô, lý lịch trễ công suất đượ c tạo ra cho mỗi nhánh và các đườ ng truyền đượ c
chọn từ lý lịch trễ công suất suất tổng hợ p của tất cả các nhánh.
Mức tạp âm nền
Ngưỡ ng chọn đườ ng truyềnĐầura bộ tươngquan
Phương pháp chọn đườ ng truyền để kết hợ p của máy thu RAKE
Tínhiệu
Chọn đườ ng truyền L
Cấu hình máy thu RAKE
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 63/124
63
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình: 2.16. Máy thu RAKE
Trong thực tế, vì các tín hiệu trải phổ gồm nhiễu của các ngườ i sử dụng
khác và các tín hiệu đa đườ ng của kênh ngườ i sử dụng, nên giá trị ngưỡng đượ clập dựa trên mức công suất tạp âm nền và các đườ ng truyền có SIR hiệu dụng (có
công suất thu vượt ngưỡng) đượ c chọn.
Vì MS chuyển động (hoặc môi trườ ng truyền sóng thay đổi khi MS cố
định), nên vị trí đườ ng truyền (thờ i gian trễ) đượ c kết hợ p RAKE cũng sẽ thườ ng
xuyên thay đổi, máy phải định kỳ cập nhật lý lịch trễ đườ ng truyền và cập nhật các
đườ ng truyền đượ c kết hợp RAKE trên cơ sở lý lịch mới (quá trình này đượ c gọi
là tìm kiếm đườ ng truyền vì nó liên quan đến tìm kiếm đườ ng truyền để kết hợ p
RAKE).
2.8 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT
Trong trườ ng hợ p một máy phát gây nhiễu đến gần máy thu k (đến gần
node B chẳng hạn), công suất của máy phát này tăng cao dẫn đến MAI tăng cao, tỷ
số tín hiệu trên nhiễu giảm mạnh và máy thu k không thể tách ra đượ c tín hiệu của
mình. Hiện tượng này đượ c gọi là hiện tượ ng gần và xa. Để tránh hiện tượ ng này
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 64/124
64
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
hệ thống phải điều khiển công suất sao cho công suất thu tại node B của tất cả các
UE đều bằng nhau. Điều khiển công suất trong WCDMA đượ c chia thành:
- Điều khiển công suất vòng hở
- Điều khiển công suất vòng kín
Điều khiển công suất vòng hở đượ c thực hiện tự động tại UE khi nó thực
hiện thủ tục xin truy nhập node B (dựa trên công suất mà nó thu đượ c từ kênh hoa
tiêu phát đi từ B), khi này UE chưa có kết nối với nút này. Còn điều khiển công
suất vòng kín đượ c thực hiện khi UE đã kết nối vớ i node B. Điều khiển công suất
vòng hở lại đượ c chia thành:
Điều khiển công suất vòng trong đượ c thực hiện tại node B. Điều khiển
công suất vòng trong đượ c thực hiện nhanh vớ i 1500 lần trong một giây
dựa trên so sánh SIR thu với SIR đích
Điều khiển công suất vòng ngoài đượ c thực hiện tại RNC để thiết lập
SIR đích cho node B. Điều khiển công suất này dựa trên so sánh tỷ lệ lỗi
khối (BLER) thu đượ c vớ i tỷ lệ đích.
2.9 CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG WCDMA
Thông thườ ng chuyển giao (HO: Handover) đượ c hiểu là quá trình trong đó
kênh lưu lượ ng của một UE đượ c chuyển sang một kênh khác để đảm bảo chất
lượ ng truyền dẫn. Tuy nhiên trong CDMA khái niệm này chỉ thích hợ p cho
chuyển giao cứng còn đối vớ i chuyển giao mềm khái niệm này phức tạp hơn, ta sẽ
xét cụ thể trong phần dưới đây.
Có thể chia HO thành các kiểu HO sau:
HO nội hệ thống xẩy ra bên trong một hệ thống WCDMA. Có thể chia nhỏ
HO này thành
- HO nội hệ thống giữa các ô thuộc cùng môt tần số sóng mang
WCDMA
- HO giữa các tần số (IF-HO) giữa các ô hoạt động trên các tần số
WCDMA khác nhau
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 65/124
65
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
HO giữa các hệ thống (IS-HO) giữa các ô thuộc hai công nghệ truy nhập vô
tuyến (RAT) khác nhau hay các chế độ truy nhập vô tuyến (RAM) khác
nhau. Trườ ng hợp thườ ng xuyên xẩy ra nhất đối vớ i kiểu thứ nhất là HO
giữa các hệ thống WCDMA và GSM/EDGE. Tuy nhiên cũng có thể là IS-
HO giữa WCDMA và hệ thống các hệ thống CDMA khác (cdma20001x).
Ví dụ về HO giữa các RAM là HO giữa các chế độ UTRA FDD và UTRA
TDD.
Có thể có các thủ tục HO sau:
Chuyển giao cứng (HHO) là các thủ tục HO trong đó tất cả các đườ ngtruyền vô tuyến cũ của một UE đượ c giải phóng trướ c khi thiết lập các
đườ ng truyền vô tuyến mớ i
Chuyển giao mềm (SHO) và chuyển giao mềm hơn (hình 2.18) là các
thủ tục trong đó UE luôn duy trì ít nhất một đườ ng vô tuyến nối đến
UTRAN. Trong chuyển giao mềm UE đồng thời đượ c nối đến một hay
nhiều ô thuộc các nút B khác nhau của cùng một RNC (SHO nội RNC)
hay thuộc các RNC khác nhau (SHO giữa các RNC). Trong chuyển giao
mềm hơn UE đượ c nối đến ít nhất là hai đoạn ô của cùng một nút B.
SHO và HO mềm hơn chỉ có thể xẩy ra trên cùng một tần số sóng mang
và trong cùng một hệ thống.
Phụ thuộc sự tham gia trong SHO, các ô trong một hệ thống WCDMA đượ c
chia thành các tập sau đây:
Tập tích cực bao gồm các ô (đoạn ô) hiện đang tham gia vào một kết nốiSHO của UE
Tập lân cận/ tập đượ c giám sát (cả hai từ đượ c sử dụng như nhau). Tập
này bao gồm tất cả các ô được giám sát/đo liên tục bở i UE và hiện thờ i
không có trong tập tích cực
Tập đượ c phát hiện. Tập này bao gồm các ô đượ c UE phát hiện nhưng
không thuộc tập tích cực lẫn tập lân cận.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 66/124
66
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 2.17. Chuyể n giao mề m (a) và mềm hơn (b)
CHƢƠNG 3 - GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CỦA MẠNG
WCDMA UMTS
3.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Hệ thống WCDMA UMTS là một trong các tiêu chuẩn của IMT-2000 nhằm
phát triển của GSM để cung cấp các khả năng cho thế hệ ba. WCDMA UMTS sử
dụng mạng đa truy nhập vô tuyến trên cơ sở công nghệ WCDMA và mạng lõi
đượ c phát triển từ GSM/GPRS. WCDMA có thể có hai giải pháp cho giao diện vô
tuyến:
- Ghép song công phân chia theo tần số (FDD: Frequency Division
Duplex)
- Ghép song công phân chia theo thờ i gian (TDD: Time Division Duplex)
Cả hai giao diện này đều sử dụng trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-CDMA). Giải
pháp thứ nhất sẽ đượ c triển khai rộng rãi còn giải pháp thứ hai chủ yếu sẽ đượ c
triển khai cho các ô nhỏ (Micro và Pico). Hiện nay mớ i chỉ có WCDMA/FDD
đượ c triển khai nên chúng ta chỉ xét tớ i giải pháp này.
γ
β
α
a. Chuyển giao mềm giữa haiđoạn ô của hai ô
b. Chuyển giao mềm hơn giữahai đoạn ô của cùng một ô
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 67/124
67
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Giải pháp FDD sử dụng hai băng tần 5 MHz vớ i hai sóng mang phân cách
nhau 190 MHz: Đường lên có băng tần nằm trong dải phổ từ 1920 MHz đến 1980
MHz, đườ ng xuống có băng tần nằm trong dải phổ từ 2110 MHz đến 2170 Mhz.
Độ rộng băng danh định là 5 MHz, ta cũng có thể chọn độ rộng băng từ 4,4 MHz
đến 5 MHz vớ i nấc tăng là 200 KHz. Việc chọn độ rộng băng đúng đắn cho phép
tránh đượ c nhiễu giao thoa nhất là khi khối 5 MHz tiếp theo thuộc nhà khai thác
khác.
Giải pháp TDD sử dụng các tần số nằm trong dải 1900 - 1920 MHz và từ
2010 - 2025 MHz, ở đây đường lên và đườ ng xuống sử dụng chung một băng tần.
Giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD (vì trong bài chỉ nói tớ i giải pháp
WCDMA/FDD nên ta chỉ nói tớ i WCDMA). WCDMA sử dụng phương pháp trải
phổ chuỗi trực tiếp vớ i tốc độ chip là 3,84 Mcps. Trong WCDMA mạng truy nhập
vô tuyến đượ c gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network). Các
phần tử của UTRAN rất khác vớ i các phần tử ở mạng truy nhập vô tuyến của
GSM. Vì thế khả năng sử dụng lại các BTS và BSC của GSM là rất hạn chế. Một
số nhà sản xuất cũng đã có kế hoạch nâng cấp các BTS của GSM cho WCDMA họ sẽ thay thế một số bộ thu phát BTS từ GSM và thay vào đó các bộ thu phát mớ i
cho WCDMA. Một số ít nhà sản suất còn lập kế hoạch xa hơn. Họ chế tạo các
BSC đồng thờ i cho cả GSM và WCDMA. Tuy nhiên đa phần các nhà sản suất phải
thay thế GSM BSC bằng RNC mớ i cho WCDMA.
WCDMA sử dụng rất nhiều kiến trúc của mạng GSM, GPRS hiện có cho
mạng của mình. Các phần tử như MSC, HLR, SGSN, GGSN có thể đượ c nâng cấp
từ mạng hiện có để hỗ trợ đồng thờ i WCDMA và GSM.
Giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD đượ c xây dựng trên ba kiểu kênh:
Kênh logic, kênh truyền tải và kênh vật lý.
Kênh logic được hình thành trên cơ sở đóng gói các thông tin từ lớ p cao
trướ c khi sắp xếp vào kênh truyền tải. Nhiều kênh truyền tải đượ c ghép chúng vào
kênh vật lý. Kênh vật lý đượ c xây dựng trên công nghệ đa truy nhập CDMA kết
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 68/124
68
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
hợ p vớ i FDMA/FDD. Mỗi kênh vật lý được đặc trưng bở i một cặp tần số và một
mã trải phổ.
3.2 KIẾN TRÚC NGĂN XẾP GIAO THỨC CỦA GIAO DIỆN VÔ TUYẾN
Kiến trúc giao diện vô tuyến của WCDMA trên hình 3.1.
Ngăn xếp giao thức của giao diện vô tuyến bao gồm 3 lớ p giao thức:
- Lớ p vật lý (L1): Đặc tả các vấn đề liên quan đến giao diện vô tuyến
như điều chế và mã hóa, trải phổ..
- Lớ p liên kết nối số liệu (L2): Lập khuôn số liệu vào các khối số liệu
và đảm bảo truyền dẫn tin cậy giữa các nút lân cận hay các thực thể
đồng cấp
- Lớ p mạng (L3): Đặc tả đánh địa chỉ và định tuyến
Mỗi khối thể hiện một trườ ng hợ p của giao thức tương ứng. Đườ ng không
liền nét thể hiện các giao diện điều khiển, qua đó giao thức RRC điều khiển và lập
cấu hình các lớp dướ i.
BMC
RRCPDCP
PDCP
RLC
RLC
RLC
RLC
RLC
RLC
RLC RLC
MAC
PHY L1
Các kênh truyền tải
L2 /MAC
Các kênh logic
L2 /RLC
L2 /BMC
L2 /PDCP
L3
Mặt phẳng điều khiển C Mặt phẳng sử dụng U
Điều khiển Điểm truy nhập dịch vụ (SAP) cho thông tin đồng cấp
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 69/124
69
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.1. Kiế n trúc giao thứ c của giao diện vô tuyế n WCDMA
Lớp 3 và RLC đượ c chia thành hai mặt phẳng: Mặt phẳng điều khiển (C-Plane)
và mặt phẳng ngườ i sử dụng (U-Plane). PDCP và BMC chỉ có ở mặt phẳng U.
Trong mặt phẳng C lớ p 3 bao gồm RRC (Radio resource Control: Điều khiển
tài nguyên vô tuyến) kết cuối tại RAN và các lớp con cao hơn: MM (MobilityManagement) và CC (Connection Management), GMM (GPRS Mobility
Management), SM (Session Management) kết cuối tại mạng lõi (CN).
Lớp 2 đượ c chia thành các lớp con: MAC (Medium Access Control: Điều
khiển truy nhập môi trường) và RLC (Radio link Control: điều khiển liên kết),
PDCP (Packet Data Convergence Protocol: Giao thức hội tụ số liệu gói) và BMC
(Broadcast/Multicast Control: Điều khiển quảng bá/ đa phương ).
Lớ p vật lý là lớ p thấp nhất ở giao diện vô tuyến. Lớ p vật lý đượ c sử dụng để
truyền dẫn ở giao diện vô tuyến. Mỗi kênh vật lý ở lớp này được xác định bằng
một tổ hợ p tần số, mã ngẫu nhiên hoá (mã định kênh) và pha (chỉ cho đườ ng lên).
Các kênh đượ c sử dụng vật lý để truyền thông tin của các lớ p cao trên giao diện vô
tuyến, tuy nhiên cũng có một số kênh vật lý chỉ đượ c dành cho hoạt động của lớ p
vật lý.
Để truyền thông tin ở giao diện vô tuyến, các lớ p cao phải chuyển các thôngtin này qua lớp MAC đến lớ p vật lý bằng cách sử dụng các kênh logic. MAC sắp
xếp các kênh này lên các kênh truyền tải trước khi đưa đến lớ p vật lý để lớ p này
sắp xếp chúng lên các kênh vật lý.
3.3 CÁC KÊNH CỦA WCDMA
Các kênh của WCDMA đượ c chia thành các loại kênh sau đây:
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 70/124
70
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
- Kênh vật lý (PhCH): Kênh mang số liệu trên giao diện vô tuyến. Mỗi
PhCH có một trải phổ mã định kênh duy nhất để phân biệt vớ i kênh
khác. Một ngườ i sử dụng tích cực có thể sử dụng các PhCH riêng,
chung hoặc cả hai. Kênh riêng là kênh PhCH dành riêng cho một UE
còn kênh chung đượ c chia sẻ giữa các UE trong một ô.
- Kênh truyền tải (TrCH): Kênh do lớ p vật lý cung cấp cho lớp 2 để
truyền số liệu. Các kênh TrCH đượ c sắp xếp lên các PhCH.
