MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA

MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA MỘT số kỹ THUẬT TRONG WCDMA

Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA CHƯƠNG MỘT SỐ KỸ THUẬT TRONG WCDMA Giới thiệu: Với cải tiến kỹ thuật: kỹ thuật mã hóa, điều chế số, điều khiển công suất, hệ thông thông tin di động hệ thứ – WCDMA tăng dung lượng đường tryền cách đáng kể đồng thời cung cấp dịch vụ tốc độ liệu cao ( 384 Kbps đến Mbps) truyền thông đa phương tiện Tính bảo mật thông tin hệ thống đảm bảo nhờ kỹ thuật trải phổ trực tiếp, sử dụng mã giả ngẫu nhiên PN, thuê bao xem tạp âm nhiễu thuê bao khác Mục đích chương: Tìm hiểu kỹ thuật sử dụng WCDMA:  Kỹ thuật mã hóa  Kỹ thuật điều chế số  Kỹ thuật trải phổ  Kỹ thuật chuyển giao 3.1 Mã hóa Trong thông tin di động, ba dạng mã hoá kiểm soát lỗi sử dụng là: Mã khối tuyến tính hay cụ thể mã vòng, mã xoắn hay mã chập, mã turbo Trong mã vòng sử dụng để phát lỗi hai mã lại sử dụng để sửa lỗi thường gọi mã kênh Mã Turbo sử dụng hệ thống thông tin di động hệ ba tốc độ bit cao 3.1.1 Mã vòng Mã vòng cho phép kiểm tra dư vòng (CRC= Cyclic Redundancy check) hay thị chất lượng khung tin Mã vòng tập mã khối tuyến tính Bộ mã hoá đặc trưng đa thức tạo mã Cứ k bit vào tạo mã cho Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA từ mã n bit, n-k bit bit CRC bổ sung vào k bit đầu vào Bộ mã có tỉ lệ mã r=k/n Ở mã từ mã rút từ hai đa thức: đa thức tạo mã G(X) bậc n-k đa thức tin M(X), X toán tử trễ Từ mã tính toán sau: - Nhân đa thức tin M(X) với Xn-k - Chia tích M(X).Xn-k nhận cho đa thức tạo mã để phần dư R(X) - Kết hợp phần dư với tích ta đa thức từ mã C(X)= M(X).Xn-k + R(X) Các đa thức tạo mã sử dụng hệ thống thông tin di động hệ ba để tính toán CRC là: GCRC24(X) = X24 + X23+ X6+X5+ X +1 GCRC16(X) = X16+ X12+ X5 +1 GCRC12(X) = X12 + X11+ X3 + X2+X +1 GCRC8(X) = X8 + X7+ X4 + X3 + X + Ví dụ: M(X) = 1101011011 (k=10) G(X)=10011  bậc n-k =4, n=14, thêm số vào M(X)  M(X).Xn-k = 11010110110000 Chia M(X).Xn-k cho G(X) lấy phần dư ghép vào tin gốc  từ mã phát Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA CRC Example Checksummed frame will be transmitted: (Frame with zero bits are appended minus remainder) 1101011011 1110 Ogrinal frame Checksum 27 3.1.2 Mã xoắn (mã chập) Ở mã xoắn khối n bít mã tạo không phụ thuộc vào k bit tin đầu vào mà phụ thuộc vào bit tin khối trước Mã xoắn xác định thông số sau: - Tỷ lệ mã: r = k/n - Độ dài hữu hạn k (phụ thuộc vào số phần tử nhớ ghi dịch tạo nên mã hoá) Một mã hoá xoắn gồm ghi dịch tạo thành từ phần tử nhớ, đầu phần tử nhớ cộng với theo qui luật định để tạo nên chuỗi mã, sau chuỗi ghép xen với tạo chuỗi mã đầu Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA Mã chập đặc trưng hai số nguyên n k mã khối, n bit khỏi mã hóa không phụ thuộc vào k bit vào mà phụ thuộc vào K-1 k bit vào trước K gọi độ dài ràng buộc (constraint length) Mã chập (n, k, K) xây