Đồ án tốt nghiệp hệ thống thông tin di động thế hệ 3

Hệ thông di động thế hệ 1 chỉ hỗ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sử dụng kỹ thuật điều chế tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi người, và sử dụng phương pháp đa truy nhập phân chia t

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG

THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3

Chương I giới thiệu một cách tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ 3, chiến lược dịch chuyển từ hệ thống GSM lên hệ thống UMTS Từ đó giúp chúng ta hiểu được kiến trúc cơ bản của hệ thống thông tin di động UMTS cũng như hệ thống

hệ thống thông tin di động WCDMA/UMTS

1.1 Lộ trình phát triển thông tin di động lên 4G

Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G được cho trên hình 1.1

Hình 1.1: Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4

Hệ thông di động thế hệ 1 chỉ hỗ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sử dụng kỹ thuật điều chế tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi người, và sử dụng phương pháp

đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA

Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 được đưa ra để đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên công nghệ số Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 đều sử dụng điều chế số Và chúng sử dụng 2 phương pháp đa truy cập là :

- Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA)

- Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA)

Hệ thống thông tin di động chuyển từ thế hệ 2 sang thế hệ 3 qua một giai đoạn trung gian là thế hệ 2,5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợp nhiều khe hoặc nhiều tần số hoặc sử dụng công nghệ CDMA trong đó có thể chồng lên phổ tần của thế

hệ hai nếu không sử dụng phổ tần mới, bao gồm các mạng đã được đưa vào sử dụng như: GPRS, EDGE và CDMA2000-1x Ở thế hệ thứ 3 này các hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc

độ bit lên đến 2 Mbit/s Để phân biệt với các hệ thống thông tin di động băng hẹp hiện nay, các hệ thống thông tin di động thế hệ 3 gọi là các hệ thống thông tin di động băng rộng

Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 sang thế hệ 4 qua giai đoạn trung gian là thế

hệ 3,5 có tên là mạng truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA Thế hệ 4 là công nghệ truyền thông không dây thứ tư, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1 cho đến 1.5 Gb/giây Công nghệ 4G được hiểu là chuẩn tương lai của các thiết bị không dây Các nghiên cứu đầu tiên của NTT DoCoMo cho biết, điện thoại 4G có thể nhận dữ liệu với tốc độ 100 Mb/giây khi di chuyển và tới 1

Gb/giây khi đứng yên, cho phép người sử dụng có thể tải và truyền lên hình ảnh động chất lượng cao Chuẩn 4G cho phép truyền các ứng dụng phương tiện truyền thông phổ biến nhất, góp phần tạo nên những ứng dụng mạnh mẽ cho các mạng không dây nội bộ (WLAN) và các ứng dụng khác

Thế hệ di động 4G dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM, là kỹ thuật nhiều tín hiệu được gởi đi cùng một lúc nhưng trên những tần

số khác nhau Trong kỹ thuật OFDM, chỉ có một thiết bị truyền tín hiệu trên nhiều tần

số độc lập (từ vài chục cho đến vài ngàn tần số)

Hình 1.2: Lộ trình tăng tốc độ truyền số liệu trong các phát hành của 3GPP

Trên đây là lộ trình tăng tốc độ truyền số liệu trong các phát hành của 3GPP trải qua các giai đoạn từ R3 đến R8

1.2 Kiến trúc chung của một hệ thống thông tin di động 3G

Mạng thông tin di động 3G lúc đầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh để truyền số liệu gói và tiếng

Các vùng chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) được thể hiện bằng một nhóm các đơn vị chức năng lôgic: trong thực hiện thực tế các vùng chức năng này được đặt vào các thiết bị và các nút vật lý Chẳng hạn có thể thực hiện chức năng chuyển mạch kênh CS (MSC/GMSC) và chức năng chuyển mạch gói (SGSN/GGSN) trong một nút duy nhất để được một hệ thống tích hợp cho phép chuyển mạch và

truyền dẫn các kiểu phương tiện khác nhau: từ lưu lượng tiếng đến lưu lượng số liệu dung lượng lớn

3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System: Hệ thống thông tin di động toàn cầu) có thể sử dụng hai kiểu RAN :

• Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy nhập WCDMA (Wide Band Code Devision Multiple Acces) được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Network) mạng truy nhập vô tuyến mặt đất của UMTS

• Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA được gọi là GERAN (GSM EDGE Radio Access Network) mạng truy nhập vô tuyến dưa trên công nghệ EDGE của GSM

Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM Trên đường phát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dần được chuyển sang chuyển mạch gói Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực ( như tiếng và video ) cuối cùng sẽ được truyền trên cùng một môi trường IP bằng các chuyển mạch gói

Hình 1.3: Kiến trúc chung của mạng thông tin di động 3G

1.3 Cấu trúc mạng 3G – WCDMA

Hệ thống W-CDMA được xây dựng trên cơ sở mạng GPRS

Về mặt chức năng có thể chia cấu trúc mạng W-CDMA ra làm hai phần: Mạng lõi (CN) và mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN) Trong đó mạng lõi sử dụng toàn bộ cấu trúc phần cứng của mạng GPRS còn mạng truy nhập vô tuyến là phần nâng cấp của W-CDMA

Ngoài ra để hoàn thiện hệ thống, trong W-CDMA còn có thiết bị người sử dụng (UE) thực hiện giao diện người sử dụng với hệ thống.Từ quan điểm chuẩn hóa, cả UE

và UTRAN đều bao gồm những giao thức mới được thiết kế dựa trên công nghệ vô tuyến W-CDMA, trái lại mạng lõi được định nghĩa hoàn toàn dựa trên GSM Điều này cho phép hệ thống W-CDMA phát triển mang tính toàn cầu trên cơ sở công nghệ GSM

Hình 1.4: Cấu trúc UMTS

• UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network)

Mạng truy nhập vô tuyến có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đến truy nhập vô tuyến UTRAN gồm hai phần tử :

− Nút B : Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu Nó cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến

− Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC : Có chức năng sở hữu và điều khiển các tài nguyên

vô tuyến ở trong vùng (các nút B được kết nối với nó) RNC còn là điểm truy cập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN

• CN (Core Network)

− HLR (Home Location Register) : Là thanh ghi định vị thường trú lưu giữ thông tin chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng Các thông tin này bao gồm :

 Các dịch vụ được phép, các vùng không được chuyển mạng

 Các thông tin về dịch vụ bổ sung như : trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi

− MSC/VLR: Là tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE tại vị trí của nó MSC có chức năng sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh VLR có chức năng lưu giữ bản sao về lý lịch người sử dụng cũng như vị trí chính xác của UE trong hệ thống đang phục vụ

− GMSC (Gateway MSC) : Chuyển mạch kết nối với mạng ngoài

− SGSN (Serving GPRS) : Có chức năng như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói (PS)

− GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Có chức năng như GMSC nhưng chỉ phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói.

