Các kênh dao diện vô tuyến CDMA2000

Ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển nhanh một cách đáng kinh ngác.

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368

Lời nói đầu

Ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển nhanh một cách đáng kinh ngạc Sựphát triển của khoa học kỹ thuật cũng nh những thành tựu của nó không những gópphần rất lớn giúp cho cuộc sống của con ngời tiện nghi và thoải mái hơn mà còn giúpcon ngời tiện lợi hơn Một trong những thành tựu đó là lĩnh vực thông tin di động

Khi sử dụng mạng thông tin di động mọi ngời không những có thể liên lạc đợc vớinhau dù ở cách xa hàng nghìn km nh điện thoại cố định thông thờng, mà còn có thểliên lạc vào bất cứ lúc nào do tính năng của chiếc điện thoại cầm tay - điện thoại di

động

Với u điểm đó, điện thoại di động đã trở thành phơng tiện không thể thiếu trongmột xã hội hiện đại ở một số nớc phát triển, điện thoại di động đợc sử dụng rất phổbiến với số lợng thuê bao chiếm tới trên 70% tổng số thuê bao Còn ở nớc ta, tuy mớichỉ ứng dụng trong dịch vụ viễn thông khoảng hơn 10 năm nhng thông tin di độngcũng phát triển khá nhanh, từ năm 1993 đến nay số lợng thuê bao di động đã chiếmtới trên 10%

Điện thoại di động tuy có tuổi đời rất trẻ so với các dịch vụ viễn thông khác nhngcác mạng thông tin di động đang ngày càng phát triển nhờ những công nghệ mới, nócho phép đa các dịch vụ thông tin số liệu tốc độ cao hơn, hình ảnh tốc độ thấp, cácdịch vụ đa phơng tiện (multimedia) vào mạng Theo các nhà khai thác viễn thông

dự đoán, thông tin di động sẽ là một lĩnh vực viễn thông đầy triển vọng

Với đề tài : Mạng CDMA2000, tôi chỉ có một mục đích là giới thiệu những kiến thứccơ bản về mạng thông tin di động thế hệ mới này

Mạng CDMA2000 là một công nghệ mới, thêm nữa do thời gian nghiên cứu có hạnnên bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong đợc sự góp ý của các thầycô

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Phạm Thành Công cùng các thầycô đã hớng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành bản đồ án này

Mục lục

Lời nói đầu 1

CHơNG 1 4

CấU HìNH MạNG CDMA2000 4

1.1 Mô hình tham khảo mạng CDMA2000 4

1.1.1 Sự phát triển từ IS-95 lên CDMA2000 4

1.1.2 Yêu cầu chung đối với hệ thống thông tin di dộng thế hệ thứ ba 6

1.1.3 CDMA2000 9

1.2 Cấu hình mạng 12

1.2.1 Cấu hình phân bố 13

1.2.2 Cấu hình theo miền 14

1.2.3 Cấu hình tập trung 15

1.3 Các phần tử mạng CDMA2000 15

1.3.1 Mạng truy nhập vô tuyến (RAN) 15

1.3.2 Mạng lõi chuyển mạch gói (PSCN) 17

1.3.3 Mạng lõi chuyển mạch theo mạch (CSCN) 18

1.3.4 Mạng dịch vụ (SN) 19

1.4 Cấu trúc phân lớp của CDMA2000 23

1.4.1 Các lớp cao 23

1.4.2 Lớp liên kết 23

CHơNG 2 28

CáC KêNH ậ GIAO DIệN Vô TUYếN CDMA2000 28

2.1 Các kênh logic 28

2.1.1 Các quy ớc ký hiệu kênh 28

2.1.2 Ghép các kênh logic lên kênh vật lý 29

2.2 Các kênh vật lý đờng xuống 30

2.2.1 Đặc điểm chung kênh CDMA2000 đờng xuống 30

2.2.2 Cấu trúc các kênh chung đờng xuống 32

2.2.3 Cấu trúc các kênh riêng đờng xuống 43

2.2.4 Sắp xếp lên luồng I, Q và trải phổ 45

2.3 Các kênh vật lý đờng lên 51

2.3.1 Đặc điểm chung kênh CDMA2000 đờng lên 51

2

2.3.2 Cấu trúc kênh vật lý đờng lên 52

2.3.3 Sắp xếp lên luồng I,Q và trải phổ 54

2.4 Điều khiển công suất ở MS 54

2.4.1 Điều khiển công suất vòng hở 55

2.4.2 Điều khiển công suất vòng kín 57

2.4.3 Kênh con điều khiển công suất đờng xuống 57

CHơNG 3 59

Mã H A VΜ đIềU CHếÃ 59

3.1 Mã hóa 59

3.1.1 Mã hóa kiểm soát lỗi và đan xen 59

3.1.2 Mã hóa Turbo trong CDMA2000 62

3.1.3 Mã Walsh 67

3.2 Điều chế 68

3.2.1 Điều chế M-PSK, QAM 68

3.2.2 Điều chế HPSK 71

CHơNG 4 75

QUY HOạCH MạNG 75

4.1 Dung lợng ô và tính toán quỹ đờng truyền 75

4.2 Các yêu cầu khi quy hoạch mạng cố định 81

4.3 CDMA2000 1x 83

4.3.1 Phơng pháp tính lu lợng và quy hoạch tần số 83

4.3.2 Quy hoạch dịch thời PN và chuyển giao 85

4.3.3 Kiến trúc hệ thống 89

4.4 CDMA2000 1x EV-DO 93

4.4.1 Kiến trúc giao thức 93

4.4.2 Các đặc tính điều chế kênh đờng lên 96

4.4.3 Các đặc tính điều chế kênh đờng xuống 100

4.5 CDMA2000 1x EV-DV 104

4.5.1 Kiến trúc và yêu cầu của 1x EV-DV 104

4.5.2 Các đặc tính của 1x EV-DV 106

4.5.3 Sự tích hợp 1x EV-DV vào CDMA2000 114

4.5.4 Luồng thoại 1x EV-DV 116

3

Thuật ngữ và các từ viết tắt 120Tài liệu tham khảo 123

Chơng 1 Cấu hình mạng CDMA2000

1.1 Mô hình tham khảo mạng CDMA2000

1.1.1 Sự phát triển từ IS-95 lên CDMA2000

Tiên phong về CDMA trong thông tin cellular là Liên Hợp Công TyQualcomm Khởi đầu vào cuối thập niên 80, Qualcomm bắt tay vào một chuỗicác thử nghiệm và cuối cùng đã chứng minh rằng CDMA có tiềm năng cungcấp một giao diện sóng có hiệu quả sử dụng trong các mạng cellular Tháng 7năm 1993, các đề xuất của Qualcomm đã đợc Hiệp Hội Công Nghiệp ViễnThông (TIA) thông qua nh là chuẩn tạm thời IS-95

Bắt đầu từ chế độ kép, với AMPS băng tần 800Mhz và PSC băng tần

1900 Mhz (băng 3G), cuối cùng IS - 95 hoạt động ở băng tần cao hơn (PCS)

Điều này cho phép IS-95 liên kết với IS-41-C để đến vùng rộng lớn US nh trớc

đây, IS-95 bây giờ đã trở thành chuẩn thế giới Các tốc độ thông điệp gốc, bâygiờ đợc biết nh là tốc độ mức 1 (RS1), đợc tăng lên thành tốc độ mức 2 (RS2)

và có những thay đổi khác đối với kỹ thuật IS-95 ban đầu Những điều chúng ta

đang nói đến chính là con đờng phát triển mà IS-95 đang đi sẽ đa nó tới với môitrờng CDMA băng rộng (W-CDMA) và môi trờng đa phơng tiện 3G

Hình 1.1 Sự phát triển từ IS-95 lên CDMA2000

Ngày nay hệ thống IS-95 đợc gọi là cdmaOne, đợc dự định phát triển lênphiên bản 3G, gọi là CDMA2000 Các dịch vụ cơ bản mà CDMA2000 sẽ cungcấp là thoại di động truyền thống, nâng cao các dịch vụ tiếng nh thoại hội nghị

và th thoại Cùng với các dịch vụ dữ liệu tốc độ thấp, sẽ có các dịch vụ tốc độ

4

dữ liệu trung bình từ 64kbps đến 144 kbps đối với các ứng dụng nh Internet, vàtốc độ dữ kiệu cao lên tới 2 Mbps đối với các dịch vụ chuyển mạch theo mạch

và chuyển mạch gói tốc độ cao CDMA2000 sẽ cho phép các MS liên kết vớicác dịch vụ đa phơng tiện, kết hợp với các tín hiệu âm thanh, dữ liệu và hình

ảnh động đợc xử lý đồng thời Các dịch vụ 2 Mbps dờng nh bị hạn chế đối vớicác môi trờng trong nhà, trong khi đó 144 kbps sẽ đáp ứng với tất cả các môi tr-ờng Khi cdmaOne và CDMA2000 cùng hoạt động với nhau thì chúng hoàntoàn tơng thích, mặc dù chỉ các dịch vụ tốc độ bit thấp đáp ứng trong vùngchiếm giữ của sóng mang 1,25 Mhz Giống cdmaOne, các BS của CDMA2000

đợc đồng bộ với nhau và đồng bộ với các BS của cdmaOne, kết quả là giữa hai

hệ thống có sự chuyển giao nhanh chóng Các tốc độ chip của CDMA2000 làbội số của 1,2288 Mchip/s - là tốc độ chip của cdmaOne và không gian sóngmang trong CDMA2000 là 1,25N Mhz, N=1,3,6,9 và 12 Định rõ độ rộng băngtần nhỏ nhất trong chế độ FDD là độ rộng 2 x 1,25 Mhz IS-95, hay 2 x (1,25 +0,625) Mhz với khoảng bảo vệ trong trờng hợp trải phổ bất thờng (unco-ordinated) Các khoảng sóng mang 1,25 Mhz (IS-95), 3,75 Mhz, 7,5 Mhz,11,25Mhz và 15 Mhz có nghĩa là cả CDMA băng hẹp và CDMA băng rộng đều

có thể đợc đáp ứng Do đó, một bản tin dữ liệu tốc độ cao có thể đợc xử lý hoặcbằng cách phân nhỏ bản tin thành N các luồng dữ liệu tốc độ thấp song song,mỗi luồng đợc trải rộng và điều chế trên các sóng mang 1,25 Mhz riêng biệt,tốc độ 1,2288 Mchip/s hoặc đợc truyền trên một sóng mang băng rộng đơn ởtốc độ 1,2288N Mchip/s Hai phơng thức này có tên tơng ứng là đa sóng mang

và trải phổ trực tiếp (Có một phơng thức khác, ở đó mỗi luồng đợc điều chếtrên cùng một sóng mang nh là có N ngời dùng tốc độ bit thấp)

Hình 1.2: (a) Đa sóng mang, (b) Trải phổ trực tiếp với N=3

Hình 1.2(a) mô tả kênh chiếm giữ của 3 sóng mang 1,25 Mhz kế nhautrong băng tần 5 Mhz của CDMA2000, ở đó khoảng bảo vệ là 1,25/2=0,625Mhz ở biên của băng tần bị bỏ đi Sự sắp xếp này là sự triển khai đa sóng mangvới N=3 Trải phổ trực tiếp với N=3 đợc biểu diễn trong hình 1.2(b) Mặc dù hai