dựng từ ghi dịch k bit Vậy xem mã chập mã có nhớ, điểm khác biệt mã chập so với mã khối 3.1.3 Mã Turbo Mã Turbo kết nối hai hay nhiều mã riêng biệt để tạo mã tốt lớn Có hai kiểu kết nối bản: kết nối nối tiếp kết nối song song Với mã nối tiếp thông thường mã hoá mã R-S (Reed Solonon) mã hoá mã chập Ta dùng mã khối để thay mã hoá Trong mã Turbo sử dụng mã tích chập đặc biệt: mã tích chập hệ thống đệ quy (Recursive Systematic Convolutional Code_RSC) Mã tích chập có tính hệ thống mã tích chập mà có phần từ mã ngõ dãy tin đầu vào, tức đầu vào dãy tin đưa trực tiếp đến ngõ mã Do cấu trúc nên yêu cầu mã hóa giải mã phức tạp so với mã không hệ thống Một mã tích chập thông thường biểu diễn qua chuỗi g1= [1 1] g2 = [ 1] viết G = [ g1, g2] Bộ mã hoá RSC tương ứng mã hoá tích chập thông thường biểu diễn G = [ 1, g2/g1 ] ngõ ( biểu diễn g1) hồi tiếp ngõ vào, g1 ngõ hệ thống, g2 ngõ feedforward Một mã hoá tích chập đệ quy có khuynh hướng cho từ mã có trọng số cao so với mã hoá không đệ quy, nghĩa mã tích chập đệ quy cho từ mã có trọng số thấp dẫn đến việc thực sửa sai tốt Hình 3.1 sơ đồ mã hóa mã Turbo kết nối song song với hai mã RSC thành phần Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA Hình 3.1 Bộ mã hoá turbo kết nối song song Mỗi mã hoá RSC gọi mã thành phần (constituent code) Các mã thành phần khác nhau, tốc độ mã khác có cỡ khối bit ngõ vào k, chuỗi mã hoá ngõ bao gồm chuỗi hệ thống (chuỗi bit vào) Ở mã hoá thứ hai, chuỗi bit nhận vào để mã hoá trước hết phải qua chèn Tất chuỗi mã hoá ngõ hợp lại thành chuỗi bit n bit trước truyền Hình 3.2 ví dụ mã turbo ứng dụng hệ thống UMTS Hình 3.2 Mã Turbo dùng hệ thống UMTS Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA 3.2 Phương thức điều chế 3.2.1 Phương thức điều chế PSK PSK phương thức điều chế mà pha tín hiệu sóng mang cao tần biến đổi theo tín hiệu băng tần gốc Giả sử tín hiệu sóng mang biểu diễn: f0 (t)=cos( t+ ) Biểu thức tín hiệu băng gốc s(t) tín hiệu dạng nhị phân (0,1) dãy NRZ (Non-Return Zero) Khi tín hiệu điều pha PSK có dạng: P(t) = cos { ωot + φ + [s(t).∆ϕ] /2} Trong đó: = /n sai pha pha lân cận tín hiệu Biểu diễn tín hiệu theo kiểu cầu phương: P(t) = cos { ωot + φ + [s(t).∆ϕ] /2} = cos { [s(t).∆ϕ] /2}.cos( ωot + φ)- sin{ [s(t).∆ϕ] /2}.sin( ωot + φ) Đặt a(t) = cos { [s(t).∆ϕ] /2} b(t)= - sin{ [s(t).∆ϕ] /2} P(t)= a(t) cos( ωot + φ)+ b(t) sin( ωot + φ) Vậy tín hiệu điều pha tổng hai tín hiệu điều biên vuông góc 3.2.2 Phương thức điều chế BPSK Với n= 2, = π ta có kiểu điều chế BPSK (2-PSK) Tín hiệu BPSK có dạng: P(t) = cos { ωot + φ + [s(t) π /2} Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA Hình 3.3 Tín hiệu BPSK Tín hiệu băng gốc s(t) xung NRZ lưỡng cực sơ đồ điều chế sử dụng hai pha lệch 1800 - Với bít 1: P1(t)=cos{ - Với bít -1: P-1(t)=cos{ + + } + - } Như vậy, biên độ tín hiệu BPSK không đổi trình truyền dẫn, bị chuyển đổi trạng thái Hình 3.4 Biểu đồ vectơ BPSK Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA 3.2.3 Phương thức điều chế QPSK Với n= 4, = ta có kiểu điều chế 4- PSK hay QPSK Tín hiệu QPSK có dạng: P(t) = cos (ωot + φ + s(t) } ) Tín hiệu băng gốc s(t) xung NRZ lưỡng cực nhận giá trị Sơ đồ nguyên lý điều chế 4- PSK sử dụng pha lệch 900 gọi 4- PSK hay PSK cầu phương (QPSK) b(t)=±1 s(t) P(t) SPC Bộ quay pha 90° a(t)= ±1 Sóng mang chuẩn f0(t) Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý điều chế tín hiệu QPSK Tín hiệu băng gốc được đưa vào biến đổi nối tiếp thành song song, đầu hai luồng số liệu có tốc độ bít giảm nửa, đồng thời biến đổi tín hiệu đơn cực thành tín hiệu ±1 Hai sóng mang đưa tới hai trộn làm lệch pha 900 Tổng hợp tín hiệu đầu hai trộn ta tín hiệu QPSK Tín hiệu hai trộn: M1 (t) = a(t).cos ωo.t M2 (t)= b(t).sin ωot với a(t)= ±1 b(t)=±1 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA Tín hiệu QPSK là: P(t) = a(t)cos ωo.t + b(t)sin ωot Sơ đồ tín hiệu QPSK Biểu đồ vecto họa sau: Hình 3.6 Tín hiệu QPSK biểu đồ vecto 3.2.4 Phương thức điều chế biên độ cầu phương QAM Điều chế biên độ cầu phương phương pháp điều chế kết hợp điều chế biên độ ASK điều chế pha PSK Trong phương thức điều chế này, ta thực điều chế biên độ nhiều mức sóng mang mà sóng mang dịch pha góc 900 Tín hiệu tổng sóng mang có dạng vừa điều biên vừa điều pha: Q1(t) = a(t).cos [ωot + φ1(t)] Q2(t) = b(t).sin [ωot + φ2(t)] Tín hiệu s(t) tổng thành phần ss(t) sc(t) biểu diễn sau: = + = a(t).cos [ωot + φ1(t)] + b(t).sin [ωot + φ2(t)] Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA Nhờ có biên độ thay đổi mà trạng thái pha sóng mang cách xa nhau, khả mắc lỗi giảm ưu điểm QAM 2/L LPF t/h s(t) Bộ quay pha 90° SPC 2/L M-QAM LPF sóng mang Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý điều chế tín hiệu M-QAM Bộ chuyển đổi SPC chuyển đổi tín hiệu điều chế vào thành chuỗi tín hiệu NRZ song song Bộ biến đổi 2/L có chức chuyển đổi chuỗi NRZ thành chuỗi tín hiệu có L= Với L= M=16, ta có điều chế 16-QAM với L= M=64 ta có điều chế 64-QAM Hình 3.8 Biểu đồ không gian tín hiệu 16-QAM 10 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA Một hệ thống thông tin số coi SS nếu: - Tín hiệu phát chiếm độ rộng băng tần lớn độ rộng băng tần tối thiểu cần thiết để phát thông tin - Trải phổ thực mã độc lập với số liệu Có ba kiểu hệ thống SS bản: chuỗi trực tiếp (DSSS: Direct-Sequence Spreading Spectrum), nhẩy tần (FHSS: Frequency-Hopping Spreading Spectrum) nhẩy thời gian (THSS: Time-Hopping Spreading Spectrum) Cũng nhận hệ thống lai ghép từ hệ thống nói WCDMA sử dụng DSSS, DSSS đạt trải phổ cách nhân luồng số cần truyền với mã trải phổ có tốc độ chip (Rc=1/Tc, Tc thời gian chip) cao nhiều tốc độ bit (Rb=1/Tb, Tb thời gian bit) luồng số cần phát Hình 3.10 minh họa trình trải phổ Tb=15Tc hay Rc=15Rb Hình 3.10a cho thấy sơ đồ đơn giản trải phổ DSSS luồng số cần truyền x có tốc độ Rb nhân với mã trải phổ c tốc độ Rc để luồng đầu y có tốc độ Rc lớn nhiều so với