- Kênh Logic (LoCH): Kênh đượ c lớ p con MAC của lớ p 2 cung cấp
cho lớp cao hơn. Kênh LoCH được xác định bở i kiểu thông tin mà
nó truyền.
3.4 KÊNH VẬT LÝ
3.4.1 Các kênh vật lý
Mỗi kênh vật lý đượ c coi là tổ hợ p của tần số, mã ngẫu nhiên, mã định kênh
và cả pha tương đối (đối với đườ ng lên). Lớ p vật lý ảnh hưở ng lớ n lên sự phức tạp
của thiết bị về mặt đảm bảo khả năng xử lý băng tần cơ sở cần thiết ở trạm gốc vàtrạm đầu cuối. Các hệ thống thê hệ ba là các hệ thống băng rộng, vì thế cần thiết
kế các lớ p vật lý đảm bảo tính linh hoạt cho các dịch vụ tương lai
PHYSICALCHANNEL
DPCH
CPCH
DPDCH
DPCCH
CPICH
P-CCPCH
S-CCPCH
SCH
PDSCH
PRACH
PCPCH
AICHPICH
CSICH
CD/CA-ICH
Đườ ng lên
Đườ ng xuống
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 71/124
71
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.2. Các kênh của lớ p vật lý
DPCH (Dedicated Physical Channel: Kênh vật lý riêng)Kênh hai chiều đườ ng xuống, đường lên đượ c ấn định riêng cho UE. Gồm
DPDCH (Dedicated Physical Data Channel: Kênh vật lý số liệu riêng) và DPCCH
(Dedicated Physical Control Channel: Kênh vật lý điều khiển riêng). Trên đườ ngxuống DPDCH và DPCCH đượ c ghép theo thờ i gian vớ i ngẫu nhiên hóa phức còn
trên đường lên đượ c ghép mã I/Q vớ i ngẫu nhiên hóa phức.
DPDCH (Dedicated Physical Data Channel: Kênh vật lý số liệu riêng)
Khi sử dụng DPCH mỗi UE đượ c ấn định ít nhất một DPDCH. Kênh đượ c
sử dụng để phát số liệu ngườ i sử dụng từ lớp cao hơn.
DPCCH (Dedicated Physical Control Channel: Kênh vật lý điều khiển riêng)
Khi sử dụng DPCH, mỗi UE chỉ đượ c ấn định một DPCCH. Kênh đượ c sử
dụng để điều khiển lớ p vật lý của DPCH. DPCCH là kênh đi kèm vớ i DPDCH.
CPICH (Common Pilot Channel: Kênh hoa tiêu chung)
Kênh chung đườ ng xuống. Có hai kiểu kênh CPICH: P-CPICH (Primary
CPICH: CPICH sơ cấp) và S-CPICH (Secondary CPICH: CPICH thứ cấp). P-
CPICH đảm bảo tham chuẩn nhất quán cho toàn bộ ô để UE thu đượ c SCH. KênhS-CPICH đảm bảo tham khảo nhất quán chung trong một phần ô hoặc đoạn ô cho
trườ ng hợ p sử dụng anten thông minh có búp sóng hẹp.
P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel
Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp): Kênh chung đườ ng xuống. Mỗi ô có
một kênh để truyền BCH
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 72/124
72
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel: Kênh vật lý điều
khiển chung thứ cấp) Kênh chung đườ ng xuống. Một ô có thể có một hay nhiều S-
CCPCH. Đượ c sử dụng để truyền PCH và FACH.
SCH (Synchrronization Channel: Kênh đồng bộ)
Kênh chung đườ ng xuống. Có hai kiểu kênh SCH: SCH sơ cấp và SCH thứ
cấp. Mỗi ô chỉ có một SCH sơ cấp và thứ cấp. Đượ c sử dụng để tìm ô.
PDSCH (Physical Downlink Shared Channel: Kênh vật lý chia sẻ đườ ng xuống)
Kênh chung đườ ng xuống. Mỗi ô có nhiều PDSCH (hoặc không có). Đượ csử dụng để mang kênh truyền tải DSCH.
PRACH (Physical Random Access Channel: Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên)
Kênh chung đường lên. Đượ c sử dụng để mang kênh truyền tải RACH.
PCPCH (Physical Common Packet Channel: Kênh vật lý gói chung)
Kênh chung đường lên. Đượ c sử dụng để mang kênh truyền tải CPCH.
AICH (Acquisition Indication Channel: Kênh chỉ thị bắt)
Kênh chung đườ ng xuống đi cặp với PRACH. Đượ c sử dụng để điều khiển
truy nhập ngẫu nhiên của PRACH.
PICH (Page Indication Channel: Kênh chỉ thị tìm gọi)Kênh chung đườ ng xuống đi cặp vớ i S-CCPCH (khi kênh này mang PCH)
để phát thông tin kết cuối cuộc gọi cho từng nhóm cuộc gọi kết cuối. Khi nhận
đượ c thông báo này, UE thuộc nhóm kết cuối cuộc gọi thứ n sẽ thu khung vô tuyến
trên S-CCPCH.CSICH (CPCH Status Indicator Channel: Kênh chỉ thị trạng thái CPCH)
Kênh chung đườ ng xuống liên kết vớ i AP-AICH để phát thông tin về trạng
thái kết nối của PCPCH.
CD/CA-ICH (CPCH Collision Detection/ Channel Assignment Indicator Channel:
Kênh chỉ thị phát hiện va chạm CPCH/ ấn định kênh): Kênh chung đườ ng xuống
đi cặp với PCPCH. Đượ c sử dụng để điều khiển va chạm PCPCH.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 73/124
73
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
3.4.2 Các kênh đƣờ ng lên
3.4.2.1 Cấu trúc kênh DPDCH và DPCCH
Kênh vật lý đườ ng lên sử dụng ghép mã I-Q cho số liệu của ngườ i sử dụng và
thông tin điều khiển lớ p vật lý. Thông tin điều khiển lớ p vật lý đượ c mang bở i
kênh điều khiển lớ p vật lý riêng (DPCCH) vớ i hệ số trải phổ cố định bằng 256.
Thông tin lớp cao hơn bao gồm số liệu của ngườ i sử dụng đượ c mang ở kênh số
liệu vật lý riêng (DPDCH) vớ i dải hệ số trải phổ từ 256 đến 4. Truyền dẫn số liệu
đườ ng lên có thể gồm một hay nhiều kênh số liệu vật lý riêng (DPDCH) vớ i hệ số
trải phổ thay đổi và một kênh điều khiển vật lý (DPCCH) duy nhất vớ i hệ số trải
phổ cố định.
DPCCH sử dụng cấu trúc khe vớ i 15 khe trên một khung vô tuyến 10ms. Một
khe thời gian có độ lâu là 2560 chip. Điều này dẫn đến 2560 chip sẽ có độ rộng là
666 µs. Như vậy độ rộng khe rất gần với độ rộng khe bằng 577 µs. Mỗi khe gồm
bốn trườ ng dành cho các bit hoa tiêu, TFCI (chỉ thị kết hợ p khuôn dạng), các bit
điều khiển công suất phát (TPC: Transmit Power Control) và các bit thông tin
phản hồi (FBI: Feedback Information). Các bit FBI đượ c sử dụng khi sử dụng
phân tập phát vòng kín ở đườ ng xuống. Có tất cả 6 cấu trúc khe cho DPCCH
đườ ng lên. Có các tùy chọn sau: 0, 1 hay hai bit cho FBI và có hoặc không có các
bit TFCI. Các bit hoa tiêu và TPC luôn luôn có mặt và số bit của chúng đượ c thay
đổi để luôn sử dụng hết khe DPCCH. Hình 3.3 cho thấy cấu trúc khung của các
kênh vật lý riêng đườ ng lên, mỗi khung có độ dài 10ms đượ c chia thành 15 khe,
mỗi khe dài Tslot = 2560 chip, tương ứng vớ i một chu kỳ điều khiển công suất.
DPCCH
Số liệu
Ndata bit
Hoa tiêu
N ilot bit
TFCI
NTFCI bit
FBI
NFBI bit
TPC
NTPC bit
Tkhe = 2560 chip, 10.2k bit (k = 0…6)
DPDCH
Khe 0 Khe 2 Khe 3 Khe 14…………..
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 74/124
74
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.3. C ấ u trúc khung vô tuyến cho DPDCH/DPCCH đƣờ ng lên
Trên hình 3.3 xác định số bit trên khe của DPDCH/DPCCH đườ ng lên. Nó
liên quan đến hệ số trải phổ của kênh vật lý như sau: SF = 256/2k.
Như vậy hệ số trải phổ của DPDCH có thể thay đổi từ 256 xuống 4.
3.4.2.2 Cấu trúc kênh PRACH và kênh PCPCH
a. Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý (PRACH)
Đượ c sử dụng để mang RACH. Hình 3.4 ở dướ i là quá trình truy nhập
ngẫu nhiên RACH.
Hình 3.4. Quá trình truy nhậ p ngẫ u nhiên RACH
Các thủ tục truy nhập ngẫu nhiên như sau: UE khởi xướ ng thủ tục truy
nhập ngẫu nhiên RACH bằng cách phát đi một AP (tiền tố truy nhập). Nếu chấp
nhận (OK) thì node B phát AICH (chỉ thị phát hiện bắt) đến UE. Sau đó UE có thể
phát bản tin trên kênh RACH (kênh truy nhập ngẫu nhiên).
UE Node B AP (tiền tố truy nhập)
AICH (chỉ thị bắt)
PRACH (bản tin truy nhập ngẫu nhiên)
OK
Tiền tố Tiền tố Tiền tố Phần bản tin
Tiền tố Tiền tố Tiền tố Phần bản tin
4096 chip 10 ms (Một khung vô tuyến)
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 75/124
75
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.5. C ấ u trúc phát truy nhậ p ngẫ u nhiên
Phát truy nhập ngẫu nhiên ở hình 3.5 gồm một hay nhiều tiền tố dài 4096
chip và một bản tin dài 10 hay 20 ms. UE thông báo độ dài của phần bản tin cho
mạng bằng các chữ ký riêng hoặc các khe truy nhập. Các lớp cao hơn sẽ quy định
chữ ký và khe thờ i gian truy nhập nào đượ c sử dụng cho độ dài bản tin nào.Phần tiền tố của cụm truy nhập ngẫu nhiên gồm 256 lần lặp lại một chữ ký.
Và có 16 tổng số chữ ký đượ c xây dựng trên tập mã Hadamard có độ dài 16, do
vậy phần tiền tố có độ dài là 4096 chip.
Hình 3.6 là cấu trúc khung vô tuyến phần bản tin của RACH. Khung vô
tuyến phần bản tin 10 ms đượ c chia thành 15 khe, mỗi khe dài Tslot= 2560 chip.
Mỗi khe gồm hai phần: Phần số liệu mang thông tin lớ p 2 và phần điều khiển
mang thông tin lớ p 1.
Hình 3.6. C ấ u trúc khung vô tuyế n phần bản tin của RACH
Các phần số liệu và điều khiển được phát đồng thờ i. Phần bản tin dài 20 ms
gồm hai khung vô tuyến liên tiếp của phần bản tin. Phần số liệu gồm 10.2k bit,
Số liệu
Điều khiển
Số liệu (Ndata bit)
Tkhe = 2560 chip, 10.2k bit (k = 0…3)
Hoa tiêu (Npilot bit) TFCI (NTFCI bit)
1 khung vô tuyến: TRACH = 10 ms
Khe 0 Khe 2 Khe 3 Khe 14…………..
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 76/124
76
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
trong đó k = 0, 1, 2, 3 tương ứng vớ i hệ số trải phổ là 256, 128, 64 và 32 cho phần
bản tin.
b. Kênh gói chung vật lý (PCPCH)
Kênh gói chung vật lý (PCPCH) đượ c sử dụng để mang CPCH và đây là sự
mở rộng của RACH. Sự khác biệt chủ yếu so vớ i truyền số liệu ở RACH là kênh
này có thể dành trướ c nhiều khung, và có sử dụng điều khiển công suất (điều này
không cần thiết đối vớ i RACH vì nó chỉ sử dụng một hoặc hai khung). CPCH đi
cặp với DPCCH đườ ng xuống để cung cấp thông tin điều khiển công suất nhanh.
Ngoài ra mạng cũng có một tùy chọn để thông báo cho các đầu cuối phát hiện cáctiền tố điều khiển công suất trướ c khi phát thực sự.
Hình 3.7. Thủ t ục truy nhậ p gói CPCH
Các thủ tục truy nhập ngẫu nhiên CPCH như sau: Dựa trên thông tin khả
dụng của từng kênh PCPCH do CSICH thông báo, UE khởi xướ ng thủ tục truy
nhập CPCH trên kênh chưa sử dụng bằng cách phát đi một AP (tiền tố truy nhập).
Nếu đượ c node B chấp nhận (OK) UE phát đi một CP (tiền tố phát hiện va chạm)
để thông báo rằng nó đã chiếm kênh này. Cuối cùng node B phát đi CD/CA-ICH
(chỉ thị phát hiện va chạm và ấn định kênh) đến UE. Sau đó UE có thể phát gói
trên kênh CPCH (kênh gói chung).
UE Node B CSICH (chit thị trạng thái CPCH)
AP (tiền tố truy nhập)
AP-AICH(chỉ thị bắt tiền tố truy nhập)
OK
CD (tiền tố phát hiện va chạm)
CD/CA-ICH
PCPCH (kênh gói chung)
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 77/124
77
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
3.4.3 Trải phổ và điều chế đƣờ ng lên
3.4.3.1 Trải phổ và điều chế các kênh riêng đƣờ ng lên
Nguyên lý trải phổ cho DPDCH (Dedicated Physical Data Channel: kênh số
liệu vật lý riêng, kênh để truyền lưu lượ ng của ngườ i sử dụng) và DPCCH
(Dedicated Physical Control Channel: kênh điều khiển vật lý riêng; kênh đi cùng
với DPDCH để mang thông tin điều khiển lớ p vật lý) đượ c minh họa trên hình 3.8.
DPDCH1 Cd,1 βd
DPDCH1
Cd,4 βd
DPDCH1
Cd,2 βd
DPDCH1
Cd,3 βd
DPDCH1
Cd,5 βd
DPDCH1
Cd,6 βd
DPCCH
Cc Βc
∑
∑ -sin(ωt)
cos(ωt)
S dch n
I
j
S
I
Q
Cd,i: Mã định kênh dùng để trải phổ để phân biệtkênh.