5

1.25MHz 1.25MHz

3.75MHz 5MHz a,

b,

phơng thức có những liên kết tơng tự, nhng đa sóng mang đạt đợc khi sử dụngtrong cdmaOne đợc bao phủ bởi môi trờng CDMA2000 cho phép cả hai sóngmang đợc chỉ định linh hoạt đến hệ thống khác khi đợc yêu cầu Phơng thức đasóng mang cũng cho phép tính đa dạng tuyến hớng xuống đợc kết hợp chặt chẽ

mà không tăng bất cứ độ phức tạp nào ở MS Với thể thức này của tính đa dạng,

N sóng mang khác nhau đợc truyền từ anten đợc tách biệt về không gian Ví

dụ, trong hình 1.2(a) thay vì truyền các sóng mang f1, f2 và f3 từ một anten băngrộng mỗi sóng mang có thể đợc truyền từ anten của chính nó, kênh fading đợckết hợp với mỗi anten về cơ bản không tơng quan Bộ nhận MS hoạt động kếthợp tỉ lệ tối đa (MRC) trên tín hiệu đa sóng mang đợc nhận

Đáng chú ý là hệ thống CDMA2000 với N=1 đợc xem nh để đáp ứng cho

số lợng ngời sử dụng thoại tơng tự nh một sóng mang cdmaOne Thực tếCDMA2000 có thể đáp ứng gấp đôi số ngời sử dụng thoại đó, bởi nó sử dụngvòng khóa pha số bốn (QPSK), gấp hai số mã Walsh, đó là các kênh có sẵn Nócũng tận dụng điều khiển công suất nhanh trên tuyến hớng lên, điều màcdmaOne không làm đợc Vì vậy thậm chí ở trạng thái N=1, CDMA2000 vẫn

có dung lợng cao hơn cdmaOne

1.1.2 Yêu cầu chung đối với hệ thống thông tin di dộng thế hệ thứ ba

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba xây dựng trên cơ sở tiêu chuẩnchung IMT-2000 (Viễn thông di động quốc tế 2000) Các tiêu chí chung để sửdụng IMT-2000 nh sau:

- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 Ghz nh sau:

+ Đờng lên : 1885-2025 Mhz

+ Đờng xuống : 2110-2200 Mhz

- Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến:

+Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyễn và vô tuyến

+ Tơng tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông

- Sử dụng các môi trờng khai thác khác nhau:

- Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện

Môi trờng hoạt động của IMT-2000 đợc chia thành bốn vùng với các tốc

độ bit Rb phục vụ nh sau:

Có thể tổng kết các dịch vụ do IMT-2000 cung cấp ở bảng 1.1.

Dịch vụ di

động Dịch vụ di độngDịch vụ thông tin Di động đầu cuối/ di động cá nhân /di động dịch vụ

định vị Theo dõi di động/ theo dõi di động thông minh

Dịch vụ viễn

thông

Dịch vụ âm thanh - Dịch vụ âm thanh chất lợng cao(16-64 kbps)- Dịch vụ truyền thanh AM (32-64 kbps)

- Dịch vụ truyền thanh FM (64-384 kbps)

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

cao(144kbps-2Mbps)

- Dịch vụ số liệu tốc độ cao ( ≥ 2Mbps)

Dịch vụ đa phơng tiện

gian thực Dịch vụ Internet (384kbps-2Mbps)Dịch vụ Internet đa

phơng tiện Dịch vụ Website đa phơng tiện thời gian thực (≥ 2Mbps)

Bảng 1.1 Phân loại các dịch vụ ở IMT-2000

Hình 1.3 Sơ đồ các tiêu chuẩn của IMT-2000

Hiện nay hai tiêu chuẩn đã đợc chấp nhận cho IMT-2000 là :

- WCDMA đợc xây dựng trên cơ sở cộng tác của Châu Âu và Nhật Bản

- CDMA2000 do Mỹ xây dựng

Mô hình tổng quát của mạng IMT-2000 đợc cho ở hình 1.4

Các dạng máy đầu cuối bao gồm :

IMT-2000 Terrestrial Radio Interfaces

IMT-2000 CDMA TDD

IMT-2000

CDMA

Direct Spread

IMT-2000 TDMA Single Carrier

IMT-2000 FDMA/ TDMA WCDMA

(UMTS) CDMA2000and 1xEV and TD-SCDMAUTRA TDD UWC-136/EDGE DECT

Truyền dẫn số liệu bằng modem tiếng cho các tốc độ : 1,2 kbps,2,4 kbps, 4,8 kbps, 9,6 kbps, 19,2 kbps, 28,8 kbps.

Truyền dẫn số liệu số chuyển mạch theo mạch cho các tốc độ :

64 kbps, 128 kbps, đầu cuối video thấp hơn 2 Mbps

Hình 1.4 Mô hình mạng IMT-2000

- ảnh tĩnh ( đầu cuối cho PSTN)

- Hình ảnh sách tay : đợc phân loại theo các cấp bậc chất lợng (32/ 64/ 128kbps)

- Thoại có hình chất lợng cao với tốc độ không thấp hơn 128 kbps

- Đầu cuối giống nh máy thu hình

+ Đầu cuối kết hợp máy thu hình và máy tính

+ Máy thu hình cầm tay có khả năng thu đợc MPEG

- Đầu cuối số liệu gói , PC vở ghi có cửa thông tin cho phép :

Điện thoại có hình

Văn bản, hình ảnh, truy nhập cơ sở dữ liệu video

- Đầu cuối PDA

+ PDA tốc độ thấp

+ PDA tốc độ cao hoặc trung bình

+ PDA kết hợp sách điện tử bỏ túi

- Máy nhắn tin hai chiều

- Sách điện tử bỏ túi có khả năng ghi thông tin

8

- Phát quảng bá

thông tin truy nhập hệ thống

- Phát và thu vô

tuyến -Điều khiển truy nhập vô

tuyến

Mạng lõi

- Điều khiển cuộc gọi, chuyển mạch dịch vụ…

-Quản lý dịch

vụ, vị trí, nhận thực…

TE: Thiết bị đầu cuối

UI: Giao diện người sử dụng

1.1.3 CDMA2000

1.Tiêu chuẩn hóa

CDMA2000 là giải pháp thế hệ thứ ba (3G) dựa theo IS-95 hay còn gọi làcdmaOne CDMA2000 là sự phát triển của chuẩn không dây 2G CDMA2000

đáp ứng các dịch vụ 3G đợc định nghĩa bởi Tổ chức viễn thông quốc tế ITU đốivới IMT-2000, các mạng 3G sẽ phân bổ các dịch vụ không dây với sự trình diệntốt hơn, sinh lợi lớn hơn, nội dung nhiều hơn đáng kể và công nghệ CDMA2000thỏa mãn các mục đích này

Hình 1.5 Kiến trúc mạng CDMA2000

Cả hai hệ thống cdmaOne và CDMA2000 đều dựa vào công nghệ trảiphổ đa truy nhập, đợc nhanh chóng chấp nhận trên toàn cầu cho hoạt độngkhông dây, các mạng cdmaOne và CDMA2000 trải phổ và mã hóa các cuộcthoại và dữ liệu, chuyển qua phổ 1,25 Mhz, cho phép số lợng lớn ngời sử dụngchia sẻ đồng thời cùng một sóng mang

CDMA2000 là một giải pháp đối với hoạt động không dây, muốn manglại thuận tiện của tính thơng mại năng động mới đợc tạo bởi di động và Internet.Cả giao diện vô tuyến và giải pháp mạng lõi đều dành để phân phối các dịch vụ

mà khách hàng đòi hỏi khắt khe nh hiện nay- đôi khi đa ra các dịch vụ 3G

CDMA2000 là một kiểu truy nhập vô tuyến “gia đình” của giao diện vôtuyến đợc sự ủng hộ của Tập đoàn hòa hợp hệ thống (OHG) đối với việc đẩymạnh và dễ dàng đa tới mạng 3G Một mục đích của sự hòa hợp là cung cấp sự

lu động toàn cầu một cách liên tục giữa hai kiểu công nghệ CDMA thế hệ 3G làCDMA2000 và WCDMA

2 Phục vụ dữ liệu

9

Cell phones

PDAs and Smartphones

Laptops and Cellphones

PSTN

Internet

Core Elements

IS634

R-P PSDN

Chuẩn CDMA2000 sẽ phát triển để tiếp tục đáp ứng các dịch vụ mớitrong chuẩn sóng mang 1,25 Mhz Pha đầu tiên của CDMA2000- hay còn gọi làCDMA2000 1x sẽ phân phối tốc độ dữ liệu đỉnh 153 kbps Pha thứ hai với tên

gọi CDMA2000 1xEV sẽ cung cấp tốc độ dữ liệu lớn hơn 2 Mbps

Hình 1.6 Sự phát triển chuẩn giao diện vô tuyến của mạng CDMA2000

3 CDMA2000 1x

Chuẩn IS-2000 (CDMA2000 1x) đợc hoàn thành vào năm 2000 và đợcxuất bản bởi Hiệp hội công nghiệp viễn thông TIA CDMA2000 1x đa ra xấp xỉgấp hai lần dung lợng thoại của cdmaOne, tốc độ dữ liệu đỉnh là 153 kbps, tơngthích ngợc với mạng cdmaOne và nhiều cải tiến trình diện khác 1x ám chỉCDMA2000 bổ sung trong vòng chỉ định phổ đang tồn tại 1,25 Mhz Thuật ngữ

kỹ thuật này rút ra từ N=1 (đó là sử dụng cùng một sóng mang 1,25 Mhz nh ởthế hệ 2G và 1x có nghĩa là một lần 1,25 Mhz)

CDMA2000 có thể đợc thực thi trong phổ đang tồn tại hoặc trong cấpphổ mới Mạng CDMA2000 1x cũng sẽ giới thiệu đồng thời các dịch vụ thoại

và dữ liệu và các cải tiến trình diện khác

4 CDMA2000 1xEV

Sự phát triển của CDMA2000 vợt xa hơn 1x và đợc biết là CDMA20001xEV 1xEV đợc chia thành hai bớc: 1xEV-DO và 1xEV-DV 1xEV-DO là 1xEvolution Data Only 1xEv-DV là 1x Evolution Data and Voice Cả hai bớc1xEV đều cung cấp các dịch vụ tiên tiến trong CDMA2000 sử dụng chuẩn sóngmang 1,25 Mhz

-IS-856 -Separate data carrier -Best-effort data -2.4 Mbit/s peak data rate

All IP

Sự phát triển với CDMA2000 do đó tiếp tục tơng thích ngợc với mạnghiện nay và tơng thích với mỗi tùy chọn phát triển 1xEV-DO cung cấp tốc độdữ liệu cao hơn hệ thống 1x 1xEV-DO đòi hỏi sóng mang riêng biệt cho dữliệu nhng sóng mang này có thể đẩy thành sóng mang 1x nếu dữ liệu và thoại đ-

ợc yêu cầu cùng lúc Bằng cách cấp sóng mang cho dữ liệu, sự hoạt động sẽ cóthể phân phối các tốc độ đỉnh trong mức 2Mbps (hiệu lực tốt nhất) đối với dữ

liệu khách hàng của họ 1xEV- DV xuất hiện sau 1xEV-DO khoảng 1,5 năm

đến 2 năm 1xEV-DV mang đến các dịch vụ dữ liệu và thoại cho CDMA2000trên một sóng mang Sóng mang 1xEV-DV không chỉ mang đồng thời dịch vụdữ liệu và thoại tốc độ cao, mà còn có khả năng phân phối các dịch vụ gói thờigian thực

Hình1.7 Kiến trúc mạng CDMA2000 1xEV-DO

Hình 1.8 Kiến trúc mạng CDMA2000 1xEV-DV

5 Mạng lõi gói CDMA2000 (PCN)

Chuẩn mạng lõi gói công nghệ CDMA đã phát triển nh một phần củanhóm công tác Dự án 2 hội nhập thế hệ thứ ba (3GPP2) Chuẩn này đợc phát

triển bằng cách sử dụng chuẩn đang tồn tại của IETF (Lực lợng tác vụ kỹ thuậtInternet) trên IP di động 3GPP2 đang gấp rút định nghĩa sự phát triển củaCDMA2000 lên toàn IP PCN CDMA2000 là bớc đầu tiên của sự phát triển này.

