đồ án kỹ thuật viễn thông GIAO DIỆN VÔ TUYẾN TRONG WCDMA và CÁC CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG TRONG THIẾT BỊ CỦA WCDMA

BẢNG TRA CỨU CÁC TỪ VIẾT TẮTAICH Acquisition Indication Channel Kênh chỉ thị thu được AMCS Adaptive Modulation and Coding Điều chế và mã hóa thíc ứng ARQ Automatic Repeat Request Yêu cầu

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển mạng mẽ của ngành viễn thông đã đòi hỏicác ngành dịch vụ phải đa dạng và không ngừng cải tiến, bổ sung Với số người

sử dụng ngày càng tăng Vì vậy phải có những công nghệ mới với dung lượngcao hơn, giá thành thấp hơn, dịch vụ đa dạng và chất lượng cao hơn để đáp ứngnhu cầu của khách hàng

Rất nhiều công nghệ viễn thông và thông tin di động đã xuất hiện Từthế hệ thứ nhất 1G đã sử dụng công nghệ truy nhập phân chia theo tần sốFDMA Tiếp đến là thế hê 2G và hiện nay các yêu cầu mới về dịch vụ của các

hệ thống thông tin di động, nhất là các dịch vụ truyền số liệu đòi hỏi các nhàkhai thác phải đưa ra hệ thông thông tin di động thế hệ mới thứ 3 Hệ thốngviễn thông di động toàn cầu (USMTS) sử dụng kĩ thuật WCDMA FDD

Với hai công nghệ triển vọng cho thông tin di động thế hệ thứ 3 làCDMA2000 và WCDMA Hiện nay đa phần điện thoại di đụng trờn thế giớiđang sử dụng công nghệ GSM.Bờn cạnh đó công nghệ WCDMA lại tươngthích với GSM và hoàn toàn có thể nâng cấp từ mạng GSM giá rẻ

Vì nhưng lớ đú mà em đã chọn WCDMA làm đề tài cho đồ án tốtnghiờp của mình Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Hữu Phỏt đótận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình để em hoàn thành bản đồ án này

Do bản thân còn nhiều hạn chế nên quyển đồ án sẽ không tránh khỏinhững thiếu sót vì vậy rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và cácbạn để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 25 tháng 5 năm 2007 Sinh viên

BẢNG TRA CỨU CÁC TỪ VIẾT TẮT

AICH Acquisition Indication

Channel

Kênh chỉ thị thu được

AMCS Adaptive Modulation and

Coding

Điều chế và mã hóa thíc ứng

ARQ Automatic Repeat Request Yêu cầu tự động lặp

BCCH Broadcast Control Channel Kênh quảng điều khiển quảng

bá

DC Dedicated Control Điều khiển dành riêng

BLER Block Error Rate Tỉ lệ lỗi khối

BMC Broadcast/ Multicast Control Điều khiển truyền quảng

bá/truyền Multicast

DTX Discontinuous Transmission Truyền phát gián đoạn

CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh

CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung

CCPCH Common Control Physical

Channel

Kênh vật lý điều khiển chung

CDMA Code Division Multiple

CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung

CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh

CRC Cyclic Redudancy Check Kết hợp kiểm tra dư thừa chu

kỳCTCH Common Trafic Channel Kênh lưu lượng chung

DC Dedicated Control Điều khiển dành riêng

DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng

DLPCH Downlink Physical Channel Kênh vật lý hướng xuốngDPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý dành riêng

DPCCH Dedicated Physical Control

Kênh dữ liệu vật lý dành riêng

DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ hướng xuốngDTCH Dedicated Trafic Channel Kênh lưu lượng dành riêngDTX Discontinuous Transmission Truyền phát gián đoạn

Telecommunication Standars Institute

Hiệp hội tiêu chuẩn viễn thông châu Âu

FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuốngFBI Feed Back Information Thông tin phản hồi

FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần

sốFDMA Frequence Division Multiple

GPS Global Position System Hệ thống định vị toàn cầuGSM Global System for Mobile

Communication

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

H-ARQ Hybrid- Automatic Repeat

Request

Yêu cầu lặp tự động lai

HSC Hierachical Cell Structure Cấu trúc cell phân bậc

HSDPA Hight Speed Downlink

year 2000

IR Incremental Redudancy Độ dư gia tăng

ITU International

Telecommunications Union

Hiệp hội viễn thông quốc tế

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi

trường truyền thông

OCCCH ODMA Common Control

Đa truy nhập theo cơ hội

ODTCH ODMA Dedicated Trafic

Mã xoán móc nối song song

PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển nhắn tin

PCPCH Physical Common Packet

Channel

Kênh vật lý gói chung

PDCP Packet Data Convergence

Protocol

Giao thức hội tụ dữ liệu gói

PDSCH Hight-Speed Physical

Downlink Shared Channel

Kênh vật lý chia sẻ đường xuống tốc độ cao

PICH Page Indicator Channel Kênh chỉ thị trang

PN Pseudo-Random Noise Tạp âm giả ngẫu nhiên

PRACH Physical Random Access Kênh vật lý truy nhập ngẫu

nhiên

QPSK Quadrature Phase Shift

Keying

Khóa dịch pha cầu phương

RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiênRLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyếnRNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyếnRRC Radio Resource Control Kiểm soát tài nguyên vô tuyếnSCH Synchrronozation Channel Kênh đồng bộ

SGSN Serving General Packet Radic

Service Support Node

Nút hỗ trợ chuyển mạch gói

SHCCH Shared Channel Control

Channel

Kênh điều khiển chia sẻ kênh

TAB Time Alignment Bit Bít sắp hàng thời gian

TCP Transparent Power Control Điều khiển công suất trong

suốtTDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời

gianTDMA Time Division Multiple

Access

Đa truy nhập phân chia theo thời gian

TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối

TFCI Transport Format

Combination Indicator

Chỉ thị kết hợp định dạng truyền

TPC Transmit Power Control Điều khiển công suất truyềnTTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian đan xen

truyền dẫn

ULPCH Uplink Physical Channel Kênh vật lý hướng lên

UMTS Universal Mobile

UTRA UMTS Terrestrial Radio

Access Network đất theo tiêu chuẩn UMTS

3GPP The Third- Generation

Parnership Project

Tổ chức những người bạn hợptác về 3G

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG

1 1 Mở đầu

Sự phát triển mạnh mẽ và nhanh chóng của các dịch vụ số liệu mà trướcnhất la IP đã đặt ra yêu cầu mới đối với công nghiệp viễn thông di động Thôngtin di động thế hệ hai mặc dù đã sử dụng công nghệ số nhưng vì là hệ thốngbăng thông hẹp và được xây dung trên cơ chế chuyển mạch kờnh nờn khôngthể đáp ứng được các dịch vụ mới này Trong bối cảnh đó ITU đã đua ra đề ántiêu chuẩn hoá hệ thống thông tin di động thế hệ bavới tên gọi IMT-2000 IMT-

2000 đã mở rộng đáng kể khả nănh cung cấp dịch vụ và cho phép sử dụngnhiều phương tiện thông tin Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năngmới nhưng cũng đồng thời đảm bảo sự phát triển liên tục của thông tin di độngthế hệ 2 (2G) vào những năm 2000 Thông tin di động thế hệ 3xây dựng trên cơ

sở IMT-2000 đã được đua vào phục vụ từ năm 2001 Các hệ thông 3G sẽ cungcấp rất nhiều dịch vụ viễn thông bao gồm: tiếng, số liệu tốc độ bít thấp và bítcao, đa phương tiện, video cho người sử dụnglàm việc ở cả các phương tiệncông cộng lẫn tư nhân (vùng công sở, vùng dân cư, phương tiện vận tải…) Các tiêu chí để xây dựng IMT-2000 như sau:

1 Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 GHz như sau:

* Đường lên: 1885-2025 MHz

* Đường xuống: 2110-2200 MHz

2 Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vôtuyến:

* Tích hợp các mạng thông tin vô tuyến và hữu tuyến

* Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông

3 Sử dụng các phương tiện khai thác khác nhau:

* Trong công sở

* Ngoài đường

* Vệ tinh

4 Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:

* Các phương tiện từ nhà ảo (VHE: Vitual Home Enviroment) trên cơ

sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng toàn cầu

* Đảm bảo chuyển mạng quốc tế

* Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệuchuyển mạch kờnhvà số liệu chuyển mạch gói

5 Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện

Môi trường hoạt đông của IMT-2000 được chia thành bốn vùng với cáctốc độ bít Rb phục vụ như sau:

Vùng 1: Trong nhà, ụ picụ, Rb 2Mbps

Vùng 2: Thành phố, ô micro, Rb 384Mbps

Vùng 3: Ngoại ô, ô macro, Rb 144kbps

Vùng 4: Toàn cầu, Rb 9 , 6kbps

Có thể tổng kết các dịch vụ do IMT-2000 cung cấp ở bảng dưới:

Dịch vụ di

động

Dịch vụ di động Di động đầu cuối/ di động cá nhân/ di động

dịch vụDịch vụ thông tin

Dịch vụ truyền thanh FM (64-384kbps)

Dịch vụ số liệu

Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình (64-144 kbps)

Dịch vụ số liệu tốc độ tương đối cao (144kbps-2Mbps)

Dịch vụ số liệu tốc độ cao ( 2Mbps)

Dịch vụ đa phương tiện

Dịch vụ Video (384 kbps) Dịch vụ chuyển động (384 kbps-2Mbps) Dịch vụ chuyển động thời gian thực (

Dịch vụ truy nhập Web (384kbps-2Mbps)

Dịch vụ internet thời gian thực

Dịch vụ internet (384kbps-2Mbps) Dịch vụ internet

đa phương tiện

Dịch vụ Website đa phương tiện thời gian thực (  2Mbps)

Bảng 1.1: Tổng kết dịch vụ IMT - 2000

1 2 Các tiêu chuẩn hệ thống thông tin di động thế hệ ba.

*** Hiện nay hai tiêu chuẩn đã được chấp thuận cho IMT-2000 là:

* WCDMA được xây dung từ 3GPP

So sánh các thông số giao diện vô tuyến ở 2 tiêu chuẩn nói trên:

Trải phổ ĐX/ĐL QPSK/OCQPSK(HPSK) QPSK/OCQPSK(HPSK)

Tổ chức tiêu chuẩn 3GPP/ETSI/ARIB 3GPP2/TIA/TTA/ARIB

Bảng 1.2: So sánh các thông số giao diện vô tuyến của 2 tiêu chuẩn trên

OCQPSK(HPSK): Conjugate Structure-Algebaraic Code Excited Linear

Prediction: Dự báo tuyến tính kích thích theo mã đại số-cấu trúc phức hợpEVRC: Ennhanced Variabler Rate Coder: Bộ mó hoỏ tốc độ thay đổi tăngcường

1 2 1 Tiêu chuẩn WCDMA

UMTS là thuật ngữ được ETSI nhóm SMG về hệ thống thông tin di động

vô tuyến 3G ở châu Âu đưa ra Các hoạt động nghiên cứu về UMTS trong ETSIđược hỗ trợ bởi chương trình có tài trợ của EU, như RACE và ACTS Chươngtrình RACE gồm hai giai đoạn, bắt đầu vào năm 1988 và kết thúc vào năm

1995 Đối tượng của chương trình này là khám phá và phát triển “testbed” chocác công nghệ giao diện vô tuyến đề cử Trong dự án FRAMES của ACTS, haikiểu (chế độ) đa truy nhập đã được chọn để nghiên cứu tiếp làm đề xuất chotruy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRA) Chúng dựa trên TDMA có vàkhông có trải phổ và dựa trên WCDMA

Đến tháng 1/1997, ARIB đã quyết định chấp nhận WCDMA làm côngnghệ truy nhập vô tuyến mặt đất cho đề xuất IMT-2000 của mình và nỗ lực cụ

thể hóa các chỉ tiêu kỹ thuật của, công nghệ này Dưới ảnh hưởng của sự hỗ trợmạnh mẽ cho WCDMA trên toàn cầu và quyết định sớm từ ARIB, một thỏathuận nhất trí của ETSI đã đạt được vào tháng 1/1998 về việc chấp nhậnWCDMA làm công nghệ truy nhập vô tuyến mặt đất cho UMTS Sau đó ARIB

và ETSI đã phối hợp hai chuẩn của họ để có một công nghệ WCDMA thốngnhất Phần này sẽ đề cập các đặc tính chính của RTT mặt đất trong các đề xuấtcủa ETSI và ARIB mà có tể áp dụng cho cả UTRA và IMT-2000

1 2 2 Đặc tính của UTRA/IMT-2000

Phổ tần được đề xuất cho UTRA và IMT-2000 được minh họa trong hình1.1 và hình 1.2 Có thể thấy, UTRA và IMT-2000 không thể sử dụng toàn bộphổ tần cho hệ thống vô tuyến di động 3G do các băng tần đã được phân bốnphần cho DECT và PHS

Cụ thể, tín hiệu hướng lên và hướng xuống được hình thành trên hai tần sốsóng mang khác nhau f 1 và f 2, phân cách nhau bởi khoảng dãn băng ở chế độFDD Trái lại chế độ TDD dùng chung một kênh tần số f c, nhưng khác khe thời

gian như thấy trong hình 1.1 và hình 1.2, cặp băng 1920-1980 Mhz và

2110-2170 Mhz được phân định cho chế độ FDD ở hướng xuống và hướng lên tươngứng, còn chế độ TDD hoạt động trong băn tần còn lại

Tuy nhiên với các dịch vụ không đối xứng thì chỉ yêu cầu các băngFDD và do đó tuyến TDD linh động hơn có thể tăng gấp đôi dung lượng củatuyến bằng cách phân định mọi khe thời gian cho một hướng truyền Các tham

số được thiết kế cho hoạt động FDD và TDD sao cho chúng tương thích lẫnnhau để dễ dàng thực hiện đầu cuối hai chế độ có thể sử dụng dịch vụ của cảnhà khai thác FDD và TDD

Bảng 1.3 chỉ ra các tham số cơ bản của UTRA/IMT-2000 Cả hai hệthống hoạt động ở tốc độ chip cơ sở 4,096 Mcps, hiện nay đã được đổi thành3,84 Mcps, tạo ra băng thông 5Mhz Khi dùng bộ lọc dạng xung cos nângNyquist với hệ số uốn là 0,22 IMT-2000 cú thờm một tốc độ chip thấp hơn là

1,024 Mcps ứng với băng thông 1,25 Mhz Tốc độ chip gia tăng 8,192 Mcps và16,384 Mcps cũng được đưa ra cho tốc độ bit người sử dụng cao hơn (>2Mcps)

Hình 1.1: Phần phổ đề xuất của UTRA

Hình 1.2: Phần phổ đề xuất của IMT-2000

UTRA/IMT-2000 thỏa mãn các yêu cầu của hệ thống vô tuyến di động thế

hệ 3 bằng cách cung cấp dải tốc độ truy nhập tới 2Mcps Các dịch vụ khác nhauvới tốc độ bit và QoS khác nhau đề có thể được hỗ trợ nhờ mã hệ số trải phổkhả biến trực giao OVSF Trái ngược với kênh hoa tiêu chung của hệ thống IS-