βd: Hệ số khuếch đại (dùng để điều chỉnh)
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 78/124
78
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.8. Tr ải phổ và điề u chế DPDCH và DPCCH đƣờ ng lên
Một DPCCH và cực đại sáu DPDCH song song giá trị thực có thể đượ c trảiphổ và phát đồng thời. DPCCH luôn đượ c trải phổ bằng mã Cc=Cch,256,0, trong đó
k=0. Nếu chỉ một kênh DPDCH được phát trên đườ ng lên, thì DPDCH1 đượ c trải
phổ vớ i mã Cd,1=Cch,SF,k, trong đó k=SF/4 là số mã OVSF và k=SF/4. Nghĩa là nếu
hệ số trải phổ SF=128 thì k=32. Nếu nhiều DPDCH đượ c phát, thì tất cả DPDCH
đều có hệ số trải phổ là 4 (tốc độ bit kênh là 960 kbps) và DPDCHn đượ c trải phổ
bở i mã Cd,n=Cch,4,k, trong đó k=1 nếu n{1,2}, k=3 nếu n{3,4} và k=2 nếu
n{5,6}. Để bù trừ sự khác nhau giữa các hệ số trải phổ của số liệu, tín hiệu trải
phổ được đánh trọng số bằng các hệ số khuyếch đại ký hiệu là c cho DPCCH và
d cho DPDCH.
Các hệ số khuyếch đại này đượ c tính toán bởi SRNC và đượ c gửi đến UE
trong giai đoạn thiết lập đườ ng truyền vô tuyến hay đặt lại cấu hình. Các hệ số
khuyếch đại nằm trong dải từ 0 đến 1 và ít nhất một trong số các giá trị của c và
d luôn luôn bằng 1. Luồng chip của các nhánh I và Q sau đó đượ c cộng phức vớ inhau và đượ c ngẫu nhiên hóa bở i một mã ngẫu nhiên hóa phức đượ c ký hiệu là
Sdpch,n (hình 3.8). Mã ngẫu nhiên hóa này được đồng bộ vớ i khung vô tuyến, nghĩa
là chip thứ nhất tương ứng với đầu khung vô tuyến.
X
β = 0,5
XX
X X
β = 1
XX
X X
β = 0,5
Trướ c khi ngẫunhiên hóa phức
Các DPDCH đượ cghép mã I/Q vớ ingẫu nhiên hóa
phức
X
X
X
Xβ =1 0,5
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 79/124
79
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.9. Chúm tín hiệu đố i vớ i ghép mã I/Q sử d ụng ngẫ u nhiên hóa phứ c
Các mã ngẫu nhiên hóa phức đượ c tạo ra bằng cách quay pha giữa các chip
trong một chu kỳ ký hiệu trong giớ i hạn 900. Bằng cách này hiệu suất của bộ
khuếch đại (liên quan đến tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình) trong UE
hầu như không đổi không phụ thụ thuộc vào tỷ số giữa DPDCH và DPCCH.
DPCCH và các DPDCH có thể đượ c ngẫu nhiên hóa bằng các mã ngẫu
nhiên dài hoặc ngắn. Có 224 mã ngẫu nhiên hóa dài đườ ng lên và 224 mã ngẫunhiên ngắn đườ ng lên. Vì có thể sử dụng đượ c hàng triệu mã nên không cần quy
hoạch mã đườ ng lên. Số mã ngẫu nhiên cho DPCH (0,.., 16777215), cùng vớ i SF
thấp nhất đượ c phép của mã định kênh (4, 8, 16, 32, 128 và 256) cho phần số liệu
đượ c ấn định bở i các lớp cao hơn, chẳng hạn khi thiết lập kết nối RRC hoặc khi
điều khiển chuyển giao.
3.4.3.2 Trải phổ và điều chế các kênh chung đƣờ ng lênTrải phổ và ngẫu nhiên hóa phần bản tin PRACH đượ c minh họa trên hình
3.10.
Phần số liệuPRACH
Phần điềukhiển
PRACH
Cc
Cd βd
βc
j
Q
I
I+jQ
Sr-msg,n
S
cos(ωt)
-sin(ωt)
I
Q
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 80/124
80
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.10. Tr ải phổ và điề u chế phần bản tin PRACH
Phần điều khiển của bản tin PRACH đượ c trải phổ bằng mã định kênh Cc =Cch,256,m, trong đó m=16.s+15 và s (0 s 15) là chữ ký tiền tố và phần số liệu
đượ c trải phổ bằng mã định kênh Cd = Cch,SF,m, trong đó SF (có giá trị từ 32 đến
256) là hệ số trải phổ sử dụng cho phần số liệu và m = SF.s/16. Phần bản tin
PRACH luôn luôn đượ c trải phổ bằng mã ngẫu nhiên hóa dài. Độ dài của mã ngẫu
nhiên hóa đượ c sử dụng cho phần bản tin là 10ms. Có tất cả là 8192 mã ngẫu
nhiên hóa.
3.4.4 Các kênh đƣờ ng xuống
3.4.4.1 Cấu trúc kênh riêng đƣờ ng xuống (DPCH)
Kênh riêng đườ ng xuống (DCH) đượ c phát trên kênh vật lý riêng đườ ng
xuống. Chỉ có một kiểu kênh vật lý đườ ng xuống. Kênh vật lý riêng đườ ng xuống
(DPCH đườ ng xuống). Trong một kênh DPCH đườ ng xuống, số liệu riêng đượ c
tạo ra bở i lớ p hai và các lớp trên, nghĩa là kênh truyền tải riêng (DCH) đượ c ghép
kênh theo thờ i gian với thông tin điều khiển đượ c tạo ra ở lớ p một (các bit hoatiêu, các lệnh điều khiển công suất phát TPC và một TFCI tùy chọn). DPCH
đườ ng xuống có thể được coi như là ghép kênh theo thờ i gian của hai kênh
DPDCH và DPCCH như đườ ng lên. UTRAN sẽ quyết định có phát TFCI hay
không và nếu đượ c quyết định thì tất cả các UE phải hỗ trợ việc sử dụng TFCI ở
đườ ng xuống.
Khe 0 Khe 1 Khe i Khe 14
Số liệu 1Ndata 1 bit
TPCNTCP bit
TFCINTCP bit
Số liệu 2Ndata 2 bit
Hoa tiêuNpilot bit
DPDCH DPCCH DPDCH DPCCH
Tslot = 2560 chip, 10.2k bit (k = 0…7)
Một khung vô tuyến, Tf = 10ms
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 81/124
81
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.11. C ấu trúc khung cho DPCH đƣờ ng xuố ng
Ở hình 3.11 cho thấy cấu trúc khung của DPCH đườ ng xuống. Mỗi khung
dài 10 ms đượ c chia thành 15 khe, mỗi khe dài Tslot = 2560 chip tương ứng vớ i
một chu kỳ điều khiển công suất.
Thông số k trên hình 3.11 xác định tổng số bit trên một khe của DPCHđườ ng xuống. Quan hệ của nó vớ i hệ số trải phổ như sau: SF = 512/2k. Hệ số trải
phổ có thể thay đổi từ 512 đến 4.
3.4.4.2 Các kênh vật lý chung đƣờ ng xuống
a. Kênh hoa tiêu chung (CPICH)
CIPCH là kênh vật lý đườ ng xuống có tốc độ cố định (30 kbps, SF = 256) để
mang chuỗi bit/ký hiệu được định nghĩa trướ c. Hình 3.12 cho thấy cấu trúc khung
của CPICH.
Trườ ng hợ p phân tập phát (vòng kín hay phân hở , CPICH sẽ đượ c phát ở cả
hai anten với cùng mã định kênh ngẫu nhiên hóa).
Khe 0 Khe 1 Khe i Khe 14
Chuỗi ký hiệu được định nghĩa trướ c
Tslot = 2560 chip, 10.2k bit (k = 0…7)
Một khung vô tuyến, Tf = 10ms
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 82/124
82
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.12. C ấ u trúc khung cho kênh hoa tiêu chung
b. Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp (P-CCPCH)
Hình 3.13. C ấ u trúc khung vô tuyế n cho kênh P-CCPCH
P-CCPCH là các kênh vật lý đườ ng xuống tốc độ cố định (30 kbps, SF =
256) đượ c sử dụng để mang BCH.
Cấu trúc khung của P-CCPCH (hình 3.13). Cấu trúc khung này khác vớ i
DPCH đườ ng xuống ở chỗ không có lệnh TPC, TFCI và các bit hoa tiêu. P-
CCPCH không được phát trong 256 chip đầu của từng khe. Trong khoảng thờ i
gian này SCH sơ cấp và thứ cấp đượ c phát
c. Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp (S-CCPCH)S-CCPCH đượ c sử dụng để mang thông tin FACH và PCH. Có hai kiểu S-
CCPCH: Kiểu có TFCI và kiểu không có TFCI. UTRAN xác định có phát TFCI
hay không, nếu có các UE phải hỗ trợ việc sử dụng TFCI. Tập các tốc độ cũng
giống như đối với DPCH đườ ng xuống. Cấu trúc khung của S-CCPCH (hình
3.14).
Khe 0 Khe 1 Khe i Khe 14
Số liệu 18 bit
Tslot = 2560 chi , 20 bit
M t khun vô tu ến, T = 10ms
(Tx tắt)
256 chip
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 83/124
83
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Thông số k trên hình 3.14 xác định tổng số bit trên khe thờ i gian kênh S-
CCPCH đườ ng xuống. Quan hệ giữa k và hệ số trải phổ như sau: SF = 256/2k. Hệ
số trải phổ thay đổi từ 256 xuống 4. Các tốc độ bit và ký hiệu kênh là các tốc độ
ngay khi trải phổ.
Hình 3.14. C ấ u trúc khung cho S-CCPCH
FACH và PCH đượ c sắp xếp trên cùng một hay ở các kênh S-CCPCH khác
nhau. Nếu FACH và PCH đượ c sắp xếp trong cùng khung. Sự khác biệt chính giữa
kênh CCPCH và kênh vật lý riêng đườ ng xuống là CCPCH không được điều khiển
công suất vòng trong. Sự khác biệt chính giữa P-CCPCH và S-CCPCH là P-
CCPCH có tốc độ định trướ c cố định còn S-CCPCH có thể hỗ trợ tốc độ thay đổi
vớ i sự giúp đỡ của TFCI. Ngoài ra P-CCPCH phát liên tục trên toàn bộ ô còn S-
CCPCH phát khi có số liệu và có thể phát trong một búp hướ ng hẹp giống như
kênh vật lý riêng (chỉ đúng cho S-CCPCH cho S-CCPCH mang FACH).
d. Kênh đồng bộ (SCH)
Kênh đồng bộ (SCH) là tín hiệu đườ ng xuống đượ c sử dụng để tìm ô.
Tslot = 2560 chip, 10.2k bit (k = 0…7)
Một khung vô tuyến, Tf = 10ms
Khe 0 Khe 1 Khe i Khe 14
Số liệuNdata bit
TFCINTFCI bit
Hoa tiêuNpilot bit
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 84/124
84
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
SCH gồm hai kênh con: SCH sơ cấp và thứ cấp. Các khung 10 ms của SCH sơ cấp
và thứ cấp đượ c chia thành 15 khe, mỗi khe dài 2560 chip. Hình 3.15 minh họa
cấu trúc khung vô tuyến SCH.
SCH sơ cấp gồm một mã được điều chế 256 chip, mã đồng bộ sơ cấp PSC
(Primary Synchronization) ký hiệu cp (hình 3.15). PSC như nhau trong mọi ô hệ
thống.
Hình 3.15. C ấu trúc kênh đồng bộ (SCH)
SCH thứ cấp gồm phát lặp 15 chuỗi các mã được điều chế có độ dài 256
chip. Các mã đồng bộ thứ cấp (SSC) được phát đồng thờ i với SCH sơ cấp. SSC
đượ c ký hiệu csi,k trên hình 3.15, trong đó i = 1, 2, .., 64 là con số của nhóm mã dài
256. Chuỗi này ở SCH là thứ cấp chỉ thị mã ngẫu nhiên đườ ng xuống của ô thuộc
nhóm mã này.
e. Kênh vật lý dùng chung đƣờ ng xuống (PDSCH)
Kênh vật lý dùng chung đườ ng xuống (PDSCH) đượ c sử dụng để mang kênh
dùng chung đườ ng xuống. Kênh này đượ c nhiều ngườ i sử dụng dùng chung trên
cơ sở ghép kênh mã. Vì DSCH luôn liên kết vớ i DCH nên PDSCH luôn liên kết
vớ i DPCH. Cấu trúc khung vô tuyến và khe thờ i gian của PDSCH (hình 3.16).
Có hai phương pháp báo hiệu để thông báo cho UE về việc có số liệu cần
giải mã trên DSCH: Hoặc bằng trườ ng TFCI hoặc bằng báo hiệu lớ p cao. Truyền
2560 chip
Khe 0
SCH sơ cấp
SCH thứ cấp
Khe 1 Khe 14
256 chip
acp
acpi,1
acp
acpi,0
Một khung vô tuyến, Tf = 10ms
acp
acpi,14
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 85/124
85
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
dẫn PDSCH liên hết với PPCH là trườ ng hợp đặc biệt của phát đa mã. PDSCH và
DPCH không nhất thiết phải có cùng hệ số trải phổ, đối vớ i PDSCH PDSCH hệ số
trải phổ có thể thay đổi theo khung. Thông tin điều khiển lớp 1 liên quan đượ c
phát trên phần DPCCH và DPCH liên kết, PDSCH không chứa thông tin lớ p vật
lý.
Hình 3.16. C ấ u trúc khung cho PDSCH
f. Kênh chỉ thị bắt (AICH)
Kênh chỉ thị bắt (AICH: Acquisition indicator Channel) là một kênh vật lý
đượ c sử dụng để mang các chỉ thị bắt. Chỉ thị bắt AIs tương ứng vớ i chữ ký s trên
kênh PRACH hoặc PCPCH. Lưu ý rằng đối với PCPCH, AICH hoăc tương ứng
tiền tố truy nhập hoặc tiền tố CD. AICH tương ứng tiền tố truy nhập là AP-AICH
còn AICH tương ứng tiền tố CD là CD-AICH. AP-AICH và CD-AICH sử dụng
các mã định kênh khác nhau.
Khe 0 Khe 1 Khe i Khe 14
Số liệu Ndata bit
Tslot = 2560 chip, 10.2k bit (k = 0…6)
Một khung vô tuyến, Tf = 10ms
20 ms
AS 0 AS 1 AS i ASAS AS 0
5120 chip, 40 bit
a0 a1 a2 a31 a32 a39
Phần AI Phần không sử dụng
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 86/124
86
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.17. C ấ u trúc kênh chỉ thị bắ t (AICH)
Cấu trúc của AICH (hình 3.17), AICH gồm một chuỗi lặp của 15 khe truy
nhập liên tiếp (AS: Time Slot), mỗi khe dài 40 bit. Mỗi khe gồm hai phần: Phần
chỉ thị bắt (AI) gồm 32 ký hiệu giá trị thực a0,…, a31 và một phần không sử dụng
gồm 8 ký hiệu giá trị thực a32,…, a39.
Kênh có hệ số trải phổ bằng 256.
g. Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH)
Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH) là kênh vật lý tốc độ cố định (SF = 256) đượ c
sử dụng để mang các chỉ thị tìm gọi (PI) luôn liên kết vớ i S-CCPCH mà ở đó kênh
PCH đượ c sắp xếp lên. Hình 3.18 minh họa cấu trúc khung vô tuyến của PICH.
