Giao diện vô tuyến của cdma2000 1x và 1xEVDO

Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO Chương GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CỦA CDMA 2000 1x VÀ 1X EVDO 6.1 GIỚI THIỆU CHUNG 6.1.1 Các chủ đề trình bầy chương • • • • • • • Kiến trúc giao diện vô tuyến cdma2000 1x Các kênh cdma20001x Sơ đồ kênh vật lý cdma2000 1x Mã trải phổ định kênh, mã ngấu nhiên hóa nhận dạng nguồn phát Điều khiển tài nguyên vô tuyến Kiến trúc giao diện vô tuyến 1xEVDO Các kỹ thuật phân tập phát 6.1.2 Hướng dẫn • Học kỹ tư liệu đựơc trình bầy chương • Tham khảo thêm [5],[6] 6.1.3 Mục đích chương • • • • • Hiểu giao diện vô tuyến cdma2000 1x Hiểu giao diện vô tuyến cdma2000 1x Hiểu sơ đồ kênh vật lý Hiểu điều khiển tài nguyên vô tuyến Hiểu kỹ thuât phân tập phát 6.2 MỞ ĐẦU cdma2000 tiêu chuẩn mạng truy nhập vô tuyến IMT-2000 cho hệ ba cdma2000 tiểu chuẩn hoá theo tiêu chuẩn IS-2000, tiêu chuẩn tương thích ngược IS-95A IS-95 B (cdmaOne) Vì cdma2000 tương thích ngược với mạng cdmaOne có nên việc nâng cấp chuyển đổi từ phần tử cố định mạng cdmaOne thực theo Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO giai đoạn Việc nâng cấp hay chuyển đổi bao gồm: BTS có phiến phần tử kênh đa chế độ, BSC có khả dịnh tuyến IP đưa vào PDSN cdma2000 1x có độ rộng băng tần giống cdmaOne (1,25 MHz), việc nâng cấp từ cdmaOne đến hệ thống hoàn toàn thuận lợi Để tăng tốc độ truyền liệu cdma2000 1x EVDO phát triển cho tốc độ truyền số liệu cao hon 2Mbps cdma2000 3x sử dụng băng tần gấp ba lần băng tần cdmaOne: 3×1,25MHz= 3,75 Mhz Việc chuyển từ 1x sang 3x hoàn toàn thuận lợi, đòi hỏi việc ấn định lại băng tần Một nét đặc biệt quan trọng cdma2000 không hộ trợ kết nối hệ thống IS-41 IS-95 sử dụng mà hỗ trợ yêu cầu kết nối GSMMAP Điều cho phép nhà khai thác đồng thời hai hệ thống W-CDMA cdma2000 tiến tới kết hợp phát triển hệ thống kép Hiện cdma2000 1x triển khai rộng khắp giới Chương xét giao diện vô tuyến cdma20001x 1xEVDO 6.3 KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CDMA 2000 1x Kiến trúc giao diện vô tuyến cho hình 6.1 6.3.1 Các lớp cao (lớp 3) Các lớp cao chứa dịch vụ sau:  Các dịch vụ thoại tiếng Các dịch vụ thoại tiếng gồm truy nhập PSTN, dịch vụ thoại di động-di động thoại internet  Các dịch vụ mang số liệu người sử dụng-đầu cuối Các dịch vụ chuyển số liệu cho người sử dụng đầu cuối di động gồm: số liệu gói (IP chẳng hạn), dịch vụ số liệu kênh (chẳng hạn dịch vụ mô B-ISDN) SMS Các dịch vụ gói phù hợp với số liệu gói hướng theo kết nối (CO: Connection Oriented) không hướng theo kết nối (CLO: Connectionless Oriented) theo tiêu chuẩn công nghiệp bao gồm giao thức cở sở IP (chẳng hạn TCP UDP) giao thức nối mạng không theo kết nối (CLIP) ISO/OSI Các dịch vị số liệu kênh mô dịch vụ hướng theo kết nối định nghĩa theo tiêu chuẩn quốc tế như: truy nhập quay số dị bộ, fax, ISDN thích ứng tốc độ V.120 dịch vụ B-ISDN  Báo hiệu Các dịch vụ điều khiển toàn hoạt động máy di động Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO Hình 6.1 Kiến trúc giao diện vô tuyến cdma2000 6.3.2 Lớp liên kết (lớp 2) Lớp liên kết đảm bảo thay đổi mức độ tin cậy đặc tính QoS theo yêu cầu dịch vụ lớp cao Lớp cung cấp hỗ trợ giao thức chế điều khiển cho dịch vụ truyền tải số liệu thực tất chức cần thiết để xếp nhu cầu lớp cao vào khả đặc thù đặc tính lớp vật lý Lớp liên kết nối chia thành lớp sau:  Lớp điều khiển truy nhập liên kết (LAC: Link Access Control)  Lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC: Medium Access Control) Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO LAC Lớp LAC quản lý kênh thông tin điểm đến điểm phần tử đồng cấp lớp cao đảm bảo hỗ trợ nhiều giao thức lớp liên kết tin cậy đầu cuối-đầu cuối MAC MAC chia thành: Chức hội tụ độc lập với lớp vật lý (PLICF: Physical Layer Independent Convergence Function) Chức hội tụ phụ thuộc lớp vật