• Các mạng ngoài

− Mạng CS : Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch kênh

− Mạng PS : Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch gói

• Các giao diện vô tuyến

− Giao diện CU : Là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME Giao diện này tuân theo một khuôn dạng chuẩn cho các thẻ thông minh

− Giao diện UU : Là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố định của hệ thống

và vì thế mà nó là giao diện mở quan trọng nhất của UMTS

− Giao diện IU : Giao diện này nối UTRAN với CN, nó cung cấp cho các nhà khai thác khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau

− Giao diện IUr : Cho phép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất khác nhau

− Giao diện IUb : Giao diện cho phép kết nối một nút B với một RNC IUb được tiêu chuẩn hóa như là một giao diện mở hoàn toàn

1.3.1 Kiến trúc 3G WCDMA/UMTS R3

Về giao diện vô tuyến:

• Phần mạng truy nhập vô tuyến mới UTRAN ( WCDMA ) được thêm các thành phần RNC và BC

• Việc có nâng cấp giao diện vô tuyến hiện có của GSM lên EDGE (E-RAN) hay không là tùy chọn của nhà khai thác

MSC/VLR nâng cấp có thể xử lý được cho phần vô tuyến băng rộng

Để các dịch vụ IN có thể cung cấp cho các mạng tạm trú của thuê bao cần triển khai CAMEL

Kết nối truyền dẫn trong mạng truy nhập vô tuyến WCDMA dùng công nghệ ATM nhằm hỗ trợ các loại hình dịch vụ khác nhau: các dịch vụ tốc độ không đổi cho chuyển mạch kênh và và các dịch vụ có tốc độ thay đổi đối với chuyển mạch gói

Các nút lõi được chuyển đổi:

• Phần CS phải quản lý cả thuê bao 2G và 3G, đòi hỏi thay đổi trong MSC/VLR

và HLR/AuC/EIR

• Phần PS được nâng cấp từ GPRS, thay đổi ở SGSN là lớn nhất

Mạng cung cấp các loại dịch vụ 3G và dịch vụ giống với mạng 2.5G, hầu hết các dịch vụ được chuyển sang dạng gói khi có nhu cầu Ví dụ WAP sẽ chuyển sang dùng chuyển mạch gói Dịch vụ dựa trên vị trí giúp truyền dữ liệu gói hiệu quả hơn

Hình 1.5: Mô hình 3G WCDMA/UMTS R3

Ưu điểm:

• Tận dụng tối đa hạ tầng GSM/GPRS hiện có:

− Có thể triển khai nhanh chóng

− Chỉ tiêu các phần tử mạng rất ổn định

• Cung cấp cả dịch vụ 2G và 3G, dịch vụ chuyển mạch kênh và gói

• Bảo đảm an toàn đầu tư:

− Thiết bị nâng cấp dần dần tới mạng lõi 3G

Nhược điểm:

và dịch vụ cho chuyển mạch kênh mạng lõi.

• MSC sever có chức năng quản lý di động và điều khiển cuộc gọi, không chứa ma trận chuyển mạch, phần tử điều khiển MGW

• Media Gateway (MGW) là phần tử chiệu trách nhiệm duy trì các kết nối và thực hiện chức năng chuyển mạch khi cần

• Thoại chuyển mạch gói (VoIP): cuộc gọi chuyển mạch kênh được chuyển sang chuyển mạch gói trong MGW

Ưu điểm:

• Khắc phục một số nhược điểm của R99

• Tách riêng phần kết nối cuộc gọi, phần điều khiển và phần dịch vụ cho phần chuyển mạch lõi chuyển mạch kênh

• Toàn bộ lưu lượng qua MGW, được quản lý nằng MSC Sever tách rời ( nâng cấp từ MSC/VLR)

• Phần CN CS có thể tự do mở rộng khi dung nhiều MGW

• Cho phép truyền tải lưu lượng hiệu quả hơn nhờ chuyển mạch gói Một cuộc gọi GSM truyền thống sẽ được thay bằng VoIP qua MGW Phân hệ đa phương tiện IP(IMS) được thêm vào đáp ứng các dịch vụ đa phương tiện trên IP và VoIP

Nhược điểm:

• Làm thay đổi căn bản phần CS nhưng vẫn còn cả hai thành phần CS và PS

Vai trò của CAMEL sẽ thay đổi, phải lập kết nối với phần PS và sẽ trở thành yếu

tố đấu nối giữa hạ tầng dịch vụ và mạng

• MRF: Hỗ trợ các chức năng như cuộc gọi nhiều bên, cuộc gọi hội nghị

Ngoài ra, SGSN và GGSN được cải tiến so với R4 là có hỗ trợ thoại

MGW vẫn có chức năng tương tự như R4 và MGW do MGCF điều khiển

Hình 1.7: Kiến trúc 3G WCDMA/UMTS R5

Ưu điểm :

• Tồn tại duy nhất chuyển mạch gói PS

• Sử dụng hiệu quả và dễ dàng quản lý toàn bộ lưu lượng trên mạng 3G vì đều là IP

Công nghệ truy nhập vô tuyến sẽ giảm dần tỷ trọng Trong tương lai, các lõi 3G

sẽ có nhiều công nghệ truy nhập vô tuyến khác nhau

1.3.4 Kiến trúc 3G WCDMA/UMTS R6

Mục đích chuẩn hóa của 3GPP Relesae 6 là:

• Cung cấp các dịch vụ đa phương tiện IP, pha 2: Nhắn tin IMS và quản lý nhóm

• Hoạt động phối hợp với mạng LAN vô tuyến

• Các dịch vụ giọng nói: Nhận dạng giọng nói phân bố (DSsR)

Phạm vi và định nghĩa đang tiếp tục được tiêu chuẩn hóa

1.4 Các kênh cơ bản của WCDMA/UMTS

Hình 1.8: Cấu trúc kênh cơ bản của WCDMA/UMTS

Trong W-CDMA có 3 nhóm kênh cơ bản:

Kênh vận tải:

Qui định bằng cách nào và với đặc trưng gì thông tin sẽ được truyền đi.Đây là dịch vụ mà lớp vật lý cung cấp cho lớpMAC ở trên nó.