95, hệ thống thế hệ 3 UTRA/IMT-2000 dựng cỏc ký hiệu hoa tiêu riêng nằmgtrong luồng dữ liệu của người sử dụng Chùng có thể được dùng để hỗ trợ hoạtđộng của anten thích nghi ở trạm gốc

Dựng kênh hoa tiêu chung hay chốn kờnh hoa tiêu riêng vào dữ liệu, vẫn

đề dựng tỏch tương quan Tách tương quan tạo ra chỉ tiêu tốt hơn tỏch khụngtương quan Hơn nữa, cỏc mã trải phổ ngắn cho phép thực hiện nhiều kỹ thuậtnâng cao chỉ tiêu khác nhau nhờ các bộ triệt nhiễu và thuật toán phối hợp Để

hỗ trợ triển khai hệ thống linh động ở môi trường trong nhà và ngoài trời, hoạt

“động đồng bộ giữa các cell với nhau” được sử dụng ở chế độ FDD Do đó

WCDMA

(TDD)

WCDMA Uplink (FDD)

(TDD)

WCDMA Downlink (FDD)

MSS

1920 1980 2010 2025 2110 2170 2220

không cần nguồn định thời gian như hệ thống định vị toàn cầu (GPS)

Tuy nhiên, ở chế độ TDD, đồng bộ liên cell được yêu cầu để có thể truynhập xuyên suốt các khe thời gian của trạm gốc lân cận khi chuyển cell Điều

đó thực hiện được bằng cách duy trì đồng bộ giữa các trạm gốc

1 2 3 IMT-2000

IMT-2000 (International Mobile Telecommunications in the year 2000) là

“sự bảo trợ” (“umbrella Specification”) của toàn bộ các hệ thống 3G

IMT-2000 là tầm nhìn của hiệp hội viễn thông quốc tế (ITU-InternationalTelecommunications Union) về sự truy nhập không dây toàn cầu trong thế kỷ

21 IMT-2000 là tên mới cho các hệ thống di động 3G, thay thế cho tên cũ là

“Cỏc hệ thống viễn thông di động đất liền công cộng tương lai’’ Future Public Land Mobile Telecommunications Systems) FPLMTS là mụctiêu của sự phát triển hệ thống viễn thông di động bao gồm giao diện khônggian và cơ sở hạ tầng

(FPLMTS-Các thủ tục chính của giao diện không gian IMT-2000 là:

1 Bao phủ toàn bộ và tốc độ là 144kbps trong một cell lớn (ví dụ như trongmột khu vực lớn như ở thành phố) ; lưu động (cho xe cộ)

2 Bao phủ vừa phải tại 384kbps trong một cell nhỏ (ví dụ như một vài kmvuông)

3 Bao phủ giới hạn tại trên 2Mbps trong một pico cell; cố định

4 Hiệu suất trải phổ cao được so sánh với cá hệ thống hiện thời

5 Tính linh động cao để mở và kết hợp các dịch vụ mới tại các tốc độ bit khácnhau và các thủ tục E /N b 0

Một trong nhiều kỹ thuật phổ biến được phát triển cho IMT-2000 làCDMA băng rộng WCDMA (Wideband CDMA) Nú có hai phiên bản: CDMA

2000 và WCDMA Cả hai phiên bản khác nhau về tốc độ chip, cấu trúc kênhhướng xuống, và sự đồng bộ mạng, nhưng cả hai đều đưa lại sự đàm thoại vôtuyến với dung lượng cao hơn và giá thành thấp hơn các hệ thống 2G và 2, 5G

viễn thông chõu õu ETSI (European Telecommunications Standards Institute) ,bằng sự đề xuất của họ với ITU cho sự trải phổ song công phân chia theo tần sốFDD của IMT-2000 Sự đề xuất của ETSI được nhận biết như sự truy nhập vôtuyến mặt đất UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access System) (UMTS-Universal Mobile Telecommunications System – Hệ thống thông tin di động đanăng)

IMT-2000 bao gồm các chuẩn sau:

* IMT-2000 CDMA trải phổ trực tiếp: WCDMA (UTRAN FDD)

* IMT-2000 CDMA đa sóng mang: CDMA 2000

* ITM-2000 CDMA TDD: TDD-SCDMA (UTRAN TDD)

* IMT-2000 TDMA đơn sóng mang: UWC-136 (EDGE-Enhanced Data forGSM Evolution)

* IMT-2000 FDMA/TDMA: DECT

* Tất cả các tiêu chuẩn trên không tương thích với nhau

ETSI-UTRA được đặt nền tảng bởi kỹ thuật CDMA chuỗi trực tiếp (DS-DirectSequence) băng rộng 5Mhz với tốc độ 4,096 Mcps Mạng UTRA hay viết tắt làUTRAN (UTRA Network) được kết nối với một mạng lõi GSM mở để cungcấp cả hai dịch vụ chuyển mạch vòng và chuyển mạch gói Tốc độ chip có thểđược mở rộng lờn cỏc tốc độ cao hơn là 8,192 Mcps và 16, 384 Mcps.WCDMA được chọn cho sự hoạt động của FDD (băng tần UMTS kép), vàCDMA phân chia theo thời gian (TD/CDMA) được chọn cho sự hoạt động củaTDD (băng tần UMTS khụng kộp) Sự chọn lựa này làm cho hiệu quả củaUTRA bao phủ toàn bộ hoạt động và tận dụng đầy đủ sự phân phối trải phổUMTS

Đối với các băng tần kép, sự trải phổ sẽ vào khoảng 1920-1980 và

2110-2170 Mhz Đối với các băng tần khụng kộp, được cấp phát cho tổng cộng là 35Mhz Việc nhận dạng trải phổ giúp cho việc nhận dạng các dải tần 2Ghz chohoạt động của IMT-2000

1 3 Các đặc điểm quan trọng của WCDMA

Các đặc điểm chính tạo cho WCDMA một sự ưu việt là giao diện khônggian cho các hệ thống 3G bao bồm:

1 Cải tiến hơn nữa các hệ thống thế hệ thứ 2 (2G); nâng cao dung lượng

và khả năng bao phủ

2 Hỗ trợ một phạm vi rộng các dịch vụ tại tốc độ lên tới 2Mbps

3 Bổ sung các dịch vụ mềm dẻo và cung cấp các dịch vụ song song tíchhợp trong sự kết nối vật lý đơn

4 Có hai chế độ hoạt động dữ liệu gói: chế độ hoạt động gúi kờnh dànhriêng và kênh chung

5 Truy nhập gói hiệu quả và nhanh

6 Hỗ trợ cùng tần số, khác tần số, các chuyển giao GSM-UTRA

7 Hỗ trợ cho việc tăng hiệu suất như các mảng anten thích ứng, sự dũtỡm đa người sử dụng, và loại trừ nhiễu giao thoa

8 Sự hoạt động của các trạm truyền nhận gốc BTS không đồng bộ

9 Điều khiển công suất truyền nhanh (TPC-Transmit Power Control)trong cả hai hướng

1 4 Các tham số chính của WCDMA

vô tuyến

FDD: DS-CDMATDD: TDMA/CDMA

Chế độ song công FDD và TDD

Môi trường hoạt

động Trong nhà/ngoài trời đến trong nhà/trên xeCấu trúc kênh RF

Điều chế trải phổ Hướng xuống: QPSK cân bằng

Hướng lên: QPSK Mạch truyền phức hợp.Điều chế dữ liệu Hướng xuống: QPSK

Phát hiện kết nối Sử dụng pilot ghép thời gian dành riêng (hướng lên

và hướng xuống), pilot chung cho hướng xuống.Ghép kênh hướng

xuống Kênh dữ liệu và kênh điều khiển ghép thời gian.Ghép kênh hướng

lên

Kênh điều khiển và kênh pilot ghép thời gian, ghép

I&Q cho kênh dữ liệu và kênh điều khiển

Hệ số trải phổ Hướng xuống: 4 – 256 (khả biến)