Mạng PCN bao gồm nút phục vụ dữ liệu gói (PDSN), máy chủ xác nhận,trao quyền và thanh toán (AAA) Tác vụ thờng trú (HA) có thể đợc thêm vào

để cung cấp các dịch vụ dữ liệu gói dựa trên IP di động

Hình 1.9 Kiến trúc mạng lõi gói PCN CDMA2000

1.2 Cấu hình mạng

Cấu trúc mạng của một hệ thống CDMA2000 hỗ trợ cả 2,5G và 3G, nó

có cả các phần tử thoại truyền thống liên quan đến các hệ thống thế hệ thứ 2.Tuy nhiên việc đa vào mạng gói đòi hỏi các phần tử mới để đảm bảo kết nốigiữa mạng truy nhập vô tuyến và mạng số liệu (cho cả mạng công cộng vàmạng riêng)

Vì thông tin dạng gói có thể đợc truyền giữa các mạng gói khác nhauhoặc chỉ trong nội bộ mạng nên có thể tồn tại rất nhiều cấu hình IP đợc sử dụng

để hỗ trợ 2,5G và 3G Tất nhiên vấn đề về thông lợng yêu cầu và các giao diệnvật lý còn phụ thuộc vào vị trí

Mạng gói còn đợc gọi là IP, mạng truy nhập IP hay mạng IP phụ thuộcvào từng hoàn cảnh cụ thể Tuy nhiên điều cơ bản nhất là mạng gói cần hỗ trợviệc truyền tải, xử lý gói ở cấu hình đợc chọn

Trong phần này ta xét ba phơng án chính lập cấu hình cho mạng gói Để

đáp ứng các yêu cầu riêng ta có thể cải tiến các phơng án này Chẳng hạn ta cóthể gửi toàn bộ lu lợng IP đến nhà cung cấp dịch vụ IP (ISP) địa phơng và cácứng dụng mạng riêng ảo (VPN) tùy theo yêu cầu xử lý có thể đợc đa đến một vị

cdmaOne cdmaOne cdma2000-1x cdma2000-1x

Access Network

trí tập trung để phân bố trên mạng ATM khi cần kết nối đến một mạng LAN kếthợp.

Ba phơng án để lập cấu hình cho mạng CDMA2000 nh sau:

- Các thỏa thuận kết nối thơng mại

- Tính khả dụng và tin cậy của mạng

Ngoài cấu hình đợc sử dụng, cần có các Router cho mạng đờng trục vàcổng cho việc chuyển và thu các dịch vụ ngoài mạng

Các phần dới đây trình bày ba phơng án lập cấu hình chính cho mạngCDMA2000 Nói chung lúc đầu cấu hình mạng sẽ phụ thuộc vào hệ thống thế

hệ thứ hai hiện có

1.2.1 Cấu hình phân bố

Mạng phân bố hay còn đợc gọi là mạng địa phơng bao gồm việc thiết lậpmạng và cho một nhà khai thác độc lập với các mạng khác Mạng phân bố làmột mạng lý tởng cho một hãng khai thác thông tin di động chỉ có ít thị trờng

đặt ở một vài vùng nh ở thành phố A và B nh hình 1.10 chẳng hạn

Mạng phân bố có u điểm là triển khai đơn giản ở giai đoạn sau kiến trúcphân bố cũng có thể phát triển thành miền hoặc tập trung Nhợc điểm của mạngphân bố là vấn đề lặp mạng và kém kinh tế do phạm vi thực hiện, khai thácmạng Ngoài ra cũng xảy ra khả năng các mạng sẽ thực hiện các dịch vụ khácnhau nếu không thực hiện các thủ tục và tiêu chuẩn hóa đối với thiết kế và khaithác

13

Hình 1.10 Cấu hình mạng phân bố

1.2.2 Cấu hình theo miền

Hình 1.11 cho thấy một mạng theo miền đơn giản cho hai thị trờng ở haithành phố A và B Phơng pháp theo miền này có thể áp dụng cho nhà khai thácphục vụ nhiều vùng ở hai miền của một đất nớc ( miền Bắc và miền Nam chẳnghạn) Trong trờng hợp này cần phải thiết lập hai mạng riêng biệt, một cho miềnBắc và một cho miền Nam Mạng ở hình 1.11 bao gồm có hai thành phố ở miềnBắc, nhng có thể mở rộng khái niệm này cho các vùng và các miền khác

Hình 1.11 Cấu hình mạng theo miền

BTS BTS BTS

BTS

BTS

BTS

Hệ thống 1 Thành phố A

BTS BTS BTS

Hệ thống 2 Thành phố B

Router

Router Firewall

BTS BTS BTS

Router

Router

BTS BTS BTS

BTS BTS BTS

Thành phố B

Internet

Miền Bắc

u điểm của mạng theo miền là nó cho phép tiết kiệm kích cỡ, mà vẫnkhắc phục đợc trở ngại khi phải quản lý từ một điểm các thị trờng phân đoạn.Cấu hình cũng cho phép mở rộng và đa ra các dịch vụ cần thiết và đồng nhấtcho toàn miền Ngoài ra cấu hình này cũng cho phép tách riêng các nền tảngkhác nhau của các nhà cung cấp mạng.

Nhợc điểm của cấu hình là không thể thiết kế và quản lý mạng theo cùngmột cách Điều này dẫn đến hậu quả là cùng một hãng phải khai thác hai mạng

có mục đích thiết kế và chất lợng hoạt động khác nhau Ngoài ra cũng nh đốivới cấu hình phân bố cần thực hiện các thủ tục và thực tiễn tiêu chuẩn hóa đốivới thiết kế và khai thác

1.2.3 Cấu hình tập trung

Cấu hình tập trung cho phép đơn giản việc quản lý các vùng khai tháckhác nhau (các thị trờng) và các hệ thống khác nhau Phơng pháp này có u điểm

là đảm bảo việc tiết kiệm kích cỡ và thống nhất đối với tạo lập và xử lý dịch vụ

Có thể dễ dàng chuyển từ cấu hình vùng đến cấu hình tập trung

Nhợc điểm chính của phơng pháp này là làm mất tính mềm dẻo đối vớithị trờng địa phơng Ngoài ra kích cỡ đờng truyền tải có thể lớn vì rất nhiều lu l-ợng truyền tải phải sử dụng mạng IP Vì thế trong thực tế, chỉ nên tập trung việc

và báo hiệu liên quan với điều khiển cuộc gọi, quản lý tính di động và quản lý

MS có thể đợc truyền trong suốt qua BSC BSC định tuyến các gói đến và từ nútphục vụ số liệu gói (PDSN) Ngoài ra BSC định tuyến lu lợng ghép kênh theothời gian đến chuyển mạch kênh MSC

15

Hình1.12 Các phần tử mạng truy nhập vô tuyến RAN CDMA2000

2 Trạm thu phát gốc (BTS hay RBS)

BTS chịu trách nhiệm cấp phát các tài nguyên gồm tần số, công suất vàmã định kênh (Walsh) cho thuê bao BTS chứa các thiết bị vô tuyến để phát vàthu các tín hiệu CDMA2000

BTS giao diện với mạng CDMA2000 và thiết bị của ngời sử dụng BTS

điều khiển nhiều tính năng của hệ thống liên quan đến hoạt động của mạng.Chẳng hạn BTS điều khiển các sóng mang ở một trạm, công suất đờng xuống vàtất nhiên là ấn định các mã Walsh

Cũng nh hệ thống IS-95, hệ thống CDMA2000 sử dụng nhiều sóng mangtrên một đoạn ô Vì thế khi khởi đầu một cuộc gọi hay một phiên gói, BTS phảiquyết định cách ấn định sóng mang để đáp ứng tốt nhất việc cung cấp dịch vụcho ngời sử dụng Khi quyết định, nó không chỉ xem xét yêu cầu dịch vụ mà cảcấu hình vô tuyến, kiểu ngời sử dụng và tất nhiên phải xem xét dịch vụ là thoạihay số liệu gói Nh vậy việc cấp phát tài nguyên của BTS giới hạn cả về mặt vật

lý lẫn logic và phụ thuộc vào tình trạng cụ thể

BTS giảm tốc độ trải phổ hay cấu hình vô tuyến nếu:

- Yêu cầu tài nguyên không phải là cho chuyển giao

16

Other RANs

CDMA2000 RAN

BSC

MSC

RNM

NMS PDSN

TEMS for CDMA2000

A10/A11 (IS2001)

A1/A2/A5 (IS2001)

IRI

- Không có yêu cầu tài nguyên

- Có các yêu cầu tài nguyên khác

Dới đây là một số tài nguyên vật lý và logic mà BTS phải cấp phát khi ấn

định cho thuê bao:

- Các kênh cơ bản (FCH)

- Công suất đờng xuống FCH ( công suất đã đợc cấp phát và công suấtkhả dụng)

- Mã Walsh yêu cầu

Các tài nguyên vật lý mà BTS có thể cấp cũng bao gồm quản lý các phần

tử kênh cần thiết cho các dịch vụ thoại và số liệu gói Việc tiếp nhận hay từ chốichuyển giao cũng phụ thuộc vào việc có công suất hay không

Cùng với sơ đồ quản lý tài nguyên, việc quản lý mã Walsh cũng quantrọng Đối với CDMA2000 pha thứ nhất (1x, 1x EV-DO hay 1x EV-DV ) có thểcấp phát 128 mã Walsh Khi đa vào CDMA2000 3x số mã Walsh lên đến 256

Đối với CDMA2000 1x, việc phân phối số liệu và thoại đợc xử lý bằngcác thông số do nhà khai thác thiết lập, các thông số này gồm:

- Các tài nguyên số liệu (phần trăm tài nguyên khả dụng gồm: kênh FCH

và SCH)

- Các tài nguyên FCH (phần trăm tài nguyên số liệu)

- Các tài nguyên thoại (phần trăm tổng tài nguyên khả dụng)

Bảng 1.2 Ví dụ về ấn định tài nguyên kênh

Rõ ràng rằng việc ấn định các tài nguyên số liệu /FCH trực tiếp điềukhiển số lợng ngời sử dụng số liệu đồng thời tại một đoạn ô hay một ô

1.3.2 Mạng lõi chuyển mạch gói (PSCN)

1 Nút phục vụ WLAN (WSN)

WSN CDMA2000 là chìa khóa để đa mạng cục bộ không dây (WLAN)

đa sóng mang trên mạng CDMA2000 WSN hoạt động nh một cầu nối giữaWLAN và đờng trục CDMA2000 và cung cấp truy nhập mạng, tác vụ bên ngoài(FA), vận hành và bảo đỡng (O&M) và mạng riêng ảo (VPN) đáp ứng nhiềuchức năng

2 Nút phục vụ số liệu gói (PDSN)

PDSN CDMA2000 có chức năng nh điểm nối giữa mạng truy nhập vôtuyến và mạng IP Đây là một phần tử quan trọng để xử lý các dịch vụ gói

Nhiệm vụ của PDSN là hỗ trợ các dịch vụ gói và thực hiện các chức năngchính sau:

17

-Thiết lập, duy trì và kết cuối các phiên của giao thức điểm đến điểm(PPP).