Một khung PICH dài 10 ms chứa 300 bit (b0, b1,…, b299). Trong số đó, 288 bit (b0,
b1,…, b287) đượ c sử dụng để mang các chỉ thị tìm gọi và 12 bit còn lại (b288,
b289,…, b299) không được định nghĩa.
Hình 3.18. C ấ u trúc kênh chỉ thị tìm gọi (PICH)
3.4.5 Trải phổ và điều chế cho đƣờ ng xuống
3.4.5.1 Sơ đồ trải phổ và điều chế cho đƣờ ng xuống
b1b0 b299b287 b288
288 bit cho chỉ thị tìm gọi 12 bit không định nghĩa
Một khung vô tuyến (10ms)
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 87/124
87
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.19. Sơ đồ tr ải phổ và điề u chế cho các kênh vật lý đƣờ ng xuố ng
Sơ đồ trải phổ và ngẫu nhiên hóa tất cả các kênh đườ ng xuống (trừ kênh
đồng bộ SCH) (hình 3.19). Mỗi cặp hai bit kênh trướ c hết đượ c biến đổi từ nối tiếpvào song song tương ứng một ký hiệu điều chế, sau đó được đặt lên các nhánh I và
Q. Sau đó các nhánh I và Q đượ c trải phổ đến tốc độ 3,84 Mcps bằng cùng mỗi mã
định kênh Cch,SF,m. Các chuỗi chip giá trị thực trên các nhánh I và Q sau đó đượ c
ngẫu nhiên hóa bằng mã ngẫu nhiên hóa phức để nhận dạng nguồn phát node B,
mã này đựợ c ký hiệu là Sdl,n. Mã ngẫu nhiên hóa này được đồng bộ vớ i mã ngẫu
nhiên hóa sử dụng cho P-CCPCH, trong đó chíp phức đầu tiên của khung P-
CCPCH đượ c nhân vớ i chip số 0 của mã ngẫu nhiên hóa này.
Sau trải phổ, mỗi kênh vật lý đườ ng xuống (trừ các SCH) được đánh trọng
số bằng các hệ số trọng số riêng ký hiệu là Gi như trên hình 3.19. P-SCH và S-
SCH giá trị phức được đánh trọng số riêng bằng các hệ số trọng số Gp và Gs. Tất
cả các kênh đườ ng xuống đượ c kết hợ p vớ i nhau bằng cộng phức. Chuỗi nhận
đượ c sau trải phổ và ngẫu nhiên hóa được điều chế QPSK.
3.4.5.2 Các mã trải phổ đƣờ ng xuống
∑ ∑
-sin(ωt)
cos(ωt)
I
Q
P-SCH
S-SCH
Gp
Gs
G1
G2
I
Q
j
I + jQ
Cch,SF,m
Sdl,n
Điều chỉnh hệ số khuếch đại
Phân chia phầnthực và ảo
Ngẫu nhiên hóa phứcđể phân biệt nguồn
phát (node B)
Trải phổ bằng mã địnhkênh để phân biệt kênh
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 88/124
88
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Trên đườ ng xuống, cùng các mã định kênh như trên đườ ng lên (mã OVSF)
đượ c sử dụng. Thông thườ ng mỗi ô chỉ có một cây mã và mỗi cây mã được đặt
dướ i một mã ngẫu nhiên hóa để dùng chung cho nhiều ngườ i sử dụng. Theo quy
đinh, các mã định kênh dùng cho P-CPICH (kênh hoa tiêu chung sơ cấp) và P-
CCPCH là Cch,256,0 và Cch,256,1. Bộ quản lý tài nguyên trong RNC ấn định các mã
định kênh cho tất cả các kênh khác vớ i giớ i hạn SF=512 trong trườ ng hợ p sử dụng
chuyển giao phân tập.
Mã OVSF có thể thay đổi theo từng khung trên kênh PDSCH (kênh vật lý
chia sẻ đườ ng xuống). Quy tắc thay đổi như sau, mã (các mã) OVSF đượ c sử dụng
cho kết nối phía dướ i hệ số trải phổ nhỏ nhất là mã từ nhánh cây, mã nhánh cây mã
đượ c chỉ ra bở i hệ số trải phổ thấp nhất này. Nếu DSCH đượ c sắp xếp lên nhiều
PDSCH song song, thì quy tắc tương tự đượ c áp dụng, nhưng tất các nhánh mã
đượ c sử dụng bởi các mã này tương ứng vớ i hệ số trải phổ nhỏ nhất đều có thể sử
dụng cho ấn định hệ số trải phổ cao hơn.
3.5 CÁC KÊNH TRUYỀN TẢI
Các kênh logic được lớp MAC chuyển đổi thành các kênh truyền tải. Tồn tại
hai kiểu kênh truyền tải: Các kênh riêng và các kênh chung.
Điểm khác nhau giữa chúng là: Kênh chung là tài nguyên được chia sẻ cho
tất cả hoặc một nhóm các người sử dụng trong ô, còn kênh kênh riêng được ấn
định riêng cho một người sử dụng duy nhất.
Các kênh truyền tải chung bao gồm: BCH (Broadcast channel: Kênh quảng
bá), FACH (Fast Access Channel: Kênh truy nhập nhanh), PCH (Paging Channel:
Kênh tìm gọi), RACH (Random Access Channel: Kênh truy nhập ngẫu nhiên),
DSCH (Down Link Shared Channel: Kênh chia sẻ đườ ng xuống), CPCH
(Common Packet Channel: Kênh gói chung). Kênh riêng chỉ có một kênh duy nhất
là DCH (Dedicated Channel: Kênh riêng).
Kênh truyền tải chung có thể đượ c áp dụng cho tất cả các ngườ i sử dụng
trong ô hoặc cho một ngườ i hoặc nhiều người đặc thù. Khi kênh truyền tải chung
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 89/124
89
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
đượ c sử dụng để phát thông tin cho tất cả các ngừơi sử dụng thì kênh này không
cần có địa chỉ. Chẳng hạn kênh BCH để phát thông tin quảng bá cho tất cả các
ngườ i sử dụng trong ô. Khi kênh truyền tải chung áp dụng cho một ngườ i sử dụng
đặc thù, thì cần phát nhận dạng ngườ i sử dụng trong băng (trong bản tin sẽ đượ c
phát). Kênh PCH là kênh truyền tải chung đượ c sử dụng để tìm gọi một UE đặc
thù sẽ chứa thông tin nhận dạng ngườ i sử dụng bên trong bản tin phát.
3.5.1 Các kênh truyền tải
DCH (Dedicated Channel: Kênh riêng)
Kênh hai chiều đượ c sử dụng để phát số liệu của ngườ i sử dụng. Đượ c ấn
định riêng cho ngườ i sử dụng. Có khả năng thay đổi tốc độ và điều khiển công suất
nhanh.
BCH (Broadcast Channel: Kênh quảng bá)
Kênh chung đườ ng xuống để phát thông tin quảng bá (chẳng hạn thông tin
hệ thống, thông tin ô)
FACH (Forward Access Channel: Kênh truy nhập đườ ng xuống)Kênh chung đườ ng xuống để phát thông tin điều khiển và số liệu của ngườ i
sử dụng. Kênh chia sẻ chung cho nhiều UE. Đượ c sử dụng để truyền số liệu tốc độ
thấp cho lớp cao hơn.
PCH (Paging Channel: Kênh tìm gọi)
Kênh chung dườ ng xuống để phát các tín hiệu tìm gọi
RACH (Random Access Channel: Kênh truy nhập ngẫu nhiên)
Kênh chung đường lên để phát thông tin điều khiển và số liệu ngườ i sử
dụng. áp dụng trong truy nhập ngẫu nhiên và đượ c sử dụng để truyền số liệu thấp
của ngườ i sử dụng.
CPCH (Common Packet Channel: Kênh gói chung)
Kênh chung đường lên để phát số liệu ngườ i sử dụng. áp dụng trong truy
nhập ngẫu nhiên và đượ c sử dụng trướ c hết để truyền số liệu cụm.
DSCH (Dowlink Shared Channel: Kênh chia sẻ đườ ng xuống)
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 90/124
90
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Kênh chung đườ ng xuống để phát số liệu gói. Chia sẻ cho nhiều UE. Sử
dụng trướ c hết cho truyền dẫn số liệu tốc độ cao.
3.5.2 Chuyển đổi và ghép các kênh truyền tải lên các kênh vật lý
Hình 3.20 minh họa các kênh truyền tải đượ c sắp xếp lên các kênh vật lý.
Hình 3.21 là ghép các kênh truyền tải lên kênh vật lý.
DCHKênh vật lý số liệu riêng (DPDCH)Kênh vật lý điều khiển riêng (DPCCH)
RACH
CPCH
BCH
PCH
DSCH
FACH
Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên (PRACH)
Kênh vật lý gói chung (PCPCH)Kênh hoa tiêu chung (CPICH)
Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp (P-CCPCH)
Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp (P-CCPCH)
Kênh đồng bộ (SCH)Kênh vật lý chia sẻ đườ ng xuống (PDSCH)Kênh chỉ thị bắt (AICH)Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập (AP-AICH)Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH)Kênh chỉ thị trạng thái CPCH (CSICH)Kênh chỉ th hát hi n va ch m/ ấn đ nh kênh
Các kênh truyền tải Các kênh vật lý
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 91/124
ê c t át va c /ấ đ ê
91
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.20. Chuyển đổ i giữ a kênh các kênh truyề n t ải và các kênh vật lý
Máy phát
Lớ p vật lý
Các lớp cao hơn
TF1Khối truyền tải
và chỉ thị lỗi TF1Khối truyền tảivà chỉ thị lỗi
Khối truyền tảivà chỉ thị lỗi
Khối truyền tảivà chỉ thị lỗi
Khốitruyền
KhốitruyềnTF
Khốitruyền
Khốitruyền
TF1
Kênh điềukhiển vật
lý
Các kênhsố liệu vật
lý
Kênh điềukhiển vật
lý
Các kênhsố liệu vật
lý
Giải mã hóa vàghép kênh
Mã hóa vàghép kênh
TFCI Giải TFCI
Khối truyền tải 1 Khối truyền tải 2
Máy thu
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 92/124
92
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.21. Ghép các kênh truyề n t ải lên kênh vật lý
TFI (Transport Format Indicator): Chỉ thị khuôn d ạng truyề n t ải
TFCI (Transport Format Combination Indicator): Chỉ thị k ế t hợ p khuôn d ạng
truyề n t ải
3.6 KÊNH LOGIC
3.6.1 Các kênh điều khiển
Các kênh điều khiển (CCH: Control Channel) có chức năng để truyền thông
tin điều khiển, bao gồm các kênh:
BCCH (Broadcast Control Channel: Kênh điều khiển quảng bá): Kênh đườ ng
xuống để phát quảng bá thông tin hệ thống.
PCCH (Paging Control Channel: Kênh điều khiển tìm gọi): Kênh đườ ng xuống để
phát quảng bá thông tin tìm gọi
CCCH (Common Control Channel: Kênh điều khiển chung): Kênh hai chiều để
phát thông tin điều khiển giữa mạng và các UE. Đượ c sử dụng khi không có kếtnối RRC hoặc khi truy nhập một ô mớ i.
DCCH (Dedicated Control Channel: Kênh điều khiển riêng): Kênh hai chiều điểm
đến điểm để phát thông tin điều khiển riêng giữa UE và mạng. Đượ c thiết lập bở i
thiết lập kết nối của RRC.
3.6.2 Các kênh lƣu lƣợ ng
Các kênh lưu lượ ng (TCH: Traffic Channel) có chức năng để truyền thôngtin của ngườ i sử dụng, bao gồm các kênh:
DTCH (Dedicated Traffic Channel: Kênh lưu lượ ng riêng): Kênh hai chiều điểm
đến điểm riêng cho một UE để truyền thông tin của ngườ i sử dụng. DTCH có thể
tồn tại cả ở đườ ng lên lẫn đườ ng xuống.
CTCH (Common Traffic Channel: Kênh lưu lượ ng chung): Kênh một chiều điểm
đa điểm để truyền thông tin của một ngườ i sử dụng cho tất cả hay một nhóm ngườ i
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 93/124
93
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
sử dụng quy định hoặc chỉ cho một ngườ i sử dụng. Kênh này chỉ có ở đườ ng
xuống.
3.6.3 Chuyển đổi giữa các LoCH và TrCH trên đƣờng lên và đƣờ ng xuống
Hình.22. Chuyển đổ i giữ a các kênh logic và các kênh truyề n t ải đƣờ ng lên và
xuố ng
3.7 THIẾT LẬP CUỘC GỌI TRONG WCDMA UMTS
Đườ ng lên Đườ ng xuống
Cáckênhlogic
Cáckênh
truyềntải
DCH DSCH HS-DSCHBCH PCH FACHRACH CPCH DCH
CCCH DTCH/DCCH BCCH PCCH CCCH CTCH DTCH/DCCH
Các MACSAP
RNC MSC/VLR
DCCH: Security mode Conmand(Lệnh chế độ bảo mật)
DCCH: Security mode Complete(Hoàn thành chế độ bảo mật)
DCCH: Director Transfer (Setup)(Truyền trực tiếp (Thiết lập))
RANAP: Security mode Command(Lệnh chế độ nhận thực)
RANAP: Security Mode Complete(Hoàn thành chế độ bảo mật)
RANAP: director Transfer (Set up)(Truyền trực tiếp (Thiết lập))
DCCH: Innitial Direct Transfer(Authentication Response)
(Truyền trực tiếp (Trả lờ i nhận thực))
RANAP: Direct Transfer (Truyềntrực tiếp (Trả lờ i nhận thực))
UE CCCH: RRC Connection Request(Yêu cầu kết nối)
CCCH: RRC Connection Setup(Thiết lập kết nối RRC)
DCCH: RRC Connection Conplete(Kết nối RRC đã hoàn thành)
DCCH: Innitial Direct Transfer(Truyền trực tiếp khởi đầu)
DCCH: Innitial Direct Transfer(Authentication Request)
(Truyền trực tiếp (Yêu cầu nhận thực))
RANAP: Innitial UE message(CM Service Request) (Bản tin
UE khởi đầu (Yêu cầu dịch vụ CM
RANAP: Direct Transfer (Truyềntrực tiếp (Yêu cầu nhận thực))
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 94/124
( y ự p ( ập)) ( y ự p ( ập))
94
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.23. Thủ t ục thiế t lậ p cuộc gọi ở WCDMA UMTS
Thủ tục để thiết lập một cuộc thoại cơ sở WCDMA UMTS đượ c cho ở hình
3.23 (bỏ qua truyền các bản tin NBAP). Quá trình này bắt đầu bằng yêu cầu truy
DCCH: Director Transfer (Alerting)(Truyền trực tiếp (Báo chuông))
RANAP: Direct Transfer( Alerting)(Truyền trực tiếp (Kết nối))
DCCH: Director Transfer (Connect)(Truyền trực tiếp (Kết nối))
RANAP: Direct Transfer( Connect)
(Truyền trực tiếp (Kết nối))
DCCH: Director Transfer (ConnectAcknowledge)(Truyền trực tiếp (Công nhận kết nối))
RANAP: Direct Transfer( Connect Acknowledge)
(Truyền trực tiếp (Công nhận kếtnối))
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 95/124
95
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
nhập từ UE. Yêu cầu truy nhập này đượ c phát trên kênh truyền tải RACH hoặc
kênh truyền tải CPCH. Bản tin đượ c phát là một yêu cầu để thiết lập một kết nối
RRC (điều khiển tài nguyên vô tuyến), trướ c khi thực hiện các giao dịch báo hiệu
hay thiết lập vật mang. Yêu cầu kết nối RRC bao gồm cả lý do yêu cầu kết nối.