Hướng lên: 4 – 512 (khả biến )Điều khiển công suất Vòng mở và vòng kín (1, 6khz)

Trải phổ hướng

xuống

Mã OVSF dài để phân biệt kênh

 Mã Gold dài 2 -1 18 để phân biệt cell và người

sử dụng (chu kỳ ngắn 10ms) Trải phổ hướng lên Mã dài OVSF và mã dài Gold để phân biệt người

dùng (các kíp thời gian khác nhau trong kênh I và Q,

chu kỳ ngắn 10ms) Chuyển giao Chuyển giao mềm và chuyển giao khác tần số

Bảng 1.3: Các tham số chính của WCDMA

1 5 Các ưu điểm về mặt kỹ thuật của WCDMA

Một vài lợi ích về mặt kỹ thuật của WCDMA nhìn chung bao gồm:

1 5 1 Dung lượng

Băng tần rộng trong WCDMA cho phép phát triển trong việc thực thi trênkhắp các hệ thống tế bào trước, bởi fading của tín hiệu vô tuyến bị giảm đi Các

bộ thu phát RF WCDMA có thể cung cấp gấp 8 lần số người sử dụng đàm thoại

so với các bộ thu phát băng hẹp Mỗi sóng mang RF có thể điều khiển 100 cuộcgọi đàm thoại cựng lỳc, hay 50 sự truyền dữ liệu cựng lỳc Dung lượng củaWCDMA gấp đôi so với ở CDMA băng hẹp ở trong môi trường thành phố vàngoại ô Một người điều khiển tổng đài có thể cung cấp ít nhất 192 các cuộc gọiđàm thoại trên một sector, được so sánh với khoảng 100 cuộc gọi đàm thoạitrên sector cho GSM

Thêm vào đó, sự giải điều chế đi kèm ở hướng lên là một đặc điểmkhông được cung cấp cho các hệ thống tế bào trước đây, được kết hợp với điềukhiển công suất nhanh ở hướng xuống, cấu trúc cell phân bậc, và các bộ antenthích ứng và sự giảm ngưỡng thu, đặc biệt là ở trong nhà và các môi trườngngoài trời tốc độ thấp Tóm lại, các nhân tố trên về lý thuyết đã cải thiện dunglượng cell ít nhất 3dB

1 5 2 Sự bao phủ và quỹ liên kết

Sự bao phủ của WCDMA được quyết định bởi sự thực hiện liên kết quaquỹ liên kết (link budget) Với WCDMA, nó có thể dùng lại các vị trí cell trongGSM 1800 khi chuyển từ các thiết bị GSM sang WCDMA, bởi vì sử dụng mộtcấu trúc giao thức mạng giống nhau

Các dịch vụ thoại WCDMA sẽ chịu được hơn một vài dB suy hao đườngtruyền so với GSM Điều đó có nghĩa là WCDMA đưa ra độ bao phủ thoại tốthơn so với GSM khi dùng lại cùng vị trí các cell ở cung một băng tần số

1 5 3 Hoạt động không đồng bộ của BTS

WCDMA không yêu cầu sự đồng bộ trong BTS như trong CDMA bănghẹp Điều đó có nghĩa là không có sự yêu cầu mà BTS nên phải có cho khảnăng thu nhận GPS đáng tin cậy

đó, các chuyển giao khác tần số được ứng dụng

Với sự đưa ra của HSC, hệ thống tế bào có thể cung cấp dung lượng hệthống cao thông qua một lớp cell bé, tại cùng thời điểm cho phép bao phủ toàn

bộ và hỗ trợ khả năng di động cao bởi lóp cell lớn Chuyển giao khác tần số vìthế được đòi hỏi cho sự chuyển giao giữa các lớp cell

Hình 1.3: Cấu trúc cell phân bậc cho các chuyển giao mềm dẻo (Smooth

1

Luôn luôn chuyển giao từ giữa các

lớp

Đôi khi chuyển giao từ tại các

điểm nóng

lượng lớn sử dụng các sóng mang thêm vào sử dụng các cell gần kề Nếu sựtriển khai các sóng mang xa hơn bị hạn chế bởi các khu vực “điểm núng” thật

sự, do đó khả năng của chuyển giao mềm là cần thiết

1 5 5 Mạng anten thích ứng

Trong một hệ thống WCDMA, các dịch vụ chuyển mạch vòng và gói cóthể được đưa vào, với các băng tần biến đổi, và sự phân phát ngay lập tức chongười sử dụng, với các chất lượng dịch vụ khác nhau Mỗi thiết bị WCDMA cóthể truy nhập một vài dịch vụ khác nhau như là Internet, e-mail, hay video tạicùng thời điểm

1 5 6 Trải phổ và mã trộn

Sự trải phổ, hay mã hóa kênh, cỏc mã được sử dụng trong các hệ thốngWCDMA là cỏc mó hệ số trải phổ biến đổi trực giao OVSF (OrthogonalVariable Spreading Factor) Trong cả hai hướng lên và hướng xuống, cỏc mãOVSF được sử dụng để mã hóa kênh Cỏc mã OVSF có một đặc điểm là bảo vệhướng lên và hướng xuống trong truyền trực giao giữa cỏc kờnh vật lý khácnhau (và những người sử dụng khác nhau) dù là các hệ số trải phổ khác nhau(tỷ lệ của tốc độ chip trên tốc độ thông tin), với các tốc độ khác nhau được sửdụng Sự sử dụng của cỏc mó OVSF nâng cao rất nhiều tính mềm dẻo của cácdịch vụ bởi có thể thay đổi tốc độ bit để đáp ứng những yêu cầu của người sửdụng

Mã trộn hướng xuống là một chuỗi tạp âm giả ngẫu nhiên PN Random Noise) có chiều dài là 4096 chip (10ms) Có tổng cộng 512 sự thay đổikhác nhau của cỏc mó trộn ở trong hệ thống Để việc tìm kiếm cell có hiệu quả,cỏc mã trộn hướng xuống được phân chia thành 32 nhóm, mỗi nhúm cú 16 mã

(Pseudo-Ở hướng lên, mã trộn thường là một chuỗi PN có chiều dài 40960 chip (10ms)như ở hướng lên, dĩ nhiên một sự lựa chọn giữa mã Kasami ngắn (256 chip) và

mã kasami rất dài (VL-Very Large) để hỗ trợ sự dũ tỡm đa người sử dụng phứctạp ở trạm thu phát gốc (BS)

Trong các hệ thống WCDMA, các dịch vụ tốc độ bit cao sẽ chủ yếu là góiđịnh hướng, với sự truy nhập hiệu quả vào Internet và các dịch vụ IP cơ bản.Hai loại khác nhau của chế độ truyền dữ liệu gói là: truyền gúi kờnh chung vàtruyền gúi kờnh dành riêng

Trong phương pháp đầu tiên, cỏc gói dữ liệu ngắn được gắn trực tiếp vàoburst truy nhập ngẫu nhiên chiều dài là 10ms Nhìn chung, phương pháp nàyđược sử dụng cho cỏc gúi ngắn ít khi xảy ra, nơi mà sự duy trì liên kết của kênhdành riêng có thể không được chấp nhận Ở phương pháp sau, cỏc gúi thụngthông thường và lớn được truyền sử dụng phối hợp cỏc gúi đơn nơi mà kênhdành riêng ngay lập tức bị giải phóng theo sau một sự truyền gói Kênh dànhriêng được duy trì trong khoảng thời gian truyền bởi điều khiển công suất vànhững thông tin đồng bộ giữa cỏc gúi đến sau