- Hỗ trợ các dịch vụ gói đơn giản và IP di động (MIP)

- Thiết lập, duy trì và kết thúc các liên kết logic với mạng vô tuyến vàgiao diện vô tuyến-gói (R-P)

- Khởi đầu nhận thực, trao quyền và thanh toán (AAA) đến AAA Servercho khách hàng di động

- Tiếp nhận các thông số dịch vụ từ AAA Server cho khách hàng di động

- Định tuyến các gói đến và từ các mạng số liệu ngoài

- Thu thập số liệu sử dụng để chuyển đến AAA

Tổng dung lợng của PDSN đợc xác định bằng thông lợng và số phiênPPP đợc phục vụ Cần lu ý rằng dung lợng chỉ là một khía cạnh của quá trình

định cỡ và cần phải lu ý đến yếu tố tin cậy của toàn mạng trong quá trình địnhcỡ

3 Tác vụ thờng trú (HA)

Kết nối với PDSN, HA CDMA2000 xác nhận các đăng ký IP di động từkhách hàng di động và duy trì thông tin vị trí hiện hành HA thực hiện nhiềunhiệm vụ liên quan đến theo dõi vị trí của thuê bao MIP khi thuê bao nàychuyển động từ một vùng chuyển mạch gói này đến vùng chuyển mạch góikhác Trong quá trình theo dõi máy di động, HA đảm bảo rằng các gói đợcchuyển đúng đến máy di động

4 Chức năng tơng tác (IWF)

Hoạt động nh một cổng giữa mạng CDMA không dây, mạng điện thoạichuyển mạch công cộng (PSTN) và mạng IP IWF cung cấp các chức năng tơngtác và giao thức chuyển đổi yêu cầu đối với hoạt động di động để đa ra các dịch

vụ dữ liệu sóng mang thực đối với các thuê bao CDMA IWF có thể có một giaodiện đến một thực thể mạng (WNE) để đảm bảo các dịch vụ biến đổi IWF cóthể làm tăng thêm một giao diện đợc nhận dạng giữa hai WNE để cung cấp cácdịch vụ biển đổi cho cả hai WNE

1.3.3 Mạng lõi chuyển mạch theo mạch (CSCN)

Mạng lõi chuyển mạch theo mạch chứa trung tâm chuyển mạch di động(MSC) MSC là một thực thể chuyển mạch lu lợng đợc khởi xớng hoặc kết cuối

MS Thông thờng một MSC đợc kết nối với ít nhất một BSC Nó cũng có thể kếtnối với các mạng công cộng khác (PSTN, ISDN…), các MSC khác trong mạnghoặc các MSC ở các mạng khác

18

Một HLR có thể phục vụ nhiều hơn một MSC HLR có thể ở cùng vị trívới AC, điều đó sẽ giảm giá thành về phần cứng và phục vụ.

WSN IWF

HA

RAN

BSC

RBS RBS

OAM&P

phục vụ nhiều hơn một MSC thông qua HLR, AC có thể phục vụ nhiều HLR.

AC có thể ở cùng vị trí với HLR, điều này giảm giá thành về phần cứng và phụcvụ

3 Nhận thực, trao quyền và thanh toán (AAA)

AAA nhận thực và trao quyền cho khách hàng di động, cung cấp mô tảngời sử dụng, thông tin chất lợng dịch vụ (QoS) đến PDSN và lu dữ liệu thanhtoán Máy chủ AAA cũng cung cấp quản lý chính sách thực sự, định nghĩa môtả khả năng đa ra các dịch vụ khác nhau, do đó cho phép phục vụ dữ liệu gói th-ờng xuyên và định địa chỉ các đoạn thị phần

AAA tơng tác với PSDN để thực hiện các chức năng AAA trong việc hỗtrợ PDSN cho các trạm di động yêu cầu AAA tơng tác với các thực thể AAAkhác để thực hiện các chức năng khi AAA tại nhà nằm ngoài mạng di động

đang phục vụ

4 Cho phép ủy quyền Internet di động (MIEP)

MIEP CDMA2000 cung cấp cầu nối giữa mạng di động và các ứng dụngtrên Intranet và Internet MIEP hoạt động nh một ủy quyền nâng cấp trình diệnbằng cách cung cấp các giao thức không dây nh giao thức ứng dụng không dây(WAP), do đó tránh các tín hiệu không cần thiết đi qua giao diện vô tuyến Do

vị trí trung tâm của nó trong cơ sở hạ tầng Internet di động nên MIEP cũng là

hệ thống hoàn hảo cung cấp các chức năng nh đáp ứng thông tin đa phơng tiện,

đẩy WAP, điều khiển truy nhập và tính cớc

5 Thông điệp qua IP (MoIP)

Thông điệp qua IP là bớc đầu tiên tiến đến Internet di động tơng lai Bằngcách thực hiện MoIP, các nhà cung cấp dịch vụ sẽ sở hữu một giải pháp bản tin,

điều đó sẽ tạo ra lợi ích thiết thực MoIP dựa trên kiến trúc mở, có thể nâng cấpvới các giao thức và giao diện chuẩn Sản phẩm MoIP bao gồm các ứng dụng

đối với thông điệp hợp nhất, th di động và th thoại

a Thông điệp qua IP nâng cấp th thoại

MoIP nâng cấp th thoại là th thoại với giao diện web, dựa trên nền IP.Sản phẩm này hớng tới ngời sử dụng đầu cuối tìm kiếm di động dễ dàng kiểmsoát th thoại Các dịch vụ tùy chọn đến số đơn, gọi ngợc lại trong một phiên ththoại, thêm vào kích thớc mở rộng phức

b Thông điệp qua IP th điện tử không dây

Th điện tử không dây là dịch vụ th di động, nó cho phép ngời sử dụngquản lý th điện tử, sổ địa chỉ và thông tin cá nhân của họ qua một th điện tửkhách, web hay WAP ( giao thức ứng dụng không dây)

Th điện tử không dây đáp ứng các giao thức và giao diện chuẩn côngnghiệp (Netscape Messenger, Microsoft Outlook, Microsoft Internet Explorerhay Netscape Communicator) loại bỏ yêu cầu đối với các đầu cuối độc quyềnhay phần cứng và phần mềm đặc biệt

20

Hình 1.14 Kiến trúc mạng CDMA2000-3G

c Thông điệp qua IP hợp nhất

Với thông điệp hợp nhất, ngời sử dụng tự do quản lý thông điệp bất cứlúc nào và bất cứ đâu Tất cả các thông điệp nh th điện tử, th thoại, th fax… đợc

lu và quản lý trong một hòm th Các thông điệp này có thể truy nhập bằng nhiềuthiết bị khác nhau ( điện thoại cố định, điện thoại di động, PDA hay PC…)

6 Dịch vụ gói trả trớc (PPCS)

Bằng cách kết hợp việc trả cớc tiên tiến, giải pháp PPCS CDMA2000 chophép giảm tối thiểu các rủi ro tài chính, tăng tiền dòng Đáp ứng lên tới 3 triệuthuê bao trên một máy chủ, PPCS đa ra khả năng truy nhập SMS thời gian thực,truy nhập WAP, quản lý card điện thoại phức tạp, cách sử dụng đờng tuyến vàdữ liệu thuê bao

Hơn nữa PPCS cho phép bộ máy thực thi dịch vụ trả trớc trong khi vẫndùng các chuyển mạch đang tồn tại, không thêm các chuyển mạch phụ cáctuyến thoại và máy cầm tay đặc biệt đợc đáp ứng

21

Session Control Manager

Application Server

Media Gateway Control Function

Covendia Media Server

HA AAA

Radio Network Controller

Multimedia Resource Function

Media Gateway

Multimedia Over IP

Packet Domain Circuit Domain

Backbone IP Network

1.4 Cấu trúc phân lớp của CDMA2000

1.4.1 Các lớp cao

Các lớp cao chứa các dịch vụ sau:

- Các dịch vụ thoại Các dịch vụ thoại bao gồm truy nhập PSTN, các dịch

vụ thoại di động-di động và thoại Internet

- Các dịch vụ mang số liệu ngời sử dụng-đầu cuối Các dịch vụ chuyểnmọi dạng số liệu cho ngời sử dụng đầu cuối di động gồm : số liệu gói (IP chẳnghạn), các dịch vụ số liệu kênh (chẳng hạn các dịch vụ mô phỏng B-ISDN) vàSMS Các dịch vụ gói phù hợp với số liệu gói nối thông và không nối thông theotiêu chuẩn công nghiệp bao gồm các giao thức trên cơ sở IP (chẳng hạn TCP vàUDP) và giao thức nối mạng theo không nối thông (CLIP) của ISO/OSI Cácdịch vụ số liệu kênh mô phỏng các dịch vụ định hớng theo nối thông đợc địnhnghĩa theo tiêu chuẩn quốc tế nh: truy nhập quay số dị bộ, fax, ISDN thích ứngtốc độ V.120 và các dịch vụ B-ISDN

- Báo hiệu Các dịch vụ điều khiển toàn bộ hoạt động của máy di động

1.4.2 Lớp liên kết

Lớp liên kết đảm bảo thay đổi các mức độ tin cậy và các đặc tính củaQoS theo yêu cầu dịch vụ của các lớp cao hơn Lớp này cung cấp hỗ trợ giaothức và cơ chế điều khiển cho các dịch vụ truyền tải số liệu và thực hiện tất cảcác chức năng cần thiết để sắp xếp các nhu cầu của các lớp cao hơn vào các khảnăng đặc thù và các đặc tính của lớp vật lý Lớp liên kết đợc chia thành các lớpcon sau:

- Lớp con điều khiển truy nhập liên kết (LAC)

- Lớp con điều khiển truy nhập môi trờng (MAC)

Lớp con LAC quản lý các kênh thông tin điểm đến điểm giữa các phần tử

đồng cấp lớp cao và đảm bảo hỗ trợ nhiều giao thức lớp liên kết tin cậy đầucuối-đầu cuối Hệ thống CDMA2000 gồm lớp con MAC linh hoạt và hiệu quảcho phép hỗ trợ nhiều trờng hợp của một máy trạng thái tiên tiến, trong đó mộttrờng hợp cho từng số liệu kênh hoặc mạch tích cực Cùng với phần tử kiểmsoát QoS, lớp con MAC thực hiện đa phơng tiện phức tạp, các khả năng đa dịch

vụ của các hệ thống vô tuyến 3G với các khả năng quản lý QoS cho từng dịch

vụ tích cực

Lớp con MAC đảm bảo ba chức năng quan trọng sau:

- Trạng thái điều khiển MAC Các thủ tục để điều khiển truy nhập cácdịch vụ số liệu (gói và kênh) đến lớp vật lý (gồm cả điều khiển va chạm giữacác dịch vụ gói từ một ngời sử dụng cũng nh giữa các ngời sử dụng cạnh tranh)

- Truyền nỗ lực nhất Truyền dẫn tin cậy một cách hợp lý trên đoạntruyền vô tuyến bằng giao thức liên kết vô tuyến (RLP) để đảm bảo mức tin cậy

nỗ lực nhất

22

Hình1.15 Cấu trúc phân lớp tổng quát của CDMA2000

- Ghép kênh và điều khiển QoS ép buộc các mức QoS đã đàm phán bằngcách hòa giải các yêu cầu cạnh tranh từ các dịch vụ cạnh tranh và u tiên thíchhợp các yêu cầu truy nhập

Lớp con MAC đảm bảo phân loại QoS cho lớp con LAC (chẳng hạn cácchế độ khai thác khác nhau) Nó có thể bị hạn chế bởi tính tơng thích với thế hệtrớc ( chẳng hạn đối với lớp 2 của báo hiệu IS-95B), nó có thể tơng thích với cácgiao thức lớp liên kết khác ( chẳng hạn để tơng thích với giao diện vô tuyếnkhông phải IS-95 hay để tơng thích với các ngăn xếp giao thức đợc ITU địnhnghĩa trong tơng lai) MAC đợc chia thành :

- Chức năng hội tụ độc lập với lớp vật lý (PLICF)

- Chức năng hội tụ phụ thuộc lớp vật lý (PLDCF), chức năng này lại đợcchia thành :

+ PLDCF đặc thù trờng hợp

23

Upper LayerSignaling

LACSublayer

VoiceServices

MAC Sublayer

+ Lớp con PLDCF ghép kênh và QoS

PLICF cung cấp dịch vụ cho lớp con LAC và bao gồm tất cả các thủ tụchoạt động MAC và các chức năng không phải duy nhất đối với lớp vật lý Mỗitrờng hợp của PLICF duy trì trạng thái dịch vụ cho dịch vụ tơng ứng PLICF sửdụng các dịch vụ do PLDCF cung cấp để thực hiện các hoạt động thông tinnhằm hỗ trợ dịch vụ lớp MAC Các dịch vụ do PLICF sử dụng đợc định nghĩa

nh là tập các kênh logic để mang các kiểu thông tin số liệu hoặc điều khiểnkhác nhau

PLDCF thực hiện sắp xếp các kênh logic từ PLICF vào các kênh logic

đ-ợc hỗ trợ bởi lớp vật lý đặc thù PLDCF thực hiện ghép kênh, phân kênh và kếthợp thông tin điều khiển với số liệu mang từ kênh điều khiển và kênh lu lợng từnhiều trờng hợp của PLICF trong cùng một MS PLDCF thực hiện các khả năngQoS bao gồm quyết định các u tiên giữa các trờng hợp cạnh tranh của PLICF vàsắp xếp các yêu cầu QoS từ các trờng hợp khác nhau PLICF và các yêu cầu dịch

vụ lớp vật lý một cách thích hợp để chuyển đi QoS cần thiết Các chức năngchính của lớp con này là:

- Thực hiện sắp xếp cần thiết các kênh logic đơn giản từ PLICF vào cáckênh logic đợc lớp vật lý hỗ trợ

- Thực hiện mọi (tùy chọn) chức năng giao thức yêu cầu phát lặp tự động(ARQ) có liên kết chặt chẽ với lớp vật lý

- Thực hiện một số chức năng mức thấp đặc thù lớp vật lý của IS-95B

Đối với CDMA2000, bốn PLDCF ARQ đặc thù đợc định nghĩa :

1 Giao thức liên kết vô tuyến (RLP) Giao thức này đảm bảo tạo dòng

dịch vụ hiệu suất cao để thực hiện tốt nhất việc truyền số liệu giữa các thực thểPLICF đồng cấp RLP đảm bảo cả chế độ hoạt động trong suốt lẫn không trongsuốt ở chế độ không trong suốt, RLP sử dụng giao thức ARQ để phát lại các

đoạn số liệu không đợc lớp vật lý truyền đúng, ở chế độ này RLP có thể đa vàomột trễ nhất định ở chế độ trong suốt, RLP không phát lại các đoạn số liệu bịmất Tuy nhiên RLP duy trì đồng bộ byte giữa phát và thu và thông báo cho thu

về các phần bị mất của dòng số liệu RLP trong suốt không gây ra bất kỳ trễtruyền dẫn nào và rất lợi cho việc thực hiện các dịch vụ thoại ở RLP

2 Giao thức cụm vô tuyến (RBP) Giao thức này đảm bảo cơ chế để

truyền các đoạn số liệu tơng đối ngắn với truyền nỗ lực nhất trên kênh lu lợngchung truy nhập phân chia (ctch) Khả năng này có lợi khi truyền một lợng nhỏ

số liệu không cần đến thông tin bổ sung để thiết lập kênh lu lợng riêng (dtch)

3 Giao thức liên kết vô tuyến báo hiệu (SRLP) Giao thức này đảm bảo

tạo luồng dịch vụ tốt nhất cho thông tin báo hiệu tơng tự nh RLP, nhng tối ucho kênh báo hiệu riêng (dsch)

24

Hình 1.16 Các giao diện của lớp liên kết với lớp vật lý và các lớp cao

4 Giao thức cụm vô tuyến báo hiệu (SRBP) Giao thức này đảm bảo cơ

chế để truyền các bản tin báo hiệu tơng tự nh RBP một cách nỗ lực nhất, nhngtối u cho thông tin báo hiệu và kênh báo hiệu chung (csch)

PLDCF bao gồm một chức năng điều khiển truy nhập liên kết vô tuyến(RLAC) để hợp nhất RLP và RBP từ PLICF và điều phối truyền dẫn số liệu (lulợng hoặc báo hiệu ) giữa RL và RBP theo trạng thái hoạt động hiện thời củaMAC (chẳng hạn hạn chế sử dụng RBP trong trờng hợp PLICF ở trạng thái ngủcủa số liệu gói)

Lớp con ghép kênh PLDCF và QoS điều phối ghép và phân kênh cáckênh mã từ các trờng hợp PLICF khác nhau Nó thực hiện và ép buộc tôn trọngcác khác nhau giữa các trờng hợp và sắp xếp các luồng dữ liệu, thông tin điềukhiển lên nhiều kênh logic nhận đợc từ các trờng hợp PLICF khác nhau vào cácyêu cầu kênh logic, các tài nguyên và thông tin điều khiển từ lớp vật lý

Việc phát triển họ các tiêu chuẩn CDMA2000 là kế thừa ở mức độ lớnnhất cấu trúc phân lớp ở các tiêu chuẩn khác nhau

25

text

Physical Layer (Coding and Modulation)

Lớp vật lý ở CDMA2000 đợc định nghĩa ở C.S0002-A, MAC ở

C.S0003-A, LAC ở C.S0004-A và báo hiệu lớp cao ở C.S0005-A

26

Chơng 2 Các kênh ở giao diện vô tuyến CDMA2000

2.1 Các kênh logic

2.1.1 Các quy ớc ký hiệu kênh

1 Quy ớc ký hiệu kênh logic

Ký hiệu kênh logic bao gồm ba chữ thờng tiếp sau là “ch” (kênh), mộtvạch ngang đợc sử dụng sau chữ cái đầu Bảng 2.1 dới đây cho thấy ký hiệukênh logic

c =chung (common)

t =lu lợng (traffic)

m =MAC

s =báo hiệu (signalling)

Thí dụ : ký hiệu kênh lu lợng riêng đờng xuống là f-dtch

Kênh lu lợng riêng(f/r-dtch)

dtch là kênh logic đờng lên hoặc đờng xuống đợc sử dụng để mang sốliệu của ngời sử dụng Đây là kênh logic điểm đến điểm và đợc ấn định để sửdụng trong suốt thời gian của trạng thái tích cực của dịch vụ số liệu

Kênh lu lợng chung(f/r-ctch)

ctch là một kênh logic đờng lên hoặc đờng xuống đợc sử dụng để mangcác cụm số liệu ngắn liên quan đến dịch vụ số liệu ở tiểu trạng thái cụm/ngủcủa trạng thái ngủ Kênh logic này là kênh điểm đến điểm và đợc ấn định trongthời gian của cụm ngắn Nó cho phép dùng chung truy nhập nhiều máy di động

Kênh MAC riêng(f/r-dmch_control)

dmch_control là kênh logic đờng lên hoặc đờng xuống đợc sử dụng đểmang các bản tin MAC Đây là kênh logic điểm đến điểm đợc ấn định ở trạngthái tích cực và trạng thái giữ điều khiển của dịch vụ số liệu Nó mang thông tin

điều khiển riêng cho một trờng hợp PLICF

Kênh MAC chung đờng lên(r-cmch_control)

cmch_control là kênh logic đờng lên đợc MS sử dụng khi dịch vụ số liệu

ở tiểu trạng thái ngủ/rỗi của trạng thái ngủ hoặc trạng thái treo Kênh logic này

đợc sử dụng để mang các bản tin MAC Đợc chia sẻ cho một nhóm di động với

ý nghĩa là truy nhập đến kênh này đợc thực hiện trên cơ sở va chạm

Kênh MAC chung đờng xuống (f-cmch_control)

f-cmch_control là kênh logic đờng xuống đợc sử dụng bởi BS ở dịch vụ

số liệu trong tiểu trạng thái ngủ /rỗi của trạng thái ngủ hoặc trạng thái treo.Kênh logic này đợc sử dụng để mang các bản tin MAC Đây là kênh điểm-đa

điểm

Kênh báo hiệu riêng (dsch)

27

dsch mang số liệu báo hiệu lớp cao riêng cho một trờng hợp PLICF.