tốc độ Rb luồng vào Các hình 3.10b 3.10c biểu thị trình trải phổ miền thời gian miền tần số Tại phía thu luồng y thực giải trải phổ để khôi phục lại luồng x cách nhân luồng với mã trải phổ c giống phía phát: x=y×c 12 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA Hình 3.10 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) x, y c ký hiệu tổng quát cho tín hiệu vào, mã trải phổ; x(t), y(t) c(t) ký hiệu cho tín hiệu vào, mã trải phổ miền thời gian; X(f), Y(f) C(f) ký hiệu cho tín hiệu vào, mã trải phổ miền tần số; Tb thời gian bit luồng số cần phát, Rb=1/Tb tốc độ bit luồng số cần truyền; Tc thời gian chip mã trải phổ, Rc=1/Tc tốc độ chip mã trải phổ Rc=15Rb Tb=15Tc 3.1.1.2 Áp dụng DSSS cho CDMA Trong công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã CDMA, tập mã trực giao sử dụng người sử dụng gán mã trải phổ riêng Các mã trải phổ phải đảm bảo điều kiện trực giao sau đây: Tích hai mã giống 1: ci×ci=1 Tích hai mã khác mã tập mã: ci×cj=ck Có số bit số bit -1 mã → chip Ck giá trị chip k mã 13 N ∑ Ck = , N số N k=1 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA Bảng 3.1 cho thấy thí dụ sử dụng mã gồm tám mã trực giao: c0, c1, …, c7 Bảng 3.2 3.3 cho thấy thí dụ nhân hai mã giống bảng nhân hai mã khác bảng 3.1 ta mã Bảng 3.1 Thí dụ tám mã trực giao c0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 c1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 c2 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 c3 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 c4 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 c5 +1 -1 +1 -1 -1 +1 -1 +1 c6 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 c7 +1 -1 -1 +1 -1 +1 +1 -1 Bảng 3.2 Thí dụ nhân hai mã giống bảng c1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 × × × × × × × × × c1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 c1×c1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 Bảng 3.3 Thí dụ nhân hai mã khác bảng c1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 × × × × × × × × × c3 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 = c2 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 14 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA Nếu ta xét hệ thống gồm K người sử dụng xây dựng sở CDMA, sau trải phổ người sử dụng phát vào không gian tập tín hiệu y sau: = y K K y ∑c x ∑= i =i 1=i i (3.1) i Ta xét trình xử lý tín hiệu máy thu k Nhiệm vụ máy thu phải lấy xk loại bỏ tín hiệu khác (các tín hiệu gọi nhiễu đồng kênh hệ thống CDMA chúng phát tần số với xk) Nhân (3.1) với Ck áp dụng quy tắc trực giao nói ta được: (3.2) Thành phần thứ (3.2) tín hiệu hữu ích thành phần thứ hai nhiễu người sử dụng nhiễu người sử dụng khác gọi MAI (Multiple Access Interferrence: nhiễu đa người sử dụng) Để loại bỏ thành phần thứ hai máy thu sử dụng lọc tương quan trọng miền thời gian kết hợp với lọc tần số miền tần số Hình 3.11 xét trình giải trải phổ lọc tín