1 6 Sơ đồ khối tổng quát của mạng thông tin di động thế hệ thứ 3

Sơ đồ khối tổng quát của mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 được cho ởhình 1.4 dưới đây

Từ hình 1.4 ta thấy mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 gồm hai phần:mạng lõi và mạng thâm nhập vô tuyến

Mạng lõi gồm các trung tâm chuyển mạch kênh (MSC-Mobile ServiceSwitching Centrer) và cỏc nỳt hỗ trợ chuyển mạch gói (SGSN-Serving GeneralPacket Radic Service Support Node) Cỏc kênh thoại và truyền số liệu chuyểnmạch gói được kết nối với các mạng ngoài qua các trung tâm chuyển mạchkênh và nút chuyển mạch gói cổng: GMSC và GGSN Để kết nối trung tâmchuyển mạch kênh với mạng ngoài cần có thêm phần tử làm chức năng tươngtác mạng (IWF): Ngoài các trung tâm chuyển mạch kênh và nút chuyển mạchgói, mạng lừi cũn chứa các cơ sở dữ liệu cần thiết cho các mạng di động như:HLR, AUC, EIR

Mạng thâm nhậm vô tuyến chứa các phần tử sau:

* RNC: Radio Network Controller = Bộ điều khiển mạng vô tuyến, đóng vai trònhư BSC ở các mạng thông tin di động

NB: Node B = Nút B, đóng vai trò như các BTS ở các mạng thông tin di động

* MS: Mobile Station = Trạm di động

* TE: Terminal Equipment: Thiết bị đầu cuối

Giao diện giữa MSC và RNC là Iu cs, giao diện giữa SGSN và RNC là Iu ps

còn giao diện giữa các RNC với nhau là Iu r

Hình 1.4: Sơ đồ khối tổng quát mạng thông tin di động thế hệ thứ 3

Mạng đường trục

TE

NB

NB NB

RNC

VLR

SGSN MSC

PDN

EIR HLR AuC

RNC

1 7 Cấu trúc phân lớp của WCDMA

Cấu trúc phân lớp của WCDMA được xây dựng trên cơ sở các tiêu chuẩncủa UMTS được cho ở hình 1.5

Hình 1.5: Cấu trúc phân lớp của mạng WCDMA

* GC: General Control = điều khiển chung

* Nt: Notification = thông báo

* DC: Dedicated Control = Điều khiển riêng

* UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network = mạng thâm nhập vôtuyến mặt đất theo tiêu chuẩn UMTS

* UE: User Equipement = Thiết bị của người sử dụng

Các giao thức giữa các phần tử trong mạng WCDMA được chia thành haitầng chính: Tầng không thâm nhập và tầng thâm nhập

Tầng thâm nhập

UE

UE UE

1 8 Kiến trúc giao thức

Hình 1.6 minh hoạ kiến trúc giao thức giao diện không gian Kiến trúcgiao thức giống như kiến trúc giao thức luồng ITU-R, ITU-R M 1035 Giaodiện không gian (air interface) được chia thành 3 lớp giao thức:

* Lớp vật lý (lớp 1, L1)

* Lớp liên kết dữ liệu (lớp 2, L2)

* Lớp mạng (lớp 3, L3)

Hình 1.6: Cấu trúc giao thức giao diện không gian

Lớp vật lý có giao diện là lớp con điều khiển truy nhập môi trường truyềnthông MAC (Medium Access Control) của lớp 2 và lớp kiểm soát tài nguyên vôtuyến (RRC- Radio Resource Control) của lớp 3 Lớp vật lý cung cấp nhiềukênh chuyển vận khác nhau cho MAC Một kênh chuyển vận được mô tả bởinhư thế nào thông tin được truyền qua giao diện vô tuyến Kênh chuyển vận làkênh được mó hoỏ và sau đó được ánh xạ đến kênh vật lý được chỉ rõ trong lớpvật lý MAC cung cấp nhiều kênh logic khác nhau đến lớp con điều khiển liênkết vô tuyến (RLC: Radio Link Control) của lớp 2 Một lớp logic được mô tảbởi loại thông tin được truyền

Lớp 2 được chia thành các lớp con sau: MAC, RLC, giao thức hội tụ dữliệu gói (PDCP - Packet Data Convergence Protocol) và điều khiển truyềnquảng bỏ/truyền Multicast (BMC - Broadcast/ Multicast Control) Lớp 3 và

RLC được phân chia thành các mặt lớp điều khiển và lớp sử người sử dụng.PDCP và BMC chỉ tồn tại trong lớp người sử dụng Trong lớp điều khiển, lớp 3được phân chia thành các lớp con nơi mà lớp con bé nhất, biểu hiện là RRC,giao tiếp với lớp 2 Lớp con RLC cung cấp chức năng ARQ liên kết chặt chẽvới kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến được sử dụng

Mô tả nội dung của lớp 1: Nơi để tìm kiếm thông tin;

sự mô tả chung của lớp 1

TS

25 211

Các kênhvật lý và sự

ghép cáckênh truyền

dẫn vàokênh vật lý

(FDD)

Thiết lập các đặc điểm của kênh truyền dẫn và kênh vật

lý lớp 1 ở trạng thái FDD, và chỉ rõ:

1 1 Các kênh truyền dẫn

2 2 Các kênh vật lý và kiến trúc của chúng

3 3 Quan hệ thời gian giữa các kênh vật lý khác nhau trong cùng một liên kết, và quan hệ thời gian giữa hướng xuống và hướng lên

4 4 Ghép các kênh truyền dẫn vào kênh vật lý

TS

25 212

Kết hợp và

mã hoákênh (FDD)

Miêu tả sự kết hợp, mã hoá kênh, và sự chèn vào trạng

Thiết lập các đặc điểm của các thủ tục lớp vật lý trong

chế độ FDD, và chỉ rõ:

1 Các thủ tục tìm kiếm cell

2 Các thủ tục điều khiển công suất

3 Các thủ tục truy nhập ngẫu nhiên

TS

25 215

Lớp vật lý –

Phép đolường(FDD)

Thiết lập các đặc điểm của các sự đo lường lớp vật lý ở

chế độ FDD và chỉ rõ:

1 1 Sự đo lường thực hiện bởi lớp 1

2 2 Bản báo cáo của phép đo đến lớp cao hơn và mạng

3 3 Phép đo chuyển giao mềm và phép đo chế độ nghỉ

Bảng 1.4: Miêu tả 3GPP RAN

1 9 So sánh WCDMA với các công nghệ khác

1 9 1 Sự khác nhau giữa CDMA và WCDMA

WCDMA (hay UMTS hoặc 3GSM, đây là những tên gọi khác nhau chocùng một giải pháp) cũng dựa trên nền CDMA nhưng phát triển theo mỗicarrier là 5MHz chứ không phải là 1 25MHz như CDMA 2000 1x Về MobileBroadband Data theo hướng giải pháp của WCDMA thỡ cỏc chuẩn HSDPA,HSUPA, HSPA+,… là các bước tiếp theo, trong khi đối với CDMA 2000 1x thìlại là EV-DO Rev 0, A, B, C,… Việc có một tổ chức đặt các tên gọi khác nhau

là vì tính “Marketing” khác nhau của họ nhưng đối với ITU và QUALCOMMthì vẫn cứ là WCDMA Đã nhiều năm qua QUALCOMM tiếp tục phát triển cảhai giải pháp song song