Kênh vật lý:

Là kênh hiện hữu truyền tải thông tin đi

Việc phân ra các loại kênh khác nhau mình nghĩ là giống việc phân lớp trong mạng, giúp cho dễ quản lý và điều khiển Cứ ứng với mỗi loại thông tin kèm theo những đặc trưng của nó, mạng sẽ tự động truy cập vào các kênh tương ứng để gửi thông tin đi một cách hiệu quả nhất

 Kênh điều khiển chung

− Kênh điều khiển quảng bá (BCCH): hoạt động ở tuyến xuống, đưa thông tin nhận biết

tế bào, mạng và tình trạng hiện tại của tế bào (cấu trúc điều khiển, các lưu lượng còn rỗi, đang sử dụng hoặc nghẽn)

− Kênh nhắn tin PCH: cung cấp tin nhắn từ BS đến MS, PCH phát IMSI của thuê bao và yêu cầu phát lại trên RACH- kênh điều khiển ngẫu nhiên Ngoài ra PCH cũng có thể được dùng cung cấp các bản tin quảng bá dạng ASCII

− Kênh truy cập hướng xuống DACH chuyển bản tin từ BS đến MS trong 1 cell

 Hai kênh dành riêng:

− Kênh điều khiển dành riêng DCCH gồm kênh điều khiển dành riêng đứng một mình SDCCH và kênh điều khiển liên kết ACCH

1.4.1.2 Kênh lưu lượng

Dùng để truyền các thông tin của điện thoại hoặc số liệu, bao gồm 2 kênh:

 Kênh lưu lượng dùng riêng (DTCH) : chuyển dữ liệu theo mô hình kết nối điểm - điểm về 2 hướng đến 1 thuê bao và được sử dụng để truyền thông tin người dùng

 Kênh lưu lượng dùng chung (CTCH): chuyển dữ liệu theo mô hình kết nối điểm - điểm trên kênh đường xuống, sử dụng để truyền thông tin

cá nhân đến tất cả các thuê bao trong cùng nhóm

1.4.2 Kênh truyền tải

Kênh truyền tải mang các thông số, đặc tính cần thiết để truyền tải các thông tin

dữ liệu qua mạng.Các kênh truyền tải được hình thành nhờ việc sắp xếp các kênh logic

Có 2 loại kênh truyền tải :

 Kênh truyền tải riêng DCH: mang thông tin điều khiển cho riêng một MS với mang DCH-UL, DCH-DL.

 Kênh truyền tải chung CCH : dùng chung cho tất cả các MS

Mỗi kênh truyền tải chứa một mã chỉ thị định dạng truyền tải TFI (Transport Format Indicator).TFI được sử dụng để phối hợp làm việc giữa lớp MAC và lớp vật lý.Lớp vật lý sẽ ghép đa hợp nhiều kênh truyền tải với nhau để tạo thành một kênh truyền tải mã hoá hỗn hợp CCTRCH (Transport Format Combination Indicator) và gởi kèm trong kênh CCTRCH Tổ hợp mã TFCI được truyền đi trong kênh điều khiển vật

lý để thông báo với đầu thu kênh truyền tải nào đang được nhận Tiếp đó, TFCI sẽ được giải mã và tạo ra các TFI tương ứng để gởi lên lớp trên

1.4.2.1 Kênh truyền tải riêng

Với kênh truyền tải riêng chỉ có một kênh duy nhất là kênh DCH.Kênh này có thể hoạt động ở tuyến lên hoặc tuyến xuống

1.4.2.2 Kênh truyền tải chung

Kênh truyền tải chung bao gồm 6 kênh: BCH, FACH, PCH, RACH, CPCH và DSCH

 Kênh BCH - kênh quảng bá, là kênh truyền tải đường xuống, sử dụng để quảng bá những thông tin trong hệ thống hay trong 1 tế bào

 Kênh FACH- Kênh truy cập gọi đi, cũng là kênh truyền tải đường xuống Có thể hoạt động trong toàn bộ hay một phần tế bào Việc gửi kênh này được thực hiện sau khi BS nhận được bản tin truy nhập ngẫu nhiên

 Kênh PCH – Kênh tìm gọi, là kênh mang dữ liệu cần thiết cho các thủ tục tin nhắn, đó

là khi hệ thống muốn kết nối lien lạc với thuê bao

 Kênh RACH – Kênh truy cập ngẫu nhiên, là kênh mang thông tin điều khiển từ thuê bao, như yêu cầu thiết lập một kết nối.

 Kênh CPCH – Kênh dữ liệu gói chung, là kênh mở rộng của kênh RACH, được sử dụng để truyền dữ liệu user dạng gói trên hướng lên Đi cặp với kênh này, ở hướng xuống dữ liệu gói được truyền trên kênh FACH

 Kênh DSCH – Kênh chia sẻ đường xuống, là kênh mang các thông tin dữ liệu hoặc thông tin điều khiển của người dùng

1.4.3 Kênh vật lý

Các kênh truyền tải được xử lý tiếp theo bằng cách ghép vào các kênh vật lý Kênh vật lý được quản lý và xử lý tại lớp vật lý.Việc xử lý ở đây thực hiện những kỹ thuật biến đổi cần thiết nhằm tương thích đặc tính truyền dẫn vô tuyến và đảm bảo chất lượng tín hiệu cao nhất

1.4.3.1 Kênh đường lên

Hai kênh dành riêng:

 DPDCH (truyền dữ liệu) :