lý (PLDCF: Physical Layer Dependent Convergence Function).PLDCF thực xếp kênh logic từ PLICF vào kênh logic hỗ trợ lớp vật lý đặc thù Đối với cdma2000 1x, bốn PLDCF định nghĩa Giao thức liên kết vô tuyến (RLP: Radio Link Protocol) Giao thức đảm bảo tạo luồng dịch vụ hiệu suất cao để thực tốt việc truyền số liệu thực thể PLICF đồng cấp RLP đảm bảo chế độ hoạt động suốt lẫn không suốt Ở chế độ không suốt, RLP sử dụng giao thức ARQ để phát lại đoạn số liệu không lớp vật lý truyền đúng, chế độ RLP đưa vào trễ định Ở chế độ suốt, RLP không phát lại đoạn số liệu bị Tuy nhiên RLP trì đồng byte phát thu thông báo cho thu phần bị dòng số liệu RLP suốt không gây trễ truyền dẫn lợi cho việc thực dịch vụ tiếng RLP Giao thức cụm vô tuyến (RBP: Radio Burst Protocol) Giao thức đảm bảo chế để truyền đoạn số liệu tương đối ngắn với truyền nỗ lực kênh lưu lượng chung (ctch) Khả có lợi truyền lượng nhỏ số liệu không cần đền thông tin bổ sung để thiết lập kênh lưu lượng riêng (dtch) Giao thức liên kết vô tuyến báo hiệu (SRLP: Signalling Radio Link Protocol) Giao thức đảm bảo tạo luồng dịch vụ tốt cho thông tin báo hiệu tương tự RLP, tối ưu cho kênh báo hiệu riêng (dsch) Giao thức cụm vô tuyến báo hiệu (SRBP: Signalling Radio Burst Protocol) Giao thức đảm bảo chế để truyền tin báo hiệu tương tự RBP cách nỗ lực nhất, tối ưu cho thông tin báo hiệu kênh báo hiệu chung (csch) 6.4 CÁC KÊNH CỦA CDMA 2000 1x Các kênh cdma 2000 1x chia thành kênh logic kênh truyền tải Để truyền thông tin giao diện vô tuyến, lớp cao phải chuyển thông tin Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO đến lớp LAC để xếp kênh logic Sau kênh logic chuyển đến lớp MAC để xếp vào kênh vât lý 6.4.1 Các kênh logic Kênh lôgic ký hiệu chữ thường, chữ với gạch ngang f- cho đường xuống r- cho đường lên chữ cuối "ch" (kênh) Danh sách kênh logic cho bảng 6.1 Bảng 6.1 Các kênh logic Kênh đường xuống Ký Tên kênh Ký hiệu hiệu f-csch Forward Common Signalling r-csch Channel (Kênh báo hiệu chung đường xuống) f-dsch Forward Dedicated Signalling r-dsch Channel (Kênh báo hiệu riêng đường xuống) f-dtch Forward Dedicated Traffic r-dtch Channel (Kênh lưu lượng riêng đường xuống) Kênh đường lên Tên kênh Reverse Common Signalling Channel (Kênh báo hiệu chung đường lên) Reverse Dedicated Signalling Channel (Kênh báo hiệu riêng đường lên) Reverse Dedicated Traffic Channel (Kênh lưu lượng riêng đường lên 6.4.2 Các kênh vật lý Các kiểu kênh vật lý Kênh vật lý ký hiệu chữ hoa Giống kênh logic chữ đầu thị phương kênh (xuống hay lên) hai chữ cuối ký hiệu kênh (CH) Bảng 6.2 tổng kết kênh vật lý Bảng 6.2 Các kênh vật lý Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO Kênh đường xuống Ký hiệu Tên kênh Ký hiệu R-SCH Forward Supplemental Channel (Kênh bổ sung đường xuống) R-SCH F-SCCH Forward Supplemental Code Channel ( Kênh mã bổ sung đường xuống ) Forward Fundamental Channel (Kênh đường xuống) Forward Dedicated Control Channel (Kênh điều khiển riêng đường xuống) Forward Paging Channel (Kênh tìm gọi đường xuống) Forward Quick Paging Channel (Kênh tìm gọi nhanh đường xuống) R-SCCH F-FCH F-DCCH F-PCH F-QPCH R-EACH Forward Common Control Channel (Kênh điều khiển chung đường xuống) F-BCCH Forward Broadcast Control Channel (Kênh điều khiển quảng bá đường xuống) Forward Common Power Control Channe (Kênh điều khiển công suất chung đường xuống )l Forward Common Assignment Channel (Kênh ấn định chung đường xuống) Forward Sync Channel (Kênh đồng đường xuống) Forward Pilot Channel (Kênh hoa tiêu đường xuống/lên) Forward Transmit Diversity F-CPCCH F-CACH F-SYNCH F-PICH F-TDPICH Reversed Supplemental Channel (Kênh bổ sung đường lên) Reverse Supplemental Code Channel ( Kênh mã bổ sung mã đường lên) R-FCH Reverse Fundamental Channel (Kênh đường lên) R-DCCH Reverse Dedicated Control Channel (Kênh điều khiển riêng đường lên) R-ACH