hiệu hữu ích máy thu k hệ thống CDMA có K người sử dụng với giả thiết công suất phát từ K máy phát đầu vào máy thu k Hình 3.11a cho thấy sơ đồ giải trải phổ DSSS Hình 3.11b cho thấy phổ tín hiệu tổng phát từ K máy phát sau trải phổ, hình 3.11c cho thấy phổ tín hiệu sau giải trải phổ máy thu k hình 3.11d cho thấy phổ tín hiệu sau lọc thông thấp với băng thông băng Rb 15 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA Hình 3.11 Quá trình giải trải phổ lọc tín hiệu người sử dụng k từ K tín hiệu Từ hình 3.11 ta thấy tỷ số tín hiệu nhiễu (SIR: Signal to Interference Ratio) tỷ số diện tích hình chữ nhật tô đậm hình 3.11c tổng diện tích hình chữ nhật trắng hình 3.11d: SIR=S1/S2 Tỷ số tỷ lệ với tỷ số Rc/Rb, tỷ số Rc/Rb gọi độ lợi xử lý (Processing Gain) 3.1.1.3 Các mã trải phổ W-CDMA Khái niệm trải phổ áp dụng cho kênh vật lý, khái niệm bao gồm hai thao tác Đầu tiên thao tác định kênh, ký hiệu số liệu chuyển thành số chip nhờ tăng độ rộng phổ tín hiệu Số chip ký hiệu (hay tỷ số tốc độ chip tốc độ ký hiệu) gọi hệ số trải phổ (SF: Spectrum Factor), hay nói cách khác SF=Rs/Rc Rs tốc độ ký hiệu Rc tốc đô chip Hệ số trải phổ giá trị khả biến, ngoại trừ kênh chia sẻ đường xuống vật lý tốc độ cao (HS-PDSCH ) HSDPA có SF=16 Thao 16 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA tác thứ hai thao tác ngẫu nhiên hóa để tăng tính trực giao mã ngẫu nhiên hóa ‘trộn’ với tín hiệu trải phổ Mã ngẫu nhiên hoá xây dựng sở mã Gold Trong trình định kênh, ký hiệu số liệu nhân với mã OVSF (Orthogonal Variable Spread Factor: mã trực giao hệ số khả biến) đồng thời gian với biên ký hiệu Trong 3GPP, OVSF (hình 3.12) sử dụng cho tốc độ ký hiệu khác ký hiệu Cch,SF,k SF hệ số trải phổ mã k số thứ tự mã (0≤k≤SF-1) Các mã định kênh có tính chất trực giao sử dụng để phân biệt thông tin phát từ nguồn: (1) kết nối khác đường xuống ô đường xuống giảm nhiễu nội ô, (2) kênh số liệu vật lý đường lên từ UE Trên đường xuống mã OVSF ô bị hạn chế cần quản lý RNC, nhiên điều không xảy đường lên Cần lưu ý chọn mã định kênh để chúng không tương quan với Chẳng hạn chọn mã Cch,8,4=+1-1+1-1+1-1+1-1, không sử dụng mã Cch,16,8=+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1; hai mã hoàn toàn giống (tích chúng 1) chúng gây nhiễu cho Các mã OVSF hiệu kênh đồng hoàn hảo mức ký hiệu Mất tương quan chéo truyền sóng đa đường bù trừ thao tác ngẫu nhiên hóa bổ sung Với thao tác ngẫu nhiên hóa, phần thực (I) phần ảo (Q) tín hiệu trải phổ nhân bổ sung với mã ngẫu nhiên hóa phức Mã ngẫu nhiên hóa phức sử dụng để phân biệt nguồn phát: (1) ô khác đường xuống (2) UE khác đường lên Các mã có tính chất tương quan tốt (trung bình hóa nhiễu) sử dụng để ‘trộn’ với mã trải phổ không làm ảnh hưởng độ rộng phổ tín hiệu băng thông truyền dẫn 17 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA Hình 3.12 Cây mã định kênh Đường truyền nút B UE WCDMA chứa nhiều kênh Có thể chia kênh thành hai loại: (1) kênh riêng để truyền lưu lượng (2) kênh chung mang thông tin điều khiển báo hiệu Đường truyền từ UE đến nút B gọi đường lên, đường ngược lại từ nút B đến UE gọi đường xuống Trước hết ta xét trải phổ cho kênh đường lên 3.3.2 Trải phổ điều chế đường lên 3.3.2.1 Trải phổ điều chế kênh riêng đường lên Nguyên lý trải phổ cho DPDCH (Dedicated Physical Data Channel: kênh số liệu vật lý riêng, kênh để truyền lưu lượng người sử dụng) DPCCH (Dedicated Physical Control Channel: kênh điều khiển vật lý riêng; kênh với DPDCH để mang thông tin điều khiển lớp vật lý) minh họa hình 3.13 Một DPCCH cực đại sáu DPDCH song song giá trị thực trải phổ phát đồng thời DPCCH trải phổ mã Cc=Cch,256,0, k=0 Nếu kênh DPDCH phát đường lên, DPDCH1 trải phổ với mã Cd,1=Cch,SF,k, k=SF/4 số mã OVSF k=SF/4 Nghĩa hệ số trải phổ SF=128 k=32 Nếu nhiều DPDCH phát, tất DPDCH có hệ số trải phổ (tốc độ bit kênh 960kbps) DPDCHn trải phổ mã Cd,n=Cch,4,k, k=1 n∈{1,2}, k=3 n∈{3,4} k=2 n∈{5,6} Để 18 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA bù trừ khác hệ số trải phổ số liệu, tín hiệu trải phổ đánh trọng số hệ số khuyếch đại ký hiệu βc cho DPCCH βd cho DPDCH Các hệ số khuyếch đại tính toán SRNC gửi đến UE giai đoạn thiết lập đường truyền vô tuyến hay đặt lại cấu hình Các hệ số khuyếch đại nằm dải từ đến số giá trị βc βd luôn Luồng chip nhánh I Q sau cộng phức với ngẫu nhiên hóa mã ngẫu nhiên hóa phức ký hiệu Sdpch,n hình 3.13 Mã ngẫu nhiên hóa đồng với khung vô tuyến, nghĩa chip thứ tương ứng với đầu khung vô tuyến Hình 3.13 Trải phổ điều chế DPDCH DPCCH đường lên Các nghiên cứu cho thấy phát không liên tục đường lên gây nhiễu âm cho thiết bị âm đặt gần máy đầu cuối di động Thí dụ điển hình trường hợp nhiễu tần số khung (217 Hz=1/4,615ms) gây đầu cuối GSM Để tránh hiệu ứng này, kênh DPCCH kênh DPDCH không ghép 19 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA theo thời gian mà ghép theo mã I/Q (điều chế QPSK hai kênh) với ngẫu nhiên hoá phức Minh họa hình 3.14 cho thấy sơ đồ điều chế cho phép truyền dẫn liên tục chu kỳ im lặng có thông tin điều khiển lớp để trì hoạt động đường truyền (DPCCH) phát Hình 3.14 Truyền dẫn kênh điều khiển vật lý riêng đường lên kênh số liệu vật lý riêng đường lên có/ (DTX) số liệu người sử dụng Như minh họa hình 3.15, mã ngẫu nhiên hóa phức tạo cách quay pha chip chu kỳ ký hiệu giới hạn ±900 Bằng cách hiệu suất khuếch đại (liên quan đến tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình) UE không đổi không phụ thuộc vào tỷ số β DPDCH DPCCH Hình 3.15 Chùm tín hiệu ghép mã I/Q sử dụng ngẫu nhiên hóa phức, β biểu diễn cho tỷ số công suất DPDCH DPCCH DPCCH DPDCH ngẫu nhiên hóa mã ngẫu nhiên dài ngắn Có 224 mã ngẫu nhiên hóa dài đường lên 224 mã ngẫu nhiên ngắn 20 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA đường lên Vì sử dụng hàng triệu mã nên không cần quy hoạch mã đường lên Số mã ngẫu nhiên cho DPCH (0,…., 16777215), với SF thấp phép mã định kênh (4, 8, 16, 32, 128 256) cho phần số liệu ấn định lớp cao hơn, chẳng hạn thiết lập kết nối RRC điều khiển chuyển giao 3.3.2.2 Trải phổ điều chế kênh chung đường lên PRACH Phần trình bầy ấn định mã cho tiền tố phần tin PRACH dạng kênh chung đường lên Trải phổ ngẫu nhiên hóa phần tin PRACH minh họa Hình 3.16 Hình 3.16 Trải phổ điều chế phần tin PRACH Phần điều khiển tin PRACH trải phổ mã định kênh Cc=Cch,256,m, m=16.s+15 s (0 ≤s≤15) chữ ký tiền tố phần số liệu trải phổ mã định kênh Cd=Cch,SF,m, SF (có giá trị từ 32 đến 256) hệ số trải phổ sử dụng cho phần số liệu m=SF.s/16 Phần tin PRACH luôn trải phổ mã ngẫu nhiên hóa dài Độ dài mã ngẫu nhiên hóa sử dụng cho phần tin 10ms Có tất 8192 mã ngẫu nhiên hóa 21 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA 3.3.3 Trải phổ điều chế đường xuống 3.3.3.1 Sơ đồ trải phổ điều chế đường xuống Khái niệm trải phổ ngẫu nhiên hóa đường xuống minh họa hình 3.17 Ngoại trừ SCH (kênh đồng bộ), cặp hai bit kênh trước hết biến đổi từ nối tiếp vào song song tương ứng ký hiệu điều chế, sau đặt lên nhánh I Q Sau nhánh I Q trải phổ đến tốc độ 3,84Mcps mã định kênh Cch,SF,m Các chuỗi chip giá trị thực nhánh I Q sau ngẫu nhiên hóa mã ngẫu nhiên hóa phức để nhận dạng nguồn phát nút B, mã đựợc ký hiệu Sdl,n hình 3.17 Mã ngẫu nhiên hóa đồng với mã ngẫu nhiên hóa sử dụng cho P-CCPCH (kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp), chíp phức khung P-CCPCH nhân với chip số mã ngẫu nhiên hóa Sau trải phổ, kênh vật lý đường xuống (trừ SCH) đánh trọng số hệ số trọng số riêng ký hiệu Gi hình 3.17 P-SCH S-SCH giá trị phức đánh trọng số riêng hệ số trọng số Gp Gs Tất kênh đường xuống kết hợp với cộng phức Chuỗi nhận sau trải phổ ngẫu nhiên hóa điều chế QPSK Hình 3.17 Sơ đồ trải phổ điều chế cho tất kênh vật lý đường xuống 22 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA 3.3.3.2 Các mã trải phổ đường xuống Trên đường xuống, mã định kênh đường lên (mã OVSF) sử dụng Thông thường ô có mã mã đặt mã ngẫu nhiên hóa để dùng chung cho nhiều người sử dụng Theo quy đinh, mã định kênh dùng cho P-CPICH P-CCPCH Cch,256,0 Cch,256,1 Bộ quản lý tài nguyên RNC ấn định mã định kênh cho tất kênh khác với giới hạn SF=512 trường hợp sử dụng chuyển giao phân tập Mã OVSF thay đổi theo khung kênh PDSCH Quy tắc thay đổi sau, mã OVSF sử dụng cho kết nối phía hệ số trải phổ nhỏ mã từ nhánh cây, mã nhánh mã hệ số trải phổ thấp Nếu DSCH xếp lên nhiều PDSCH song song, quy tắc tương tự áp dụng, tất nhánh mã sử dụng mã tương ứng với hệ số trải phổ nhỏ sử dụng cho ấn định hệ số trải phổ cao 3.3.3.3 Các mã ngẫu nhiên hóa đường xuống Trên đường xuống có mã ngẫu nhiên hóa dài sử dụng Có tất 218-1=262143 mã ngẫu nhiên đánh số từ đến 262142 Các chuỗi mã ngẫu nhiên ký hiệu Sdl,n cấu trúc đoạn chuỗi Gold Để tăng tốc trình tìm ô, 8192 mã số 262143 sử dụng thực tế cắt ngắn lấy đoạn đầu 38400 chip để phù hợp với chu kỳ khung 10 ms Như minh họa hình 3.21, có mã với n=0,1,…, 8191 sử dụng Các mã chia thành 512 tập Mỗi tập gồm 16 mã (i=0…15) với mã sơ cấp 15 mã thứ cấp tập (i=0…7) với 8x16 mã hợp thành nhóm tạo nên 64 nhóm (j=0…63) 23 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA Hình 3.18 Các mã ngẫu nhiên hóa sơ cấp thứ cấp Vì thông thường ô nhận dạng mã ngẫu nhiên hoá sơ cấp, nên trình tìm kiếm ô trình tìm kiếm mã Quá trình tìm kiếm ô thực theo ba bước sau: - Tìm P-SCH (kênh đồng sơ cấp) để thiết lập đồng khe đồng ký hiệu 3.4 - Tìm S-SCH (kênh đồng thứ cấp) để thiết lập đồng khung nhóm mã - Tìm mã ngẫu nhiên hóa để nhận dạng ô Kỹ thuật chuyển giao Cũng điều khiển công suất chuyển giao mềm mềm cần phải có hệ thống thông tin di động CDMA để tránh tượng xa gần Khi MS tiến sâu vào vùng phủ sóng ô lân cận mà không BTS ô điều khiển công suất, gây nhiễu lớn cho MS ô Chuyển giao cứng tránh điều xảy tượng xa gần thời gian trễ Vì với điều khiển công suất, chuyển giao mềm mềm công cụ quan trọng để giảm nhiễu CDMA 24 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA 3.4.1 Chuyển giao mềm Hình 3.19 Chuyển giao mềm Chuyển giao mềm xảy hai hay nhiều hai đoạn ô thuộc hai BTS khác (Hình 3.19 minh hoạ cho hai BTS) MS phát đến thu từ hai BTS đồng thời Trong chuyển giao mềm MS vùng chồng lấn vùng phủ hai đoạn ô thuộc hai trạm gốc khác MS thu đồng thời thông tin người sử dụng từ BTS kết hợp chúng để có thông tin tốt Ở đường lên thông tin phát từ MS BTS thu lại chuyển đến RNC để kết hợp chung Trong trường hợp chuyển giao mềm Các BTS phát lệnh điều khiển công suất 3.4.2 Chuyển giao mềm Hình 3.20 Chuyển giao mềm Hình 3.20 biểu diễn trường hợp chuyển giao mềm Chuyển giao mềm xảy hai hay nhiều đoạn ô thuộc BTS Trong chuyển giao 25 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA mềm MS vùng chồng lấn hai vùng phủ hai đoạn ô BTS Thông tin MS BTS xảy đồng thời hai kênh giao diện vô tuyến cần sử dụng hai mã khác đường xuống để MS phân biệt hai tín hiệu Phụ thuộc ô phủ sóng, xảy chuyển giao mềm mềm đồng thời 3.4.3 Chuyển giao cứng Chuyển giao cứng xảy số trường hợp như: chuyển giao từ ô sang ô khác hai ô có tần số sóng mang khác từ ô sang ô khác ô nối đến hai RNC khác không tồn giao diện Iur hai RNC W-CDMA hỗ trợ chuyển giao cứng đến GSM Điều cần thiết triển khai W-CDMA thuê bao W-CDMA phải sử dụng GSM vùng W-CDMA chưa kịp phủ sóng 26 ... ci×ci=1 Tích hai mã khác mã tập mã: ci×cj=ck Có số bit số bit -1 mã → chip Ck giá trị chip k mã 13 N ∑ Ck = , N số N k=1 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA Bảng 3.1 cho thấy thí dụ sử dụng mã gồm... Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA bù trừ khác hệ số trải phổ số liệu, tín hiệu trải phổ đánh trọng số hệ số khuyếch đại ký hiệu βc cho DPCCH βd cho DPDCH Các hệ số khuyếch đại tính toán... 16-QAM 10 Chương Một số giải pháp kỹ thuật WCDMA Hình 3.9 Biểu đồ không gian tín hiệu QAM nhiều trạng thái 3.3 Trải phổ 3.3.1 Trải phổ WCDMA 3.1.1.1 Các hệ thống thông tin trải phổ Trong hệ thống