WCDMA khác với CDMA 2000 về: Tốc độ chip, cấu trúc kênh hướngxuống, đồng bộ mạng

CDMA 2000 có tốc độ 3,684Mchip/s cho bề rộng băng tần 5Mhz vớihướng xuống trải phổ trực tiếp Tốc đô 1,2288 Mchip/s cho đa sóng manghướng xuống WCDMA trải phổ trực tiếp với tốc độ 4,096 Mchip/s

CDMA 2000 phỏt cỏc mó trải phổ khác nhau bởi offset của cựng mó PN(cdma 2000 vận hành đồng bộ) Còn WCDMA dựng cỏc mó PN khác nhau đểphân biệt cell, phân biệt người dùng (WCDMA vận hành dị bộ)

* Sự lựa chọn CDMA hay WCDMA để tiến đến 3G

Hơn một năm qua đó cú những thay đổi sâu sắc trong lựa chọn công nghệ

và các hệ quả kinh tế khi xem xét CDMA2000 và WCDMA

Nhiều dự đoán về thị trường đã bị lệch hướng nghiêm trọng Các nhà khaithác, các nhà quản lý, các nhà phát triển và người tiêu dùng phải xem xét mộtcông nghệ đang ngày càng có giá (CDMA2000) so với một công nghệ chưađược chứng minh (WCDMA)

Trong báo cáo năm 2002 so sánh giữa CDMA và WCDMA của tập đoànLADCOMN – Tập đoàn tư vấn hàng đầu của Hoa kỳ và là một trong 3 cơ quan

tư vấn cho ITU có trọng lượng nhất đó nờu: CDMA1x xuất hiện cùng với cácthiết bị cầm tay và các ứng dụng hấp dẫn, với giá cả dễ mua Nó cũng chỉ cầnphân nửa chi phí đầu tư trên đầu người so với WCDMA Hai hãng viễn thônglớn là SK và TK đã trang bị cho 15%-35% số thuê bao của họ Hãng KDDI đưa

ra CDMA 1x vào tháng 4/2002 và trong tháng đầu tiên đã phát triển được gần

300 000 thuê bao Ngược lại, NTT mặc dù đã đầu tư gần 4 tỷ USD choWCDMA song chỉ có 89 000 người chuyển sang sử dụng

Các nhà khai thác CDMA 1x có điều kiện được hưởng lợi tử việc cung cấpnhiều hơn các thiết bị cầm tay với giá rẻ hơn Giá thiết bị đầu cuối của CDMA

2000 rẻ hơn, từ 140-300 USD trong năm 2002 trong khi WCDMA là 600 USD

Dự đoán có 3,4 triệu thiết bị cầm tay WCDMA đã được xuất xưởng so với thiết

Đối với thị trường mà các nhà khai thác vô tuyến đang khai thác cả haicông nghệ, các nhà khai thác CDMA2000 sẽ có một thuận lợi đáng kể so vớicác đối thủ cạnh tranh đang sử dụng WCDMA vì họ có khả năng phục vụ gấp 2lần số thuê bao với cùng một lượng băng tần

Để bảo vệ WCDMA, có ý kiến cho rằng UMTS (WCDMA) là một tiếntriển và một nâng cấp bắt buộc để GSM tiến lên 3G Trong thực tế, UMTS hoàntoàn khác với GSM trong thiết bị di động, mạng truy nhập vô tuyến điện vàmạng lõi Nó không phải là một nâng cấp bắt buộc, nó là một công nghệ hoàntoàn mới Các mạng thương mại CDMA2000 ngày nay đã cải tiến được 26 lần

về dung lượng thoại so với analog, còn WCDMA chỉ cải tiến gấp 20 lần so vớianalog

Hiện nay, CDMA 2000 có 18 thị trường khắp 5 châu Nó sẽ dẫn đầu côngnghệ ở Bắc Mỹ, châu Mỹ la tinh, Nam và Đông Nam Á và sẽ hiện diện mạnh

mẽ ở châu Á Thái Bình Dương Hiện nay CDMA chỉ chiếm 25% thị trường diđộng nhưng thị phần đang tăng trưởng Thiết bị đầu cuối đang cú trờn 120chủng loại cho khách hàng lựa chọn Để triển khai IP di động, nhà khai thác cóthể triển khai hai cách: tạo đường hầm IP di động và L2TP có khả năng phảiphối hợp hoạt động Hiện nay, công nghệ này đã được triển khai tại nhiềumạng, tuy nhiên vẫn không thu hút sự chú ý của nhà sản xuất một cách đầy đủnhư WCDMA, CDMA2000 có khả năng tương thích ngược, xuôi với tất cả cácmạng CDMA khác, ví dụ như 1x, IS-95A CDMA sẽ có được thuận lợi chomạng IP cho các dịch vụ đa phương tiện Tuy nhiên, CDMA cũng có nhữngnhược điểm là tín hiệu suy thoái tại cỏc vựng đường biên

So với CDMA, GSM có hơn 75% thị trừong thế giới đang dự trù chuyểnthị phần sang WCDMA nhưng sự dự kiến này không chắc do có sự trì trệ trongphát triển của WCDMA Việc triển khai IP di động cũng không thuận lợi doứng dụng đầu tiên dựa trên đường hầm GPR làm tăng lượng thông tin dư, do đólàm giảm thông lượng Thiết bị đầu cuối khả năng sử dụng thương mại rất giớihạn

Ưu điểm lớn của CDMA đã được chứng minh trên thực tế là trong khoảngthời gian 15 năm, chi phí ban đầu cho mỗi thuê bao WCDMA từ 5000-6000USD cho mỗi thuê bao, còn CDMA sẽ giảm từ 2500-3000 USD xuống 3000-

4000 USD

1 9 2 Mối quan hệ và sự khác biệt giữa UMTS và WCDMA

Cùng với sự phát triển nhanh tróng của thông tin di động trên thế giới, khingày càng nhiều nước quan tâm đến 3G và 3G cũng đã đưa vào khai thácthương mại ở một vài nước như Hàn Quốc, Nhật Bản… thì nhiều thuật ngữ về

kỹ thuật 3G cũng bắt đầu lưu hành trong giới chuyên môn Các thuật ngữ viếttắt WCDMA, UMTS, TD-SCDMA,… xuất hiện càng nhiều trờn cỏc phươngtiện thông tin đại chúng Có một hiện tượng khá phổ biến là người ta thườnglẫn lộn giữa WCDMA và UMTS, xem chỳng cú khái niệm như nhau vậy Ngay từ đầu những năm 90 của thế kỷ 20, Hiệp hội tiêu chuẩn viễn thôngchâu Âu (ETSI) đã bắt đầu trưng cầu phương án kỹ thuật của tiêu chuẩn 3G và

“vội vàng” gọi chung kỹ thuật 3G là UMTS (Universal MobileTelecommunications Systems) có nghĩa là các hệ thống thông tin di động đanăng CDMA băng rộng (WCDMA) chỉ là một trong các phương án đượckhuyến nghị (băng rộng lên tới 5MHz) Sau đó sự tham gia tích cực của NhậtBản vào việc xây dựng các tiêu chuẩn này đã thúc đẩy nhanh chóng sự pháttriển của công nghệ 3G trên phạm vi toàn cầu Năm 1998, châu Âu và Nhật đạtđược sự nhất trí về những tham số chủ chốt của khuyến nghị CDMA băng rộng

và đưa nó trở thành phương án kỹ thuật dùng giao diện không gian FDD(Frequency Division Duplex: ghép tần số song công) trong hệ thống UMTS Và

từ đó phương án kỹ thuật này được gọi là WCDMA để nêu rõ sự khác biệt vớitiêu chuẩn CDMA băng hẹp của Mỹ (băng rộng chỉ có 1, 25MHz)