F-CCCH Kênh đường lên Tên kênh R-CCCH R-PICH Reverse Access Channel (kênh truy nhập đường lên) Reverse Enhanced Access Channel (kênh truy nhập tăng cường đường lên) Reverse Common Control Channel (Kênh điều khiển chung đường lên) Reverse Pilot Channel (Kênh hoa tiêu đường lên) Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO F-APICH FATDPICH Pilot Channel (Kênh phân tập phát đường xuống) Forward Auxiliary Pilot Channel (Kênh hoa tiêu phụ đường xuống) Forward Auxiliary Transmit Diversity Pilot Channel Kênh hoa tiêu phân tập phát bổ sung đường xuống) Các kênh vật lý đường xuống phân loại thành kênh báo hiệu kênh người sử dụng hình 6.2 Hình 6.2 Phân loại kênh vật lý đường xuống Các kênh vật lý đường lên phân loại thành kênh báo hiệu kênh người sử dụng hình 6.3 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO Hình 6.3 Phân loại kênh đường lên Chức kênh vật lý Chức các kênh vật lý đường xuống đường lên cho bảng 6.3 6.4 Bảng 6.3 Mô tả chức kênh vật lý đường xuống Tên kênh Chức F-DCCH Kênh riêng cho người sử dụng Bình thường mang báo hiệu, bit điều khiên công suất sử dụng để truyền số liệu tốc độ thấp (SMS chẳng hạn) gọi tích cực F-PCH* Kênh tìm gọi mang thông tin tìm gọi MS để thiết lập gọi đến MS, mang tin ấn định kênh, tin hệ thống phát quảng bá thông số truy nhập Giống cdmaOne có hai chế độ: liên tục chia khe Trong chế độ 2, MS "nghe" kênh khe thời gian quy định (80 ms) tiết kiệm công suất Tuy nhiên số tìm gọi đặc biệt phải đợi khe nên tìm gọi không chuyển tức Ngoài phải nghe 80ms không tiết kiệm công suất F-QPCH Kênh tìm gọi nhanh cho phép khắc phục nhược điểm nêu kênh F-PCH Kênh sử dụng thị tìm gọi để "đánh thức" MS có tìm gọi đặc biệt (chẳng hạn thị tìm gọi khe tìm gọi 80 ms) Ngòai có thị quảng bá thị thay đổi cấu hình Chỉ thị đầu Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO F-BCCH F-CCCH F-CACH F-CPCCH F-PICH* thông báo cho MS giám sát tin quảng bá kênh F-CCCH khe ấn định, thị thứ hai thông báo cho MS thay đổi cấu hình (danh sách ô lân cận chẳng hạn) Kênh truyền quảng bá thông tin hệ thống thông số truy nhập cho tất MS ô phép truyền thông tin nhanh kênh tìm gọi Kênh truyền thông tin đặc thù cho số MS đặc thù (chẳng hạn ấn định kênh giống PCH) phép truyền thông tin nhanh so với kênh tìm gọi Để truyền báo hiệu kênh: F-FCH F-SCH, F-SCCH F-DCCH không tích cực Kênh cho phép BS nhanh chóng ấn định kênh tài nguyên RCCCH cho MS Kênh mang kênh (một bit kênh con) điều khiển công suất chung để điều khiển công suất cho nhiều kênh đường lên: RCCCH R-EACH Kênh giống kênh hoa tiêu IS-95 không mang thông tin (tất 1) trải phổ mã Walsh F-TDPICH w128 Kênh cung cấp tham chuẩn thời gian pha cho MS Hỗ trợ MS đánh giá công suất BTS để điều khiển công suất đường lên đồng sóng mang để giải điều chế nhát quán Kênh không mang thông tin (tất 1) trải phổ mã Walsh w16 Cùng với F-PICH hỗ trợ phân tập phát cho đường xuống Kênh không mang thông tin trải phổ mã Walsh hay hàm tựa trực giao Kênh hỗ trợ cho việc tạo búp búp hẹp cho đường xuống Kênh hỗ trợ phân tập phát cho trường hợp tạo búp va búp hẹp đường xuống Giống IS-95, kênh truyền: (1) lưu lượng tiếng, (2) lưu lượng số liệu tốc độ thấp, (3) báo hiệu báo hiệu ghép xen với lưu lượng, (4) bit điều khiển công suất cho đường lên Trong cdma2000 1x, FDCCH có khả truyền báo hiệu, nên kênh giải phóng chức truyền báo hiệu Kênh để truyền số liệu tốc độ cao dạng cụm Vì không truyền báo hiệu nên phải đồng tồn với kênh: F-DCCH F-FCH Trong trường hợp thứ hai F-FCH mang lưu lượng báo hiệu Kênh lưu lượng để truyền lưu lượng bổ sung cho kênh F-FCH (giống IS-95) Vì không trryền báo hiệu nên phải kèm với F-FCH Cung cấp thông tin định thời đồng khung cho MS 128 F-APICH FATDPICH F-FCH* F-SCH* F-SCCH* F-SYNCH* 10 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO Bảng 6.4 Mô tả chức kênh vật lý đường lên Tên kênh Chức R-DCCH Kênh riêng cho người sử dung để truyền báo hiệu đường lên gọi tích cực R-FCH* Để truyền số liệu người sử dụng báo hiệu gọi tích cực R-CCCH Để truyền báo hiệu số liệu người sử dụng tốc độ thấp kênh: FFCH, F-SCCH, F-SCH F-DCCH không tích cực R-CCCH làm việc chế độ truy nhập dành trước hay truy nhập ấn định, điều khiển công suất hỗ trợ chuyển giao mềm Khác với R-ACH chỗ cung cấp nhiều tùy chọn kênh truy nhập theo lập biểu phát tin dài mà không bị va vhạm R-PICH Kênh gồm hai phần: (1) phần không mang thông tin để hỗ trợ BTS phát phát từ MS, giải điều chế quán đánh giá công suất đường lên cho điều khiển công suất đường lên; (2) phần mang thông tin điều khiển công suất đường xuống R-ACH* Để khởi đầu thông tin với BTS, chẳng hạn phát tin ngắn cho khởi đầu truy nhập, trả lời tìm gọi, đăng ký Đây kênh truy nhập ngẫu nhiên R-EACH Để khởi đầu thông tin với BTS, chẳng hạn khởi đầu truy nhập trả lời tìm gọi Kênh cho phép phát số liệu truy nhập sở chế độ điều khiển công suất số liệu chế độ truy nhập dành trước phát kênh R-CCCH Đây kênh truy nhập ngẫu nhiên R-ACH ngắn khả xẩy va chạm thấp R-SCH Để truyền số liệu ngừơi sử dụng tốc độ cao gọi tích cực R-SCCH* Để truyền số liệu người sử dụng gọi tích cực * Các kênh giống kênh IS-95 Thí dụ thiết lập phiên truyền gói từ MS Hình 6.4 cho thấy thí dụ thiết lập phiên truyền gói với sử dụng kênh vật lý MS phát "bản tin khởi xướng" kênh R-ACH R-EACH: Bản tin đặc tùy chọn dịch vụ cho phiên số liệu gói BTS trả lời tin "Lệnh công nhận BTS" kênh F-PCH F-CCCH BTS khởi xướng thiết lập tài nguyên PSDN BTS phát "bản tin ấn định kênh" hay "bản tin ấn định kênh mở rộng" kênh FPCH hay F-CCCH MS thiết lập kênh lưu lượng theo thông tin thu MS phát tiền tố số liệu kênh lưu lượng rống kênh R-PICH BTS phát "Lệnh công nhận BTS kênh F-PCH F-CCCH BTS phát "bản tin kết nối dịch vụ" kênh F-PCH F-CCCH 11 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO R-CCCH w82 = [0 110 011] 6.6.4 Mã ngẫu nhiên nhận dạng nguồn phát cdma 2000 1x sử dụng mã khác nhân dạng nguồn phát: BTS MS Các mã có tốc độ chip là: Rc=1,2288Mcps với độ rộng chip bằng: Tc= 0,814 µs Dưới ta xét mã nói Mã PN dài (Long PN Code) Mã PN dài chuỗi mã có chu kỳ lặp 242 - chip tạo sở đa thức tạo mã sau: g(x) = x42 + x35 + x33 + x31 + x27 + x26 + x25 + x22 + x21 + x19 + x18 + x17 + x16 + x10 + x7 + x6 + x5 + x + x2 + x + (6.2) Trên đường xuống mã dài sử dụng để nhận dạng người sử dụng Trên đường lên mã dài sử dụng để nhận dạng nguồn phát (MS) Trạng thái ban đầu tạo mã quy định trạng thái mà chuỗi đầu tạo mã '1' sau 41 số '0' liên tiếp Mã PN ngắn (Short PN Code Các mã PN ngắn gọi chuỗi PN hoa tiêu kênh I kênh Q tạo tạo chuỗi giả ngẫu nhiên xác định theo đa thức sau: gI(x)= x15 + x13 + x9 +x8 + x7 + x5 + gQ(x)= x15 + x12 + x11 + x10 + x6 + x5 + x4 + x3 + (6.3) (6.4) gI(x) gQ(x) tạo mã cho chuỗi hoa tiêu kênh I kênh Q tương ứng Các chuỗi tạo đa thức tạo mã nói có độ dài 15-1= 32767 Đoạn 14 số liên tiếp chuỗi bổ sung thêm số để dẫy 15 số chuỗi có độ dài 32768 Trên đường xuống mã ngắn (với dịch thời khác tạo từ mặt chắn) sử dụng để nhận dạng BTS Trạng thái ban đầu tạo mã quy định trạng thái mà chuỗi đầu tạo mà '1' sau 15 số '0' liên tiếp Các mã ngắn liền kề dịch thời 64 chip có 512 mã nhận dạng BTS 6.7 MÃ HÓA KÊNH cdma2000 1x sử dụng ba dạng mã kiểm soát lỗi sau: 24 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO • • • Mã khối tuyến tính hay cụ thể mã vòng Mã xoắn Mã turbo Trong mã vòng sử dụng để phát lỗi, hai mã lại sử dụng để sửa lỗi hai mã thường gọi mã kênh Mã turbo sử dụng hệ thống thông tin di động hệ ba tốc độ bit cao Trong phần ta xét nguyên lý dạng mã sơ đồ chúng áp dụng cho hệ thống thông tin di động hệ thứ ba Các đa thức tạo mã cdma2000 1x sử dụng để tính toán CRC là: gCRC16(x) = x16 + x15 + x14 + x11 + x6 + x5 + x2 + x+ (6.5) gCRC12(x) = x12 + x11 + x10 + x9 + x8 + x4 + x + (6.6) gCRC8(x) = x8 + x7 + x4 + x3 + x + (6.7) gCRC6(x) = x6 + x5 + x2 + x + (6.8) gCRC6(x) = x6 + x2 + x + (6.9) cdma2000 1x sử dụng tạo mã xoắn sau: Bộ mã xoắn r=1/2, K=9, g0 = [753], g1 [561] Bộ mã xoắn r=1/3, K=9, g0 = [557], g1 = [663], g2 = [711] Bộ mã xoắn r=1/4, K=9, g0 = [765], g1 = [671], g2 = [513], g3 = [473] Bộ mã hoá xoắn r=1/6, K=9, g0 = [457], g1= [755]; g2 = [625], g4 = [727], g5=[637] cdma2000 1x sử dụng tạo mã turbo sau:  g (x) G(x) = 1  Q(x) g1 (x)   Q(x)  (6.10) đó: Q(x) = 1+x2+x3, g0(x)=1+x+x3 g1(x)=1+x+x2+x3 Bộ mã hóa turbo kết hợp với chích bỏ cho tỷ lệ mã: 1/2, 1/3 1/4 6.8 ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN Cũng WCDMA, cdma2000 1x sử dụng phương pháp điều chỉnh công suất sau đây: 25 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO √ Điều khiển công suất vòng hở: thực MS bắt đầu truy nhập mạng chưa có kết nối với BTS MS điều khiển công suất dựa công suất thu từ hoa tiêu MS √ Điều khiển công suất vòng kín: MS có kết nối với BTS bao gồm: (1) điều chỉnh công suất nhanh vòng MS BTS đánh giá SNR để đưa kết luận điều khiển công suất cho đường xuống đường lên; (2) điều khiển công suất vòng ngoài, MS RNC dựa tỷ lệ lỗi khung (FER) đưa định ngưỡng SNR cho điều khiển công suất vòng cdma2000 thực điều khiển công suất vòng nhanh với tốc độ 800 lần giây Cũng WCDMA, cdma2000 1x thực ba kiểu chuyển giao: (1) chuyển giao mềm, (2) chuyển giao mềm (3) chuyển giao cứng Hai kiểu chuyển giao đầu thực ô đoạn ô tần số Để quản lý chuyển giao mềm (hoặc mềm hơn) MS có nhớ trì tập hoa tiêu BTS sau: √ Tập tích cực: tập hoa tiêu cuả BTS kết nối với MS (cực đại hoa tiêu) √ Tập ứng cử: tập hoa tiêu BTS khác mặt kết nối với MS tỷ số SIR (Ec/I0) hoa tiêu chúng đủ mạnh để bổ sung tập tích cực (cực đại 10 hoa tiêu) √ Tập lân cận: danh sách hoa tiêu đựơc BTS đối thủ tham gia chuyển giao mềm (cực đại 40 hoa tiêu) √ Tập lại: danh sách tất hoa tiêu không thuộc tập trên tần số sóng mang CDMA Các thành viên tập chuyển vào tập vào tập tích cực công suất hoa tiêu chúng đủ mạnh 6.9 GIAO DIỆN VÔ TUYẾN 1XEVDO 6.9.1 Mở đầu 26 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO 1xEVDO phát triển cdma2000 1x phép truyền số liệu gói tốc độ cao Sử dụng băng thông 1,25 MHz 1xEVDO hỗ trợ tốc độ số liệu đường xuống 2,4576 Mbps đường lên 153,6kbps 1xEVDO sử dụng sơ đồ lai ghép CDMA/TDM Trong phần ta xét kiến trúc vô tuyến 1xEVDO, lớp MAC lớp vật lý Kiến trúc giao thức 1xEVDO cho hình 6.14 Hình 6.14 Kiến trúc giao thức 1xEVDO 6.9.2 Giao diện vô tuyến đường xuống Một số đặc điểm giao diện vô tuyến đường xuống: √ Không có điều khiển công suất đường xuống 27 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO √ Có thể truyên tốc độ số liệu khác dựa yêu cầu thay đổi tốc độ AT √ Sử dụng ghép kênh theo thời gian (TDM) √ Không thực chuyển giao mềm đường xuống: AT thu truyền dẫn từ BTS 6.9.2 Lớp MAC Lớp MAC sử dụng hai giao thức sau: Giao thức MAC kênh lưu lượng đường xuống: làm việc hai chế độ: √ Trạng thái tốc độ khả biến: tốc độ truyền dẫn thay đổi từ 38,4 kbps đến 2,4576 Mbps √ Trạng thái tốc độ cố định: tốc độ không đổi dải từ 38,4 kbps đến 2,4576 Mbps Giao thức MAC kênh điều khiển đường xuống: quản lý phát thu báo hiệu kênh điều khiển Hình 6.15 cho thấy trình đóng bao gói lớp MAC lớp vật lý (cho kênh lưu lượng đường xuống) Hình 6.15 Quá trình đóng bao gói lớp MAC lớp vật lý (cho kênh lưu lượng) 6.9.2.2 Lớp vật lý 28 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO Tổ chức kênh vật lý cho hình 6.16 Hình 6.16 Tổ chức kênh vật lý đường xuống Khi truyền gói kênh lưu lượng đường xuống, lớp vật lý sử dụng sơ dồ điều chế khác (QPSK, 8PSK 16-QAM) tùy theo khối lượng số liệu cần truyền Sử dụng điều chế bậc cao 64-QAM cho phép 1xEVDO truyền số liệu lên đến 2,4567Mbps Bảng 6.12 cho thấy sơ đồ điều chế kích thước gói lớp vật lý Bảng 6.12 Các sơ đồ điều chế tốc độ kênh lưu lượng đường xuống Độ dài Tốc độ số liệu (kbps) Tỷ lệ mã Sơ đồ điều chế gói lớp vật lý (bit) 1024 38,4*; 76,8*; 153,6; 307,2; 614,4 1/5** QPSK 2048 307,2; 614,4; 1228,8 1/3 QPSK 3072 921,6; 1832,2 1/3 8PSK 4096 1228,8; 2457,6 1/3 16-QAM * Cũng sử dụng cho kênh điều khiển ** Đối với tốc độ số liệu 614,4 kbps độ dài gói 1024, tỷ lệ mã 1/3 6.9.2.3 Sơ đồ kênh vật lý đường xuống Sơ đồ xử lý tín hiệu số kênh lưu lượng điều khiển lớp vật lý cho hình 6.17 Sơ đồ ghép kênh TDM, ngẫu nhiên hóa (trải phổ mức 2) nhận dạng BTS điều chế sóng mang dược cho hình 6.18 29 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO Hình 6.17 Sơ đồ xử lý tín hiệu số kênh lưu lượng kênh điều khiển Hình 6.18 Sơ đồ ghép kênh TDM, ngẫu nhiên hóa nhận dạng BTS điều chế sóng mang Hoạt động sơ đồ hình 6.18 6.19 sau 30 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO Phần xử lý số thực hiện: √ Cộng CRC để phát lỗi √ Mã hóa xoắn turbo để sửa lỗi √ Lặp chích bỏ để điều chỉnh tốc độ ký hiệu √ Đan xen để tránh lỗi cụm pha đinh √ Điều chế (QPSK, 8PSK, 16-QAM) để xếp ký hiệu phù hợp cho phương thức điều chế 16 √ Phân thành 16 luồng trải phổ cho luồng băng mã trải phổ w i tương ứng √ Khuyếch đại 1/4 cho luồng cộng tuyến tính 16 luồng Phần ghép kênh TDM, ngẫu nhiên hóa nhận dạng nguồn phát (BTS) điều chế sóng mang thực hiện: √ Ghép kênh lưu lượng/ kênh điều khiển với kênh khác theo thời gian √ ngẫu nhiên hóa √ Điều chế sóng mang Hình 6.19 cho thấy trình xử lý tín hiệu số gói số liệu lưu lượng ghép kênh TDM 31 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO Hình 6.19 Quá trình xử lý tín hiệu số gói số liệu lưu lượng ghép kênh lưu lượng 6.9.3 Giao diện vô tuyến đường lên Một số đặc điểm giao diện vô tuyến đường lên: √ Có có điều khiển công suất đường lên √ Có chuyển giao mềm đường lên: nhiều BTS thu truyền dẫn AT √ Không sử dụng ghép kênh theo thời gian (TDM) 6.9.3 Lớp MAC Lớp MAC sử dụng hai giao thức sau: Giao thức MAC kênh lưu lượng đường lên: điều khiển phát thu gói kênh lưu lượng, đàm phán tốc độ truyền dẫn đường lên xem xét điều khiển công suất đường lên Có hai chế độ √ Chế độ thiết lập: AT chuẩn bị thiết lập truyền dẫn số liệu kênh đường lên 32 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO √ Chế độ mở: AT truyền số liệu với tốc độ bit thiết lập Giao thức MAC kênh điều khiển đường xuống: Chịu trách nhiệm phát thu gói số liệu kênh truy nhập Hình 6.20 cho thấy trình đóng bao gói lớp MAC lớp vật lý (cho kênh lưu lượng đường lên) Hình 6.20 Quá trình đóng bao gói lớp MAC lớp vật lý (cho kênh lưu lượng đường lên) 6.9.3.2 Lớp vật lý Tổ chức kênh vật lý đường lên cho hình 6.21 Hình 6.21 Tổ chức kênh vật lý đường lên 33 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO Kênh truy nhập đường lên gồm kênh hoa tiêu kênh số liệu Kênh lưu lượng đừơng lên gồm kênh hoa tiêu, kênh thị tốc độ đường lên (RRI: Reverse Rate Indicator), kênh điều khiển tốc độ số liệu (DRC: Data Rate Control), kênh công nhận (ACK) kênh số liệu Kênh RRI sử dụng để thị tốc độ số liệu kênh số liệu phát kênh lưu lượng đừơng lên Kênh DRC sử dụng để biểu thị tốc độ số liệu kênh lưu lượng đường xuống mà AT yêu cầu đoạn ô phục vụ chọn kênh đường xuống Kênh ACK đầu cuối truy nhập sử dụng để thông báo cho mạng truy nhập gói kênh vật lý có phát thành công hay không Độ dài gói số liệu lớp vật lý tốc độ số liệu cho bảng 6.13 Bảng 6.13 Độ dài gói số liệu tốc độ số liệu Độ dài gói Tốc độ số liệu lớp vật lý (bit) (kbps) 256 9,6 1/4 512 19,2 1/4 1028 38,4 1/4 2056 76,8 1/4 4096 153,6 1/2 Tỷ lệ mã Sơ đồ điều chế BPSK BPSK BPSK BPSK BPSK Nhận xét bảng 6.13 ta thấy gói có độ dai thời gian tốc độ số liệu/số bit gói=26,67ms 6.9.4 Điều khiển công suất √ √ √ √ Trong 1xEVDO điều khiển công suất đường lên thực cho kênh sau: Kênh hoa tiêu Kênh số liệu Kênh DRC Kênh công nhận AT thực điều khiển công suất vòng hở vòng kín theo nguyên lý chung CDMA 6.9.5 Sơ đồ kênh vật lý đường lên 34 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO Sơ đồ phần xư lý tín hiệu số ghép chung cho kênh số liệu kênh DRC cho hình 6.22 Sơ đồ ngẫu nhiên hóa phức điều chế sóng mang cho hai kênh số liệu DRC cho hình 6.23 Hình 6.22 Xử lý tín hiệu số kênh số liệu DRC Hình 6.23 Sơ đồ ghép ngẫu nhiên hóa nhận dạng BTS điều chế sóng mang 6.10 PHÂN TẬP PHÁT 35 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO Cdma2000 1x sử dụng hai kỹ thuật phân tập phát: phân tập phát trực giao (OTD: Orthogonal Transmit Diversity) trải phổ không gian thời gian (STS: Space Time Spreading) Dưới ta xét hai kỹ thuật 6.10.1 Phân tập phát trực giao (OTD) Trong sơ đồ tín hiệu sau phần xử lý tín hiệu số phân thành hai cặp luồng cặp luồng đựơc đưa lên ngẫu nhiên hóa điều chế (hình 6.24) Để phân 64 biệt tín hiệu s1(t) liên kết với hoa tiêu F-PICH với mã Walsh w s2(t) liên 128 kết với hoa tiêu F-TDPICH với mã Walsh w16 Hình 6.24 Phân tập phát trực giao (OTD) 6.10.2 Phân tập trải phổ không gian thời gian Trong sơ đồ luồng số sau phân luồng đưa đồng thời lên hai ngẫu nhiên hóa điều chế (hình 6.25) Các ngẫu nhiên điều chế sử dụng mã Walsh bù 36 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO Hình 6.25 Phân tập phát STS 6.11 TỔNG KẾT Chương xét vấn đề giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO Trước hết giao diện vô tuyến cdma2000 1x xét, Trong phần kiến trúc giao thức giao diện vô tuyến cdma2000 1x trình bày Tiếp theo giao thức lớp MAC khảo sát, kênh logic kênh vật lý xét Trong phần kênh vật lý sơ đồ kênh vật lý đường xuống sơ đồ kênh vật lý đường lên trình bày Tiếp theo mã định kênh Walsh mã ngẫu nhiên hóa trình bày Sau vấn đề điều khiển tài nguyên vô tuyến như: điều khiển công suất chuyển giao đề cập Sau giao diện vô tuyến cdma2000 1x, vấn đề liên quan đến giao diện vô tuyến 1x EVDO trình bày Kiến trúc giao thức 1xEVDO đề cập trước tiên Sau lớp MAC kênh vật lý trình bày Cuối vấn đề điều khiển công suất cho đường lên 1xEVDO đề cập Cuối chương kỹ thuật phân tập phát như: OTD STS trình bày 6.12 CÂU HỎI Trình bày mô hình kiến trúc giao diện vô tuyến cdma2000 1x Trình bày lớp MAC Nêu tên kênh logic Nêu tên kênh vật lý Phân lọai kênh vật lý đường xuống Phân loại kênh vật lý đường lên Mô tả chức kênh vật lý đường xuống Mô tả chức kênh vật lý đường lên 37 Chương Giao diện vô tuyến cdma2000 1x 1xEVDO Trình bày thiết lập kênh truyền gói từ MS 10 Trình bày thông số kênh vật lý cdma 2000 cấu hình vô tuyến cdma2000 1x 11 Trình bày phân bố tần số cho cdma2000 1x 12 Trình bày xếp kênh logic lên kênh vật lý 13 Trình bày tổng kết kiến trúc kênh vật lý 14 Trình bày sơ đồ xử lý tín hiệu số cho kênh F-FCH F-SCH cấu hình RC3 15 Trình bày sơ đồ trải phổ hai mức điều chế kênh vật lý đường xuống 16 Trình bày sơ đồ kênh vật lý R-FCH R-SCCH cấu hình RC1 17 Trình bày sơ đồ xử lý số kênh R-FCH R-SCH cấu hình RC4 18 Trình bày sơ đồ trải phổ hai mức điều chế BPSK cho cấu hình RC3, RC4 đường lên 19 Trình bày mã định kênh Walsh 20 Trình bày mã định kênh đường xuống 21 Trình bày mã định kênh đường lên 22 Trình bày mã ngẫu nhiên nhận dạng nguồn phát 23 Trình bày điều khiển tài nguyên vô tuyến 24 Trình bày kiến trúc giao thức 1xEVDO 25 Trình bày lớp MAC đường xuống 1xEVDO 26 Trình bày lớp vật lý đường xuống 1xEVDO 27 Trình bày sơ đồ kênh vật lý 1xEVDO 28 Trình bày lớp MAC đường lên 1xEVDO 29 Trình bày lớp vật lý đường lên 1xEVDO 30 Trình bày sơ đồ kênh vật lý đường lên 1xEVDO 31 Trình bày kỹ thuật phân tập phát 38 [...]... trúc vô tuyến của 1xEVDO, lớp MAC và lớp vật lý Kiến trúc giao thức của 1xEVDO được cho trên hình 6.14 Hình 6.14 Kiến trúc giao thức 1xEVDO 6.9.2 Giao diện vô tuyến đường xuống Một số đặc điểm của giao diện vô tuyến đường xuống: √ Không có điều khiển công suất đường xuống 27 Chương 6 Giao diện vô tuyến của cdma2000 1x và 1xEVDO √ Có thể truyên tốc độ số liệu khác nhau dựa trên yêu cầu thay đổi tốc độ của. .. thể được chuyển vào các tập trên và vào tập tích cực khi công suất của hoa tiêu chúng đủ mạnh 6.9 GIAO DIỆN VÔ TUYẾN 1XEVDO 6.9.1 Mở đầu 26 Chương 6 Giao diện vô tuyến của cdma2000 1x và 1xEVDO 1xEVDO là phát triển của cdma2000 1x để cho phép truyền số liệu gói tốc độ cao Sử dụng băng thông 1,25 MHz 1xEVDO có thể hỗ trợ tốc độ số liệu đường xuống 2,4576 Mbps và đường lên 153,6kbps 1xEVDO sử dụng sơ... chuỗi hoa tiêu kênh I và kênh Q (PN I và PNQ) để nhận dạng BTS (trải phổ lần 2) 17 Chương 6 Giao diện vô tuyến của cdma2000 1x và 1xEVDO √ Điều chế QPSK Hình 6.9 Xử lý tín hiệu số cho các kênh F-FCH và F-SCH cấu hình RC3 Hình 6.10 Trải phổ (hai mức) và điều chế kênh vật lý đường xuống (không xét bộ quay dấu) 18 Chương 6 Giao diện vô tuyến của cdma2000 1x và 1xEVDO Đối với cấu hình RC1 và RC2 phần đường... nguyên vô tuyến như: điều khiển công suất và chuyển giao được đề cập Sau giao diện vô tuyến cdma2000 1x, các vấn đề liên quan đến giao diện vô tuyến 1x EVDO được trình bày Kiến trúc giao thức của 1xEVDO được đề cập trước tiên Sau đó là lớp MAC và các kênh vật lý được trình bày Cuối cùng vấn đề điều khiển công suất cho đường lên của 1xEVDO được đề cập Cuối chương các kỹ thuật phân tập phát như: OTD và STS... tuyến cdma2000 1x và 1xEVDO Trước hết giao diện vô tuyến cdma2000 1x được xét, Trong phần này kiến trúc giao thức của giao diện vô tuyến cdma2000 1x được trình bày Tiếp theo các giao thức của lớp MAC được khảo sát, các kênh logic và các kênh vật lý được xét Trong phần kênh vật lý các sơ đồ kênh vật lý đường xuống và sơ đồ kênh vật lý đường lên được trình bày Tiếp theo mã định kênh Walsh và mã ngẫu nhiên... hiệu số gói số liệu lưu lượng và ghép kênh TDM 31 Chương 6 Giao diện vô tuyến của cdma2000 1x và 1xEVDO Hình 6.19 Quá trình xử lý tín hiệu số gói số liệu lưu lượng và ghép kênh lưu lượng 6.9.3 Giao diện vô tuyến đường lên Một số đặc điểm của giao diện vô tuyến đường lên: √ Có có điều khiển công suất đường lên √ Có chuyển giao mềm đường lên: nhiều BTS có thể thu truyền dẫn của AT √ Không sử dụng ghép... trực giao EVRC: Enhanced Variable Rate Coder = Bộ mã hoá tốc độ thay đổi tăng cường QCELP: Qualcom Code Excited linear Prediction Trong giáo trình này ta chỉ xét cdma2000 1x với tốc độ chip R c=1,2288 Mcps hay SR1 (Spreading Rate 1: tốc độ trải phổ 1) 13 Chương 6 Giao diện vô tuyến của cdma2000 1x và 1xEVDO Cấu hình vô tuyến cho đường xuống và đường lên cho cdma2000 1x được cho trong các bảng 6.6 và. .. trực giao (OTD) 6.10.2 Phân tập trải phổ không gian thời gian Trong sơ đồ này luồng số sau bộ phân luồng được đưa đồng thời lên cả hai bộ ngẫu nhiên hóa và điều chế (hình 6.25) Các bộ ngẫu nhiên và điều chế sử dụng các mã Walsh bù nhau 36 Chương 6 Giao diện vô tuyến của cdma2000 1x và 1xEVDO Hình 6.25 Phân tập phát STS 6.11 TỔNG KẾT Chương này xét những vấn đề căn bản nhất của giao diện vô tuyến cdma2000. .. 30 kHz Băng thông cdma2000 1x phải bằng 1,23MHz, vì thế số kênh AMPS nó chiếm sẽ là: 41x0 ,03MHz=1,23MHz Ngoài ra cần hai băng con (9 kênh AMPS) bảo vệ tại hai biên băng tần của mỗi nhà khai thác Quy hoach băng tần cho cdma 2000 1x được cho trên hình 6.6 15 Chương 6 Giao diện vô tuyến của cdma2000 1x và 1xEVDO Hình 6.6 Băng tần cdma2000 1×: (a) một kênh cdma2000 1× đơn; (b) hai kênh cdma2000 1× 7 Tổng... trúc kênh vật lý Hình 6.7 và 6.8 tổng kết kiến trúc kênh vật lý đường xuống và đường lên Hình 6.7 Kiến trúc kênh vật lý đường xuống cdma2000 1x 16 Chương 6 Giao diện vô tuyến của cdma2000 1x và 1xEVDO Hình 6.8 Kiến trúc kênh vật lý đường lên cdma2000 1x 6.5 SƠ ĐỒ KÊNH VẬT LÝ 6.5.1 Sơ đồ kênh vật lý đường xuống Trong phần này ta sẽ xét sơ đồ kênh vật lý đường xuống cho cdma2000 1x: phần xử lý tín hiệu