Kênh báo hiệu chung(csch)

Kênh csch mang số liệu báo hiệu lớp cao với truy nhập chung cho nhiều

MS và nhiều trờng hợp PLICF

2 Quy ớc ký hiệu kênh vật lý

Kênh vật lý đợc ký hiệu bằng các chữ hoa Giống nh kênh logic chữ đầuchỉ thị phơng của kênh (xuống hay lên) Bảng 2.2 dới đây cho thấy ký hiệu và ýnghĩa của tất cả các kênh vật lý ở CDMA2000

Tên kênh Kênh vật lý

F/R-PICH Kênh hoa tiêu đờng xuống/lên

(Forward/Reverse Pilot Channel) F-SYNC Kênh đồng bộ đờng xuống

(Forward Sync Channel) F-TDPICH Kênh phân tập phát đờng xuống

(Forward Transmit Diversity Pilot Channel) F-PCH Kênh tìm gọi đờng xuống

(Forward Paging Channel) F-BCCH Kênh điều khiển quảng bá đờng xuống

(Forward Broadcast Control Channel) F-QPCH Kênh tìm gọi nhanh đờng xuống

(Forward Quick Paging Channel) F-CPCCH Kênh điều khiển công suất chung đờng xuống

(Forward Common Power Control Channel) F-CACH Kênh ấn định chung đờng xuống

(Forward Common Assignment Channel) F/R-CCCH Kênh điều khiển chung đờng xuống/lên

(Forward/Reverse Common Control Channel) F/R-DCCH Kênh điều khiển riêng đờng xuống/lên

(Forward/Reversse Dedicated Control Channel) F/R-FCH Kênh cơ bản đờng xuống/lên

(Forward/Reverse Fundamental Channel) F/R-SCH Kênh bổ sung đờng xuống/lên

(Forward/Reverse Supplemental Channel) R-ACH Kênh truy nhập đờng lên

(Reverse Access Channel) R-EACH Kênh truy nhập tăng cờng đờng lên

(Reverse-Enhanced Access Channel) F-APICH Kênh hoa tiêu phụ đờng xuống

(Forward Auxiliary Pilot Channel) F-ATDPICH Kênh hoa tiêu phân tập phát bổ sung đờng xuống

(Forward Auxiliary Transmit Diversity Pilot Channel) F/R-SCCH Kênh bổ sung mã đờng xuống /lên

(Forward/Reverse Supplemental Code Channel)

nhận thông tin từ các nguồn khác nhau (báo hiệu lớp cao, các dịch vụ số liệu vàdịch vụ thoại) và tạo ra các đơn vị số liệu dịch vụ (SDU) lớp vật lý để truyềndẫn Chức năng thu của lớp này phân tách thông tin nhận đợc ở các SDU lớp vật

lý và chuyển đến các thực thể tơng ứng (báo hiệu lớp cao, các dịch vụ số liệu vàdịch vụ thoại)

Hình 2.1 Ví dụ ghép kênh logic lên kênh vật lý

2.2 Các kênh vật lý đờng xuống

2.2.1 Đặc điểm chung kênh CDMA2000 đờng xuống

Truyền dẫn đơn và đa sóng mang

Đờng xuống hỗ trợ tốc độ chip Nx1,2288 Mchip/s (trong đó N=1,3,6,12)

Đối với N=1, trải phổ giống nh IS-95B; tuy nhiên điều chế QPSK và điều khiểncông suất vòng kín nhanh đợc sử dụng Đối với N>1, có hai tùy chọn: đa sóngmang (MC-Multicarrier) và trải phổ trực tiếp (DS-Direct Spread) Phơng pháp

đa sóng mang phân các ký hiệu điều chế vào N sóng mang 1,25MHz(N=3,6,9,12) Mỗi sóng mang đợc trải phổ bởi tốc độ 1,2288 Mchip/s Phơngpháp trải phổ trực tiếp N>1 phát các ký hiệu điều chế trên một sóng mang duynhất đợc trải phổ bằng tốc độ chip Nx1,2288 Mchip/s (N=3,6,9,12)

Phân tập phát

Phân tập phát cho phép giảm tỷ số Ebr/N’0 yêu cầu hay công suất phát yêucầu trên kênh và nhờ vậy tăng dung lợng hệ thống Có thể thực hiện phân tậpphát theo hai cách sau:

Khối số liệu Khối số liệu Khối số liệu

Khối số liệuKhối số liệuKhối số liệuCRCKhối số liệuCRC

Lớp ghép kênh

Đầu đề

(Các bit lập khuôn) Đầu đề Mux PDU Đầu đề Mux PDU

Mux PDU kiểu 1,2 hay 6

FCH hayDCCH SDU

Mux PDU kiểu 3 hay 5 Mux PDU kiểu 3 hay

5

SCH SDU

* Phân tập phát đa sóng mang (MultiCarrier Transmit Diversity) Phân

tập phát đợc thực hiện trên đờng xuống nhiều sóng mang, trong đó một tập consóng mang đợc phát trên một anten Các đặc tính chính của phơng pháp phântập đa sóng mang là:

- Các ký hiệu thông tin sau mã hóa đựoc phân chia lên nhiều sóng mang1,25MHz

- Phân tập tần số tơng ứng với trải phổ trên toàn bộ độ rộng băng tần

- Cả phân tập thời gian và phân tập tần số đều sử dụng bộ mã hóa/ lặp kýhiệu đan xen

- Máy thu RAKE thu năng lợng từ tất cả các băng

- Có thể ấn định chung một mã Walsh cho kênh đờng xuống ở tất cảsóng mang

- Điều khiển công suất nhanh

ở máy phát đa sóng mang 3x1,25 MHz, các ký hiệu thông tin nối tiếpsau mã hóa đợc chia thành ba luồng song song và mỗi luồng đợc trải phổ bằngmột mã Walsh và một chuỗi PN dài tốc độ 1,2288 Mchip/s Có ba sóng mang

A, B và C đợc tạo ra ở đầu ra của máy phát

Sau khi xử lý các ký hiệu đã mã hóa nối tiếp bằng các sóng mang songsong, đa sóng mang đợc đa anten phát, phân tập kiểu này đợc gọi là phân tậpphát đa sóng mang (MCTD- MultiCarrier Transmit Diversity) ở MCTD cácsóng mang đợc chia thành các tập con; sau đó mỗi tập con sóng mang đợcpháttrên một anten trong đó lọc tần số đảm bảo tính trực giao gần nh hoàn hảo giữacác anten Quá trình này đảm bảo cải thiện tính phân tập và vì thế tăng dung l-ợng đờng xuống

* Phân tập phát trải phổ trực tiếp ( Direct Spread Transmit Diversity).

Có thể sử dụng phân tập phát trực giao(OTD-Orthogonal Transmit Diversity) để

đảm bảo phân tập phát cho trải phổ trực tiếp Các bit sau mã hóa đợc chia thànhhai luồng số liệu và đợc phát bằng hai anten tách biệt Mỗi anten có một mã trảiphổ trực giao riêng Điều này đảm bảo tính trực giao giữa hai luồng ra và vì thếloại bỏ đợc tự giao thoa do pha đinh phẳng Lu ý rằng bằng cách phân tách cácbit sau mã hóa vào hai luồng riêng biệt, số mã hiệu dụng trên ngời sử dụng vẫngiống nh trờng hợp không sử dụng OTD Một hoa tiêu phụ đợc bổ sung choanten bổ sung Ngoài ra còn có trải phổ thời gian không gian (STS-Spacy TimeSpread), tất cả các ký hiệu kênh đờng xuống đợc phát trên nhiều anten và đợctrải phổ bằng hàm Walsh bù hay hàm tựa trực giao (QOF)

Điều chế trực giao

Để giảm hoặc loại bỏ nhiễu giao thoa trong cùng ô, mỗi kênh vật lý đờngxuống đợc điều chế bằng một mã Walsh Có thể sử dụng điều chế BPSK hoặcQPSK trớc trải phổ Để tăng thêm số mã Walsh sử dụng, điều chế QPSK đợc sửdụng trớc khi trải phổ Cứ hai bit thông tin đợc sắp xếp vào một ký hiệu QPSK.Vì thế số mã Walsh có thể có tăng gấp đôi so với BPSK (trải phổ trớc) Độ dàimã Walsh thay đổi để đạt đợc các tốc độ bit thông tin khác nhau Đờng xuống

có thể bị giới hạn bởi nhiễu giao thoa hay mã Walsh phụ thuộc vào triển khai

đặc thù hoặc vào môi trờng khai thác Khi xảy ra giới hạn mã Walsh, có thể tạo

30

thêm mã bổ sung bằng cách nhân các mã Walsh với các hàm mặt chắn Các mã

đợc tạo ra nh vậy là các hàm tựa trực giao

Điều khiển công suất

Thuật toán điều khiển công suất đờng xuống nhanh mới (FFPC-FastForward Power Control) cho đờng xuống và điều khiển công suất cho F-FCH vàF-SCH đợc sử dụng ở CDMA2000 Các tiêu chuẩn quy định điều khiển côngsuất vòng kín nhanh ở 800 Hz Hai sơ đồ điều khiển công suất đợc đề suất choF-FCH và F-SCH

* Điều khiển công suất kênh đơn Sơ đồ này dựa trên chất lợng của kênh

tốc độ cao giữa F-FCH và F-SCH Thiết lập khuếch đại cho kênh tốc độ thấp

đ-ợc xác định trên quan hệ với kênh tốc độ cao

* Điều khiển độc lập Trong trờng hợp này, các hệ số khuếch đại cho các

kênh F-FCH và F-SCH đợc xác định độc lập MS có thể thực hiện hai thuật toánvòng ngoài cách biệt (với chỉ tiêu Ebr/N’0 khác nhau) và phát hai bit lỗi đờngxuống Ebr/N’0 cho trạm gốc

2.2.2 Cấu trúc các kênh chung đờng xuống

Do tơng thích với IS-95, CDMA2000 có các kênh điều khiển chung hớngxuống tơng tự nh IS-95 Có kênh hoa tiêu đờng xuống (F-PICH), nhngCDMA2000 có thể cũng sử dụng các hoa tiêu phụ khi sử dụng các dãy anten đachùm tia thích ứng Kênh hoa tiêu vùng chung đờng xuống(F-CAPICH) đợcdùng bởi tất cả các máy di động trong khu vực địa lý các chùm sóng, ví dụ cáccửa hàng mua sắm, ở đó suy hao truyền sóng cao và lu lợng thoại cao Bằngcách sử dụng chùm sóng spot, công suất truyền của cả BS và các MS đợc giảm

Hình 2.2 Cấu trúc cây mã hoa tiêu

Cũng có kênh hoa tiêu vùng riêng đờng xuống (F-DAPICH), hoạt độngkhi một anten phát hiện chùm sóng theo sau và đợc dùng dành riêng bởi máy di

động đặc biệt F-DAPICH đợc dùng bởi các MS tốc độ bit cao hoặc MS cá nhânchịu suy hao đờng truyền cao MS sẽ dùng hoa tiêu F-PICH của IS-95 che phủsector để chiếm nhận dạng cell, tham khảo pha và thông tin định thời, nhng nếu

sử dụng anten đáp ứng thì MS phải có hoa tiêu riêng, đợc gửi thông qua chùm

sóng hẹp để kênh vô tuyến đối với chùm sóng đó là duy nhất cho hoạt độngmáy thu RAKE Bằng cách sử dụng nhiều hoa tiêu, dung lợng và tuyến có thể

đợc nâng cao

Nếu mỗi MS có một mã Walsh duy nhất thì chúng ta cần quan tâm đếncác mã Walsh, giữ nguyên để xử lý lu lợng ngời dùng Do đó các mã hoa tiêuphụ có đợc từ bộ các mã Walsh mở rộng Bắt đầu với mã Walsh Wim, mã cóchiều dài m, dãy i, chúng ta có thể tạo mã dài hơn nh trong hình 2.2 Mỗi nhánhchúng ta nhân đôi chiều dài mã, và chúng ta quan sát nếu m=64 thì từ một mãchiều dài 64, các thiết bị ngời sử dụng (UEs), Wim, chúng ta tạo ra 4 mã Walshchiều dài 256 Do vậy, sử dụng một mã Walsh (Wim) sẽ sinh ra 4 mã hoa tiêuduy nhất, mỗi hoa tiêu là 4 lần chiều dài, đó là 4m Chúng ta có thể tiếp tục vớicấu trúc cây, và với N nhánh chúng ta tạo ra các mã Walsh có chiều dài Nm Sựtơng quan giai đoạn ở các máy nhận phải đợc qua giai đoạn kết hợp với Nm, và

sự giới hạn ở trên N là kênh này phải giữ nguyên vị trí về cơ bản đối với tơngquan giai đoạn Chúng ta chú ý rằng các mã này tơng tự nh mã trải phổ trựcgiao (OVSFs) của UTRA