 DPCCH (truyền báo hiệu)

 Một kênh truy cập chung RACH

Hầu hết các trường hợp mỗi cuộc gọi chỉ được cấp một kênh DPDCH cho các dịch vụ chia sẻ thời gian.Cũng có thể cấp nhiều kênh, chẳng hạn để có hệ số trải phổ lớn khi truyền dữ liệu tốc độ cao

Hình 1.10: Tốc độ truyền WCDMA đường lên

 Kênh DPDCH:

− Truyền pilot cho thu tương can

− Truyền bit điều khiển công suất

− Truyền tin tức về tốc độ

1.4.3.2 Kênh đường xuống

 Kênh vật lý điều khiên chung (sơ cấp và thứ cấp) CCPCH mang: BCCH, PCH, PACH

 Kênh SCH cung cấp định thời và MS đo lường SCH phục vụ chuyển giao

 Kênh dành riêng (DPDCH và DPCCH) ghép kênh theo thời gian Kí hiệu pilot được ghép kênh trên BCCH(theo thời gian) để phục vụ thu tương quan Vì các kí hiệu pilot

là dành riêng cho mỗi kết nối nên nó được dùng để đánh giá sự hoạt động thích ứng của anten, hỗ trợ điều khiển công suất nhanh ở hướng xuống CCPCH sơ cấp mang BCCH và kênh pilot chung được ghép kênh theo thời gian CCPCH có mã như nhau trong tất cả các cell

Hình 1.11: Cấu trúc kênh dành riêng

 CCPCH thứ cấp ghép kênh theo thời gian PCH với PACH trong cấu trúc siêu khung Tốc độ bản tin CCPCH là khả biến từ cell này sang cell khác

Hình 1.12: Cấu trúc kênh CCPCH

 Kênh SCH- kênh đồng bộ, sử dụng cho thủ tục đồng bộ mạng Dùng khi thực hiện thủ tục định vị và đồng bộ mạng

 SCH sơ cấp không điều chế cung cấp định thời xác định SCH thứ cấp mà SCH thứ cấp

có điều chế cung cấp tin tức xác mã PN của BS SCH sơ cấp sử dụng mã 256 bits

không điều chế, phát mỗi lần 1 khe SCH thứ cấp mã 256 bits cố điều chế, phát song song với SCH sơ cấp SCH thứ cấp được điều chế với chuỗi nhị phân 16 bits (có lặp cho mỗi khung) Chuỗi điều chế giống nhau với tất cả BS có độ tự tương quan tốt.

 Kênh PRACH – Kênh vật lý truy xuất ngẫu nhiên, được sử dụng ở hướng lên mang thông tin truy xuất mạng Trong một vài trường hợp dùng phát thông tin số liệu gói Hình 1.14 cho ta cái nhìn sơ bộ về chất lượng khe thời gian truy cập của kênh RACH

Hình 1.13: Cấu trúc kênh đồng bộ SCH

Hình 1.14: Chất lượng khe thời gian truy cập của kênh RACH

1.5 Cấu trúc địa lý của hệ thống thông tin di động 3G

1.5.1 Phân chia theo vùng mạng

Trong một quốc gia có thể có nhiều vùng mạng viễn thông, việc gọi vào một vùng mạng nào đó phải được thực hiện thông qua tổng đài cổng Các vùng mạng di động 3G được đại diện bằng tổng đài cổng GMSC hoặc GGSN Tất cả các cuộc gọi đến một mạng di động từ một mạng khác đều được định tuyến đến GMSC hoặc GGSN Tổng đài này làm việc như một tổng đài trung kế vào cho mạng 3G Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi để định tuyến cuộc gọi kết cuối ở trạm di động GMSC/GGSN cho phép

hệ thống định tuyến các cuộc gọi vào từ mạng ngoài đến nơi nhận cuối cùng: các trạm

di động bị gọi

1.5.2 Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR và SGSN

Một mạng thông tin di động được phân chia thành nhiều vùng nhỏ hơn, mỗi vùng nhỏ này được phục vụ bởi một MSC/VLR (hình 1.15a) hay SGSN (1.15b) Ta gọi đây

là vùng phục vụ của MSC/VLR hay SGSN

Hình 1.15: Phân chia mạng thành các vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN

Để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ được nối đến MSC đang phục vụ thuê bao di động cần gọi Ở mỗi vùng phục vụ MSC/VLR thông tin về thuê bao được ghi lại tạm thời ở VLR Thông tin này bao gồm hai loại:

 Thông tin về đăng ký và các dịch vụ của thuê bao

 Thông tin về vị trí của thuê bao ( thuê bao đang ở vùng định vị hoặc vùng định tuyến nào )

1.5.3 Phân chia theo vùng định vị và vùng định tuyến

Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị: LA (Location Area) hình 1.16a Mỗi vùng phục vụ của SGSN được chia thành các vùng định tuyến

RA ( Routing Area ) hình 1.16b

Hình 1.16: Phân chia vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN thành các vùng định vị (LA: Location Area) và định tuyến (RA: Routing Area)

Vùng định vị (hay vùng định tuyến là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR (hay SGSN) mà ở đó một trạm di động có thể chuyển động tự do và không cần cập nhật thông tin về vị trí cho MSC/VLR (hay SGSN) quản lý vị trí này Có thể nói vùng định vị (hay vùng định tuyến) là vị trí cụ thể nhất của trạm di động mà mạng cần biết

để định tuyến cho một cuộc gọi đến nó Ở vùng định vị này thông báo tìm sẽ được phát quảng bá để tìm thuê bao di động bị gọi Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị (LAI: Location Area Identity) hay nhận dạng vùng định tuyến (RAI Routing Area Identity) Vùng định vị (hay vùng định tuyến) có thể bao gồm một số ô và thuộc một hay nhiều RNC, nhưng chỉ thuộc một MSC (hay một SGSN)

1.5.4 Phân chia theo ô

Vùng định vị hay vùng định tuyến được chia thành một số ô hình 1.17

Hình 1.17: Phân chia LA và RA

Ô là một vùng phủ vô tuyến được mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu CGI (Cell Global Identity ) Trạm di động nhận dạng ô bằng mã nhận dạng trạm gốc BSIC (Base Station Identity Code) Vùng phủ của các ô thường được mô phỏng bằng hình lục giác để tiện cho việc tính toán thiết kế