RNC trả lờ i một bản tin thiết lập kết nối RRC. Bản tin này đượ c phát ở kênh logic
CCCH (thường đượ c truyền trên kênh truyền tải FACH). Nếu một kênh truyền tải
DCH đượ c cấp phát, thì bản tin thiết lập kết nối RRC sẽ chỉ ra một mã ngẫu nhiên
để UE sử dụng ở đườ ng lên. Cần lưu ý một DPCCH liên kết vớ i một mã ngẫu
nhiên để UE sử dụng đườ ng lên. PPCCH chứa TFCI, TFCI chứa thông tin về hệ số
trải phổ SF (Spectrum Factor) và cho phép UTRAN xác định được mã định kênh
cho DPDCH.
Nếu RNC không ấn định một kênh DCH thì báo hiệu tiếp tục đượ c phát
trên FACH đườ ng xuống và PACH hay CPCH đườ ng lên.
UE trả lờ i RNC bằng bản tin kết nối RRC đã hoàn thành. Bản tin này đượ c
mang trên kênh logic DCCH đường lên. Sau đó UE phát mộ t bản tin cho mạng lõi.Bản tin này đượ c phát ở bản tin truyền trực tiếp khởi đầu, vì khi này chưa có thiết
lập một quan hệ báo hiệu nối giữa UE và mạng lõi. Bản tin này chỉ thị cho RNC và
mạng lõi là cần thiết lập một quan hệ báo hiệu nối giữa UE và mạng lõi. RNC đặt
bản tin truyền trực tiếp khởi đầu vào bản tin UE khởi đầu của RANAP (Radio
Access Network Applocation Part: Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến)
RANAP là giao thức báo hiệu ở Iu, và gửi bản tin này đến mạng lõi. Trong trườ ng
hợ p này bản tin đượ c gửi đến MSC. Việc chọn MSC hay SGSN phụ thuộc vào
thông tin ở tiêu đề của bản tin truyền khởi đầu, phát đi từ UE.
Tiếp theo, MSC sẽ khởi đầu các thủ tục bảo an. Thủ tục này bắt đầu bằng
nhận thực trên nguyên tắc hiệu lệnh – trả lờ i giống như ở GSM. Ở đây có một
điểm khác là UE và mạng nhận thực lẫn nhau. Nghĩa là mạng không chỉ phát số
ngẫu nhiên đến UE để nhận thực trả lời đúng mà còn phát cả thẻ nhận dạng mạng
(AUTN: Anthentication Token Network) được tính toán độc lập ở UE trong SIM.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 96/124
96
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
UE phát yêu cầu nhận thực bằng cách phát đi bản tin truyền trực tiếp của RANAP
và giao thức RRC.
Nếu nhận thực thành công, UE phát trả lờ i bằng một bản tin trả lờ i nhận thực
để MSC kiểm tra. Bản tin này đượ c mang bằng cách sử dụng các khả năng truyền
trực tiếp của RANAP và RRC.
Sau đó mạng lõi khởi đầu các thủ tục mã hóa MSC gửi bản tin lệnh chế độ
bảo mật RRC đến UE. UE trả lờ i MSC bằng bản tin RANAP. Hoàn thành chế độ
bảo mật. Tại thời điểm này, thông tin thiết lập cuộc gọi thực sự như: Số điện thoại
bị gọi đượ c gửi ở bản tin thiết lập từ UE đến MSC bằng cách sử dụng báo hiệu để
truyền trực tiếp. Nếu có thể xử lý đượ c cuộc gọi này, MSC sẽ trả lờ i bản tin đang
tiến hành cuộc gọi. Sau đó RNC cần thiết lập vật mang truy nhập vô tuyến (RAB)
để truyền tải luồng tiếng thực sự của ngườ i sử dụng. RAB là một vật mang giữa
UE và mạng lõi để truyền tải số liệu của ngườ i sử dụng. Tiếng hoặc số liệu gói
RAB được đặt trên một hay nhiều vật mang vô tuyến ở giao diện vô tuyến. Mỗi
RAB có số nhận dạng riêng của mình để sử dụng trong quá trình báo hiệu giữa UE
và mạng. Mạng lõi phát triển yêu cầu thiết lập RAB thông qua bản tin yêu cầu ấnđịnh RAB của RANAP.
Trên cơ sở thông tin yêu cầu ấn định RAB, NRC có thể thiết lập một vật
mang vô tuyến mớ i cho UE hoặc có thể lập lại cấu hình vật mang hiện đang hoạt
động. RNC sử dụng hoặc bản tin RRC thiết lập vật mang vô tuyến để hướ ng dẫn
UE sử dụng các vật mang mớ i hoặc lập lại cấu hình. UE trả lờ i hoặc bằng bản tin
thiết lập vật mang vô tuyến đã hoàn thành hoặc bản tin lập lại cấu hình vật mang
vô tuyến đã hoàn thành. Đến lượ t mình RNC trả lờ i MSC bằng bản tin RANAP:
Hoàn thành ấn định RAB. Khi này có một đườ ng dẫn vật mang từ UE đến MSC.
Phần còn lại của quá trình thiết lập cuộc gọi hoàn toàn giống như thiết lập
cuộc gọi ở GSM. Phần còn lại này bảo gồm: Các bản tin báo chuông, kết nối và
xác nhận kết nối đượ c truyền ở báo hiệu truyền trực tiếp.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 97/124
97
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
3.8 PHÂN TẬP PHÁT
Khi nhiều anten thu đượ c sử dụng, ta nói máy thu sử dụng phân tập anten
thu (Rx). Phân tập Rx có thể đượ c sử dụng tại node B để tăng dung lượng đườ ng
lên và vùng phủ sóng. Do giá thành và không gian chiếm lớ n, phân tập anten thu
không phổ biến tại máy đầu cuối. Để khắc phục nhược điểm này WCDMA sử
dụng phân tập phát cho máy đầu cuối. Tồn tại hai kỹ thuật phân tập phát ở
WCDMA: Phân tập vòng hở và phân tập vòng kín.
3.8.1. Phân tập vòng hở
Phân tập phát vòng hở sử dụng bộ mã hóa đượ c gọi là STTD (Space time
Transmit Diversity: Phân tập phát không gian thời gian). Sơ đồ máy phát và máy
thu sử dụng STTD đượ c cho trên hình 3.24a và 3.24b.
STTD đượ c xây dựng trên cơ sở mã Alamouti như sau :
[ ] (3.1)
Trong đó cột 1 chứa các ký hiệu được phát đi từ anten 1 còn cột 2 chứa các
ký hiệu được phát đi từ anten 2.
a. Máy phát
Hoa tiêu
Số liệu
phát
TFCI
TPCXử lý số
Tín hiệuphát choANT1
Tín hiệuphát choANT2
CPICH cho ANT1ANT2
Ghép Mã hóaSTTD
Bộ tạo mã trải phổ
Ghép
Ghép
Bộ giảimã
STTD
Xử lýsố
MF
cho
MFcho
Bộ ướ c tínhcho ANT1
Bộ ướ c tínhcho ANT1
Bộ kết hợ p
RAKE
Bộ kết hợ pRAKE
Tínhiệuthu
Số liệuđượ c
khôiphục
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 98/124
98
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
b. Máy thu
Hình 3.24. Phân t ậ p phát vòng hở của WCDMA
3.8.2. Chế độ vòng kín
Phát hành R3 và R4 sử dụng phân tập phát vòng kín. Trong cả hai chế độ
này, thông tin đồng chỉnh pha đượ c phát trên một kênh hồi tiếp nhanh (tốc độ 1500
bps) cho phép chọn 4 hoặc 16 khả năng trọng số búp sóng. Cả hai khái niệm này
đều có thể coi là truyền dẫn nhất quán (tạo búp thích ứng kênh) vớ i sử dụng cân
bằng kênh và các chiến lượ c báo hiệu hồi tiếp khác nhau. Kiến trúc máy phát và
máy thu node B (hình 3.26a và 3.26b).
Trong cả hai chế độ trọng số phát đượ c lựa chọn theo thủ tục dưới đây:
- Đầu cuối đo các kênh hoa tiêu chung CPICH1 và CPICH2 đượ c phát
trên anten 1 và anten 2.- Đầu cuối nhận được ước tính kênh cho đườ ng truyền h1 và h2
- Vectơ trọng số phát cần thiết W(w1, w2) được xác định, được lượ ng
tử và đượ c gửi đến BTS trong trườ ng FBI của kênh DCCH.
Bộ tạomã trải
phổ
Bộ đánhtrọng số
ANT
W1,n
Hoa tiêu
Số liệuphát
TFCI
TPCXử lý số Ghép
Tín hiệuphát choANT1
Tín hiệu
phát choANT2
CPICH cho ANT1ANT2
Ghép
Ghép
W2,n
Bit FBItừ UE
MF choDPCH
Ướ c tính kênhcho ANT1
Bộ kết hợ pRAKE
Bộ kết hợ pRAKE
Xử lýsố
Số liệu
đượ ckhôiphục
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 99/124
99
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 3.25. Phân t ậ p phát vòng kín của WCDMA
CHƢƠNG 4 - CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ
CAO HSPA
4.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Công nghệ HSPA là công nghệ đượ c 3GPP chịu trách nhiệm chuẩn hóa.
3GPP phát hành R3 cho WCDMA vào năm 1999, đây là lần phát hành đầu tiên
chứa đựng toàn bộ các đặc tả WCDMA. Phát hành R4 được đưa ra sau đó vào đầu
năm 2001. Truy nhập gói tốc độ cao đườ ng xuống (HSDPA: High Speed Down
Link Packet Access) đượ c 3GPP chuẩn hóa trong phát hành R5 vớ i phiên bản tiêu
chuẩn đầu tiên vào năm 2002. Truy nhập gói tốc độ cao đườ ng lên (HSUPA: HighSpeed Up Link Packet Access) trong 3GPP đượ c chuẩn hóa trong R6 vào tháng 12
năm 2004. Cả hai HSDPA và HSUPA đượ c gọi chung là HSPA. HSDPA và
HSUPA được đưa vào thương mại lần lượt vào năm 2005 và 2007. Trong phát
hành R6, HSDPA có tốc độ đỉnh là 14,4 Mbps, HSUPA là 5,7 Mbps.
RN
SGSN GGSN
Node B
Số liệutừ
GGSNUE
Iu
Iu-cs
Tốc độ bit Iub Tốc độ bit cựcTốc độ HS-DSCH đỉnh
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 100/124
Tốc độ bit Iub Tốc độ bit cựcTốc độ HS DSCH đỉnh
100
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 4.1. T ốc độ số liệu khác nhau trên các giao diện (công nghệ HSDPA)
Tốc độ số liệu đỉnh của HSDPA lúc đầu là 1,8 Mbps và tăng lên 3,6 Mbps
và 7,2 Mbps vào năm 2006 và 2007, tiềm năng có thể đạt đến trên 14,4 Mbps vàonăm 2008. Trong giai đoạn đầu tốc độ đỉnh HSUPA là 1-2 Mbps trong giai đoạn
sau tốc độ này có thể đạt đến 4-5,7 Mbps vào năm 2008.
Khác với WCDMA trong đó tốc độ số liệu trên các giao diện như nhau, tốc
độ số liệu HSPA trên các giao diện khác nhau. Trên hình 4.1 tốc độ đỉnh
(14,4Mbps trên 2 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 3 Mbps. Để đảm bảo truyền lưulượ ng mang tính cụm này, nút cần có bộ đệm để lưu lại lưu lượ ng và bộ lập biểu
để truyền lưu lượ ng này trên hạ tầng mạng
4.2 KIẾN TRÚC NGĂN XẾP GIAO THỨC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN HSPA
Kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho số liệu ngườ i sử dụng.
Mặt phẳng báo hiệu không đượ c thể hiện trên hình 4.2 (trong mặt phẳng này báo
hiệu đượ c nối đến RLC sau đó được đưa lên DCH hay HSDPA hoặc HSUPA). Số liệu từ các dịch vụ khác nhau được nén tiêu đề IP tại PDCP (Packet Data
Convergence Protocol). MAC-hs (high speed) thực hiện chức năng lập biểu nhanh
dựa trên node B.
Nén tiêu đề IP (PDCP)
Phân đoạn và lặp (RLC)
Ghép kênh (MAC-d)
Các dịch vụ CS như:
Tiếng thoạiAMR, video
Sắp đặt lại
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 101/124
101
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
MAC-hs: High Speed MAC: MAC t ốc độ cao; MAC-e - E-DCH MAC: MAC kênh
E-DCH; MAC-es: Thự c thể MAC kênh E- DCH để sắ p đặt lại thứ t ự
Hình 4.2. Kiế n trúc giao diện vô tuyế n HSDPA và HSUPA
Chức năng mớ i của các phần từ trong WCDMA khi đưa vào HSPA:
a. Các chức năng mớ i do HSDPA
RNC: Quản lý di động và tài nguyên vô tuyến HSDPA, quản lý lưu lượ ng HSDPA
Iub, thể tích số liệu lớn hơn.
Node B: Nhớ đệm số liệu, xử lý HARQ, giải mã phản hồi, điều khiển luồng, lập
biểu đườ ng xuống, điều chế 16QAM.
UE: Xử lý HARQ bằng bộ nhớ đệm giá trị mềm. Tạo tín hiệu phản hồi và phát
giải điều chế 16QAM.
b. Các chức năng mớ i do HSUPA
RNC: Quản lý di dộng và tài nguyên vô tuyến HSUPA, ấn định dung lượ ng
HSUPA Iub, thể tích số liệu UL lớn hơn, sắp xếp lại thứ tự gói.
Node B: Xử lý HARQ bằng bộ nhớ giá trị mềm, mã hóa phản hồi, lập biểu đườ ng
lên phụ thuộc vào nhiễu băng gốc và dung lượ ng Iub.
UE: Xử lý HARQ, tạo thông tin phản hồi về trạng thái bộ đệm và công suất phát,
truyền dẫn đa mã, lập biểu đườ ng lên.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 102/124
102
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
4.3 TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO ĐƢỜNG XUỐNG
Truy nhập gói tốc độ cao đườ ng xuống (HSDPA) đượ c thiết kế để tăng
thông lượ ng số liệu gói đườ ng xuống bằng cách kết hợ p các công nghệ lớ p vật lý:
Truyền dẫn kết hợ p phát lại nhanh và thích ứng nhanh đượ c truyền theo sự điều
khiển của node B. Mục tiêu của HSDPA là mở rộng giao diện vô tuyến của
WCDMA, tăng cườ ng hiệu năng và dung lượ ng (tốc độ số liệu đỉnh cao) của
WCDMA.
4.3.1 Truyền dẫn kênh chia sẻ
Đặc điểm chủ yếu của HSDPA là truyền dẫn kênh chia sẻ. Trong truyền dẫnkênh chia sẻ, một bộ phận của tổng tài nguyên vô tuyến đườ ng xuống khả dụng
trong ô (công suất phát và mã định kênh trong WCDMA) đượ c coi là tài nguyên
chung đượ c chia sẻ động theo thờ i gian giữa các ngườ i sử dụng. Truyền dẫn kênh
chia sẻ đượ c thực hiện thông qua kênh chia sẻ đườ ng xuống tốc độ cao (HS-
DSCH: High-Speed Dowlink Shared Channel). HS-DSCH cho phép cấp phát
nhanh một bộ phận tài nguyên đườ ng xuống để truyền số liệu cho một ngườ i sử
dụng đặc thù. Phương pháp này phù hợ p cho các ứng dụng số liệu gói thườ ng
đượ c truyền theo dạng cụm và vì thể có các yêu cầu về tài nguyên thay đổi nhanh.
Cấu trúc mã của HS-DSCH đượ c cho trên hình 4.4. Tài nguyên mã cho HS-
DSCH bao gồm một tập mã định kênh có hệ số trải phổ 16, trong đó số mã có thể
sử dụng để lập cấu hình cho HS-DSCH nằm trong khoảng từ 1 đến 15. Các mã
không dành cho HS-DSCH đượ c sử dụng cho mục đích khác, như cho báo hiệu
điều khiển, các dịch vụ MBMS hay các dịch vụ chuyển mạch kênh.
SF=2
SF=8
SF=16
SF=1
SF=4
Các mã định kênh đượ c s
ửdụ
ng cho truyềndẫn HS-DSCH (ví dụ là 10)
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 103/124
103
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 4.3. C ấ u trúc mã của HS-DSCH
Ngoài việc đượ c ấn định một bộ phận của tổng tài nguyên mã khả dụng,một phần tổng công suất khả dụng của ô phải đượ c ấn định cho truyền dẫn HS-
DSCH. HS-DSCH không được điều khiển công suất mà được điều khiển tốc độ.
Trong trườ ng hợ p sử dụng chung tần số vớ i WCDMA, sau khi phục vụ các kênh
WCDMA, phần công suất còn lại có thể đượ c sử dụng cho HS-DSCH, điều này
cho phép khai thác hiệu quả tổng tài nguyên công suất khả dụng.
4.3.2 Lập biểu phụ thuộc kênh
Lập biểu (Scheduler) điều khiển việc dành kênh chia sẻ cho ngườ i sử dụng
nào tại một thời điểm cho trướ c. Bộ lập biểu này là một phần tử then chốt và quyết
định rất lớn đến tổng hiệu năng của hệ thống, đặc biệt khi mạng có tải cao. Trong
mỗi TTI, Bộ lập biểu quyết định HS-DSCH sẽ được phát đến ngườ i (hoặc các
ngườ i) sử dụng nào kết hợ p chặt chẽ với cơ chế điều khiển tốc độ (tại tốc độ số
liệu nào).
Dung lượ ng hệ thống có thể được tăng đáng kể khi có xét đến các điều kiệnkênh trong quyết định lập biểu: Lập biểu phụ thuộc kênh. Vì trong một ô, các điều
kiện của các đườ ng truyền vô tuyến đối với các UE khác nhau thay đổi độc lập,
nên tại từng thời điểm luôn luôn tồn tại một đườ ng truyền vô tuyến có chất lượ ng
kênh gần với đỉnh của nó. Vì thế có thể truyền tốc độ số liệu cao đối với đườ ng
truyền vô tuyến này. Giải pháp này cho phép hệ thống đạt được dung lượ ng cao.
Độ lợ i nhận đượ c khi truyền dẫn dành cho các ngườ i sử dụng có các điều kiện
đườ ng truyền vô tuyến thuận lợi thường đượ c gọi là phân tập đa ngườ i sử dụng và
độ lợ i này càng lớ n khi thay đổi kênh càng lớ n và số ngườ i sử dụng trong một ô
càng lớ n. Vì thế trái với quan điểm truyền thống rằng phadinh nhanh là hiệu ứng
không mong muốn và rằng cần chống lại nó, bằng cách lập biểu phụ thuộc kênh
phadinh có lợ i và cần khai thác nó.
Chiến lượ c của bộ lập biểu thực tế là khai thác các thay đổi ngắn hạn (do
phadinh đa đường) và các thay đổi nhiễu nhanh nhưng vẫn duy trì đượ c tính công
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 104/124
104
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
bằng dài hạn giữa các ngườ i sử dụng. Về nguyên tắc, sự mất công bằng dài hạn
càng lớn thì dung lượ ng càng cao. Vì thế cần cân đối giữa tính công bằng và dung
lượ ng.
Ngoài các điều kiện kênh, bộ lập biểu cũng cần xét đến các điều kiện lưu
lượ ng. Chẳng hạn, sẽ vô nghĩa nếu lập biểu cho một ngườ i sử dụng không có số
liệu đợ i truyền dẫn cho dù điều kiện kênh của ngườ i sử dụng này tốt. Ngoài ra một
số dịch vụ cần đượ c cho mức ưu tiên cao hơn. Chẳng hạn các dịch vụ luồng đòi
hỏi được đảm bảo tốc độ số liệu tương đối không đổi dài hạn, trong khi các dịch
vụ nền như tải xuống không có yêu cầu gắt gao về tốc độ số liệu không đổi dài
hạn.
Nguyên lý lập biểu của HSDPA đượ c cho trên hình 4.4. Node B đánh giá
chất lượ ng kênh của từng ngườ i sử dụng HSDPA tích cực dựa trên thông tin phản
hồi nhận đượ c từ đường lên. Sau đó lập biểu và thích ứng đườ ng truyền đượ c tiến
hành theo giải thuật lập biểu và sơ đồ ưu tiên ngườ i sử dụng.
Hình 4.4. Nguyên lý lậ p biể u HSDPA của node B
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 105/124
105
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
4.3.3 Điều khiển tốc độ và điều chế bậc cao
Điều khiển tốc độ đã được coi là phương tiện thích ứng đườ ng truyền cho
các dịch vụ truyền số liệu hiệu quả hơn so với điều khiển công suất thường đượ c
sử dụng trong CDMA, đặc biệt là khi nó đượ c sử dụng cùng vớ i lập biểu phụ
thuộc kênh.
Đối với HSDPA, điều khiển tốc độ đượ c thực hiện bằng cách điều chỉnh
động tỷ lệ mã hóa kênh và chọn lựa động giữa điều chế QPSK và 16QAM. Điều
chế bậc cao như 16QAM cho phép đạt đượ c mức độ sử dụng băng thông cao hơn
QPSK nhưng đòi hỏi tỷ số tín hiệu trên tạp âm (Eb /N0) cao hơn. Vì thế 16QAMchủ yếu chỉ hữu ích trong các điều kiện kênh thuận lơi. Node B lựa chọn tốc độ số
liệu độc lập cho từng TTI 2ms và cơ chế điều điều khiển tốc độ có thể bám các
thay đổi kênh nhanh.
4.3.3.1 Mã hóa kênh HS-DSCH
Do mã hóa turbo có hiệu năng vượ t trội mã hóa xơắn nên HS-DSCH chỉ sử
dụng mã hóa turbo. Nguyên lý tổng quát của bộ mã hóa turbo như sau (hình 4.5).
Luồng số đưa vào bộ mã hóa turbo đượ c chia thành ba nhánh, nhánh thứ nhất
không đượ c mã hóa và các bit ra của nhánh này đượ c gọi là các bit hệ thống,
nhánh thứ hai và thứ ba đượ c mã hóa và các bit ra của chúng đượ c gọi là các bit
chẵn lẻ 1 và 2. Như vậy cứ một bit vào thì có ba bit ra, nên bộ mã hóa turbo này có
tỷ lệ mã là r=1/3.
P1
P2
d
Bộ mãhóa 1
Bộ mãhóa 2
Bộ đụcLuồng vào Luồng ra
Bộ mã hóa turbo
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 106/124
106
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
d: Bit hệ thống (không đƣợ c mã hóa); P1: Bit chẵ n lẻ 1; P2:Bit chẵ n lẻ 2
Hình 4.5. Mã hóa turbo và đục lỗ
4.3.3.2 Điều chế HS-DSCH
HS-DSCH có thể sử dụng điều chế QPSK và 16-QAM. Chùm tín hiệu
QPSK và 16QAM (hình 4.6).
Điều chế QPSK chỉ cho phép mỗi ký hiệu điều chế truyền đượ c hai bit,
trong khi đó điều chế 16QAM cho phép mỗi ký hiệu điều chế truyền đượ c bốn bit
vì thế 16QAM cho phép truyền tốc độ số liệu cao hơn.
Tuy nhiên từ hình 4.6 ta thấy khoảng cách giữa hai điểm tín hiệu trong chùm
tín hiệu 16QAM lại ngắn hơn khoảng cách này trong chùm tín hiệu QPSK và vì
thế khả năng chịu nhiễu và tạp âm của 16QAM kém hơn QPSK.
Hình 4.6. Chùm tín hiệu điề u chế QPSK, 16-QAM và khoảng cách cự c tiể u
giữ a hai điể m tín hiệu
4.3.3.3 Truyền dẫn thích ứng trên cơ sở điều chế và mã hóa kênh thích ứ ng
Truyền dẫn thích ứng là quá trình truyền dẫn trong đó tốc độ số liệu đượ c
thay đổi tùy thuộc vào chất lượng đườ ng truyền: Tốc độ đườ ng truyền được tăng
khi chất lượng đườ ng truyền tốt hơn, ngượ c lại tốc độ đườ ng truyền bị giảm. Để
Khoảng cáchcực tiểu giữahai điểm củachùm tín hiệu
QPSK 16-QAM
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 107/124
107
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
thay đổi tốc độ truyền phù hợ p vớ i chất lượ ng kênh, hệ thống thực hiện thay đổi sơ
đồ điều chế và tỷ lệ mã nên phương pháp này đượ c gọi là điều chế và mã hóa thích
ứng (AMC: Adaptive Modulation and Coding). Chẳng hạn khi chất lượng đườ ng
truyền tốt hơn, hệ thống có thể tăng tốc độ truyền dẫn số liệu bằng cách chọn sơ đồ
điều chế 16QAM và tăng tỷ lệ mã bằng 3/4 bằng cách đục lỗ, trái lại khi chất
lượ ng truyền dẫn tồi hơn hệ thống có thể giảm tốc độ truyền dẫn bằng cách sử
dụng sơ đồ điều chế QPSK và không đục lỗ để giảm tỷ lệ bằng 1/3.
4.3.4 HARQ vớ i kết hợ p mềm
HARQ vớ i kết hợ p mềm cho phép đầu cuối yêu cầu phát lại các khối thu
mắc lỗi, đồng thời điều chỉnh mịn tỷ lệ mã hiệu dụng và bù trừ các lỗi gây ra do cơ
chế thích ứng đườ ng truyền. Đầu cuối giải mã từng khối truyền tải mã nó nhận
đượ c rồi báo cáo về node B về việc giải mã thành công hay thất bại cứ 5ms một
lần sau khi thu đượ c khối này. Cách làm này cho phép phát lại nhanh chóng các
khối số liệu thu không thành công và giảm đáng kể trễ liên quan đế phát lại so vớ i
phát hành R3.Nguyên lý xử lý phát lại HSDPA (hình 4.7). Đầu tiên gói đượ c nhận vào bộ
nhớ đệm của nút B. Ngay cả khi gói đã đượ c gửi đi node B vẫn giữ gói này. Nếu
UE giải mã thất bại nó lưu gói nhận đượ c vào bộ nhớ đệm và gửi lệnh không công
nhận (NAK) đến node B. Node B phát lại cả gói hoặc chỉ phần sửa lỗi của gói tùy
thuộc vào giải thuật kết hợ p gói tại UE. UE kết hợp gói phát trướ c với gói đượ c
phát lại và giải mã. Trong trườ ng hợ p giải mã phía thu thất bại, node B thực hiện
phát lại mà không cần RNC tham gia. Máy di động thực hiện kết hợ p các phát lại.
Phát theo RNC chỉ thực hiện khi xẩy ra sự cố hoạt động lớ p vật lý (lỗi báo hiệu
chẳng hạn). Phát lại theo RNC sử dụng chế độ công nhận RLC, phát lại RLC
không thườ ng xuyên xẩy ra.
Không như HARQ truyền thống, trong kết hợ p mềm, đầu cuối không loại bỏ
thông tin mềm trong trườ ng hợ p nó không thể giải mã đượ c khối truyền tải mà kết
hợ p thông tin mềm từ các lần phát trước đó vớ i phát lại hiện thời để tăng xác suất
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 108/124
108
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
giải mã thành công. Tăng phần dư (IR) đượ c sử dụng làm cơ sở cho kết hợ p mềm
trong HSDPA, nghĩa là các lần phát lại có thể chứa các bit chẵn lẻ không có trong
các lần phát trướ c. IR có thể cung cấp độ lợi đáng kể khi tỷ lệ mã đối vớ i lần phát
đầu cao vì các bit chẵn lẻ bổ sung làm giảm tổng tỷ lệ mã. Vì thế IR chủ yếu hữu
ích trong tình trạng giớ i hạn băng thông khi đầu cuối ở gần trạm gốc và số lượ ng
các mã định kênh chứ không phải công suất hạn chế tốc độ số liệu khả dụng. Node
B điều khiển tập các bit đượ c mã hóa sẽ sử dụng để phát lại có xét đến dung lượ ng
nhớ khả dụng của UE.
Hình 4.7. Nguyên lý xử lý phát lại của node B
4.3.5 Kiến trúc
Từ các phần trên ta thấy rằng các kỹ thuật HSDPA dựa trên thích ứng nhanh
đối với các thay đổi nhanh trong các điều kiện kênh. Vì thế các kỹ thuật này phải
được đặt gần vớ i giao diện vô tuyến tại phía mạng, nghĩa là tại node B. Ngoài ra
một mục tiêu quan trọng của HSDPA là duy trì tối đa sự phân chia chức năng giữa
các lớ p và các nút của R3. Cần giảm thiểu sự thay đổi kiến trúc, vì điều này sẽ đơn
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 109/124
109
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
giản hóa việc đưa HSDPA vào các mạng đã triển khai cũng như đảm bảo hoạt
động trong các môi trườ ng mà ở đó không phải tất cả các ô đều đượ c nâng cấp
bằng chức năng HSDPA. Vì thế HSDPA đưa vào node B một lớ p con MAC mớ i,
MA-hs, chịu trách nhiệm cho lập biểu, điều khiển tốc độ và khai thác giao thức
HARQ. Do vậy ngoại trừ các tăng cường cho RNC như điều khiển cho phép
HSDPA đối với các ngườ i sử dụng, HSDPA chủ yếu tác động lên node B (hình
4.8).
Di động từ một ô hỗ trợ HSDPA đến một ô không hỗ trợ HSDPA đượ c xử lý
dễ ràng. Có thể đảm bảo dịch vụ không bị gián đoạn cho ngườ i sử dụng (mặc dùtại tốc độ số liệu thấp hơn) bằng chuyển mạch kênh trong RNC trong đó ngườ i sử
dụng đượ c chuyển mạch đến kênh dành riêng (DCH) trong ô không có HSDPA.
Tương tự, một ngườ i sử dụng đượ c trang bị đầu cuối có HSDPA có thể chuyển
mạch từ kênh riêng sang HSDPA khi ngườ i này chuyển vào ô có hỗ trợ HSDPA.
Chức năng MAC-hs
- Lập biểu- Thích ứng tốc độ - HARQ
Mạng lõi
RNC RNC
Đến cácnode B khác
Đến cácnode B khác
(F-)DPCH trên DL
DCH trên UL
TE
Ô phục vụ Ô không phục vụ
HSDPA
Node B
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 110/124
110
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 4.8. Kiế n trúc HSDPA
Cấu trúc kênh tổng thể của HSDPA kết hợ p WCDMA (hình 4.9)
Hình 4.9. C ấ u trúc kênh HSDPA k ế t hợ p WCDMA
a. HS-DSCH
HS-DSCH (High Speed-Downlink Shared Channel: Kênh chia sẻ đườ ng lên
tốc độ cao). Đượ c sắp xếp lên nhiều kênh vật lý HS-PDSCH để truyền tải lưu
lượ ng gói chia sẻ cho nhiều ngườ i sử dụng, trong đó mỗi HS-PDSCH có hệ số trải
phổ không đổi và bằng 16. Cấu hình cực đại của HS-DSCH là 15SF16 (tương ứng
vớ i tốc độ đỉnh khi điều chế 16QAM và tỷ lệ mã 1/1 là 14,4Mbps). Các ngườ i sử
HS-DSCH
Node B
UE
HS-SCCH (F-)DPCH DPCCHDPDCH HS-DPCCH
Số liệu ngườ isử dụng
đườ ng xuống
Báo hiệu điềukhiển cho HS-
DSCH
Các lệnhđiều khiểncông suất
Số liệu ngườ isử dụng
đườ ng lên
Báo hiệuđiều khiển
cho DPDCH
Báo hiệu điềukhiển liên
quan đến HS-DSCH
Kênh chia sẻ, cho một ô Kênh riêng, cho một UE
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 111/124
111
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
dụng chia sẻ HS-DSCH theo số kênh vật lý HS-PDSCH (số mã vớ i SF=16) và
khoảng thờ i gian truyền dẫn TTI=2ms.
b. HS-SCCH
HS-SCCH (High Speed-Shared Control Channel: Kênh điều khiển chia sẻ
tốc độ cao). Sử dụng hệ số trải phổ 128 và có cấu trúc thờ i gian dựa trên một
khung con có độ dài 2ms bằng độ dài của HS-DSCH. Các thông tin sau đây đượ c
mang trên HS-SCCH:
- Số mã định kênh
- Sơ đồ điều chế
- Kích thướ c khối truyền tải
- Gói đượ c phát là gói mớ i hay phát lại (HARQ) hoặc HARQ theo
RNC RLC
- Phiên bản dư
- Phiên bản chùm tín hiệu
Khi HSDPA hoạt động trong chế độ ghép theo thờ i gian, chỉ cần lập cấuhình một HS-SCCH, nhưng kho HSDPA hoạt động trong chế độ ghép theo mã thì
cần có nhiều HS-SCCH hơn. Một UE có thể xem xét đượ c nhiều nhất là 4 HS-
SCCH tùy vào cấu hình đượ c lập bở i hệ thống.
c. HS-DPCCH
HS-DPCCH (High Speed-Dedicated Physical Control Channel: Kênh điều
khiển vật lý riêng tốc độ cao). Đườ ng lên có hệ số trải phổ 256 và cấu trúc từ 3 khe2ms chứa các thông tin sau đây:
Thông tin phản hồi (CQI: Channel Quality Indicator: chỉ thị chất lượ ng
kênh) để báo cho bộ lập biểu nút B về tôc độ số liệu mà UE mong muốn
ACK/NAK (công nhận và phủ nhận) cho HARQ
d. DPCCH
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 112/124
112
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
DPCCH (Dedicated Physical Control Channel: Kênh điều khiển vật lý riêng).
Là kênh đi cùng vớ i HS-DPCCH đườ ng lên chứa các thông tin giống như ở R3.
e. F-DPCH
F-DPCH (Fractional-Dedicated Physical Channel: DPCH một phần (phân
đoạn)): Là kênh đườ ng xuống có hệ số trải phổ 256 chứa thông tin điều khiển công
suất cho 10 ngườ i sử dụng để tiết kiệm tài nguyên mã trong truyền dẫn gói.
4.4 TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO ĐƢỜNG LÊN
Công nghệ truy nhập gói tốc độ cao đườ ng lên (HSUPA) cũng sử dụng haicông nghệ cơ sở như HSDPA: Lập biểu nhanh và HARQ nhanh vớ i kết hợ p mềm.
Cũng giống như HSDPA, HSUPA sử dụng khoảng thờ i gian ngắn 2ms cho TTI
đường lên. Các tăng cường này đượ c thực hiện trong WCDMA thông qua một
kênh truyền tải mớ i, E-DCH (Enhanced Dedicated Channel: Kênh riêng tăng
cườ ng).
Mặc dù sử dụng các công nghệ giống HSDPA, HSUPA cũng có một số
khác biệt căn bản so vớ i HSDPA và các khác biệt này ảnh hưở ng lên việc thực
hiện chi tiết các tính năng:
Trên đườ ng xuống, các tài nguyên chia sẻ là công suất và mã đều đượ c
đặt trong một nút trung tâm (node B). Trên đườ ng lên, tài nguyên chia
sẻ là đại lượ ng nhiễu đường lên cho phép, đại lượ ng này phụ thuộc vào
công suất của nhiều nút nằm phân tán (các UE)
Trên đườ ng xuống bộ lập biểu và các bộ đệm phát được đặt trong cùngmột nút, còn trên đườ ng lên bộ lập biểu được đặt trong nút B trong khi
đó các bộ đệm số liệu đượ c phân tán trong các UE. Vì thế các UE phải
thông báo thông tin về tình trạng bộ đệm cho bộ lập biểu
Đườ ng lên WCDMA và HSUPA không trực giao và vì thế xẩy ra nhiễu
giữa các truyền dẫn trong cùng một ô. Trái lại trên đườ ng xuống các
kênh đượ c phát trực giao. Vì thế điều khiển công suất quan trọng đối vớ i
đường lên để xử lý vấn đề gần xa. E-DCH đượ c phát vớ i khoảng dịch
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 113/124
113
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
công suất tương đối so với kênh điều khiển đường lên được điều khiển
công suất và bằng cách điều chỉnh dịch công suất cho phép cực đại, bộ
lập biểu có thể điều khiển tốc độ số liệu E-DCH. Trái lại đối vớ i
HSDPA, công suất phát không đổi (ở mức độ nhất định) cùng vớ i sử
dụng thích ứng tốc độ số liệu.
Chuyển giao đượ c E-DCH hỗ trợ . Việc thu số liệu từ đầu cuối tại nhiều
ô là có lợi vì nó đảm bảo tính phân tập, trong khi đó phát số liệu từ
nhiều ô trong HSDPA là phức tạp và chưa chắc có lợ i lắm. Chuyển giao
mềm còn có nghĩa là điều khiển công suất bở i nhiều ô để giảm nhiễu
gây ra trong các ô lân cận và duy trì tương tích ngượ c vớ i UE không sử
dụng E-DCH
Trên đườ ng xuống, điều chế bậc cao hơn (có xét đến hiệu quả công suất
đối vớ i hiệu quả băng thông) đượ c sử dụng để cung cấp các tốc độ số
liệu cao trong một số trườ ng hợ p, chẳng hạn khi bộ lập biểu ấn định số
lượng mã định kênh ít cho truyền dẫn nhưng đại lượ ng công suất truyền
dẫn khả dụng lại khá cao. Đối với đườ ng lên tình hình lại khác; khôngcần thiết phải chia sẻ các mã định kênh đối với các ngườ i sử dụng khác
và vì thể thông thườ ng tỷ lệ mã hóa kênh thấp hơn đối với đườ ng lên.
Như vậy khác với đường lên điều chế bậc cao ít hữu ích hơn trên đườ ng
lên trong các ô vĩ mô và vì thế không được xem xét trong phát hành đầu
của HSUPA.
4.4.1 Lập biểuĐối vớ i HSUPA, bộ lập biểu là phần tử then chốt để điều khiển khi nào và
tại tốc độ số liệu nào một UE được phép phát. Đầu cuối sử dụng tốc độ càng cao,
thì công suất thu từ đầu cuối tại nút B cũng phải càng cao để đảm bảo tỷ số Eb /N0
(Eb=Pr /Rb, Pr là công suất thu tại nút B còn Rb là tốc độ bit được phát đi từ UE) cần
thiết cho giải điều chế. Bằng cách tăng công suất phát, UE có thể phát tốc độ số
liệu cao hơn. Tuy nhiên do đườ ng lên không trực giao, nên công suất thu từ một
UE sẽ gây nhiễu đối với các đầu cuối khác. Vì thế tài nguyên chia sẻ đối vớ i
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 114/124
114
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
HSUPA là đại lượ ng công suất nhiễu cho phép trong ô. Nếu nhiễu quá cao, một số
truyền dẫn trong ô, các kênh điều khiển và các truyền dẫn đường lên không đượ c
lập biểu có thể bị thu sai. Trái lại mức nhiễu quá thấp cho thấy rằng các UE đã bị
điều chỉnh thái quá và không khai thác hết toàn bộ dung lượ ng hệ thống. Vì thế
HSUPA sử dụng bộ lập biểu để cho phép các ngườ i sử dụng có số liệu cần phát
đượ c phép sử dụng tốc độ số liệu cao đến mức có thể nhưng vẫn đảm bảo không
vượ t quá mức nhiễu cực đại cho phép trong ô.
Hình 4.10. Nguyên lý lậ p biể u HSUPA của node B
Khác vớ i HSDPA, bộ lập biểu và các bộ đệm phát đều được đặt tại node B,
số liệu cần phát được đặt tại các UE đối với đườ ng lên. Tại cùng một thời điểm bộ
lập biểu đặt tại nút B điều phối các tích cực phát của các UE trong ô. Vì thế cần có
một cơ chế để thông báo các quyết định lập biểu cho các UE và cung cấp thông tin
về bộ đệm từ các UE đến bộ lập biểu. Chương trình khung HSUPA sử dụng các
cho phép lập biểu phát đi từ bộ lập biểu của node B để điều khiển tích cực phát của
UE và các yêu cầu lập biểu phát đi từ UE để yêu cầu tài nguyên. Các cho phép lập
biểu điều khiển tỷ số công suất giữa E-DCH và hoa tiêu được phép mà đầu cuối có
thể sử dụng; cho phép lớn hơn có nghĩa là đầu cuối có thể sử dụng tốc độ số liệu
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 115/124
115
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
cao hơn nhưng cũng gây nhiễu nhiều hơn trong ô. Dựa trên các kết quả đo đạc
mức nhiễu tức thờ i, bộ lập biểu điều khiển cho phép lập biểu trong từng đầu cuối
để duy trì mức nhiễu trong ô tại mức quy định (hình 4.11).
Trong HSDPA, thông thườ ng một ngườ i sử dụng đượ c xử lý trong một TTI.
Đối vớ i HSUPA, trong hầu hết các trườ ng hợ p chiến lượ c lập biểu đườ ng lên đặc
thù thực hiên lập biểu đồng thờ i cho nhiều ngườ i sử dụng. Lý do vì một đầu cuối
có công suất nhỏ hơn nhiều so vớ i công suất node B: một đầu cuối không thể sử
dụng toàn bộ dung lượ ng ô một mình.
Hình 4.11. Chƣơng trình khung lậ p biể u của HSUPA
Nhiễu giữa các ô cũng cần được điều khiển. Thậm chí nếu bộ lập biểu đã
cho phép một UE phát tại tốc độ số liệu cao trên cơ sở mức nhiễu nội ô chấp thuận
được, nhưng vẫn có thể gây nhiễu không chấp nhận được đối vớ i các ô lân cận. Vì
thế trong chuyển giao mềm, ô phục vụ chịu trách nhiệm chính cho họat động lậpbiểu, nhưng UE giám sát thông tin lập biểu từ tất cả các ô mà UE nằm trong
chuyển giao mềm. Các ô không phục vụ yêu cầu tất cả các ngườ i sử dụng mà nó
không phục vụ hạ tốc độ số liệu E-DCH bằng cách phát đi chỉ thị quá tải trên
đườ ng xuống. Cơ chế này đảm bảo hoạt động ổn định cho mạng.
Lập biểu nhanh cung cấp một chiến lượ c cho phép kết nối mềm dẻo hơn. Vì
cơ chế lập biểu cho phép xử lý tình trạng trong đó nhiều ngườ i sử dụng cần phát
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 116/124
116
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
đồng thờ i, nên số ngườ i sử dụng số liệu gói tốc độ cao mang tính cụm đượ c cho
phép lớn hơn. Nếu điều này gây ra mức nhiễu cao không thể chấp nhận đượ c trong
hệ thống, thì bộ lập biểu có thể phản ứng nhanh chóng để hạn chế các tốc độ số
liệu mà các UE có thể sử dụng. Không có lập biểu nhanh, điều khiển cho phép có
thể chậm trễ hơn và phải dành một dự trữ nhiễu trong hệ thống trong trườ ng hợ p
nhiều ngườ i sử dụng hoạt động đồng thờ i.
4.4.2 HARQ vớ i kết hợ p mềm
HARQ nhanh vớ i kết hợ p mềm đượ c HSUPA sử dụng vớ i mục đích cơ bản
giống như HSDPA: để đảm bảo tính bền vững chống lại các sai lỗi truyền dẫnngẫu nhiên. Sơ đồ đượ c sử dụng giống như đối với HSDPA. Đối vớ i từng khối
truyền tải được phát trên đườ ng lên, một bit đượ c phát từ nút B đến UE để thông
báo giải mã thành công (ACK) hay yêu cầu phát lại khối truyền tải thu bị mắc lỗi
(NAK).
Điểm khác biệt chính so vớ i HSDPA bắt nguồn từ việc sử dụng chuyển
giao mềm trên đườ ng lên. Khi UE nằm trong chuyển giao mềm, nghĩa là giao thức
HARQ kết cuối tại nhiều ô. Vì thế trong nhiều trườ ng hợ p số liệu truyền dẫn có
thể đượ c thu thành công tại một số node B nhưng lại thất bại tại các node B khác.
Nhìn từ phía UE, điều này là đủ, vì ít nhất một node B thu thành công số liệu. Vì
thế trong chuyển giao mềm tất cả các nút B liên quan đều giải mã số liệu và phát
ACK hoặc NAK. Nếu UE nhận đượ c ACK ít nhất từ một node B, UE coi rằng số
liệu đã đượ c thu thành công.
HARQ vớ i kết hợ p mềm có thể đượ c khai thác không chỉ để đàm bảo tínhbền vững chống lại nhiễu không dự báo đượ c mà còn cải thiện hiệu suất đườ ng
truyền để tăng dung lượ ng và (hoặc) vùng phủ. Các bit đượ c mã hóa bổ sung chỉ
đượ c phát khi cần thiết. Vì thế tỷ lệ mã sau các lần phát lại được xác định theo tỷ
lệ mã cần thiết cho điều kiện kênh tức thời. Đây cũng chính là mục tiêu mà thích
ứng tốc độ cố gắng đạt được, điểm khác chính là thích ứng tốc độ cố gắng tìm ra tỷ
lệ mã phù hợ p trứơc khi phát.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 117/124
117
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
4.4.3. Kiến trúc
Để hoạt động hiệu quả, bộ lập biểu phải có khả năng khai thác các thay đổi
nhanh theo mức nhiễu và các điều kiện đườ ng truyền. HARQ vớ i kết hợ p mềm
cũng cho lợ i từ các phát lại nhanh và điều này giảm chi phí cho các phát lại. Vì thế
hai chức năng này phải được đặt gần giao diện vô tuyến. Vì thế cũng giống như
HSDPA, các chức năng lập biểu và HARQ của HSUPA được đặt tại node B.
Ngoài ra cũng giống như đối với HSDPA, cũng cần đảm bảo giữ nguyên các lớ p
cao hơn lớ p MAC. Vì thế mật mã, điều khiển cho phép...vẫn đặt dướ i quyền điều
khiển của RNC. Điều này cho phép đưa HSUPA êm ả vào các vùng đượ c chọn
lựa; trong các ô không hỗ trợ truyền dẫn E-DCH, có thể sử dụng chuyển mạch
kênh để sắp xếp luồng số của ngườ i sử dụng lên DCH.
Giống như triết lý thiết kế HSDPA, một thực thể MAC mớ i (MAC-e) đượ c
đưa vào UE và node B. Trong node B, MAC-e chịu trách nhiệm truyền tải các phát
lại HARQ và lập biểu, còn trong UE, chịu trách nhiệm chọn lựa tốc độ số liệu
trong các giớ i hạn do bộ lập biểu trong MAC-e của node B đặt ra.
Ô phục vụ Ô không phục vụ
Chức năng MAC-e
- Lập biểu- HARQ
TENode B
Chức năng MAC-es
- Sắp đặt lại thứ tự
Mạng lõi
RNC RNC
Đến cácnode B khác
Đến cácnode B khác
E-DCHE-DCH
HS-DSCH
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 118/124
118
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Hình 4.12. Kiế n trúc mạng đƣợ c lậ p cấ u hình E-DCH (và HS-DSCH)
Khi UE nằm trong chuyển giao mềm vớ i nhiều node B, các khối truyền tải
khác nhau có thể đượ c giải mã đúng tại các node B khác nhau. Kết quả là một khối
truyền tải có thể được thu đúng tại một node B, trong khi đó một node B khác vẫn
tham gia và các phát lại của một khối truyền tải đượ c phát sớm hơn. Vì thế để đảm
bảo chuyển các khối truyền tải đúng trình tự đến giao thức RLC, cần có chức năng
sắp xếp lại thứ tự trong RNC ở dạng một thực thể mớ i: MAC-es. Trong chuyển
giao mềm, nhiều thực thể MAC-e đượ c sử dụng cho một UE vì số liệu đượ c thu từ
nhiều ô. Tuy nhiên MAC-e trong ô phục vụ chịu trách nhiệm chính cho lập biểu;
MAC-e trong ô không phục vụ chủ yếu xử lý giao thức HARQ (hình 4.12).
Trong các kênh cần thiết cho HSUPA. E-DCH đượ c sắp xếp lên một tập
các mã định kênh đường lên đượ c gọi là các kênh số liệu vật lý riêng của E-DCH
(E-DPDCH). Phụ thuộc vào tốc độ số liệu tức thờ i, số các E-DPDCH và các hệ số
trải phổ có thể thay đổi. Ngoài kênh số liệu E-DCH còn có các kênh báo hiệu cho
nó như sau. Các kênh E-AGCH (E-DCH Absolute Grant Channel: Kênh cho phép
tuyệt đối của E-DCH) và E-RGCH (E-DCH Relative Grant Channel: Kênh cho
phép tương đối của E-DCH) là các kênh hỗ trợ cho điều khiển lập biểu. Kênh E-
HICH (E-DCH HARQ Indicator Channel: kênh chỉ thị HARQ của E-DCH) là
kênh hỗ trợ cho phát lại sử dụng cơ chế HARQ.
Không như HSDPA, HSUPA không hỗ trợ điều chế thích ứng vì nó khônghỗ trợ các sơ đồ điều chế bậc cao. Lý do là các sơ đồ điều chế bậc cao phức tạp
hơn và đòi hỏi phát nhiều năng lượ ng trên một bit hơn, vì thể để đơn giản đườ ng
lên sử dụng sơ đồ điều chế BPSK kết hợ p vớ i truyền dẫn nhiều mã định kênh song
song.
Tổng kết các kênh đườ ng lên cần thiết cho hoạt động của E-DCH đượ c minh
họa trên hình 4.18 cùng vớ i các kênh sử dụng cho HSDPA.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 119/124
119
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Vì đườ ng lên không trực giao theo thiết kế, nên cần thiết điều khiển công suất
nhanh để xử lý vấn đề gần xa. E-DCH không khác vớ i mọi kênh đườ ng lên khác
và vì thế công suất được điều khiển theo cách giống như các kênh đườ ng lên khác.
Node B đo tỷ số tín hiệu trên nhiễu và phát đi các lệnh điều khiển công suất trên
đườ ng xuống đến UE để điều chỉnh công suất phát của UE. Các lệnh điều khiển
công suất có thể đượ c phát bằng cách sử dụng DPCH hay để tiết kiệm các mã định
kênh bằng F-DPCH.
(Các kênh mới đƣợc đƣa vào cho HSUPA đƣợ c thể hiện bằng các đƣờng đứ t nét)
Hình 4.13. C ấ u trúc kênh t ổ ng thể vớ i HSDPA và HSUPA
a. E-DPCH
EDPDCH (bao gồm hai kênh truyền đồng thờ i: E-DPDCH và DPCCH) cóhệ số trải phổ khả biến từ 2 đến 256 vớ i cấu hình cực đại 2xSF2+2SF4 (tốc độ số
liệu đỉnh bằng 5,76 Mbps vớ i tỷ lệ mã hóa 1/1). Khoảng thờ i gian truyền dẫn (TTI)
của E-DPDCH có thể là 2ms (tốc độ số liệu lớn hơn 2Mbps) hoặc 10ms (tốc độ số
liệu bằng hoặc dướ i 2Mbps). DPCCH truyền đồng thờ i vớ i E-DPDCH chứa các
thông tin hoa tiêu và điều khiển công suất (TPC).
b. E-DPCCH
Chia sẻ, cho ô phục vụ
NodeB
UE
HS-DSCH
Số liệungườ i
sử dụng đườ ngxuống
HS-SCCH
Báo hiệuđiều khiểncho HS-DSCH
DPCCH
Báohiệuđiều
khiển
Riêng, cho một UE
E-AGCH
Chophéptuyệtđối
E-DPCCH
Báo hiệuđiềukhiểncho
DPDCH
Các lệnhđiềukhiển
công suất
(F-)DPCH
E-HICH
HARQ
ACK/ NAK
E-RGCH
Chophéptương
đối
E-DPDCH
Số liệungườ i
sử dụng đườ ng
lên
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 120/124
120
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
Là kênh vật lý mới đườ ng lên tồn tại song song vớ i E-DPDCH để truyền
thông tin ngoài băng liên quan đến truyền dẫn E-DPDCH. E-DPCCH có hệ số trải
phổ 256 chứa các thông tin sau:
- E-TFCI (Enhanced-Transport Format Combination Indicator: chỉ thị kết
hợ p khuôn dạng truyền tải) để thông báo cho máy thu node B về kích
thướ c khối truyền tải đượ c mang trên các E-DPDCH. Từ thông tin này
máy thu rút ra số kênh E-DPDCH và hệ số trải phổ đượ c sử dụng.
- Số thứ tự phát lại (RSN: Retransmission Sequence Number) để thông
báo về số thứ tự của khối truyền tải hiện thời đượ c phát trong chuỗiHARQ.
- Bit hạnh phúc để thông báo rằng UE có hài lòng vớ i tốc độ hiện thờ i
(công suất tương đối ấn định cho nó) hay không và nó có thể sử dụng
đượ c ấn định công suất cao hơn hay không.
c. HICH
HICH (HARQ Indicator Channel: kênh chỉ thị HARQ). Là kênh vật lýđườ ng xuống để truyền ACK hoặc NAK cho HARQ.
d. E-RGCH
E-RGCH (E-DCH Relative Grant Channel: kênh cho phép tương đối E-
DCH). Là kênh vật lý đườ ng xuống mới để phát lệnh tăng/giảm một nấc công suất
của lập biểu (thườ ng chỉ 1dB) so vớ i giá trị tuyệt đối đượ c ấn định bở i kênh E-
AGCH. E-RGCH đượ c sử dụng cho các điều chỉnh nhỏ trong khi đang xẩy ratruyền số liệu. 20E-RGCH đượ c ghép chung với 20HICH trên cơ sở 40 chữ ký vào
một DPDCH có mã định kênh vớ i hệ số trải phổ 128.
e. E-AGCH
E-AGCH (E-DCH Absolute Grant Channel: kênh cho phép tuyệt đối). Là
kênh vật lý đườ ng xuống mớ i có mã định kênh vớ i hệ số trải phổ 128 để chỉ thị
mức công suất chính xác của E-DPDCH so vớ i DPCCH.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 121/124
121
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
KẾT LUẬN
Việc triển khai rộng rãi các hệ thống 3G nói chung và hệ thống 3G
WCDMA nói riêng đã đáp ứng phần nào sự bùng nổ về nhu cầu truyền thông
không dây cả về số lượ ng, chất lượ ng và các loại hình dịch vụ. Các hệ thống 3G
WCDMA vớ i những ưu điểm nổi bật về cung cấp các dịch vụ băng rộng, dịch vụ
truyền dữ liệu tốc độ cao đã và đang đượ c sử dụng rất hiệu quả, đem lại những tiện
ích to lớn cho con ngườ i.
Truy nhập gói tốc độ cao đườ ng xuống (HSDPA) đượ c 3GPP chuẩn hóa ra
trong R5 vớ i phiên bản tiêu chuẩn đầu tiên vào năm 2002. Truy nhập gói đườ ng
lên tốc độ cao (HSUPA) đượ c 3GPP chuẩn hóa trong R6 và tháng 12 năm 2004.
Cả hai HSDPA và HSUPA đượ c gọi chung là HSPA. Các mạng HSDPA và
HSUPA đầu tiên được đưa vào thương mại lần lượ t vào các năm 2005 và 2007.
Tốc độ số liệu đỉnh của HSDPA lúc đầu là 1,8 Mbps và tăng đến 3,6 Mbps và 7,2
Mbps vào năm 2006 và 2007, tiềm năng có thể đạt đến trên 14,4 Mbps năm 2008.
Trong giai đoạn đầu tốc độ đỉnh HSUPA là 1-2 Mbps trong giai đoạn hai tốc độ
này có thể đạt đến 4-5,7 Mbps vào năm 2008.
Trong khuôn khổ của đề tài em đã trình bày tổng quát công nghệ 3G
WCDMA và công nghệ 3,5G HSPA. Do các nội dung của hai công nghệ này rất
sâu và rộng, trong khi thời gian hoàn thành đồ án và khả năng nghiên cứu hạn chế
nên đồ án chỉ giới thiệu những vấn đề chung nhất của hai công nghệ trên. Hướng
phát triển của đồ án sẽ là nghiên cứu quá trình triển khai công nghệ WCDMA và
HSPA tại Việt Nam.
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 122/124
122
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
..................................
Ngày tháng 5 năm 2010
ThS. ĐÀM MỸ HẠNH
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
..................................
Ngày tháng 5 năm 2010
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 123/124
123
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
………………………….
LỜI CẢM ƠN
V ớ i nhữ ng tình cảm chân thành, em xin bày t ỏ lòng cảm ơn sâu sắ c
nhấ t đế n cô giáo, Th.s Đàm Mỹ H ạnh, n gƣời đã tận tình hƣớ ng d ẫ n, giúp
đỡ em hoàn thành đồ án này.
Em cũng gử i lờ i cảm ơn đế n các thầ y, cô giáo trong bộ môn K ỹ thuật
Viễ n thông, khoa Điện - Điện t ử, Trƣờng Đại học Giao thông vận t ải đã giúp
đỡ em trong suố t thờ i gian học t ậ p.
Xin cảm ơn gia đình , ngƣờ i thân và bạn bè đã luôn quan tâm, ủng hộ
em trong quá trình học t ậ p và làm đồ án vừ a qua.
Em xin chân thành cảm ơn!
5/16/2018 Đô án VIET - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/do-an-viet 124/124
124
SVTH: Phạm Đứ c Việ t Lớ p: KTVT B - K46
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, sách “Thông tin di động thế hệ ba”, Họcviện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, nhà xuất bản Bưu Điện, 2004.
2. TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Bài giảng “Thông tin di động”, Học
viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông 2007.
3. TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, giáo trình “Lộ trình phát triển thông tin
di động 3G lên 4G”, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông,
12/20084. Thông tin di động thế hệ 3, Nhà xuất bản Bưu điện, 2001.
5. W-CDMA Mobile Communications System, John Wiley & Sons LTD,
2002.
6. WCDMA for UMTS – Radio Access for Third Generation Mobile
Communications – Harri Holma and Antti Toskala.
7. WCDMA for UMTS lectures – Nokia Research Centre, Finland.
8. GSM, cdmaOne and 3G Systems - Raymond Steele, Chin-Chun Lee and
Peter Gould - Copyright © 2001 John Wiley & Sons Ltd.
9. M.R.Karim and M.Sarrap, “W-CDMA and CDMA 2000 for 3G Mobile
Networks,” McGraw-Hill Telecom professional, 2002.
Recommended