Hình 2.3 Cấu trúc cây mã trải phổ trực giao OVSF

Kênh đồng bộ đờng xuống (F-SYNC), kênh tìm gọi đờng xuống (F-PCH)

và kênh điều khiển chung đờng xuống (F-CCCH) giống nh trong IS-95

Kênh đồng bộ đờng xuống (F-SYNC)

Kênh đồng bộ mang thông tin đã yêu cầu cho phép MS đồng bộ với BS

đã cho Tốc độ dữ liệu kênh là 1,2 Kbps, dữ liệu tin trên kênh đồng bộ bằng 1/2tốc độ đã mã hóa sử dụng mã chiều dài bắt buộc 9 bit, định nghĩa bằng các đathức sau:

Mã này có khoảng cách tự do nhỏ nhất là 12, tốc độ ký hiệu sau mã hóa

là 2,4 Ksymbols/s Mỗi ký hiệu đợc lặp lại một lần để tạo tốc độ ký tự là 4,8Ksymbols/s Các ký hiệu này sau đó đợc xen vào các khối 128 ký tự, tức là mộtchu kỳ mã hoa tiêu 26,66ms Sau đó tín hiệu ra đợc EXOR với mã W32, mãWalsh này có tốc độ chip 1,2288 Mchips/s, bao gồm 32 chip 0 và 32 chip 1theo sau

Mã Walsh này sẽ không trải phổ tín hiệu dữ liệu hiệu quả trên cả băng1,25 Mhz (1,2288Mchips/s) nếu cực tính của nó chỉ thay đổi 2 lần trên chu kỳ

64 chip Để đạt đợc trải phổ trên cả băng tần 1,25 Mhz, tín hiệu đồng bộ đợcEXOR với cả chuỗi PNI và chuỗi PNQ, sau đó các tín hiệu ra đợc cho qua hai

bộ lọc thông thấp định dạng xung giống hệt nhau dùng trên kênh hoa tiêu Cáctín hiệu sau lọc sẽ điều chế 2 sóng mang vuông góc với sơ đồ pha nh nhau.Kênh đồng bộ sẽ dùng các offset PNI và PNQ nh kênh hoa tiêu trên cùng mộtsóng mang Theo đó MS có thể liên kết kênh đồng bộ với đúng kênh hoa tiêu,

và quay vòng với đúng ô Kênh đồng bộ mang số nhận dạng hệ thống (SID) 15bit và số nhận dạng mạng(NID), ngoài ra nó còn mang offset PN hoa tiêu của ô(PILOT_PN), trạng thái mã dài (LC_STATE) và định thời hệ thống(SYS_TIME)

33

30 bit kiểm tra Phần thân bản tin chứa thông tin kênh đồng bộ (ví dụ :LC_STATE và SYS_TIME) Bản tin kênh đồng bộ đợc bảo vệ bằng 30 bit kiểmtra CRC, các bit này đợc gắn ở cuối bản tin và đợc định nghĩa bằng đa thức sinhsau:

g(x) =x30 +x29 +x21 +x20 +x15 +x13 +x12 +x11 +x8 +x7 +x6 +x2 +x +1 (2.2)CRC đợc tao ra cho cả 8 bit MSG_LENGTH và phần thân bản tin Nó đ-

ợc MS dùng để kiểm tra và sửa lỗi còn lại trên bản tin kênh đồng bộ, tốc độbằng nửa tốc độ giải mã sửa lỗi đờng xuống (FEC)

Bản tin kênh đồng bộ đợc sắp trên các khung kênh đồng bộ, mỗi khungbao gồm một bit đơn cờ khởi tạo bản tin (SOM), tiếp theo là 31 bit thông tindùng để mang nội dung bản tin kênh đồng bộ; trong đó cờ SOM dùng để chỉ rõ

điểm bắt đầu bản tin mới, khi cờ SOM=1 thì thông tin trong phần còn lại củakhung là khởi đầu của bản tin mới , khi cờ SOM =0 thì thông tin chứa trongkhung là phần của bản tin bắt đầu của khung sớm hơn

Hình 2.5 Định thời kênh đồng bộ và kênh hoa tiêu

Các kênh đồng bộ đợc tạo thành các siêu khung độ dài 80ms, gồm 3khung liên tiếp nhau Bản tin kênh đồng bộ sẽ luôn đợc xếp trên một số nguyêncác siêu khung kênh đồng bộ, do đó cuối bản tin sẽ đợc chèn thêm để làm đầysiêu khung cuối; có nghĩa là một bản tin kênh đồng bộ sẽ chỉ bắt đầu tại cácbiên của siêu khung Các siêu khung đồng bộ đợc sắp sao cho chuỗi offset PN

0 (toàn bit 0), khởi đầu của siêu khung sẽ luôn trùng với các giây chẵn của định

34

thời đồng bộ Trong trờng hợp offset PN khác, khởi đầu siêu khung sẽ luôncùng với thời điểm offset PN, sau các giây chẵn của định thời hệ thống.

Trong đặc điểm kỹ thuật, các giây chẵn của định thời hệ thống đợc gọi làcác dấu hiệu giây chẵn, chúng rất quan trọng khi tham khảo định thời cho cácoffset PN Các hoa tiêu offset PN 0 sẽ luôn khởi đầu trên các dấu hiệu giâychẵn; các hoa tiêu offset còn lại sẽ khởi đầu tại thời điểm bằng với offset PNsau các dấu hiệu kênh chẵn Thông tin trong bản tin kênh đồng bộ rất nhạy vớithời gian, tức là nó chỉ hợp lệ tại đúng một thời điểm, và quan trọng là MS hiểu

đợc khoảng thời gian chính xác tham khảo thông tin Trong trờng hợp hoa tiêuoffset PN 0, thông tin trong bản tin kênh đồng bộ 320ms là hợp lệ, bằng 4 siêukhung, phần cuối của siêu khung cuối chứa một phần của bản tin kênh đồng bộ,các thông số LC_STATE và SYS_TIME chúa trong bản tin kênh đồng bộ chỉ racon số 320ms; với hoa tiêu offset PN còn lại, nội dung của bản tin hợp lệ tạithời điểm là 320ms trừ đi offset PN siêu khung cuối đang mang bản tin

Hình 2.6 Nội dung bản tin kênh đồng bộ

Tóm lại, F-SYNC là một kênh mã đợc các MS trong vùng phủ sóng của

BS sử dụng để bắt bản tin đồng bộ lúc đầu Có hai kiểu kênh F-SYNC: F-SYNCchia sẻ và F-SYNC băng rộng F-SYNC chia sẻ đảm bảo dịch vụ cho cả IS-95B

và CDMA2000 khi sử dụng F-SYNC ở kênh IS-95B bị chồng lấn Chế độ nàychỉ áp dụng cho hệ thống chồng lấn F-SYNC băng rộng đợc điều chế trên toàn

bộ băng rộng F-SYNC đợc điều chế nh một kênh riêng trong kênh vật lý chung

đờng xuống (F-CPHCH) Chế độ này áp dụng cho cả cấu hình chồng lấn vàkhông chồng lấn

Kênh tìm gọi đờng xuống (F-PCH)

35

Kênh tìm gọi thực hiện một số chức năng khác nhau, thêm vào các bảntin tìm gọi giữa mạng và MS Nó truyền thông tin hệ thống chung( ví dụ : cácngỡng chuyển giao), truy nhập thông tin (ví dụ: cho phép mức tối đa số lần truynhập không thành công), một danh sách các ô lân cận và các bản tin chỉ địnhkênh Thông tin kênh tìm gọi có tốc độ dữ liệu 9,6 kbps hoặc 4,8 kbps; trongmột hệ thống, các kênh tìm gọi có cùng một tốc độ dữ liệu Dữ liệu kênh tìmgọi đợc mã hóa tốc độ 1/2, cũng sử dụng loại mã đã dùng trên kênh đồng bộ;tốc độ ký tự ra là 19,2 ksymbols/s hoặc 9,6 ksymbols/s, tùy thuộc tốc độ dữliệu đầu vào.

Các ký hiệu mã tốc độ dữ kiệu thấp đợc lặp lại một lần để tạo tốc độkhông đổi 19,6 ksymbols/s, bất chấp tốc độ dữ liệu đầu vào Khi tốc độ dữ liệu

đầu vào là 9,6 kbps, quá trình lặp lại sẽ không đợc thực hiện Các ký hiệu sau

điều chế đợc chèn vào khối 20ms, tơng đơng 384 ký hiệu, tốc độ 19,2ksymbols/s Mặc dù dữ liệu kênh nhắn tin đợc tạo trong các khung 20ms nhờquá trình chèn nhng quá trình mã hóa xoắn coi dữ liệu nh một luồng bit liêntục; có nghĩa là, không bit đuôi mã hóa nào đợc chèn giữa các khối trớc khi mãhóa xoắn để khởi động lại bộ mã hóa và các bit đuôi cuối cùng của một khối sẽ

có ảnh hởng đến các ký hiệu mã của khối tiếp sau; điều này ngợc với các sơ đồmã hóa xoắn đã dùng trong GSM và trên kênh lu lợng cdmaOne - các bit đuôimã hóa đợc dùng để khởi động lại bộ mã hóa giữa các khung Các ký hiệu mã

đã chèn đợc trộn bằng cách EXOR chúng với một luồng dữ liệu đợc tạo ra ở tốc

độ 19,2 ksymbols/s Chuỗi trộn này đợc lấy từ một chuỗi tốc độ cao hơn - đợctạo từ một mã dài (242-1)bit, tốc độ 1,2288 Mchips/s và đợc định dạng bằngthanh ghi hồi tiếp 42 bit Đa thức của thanh ghi hồi tiếp là:

P(x) = x42 + x35 +x33 +x31 +x27 +x26 +x25 +x22 +x21 +x19 +x18 +x17 +x16 +x10

Mã PN dài đợc tạo bằng cách AND nội dung của thanh ghi dịch 42 bit tạimỗi chu kỳ mặt nạ 42bit, sau đó thực hiện cộng modul 2 các bit kết quả (hình2.7) Nội dung mặt nạ mã dài 42 bit sẽ thay đổi tùy loại kênh Thanh ghi dịch đ-

ợc đặt ở tốc độ 1,2288 Mhz và mã PN ở tốc độ 1,2288 Mchips/s

Trong trờng hợp kênh tìm gọi, cấu trúc mặt nạ dài nh hình 2.8 Thông sốPNC-3bit đa ra số kênh nhắn tin và thông số này là khác nhau đối với mỗi kênhtìm gọi trên một sóng mang riêng biệt 3 bit cho tối đa 8 kênh tìm gọi, (0-7)kênh trên một sóng mang CDMA; tuy nhiên thông số PCN không đa ra giá trị

0, do đó sẽ có tối đa 7 kênh tìm gọi trên một sóng mang CDMA Mặt nạ kênhtìm gọi cũng gồm 9 bit hoa tiêu offset PN (PN_OFFSET) trên một sóng mangCDMA nên sẽ có 511 offset đợc dùng