1.5.5 Mẫu ô

Mẫu ô có hai kiểu: vô hướng ngang (omnidirectional) và phân đoạn (sectorized) Các mẫu này được cho trên hình 1.18

Hình 1.18: Các kiểu mẫu ô

Ô vô hướng ngang (hình 1.18a) nhận được từ phát xạ của một anten có búp sóng tròn trong mặt ngang (mặt phẳng song song với mặt đất) và búp sóng có hướng chúc xuống mặt đất trong mặt đứng (mặt phẳng vuông góc với mặt đất) Ô phân đoạn (hình 1.18b) là ô nhận được từ phát xạ của ba anten với hướng phát xạ cực đại lệch nhau

1200 Các anten này có búp sóng dạng nửa số 8 trong mặt ngang và trong mặt đứng búp sóng của chúng chúc xuống mặt đất Trong một số trường hợp ô phân đoạn có thể được tạo ra từ phát xạ của nhiều hơn ba anten Trong thực tế mẫu ô có thể rất đa dạng tùy vào địa hình cần phủ sóng Tuy nhiên các mẫu ô như trên hình 1.16 thường được sử dụng để thiết kế cho sơ đồ phủ sóng chuẩn

1.6 Kết luận chương

Chương này trước hết xét tổng quan quá trình phát triển thông tin di động lên 4G Nếu công nghệ đa truy nhập cho 3G là CDMA băng rộng thì công nghệ đa truy nhập cho 4G là OFDMA Sau đó kiến trúc mạng 3G được xét Các phát hành đánh dấu các mốc quan trọng phát triển mạng 3G WCDMA UMTS được xét: R3, R4, R5 và R6 R3 bao gồm hai miền chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói trong đó kết nối giữa các nút chuyển mạch gọi là TDM (ghép kênh theo thời gian) R4 là sự phát triển của R3 trong

đó miền chuyển mạch kênh chuyển thành chuyển mạch mềm và kết nối giữa các nút mạng bằng IP R5 và R6 hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện IP hoàn toàn dựa trên chuyển mạch gói Để đáp ứng được nhiệm vụ này ngoài miền chuyển mạch gói, mạng được bổ sung thêm phân hệ đa phương tiện IP (IMS) Cốt lõi của IMS là CSCF thực hiện khởi đầu kết nối đa phương tiện IP dựa trên giao thức khởi đầu phiên (SIP Session

Initiation Protocol) Ngoài ra IMS vẫn còn chứa chuyển mạch mềm để hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch kênh (MGCF) Hiện nay mạng 3GWCDMA UMTS đang ở giai doạn chuyển dần từ R4 sang R5 Cuối chương trình bày cấu trúc địa lý của một mạng thông tin di đông 3G có chứa cả vùng chuyển mạch kênh và vùng chuyển mạch gói.

CHƯƠNG II: CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP CỦA

HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA/UMTS

Chương 2 giới thiệu về các công nghệ truy nhập WCDMA trong hệ thống UMTS,

từ đó giúp chúng ta có cái nhìn tổng quan về hệ thống WCDMA/UMTS, đó là những

ưu điểm và nhược điểm của hệ thống Giúp ta khai thác một cách hiệu quả khi sử dụng

hệ thống thông tin di động WCDMA/UMTS

2.1 Công nghệ WCDMA

2.1.1 Giới thiệu công nghệ WCDMA

WCDMA (Wideband CDMA) là công nghệ thông tin di động thế hệ 3 giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cách dùng kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA Trong các công nghệ thông tin di động thế

hệ 3 thì WCDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất nhờ vào tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau, đặc biệt là dịch vụ tốc độ bit thấp và trung bình

2.1.2 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống WCDMA

• Hỗ trợ hai mô hình vô tuyến FDD và TDD Trong mô hình FDD sóng mang 5MHZ sử dụng cho đường lên và đường xuống, còn trong mô hình TDD sóng mang 5MHZ chia

sẻ theo thời gian giữa đường lên và đường xuống

• WCDMA hỗ trợ hoạt động không đồng bộ của các trạm gốc, do đó dễ dàng phát triển các trạm gốc vừa và nhỏ

• WCDMA sử dụng tách sóng tham chiếu đến sóng mang dựa trên kênh hoa tiêu, do đó

có thể nâng cao dung lượng và vùng phủ

• WCDMA được thiết kế dễ dàng nâng cấp hơn các hệ thống CDMA như tách sóng đa người sử dụng, sử dụng angten thông minh để nâng cao dung lượng và vùng phủ

• WCDMA được thiết kế tương thích với GSM để mở rộng vùng phủ sóng và dung lượng của mạng

• Lớp vật lý mềm dẻo dễ thích hợp được tất cả thông tin trên một sóng mang

• Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1

• Hỗ trợ phân tập phát và các cấu trúc thu tiến tiến.

b Nhược điểm

Nhược điểm chính của WCDMA là hệ thống không cho phép trong băng TDD phát liên tục cũng như không tạo điều kiên cho các kỹ thuật chống nhiễu các môi trường làm việc khác nhau

Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 WCDMA có thể cung cấp các dịch vụ với tốc

độ bit lên đến 2Mbps Bao gồm nhiều kiểu truyền dẫn như truyền dẫn đối xứng và không đối xứng, thông tin điểm đến điểm và thông tin đa điểm Với khả năng đó, các

hệ thống thông tin di động thế hệ 3 có thể cung cấp dễ dàng các dịch vụ mới như: điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh, ngoài ra nó còn cung cấp các dịch vụ đa phương tiện khác

2.2 Trải phổ sử dụng trong hệ thống WCDMA

2.2.1 Đặc điểm của trải phổ

Trong các hệ thống thông tin thông thường độ rộng băng tần là vấn đề quan tâm chính và các hệ thống này được thiết kế để sử dụng càng ít độ rộng băng tần càng tốt Trong các hệ thống điều chế biên độ song biên, độ rộng băng tần cần thiết để phát một nguồn tín hiệu tương tự gấp hai lần độ rộng băng tần của nguồn này Trong các hệ thống điều tần độ rộng băng tần này có thể bằng vài lần độ rộng băng tần nguồn phụ thuộc vào chỉ số điều chế Đối với một tín hiệu số, độ rộng băng tần cần thiết có cùng giá trị với tốc độ bit của nguồn Độ rộng băng tần chính xác cần thiết trong trường hợp này phụ thuộc và kiểu điều chế (BPSK, QPSK v.v )