Tiếp tục phát triển một cách logic, UMTS trở thành một trong những tiêuchuẩn 3G của tổ chức tiêu chuẩn hóa thế giới 3GPP (tổ chức những người bạnhợp tác về 3G) và không chỉ định nghĩa giao diện không gian; chủ thể của nó

bao gồm các khuyến nghị về các giao diện và một loạt các quy phạm kỹ thuật

về các mạch kết nối và mạch phân nhóm nòng cốt của CDMA

Để vừa có thể giữ lại khoản đầu tư về mạng hiện có và vừa có thể ứngdụng một cách linh hoạt các phát minh công nghệ mới nhất, tư tưởng chỉ đạokhi xây dựng tiêu chuẩn 3G là các phần tử mạng có thể phát triển một cách độclập, toàn mạng cần quá độ một cách trôi chảy và thuận lợi Mục tiêu tổng quát

và cuối cùng của nó là: thực hiện một mạng thông tin di động toàn cầu giảirộng được IP hóa Nói cụ thể hơn là kỹ thuật kết nối mạng vô tuyến và kỹ thuậtchuyển mạch nòng cốt đều có cách phát triển riêng của mình Về kỹ thuật kếtnối, đặc biệt là ở các giao diện không gian, 3GPP ra sức phấn đấu nâng caohiệu suất sử dụng tần phổ, ngoài tiêu chuẩn WCDMA là kỹ thuật kết nối khônggian đầu tiên được chọn và không ngừng hoàn thiện và nâng cao, UMTS cònđưa vào hai phương án kỹ thuật khác là TD-SCDMA (Time Division -Sequence Code Division Multiple Access) Phương án đầu do Trung Quốc đềxướng, có thể tận dụng tần phổ của đơn biên để cho khả năng tổ chức mạngthông tin di động tổ chức cao Phương án sau đưa vào kỹ thuật điều khiển tốc

độ truyền đưa dữ liệu có lợi cho việc truyền đưa dữ liệu siêu tốc, có thể đưa tốc

độ truyền dữ liệu vô tuyến lên tới 10Mbit/s Về mặt kỹ thuật mạng nòng cốt, đãđưa vào khái niệm chuyển mạch mềm phân nhóm, tiếp đó thuận theo xu thếphát triển ứng dụng các nền tảng IP mà đưa vào khái niệm phục vụ IP đaphương tiện (IMS-IP Multimedia Service) Dựa trên nền tảng đó để thực hiệnđược mục tiêu phát triển cuối cùng là thiết lập một mạng thông tin di động đaphương tiện trên nền tảng hoàn toàn IP

Sự phát triển liên tục các tiêu chuẩn kỹ thuật nêu trên được thể hiện bằngbốn mô thức về tiêu chuẩn UMTS của tổ chức 3GPP và: R99, R4, R5 và R6,tạo thành một bộ tiêu chuẩn đồ sộ nhưng trong nó lại gồm những hệ tiêu chuẩntương đối độc lập WCDMA là một tiêu chuẩn về giao diện không gian đầu

tiên, sớm nhất và hoàn thiện nhất trong các tiêu chuẩn đó và được các nhà khai

thác và sản xuất thiết bị viễn thông ở cả 3 châu lục: Âu, Á, Mỹ sử dụng rộngrãi

Lấy thí dụ: nếu một nhà khai thác 3G chọn mạng kết nối CDMA theođịnh nghĩa R99 và mạng nòng cốt có chuyển mạch mềm được trình bày trongquy phạm R4 thì có thể nói nhà khac thác này thiết lập mạng 3G theo mô thức 4của UMTS Còn nếu sử dụng phương án kỹ thuật TD-SCDMA và mạng nòngcốt có chuyển mạch mềm theo định nghĩa R99 thì có thể nói họ thiết lập mạng3G theo mô thức R4 của UMTS

CHƯƠNG 2: GIAO DIỆN VÔ TUYẾN TRONG WCDMA

2.1 Cỏc kờnh trong giao diện vô tuyến

2.1.1 Kênh Logic

Người ta định nghĩa một bộ cỏc kờnh logic khac nhau sử dụng cho cácdịch vụ truyền số liệu khac nhau ở phân lớp MAC Mỗi loại kênh logic đượcxác định bởi một loại thông tin mà nó truyền Kênh logic được chia thành 2nhóm:

 Nhóm kênh điều khiển (CCH): để truyền thông tin điều khiển khiển bao gồm cỏc kờnh sau:

 Kênh điều khiển quảng bá - BCCH (Broadcast Control Channel)

 Kênh điều khiển nhắn tin - PCCH (Paging Control Channel)

 Kênh điều khiển dành riêng - DCCH (Dedicated Control Channel)

 Kênh điều khiển chung - CCCH (Common Control Channel)

 Kênh điều khiển phân chia kênh - SHCCH (Shared ChannelControl Channel)

 Kênh điều khiển dành riêng cho ODMA - ODCCH (ODMADedicated Control Channel)

 Kênh điều khiển chung cho ODMA - OCCCH (ODMA CommonControl Channel)

2.1.2 Nhúm kờnh lưu lượng (TCH: Trafic Channel )

* Kênh lưu lượng dành riêng - DTCH (Dedicated Trafic Channel)

* Kênh lưu lượng dành riêng cho ODMA - ODTCH (ODMA DedicatedTrafic Channel)

* Kênh lưu lượng chung - CTCH (Common Trafic Channel)

Kênh điều khiển quảng

* Khi MS không có sự kết nối RRC với mạng

* Khi máy di động sử dụng kênh truyền dẫn chung để truy cập một cell mới sau quá trình lựa chọn lại cell

Kênh điều khiển

Kênh điều khiển dành

riêng cho ODMA

Là kênh hai chiều điểm điểm dùng truyền thông tin điều khiển riêng giữa các MS Kênh này được thiết lập thông qua thủ tục cài đặt kết nối RRC

Bảng 2.1: kênh điều khiển logic

Kênh lưu lượng dành

riêng- DTCH

Là kênh điểm điểm dành riêng cho một MS để truyền thông tin của người

sử dụng Kênh DTCH có thể có ở cả hướng xuống và hướng lên

Kênh lưu lượng dành riêng cho

ODMA- ODTCH

Là kênh điểm điểm dành riêng cho một MS để truyền thông tin của người

sử dụng giữa các MS với nhau

Một kênh đơn hướng điểm- đa điểm

để truyền thông tin dành riêng cho người sử dụng cho tất cả hay một nhóm các MS đặc biệt

Bảng 2.2: Kờnh lưu lượng logic 2.2.2 Kênh truyền dẫn

Cỏc kênh truyền dẫn (Transport Channel) có nhiệm vụ truyền thông tingiữa phân lớp MAC và lớp vật lý Kênh chuyển vận được phân chia thành hainhóm:

* Kênh truyền dẫn dành riêng

* Kênh truyền dẫn chung

2.2.2.1 Kênh truyền dẫn dành riêng

Kênh truyền dẫn dành riêng DCH (Dedicated Channel) là một kênh thựchiện truyền thông tin điều khiển và thông tin người sử dụng giữa UTRAN và

UE DCH được truyền trên toàn bộ cell hoặc chỉ truyền trên một phần cell đang

sử dụng Thông thường chỉ có một kênh truyền dẫn dành riêng sử dụng chođường lên hoặc đường xuống ở chế độ FDD hay TDD

DCH được mô tả bởi khả năng thay đổi tốc độ nhanh (10ms), sự điềukhiển công suất nhanh và sự đánh địa chỉ vốn có của các MS

2.2.2.2 Kênh truyền dẫn chung

Kênh quảng bá- BCH

(Broadcash Channel )

Là kênh truyền dẫn hướng xuống dùng để phátquảng bá thông tin của hệ thống và của các cellriêng biệt BCH thường được truyền qua toàn bộcell với tốc độ cố định thấp và có dạng kiểutruyền đơn

Kênh truy nhập đường

sử dụng điều khiển công suất chậm Ở TDD, nó

có thể truyền các gói tin ngắn của người sửdụng

Kênh nhắn tin PCH

(Paging Channel )

Là kênh hướng xuống PCH luông truyền quatoàn bộ cell, được dùng để truyền thông tin điềukhiển tới trạm di động khi hệ thống không biết

vị trí cell của trạm di động Ở FDD, quá trìnhtruyền PCH được kết hợp với quá trình truyềncác chỉ thị nhắn tin của lớp vật lý để hỗ trợ cácquy trình ở chế độ ngủ (sleep-mode) một cách

sử dụng cho việc truyền dẫn Ở TDD, nó cũng

Ở TDD, có kênh dùng chung đường lên USCH,

là kênh truyền dẫn đường lên được dùng chungbởi một vài UE thực hiện truyền số liệu điềukhiển dành riêng hoặc lưu lượng

Kênh chia sẻ hướng

nó được kết hợp với một hoặc vài kênh DCHhướng xuống Nó có thể được truyền trên toàn

bộ cell hay chỉ trên một phần cell đang sử dụng,

2.3.1 Kênh vật lý

Cỏc kênh truyền dẫn là cỏc kờnh được mã hóa và làm phù hợp với tốc độ

dữ liệu cung cấp bởi kênh vật lý Sau đó kênh truyền dẫn được ánh xạ với kênhvật lý

Kênh vật lý (PCH-Physical Channel) có cấu trúc như các khung vô tuyến

và các khe thời gian Khung vô tuyến là một khối xử lý bao gồm 15 khe thờigian có chiều dài 38400 chip, và khe thời gian là một khối chứa các trường bit

có chiều dài 2560 chip Cấu hình khe thời gian biến đổi tùy thuộc tốc độ bit củakênh vật lý Vì thế số bit trên một khe có thể khác nhau đối với cỏc kờnh vật lýkhác nhau và trong một vài trường hợp có thể biến đổi theo thời gian

Một kênh vật lý tương ứng với một mã, một tần số sóng mang cụ thể, vàtrên hướng lên sẽ cú thờm một thành phần quan hệ pha (0 hoặc π/2), các luồngthông tin khác nhau có thể truyền trong nhánh I và Q

Kênh vật lý được chia thành kênh vật lý hướng lên (ULPCH- UplinkPhysical Channel) và kênh vật lý hướng xuống (DLPCH- Downlink Physical

Channel) Cấu trúc của kênh vật lý được minh họa ở hình 2.1

Số ký tự trên một khe 10,20,40,80,160,320,640

* Chỉ cung cấp cho các kênh CCPCH sơ cấp, SCH và RACH

Bảng 2.4: Các thông số của kênh vật lý

2.3.1.1 Kênh vật lý hướng lên

Kênh vật lý hướng lên (ULPCH) được chia thành hai loại:

Kênh vật lý (PCH)

Kênh vật lý hướng lên

Kênh vật lý dành

riêng

(DPCH)

Kênh vật lý điều khiển chung (CCPCH)

Kênh vật lý dành riêng (DPCH)

CCPCH sơ cấp

CCPCH thứ cấp

Kênh vật lý điều khiển chung (CCPCH)

Kênh đồng bộ (SCH)

* Kênh vật lý dành riêng DPCH (Dedicated Physical Channel).

* Kênh vật lý điều khiển chung CCPCH (Common Control PhysicalChannel)

2.3.1.2 Kênh vật lý dành riêng hướng lên DPCH

Kênh vật lý dành riêng DPCH được chia thành hai loại sau:

* Kênh dữ liệu vật lý dành riêng uplink DPDCH (Dedicated Physical DataChannel)

* Kênh điều khiển vật lý dành riêng uplink DPCCH (Dedicated PhysicalControl Channel)

Kênh uplink DPDCH được dùng để mang dữ liệu được phát ra tại lớp 2(lớp liên kết dữ liệu) và lớp trên nú (kờnh truyền dẫn dành riêng DCH) Có thể

có 0, 1 hay một vài kênh uplink DPDCH trên mỗi kết nối ở lớp 1

Kênh uplink DPCCH được dùng để mang thông tin điều khiển phát ra tạilớp 1 Thông tin điều khiển bao gồm:

* Các bit hoa tiêu (pilot) để hỗ trợ đánh giá việc xác định kênh trong quátrình phát hiện tương quan

* Các lệnh điều khiển công suất phát (TPC-Transparent Power_Control)

* Các lệnh thông tin phản hồi (FBI: Feed Back Information)

* Bộ chỉ thị kết hợp định dạng truyền dẫn (TFCI - Transport FormatCombination Indicator) TFCI thông báo cho phía thu việc kết hợp định dạngtruyền dẫn tức thời của cỏc kờnh truyền dẫn (được ghép vào kênh DPDCHhướng lên) để truyền một cách đồng thời

Với mỗi sự kết nối lớp 1, có thể có nhiều kênh uplink DPDCH, nhưngchỉ có một kênh uplink DPCCH Cỏc kờnh vật lý dành riêng DPCH cung cấpnhiều tốc độ dữ liệu cho nhiều người sử dụng khác nhau trong cùng một cell,hay cho một người trong toàn bộ thời gian Nhiều tốc độ bit đạt được bằng cáchtruyền nhiều kênh DPDCH song song trong một kết nối đơn Cỏc kờnh uplinkDPDCH/DPCCH được điều chế BPSK Một đôi kênh được đồng thời truyền

cỏc mó OVSF với hệ số trải phổ được biểu diễn bởi 256/2 k với k ={0,1,…,6}.

Mã trải phổ cho DPCCH luôn trực giao với cỏc mó trải phổ cho cỏc kờnhDPDCH

Mã trộn được sử dụng trong cỏc kờnh uplink DPCH thì được kết nốiriêng biệt Cỏc mó ngắn được sử dụng cho các chức năng của các máy thu tiêntiến như là sự dũ tỡm đa người sử dụng Chúng được lấy ra từ bộ Kasami VL

mở rộng chiều dài 256 Cỏc mó dài có khả năng loại bỏ nhiễu đa truy nhập tốthơn và được lấy ra từ một mã Gold có chiều dài 40960 (có chu kỳ 10ms) Sơ đồđiều chế và trải phổ của kênh uplink DPCH được minh họa ở hình 2.2

Hình 2 2 : Điều chế và trải phổ kênh uplink DPCH

Hình 2.4 chỉ ra cấu trúc khung của cỏc kờnh vật lý dành riêng hướng lên.Mỗi khung có độ dài 10ms được chia thành 15 khe Mỗi khe có chiều dài Ts =

2560 chip, phù hợp với một chu kỳ điều khiển công suất

Tham số k trong hình 2.3 xác định số lượng bit trên một kheDPDCH/DPCCH hướng lên Nó liên quan đến hệ số trải phổ (SF- SpreadingFactor) của kênh vật lý như SF = 256/2 k Hệ số trải phổ DPDCH có thể vì thế

sẽ thay đổi trong phạm vi từ 256 đến 4 Một kênh uplink DPDCH và kênhuplink DPCCH trong cùng một kết nối lớp 1 thông thường là của các tốc độkhác nhau và do đó cú cỏc hệ số trải phổ khác nhau