Chuỗi trộn 19,2 ksymbols/s đợc tạo bằng cách lấy đi 1 chip ra khỏi 64 bit-đợc tạo bằng bộ tạo mã dài Quá trình trộn bao gồm : EXOR đầu ra của quátrình chèn với chuỗi trộn 19,2 ksymbols/s Mục đích của quá trình trộn trênkênh tìm gọi là không rõ ràng, vì vậy cấu trúc của mặt nạ là khá đơn giản vàkhả năng bảo vệ chống nghe trộm là rất nhỏ Dữ liệu kênh tìm gọi sau trộn đợcEXOR với mã Walsh tốc độ 1,2288 Mchips/s – tức là mỗi bit dữ liệu đợc biểudiễn bằng một mã Walsh và ngợc lại Một sóng mang CDMA có thể đáp ứng tới

36

7 kênh tìm gọi, các kênh này đợc phân mã Walsh với chỉ số của mã trong dải từ

1 đến 7 (W1-W7) PCN và chỉ số mã Walsh trên một kênh tìm gọi đã cho là nhnhau, điều này giải thích tại sao thông số PCN không thể mang giá trị 0; đó làvì mã Walsh 0 đợc dành cho kênh hoa tiêu

Hình 2.7 Bộ tạo mã dài

Các mã Walsh khởi dầu là bit 0 luôn đứng cùng với các dấu hiệu giâychẵn của đinh thời hệ thống bất chấp hoa tiêu offset PN Có đợc điều này là bởihoa tiêu offset PN đợc định nghĩa thành một đơn vị 64 chip, hay một chu kỳ mãWalsh Sau khi trải phổ mã Walsh, dữ liệu đợc trải phổ vuông góc sử dụng cácmã PNI và PNQ, lọc qua bộ lọc băng gốc và điều chế trên hai sóng mang vuônggóc có sơ đồ pha nh bảng 2.3

Các mã PNI và PNQ có offset giống nh kênh hoa tiêu và kênh đồng bộtrên cùng một sóng mang

Kênh tìm gọi có thể mang một số lợng tin tìm gọi khác nhau, ví dụ: bảntin thông số hệ thống, bản tin tìm gọi; tuy nhiên, tất cả chúng đều có định dạngcơ bản nh hình 2.9 Trờng MSG_LENGTH 8 bit đinh nghĩa độ dài bản tin kênhtìm gọi trong các octet, bao gồm chính trờng MSG_LENGTH, phần thân bản tin

và phần sửa lỗi Giá trị lớn nhất của MSG_LENGTH là 148 cho phép kích thớctối đa của một bản tin là 1184 bit Phần thân bản tin chứa thông tin bản tin kênhtìm gọi, 30 bit cuối cùng của bản tin dùng để mang mã CRC- mã dành cho cáctrờng MSG_LENGTH và phần thân bản tin Đa thức tạo CRC cho kênh tìm gọicũng nh ở kênh đồng bộ

Khi MS ở trạng thái rỗi (‘idle’), nó điều khiển một trong các kênh tìm gọi

đờng xuống để có thể thong báo sự có mặt của một cuộc gọi đến ở bất cứ thời

điểm nào Kênh tìm gọi này đợc chia nhỏ thành các khe 80 ms và tạo thành cácchu kỳ chiều dài tối đa 2048 khe, tơng ứng với khoảng 163,84 giây Sử dụngcác khe trên kênh tìm gọi phép hệ thống phục vụ chế độ hoạt động ‘slottedpaging’, nhờ đó một MS chỉ đợc điều khiển kênh tìm gọi trong các khe cụ thể

Điều này cho phép MS giữ mức công suất trong suốt quá trình mà không cần

điều khiển kênh tìm gọi, do đó kéo dài tuổi thọ của pin Quá trình này rất giốngvới công nghệ DRX (thu bản tin nhắn gọi gián đoạn) thực hiện ở GSM Hệthống này cũng phục vụ chế độ ‘non-slotted paging’, nhờ đó MS luôn điềukhiển kênh tìm gọi MS có thể lựa chọn chu kỳ khe kênh tìm gọi cho chính nó

và chu kỳ này có thể trải từ 1,28s (16 khe) đến độ dài chu kỳ tối đa là 163,84s(2048 khe) MS phát khoảng chu kỳ khe của nó đến mạng dới dạng thông sốSLOT_CYCLE_INDEX 3 bit

Khoảng chu kỳ khe T theo công thức sau:

T = 2SLOT_CYCLE_INDEX (2.4)Trong đó : T là các đơn vị 1,28 s hay 16 khe Ví dụ, MS vớiSLOT_CYCLE_INDEX =2 sẽ điều khiển kênh tìm gọi cứ 5,12 s (62 khe) mộtlần MS chọn khe để điều khiển trong chu kỳ kênh tìm gọi của nó dựa vào sốnhận dạng di động của nó (MIN), MIN là thông số 34 bit, dạng số điện thoại 10

số đợc chỉ định cho MS Theo đó, các MS trong một ô đợc phân phối giả ngẫunhiên giữa các khe tìm gọi trên kênh tìm gọi MS cũng dùng MIN của nó đểchọn kênh tìm gọi và điều khiển trong những trờng hợp có nhiều hơn một kênhtìm gọi trong một ô Hơn nữa, quá trình này là giả ngẫu nhiên và nó phân phốimột cách hiệu quả các MS giữa các tài nguyên tìm gọi sẵn có

Hình 2.9 Định dạng bản tin kênh tìm gọi

38

Mỗi khe kênh tìm gọi gồm 4 khung 20ms, mỗi khung 20ms bao gồm 2nửa khung 10ms Nửa khung chứa 96 bit nếu tốc độ dữ liệu kênh tìm gọi là 9,6kbps và chứa 48 bit nếu tốc độ kênh tìm gọi là 4,8 kbps Bit đầu tiên của mỗinửa khung đợc sử dụng để chỉ rõ liệu các bản tin tìm gọi có đồng bộ với cácbiên của nửa khung hay không và bit này đợc gọi là bit chỉ dẫn đặc tính gói

đồng bộ (SCI) 95 bit hay 47 bit còn lại của các nửa khung đợc dùng để mangnội dung bản tin kênh tìm gọi Khi bit SCI =1 thì bản tin tìm gọi đồng bộ Trờnghợp bản tin tìm gọi theo sau ngay bản tin trớc đó thì gọi là không đồng bộ, bảntin tìm gọi không đông bộ chỉ đợc phát nếu có ít nhất 8 bit còn lại trong nửakhung; nếu có ít hơn 8 bit thì mạng quyết định không phát bản tin không đồng

bộ và sau đó sẽ nhồi các bit 0 vào bản tin để làm đầy nửa khung đó Trongnhiều trờng hợp, bản tin kênh tìm gọi không đợc bắt đầu ở bit thứ hai của nửakhung thì bit SCI sẽ đợc thiết lập ‘0’ Bản tin đầu tiên của mỗi khe kênh tìm gọi

sẽ đợc phát trong chế độ đồng bộ

Kênh tìm gọi có thể mang hai loại bản tin tìm gọi khác nhau tùy vào chế

độ tìm gọi Bản tin tìm gọi ‘non-slotted paging’ chỉ đợc phát khi hệ thống hoạt

động ở chế độ ‘non-slotted’, ngợc lại bản tin tìm gọi ‘slotted paging’ đợc phátkhi hệ thống hoạt động ở chế độ tìm gọi ‘slotted’ Mỗi bản tin tìm gọi ‘slottedpaging’ chứa một cờ MORE-PAGES, khi cờ này thiết lập ‘0’ thì khe tìm gọiriêng không chứa các bản tin tìm gọi phù hợp, điều này cho phép MS ngừng

điều khiển khe tìm gọi càng sớm càng tốt Trong trờng hợp MS không nhận bảntin tìm gọi ‘slotted paging’ với bit MORE-PAGES’ thiết lập ‘0’ trong vùng khetìm gọi đã chọn của nó, MS sẽ tiếp tục điều khiển kênh tìm gọi ở khe xa hơn

Điều này cho phép mạng mở rộng các cuộc tìm gọi cho MS đã cho ở khe saukhe tìm gọi đã chọn khi cần thiết

Tóm lại, kênh F-PCH là một kênh mã ở đờng xuống của kênh CDMA đểphát thông tin điều khiển và các tìm gọi từ BS đến MS Một BS của CDMA2000

có thể có rất nhiều kênh tìm gọi Kênh tìm gọi đợc sử dụng để phát thông tin

điều khiển và các bản tin tìm gọi từ BS đến các máy di động và làm việc ở tốc

độ 9,6 hay 4,8 kbps F-PCH mang các bản tin bổ sung, công nhận, ấn địnhkênh, các yêu cầu trạng thái và cập nhất SSD (số liệu chia sẻ bí mật) từ BS đến

MS Có hai kiểu kênh tìm gọi : F-PCH chia sẻ và F-PCH băng rộng F-PCH chia

se đảm bảo dịch vụ cho cả 95 và CDMA2000 khi sử dụng F-PCH ở kênh 95B bị chồng lấn Chế độ này chỉ áp dụng cho các cấu hình chồng lấn F-PCHbăng rộng đợc điều chế nh một kênh riêng biệt trong F-CPHCH Chế độ này ápdụng cho cả cấu hình chồng lấn và không chồng lấn

IS-Kênh tìm gọi nhanh (F-QPCH)

Là một tín hiệu trải phổ đợc điều chế tắt bật, phát đi từ BTS để thông báocho các MS trong chế độ chia khe ở trạng thái rỗi việc có xuất hiện kênh điềukhiển chung đờng xuống (F-CCCH) hay kênh tìm gọi (F-PCH) trong khung tiếptheo của các kênh này hay không F-QPCH cho phép tăng tuổi thọ pin của MSbằng cách giảm thời gian phân tích các tìm gọi không dành cho nó MS giámsát F-QPCH và khi cờ chỉ thị tìm gọi đợc lập nó sẽ tìm kiếm bản tin tìm gọi Có

39

tổng số ba kênh F-QPCH trên mỗi đoạn ô, F-QPCH là một kiểu kênh tìm gọimới đợc BS sử dụng khi nó cần tiếp xúc với MS ở chế độ chia khe Sử dụngkênh này cho phép giảm thời gian ‘đánh thức’ MS và nhờ vậy tăng tuổi thọ pin

ở MS F-QPCH sẽ chứa bản tin một bit, bản tin tìm gọi nhanh để chỉ thị MStheo dõi khe thời gian dành cho nó trên kênh tìm gọi sẽ đợc cung cấp ngay lậptức Bản tin tìm gọi nhanh đợc phát có thể dài 80 ms trớc khi phát bản tin tìmgọi để báo cho trạm di động chuẩn bị thu kênh tìm gọi

Hình 2.10 Cấu trúc khung kênh tìm gọi

Kênh điều khiển chung đờng xuống(F-CCCH)

F-CCCH là một kênh điều khiển đợc sử dụng để truyền thông tin điềukhiển số từ BS đến một hay nhiều MS F-CCCH truyền các bản tin điều khiểnlớp 3 và MAC từ BS đến MS nh: các bản tin tìm gọi số liệu và báo hiệu F-CCCH có thể có các kích cỡ kênh sau: 5ms, 10ms và 20ms

Kênh hoa tiêu đờng xuống (F-PICH)

Đây là kênh phát quảng bá liên tục để cung cấp thông tin định thời vàpha Hoa tiêu chung là một tín hiệu không đợc điều chế, trải phổ chuỗi trực tiếpbằng hàm Walsh 0 F-PICH đợc dùng chung cho tất cả các kênh lu lợng và đợc

sử dụng để:

40