Trong các hệ thống thông tin trải phổ (viết tắt là SS: Spread Spectrum) độ rộng băng tần của tín hiệu được mở rộng, thông thường hàng trăm lần trước khi được phát Khi chỉ có một người sử dụng trong băng tần SS, sử dụng băng tần như vậy không có hiệu quả Tuy nhiên ở môi trường nhiều người sử dụng, các người sử dụng này có thể

dùng chung một băng tần SS (trải phổ) và hệ thống trở nên sử dụng băng tần có hiệu suất mà vẫn duy trì được các ưu điểm của trải phổ.

Một hệ thống thông tin số được coi là SS (trải phổ) nếu:

- Tín hiệu được phát chiếm độ rộng băng tần lớn hơn độ rộng băng tần tối thiểu cần thiết để phát thông tin.

- Trải phổ được thực hiện bằng một mã độc lập với số liệu.

Có ba kiểu hệ thống SS cơ bản: chuỗi trực tiếp (DSSS: Direct-Sequence Spreading Spectrum), nhẩy tần (FHSS: Frequency-Hopping Spreading Spectrum) và nhẩy thời gian (THSS: Time-Hopping Spreading Spectrum) Cũng có thể nhận được các hệ thống lai ghép từ các hệ thống nói trên WCDMA sử dụng DSSS

2.2.2 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)

DSSS đạt được trải phổ bằng cách nhân luồng số cần truyền với một mã trải phổ

có tốc độ chip (Rc=1/Tc, Tc là thời gian một chip) cao hơn nhiều tốc độ bit (Rb=1/Tb, Tb

là thời gian một bit) của luồng số cần phát Hình 2.1 minh họa quá trình trải phổ trong

đó Tb=15Tc hay Rc=15Rb Hình 2.1a cho thấy sơ đồ đơn giản của bộ trải phổ DSSS trong đó luồng số cần truyền x có tốc độ Rb được nhân với một mã trải phổ c tốc độ Rc

để được luồng đầu ra y có tốc độ Rc lớn hơn nhiều so với tốc độ Rb của luồng vào Các hình 2.1b và 2.1b biểu thị quá trình trải phổ trong miền thời gian và miền tần số

Tại phía thu luồng y được thực hiện giải trải phổ để khôi phục lại luồng x bằng cách nhân luồng này với mã trải phổ c giống như phía phát: x=y×c

Hình 2.1: Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)

x, y và c ký hiệu tổng quát cho tín hiệu vào, ra và mã trải phổ; x(t), y(t) và c(t) ký hiệu cho các tín hiệu vào, ra và mã trải phổ trong miền thời gian; X(f), Y(f) và C(f) ký hiệu cho các tín hiệu vào, ra và mã trải phổ trong miền tần số; Tb là thời gian một bit của luồng số cần phát, Rb=1/Tb là tốc độ bit của luồng số cần truyền; Tc là thời gian một chip của mã trải phổ, Rc=1/Tc là tốc độ chip của mã trải phổ Rc=15Rb và Tb=15Tc

2.2.3 Áp dụng DSSS vào WCDMA

Trong công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã dựa trên CDMA, một tập mã trực giao được sử dụng và mỗi người sử dụng được gán một mã trải phổ riêng Các mã trải phổ này phải đảm bảo điều kiện trực giao sau đây:

• Tích hai mã giống nhau bằng 1: ci×ci=1

• Tích hai mã khác nhau sẽ là một mã mới trong tập mã: ci×cj=ck

• Có số bit 1 bằng số bit -1 trong một mã → 1

1

0

N k k

Nếu ta xét một hệ thống gồm K người sử dụng được xây dựng trên cơ sở CDMA, thì sau trải phổ các người sử dụng này sẽ phát vào không gian tập các tín hiệu y như sau:

Ta xét quá trình xử lý tín hiệu này tại một máy thu k Nhiệm vụ của máy thu này

là phải lấy ra xk và loại bỏ các tín hiệu khác (các tín hiệu này được gọi là nhiễu đồng kênh vì trong hệ thống CDMA chúng được phát trên cùng một tần số với xk) Nhân (2.1) với xk và áp dụng quy tắc trực giao nói trên ta được:

là nhiễu của các người sử dụng còn là nhiễu của các người sử dụng khác được gọi là MAI (Multiple Access Interferrence: nhiễu đa người sử dụng) Để loại bỏ thành phần thứ hai máy thu sử dụng bộ lọc tương quan trọng miền thời gian kết hợp với bộ lọc tần

số trong miền tần số Hình 2.2 xét quá trình giải trải phổ và lọc ra tín hiệu hữu ích tại máy thu k trong một hệ thống CDMA có K người sử dụng với giả thiết công suất phát

từ K máy phát như nhau tại đầu vào máy thu k Hình 2.2a cho thấy sơ đồ giải trải phổ DSSS Hình 2.2b cho thấy phổ của tín hiệu tổng được phát đi từ K máy phát sau trải phổ, hình 2.2c cho thấy phổ của tín hiệu này sau giải trải phổ tại máy thu k và hình 2.2d cho thấy phổ của tín hiệu sau bộ lọc thông thấp với băng thông băng Rb

Hình 2.2 Quá trình giải trải phổ và lọc tín hiệu của người sử dụng k từ K tín hiệu

Từ hình 2.2 ta thấy tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SIR: Signal to Interference Ratio) là

tỷ số giữa diện tích hình chữ nhật được tô đậm trên hình 2.2.b và tổng diện tích các hình chữ nhật trắng trên hình 2.2.c: SIR=S1/S2 Tỷ số này tỷ lệ với tỷ số Rc/Rb vì thế tỷ

số Rc/Rb được gọi là độ lợi xử lý (TA: Processing Gain)

2.3 Chuyển giao trong hệ thống WCDMA/UMTS

2.3.1 Tổng quan về chuyển giao trong mạng di động

Chuyển giao là một khái niệm cơ bản của sự di chuyển trong cấu trúc cell Trong

hệ thống UMTS có nhiều loại chuyển giao khác nhau để phù hợp với các yêu cầu khác như: điều khiển tải, cung cấp vùng phủ sóng và thoả mãn chất lượng dịch vụ

Mục tiêu của chuyển giao là cung cấp sự liên tục của dịch vụ di động khi người

sử dụng di chuyển qua vùng biên của các cell trong kiến trúc cell Để người sử dụng có thể tiếp tục thông tin và băng qua biên của cell thì cần cung cấp tài nguyên vô tuyến mới cho người sử dụng ở cell mới, hay còn gọi là cell đích Bởi vì cường độ tín hiệu

thu được xấu hơn cell đích mà người sử dụng chuyển qua Quá trình xử lý đường xuống còn tồn tại kết nối trong cell hiện tại và thiết lập kết nối mới trong cell lân cận gọi là chuyển giao Tính năng của mạng tế bào thể hiện qua chuyển giao là chủ yếu nhằm cung cấp dịch vụ hấp dẫn như các ứng dụng thời gian thực hay luồng đa phương tiện như các dự án trong mạng di động thế hệ 3 ba đưa ra Số lượng chuyển giao không thành công thể hiện thủ tục chuyển giao không hoàn thành.

2.3.2 Các loại chuyển giao trong hệ thống WCDMA/UMTS

Chuyển giao trong mạng WCDMA có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau Có thể phân thành: chuyển giao cùng tần số, chuyển giao khác tần số và chuyển giao giữa các mạng khác nhau WCDMS với GSM Trong phần này, ta lại chia chuyển giao trong WCDMA thành bốn loại: chuyển giao trong cùng hệ thống, chuyển giao ngoài hệ thống, chuyển giao cứng, chuyển giao mềm và mềm hơn

Hình 2.3: Các loại chuyển giao trong hệ thống 3G

 Chuyển giao trong cùng hệ thống

Chuyển giao trong cùng hệ thống có thể được chia thành chuyển giao cùng tần số

và chuyển giao khác tần số Chuyển giao cùng tần số xuất hiện giữa các cell cùng sóng mang WCDMA Chuyển giao khác tần số xuất hiện giữa các cell hoạt động trên các tần

số sóng mang khác nhau

 Chuyển giao ngoài hệ thống

Chuyển giao ngoài hệ thống xuất hiện giữa các cell thuộc hai kỹ thuật truy nhập

vô tuyến khác nhau RAT (RAT: Radio Access Technology) hoặc giữa hai node UTRAN

FDD và UTRAN TDD.

 Chuyển giao cứng là loại chuyển giao mà kết nối cũ bị phá vỡ trước khi có kết nối vô tuyến mới được thiết lập giữa thiết bị người sử dụng và mạng truy nhập vô tuyến Loại chuyển giao này sử dụng trong mạng GSM để gán các kênh tần số khác nhau cho các cell Người sử dụng đi vào cell mới sẽ huỷ bỏ kết nối cũ và thiết lập kết nối mới với tần số mới

Chuyển giao cứng trong mạng UMTS sử dụng để thay đổi kênh tần số của UE và UTRAN Trong suốt quá trình bố trí tần số của UTRAN, nó sẽ xác định rằng mỗi hoạt động UTRAN là dễ dàng để yêu cầu thêm vào phổ tần để đạt được dung lượng khi các cấp độ sử dụng hiện tại đã hết Trong trường hợp này vài băng tần xấp xỉ 5 MHz được

sử dụng bởi một người và cần chuyển giao giữa chúng

Chuyển giao cứng còn áp dụng để thay đổi cell trên cùng tần số khi mạng không

hỗ trợ tính đa dạng lớn Trong trường hợp khác là khi kênh truyền đã được xác định trong khi người sử dụng đi vào cell mới thì chuyển giao cứng sẽ thực hiện nếu chuyển giao mềm và mềm hơn không thực hiện được

Thông thường chuyển giao cứng chỉ dùng cho vùng phủ và tải, còn chuyển giao mềm và mềm hơn là yếu tố chính hỗ trợ di động Chuyển giao giữa hai mode UTRAN FDD và UTRAN TDD cũng thuộc loại chuyển giao cứng

 Chuyển giao mềm và mềm hơn

Hình 2.4: Chuyển giao mềm và mềm hơn

Chuyển giao mềm là chuyển giao giữa hai BS khác nhau, còn chuyển giao mềm hơn là chuyển giao giữa ít nhất 2 sector của cùng một BS Trong suốt quá trình chuyển giao mềm, MS giao tiếp một cách tức thì với hai (chuyển giao hai đường) hoặc nhiều cell của các BS khác nhau thuộc cùng RNC (Intra-RNC) hoặc các RNC khác nhau (Inter-RNC) Trên đường xuống máy di động nhận hai tín hiệu với tỉ số kết hợp lớn nhất; ở đường xuống, máy di động mã hoá kênh được tách bởi cùng hai BS (chuyển giao hai đường), và được gởi đến RNC cho việc lựa chọn kết hợp Hai hoạt động điều khiển công suất vòng đặc biệt trong chuyển giao mềm cho một BS Trong trường hợp chuyển giao mềm hơn, MS được điều khiển ít nhất bởi hai sector của cùng BS, do đó chỉ có một hoạt động điều khiển công suất vòng Chuyển giao mềm và mềm hơn chỉ sử dụng một sóng mang, do đó đây là chuyển giao trong cùng hệ thống Hình (2.5) thể hiện các loại chuyển giao khác nhau

 chuyển giao hai đường là chuyển giao mà ở đó MS thông tin với hai đoạn của hai ô khác nhau

 chuyển giao ba đường là chuyển giao mà ở đó MS thông tin với ba đoạn của hai ô khác nhau

Chuyển giao hai đường

α β

Chuyển giao ba đường

BS điều khiển trực tiếp quá trình xử lý cuộc gọi trong quá trình chuyển giao mềm được gọi là BS sơ cấp BS sơ cấp có thể khởi đầu bản tin điều khiển đường xuống, các

BS khác không xử lý cuộc gọi gọi là BS thứ cấp.Chuyển giao mềm kết thúc khi hoặc

BS sơ cấp hoặc BS thứ cấp bị loại bỏ

Hình 2.5: Các loại chuyển giao khác nhau trong mạng WCDMA

2.4 Điều khiển công suất

Trong trường hợp một máy phát gây nhiễu đến gần máy thu k (đến gần nút B chẳng hạn), công suất của máy phát này tăng cao dẫn đến MAI tăng cao, tỷ số tín hiệu trên nhiễu giảm mạnh và máy thu k không thể tách ra được tín hiệu của mình Hiện tượng này được gọi là hiện tượng gần và xa Để tránh hiện tượng này hệ thống phải

điều khiển công suất sao cho công suất thu tại nút B của tất cả các UE đều bằng nhau (lý tưởng) Điều khiển công suất trong WCDMA được chia thành:

 Điều khiển công suất vòng hở

 Điều khiển công suất vòng kín

Điều khiển công suất vòng hở được thực hiện tự động tại UE khi nó thực hiện thủ tục xin truy nhập Nút B (dựa trên công suất mà nó thu được từ kênh hoa tiêu phát đi từ B), khi này UE chưa có kết nối với nút này Còn điều khiển công suất vòng kín được thực hiện khi UE đã kết nối với nút B Điều khiển công suất vòng kín lại được chia thành:

 Điều khiển công suất vòng trong được thực hiện tại nút B Điều khiển công suất vòng trong được thực hiện nhanh với 1500 lần trong một giây dựa trên so sánh SIR thu với SIR đích

 Điều khiển công suất vòng ngoài được thực hiện tại RNC để thiết lập SIR đích cho nút B Điều khiển công suất này dựa trên so sánh tỷ lệ lỗi khối (BLER) thu được với tỷ

lệ đích

2.5 Máy phân tập phát hay máy thu RAKE

Phađinh đa đường trên kênh vô tuyến dẫn đến tán thời và chọn lọc tần số làm hỏng tín hiệu thu Để đánh giá hiện tượng tán thời trên đường truyền vô tuyến, người ta phát đi một xung hẹp (xung kim) và đo đáp ứng xung này tại phía thu Đáp ứng này là bức tranh thể hiện sự phụ thuộc công suất của các đường truyền khác nhau đến máy thu vào thời gian trễ của các đường truyền này Đáp ứng này được gọi là lý lịch trễ công suất Hình 2.6a cho thấy truyền sóng đa đường và hình 2.6b cho thấy thí dụ về lý lịch trễ công suất

Hình 2.6: Truyền sóng đa đường và lý lịch trễ công suất

Hình 2.7: Máy thu RAKE

Chuỗi tín hiệu giả ngẫu nhiên được phát đi ở CDMA có thuộc tính là các phiên bản dịch thời của nó tại phía thu hầu như không tương quan Như vậy một tín hiệu được truyền từ máy phát đến máy thu theo nhiều đường khác nhau (thời gian trễ khác nhau) có thể được phân giải vào các tín hiệu phađinh khác nhau bằng cách lấy tương quan tín hiệu thu chứa nhiều phiên bản dịch thời của chuỗi giả ngẫu nhiên Máy thu sử dụng nguyên lý này được gọi là máy thu phân tập đa đường hay máy thu RAKE (hình 2.7)

Trong máy thu RAKE để nhận được các phiên bản dịch thời của chuỗi ngẫu nhiên, tín hiệu thu phải đi qua đường trễ trước khi được lấy tương quan và được kết hợp Đường trễ bao gồm nhiều mắt trễ có thời gian trễ bằng thời gian một chip Tc Máy thu dịch định thời bản sao mã trải phổ từng chip cho từng ký hiệu thông tin để giải trải phổ ký hiệu trong vùng một ký hiệu và tạo nên lý lịch trễ công suất (xem hình 2.7a) Với tham khảo lý lịch trễ công suất (bức tranh thể hiện công suất và trễ của các đường truyền) được tạo ra, máy thu chọn các đường truyền có công suất vượt ngưỡng để kết hợp RAKE trên cơ sở số lượng bộ tương quan, bộ ước tính kênh và bộ bù trừ thay đổi pha (được gọi là các ngón máy thu RAKE) Trong trường hợp áp dụng thu phân tập không gian hay phân tập giữa các đoạn ô, lý lịch trễ công suất được tạo ra cho mỗi nhánh và các đường truyền được chọn từ lý lịch trễ công suất suất tổng hợp của tất cả các nhánh Trong thực tế, vì các tín hiệu trải phổ gồm nhiễu của các người sử dụng khác và các tín hiệu đa đường của kênh người sử dụng, nên giá trị ngưỡng được lập dưạ trên mức công suất tạp âm nền và các đường truyền có SIR hiệu dụng (có công suất thu vượt ngưỡng) được chọn Vì MS chuyển động (hoặc môi trường truyền sóng thay đổi khi MS cố định), nên vị trí đường truyền (thời gian trễ) được kết hợp RAKE cũng sẽ thường xuyên thay đổi, máy phải định kỳ cập nhật lý lịch trễ đường truyền và cập nhật các đường truyền được kết hợp RAKE trên cơ sở lý lịch mới (quá trình này

được gọi là tìm kiếm đường truyền vì nó liên quan đến tìm kiếm đường truyền để kết hợp RAKE).

2.6 Kết luận chương

Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 còn gọi là IMT- 2000 đã được các tổ chức quốc tế đưa ra các tiêu chuẩn về kỹ thuật nhằm đáp ứng kịp thời cho việc triển khai hệ thống vào thực tế Trong đó UMTS là một hệ thống thông tin di động có nhiều ưu điểm nổi trội hơn các hệ thống 2G Tuy nhiên nó phát triển dựa trên các thế hệ trước Chương này đã trình bày các vấn đề cơ bản về cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UMTS, sơ lược về những dịch vụ và ứng dụng của nó trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba Trong chương 3, ta sẽ tiếp tục tìm hiểu về các kỹ thuật điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba