Bài giảng công nghệ 3g WCDMA UMTS

Khởi nguồn từ dịch vụ thoại ñắt tiền cho một số ít người ñi xe, ñến nay với sự ứng dụng ngày càng rộng rãi các thiết bị thông tin di ñộng thể hệ ba, thông tin di ñộng có thể cung cấp nhi

TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA UMTS

GIỚI THIỆU CHUNG

• Hiểu lộ trỡnh phỏt triển thụng tin di ủộng lờn 4G

• Hiểu ủược kiến trỳc tổng quỏt của một mạng thụng tin di ủộng 3G

• Hiểu các kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS: R3, R4 và R5 và chiến lược chuyển dịch GSM lên 3G UMTS

1.1.2 Cỏc chủ ủề ủược trỡnh bầy trong chương

• Lộ trỡnh phỏt triển cỏc cụng nghệ thụng tin di ủộng lờn 4G

• Kiến trỳc chung của một mạng thụng tin di ủộng 3G

• Các khái niệm về các dịch vụ chuyển mạch kênh và các dịch vụ chuyển mạch gói

• Các loại lưu lượng và các loại dịch vù mà 3G WCDMA UMTS có thể hỗ trợ

• Kiến trúc 3G WCDMA UMTS qua các phát hành khác nhau: R3, R4, R5 và R6

• Chiến lược chuyển dịch GSM lên 3G UMTS

• Học kỹ cỏc tư liệu ủược trỡnh bầy trong chương

• Tham khảo thêm các tái liệu tham khảo cuối tài liệu

LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN THÔNG TIN DI ðỘNG LÊN 4G

Lộ trỡnh phỏt triển cỏc cụng nghệ thụng tin di ủộng lờn 4G ủược cho trờn hỡnh 1.1 và lộ trỡnh nghiờn cứu phỏt triển trong 3GPP ủược cho trờn hỡnh 1.2

AMPS: Advanced Mobile Phone System

TACS: Total Access Communication System

GSM: Global System for Mobile Telecommucations

WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access

IEEE: Institute of Electrical and Electtronics Engineers

WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access

Hỡnh 1.1 Lộ trỡnh phỏt triển cỏc cụng nghệ thụng tin di ủộng lờn 4G

Hình 1.2 Lịch trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP

Hỡnh 1.3 cho thấy lộ trỡnh tăng tốc ủộ truyền số liệu trong cỏc phỏt hành của 3GPP hx

Hỡnh 1.3 Lộ trỡnh tăng tốc ủộ truyền số liệu trong cỏc phỏt hành của 3GPP

KIẾN TRÚC CHUNG CỦA MỘT HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ðỘNG 3G

Mạng thụng tin di ủộng (TTDð) 3G lỳc ủầu sẽ là mạng kết hợp giữa cỏc vựng chuyển mạch gúi (PS) và chuyển mạch kờnh (CS) ủể truyền số liệu gúi và tiếng Cỏc trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM Trên ủường phỏt triển ủến mạng toàn IP, chuyển mạch kờnh sẽ dần ủược thay thế bằng chuyển mạch gói Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực (như tiếng và video) cuối cựng sẽ ủược truyền trờn cựng một mụi trường IP bằng cỏc chuyển mạch gúi Hỡnh 1.4 dưới ủõy cho thấy thớ dụ về một kiến trỳc tổng quỏt của TTDð 3G kết hợp cả

CS và PS trong mạng lõi

RAN: Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến

BTS: Base Transceiver Station: trạm thu phát gốc

BSC: Base Station Controller: bộ ủiều khiển trạm gốc

RNC: Rado Network Controller: bộ ủiều khiển trạm gốc

CS: Circuit Switch: chuyển mạch kênh

PS: Packet Switch: chuyển mạch gói

SMS: Short Message Servive: dịch vụ nhắn tin

PSTN: Public Switched Telephone Network: mạng ủiện thoại chuyển mạch cụng cộng

PLMN: Public Land Mobile Network: mang di ủộng cụng cộng mặt ủất

Hỡnh 1.4 Kiến trỳc tổng quỏt của một mạng di ủộng kết hợp cả CS và PS

Cỏc miền chuyển mạch kờnh (CS) và chuyển mạch gúi (PS) ủược thể hiện bằng một nhúm cỏc ủơn vị chức năng lụgic: trong thực hiện thực tế cỏc miền chức năng này ủược ủặt vào cỏc thiết bị và cỏc nỳt vật lý Chẳng hạn cú thể thực hiện chức năng chuyển mạch kênh CS (MSC/GMSC) và chức năng chuyển mạch gói (SGSN/GGSN) trong một nỳt duy nhất ủể ủược một hệ thống tớch hợp cho phộp chuyển mạch và truyền dẫn cỏc kiểu phương tiện khỏc nhau: từ lưu lượng tiếng ủến lưu lượng số liệu dung lượng lớn

3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System: Hệ thống thông tin di ủộng toàn cầu) cú thể sử dụng hai kiểu RAN Kiểu thứ nhất sử dụng cụng nghệ ủa truy nhập WCDMA (Wide Band Code Devision Multiple Acces: ủa truy nhập phõn chia theo mó băng rộng) ủược gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Network: mạng truy nhập vụ tuyến mặt ủất của UMTS) Kiểu thứ hai sử dụng cụng nghệ ủa truy nhập TDMA ủược gọi là GERAN (GSM EDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vụ tuyến dưa trờn cụng nghệ EDGE của GSM) Tài liệu chỉ xột ủề cập ủến cụng nghệ duy nhất trong ủú UMTS ủược gọi là 3G WCDMA UMTS

CHUYỂN MẠCH KÊNH (CS), CHUYỂN MẠCH GÓI (PS), DỊCH VỤ CHUYỂN MẠCH KÊNH VÀ DỊCH VỤ CHUYỂN MẠCH GÓI

3G cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh như tiếng, video và các dịch vụ chuyển mạch gúi chủ yếu ủể truy nhập internet

Chuy ể n m ạ ch kờnh (CS: Circuit Switch) là sơ ủồ chuyển mạch trong ủú thiết bị chuyển mạch thực hiện các cuộc truyền tin bằng cách thiết lập kết nối chiếm một tài nguyờn mạng nhất ủịnh trong toàn bộ cuộc truyền tin Kết nối này là tạm thời, liờn tục và dành riờng Tạm thời vỡ nú chỉ ủược duy trỡ trong thời gian cuộc gọi Liờn tục vỡ nú ủược cung cấp liờn tục một tài nguyờn nhất ủịnh (băng thụng hay dung lượng và cụng suất) trong suốt thời gian cuộc gọi Dành riêng vì kết nối này và tài nguyên chỉ dành riờng cho cuộc gọi này Thiết bị chuyển mạch sử dụng cho CS trong cỏc tổng ủài của TTDð 2G thực hiện chuyển mạch kênh trên trên cơ sở ghép kênh theo thời gian trong ủú mỗi kờnh cú tốc ủộ 64 kbps và vỡ thế phự hợp cho việc truyền cỏc ứng dụng làm việc tại tốc ủộ cố ủịnh 64 kbps (chẳng hạn tiếng ủược mó hoỏ PCM)

Chuy ể n m ạ ch gúi (PS: Packet Switch) là sơ ủồ chuyển mạch thực hiện phõn chia số liệu của một kết nối thành cỏc gúi cú ủộ dài nhất ủịnh và chuyển mạch cỏc gúi này theo thụng tin về nơi nhận ủược gắn với từng gúi và ở PS tài nguyờn mạng chỉ bị chiếm dụng khi có gói cần truyền Chuyển mạch gói cho phép nhóm tất cả các số liệu của nhiều kết nối khác nhau phụ thuộc vào nội dung, kiểu hay cấu trúc số liệu thành các gói có kích thước phù hợp và truyền chúng trên một kênh chia sẻ Việc nhóm các số liệu cần truyền ủược thực hiện bằng ghộp kờnh thống kờ với ấn ủịnh tài nguyờn ủộng Cỏc cụng nghệ sử dụng cho chuyển mạch gúi cú thể là Frame Relay, ATM hoặc

Hình 1.5 cho thấy cấu trúc của CS và PS

Hình 1.5 Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS)

D ị ch v ụ chuy ể n m ạ ch kờnh (CS Service) là dịch vụ trong ủú mỗi ủầu cuối ủược cấp phỏt một kờnh riờng và nú toàn quyển sử dụng tài nguyờn của kờnh này trong thời gian cuộc gọi tuy nhiên phải trả tiền cho toàn bộ thời gian này dù có truyền tin hay khụng Dịch vụ chuyển mạch kờnh cú thể ủược thực hiện trờn chuyển mạch kờnh (CS) hoặc chuyển mạch gúi (PS) Thụng thường dịch vụ này ủược ỏp dụng cho cỏc dịch vụ thời gian thực (thoại)

D ị ch v ụ chuy ể n m ạ ch gúi (PS Service) là dịch vụ trong ủú nhiều ủầu cuối cựng chia sẻ một kờnh và mỗi ủầu cuối chỉ chiếm dụng tài nguyờn của kờnh này khi cú thụng tin cần truyền và nú chỉ phải trả tiền theo lượng tin ủược truyền trờn kờnh Dịch vụ chuyển mạch gúi chỉ cú thể ủược thực hiện trờn chuyển mạch gúi (PS) Dịch vụ này rất rất phù hợp cho các dịch vụ phi thời gian thực (truyền số liệu), tuy nhiên nhờ sự phỏt triển của cụng nghệ dịch vụ này cũng ủược ỏp dụng cho cỏc dịch vụ thời gian thực (VoIP)

Chuyển mạch gói có thể thực hiện trên cơ sở ATM hoặc IP

ATM (Asynchronous Transfer Mode: ch ế ủộ truy ề n d ị b ộ ) là cụng nghệ thực hiện phõn chia thụng tin cần phỏt thành cỏc tế bào 53 byte ủể truyền dẫn và chuyển mạch Một tế bào ATM gồm 5 byte tiờu ủề (cú chứa thụng tin ủịnh tuyến) và 48 byte tải tin (chứa số liệu của người sử dụng) Thiết bị chuyển mạch ATM cho phép chuyển mạch nhanh trờn cơ sở chuyển mạch phần cứng tham chuẩn theo thụng tin ủịnh tuyến tiờu ủề mà khụng thực hiện phỏt hiện lỗi trong từng tế bào Thụng tin ủịnh tuyến trong tiờu ủề gồm: ủường dẫn ảo (VP) và kờnh ảo (VC) ðiều khiển kết nối bằng VC (tương ứng với kênh của người sử dụng) và VP (là một bó các VC) cho phép khai thác và quản lý cú khả năng mở rộng và cú ủộ linh hoạt cao Thụng thường VP ủược thiết lập trờn cơ sở số liệu của hệ thống tại thời ủiểm xõy dựng mạng Việc sử dụng ATM trong mạng lõi cho ta nhiều cái lợi: có thể quản lý lưu lượng kết hợp với RAN, cho phép thực hiện các chức năng CS và PS trong cùng một kiến trúc và thực hiện khai thác cũng như ủiều khiển chất lượng liờn kết

Chuy ể n m ạ ch hay Router IP (Internet Protocol) cũng là một công nghệ thực hiện phõn chia thụng tin phỏt thành cỏc gúi ủược gọi là tải tin (Payload) Sau ủú mỗi gúi ủược gỏn một tiờu ủề chứa cỏc thụng tin ủịa chỉ cần thiết cho chuyển mạch Trong thụng tin di ủộng do vị trớ của ủầu cuối di ủộng thay ủổi nờn cần phải cú thờm tiờu ủề bổ sung ủể ủịnh tuyến theo vị trớ hiện thời của mỏy di ủộng Quỏ trỡnh ủịnh tuyến này ủược gọi là truyền ủường hầm (Tunnel) Cú hai cơ chế ủể thực hiện ủiều này: MIP (Mobile IP: IP di ủộng) và GTP (GPRS Tunnel Protocol: giao thức ủường hầm GPRS) Tunnel là một ủường truyền mà tại ủầu vào của nú gúi IP ủược ủúng bao vào một tiờu ủề mang ủịa chỉ nơi nhận (trong trường hợp này là ủịa chỉ hiện thời của mỏy di ủộng) và tại ủầu ra gúi IP ủược thỏo bao bằng cỏch loại bỏ tiờu ủề bọc ngoài (hỡnh 1.6)

Hình 1.6 đóng bao và tháo bao cho gói IP trong quá trình truyền tunnel

Hỡnh 1.7 cho thấy quỏ trỡnh ủịnh tuyến tunnel (chuyển mạch tunnel) trong hệ thống 3G UMTS từ tổng ủài gúi cổng (GGSN) cho một mỏy di ủộng (UE) khi nú chuyển từ vựng phục vụ của một tổng ủài gúi nội hạt (SGSN1) này sang một vựng phục vụ của một tổng ủài gúi nội hạt khỏc (SGSN2) thụng qua giao thức GTP

Hình 1.7 Thiết lập kết nối tunnel trong chuyển mạch tunnel

Vỡ 3G WCDMA UMTS ủược phỏt triển từ những năm 1999 khi mà ATM là cụng nghệ chuyển mạch gúi cũn ngự trị nờn cỏc tiờu chuẩn cũng ủược xõy dựng trờn cụng nghệ này Tuy nhiờn hiện nay và tương lai mạng viễn thụng sẽ ủược xõy dựng trên cơ sở internet vì thế các chuyển mạch gói sẽ là chuyển mạch hoặc router IP.

CÁC LOẠI LƯU LƯỢNG VÀ DỊCH VỤ ðƯỢC 3GWCDMA UMTS HỖ TRỢ

Vì TTDð 3G cho phép truyền dẫn nhanh hơn, nên truy nhập Internet và lưu lượng thụng tin số liệu khỏc sẽ phỏt triển nhanh Ngoài ra TTDð 3G cũng ủược sử dụng cho cỏc dịch vụ tiếng Núi chung TTDð 3G hỗ trợ cỏc dịch vụ tryền thụng ủa phương tiện Vỡ thế mỗi kiểu lưu lượng cần ủảm bảo một mức QoS nhất ủịnh tuỳ theo ứng dụng của dịch vụ QoS ở W-CDMA ủược phõn loại như sau:

Lo ạ i h ộ i tho ạ i (Conversational, rt) : Thông tin tương tác yêu cầu trễ nhỏ (thoại chẳng hạn)

Lo ạ i lu ồ ng (Streaming, rt) : Thụng tin một chiều ủũi hỏi dịch vụ luồng với trễ nhỏ (phân phối truyền hình thời gian thực chẳng hạn: Video Streaming)

Lo ạ i t ươ ng tác (Interactive, nrt) : đòi hỏi trả lời trong một thời gian nhất ựịnh và tỷ lệ lỗi thấp (trình duyệt Web, truy nhập server chẳng hạn)

Lo ạ i n ề n (Background, nrt) : đòi hỏi các dịch vụ nỗ lực nhất ựược thực hiện trên nền cơ sở (e-mail, tải xuống file: Video Download)

Mụi trường hoạt ủộng của 3WCDMA UMTS ủược chia thành bốn vựng với cỏc tốc ủộ bit R b phục vụ như sau:

• Vùng 1: trong nhà, ô pico, R b ≤ 2Mbps

• Vùng 2: thành phố, ô micro, R b ≤ 384 kbps

Có thể tổng kết các dịch vụ do 3GWCDMA UMTS cung cấp ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Phân loại các dịch vụ ở 3GWDCMA UMTS

Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết

Dịch vụ di ủộng Di ủộng ủầu cuối/di ủộng cỏ nhõn/di ủộng dịch vụ

Dịch vụ thông tin ủịnh vị

- Theo dừi di ủộng/ theo dừi di ủộng thụng minh

Dịch vụ âm thanh - Dịch vụ âm thanh chất lượng 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 ủộ trung bỡnh (64-144 kbps)

- Dịch vụ số liệu tốc ủộ tương ủối cao (144 kbps- 2Mbps)

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

Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết

Dịch vụ ủa phương tiện

- Dịch vụ hỡnh chuyển ủộng (384kbps- 2 Mbps)

- Dịch vụ hỡnh chuyển ủộng thời gian thực (≥ 2 Mbps)

Dịch vụ Internet ủơn giản

Dịch vụ truy nhập Web (384 kbps-2Mbps)

Dịch vụ Internet thời gian thực

Dịch vụ Internet (384 kbps-2Mbps)

Dịch vụ internet ủa phương tiện

Dịch vụ Website ủa phương tiện thời gian thực (≥ 2Mbps)

3G WCDMA UMTS ủược xõy dựng theo ba phỏt hành chớnh ủược gọi là R3, R4, R5 Trong ủú mạng lừi R3 và R4 bao gồm hai miền: miền CS (Circuit Switch: chuyển mạch kênh) và miền PS (Packet Switch: chuyển mạch gói) Việc kết hợp này phự hợp cho giai ủoạn ủầu khi PS chưa ủỏp ứng tốt cỏc dịch vụ thời gian thực như thoại và hỡnh ảnh Khi này miền CS sẽ ủảm nhiệm cỏc dịch vụ thoại cũn số liệu ủược truyền trên miền PS R4 phát triển hơn R3 ở chỗ miền CS chuyển sang chuyển mạch mềm vỡ thế toàn bộ mạng truyền tải giữa cỏc nỳt chuyển mạch ủều trờn IP Dưới ủõy ta xét ba kiến trúc 3G WCDMA UMTS nói trên.

KIẾN TRÚC 3G WCDMA UMTS R3

WCDMA UMTS R3 hỗ trợ cả kết nối chuyển mạch kênh lẫn chuyển mạch gói: ủến 384 Mbps trong miền CS và 2Mbps trong miền PS Cỏc kết nối tốc ủộ cao này ủảm bảo cung cấp một tập cỏc dich vụ mới cho người sử dụng di ủộng giống như trong cỏc mạng ủiện thoại cố ủịnh và Internet Cỏc dịch vụ này gồm: ủiện thoại cú hỡnh (Hội nghị video), õm thanh chất lượng cao (CD) và tốc ủộ truyền cao tại ủầu cuối Một tớnh năng khỏc cũng ủược ủưa ra cựng với GPRS là "luụn luụn kết nối" ủến Internet UMTS cũng cung cấp thông tin vị trí tốt hơn và vì thế hỗ trợ tốt hơn các dịch vụ dựa trên vị trí

Một mạng UMTS bao gồm ba phần: thiết bị di ủộng (UE: User Equipment), mạng truy nhập vụ tuyến mặt ủất UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Network), mạng lõi (CN: Core Network) (xem hình 1.8) UE bao gồm ba thiết bị: thiết bị ủầu cuối (TE), thiết bị di ủộng (ME) và module nhận dạng thuờ bao UMTS (USIM: UMTS Subscriber Identity Module) UTRAN gồm các hệ thống mạng vô tuyến (RNS: Radio Network System) và mỗi RNS bao gồm RNC (Radio Network Controller: bộ ủiều khiển mạng vụ tuyến) và cỏc nỳt B nối với nú Mạng lừi CN bao gồm miền chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói và HE (Home Environment: Môi trường nhà)

HE bao gồm các cơ sở dữ liệu: AuC (Authentication Center: Trung tâm nhận thực), HLR (Home Location Register: Bộ ghi ủịnh vị thường trỳ) và EIR (Equipment Identity Register: Bộ ghi nhận dạng thiết bị)

Hình 1.8 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 1.6.1 Thiết bị người sử dụng (UE)

UE (User Equipment: thiết bị người sử dụng) là ủầu cuối mạng UMTS của người sử dụng Cú thể núi ủõy là phần hệ thống cú nhiều thiết bị nhất và sự phỏt triển của nó sẽ ảnh hưởng lớn lên các ứng dụng và các dịch vụ khả dụng Giá thành giảm nhanh chúng sẽ tạo ủiều kiện cho người sử dụng mua thiết bị của UMTS ðiều này ủạt ủược nhờ tiờu chuẩn húa giao diện vụ tuyến và cài ủặt mọi trớ tuệ tại cỏc card thụng minh

Vỡ mỏy ủầu cuối bõy giờ khụng chỉ ủơn thuần dành cho ủiện thoại mà cũn cung cấp cỏc dịch vụ số liệu mới, nờn tờn của nú ủược chuyển thành ủầu cuối Cỏc nhà sản xuất chớnh ủó ủưa ra rất nhiều ủầu cuối dựa trờn cỏc khỏi niệm mới, nhưng trong thực tế chỉ một số ớt là ủược ủưa vào sản xuất Mặc dự cỏc ủầu cuối dự kiến khỏc nhau về kớch thước và thiết kế, tất cả chỳng ủều cú màn hỡnh lớn và ớt phớm hơn so với 2G Lý do chớnh là ủể tăng cường sử dụng ủầu cuối cho nhiều dịch vụ số liệu hơn và vỡ thế ủầu cuối trở thành tổ hợp của mỏy thoại di ủộng, modem và mỏy tớnh bàn tay ðầu cuối hỗ trợ hai giao diện Giao diện Uu ủịnh nghĩa liờn kết vụ tuyến (giao diện WCDMA) Nú ủảm nhiệm toàn bộ kết nối vật lý với mạng UMTS Giao diện thứ hai là giao diện Cu giữa UMTS IC card (UICC) và ủầu cuối Giao diện này tuõn theo tiêu chuẩn cho các card thông minh

Mặc dự cỏc nhà sản xuất ủầu cuối cú rất nhiều ý tưởng về thiết bị, họ phải tuõn theo một tập tối thiểu cỏc ủịnh nghĩa tiờu chuẩn ủể cỏc người sử dụng bằng cỏc ủầu cuối khỏc nhau cú thể truy nhập ủến một số cỏc chức năng cơ sở theo cựng một cỏch

Các tiêu chuẩn này gồm:

• Bàn phím (các phím vật lý hay các phím ảo trên màn hình)

• ðăng ký mật khẩu mới

• Giải chặn PIN/PIN2 (PUK)

Các phần còn lại của giao diện sẽ dành riêng cho nhà thiết kế và người sử dụng sẽ chọn cho mỡnh ủầu cuối dựa trờn hai tiờu chuẩn (nếu xu thế 2G cũn kộo dài) là thiết kế và giao diện Giao diện là kết hợp của kích cỡ và thông tin do màn hình cung cấp (màn hình nút chạm), các phím và menu

UMTS IC card là một card thụng minh ðiều mà ta quan tõm ủến nú là dung lượng nhớ và tốc ủộ bộ xử lý do nú cung cấp Ứng dụng USIM chạy trờn UICC

Trong hệ thống GSM, SIM card lưu giữ thụng tin cỏ nhõn (ủăng ký thuờ bao) cài cứng trờn card ðiều này ủó thay ủổi trong UMTS, Modul nhận dạng thuờ bao UMTS ủược cài như một ứng dụng trờn UICC ðiều này cho phộp lưu nhiều ứng dụng hơn và nhiều chữ ký (khúa) ủiện tử hơn cựng với USIM cho cỏc mục ủớch khỏc (cỏc mã truy nhập giao dịch ngân hàng an ninh) Ngoài ra có thể có nhiều USIM trên cùng một UICC ủể hỗ trợ truy nhập ủến nhiều mạng

USIM chứa cỏc hàm và số liệu cần ủể nhận dạng và nhận thực thuờ bao trong mạng UMTS Nó có thể lưu cả bản sao hồ sơ của thuê bao

Người sử dụng phải tự mỡnh nhận thực ủối với USIM bằng cỏch nhập mó PIN ðiểu này ủảm bảo rằng chỉ người sử dụng ủớch thực mới ủược truy nhập mạng UMTS Mạng sẽ chỉ cung cấp cỏc dịch vụ cho người nào sử dụng ủầu cuối dựa trờn nhận dạng USIM ủược ủăng ký

1.6.2 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS

UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network: Mạng truy nhập vô tuyến mặt ủất UMTS) là liờn kết giữa người sử dụng và CN Nú gồm cỏc phần tử ủảm bảo cỏc cuộc truyền thụng UMTS trờn vụ tuyến và ủiều khiển chỳng

UTRAN ủược ủịnh nghĩa giữa hai giao diện Giao diện Iu giữa UTRAN và CN, gồm hai phần: IuPS cho miền chuyển mạch gói và IuCS cho miền chuyển mạch kênh; giao diện Uu giữa UTRAN và thiết bị người sử dụng Giữa hai giao diện này là hai nút, RNC và nút B

RNC (Radio Network Controller) chịu trách nhiệm cho một hay nhiều trạm gốc và ủiều khiển cỏc tài nguyờn của chỳng ðõy cũng chớnh là ủiểm truy nhập dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho CN Nú ủược nối ủến CN bằng hai kết nối, một cho miền chuyển mạch gúi (ủến GPRS) và một ủến miền chuyển mạch kờnh (MSC)

Một nhiệm vụ quan trọng nữa của RNC là bảo vệ sự bí mật và toàn vẹn Sau thủ tục nhận thực và thỏa thuận khúa, cỏc khoỏ bảo mật và toàn vẹn ủược ủặt vào RNC Sau ủú cỏc khúa này ủược sử dụng bởi cỏc hàm an ninh f8 và f9

KIẾN TRÚC 3G WCDMA UMTS R4

Hình 1.10 cho thấy kiến trúc cơ sở của 3G UMTS R4 Sự khác nhau cơ bản giữa R3 và R4 là ở chỗ khi này mạng lõi là mạng phân bố và chuyển mạch mềm Thay cho việc có các MSC chuyển mạch kênh truyền thống như ở kiến trúc trước, kiến trúc chuyển mạch phõn bố và chuyển mạch mềm ủược ủưa vào

Về căn bản, MSC ủược chia thành MSC server và cổng cỏc phương tiện (MGW: Media Gateway) MSC chứa tất cả cỏc phần mềm ủiều khiển cuộc gọi, quản lý di ủộng có ở một MSC tiêu chuẩn Tuy nhiên nó không chứa ma trận chuyển mạch Ma trận chuyển mạch nằm trong MGW ủược MSC Server ủiều khiển và cú thể ủặt xa MSC Server

Hình 1.10 Kiến trúc mạng phân bố của phát hành 3GPP R4

Bỏo hiệu ủiều khiển cỏc cuộc gọi chuyển mạch kờnh ủược thực hiện giữa RNC và MSC Server ðường truyền cho cỏc cuộc gọi chuyển mạch kờnh ủược thực hiện giữa RNC và MGW Thụng thường MGW nhận cỏc cuộc gọi từ RNC và ủịnh tuyến cỏc cuộc gọi này ủến nơi nhận trờn cỏc ủường trục gúi Trong nhiều trường hợp ủường trục gói sử dụng Giao thức truyền tải thời gian thực (RTP: Real Time Transport

Protocol) trên Giao thức Internet (IP) Từ hình 1.10 ta thấy lưu lượng số liệu gói từ

RNC ủi qua SGSN và từ SGSN ủến GGSN trờn mạng ủường trục IP Cả số liệu và tiếng ủều cú thể sử dụng truyền tải IP bờn trong mạng lừi ðõy là mạng truyền tải hoàn toàn IP

Tại nơi mà một cuộc gọi cần chuyển ủến một mạng khỏc, PSTN chẳng hạn, sẽ cú một cổng cỏc phương tiện khỏc (MGW) ủược ủiều khiển bởi MSC Server cổng (GMSC server) MGW này sẽ chuyển tiếng thoại ủược ủúng gúi thành PCM tiờu chuẩn ủể ủưa ủến PSTN Như vậy chuyển ủổi mó chỉ cần thực hiện tại ủiểm này ðể thớ dụ, ta giả thiết rằng nếu tiếng ở giao diện vụ tuyến ủược truyền tại tốc ủộ 12,2 kbps, thỡ tốc ủộ này chỉ phải chuyển vào 64 kbps ở MGW giao tiếp với PSTN Truyền tải kiểu này cho phộp tiết kiệm ủỏng kể ủộ rộng băng tần nhất là khi cỏc MGW cỏch xa nhau

Giao thức ủiều khiển giữa MSC Server hoặc GMSC Server với MGW là giao thức ITU H.248 Giao thức này ủược ITU và IETF cộng tỏc phỏt triển Nú cú tờn là ủiều khiển cổng cỏc phương tiện (MEGACO: Media Gateway Control) Giao thức ủiều khiển cuộc gọi giữa MSC Server và GMSC Server cú thể là một giao thức ủiều khiển cuộc gọi bất kỳ 3GPP ủề nghị sử dụng (khụng bắt buộc) giao thức ðiều khiển cuộc gọi ủộc lập vật mang (BICC: Bearer Independent Call Control) ủược xõy dựng trên cơ sở khuyến nghị Q.1902 của ITU

Trong nhiều trường hợp MSC Server hỗ trợ cả các chức năng của GMSC Server Ngoài ra MGW cú khả năng giao diện với cả RAN và PSTN Khi này cuộc gọi ủến hoặc từ PSTN cú thể chuyển nội hạt, nhờ vậy cú thể tiết kiệm ủỏng kể ủầu tư ðể làm thớ dụ ta xột trường hợp khi một RNC ủược ủặt tại thành phố A và ủược ủiều khiển bởi một MSC ủặt tại thành phố B Giả sử thuờ bao thành phố A thực hiện cuộc gọi nội hạt Nếu không có cấu trúc phân bố, cuộc gọi cần chuyển từ thành phố A ủến thành phố B (nơi cú MSC) ủể ủấu nối với thuờ bao PSTN tại chớnh thành phố A Với cấu trỳc phõn bố, cuộc gọi cú thể ủược ủiều khiển tại MSC Server ở thành phố B nhưng ủường truyền cỏc phương tiện thực tế cú thể vẫn ở thành phố A, nhờ vậy giảm ủỏng kể yờu cầu truyền dẫn và giỏ thành khai thỏc mạng

Từ hỡnh 1.10 ta cũng thấy rằng HLR cũng cú thể ủược gọi là Server thuờ bao tại nhà (HSS: Home Subscriber Server) HSS và HLR cú chức năng tương ủương, ngoại trừ giao diện với HSS là giao diện trên cơ sở truyền tải gói (IP chẳng hạn) trong khi HLR sử dụng giao diện trên cơ sở báo hiệu số 7 Ngoài ra còn có các giao diện (không có trên hình vẽ) giữa SGSN với HLR/HSS và giữa GGSN với HLR/HSS

Rất nhiều giao thức ủược sử dụng bờn trong mạng lừi là cỏc giao thức trờn cơ sở gói sử dụng hoặc IP hoặc ATM Tuy nhiên mạng phải giao diện với các mạng truyền thống qua việc sử dụng các cổng các phương tiện Ngoài ra mạng cũng phải giao diện với cỏc mạng SS7 tiờu chuẩn Giao diện này ủược thực hiện thụng qua cổng SS7 (SS7 GW) ðõy là cổng mà ở một phớa nú hỗ trợ truyền tải bản tin SS7 trờn ủường truyền tải SS7 tiêu chuẩn, ở phía kia nó truyền tải các bản tin ứng dụng SS7 trên mạng gói (IP chẳng hạn) Các thực thể như MSC Server, GMSC Server và HSS liên lạc với cổng SS7 bằng cỏch sử dụng cỏc giao thức truyền tải ủược thiết kế ủặc biệt ủể mang cỏc bản tin SS7 ở mạng IP Bộ giao thức này ủược gọi là Sigtran.

KIẾN TRÚC 3G WCDMA UMTS R5 và R6

Bước phỏt triển tiếp theo của UMTS là ủưa ra kiến trỳc mạng ủa phương tiện IP (hỡnh 1.11) Bước phỏt triển này thể hiện sự thay ủổi toàn bộ mụ hỡnh cuộc gọi Ở ủõy cả tiếng và số liệu ủược xử lý giống nhau trờn toàn bộ ủường truyền từ ủầu cuối của người sử dụng ủến nơi nhận cuối cựng Cú thể coi kiến trỳc này là sự hội tụ toàn diện của tiếng và số liệu

Hình 1.11 Kiến trúc mạng 3GPP R5 và R6 ðiểm mới của R5 và R6 là nú ủưa ra một miền mới ủược gọi là phõn hệ ủa phương tiện IP (IMS: IP Multimedia Subsystem) ðõy là một miền mạng IP ủược thiết kế ủể hỗ trợ cỏc dịch vụ ủa phương tiện thời gian thực IP Từ hỡnh 1.11 ta thấy tiếng và số liệu không cần các giao diện cách biệt; chỉ có một giao diện Iu duy nhất mang tất cả phương tiện Trong mạng lõi giao diện này kết cuối tại SGSN và không có MGW riêng

Phõn hệ ủa phương tiện IP (IMS) chứa cỏc phần tử sau: Chức năng ủiều khiển trạng thái kết nối (CSCF: Connection State Control Function), Chức năng tài nguyên ủa phương tiện (MRF: Multimedia Resource Function), chức năng ủiều khiển cổng các phương tiện (MGCF: Media Gateway Control Function), Cổng báo hiệu truyền tải (T-SGW: Transport Signalling Gateway) và Cổng báo hiệu chuyển mạng (R-SGW: Roaming Signalling Gateway)

Một nột quan trọng của kiến trỳc toàn IP là thiết bị của người sử dụng ủược tăng cường rất nhiều Nhiều phần mềm ủược cài ủặt ở UE Trong thực tế, UE hỗ trợ giao thức khởi ủầu phiờn (SIP: Session Initiation Protocol) UE trở thành một tỏc nhõn của người sử dụng SIP Như vậy, UE cú khả năng ủiều khiển cỏc dịch vụ lớn hơn trước rất nhiều

CSCF quản lý việc thiết lập , duy trỡ và giải phúng cỏc phiờn ủa phương tiện ủến và từ người sử dụng Nú bao gồm cỏc chức năng như: phiờn dịch và ủịnh tuyến CSCF hoạt ủộng như một ủại diện Server /hộ tịch viờn

SGSN và GGSN là cỏc phiờn bản tăng cường của cỏc nỳt ủược sử dụng ở GPRS và UMTS R3 và R4 ðiểm khác nhau duy nhất là ở chỗ các nút này không chỉ hỗ trợ dịch vụ số liệu gói mà cả dịch vụ chuyển mạch kênh (tiếng chẳng hạn) Vì thế cần hỗ trợ các khả năng chất lượng dịch vụ (QoS) hoặc bên trong SGSN và GGSN hoặc ít nhất ở các Router kết nối trực tiếp với chúng

Chức năng tài nguyờn ủa phương tiện (MRF) là chức năng lập cầu hội nghi ủược sử dụng ủể hỗ trợ cỏc tớnh năng như tổ chức cuộc gọi nhiều phớa và dịch vụ hội nghị

Cổng bỏo hiệu truyền tải (T-SGW) là một cổng bỏo hiệu SS7 ủể ủảm bảo tương tác SS7 với các mạng tiêu chuẩn ngoài như PSTN T-SGW hỗ trợ các giao thức Sigtran Cổng bỏo hiệu chuyển mạng (R-SGW) là một nỳt ủảm bảo tương tỏc bỏo hiệu với cỏc mạng di ủộng hiện cú sử dụng SS7 tiờu chuẩn Trong nhiều trường hợp T- SGW và R-SGW cùng tồn tại trên cùng một nền tảng

MGW thực hiện tương tỏc với cỏc mạng ngoài ở mức ủường truyền ủa phương tiện MGW ở kiến trúc mạng của UMTS R5 có chức năng giống như ở R4 MGW ủược ủiều khiển bởi Chức năng cổng ủiều khiển cỏc phương tiện (MGCF) Giao thức ủiều khiển giữa cỏc thực thể này là ITU-T H.248

MGCF cũng liờn lạc với CSCF Giao thức ủược chọn cho giao diện này là SIP Tuy nhiên có thể nhiều nhà khai thác vẫn sử dụng nó kết hợp với các miền chuyển mạch kờnh trong R3 và R4 ðiều này cho phộp chuyển ủồi dần dần từ cỏc phiên bản R3 và R4 sang R5 Một số các cuộc gọi thoại có thể vẫn sử dụng miền CS một số cỏc dịch vụ khỏc chẳng hạn video cú thể ủược thực hiện qua R5 IMS Cấu hỡnh lai ghộp ủược thể hiện trờn hỡnh 1.12.

CHIẾN LƯỢC DỊCH CHUYỂN TỪ GSM SANG UMTS

Trong phần này ta sẽ xét chiến lược dịch chuyển từ GSM sang UMTS của hãng Alcatel Alcatel dự kiến phát triển RAN từ GSM lên 3G UMTS theo ba phát hành: 3GR1, 3GR2 và 3GR3 Với mỗi phát hành, các sản phẩm mới và các tính năng mới ủược ủưa ra

1.9.1 3GR1 : Kiến trúc mạng UMTS chồng lấn

Phỏt hành 3GP1 dựa trờn phỏt hành của 3GPP vào thỏng 3 và cỏc ủặc tả kỹ thuật vào thỏng 6 năm 2000 Phỏt hành ủầu của 3GR1 chỉ hỗ trợ UTRA-FDD và sẽ ủược triển khai chồng lấn lờn GSM Chiến lược dịch chuyển từ GSM sang UMTS phỏt hành 3GR1 ủược chia thành ba giai ủoạn ủược ký hiệu là R1.1, R1.2 và R1.3 (R: Release: phát hành) Trong các phát hành này các phần cứng và các tính năng mới ủược ủưa ra Cỏc nỳt B ủược gọi là MBS (Multistandard Base Station: trạm gốc ủa tiờu chuẩn) Tuy nhiờn MBS V1 chỉ ủơn thuần là nỳt B, chỉ MBS V2 mới thực sự ủa tiờu chuẩn và chứa các chức năng của cả nút B và BTS trong cùng một hộp máy Tương tự RNC V2 và OMC-R V2 ủược ủưa ra ủể phục vụ cho cả UMTS và GSM

Hỡnh 1.13 cho thấy kiến trỳc ủồng tồn tại GSM và UMTS ủược phỏt triển trong giai ủoạn triển khai UMTS ban ủầu (3GR1.1)

Hỡnh 1.13 Kiến trỳc ủồng tồn tại GSM và UMTS (phỏt hành 3GR1.1)

1.9.2 3GR2 : Tích hợp các mạng UMTS và GSM

Trong giai ủoạn triền khai UMTS thứ hai sự tớch hợp ủầu tiờn giữa hai mạng sẽ ủược thực hiện bằng cỏch ủưa ra cỏc thiết bị ủa tiờu chuẩn như: Nỳt B kết hợp BTS (MBS V2) và RNC kết hợp BSC (RNC V2) Các chức năng khai thác và bảo dưỡng mạng vụ tuyến cũng cú thể ủược thực hiện chung bởi cựng một OMC-R (V2) Hỡnh 1.14 mụ tả kiến trỳc mạng RAN tớch hợp của giai ủoạn hai

Hình 1.14 Kiến trúc mạng RAN tích hợp phát hành 3GR2 (R2.1)

1.9.3 3GR3 : Kiến trúc RAN thống nhất

Trong kiến trỳc RAN của phỏt hành này ủược xõy dựng trờn cơ sở phỏt hành R5 vào tháng 9 năm 2000 của 3GPP Trong phát hành này RAN chung cho cả hệ thống UMTS và GSM Cả UTRA-FDD và UTRA-TDD ủều ủược hỗ trợ Giao thức truyền tải ủược thống nhất cho GSM, E-GPRS và UMTS, ngoài ra cú thể ATM kết hợp IP GERAN (GSM/EDGE RAN) cũng sẽ ủược hỗ trợ bởi phỏt hành này của mạng Kiến trỳc RAN của 3GR1.3 ủược thể hiện trờn hỡnh 1.15

Hình 1.15 Kiến trúc RAN thống nhất của 3GR3.1

CẤU HÌNH ðỊA LÝ CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ðỘNG 3G

Do tớnh chất di ủộng của thuờ bao di ủộng nờn mạng di ủộng phải ủược tổ chức theo một cấu trỳc ủịa lý nhất ủịnh ủể mạng cú thể theo dừi ủược vị trớ của thuờ bao

1.10.1 Phân chia theo vùng mạng

Trong một quốc gia có thể có nhiều vùng mạng viễn thông, việc gọi vào một vựng mạng nào ủú phải ủược thực hiện thụng qua tổng ủài cổng Cỏc vựng mạng di ủộng 3G ủược ủại diện bằng tổng ủài cổng GMSC hoặc GGSN Tất cả cỏc cuộc gọi ủến một mạng di ủộng từ một mạng khỏc ủều ủược ủịnh tuyến ủến GMSC hoặc GGSN Tổng ủài này làm việc như một tổng ủài trung kế vào cho mạng 3G ðõy là nơi thực hiện chức năng hỏi ủể ủịnh tuyến cuộc gọi kết cuối ở trạm di ủộng GMSC/GGSN cho phộp hệ thống ủịnh tuyến cỏc cuộc gọi vào từ mạng ngoài ủến nơi nhận cuối cựng: cỏc trạm di ủộng bị gọi

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

Một mạng thụng tin di ủộng ủược phõn chia thành nhiều vựng nhỏ hơn, mỗi vựng nhỏ này ủược phục vụ bởi một MSC/VLR (hỡnh 1.16a) hay SGSN (1.16b) Ta gọi ủõy là vựng phục vụ của MSC/VLR hay SGSN

Hình 1.16 Phân chia mạng thành các vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN ðể ủịnh tuyến một cuộc gọi ủến một thuờ bao di ủộng, ủường truyền qua mạng sẽ ủược nối ủến MSC ủang phục vụ thuờ bao di ủộng cần gọi Ở mỗi vựng phục vụ MSC/VLR thụng tin về thuờ bao ủược ghi lại tạm thời ở VLR Thụng tin này bao gồm hai loại:

• Thụng tin về ủăng ký và cỏc dịch vụ của thuờ bao

• Thụng tin về vị trớ của thuờ bao (thuờ bao ủang ở vựng ủịnh vị hoặc vựng ủịnh tuyến nào)

1.10.3 Phõn chia theo vựng ủịnh vị và vựng ủịnh tuyến

Mỗi vựng phục vụ MSC/VLR ủược chia thành một số vựng ủịnh vị: LA (Location Area) (hỡnh 1.17a) Mỗi vựng phục vụ của SGSN ủược chia thành cỏc vựng ủịnh tuyến (RA: Routing Area) (1.17b)

Hỡnh 1.17 Phõn chia vựng phục vụ của MSC/VLR và SGSN thành cỏc vựng ủịnh vị (LA: Location Area) và ủịnh tuyến (RA: Routing Area)

Vựng ủịnh vị (hay vựng ủịnh tuyến là một phần của vựng phục vụ MSC/VLR (hay SGSN) mà ở ủú một trạm di ủộng cú thể chuyển ủộng tự do và khụng cần cập nhật thông tin về vị trí cho MSC/VLR (hay SGSN) quản lý vị trí này Có thể nói vùng ủịnh vị (hay vựng ủịnh tuyến) là vị trớ cụ thể nhất của trạm di ủộng mà mạng cần biết ủể ủịnh tuyến cho một cuộc gọi ủến nú Ở vựng ủịnh vị này thụng bỏo tỡm sẽ ủược phỏt quảng bỏ ủể tỡm thuờ bao di ủộng bị gọi Hệ thống cú thể nhận dạng vựng ủịnh vị bằng cỏch sử dụng nhận dạng vựng ủịnh vị (LAI: Location Area Identity) hay nhận dạng vựng ủịnh tuyến (RAI Routing Area Identity) Vựng ủịnh vị (hay vựng ủịnh tuyến) có thể bao gồm một số ô và thuộc một hay nhiều RNC, nhưng chỉ thuộc một MSC (hay một SGSN)

Vựng ủịnh vị hay vựng ủịnh tuyến ủược chia thành một số ụ (hỡnh 1.18)

Hình 1.18 Phân chia LA và RA ễ là một vựng phủ vụ tuyến ủược mạng nhận dạng bằng nhận dạng ụ toàn cầu (CGI: Cell Global Identity) Trạm di ủộng nhận dạng ụ bằng mó nhận dạng trạm gốc (BSIC:

Base Station Identity Code) Vựng phủ của cỏc ụ thường ủược mụ phỏng bằng hỡnh lục giỏc ủể tiện cho việc tớnh toỏn thiết kế

Mẫu ụ cú hai kiểu: vụ hướng ngang (omnidirectional) và phõn ủoạn (sectorized) Cỏc mẫu này ủược cho trờn hỡnh 1.19

Hình 1.19 Các kiểu mẫu ô ễ vụ hướng ngang (hỡnh 1.19a) nhận ủược từ phỏt xạ của một anten cú bỳp súng trũn trong mặt ngang (mặt phẳng song song với mặt ủất) và bỳp súng cú hướng chỳc xuống mặt ủất trong mặt ủứng (mặt phẳng vuụng gúc với mặt ủất) ễ phõn ủoạn (hỡnh 1.19b) là ụ nhận ủược từ phỏt xạ của ba anten với hướng phỏt xạ cực ủại lệch nhau 120 0 Các anten này có búp sóng dạng nửa số 8 trong mặt ngang và trong mặt ủứng bỳp súng của chỳng chỳc xuống mặt ủất Trong một số trường hợp ụ phõn ủoạn cú thể ủược tạo ra từ phỏt xạ của nhiều hơn ba anten Trong thực tế mẫu ụ cú thể rất ủa dạng tựy vào ủịa hỡnh cần phủ súng Tuy nhiờn cỏc mẫu ụ như trờn hỡnh 1.19 thường ủược sử dụng ủể thiết kế cho sơ ủồ phủ súng chuẩn

1.10.6 Tổng kết phõn chia vựng ủịa lý trong cỏc hệ thống thụng tin di ủộng 3G

Trong các kiến trúc mạng bao gồm cả miền chuyển mạch kênh và miền chuyển mạch gúi, vựng phục mạng khụng chỉ ủược phõn chia thành cỏc vựng ủịnh vị (LA) mà cũn ủược phõn chia thành cỏc vựng ủịnh tuyến (RA: Routing Area) Cỏc vựng ủịnh vị (LA: Location Area) là khỏi niệm quản lý di ủộng của miền CS kế thừa từ mạng GSM Cỏc vựng ủịnh tuyến (RA: Routing Area) là cỏc thực thể của miền PS Mạng lừi PS sử dụng RA ủể tỡm gọi Nhận dạng thuờ bao P-TMSI (Packet- Temporary Mobile Subsscriber Identity: nhận dạng thuờ bao di ủộng gúi tạm thời) là duy nhất trong một

Trong mạng truy nhập vụ tuyến, RA lại ủược chia tiếp thành cỏc vựng ủăng ký UTRAN (URA: UTRAN Registration Area) Tìm gọi khởi xướng UTRAN sử dụng URA khi kờnh bỏo hiệu ủầu cuối ủó ủược thiết lập URA khụng thể nhỡn thấy ủược ở bên ngoài UTRAN

Quan hệ giữa cỏc vựng ủược phõn cấp như cho ở hỡnh 1.20 (ụ khụng ủược thể hiện) LA thuộc 3G MSC và RA thuộc 3G SGSN URA thuộc RNC Theo dõi vị trí theo URA và ụ trong UTRAN ủược thực hiện khi cú kết nối RRC (Radio Resource Control: ủiều khiển tài nguyờn vụ tuyến) cho kờnh bỏo hiệu ủầu cuối Nếu khụng cú kết nối RRC, 3G SGSN thực hiện tỡm gọi và cập nhật thụng tin vị trớ ủược thực hiện theo RA

Hỡnh 1.20 Cỏc khỏi niệm phõn chia vựng ủịa lý trong 3G WCDMA UMTS.

TỔNG KẾT

Chương này trước hết xột tổng quan quỏ trỡnh phỏt triển thụng tin di ủộng lờn 4G Nếu cụng nghệ ủa truy nhập cho 3G là CDMA thỡ cụng nghệ ủa truy nhập cho 4G là OFDMA Sau ủú kiến trỳc mạng 3G ủược xột Mạng lừi 3G bao gồm hai vựng chuyển mạch: (1) vùng chuyển mạch các dịch vụ CS và (2) vùng chuyển mạch các dịch vụ PS Cỏc phỏt hành ủỏnh dấu cỏc mốc quan trọng phỏt triển mạng 3G WCDMA UMTS ủược xột: R3, R4, R5 và R6 R3 bao gồm hai miền chuyển mạch kờnh và chuyển mạch gúi trong ủú kết nối giữa cỏc nỳt chuyển mạch gọi là TDM (ghộp kờnh theo thời gian) R4 là sự phỏt triển của R3 trong ủú miền chuyển mạch kờnh chuyển thành chuyển mạch mềm và kết nối giữa các nút mạng bằng IP R5 và R6 hỗ trợ các dịch vụ ủa phương tiện IP hoàn toàn dựa trờn chuyển mạch gúi ðể ủỏp ứng ủược nhiệm vụ này ngoài miền chuyển mạch gúi, mạng ủược bổ sung thờm phõn hệ ủa phương tiờn IP (IMS) Cốt lừi của IMS là CSCF thực hiện khởi ủầu kết nối ủa phương tiện IP dựa trờn giao thức khởi ủầu phiờn (SIP Session Initiation Protocol) Ngoài ra IMS vẫn cũn chứa chuyển mạch mềm ủể hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch kờnh (MGCF) Hiện nay mạng 3GWCDMA UMTS ủang ở giai doạn chuyển dần từ R4 sang R5 (hỡnh 1.12) Cuối chương trỡnh bày cấu trỳc ủịa lý của một mạng thụng tin di ủụng 3G cú chứa cả vùng chuyển mạch kênh và vùng chuyển mạch gói.

CÔNG NGHỆ ðA TRUY NHẬP CỦA WCDMA

• Hiểu tổng quan trải phổ và phương phỏp ủa truy nhập của WCDMA

• Hiểu ủiều khiển cụng suất, chuyển giao mềm và mỏy thu phõn tập ủa ủường (RAKE)

• Hiểu cỏc dạng mó trải phổ và cỏc sơ ủồ ủiều chế của WCDMA

• Nguyờn lý trải phổ và ủa truy nhập phõn chia theo mó

• Mỏy thu phõn tập ủa ủường (mỏy thu RAKE)

• Cỏc dạng mó trải phổ và cỏc sơ ủồ ủiều chết ủược sử dụng cho WCDMA

• Tham khảo thêm các tài liệu tham khảo cuối tài liệu giảng dạy của khóa học

TRẢI PHỔ VÀ ðA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO MÃ

2.2.1 Các hệ thống thông tin trải phổ

Trong cỏc hệ thống thụng tin thụng thường ủộ rộng băng tần là vấn ủề quan tõm chớnh và cỏc hệ thống này ủược thiết kế ủể sử dụng càng ớt ủộ rộng băng tần càng tốt Trong cỏc hệ thống ủiều chế biờn ủộ song biờn, ủộ rộng băng tần cần thiết ủể phỏt một nguồn tớn hiệu tương tự gấp hai lần ủộ rộng băng tần của nguồn này Trong cỏc hệ thống ủiều tần ủộ rộng băng tần này cú thể bằng vài lần ủộ rộng băng tần nguồn phụ thuộc vào chỉ số ủiều chế ðối với một tớn hiệu số, ủộ rộng băng tần cần thiết cú cựng giỏ trị với tốc ủộ bit của nguồn ðộ rộng băng tần chớnh xỏc cần thiết trong trường hợp này phụ thuộc và kiểu ủiều chế (BPSK, QPSK v.v )

Trong cỏc hệ thống thụng tin trải phổ (viết tắt là SS: Spread Spectrum) ủộ rộng băng tần của tớn hiệu ủược mở rộng, thụng thường hàng trăm lần trước khi ủược phỏt 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 trỡ ủược cỏc ưu ủiểm của trải phổ

Một hệ thống thụng tin số ủược coi là SS nếu:

* Tớn hi ệ u ủượ c phỏt chi ế m ủộ r ộ ng b ă ng t ầ n l ớ n h ơ n ủộ r ộ ng b ă ng t ầ n t ố i thi ể u c ầ n thi ế t ủể phỏt thụng tin

* Tr ả i ph ổ ủượ c th ự c hi ệ n b ằ ng m ộ t mó ủộ c l ậ p v ớ i s ố li ệ u

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 cú thể nhận ủược cỏc hệ thống lai ghộp từ cỏc hệ thống núi trờn WCDMA sử dụng DSSS DSSS ủạt ủược trải phổ bằng cỏch nhõn luồng số cần truyền với một mó trải phổ cú tốc ủộ chip (R c =1/T c , T c là thời gian một chip) cao hơn nhiều tốc ủộ bit (R b =1/T b , T b là thời gian một bit) của luồng số cần phỏt Hỡnh 2.1 minh họa quỏ trỡnh trải phổ trong ủú T b T c hay R c R b Hỡnh 2.1a cho thấy sơ ủồ ủơn giản của bộ trải phổ DSSS trong ủú luồng số cần truyền x cú tốc ủộ R b ủược nhõn với một mó trải phổ c tốc ủộ R c ủể ủược luồng ủầu ra y cú tốc ủộ R c lớn hơn nhiều so với tốc ủộ R b của luồng vào Cỏc hỡnh 2.1b và 2.1b biểu thị quá trình trải phổ trong miền thời gian và miền tần số

Tại phớa thu luồng y ủược thực hiện giải trải phổ ủể khụi phục lại luồng x bằng cách nhân luồng này với mã trải phổ c giống như phía phát: x=y×c 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; T b là thời gian một bit của luồng số cần phát,

R b =1/T b là tốc ủộ bit của luồng số cần truyền; T c là thời gian một chip của mó trải phổ,

R c =1/T c là tốc ủộ chip của mó trải phổ R c R b và T b T c

Hình 2.1 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)

2.2.2 Áp dụng DSSS cho CDMA

Trong cụng nghệ ủa truy nhập phõn chia theo mó dựa trờn CDMA, một tập mó trực giao ủược sử dụng và mỗi người sử dụng ủược gỏn một mó trải phổ riờng Cỏc mó trải phổ này phải ủảm bảo ủiều kiện trực giao sau ủõy:

1 Tích hai mã giống nhau bằng 1: c i ×ci=1

2 Tích hai mã khác nhau sẽ là một mã mới trong tập mã: c i ×c j =c k

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

N ∑ = C = , trong ủú N là số chip và

C k là giá trị chip k trong một mã

Bảng 2.1 cho thấy thí dụ sử dụng bộ mã gồm tám mã trực giao: c 0 , c 1 , …, c 7 Bảng 2.2 và 2.3 cho thấy thớ dụ khi nhõn hai mó giống nhau trong bảng 1 ủược 1 và nhõn hai mó khỏc nhau trong bảng 2.1 ta ủược một mó mới

Bảng 2.1 Thí dụ bộ tám mã trực giao c 0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 c 1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 c 2 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 c 3 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 c 4 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 c 5 +1 -1 +1 -1 -1 +1 -1 +1 c 6 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 c 7 +1 -1 -1 +1 -1 +1 +1 -1

Bảng 2.2 Thớ dụ nhõn hai mó giống nhau trong bảng 1 ủược một c 1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× c 1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 c 1 ××××c 1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1

Bảng 2.3 Thớ dụ nhõn hai mó khỏc nhau trong bảng 1 ủược một mó mới trong tập 8 mã c 1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× c 3 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1

Nếu ta xột một hệ thống gồm K người sử dụng ủược xõy dựng trờn 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 x k và loại bỏ cỏc tớn hiệu khỏc (cỏc tớn hiệu này ủược gọi là nhiễu ủồng kờnh vỡ trong hệ thống CDMA chỳng ủược phỏt trờn cựng một tần số với x k ) Nhõn (2.1) với x k và ỏp dụng quy tắc trực giao núi trờn ta ủược:

Thành phần thứ nhất trong (2.2) chính là tín hiệu hữu ích còn thành phần thứ hai là nhiễu của cỏc người sử dụng cũn là nhiễu của cỏc người sử dụng khỏc ủược gọi là MAI (Multiple Access Interferrence: nhiễu ủa người sử dụng) ðể 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 mỏy phỏt như nhau tại ủầu vào mỏy thu k Hỡnh 2.2a cho thấy sơ ủồ giải trải phổ DSSS Hỡnh 2.2b cho thấy phổ của tớn hiệu tổng ủược phỏt ủi từ K mỏy phỏt 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 R b

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 tớch hỡnh chữ nhật ủược tụ ủậm trờn hỡnh 2.2.b và tổng diện tớch cỏc hình chữ nhật trắng trên hình 2.2.c: SIR=S 1 /S 2 Tỷ số này tỷ lệ với tỷ số R c /R b vì thế tỷ số R c /R b ủược gọi là ủộ lợi xử lý (TA: Processing Gain).

ðIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT

Trong trường hợp một mỏy phỏt gõy nhiễu ủến gần mỏy thu k (ủến gần nỳt B chẳng hạn), cụng suất của mỏy phỏt này tăng cao dẫn ủến MAI tăng cao, tỷ số tớn hiệu trờn nhiễu giảm mạnh và mỏy thu k khụng thể tỏch ra ủược tớn hiệu của mỡnh Hiện tượng này ủược gọi là hiện tượng gần và xa ðể trỏnh hiện tượng này hệ thống phải ủiều khiển cụng suất sao cho cụng suất thu tại nỳt B của tất cả cỏc UE ủều bằng nhau (lý tưởng) ðiều khiển cụng suất trong WCDMA ủược chia thành:

√ ðiều khiển công suất vòng hở

√ ðiều khiển công suất vòng kín ðiều khiển cụng suất vũng hở ủược thực hiện tự ủộng tại UE khi nú thực hiện thủ tục xin truy nhập Nỳt B (dựa trờn cụng suất mà nú thu ủược từ kờnh hoa tiờu phỏt ủi từ B), khi này UE chưa cú kết nối với nỳt này Cũn ủiều khiển cụng suất vũng kớn ủược thực hiện khi UE ủó kết nối với nỳt B ðiều khiển cụng suất vũng hở lại ủược chia thành:

√ ðiều khiển cụng suất vũng trong ủược thực hiện tại nỳt B ðiều khiển cụng suất vũng trong ủược thực hiện nhanh với 1500 lần trong một giõy dựa trờn so sỏnh SIR thu với SIR ủớch

√ ðiều khiển cụng suất vũng ngoài ủược thực hiện tại RNC ủể thiết lập SIR ủớch cho nỳt B ðiều khiển cụng suất này dựa trờn so sỏnh tỷ lệ lỗi khối (BLER) thu ủược với tỷ lệ ủớch.

CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG CDMA

Thụng thường chuyển giao (HO: Handover) ủược hiểu là quỏ trỡnh trong ủú kờnh lưu lượng của một UE ủược chuyển sang một kờnh khỏc ủể ủảm bảo chất lượng truyền dẫn Tuy nhiên trong CDMA khái niệm này chỉ thích hợp cho chuyển giao cứng cũn ủối với chuyển giao mềm khỏi niệm này phức tạp hơn, ta sẽ xột cụ thể trong phần dưới ủõy

Có thể chia HO thành các kiểu HO sau:

√ HO nội hệ thống xẩy ra bên trong một hệ thống WCDMA Có thể chia nhỏ HO này thành o HO nội hệ thống giữa các ô thuộc cùng môt tần số sóng mang WCDMA o HO giữa cỏc tần số (IF-HO) giữa cỏc ụ hoạt ủộng trờn cỏc tần số WCDMA khác nhau

√ HO giữa các hệ thống (IS-HO) giữa các ô thuộc hai công nghệ truy nhập vô tuyến

(RAT) khỏc nhau hay cỏc chế ủộ truy nhập vụ tuyến (RAM) khỏc nhau Trường hợp thường xuyờn xẩy ra nhất ủối với kiểu thứ nhất là HO giữa cỏc hệ thống WCDMA và GSM/EDGE Tuy nhiên cũng có thể là IS-HO giữa WCDMA và hệ thống các hệ thống CDMA khác (cdma2000 1x chẳng hạn) Thí dụ về HO giữa cỏc RAM là HO giữa cỏc chế ủộ UTRA FDD và UTRA TDD

Có thể có các thủ tục HO sau:

√ Chuyển giao cứng (HHO) là cỏc thủ tục HO trong ủú tất cả cỏc ủường truyền vụ tuyến cũ của một UE ủược giải phúng trước khi thiết lập cỏc ủường truyền vụ tuyến mới

√ Chuyển giao mềm (SHO) và chuyển giao mềm hơn (xem hình 2.3) là các thủ tục trong ủú UE luụn duy trỡ ớt nhất một ủường vụ tuyến nối ủến UTRAN Trong chuyển giao mềm UE ủồng thời ủược nối ủến một hay nhiều ụ thuộc cỏc nỳt B khác nhau của cùng một RNC (SHO nội RNC) hay thuộc các RNC khác nhau (SHO giữa cỏc RNC) Trong chuyển giao mềm hơn UE ủược nối ủến ớt nhất là hai ủoạn ụ của cựng một nỳt B SHO và HO mềm hơn chỉ cú thể xẩy ra trờn cựng một tần số sóng mang và trong cùng một hệ thống

Hình 2.3 Chuyển giao mềm (a) và mềm hơn (b)

Phụ thuộc sự tham gia trong SHO, cỏc ụ trong một hệ thống WCDMA ủược chia thành cỏc tập sau ủõy:

√ Tập tớch cực bao gồm cỏc ụ (ủoạn ụ) hiện ủang tham gia vào một kết nối SHO của

√ Tập lõn cận/ tập ủược giỏm sỏt (cả hai từ ủược sử dụng như nhau) Tập này bao gồm tất cả cỏc ụ ủược giỏm sỏt/ủo liờn tục bởi UE và hiện thời khụng cú trong tập tích cực

√ Tập ủược phỏt hiện Tập này bao gồm cỏc ụ ủược UE phỏt hiện nhưng khụng thuộc tập tích cực lẫn tập lân cận

SHO là một tớnh năng chung của hệ thống WCDMA trong ủú cỏc ụ lõn cận họat ủộng trờn cựng một tần số Trong chế ủộ kết nối, UE liờn tục ủo cỏc ụ phục vụ và cỏc ụ lõn cận (do RNC chỉ dẫn) trờn tần số súng mang hiện thời UE so sỏnh cỏc kết quả ủo với cỏc ngưỡng HO do RNC cung cấp và gửi bỏo cỏo kết quả ủo ủến RNC khi thực hiện cỏc tiờu chuẩn bỏo cỏo Vỡ thế SHO là kiểu chuyển giao ủược ủỏnh giỏ bởi ủầu cuối di ủộng (MEHO: Mobile Estimated HO) Tuy nhiờn giải thuật quyết ủịnh SHO ủược ủặt trong RNC Dựa trờn cỏc bỏo cỏo kết quả ủo nhận ủược từ UE (hoặc ủịnh kỳ hoặc ủược khởi ủộng bởi một số cỏc sự kiện nhất ủịnh), RNC lệnh cho UE bổ sung hay loại bỏ một số ô khỏi tập tích cực của mình (ASU: Active Set Apdate: cập nhật tập tích cực).

MÁY THU PHÂN TẬP ðA ðƯỜNG HAY MÁY THU RAKE

Phaủinh ủa ủường trờn kờnh vụ tuyến dẫn ủến tỏn thời và chọn lọc tần số làm hỏng tớn hiệu thu ðể ủỏnh giỏ hiện tượng tỏn thời trờn ủường truyền vụ tuyến, người ta phát ựi một xung hẹp (xung kim) và ựo ựáp ứng xung này tại phắa thu đáp ứng này là bức tranh thể hiện sự phụ thuộc cụng suất của cỏc ủường truyền khỏc nhau ủến mỏy thu vào thời gian trễ của các ựường truyền này đáp ứng này ựược gọi là lý lịch trễ cụng suất Hỡnh 2.4a cho thấy truyền súng ủa ủường và hỡnh 2.4b cho thấy thớ dụ về lý lịch trễ công suất

Hỡnh 2.4 Truyền súng ủa ủường và lý lịch trễ cụng suất

Chuỗi tớn hiệu giả ngẫu nhiờn ủược phỏt ủi ở CDMA cú thuộc tớnh là cỏc phiờn bản dịch thời của nó tại phía thu hầu như không tương quan Như vậy một tín hiệu ủược truyền từ mỏy phỏt ủến mỏy thu theo nhiều ủường khỏc nhau (thời gian trễ khỏc nhau) cú thể ủược phõn giải vào cỏc tớn hiệu phaủinh khỏc nhau bằng cỏch lấy tương quan tín hiệu thu chứa nhiều phiên bản dịch thời của chuỗi giả ngẫu nhiên Máy thu sử dụng nguyờn lý này ủược gọi là mỏy thu phõn tập ủa ủường hay mỏy thu RAKE (hỡnh 2.5)

Trong mỏy thu RAKE ủể nhận ủược cỏc phiờn bản dịch thời của chuỗi ngẫu nhiờn, tớn hiệu thu phải ủi qua ủường trễ trước khi ủược lấy tương quan và ủược kết hợp ðường trễ bao gồm nhiều mắt trễ có thời gian trễ bằng thời gian một chip T c Mỏy thu dịch ủịnh thời bản sao mó trải phổ từng chip cho từng ký hiệu thụng tin ủể giải trải phổ ký hiệu trong vùng một ký hiệu và tạo nên lý lịch trễ công suất (xem hình 2.5a) Với tham khảo lý lịch trễ công suất (bức tranh thể hiện công suất và trễ của các ủường truyền) ủược tạo ra, mỏy thu chọn cỏc ủường truyền cú cụng suất vượt ngưỡng ủể kết hợp RAKE trờn cơ sở số lượng bộ tương quan, bộ ước tớnh kờnh và bộ bự trừ thay ủổi pha (ủược gọi là cỏc ngún mỏy thu RAKE) Trong trường hợp ỏp dụng thu phõn tập khụng gian hay phõn tập giữa cỏc ủoạn ụ, lý lịch trễ cụng suất ủược tạo ra cho mỗi nhỏnh và cỏc ủường truyền ủược chọn từ lý lịch trễ cụng 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 khỏc và cỏc tớn hiệu ủa ủường của kờnh người sử dụng, nờn giỏ trị ngưỡng ủược lập dưạ trờn mức cụng suất tạp õm nền và cỏc ủường truyền cú SIR hiệu dụng (cú cụng suất thu vượt ngưỡng) ủược chọn Vỡ MS chuyển ủộng (hoặc mụi trường truyền súng thay ủổi khi MS cố ủịnh), nờn vị trớ ủường truyền (thời gian trễ) ủược kết hợp RAKE cũng sẽ thường xuyờn thay ủổi, mỏy phải ủịnh kỳ cập nhật lý lịch trễ ủường truyền và cập nhật cỏc ủường truyền ủược kết hợp RAKE trờn cơ sở lý lịch mới (quỏ trỡnh này ủược gọi là tỡm kiếm ủường truyền vỡ nú liờn quan ủến tỡm kiếm ủường truyền ủể kết hợp RAKE).

CÁC MÃ TRẢI PHỔ SỬ DỤNG TRONG WCDMA

Khỏi niệm trải phổ ủược ỏp dụng cho cỏc kờnh vật lý, khỏi niệm này bao gồm hai thao tỏc ðõu tiờn là thao tỏc ủịnh kờnh, trong ủú mỗi ký hiệu số liệu dược chuyển số giữa tốc ủộ chip và tốc ủộ ký hiệu) ủược gọi là hệ số trải phổ (SF: Spectrum Factor), hay núi một cỏch khỏc SF=R s /R c trong ủú R s là tốc ủộ ký hiệu cũn R c là tốc ủụ chip Hệ số trải phổ là một giỏ trị khả biến, ngoại trừ ủối với kờnh chia sẻ ủường xuống vật lý tốc ủộ cao (HS-PDSCH ) trong HSDPA cú SF Thao tỏc thứ hai là thao tỏc ngẫu nhiờn húa ủể tăng tớnh trực giao trong ủú một mó ngẫu nhiờn húa ủược ‘trộn’ với tớn hiệu trải phổ Mó ngẫu nhiờn hoỏ ủược xõy dựng trờn cơ sở mó Gold

Trong quỏ trỡnh ủịnh kờnh, cỏc ký hiệu số liệu ủược nhõn với một mó OVSF (Orthogonal Variable Spread Factor: mó trực giao hệ số khả biến) ủồng bộ về thời gian với biờn của ký hiệu Trong 3GPP, OVSF (hỡnh 2.6) ủược sử dụng cho cỏc tốc ủộ ký hiệu khỏc nhau và ủược ký hiệu là C ch,SF,k trong ủú SF là hệ số trải phổ của mó và k là số thứ tự mó (0≤k≤SF-1) Cỏc mó ủịnh kờnh cú cỏc tớnh chất trực giao và ủược sử dụng ủể phõn biệt cỏc thụng tin ủược phỏt ủi cựng từ một nguồn: (1) cỏc kết nối khỏc nhau trờn ủường xuống trong cựng một ụ trờn ủường xuống và giảm nhiễu nội ụ, (2) cỏc kờnh số liệu vật lý ủường lờn từ một UE Trờn ủường xuống cỏc mó OVSF trong mộ ụ bị hạn chế vỡ thế cần ủược quản lý bởi RNC, tuy nhiờn ủiều này khụng xẩy ra ủối với ủường lờn

Cần lưu ý khi chọn mó ủịnh kờnh ủể chỳng khụng tương quan với nhau Chẳng hạn khi ủó chọn mó C ch,8,4 =+1-1+1-1+1-1+1-1, khụng ủược sử dụng mó C ch,16,8 =+1-1+1-1+1- 1+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1; vì hai mã này hoàn toàn giống nhau (tích của chúng bằng 1) và chúng sẽ gây nhiễu cho nhau

Cỏc mó OVSF chỉ hiệu quả khi cỏc kờnh ủược ủồng bộ hoàn hảo tại mức ký hiệu Mất tương quan chộo do truyền súng ủa ủường ủược bự trừ bởi thao tỏc ngẫu nhiên hóa bổ sung Với thao tác ngẫu nhiên hóa, phần thực (I) và phần ảo (Q) của tín hiệu trải phổ ủược nhõn bổ sung với mó ngẫu nhiờn húa phức Mó ngẫu nhiờn húa phức ủược sử dụng ủể phõn biệt cỏc nguồn phỏt: (1) cỏc ụ khỏc nhau ủối với ủường xuống và (2) cỏc UE khỏc nhau ủối với ủường lờn Cỏc mó này cú cỏc tớnh chất tương quan tốt (trung bỡnh húa nhiễu) và luụn ủược sử dụng ủể ‘trộn’ với cỏc mó trải phổ nhưng khụng làm ảnh hưởng ủộ rộng phổ tớn hiệu và băng thụng truyền dẫn

Hỡnh 2.6 Cõy mó ủịnh kờnh ðường truyền giữa nút B và UE trong WCDMA chứa nhiều kênh Có thể chia cỏc kờnh này thành hai loại: (1) kờnh riờng ủể truyền lưu lượng và (2) kờnh chung mang cỏc thụng tin ủiều khiển và bỏo hiệu ðường truyền từ UE ủến nỳt B ủược gọi là ủường lờn, cũn ủường ngược lại từ nỳt B ủến UE ủược gọi là ủường xuống Trước hết ta xột trải phổ cho cỏc kờnh ủường lờn.

TRẢI PHỔ VÀ ðIỀU CHẾ ðƯỜNG LÊN

2.7.1 Trải phổ và ủiều chế cỏc kờnh riờng ủường lờn

Nguyên lý trải phổ cho DPDCH (Dedicated Physical Data Channel: kênh số liệu vật lý riờng, kờnh ủể truyền lưu lượng của người sử dụng) và DPCCH (Dedicated Physical Control Channel: kờnh ủiều khiển vật lý riờng; kờnh ủi cựng với DPDCH ủể mang thụng tin ủiều khiển lớp vật lý) ủược minh họa trờn hỡnh 2.7

Một DPCCH và cực ủại sỏu DPDCH song song giỏ trị thực cú thể ủược trải phổ và phỏt ủồng thời DPCCH luụn ủược trải phổ bằng mó C c =C ch,256,0 , trong ủú k=0 Nếu chỉ một kờnh DPDCH ủược phỏt trờn ủường lờn, thỡ DPDCH 1 ủược trải phổ với mó

C d,1 =C ch,SF,k , trong ủú k=SF/4 là số mó OVSF và k=SF/4 Nghĩa là nếu hệ số trải phổ SF8 thỡ k2 Nếu nhiều DPDCH ủược phỏt, thỡ tất cả DPDCH ủều cú hệ số trải phổ là 4 (tốc ủộ bit kờnh là 960kbps) và DPDCH n ủược trải phổ bởi mó C d , n =C ch,4,k , trong ủú k=1 nếu n∈{1,2}, k=3 nếu n∈{3,4} và k=2 nếu n∈{5,6} ðể bự trừ sự khỏc nhau giữa cỏc hệ số trải phổ của số liệu, tớn hiệu trải phổ ủược ủỏnh trọng số bằng cỏc hệ số khuyếch ủại ký hiệu là βc cho DPCCH và βd cho DPDCH Cỏc hệ số khuyếch ủại này ủược tớnh toỏn bởi SRNC và ủược gửi ủến UE trong giai ủoạn thiết lập ủường truyền vụ tuyến hay ủặt lại cấu hỡnh Cỏc hệ số khuyếch ủại nằm trong dải từ 0 ủến 1 và ít nhất một trong số các giá trị của βc và βd luôn luôn bằng 1 Luồng chip của các nhỏnh I và Q sau ủú ủược cộng phức với nhau và ủược ngẫu nhiờn húa bởi một mó ngẫu nhiờn húa phức ủược ký hiệu là S dpch,n trờn hỡnh 2.7 Mó ngẫu nhiờn húa này ủược ủồng bộ với khung vụ tuyến, nghĩa là chip thứ nhất tương ứng với ủầu khung vụ tuyến

Hỡnh 2.7 Trải phổ và ủiều chế DPDCH và DPCCH ủường lờn

Cỏc nghiờn cứu cho thấy mọi sự phỏt khụng liờn tục trờn ủường lờn cú thể gõy nhiễu õm thanh cho thiết bị õm thanh ủặt gần mỏy ủầu cuối di ủộng Thớ dụ ủiển hỡnh là trường hợp nhiễu tần số khung (217 Hz=1/4,615ms) gõy ra do cỏc ủầu cuối GSM ðể trỏnh hiệu ứng này, kờnh DPCCH và cỏc kờnh DPDCH khụng ủược ghộp theo thời gian mà ủược ghộp theo mó I/Q (ủiều chế QPSK hai kờnh) với ngẫu nhiờn hoỏ phức Minh họa trờn hỡnh 2.8 cho thấy sơ ủồ ủiều chế này cho phộp truyền dẫn liờn tục ngay cả trong cỏc chu kỳ im lặng khi chỉ cú thụng tin ủiều khiển lớp 1 ủể duy trỡ hoạt ủộng ủường truyền (DPCCH) là ủược phỏt

Hỡnh 2.8 Truyền dẫn kờnh ủiều khiển vật lý riờng ủường lờn và kờnh số liệu vật lý riờng ủường lờn khi cú/ khụng cú (DTX) số liệu của người sử dụng

Như minh họa trờn hỡnh 2.9, cỏc mó ngẫu nhiờn húa phức ủược tạo ra bằng cỏch quay pha giữa các chip trong một chu kỳ ký hiệu trong giới hạn ±90 0 Bằng cách này hiệu suất của bộ khuếch ủại (liờn quan ủến tỷ số cụng suất ủỉnh trờn cụng suất trung bỡnh) trong UE hầu như khụng ủổi khụng phụ thụ thuộc vào tỷ số β giữa DPDCH và DPCCH

Hỡnh 2.9 Chựm tớn hiệu ủối với ghộp mó I/Q sử dung ngẫu nhiờn húa phức, β biểu diễn cho tỷ số công suất giữa DPDCH và DPCCH

DPCCH và cỏc DPDCH cú thể ủược ngẫu nhiờn húa bằng cỏc mó ngẫu nhiờn dài hoặc ngắn Cú 2 24 mó ngẫu nhiờn húa dài ủường lờn và 2 24 mó ngẫu nhiờn ngắn ủường lờn Vỡ cú thể sử dụng ủược hàng triệu mó nờn khụng cần quy hoạch mó ủường lờn Số mó ngẫu nhiờn cho DPCH (0,…., 16777215), cựng với SF thấp nhất ủược phộp của mó ủịnh kờnh (4, 8, 16, 32, 128 và 256) cho phần số liệu ủược ấn ủịnh bởi cỏc lớp cao hơn, chẳng hạn khi thiết lập kết nối RRC hoặc khi ủiều khiển chuyển giao

2.7.2 Trải phổ và ủiều chế kờnh chung ủường lờn PRACH

Phần này sẽ trỡnh bầy ấn ủịnh mó cho tiền tố và phần bản tin của PRACH là một dạng kờnh chung ủường lờn

Trải phổ và ngẫu nhiờn húa phần bản tin PRACH ủược minh họa trờn hỡnh 2.10

Hỡnh 2.10 Trải phổ và ủiều chế phần bản tin PRACH

Phần ủiều khiển của bản tin PRACH ủược trải phổ bằng mó ủịnh kờnh

C c =C ch,256,m , trong ủú m.s+15 và s (0 ≤s≤15) là chữ ký tiền tố và phần số liệu ủược trải phổ bằng mó ủịnh kờnh C d =C ch,SF,m , trong ủú SF (cú giỏ trị từ 32 ủến 256) là hệ số trải phổ sử dụng cho phần số liệu và m=SF.s/16

Phần bản tin PRACH luụn luụn ủược trải phổ bằng mó ngẫu nhiờn húa dài ðộ dài của mó ngẫu nhiờn húa ủược sử dụng cho phần bản tin là 10ms Cú tất cả là 8192 mã ngẫu nhiên hóa.

TRẢI PHỔ VÀ ðIỀU CHẾ ðƯỜNG XUỐNG

2.8.1 Sơ ủồ trải phổ và ủiều chế ủường xuống

Khỏi niệm trải phổ và ngẫu nhiờn húa ủường xuống ủược minh họa trờn hỡnh 2.11 Ngoại trừ cỏc SCH (kờnh ủồng bộ sẽ xột trong chương 3), mỗi cặp hai bit kờnh trước hết ủược biến ủổi từ nối tiếp vào song song tương ứng một ký hiệu ủiều chế, sau ủú ủược ủặt lờn cỏc nhỏnh I và Q Sau ủú cỏc nhỏnh I và Q ủược trải phổ ủến tốc ủộ 3,84Mcps bằng cùng mỗi mã dịnh kênh C ch,SF,m Các chuỗi chip giá trị thực trên các nhỏnh I và Q sau ủú ủược ngẫu nhiờn húa bằng mó ngẫu nhiờn húa phức ủể nhận dạng nguồn phỏt nỳt B, mó này ủựợc ký hiệu là S dl,n trờn hỡnh 2.11 Mó ngẫu nhiờn húa này ủược ủồng bộ với mó ngẫu nhiờn húa sử dụng cho P-CCPCH (kờnh vật lý ủiều khiển chung sơ cấp sẽ xột trong cương 3), trong ủú chớp phức ủầu tiờn của khung P-CCPCH ủược nhõn với chip số 0 của mó ngẫu nhiờn húa này

Sau trải phổ, mỗi kờnh vật lý ủường xuống (trừ cỏc SCH) ủược ủỏnh trọng số bằng các hệ số trọng số riêng ký hiệu là G i như trên hình 2.11 P-SCH và S-SCH giá trị phức ủược ủỏnh trọng số riờng bằng cỏc hệ số trọng số G p và G s Tất cả cỏc kờnh ủường xuống ủược kết hợp với nhau bằng cộng phức Chuỗi nhận ủược sau trải phổ và ngẫu nhiờn húa ủược ủiều chế QPSK

Hỡnh 2.11 Sơ ủồ trải phổ và ủiều chế cho tất cả cỏc kờnh vật lý ủường xuống 2.8.2 Cỏc mó trải phổ ủường xuống

Trờn ủường xuống, cựng cỏc mó ủịnh kờnh như trờn ủường lờn (mó OVSF) ủược sử dụng Thụng thường mỗi ụ chỉ cú một cõy mó và mỗi cõy mó ủược ủặt dưới một mó ngẫu nhiờn húa ủể dựng chung cho nhiều người sử dụng Theo quy ủinh, cỏc mó ủịnh kờnh dựng cho P-CPICH (kờnh hoa tiờu chung sơ cấp sẽ xột trong chương 3) và P-CCPCH là C ch,256,0 và C ch,256,1 Bộ quản lý tài nguyờn trong RNC ấn ủịnh cỏc mó ủịnh kờnh cho tất cả cỏc kờnh khỏc với giới hạn SFQ2 trong trường hợp sử dụng chuyển giao phân tập

Mó OVSF cú thể thay ủổi theo từng khung trờn kờnh PDSCH (kờnh chia sẻ ủường xuống vật lý sẽ xột trong chương 3) Quy tắc thay ủổi như sau, mó (cỏc mó) OVSF ủược sử dụng cho kết nối phớa dưới hệ số trải phổ nhỏ nhất là mó từ nhỏnh cõy, mó nhỏnh cõy mó ủược chỉ ra bởi hệ số trải phổ thấp nhất này Nếu DSCH ủược sắp xếp lờn nhiều PDSCH song song, thỡ quy tắc tương tự ủược ỏp dụng, nhưng tất cỏc nhỏnh mó ủược sử dụng bởi cỏc mó này tương ứng với hệ số trải phổ nhỏ nhất ủều cú thể sử dụng cho ấn ủịnh hệ số trải phổ cao hơn

2.8.3 Cỏc mó ngẫu nhiờn húa ủường xuống

Trờn ủường xuống chỉ cú cỏc mó ngẫu nhiờn húa dài là ủược sử dụng Cú cả thẩy 2 18 -1&2143 mó ngẫu nhiờn ủược ủỏnh số từ 0 ủến 262142 Cỏc chuỗi mó ngẫu nhiờn ủược ký hiệu là S dl,n ủược cấu trỳc bằng cỏc ủoạn của chuỗi Gold ðể tăng tốc quỏ trỡnh tỡm ụ, chỉ 8192 mó trong số 262143 ủược sử dụng trong thực tế và ủược cắt ngắn lấy ủoạn ủầu 38400 chip ủể phự hợp với chu kỳ khung 10 ms Như minh họa trờn hỡnh 2.12, chỉ cú cỏc mó với n=0,1,…, 8191 ủược sử dụng Cỏc mó này ủược chia thành 512 tập Mỗi tập gồm 16 mã (i=0…15) với một mã sơ cấp và 15 mã thứ cấp 8 tập (i=0…7) với 8x16 mã hợp thành một nhóm tạo nên 64 nhóm (j=0…63)

Hình 2.12 Các mã ngẫu nhiên hóa sơ cấp và thứ cấp

Vỡ thụng thường mỗi ụ ủược nhận dạng bằng một mó ngẫu nhiờn hoỏ sơ cấp, nên quá trình tìm kiếm ô cũng là quá trình tìm kiếm mã này Quá trình tìm kiếm ô có thể ủược thực hiện theo ba bước sau:

√ Tỡm P-SCH (kờnh ủồng bộ sơ cấp) ủể thiết lập ủồng bộ khe và ủồng bộ ký hiệu

√ Tỡm S-SCH (kờnh ủồng bộ thứ cấp) ủể thiết lập ủồng bộ khung và nhúm mó

√ Tỡm mó ngẫu nhiờn húa ủể nhận dạng ụ

2.8.4 Ghộp kờnh ủa mó ủường xuống ðể tăng dung lượng kờnh ủường xuống ta cú thể sử dụng sơ ủồ ghộp kờnh ủa mã như cho ở hình 2.13

S/P: biến ủổi nối tiếp thành song song

Hỡnh 2.13 Truyền dẫn ủa mó cho ủường xuống

TỔNG KẾT

Cỏc hệ thống CDMA ủược xõy dựng trờn cơ sở trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) Việc sử dụng trải phổ cựng với cỏc mó trực giao cho phộp nhiều ủầu cuối di ủộng cú thể dùng chung một tần số Khi này tính trực giao của các mã và trải phổ cho phép một mỏy thu ủầu cuối cú thể dễ dàng tỏch ra ủược tớn hiệu của mỡnh Do sử dụng chung một tần số nên có thể áp dụng chuyển giao mềm cho CDMA Trong chuyển giao mềm một mỏy di ủộng cú thể kết nối ủến nhiều trạm gốc trờn cựng một tần số nhưng với mó trải phổ khỏc nhau Ưu ủiểm của chuyển giao mềm là khụng làm mất cuộc gọi trong quá trình chuyển giao mặc dù nó làm giảm phần nào dụng lượng ô và tăng thêm tính phức tạp hệ thống Nhưng cũng vì sử dụng chung một tần số nên có thể xẩy ra hiện tượng gần xa, trong ủú mỏy di ủộng gần trạm gốc sẽ gõy nhiễu cho cỏc người sử dụng khỏc ðể khắc phục nhược ủiểm này phải ỏp dụng ủiều khiển cụng suất nhanh cho CDMA trong ủú mày di ủộng gần trạm gốc sẽ ủược ủiều chỡnh phỏt cụng suất thấp hơn mỏy di ủộng ở xa trạm gốc ðiều khiển cụng suất nhanh trong WCDMA ủược thực hiện 1500 lần trong một giõy Một ủặc ủiểm nữa của CDMA là cỏc mó ngẫu nhiờn húa mang tớnh trực giao khỏ cao nờn cỏc ủường truyền ủến mỏy thu cú ủộ trễ khỏc nhau thời gian chip hoặc lớn hơn thời gian này ủều ủộc lập với nhau và vỡ thế cú thể sử dụng phõn tập ủa ủường (hay mỏy thu RAKE) trong CDMA Nguyờn tắc của mỏy thu RAKE là chọn một số ủường (một số ngún) cú cụng suất thu lớn hơn ngưỡng, ủồng chỉnh pha cỏc ủường này rồi cộng cụng suất thu của chỳng với nhau WCDMA sử dụng hai tầng trải phổ: (1) trải phổ bằng mó ủịnh kờnh, (2) trải phổ bằng mó nhận dạng nguồn phỏt Mó ủịnh kờnh ủược xõy dựng trờn cơ sở mó hệ số trải phổ trực giao khả biến (OVSF), trong ủú hệ số trải phổ SF=R s /R c với R s là tốc ủộ ký hiệu và R c là tốc ủộ chip Mó ngẫu nhiờn húa ủược cấu trỳc từ mó Gold WCDMA sử dụng ủiều chế QPSK cho ủường xuống và BPSK cho ủường lờn ðể giảm tỷ số cụng suất ủỉnh trờn cụng suất trung bỡnh của tớn hiệu ủiều chế, ngẫu nhiờn húa phức ủược sử dụng.

GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CỦA WCDMA UMTS

• Hiểu tổng quan về WCDMA/FDD

• Hiểu kiến trúc WCDMA và các kênh của nó

• Hiểu ủược cỏc kỹ thuật phõn tập phỏt trong WCDMA

• Kiến trúc giao diện vô tuyến của 3G WCDMA/FDD

• Các thông số lớp vật lý và quy hoạch tần số của WCDMA/FDD

• Các kiểu kênh của WCDMA/FDD

• Sơ ủồ tổng quỏt của một thiết bị thu phỏt WCDMA

• Cỏc sơ ủồ phõn tập phỏt ủược sử dụng cho WCDMA

• Cỏc sơ ủồ ủiều chế và chuyển giao trong WCDMA

• Các thông số quan trọng máy thu và máy phát vô tuyên của UE

• Tham khảo thêm các tài liệu tham khảo cuối tài liệu giảng dạy của khóa học

MỞ ðẦU

WCDMA UMTS là một trong các tiêu chuẩn của IMT-2000 nhằm phát triển của GSM ủể cung cấp cỏc khả năng cho thế hệ ba WCDMA UMTS sử dụng mạng ủa truy nhập vụ tuyến trờn cơ sở W-CDMA và mạng lừi ủược phỏt triển từ GSM/GPRS W-CDMA có thể có hai giải pháp cho giao diện vô tuyến: ghép song công phân chia theo tần số (FDD: Frequency Division Duplex) và ghép song công phân chia theo thời gian (TDD: Time Division Duplex) Cả hai giao diện này ủều sử dụng trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-CDMA) Giải phỏp thứ nhất sẽ ủược triển khai rộng rói cũn giải phỏp thứ hai chủ yếu sẽ ủược triển khai cho cỏc ụ nhỏ (Micro và Pico) Hiện nay mới chỉ cú WCDMA/FDD ủược triển khai vỡ thế trong khúa học này ta sẽ chỉ xột WCDMA/FDD

Giải pháp FDD sử dụng hai băng tần 5 MHz với hai sóng mang phân cách nhau

190 MHz: ủường lờn cú băng tần nằm trong dải phổ từ 1920 MHz ủến 1980 MHz, ủường xuống cú băng tần nằm trong dải phổ từ 2110 MHz ủến 2170 Mhz Mặc dự 5 MHz là ủộ rộng băng danh ủịnh, ta cũng cú thể chọn ủộ rộng băng từ 4,4 MHz ủến 5

MHz với nấc tăng là 200 KHz Việc chọn ủộ rộng băng ủỳng ủắn cho phộp ta trỏnh ủược nhiễu giao thoa nhất là khi khối 5 MHz tiếp theo thuộc nhà khai thỏc khỏc

Giải phỏp TDD sử dụng cỏc tần số nằm trong dải 1900 ủến 1920 MHz và từ

2010 MHz ủến 2025 MHz; ở ủõy ủường lờn và ủường xuống sử dụng chung một băng tần

Giao diện vụ tuyến của W-CDMA/FDD (ủể ủơn giản ta sẽ bỏ qua ký hiệu FDD nếu khụng xột ủến TDD) hoàn toàn khỏc với GSM và GPRS, W-CDMA sử dung phương thức trải phổ chuỗi trực tiếp với tốc ủộ chip là 3,84 Mcps Trong WCDMA mạng truy nhập vụ tuyến ủược gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) Các phần tử của UTRAN rất khác với các phần tử ở mạng truy nhập vô tuyến của GSM Vì thế khả năng sử dụng lại các BTS và BSC của GSM là rất hạn chế Một số nhà sản xuất cũng ủó cú kế hoạch nõng cấp cỏc GSM BTS cho WCDMA ðối với các nhà sản suất này có thể chỉ tháo ra một số bộ thu phát GSM từ BTS và thay vào ủú cỏc bộ thu phỏt mới cho WCDMA Một số rất ớt nhà sản suất cũn lập kế hoạch xa hơn Họ chế tạo cỏc BSC ủồng thời cho cả GSM và WCDMA Tuy nhiờn ủa phần các nhà sản suất phải thay thế GSM BSC bằng RNC mới cho WCDMA

W-CDMA sử dụng rất nhiều kiến trúc của mạng GSM, GPRS hiện có cho mạng của mỡnh Cỏc phần tử như MSC, HLR, SGSN, GGSN cú thể ủược nõng cấp từ mạng hiện cú ủể hỗ trợ ủồng thời WCDMA và GSM

Giao diện vụ tuyến của WCDMA/FDD ủược xõy dựng trờn ba kiểu kờnh: kờnh logic, kờnh truyền tải và kờnh vật lý Kờnh logic ủược hỡnh thành trờn cơ sở ủúng gúi các thông tin từ lớp cao trước khi sắp xếp vào kênh truyền tải Nhiều kênh truyền tải ủược ghộp chỳng vào kờnh vật lý Kờnh vật lý ủược xõy dựng trờn cụng nghệ ủa truy nhập CDMA kết hợp với FDMA/FDD Mỗi kờnh vật lý ủược ủặc trưng bởi một cặp tần số và một mó trải phổ Ngoài ra kờnh vật lý ủường lờn cũn ủược ủặc trưng bởi gúc pha Trong phần dưới ủõy ta trước hết ta xột kiến trỳc giao thức của giao diện vụ tuyến sau ủú ta sẽ xột giao diện vụ tuyến của WCDMA/FDD, sau ủú sẽ xột cỏc kờnh này.

KIẾN TRÚC NGĂN XẾP GIAO THỨC CỦA GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA/FDD

Kiến trỳc giao diện vụ tuyến của WCDMA ủược cho trờn hỡnh 3.1

UP: Mặt phẳng người sử dụng

CP: Mặt phẳng ủiều khiển

Hình 3.1 Kiến trúc giao thức vô tuyến cho UTRA FDD

Ngăn xếp giao thức của giao diện vô tuyến bao gồm 3 lớp giao thức:

• L ớ p v ậ t lý (L1) ðặc tả cỏc vấn ủề liờn quan ủến giao diện vụ tuyến như ủiều chế và mã hóa, trải phổ v.v

• L ớ p liờn k ế t n ố i s ố li ệ u (L2) Lập khuụn số liệu vào cỏc khối số liệu và ủảm bảo truyền dẫn tin cậy giữa cỏc nỳt lõn cận hay cỏc thực thể ủồng cấp

• L ớ p m ạ ng (L3) ðặc tả ủỏnh ủịa chỉ và ủịnh tuyến

Mỗi khối thể hiện một trường hợp của giao thức tương ứng ðường không liền nột thể hiện cỏc giao diện ủiều khiển, qua ủú giao thức RRC ủiều khiển và lập cấu hỡnh các lớp dưới

Lớp 2 ủược chia thành cỏc lớp con: MAC (Medium Access Control: ðiều khiển truy nhập mụi trường) và RLC (Radio link Control: ủiều khiển liờn kết), PDCP (Packet Data Convergence Protocol: Giao thức hội tụ số liệu gói) và BMC (Broadcast/Multicast Control: ðiều khiển quảng bỏ/ủa phương )

Lớp 3 và RLC ủược chia thành hai mặt phẳng: mặt phẳng ủiều khiển (C-Plane) và mặt phẳng người sử dụng (U-Plane) PDCP và BMC chỉ có ở mặt phẳng U

Trong mặt phẳng C lớp 3 bao gồm RRC (Radio Resource Control: ủiều khiển tài nguyên vô tuyến) kết cuối tại RAN và các lớp con cao hơn: MM (Mobility Management) và CC (Connection Management), GMM (GPRS Mobility Management), SM (Session Management) kết cuối tại mạng lõi (CN)

Lớp vật lý là lớp thấp nhất ở giao diện vụ tuyến Lớp vật lý ủược sử dụng ủể truyền dẫn ở giao diện vụ tuyến Mỗi kờnh vật lý ở lớp này ủược xỏc ủịnh bằng một tổ hợp tần số, mó ngẫu nhiờn hoỏ (mó ủịnh kờnh) và pha (chỉ cho ủường lờn) Cỏc kờnh ủược sử dụng vật lý ủể truyền thụng tin của cỏc lớp cao trờn giao diện vụ tuyến, tuy nhiờn cũng cú một số kờnh vật lý chỉ ủược dành cho hoạt ủộng của lớp vật lý ðể truyền thông tin ở giao diện vô tuyến, các lớp cao phải chuyển các thông tin này qua lớp MAC ủến lớp vật lý bằng cỏch sử dụng cỏc kờnh logic MAC sắp xếp cỏc kờnh này lờn cỏc kờnh truy ề n t ả i trước khi ủưa ủến lớp vật lý ủể lớp này sắp xếp chúng lên các kênh v ậ t lý.

CÁC THÔNG SỐ LỚP VẬT LÝ VÀ QUY HOẠCH TẦN SỐ

3.4.1 Các thông số lớp vật lý

Cỏc thụng số lớp vật lý của WCDMA ủược cho trong bảng 3.1

Bảng 3.1 Các thông số lớp vật lý W-CDMA

Sơ ủồ ủa truy nhập DS-CDMA băng rộng ðộ rộng băng tần (MHz) 5/10/15/20

Tốc ủộ chip (Mcps) (1,28)/3,84/7,68/11,52/15,36 ðộ dài khung 10 ms ðồng bộ giữa cỏc nỳt B Dị bộ/ủồng bộ

Mã hóa sửa lỗi Mã turbo, mã xoắn ðiều chế DL/UL QPSK/BPSK

Trải phổ DL/UL QPSK/OCQPSK (HPSK)

Bộ mã hóa thoại CS-ACELP/(AMR)

Tổ chức tiêu chuẩn 3GPP/ETSI/ARIB

DL: Downlink: ủường xuống; UL: Uplink: ủường lờn

OCQPSK (HPSK): Orthogonal Complex Quadrature Phase Shift Keying (Hybrid PSK) = khóa chuyển pha vuông góc trực giao

CS-ACELP: Conjugate Structure-Algebraic Code Excited Linear Prediction = Dự báo tuyến tính kớch thớch theo mó lủại số cấu trỳc phức hợp

3GPP: Third Generation Parnership Project: ðề ỏn của cỏc ủối tỏc thế hệ ba

ETSI: European Telecommunications Standards Institute: Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu

ARIB: Association of Radio Industries and Business: Liên hiệp công nghiệp và kinh doanh vô tuyến

Cỏc băng tần sử dụng cho WCDMA FDD trờn toàn cầu ủược cho trờn hỡnh 3.2a WCDMA sử dụng phõn bố tần số quy ủịnh cho IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) (hình 3.2b) như sau Ở châu Âu và hầu hết các nước châu Á băng tần IMT-2000 là 2×60 MHz (1920-1980 MHz cộng với 2110-2170 MHz) có thể sử dụng cho WCDMA/ FDD Băng tần sử dụng cho TDD ở châu Âu thay ủổi, băng tần ủược cấp theo giấy phộp cú thể là 25 MHz cho sử dụng TDD ở 1900-

1920 (TDD1) và 2020-2025 MHz (TDD2) Băng tần cho các ứng dụng TDD không cần xin phép (SPA= Self Provided Application: ứng dụng tự cấp) có thể là 2010-2020 MHz Cỏc hệ thống FDD sử dụng cỏc băng tần khỏc nhau cho ủường lờn và ủường xuống với phân cách là khoảng cách song công, còn các hệ thống TDD sử dụng cùng tần số cho cả ủường lờn và ủường xuống

UMTS quy ủịnh khai thỏc song cụng phõn chia theo tần số là chế ủộ tiờu chuẩn cho thụng tin thoại và số liệu Hoạt ủộng ủồng thời và liờn tục của cỏc mạch ủiện phỏt và thu là cỏc thay ủổi ủỏng kể nhất so với họat ủộng của GSM

Hình 3.2 Phân bố tần số cho WCDMA/FDD a) Các băng có thể dùng cho

WCDMA FDD toàn cầu; b) Băng tần IMT-2000

Băng tần cho họat ủộng FDD cho cỏc băng I, II và III ủược cho trờn hỡnh 3.3 Băng I (B1) là ấn ủịnh băng chớnh ở Chõu Âu Quy ủịnh dành hai cấp phỏt 60MHz với khoảng cỏch song cụng chuẩn 190MHz, tuy nhiờn quy ủịnh cũng cho phộp song cụng khả biến, trong ủú khoảng cỏch phỏt thu nằm trong khoảng 130 ủến 250MHz Hệ thống song cụng khả biến ủặt ra cỏc yờu cầu bổ sung ủối với thiết kế mỏy phỏt thu vỡ cỏc bộ tổ tần số mỏy phỏt và mỏy thu phải hoạt ủộng ủộc lập với nhau Băng II (B2) tỏi sử dụng băng hiện cú của hệ thống thụng tin di ủộng cỏ nhõn và dự ủịnh ủể sử dụng ở

Mỹ ủể ủảm bảo ủồng tồn tại UMTS và GSM Khoảng cỏch song cụng chỉ bằng 80MHz ủối với băng II vỡ thế ủặt ra cỏc yờu cầu khú khăn hơn ủối với phần cứng của máy thu phát

Hình 3.3 Cấp phát băng tần WCDMA/FDD

Hỡnh 3.4 cho thấy cấp phỏt băng thụng theo ủầu thầu tại Vương Quốc Anh Phổ tần ủược chia cho năm nhà khai thỏc như sau:

√ Cấp phộp A (Hutchison) nhận cấp phỏt băng kộp 14,6 MHz (tương ủương 3×5MHz với băng bảo vệ nhỏ hơn)

√ Cấp phộp B Vodafon) nhận cấp phỏt băng kộp 14,8MHz (tương ủương 3ì5MHz với băng bảo vệ nhỏ hơn)

√ Cấp phộp C (BT3G) nhận cấp phỏt băng kộp 10MHz (2ì5MHz) và băng ủơn 5MHz tại 1910 MHz

√ Cấp phép D (One2One) nhận cấp phát băng kép 10MHz (2×5MHz) và băng dơn

√ Cấp phộp E (Orange) nhận cấp phỏt băng kộp (2ì5MHz) và băng ủơn 5MHz tại 1905MHz

Hình 3.4 Thí dụ cấp phát băng tần cho năm nhà khai thác tại Vương Quốc Anh

Cấp phát tần số của ðức khác với cấp phát tần số ở Anh ở chỗ, các 10MHz băng kộp ủược cấp phỏt cho sỏu nhà khai thỏc (6ì10MHz), tất cả bốn kờnh TDD1 ủược cấp phỏt (1900 ủến 1920 MHz) cựng với một trong số cỏc kờnh TDD2 (hỡnh 3.5)

Hình 3.5 Cấp phát tần số cho sáu nhà khai thác tại ðức

Tại Việt Nam băng tần 3G ủược cấp phỏt tần số theo tỏm khe tần số như cho trong bảng 3.2, trong ủú hai hoặc nhiều nhà khai thỏc cú thể cựng tham gia xin cấp phát chung một khe

Bảng 3.2 Cấp phát tần số 3G tại Việt Nam

Khe tần số FDD TDD

* BSTx: máy phát trạm gốc

** BSRx: máy thu trạm gốc

Lý do cấp phát các kênh 5MHz khác nhau tại các nước khác nhau là ở chỗ các nhà khai thác phải quy hoạch mã và phải tránh việc sử dụng các mã gây ra nhiễu kênh lân cận trong cùng một nước hoặc các nhà khai thác khác trong nước liền kề Vì thế cần phải nghiờn cứu quan hệ giữa cỏc tổ hợp mó trải phổ và hoạt ủộng của cỏc kờnh lân cận.

CÁC KÊNH CỦA WCDMA

Cỏc kờnh của WCDMA ủược chia thành cỏc loại kờnh sau ủõy:

√ Kênh v ậ t lý (PhCH) Kênh mang số liệu trên giao diện vô tuyến Mỗi PhCH có một trải phổ mó ủịnh kờnh duy nhất ủể phõn biệt với kờnh khỏc Một người sử dụng tích cực có thể sử dụng các PhCH riêng, chung hoặc cả hai Kênh riêng là kờnh PhCH dành riờng cho một UE cũn kờnh chung ủược chia sẻ giữa cỏc UE trong một ô

√ Kờnh truy ề n t ả i (TrCH) Kờnh do lớp vật lý cung cấp cho lớp 2 ủể truyền số liệu

Cỏc kờnh TrCH ủược sắp xếp lờn cỏc PhCH

√ Kờnh Logic (LoCH) Kờnh ủược lớp con MAC của lớp 2 cung cấp cho lớp cao hơn Kờnh LoCH ủược xỏc ủịnh bởi kiểu thụng tin mà nú truyền

Núi chung cỏc kờnh logic (LoCH: Logical Channel) ủược chia thành hai nhúm: cỏc kờnh ủiều khiển (CCH: Control Channel) ủể truyền thụng tin ủiều khiển và cỏc kờnh lưu lượng (TCH: Traffic Channel) ủể truyền thụng tin của người sử dụng Cỏc kờnh logic và ứng dụng của chỳng ủược tổng kết trong bảng 3.2

Bảng 3.2 Danh sách các kênh logic

Nhóm kênh Kênh logic Ứng dụng

BCCH (Broadcast Control Channel: Kờnh ủiều khiển quảng bá)

Kờnh ủường xuống ủể phỏt quảng bỏ thông tin hệ thống

PCCH (Paging Control Channel: Kờnh ủiều khiển tỡm gọi)

Kờnh ủường xuống ủể phỏt quảng bỏ thông tin tìm gọi

CCCH (Common Control Channel: Kờnh ủiều khiển chung)

Kờnh hai chiều ủể phỏt thụng tin ủiều khiển giữa mạng và cỏc UE ðược sử dụng khi không có kết nối RRC hoặc khi truy nhập một ô mới

DCCH (Dedicated Control Channel: Kờnh ủiều khiển riêng)

Kờnh hai chiều ủiểm ủến ủiểm ủể phỏt thụng tin ủiều khiển riờng giữa

UE và mạng ðược thiết lập bởi thiết lập kết nối của RRC

DTCH (Dedicated Traffic Channel: Kênh lưu lượng riêng)

Kờnh hai chiều ủiểm ủến ủiểm riờng cho một UE ủể truyền thụng tin của người sử dụng DTCH có thể tồn tại cả ở ủường lờn lẫn ủường xuống

CTCH (Common Traffic Channel: Kênh lưu lượng chung)

Kờnh một chiều ủiểm ủa ủiểm ủể truyền thông tin của một người sử dụng cho tất cả hay một nhóm người sử dụng quy ủịnh hoặc chỉ cho một người sử dụng Kênh này chỉ có ở ủường xuống

3.5.2 Các kênh truyền tải, TrCH

Cỏc kờnh lụgic ủược lớp MAC chuyển ủổi thành cỏc kờnh truyền tải Tồn tại hai kiểu kênh truyền tải: các kênh riêng và các kênh chung ðiểm khác nhau giữa chỳng là: kờnh chung là tài nguyờn ủược chia sẻ cho tất cả hoặc một nhúm cỏc người sử dụng trong ụ, cũn kờnh kờnh riờng ủược ấn ủịnh riờng cho một người sử dụng duy nhất Các kênh truyền tải chung bao gồm: BCH (Broadcast channel: Kênh quảng bá), FACH (Fast Access Channel: Kênh truy nhập nhanh), PCH (Paging Channel: Kênh tỡm gọi), DSCH (Down Link Shared Channel: Kờnh chia sẻ ủường xuống), CPCH (Common Packet Channel: Kênh gói chung) Kênh riêng chỉ có một kênh duy nhất là DCH (Dedicated Channel: Kờnh riờng) Kờnh truyền tải chung cú thể ủược ỏp dụng cho tất cả cỏc người sử dụng trong ụ hoặc cho một người hoặc nhiều người ủặc thự Khi kờnh truyền tải chung ủược sử dụng ủể phỏt thụng tin cho tất cả cỏc ngừơi sử dụng thỡ kờnh này khụng cần cú ủịa chỉ Chẳng hạn kờnh BCH ủể phỏt thụng tin quảng bỏ cho tất cả các người sử dụng trong ô Khi kênh truyền tải chung áp dụng cho một người sử dụng ủặc thự, thỡ cần phỏt nhận dạng người sử dụng trong băng (trong bản tin sẽ ủược phỏt) Kờnh PCH là kờnh truyền tải chung ủược sử dụng ủể tỡm gọi một UE ủặc thự sẽ chứa thụng tin nhận dạng người sử dụng bờn trong bản tin phỏt

Danh sách các kênh truyền tải và ứng dụng của chúng dược cho ở bảng 3.3

Bảng 3.3 Danh sách các kênh truyền tải

Kênh truyền tải ứng dụng

Kờnh hai chiều ủược sử dụng ủể phỏt số liệu của người sử dụng ðược ấn ủịnh riờng cho người sử dụng Cú khả năng thay ủổi tốc ủộ và ủiều khiển cụng suất nhanh

Kờnh chung ủường xuống ủể phỏt thụng tin quảng bỏ (chẳng hạn thông tin hệ thống, thông tin ô)

Access Channel: Kênh truy nhập ủường xuống)

Kờnh chung ủường xuống ủể phỏt thụng tin ủiều khiển và số liệu của người sử dụng Kênh chia sẻ chung cho nhiều UE ðược sử dụng ủể truyền số liệu tốc ủộ thấp cho lớp cao hơn

Kờnh chung dường xuống ủể phỏt cỏc tớn hiệu tỡm gọi

Kờnh chung ủường lờn ủể phỏt thụng tin ủiều khiển và số liệu người sử dụng ỏp dụng trong truy nhập ngẫu nhiờn và ủược sử dụng ủể truyền số liệu thấp của người sử dụng

Packet Channel: Kênh gói chung)

Kờnh chung ủường lờn ủể phỏt số liệu người sử dụng ỏp dụng trong truy nhập ngẫu nhiờn và ủược sử dụng trước hết ủể truyền số liệu cụm

Shared Channel: Kênh chia sẻ ủường xuống)

Kờnh chung ủường xuống ủể phỏt số liệu gúi Chia sẻ cho nhiều UE Sử dụng trước hết cho truyền dẫn số liệu tốc ủộ cao

Cỏc kờnh logic ủược chuyển thành cỏc kờnh truyền tải như cho trờn hỡnh 3.6

Hỡnh 3.6 Chuyển ủổi giữa cỏc LoCH và TrCH trờn ủường lờn và ủường xuống 3.5.3 Các kênh vật lý

Một kờnh vật lý ủược coi là tổ hợp của tần số, mó ngẫu nhiờn, mó ủịnh kờnh và cả pha tương ủối (ủối với ủường lờn) Kờnh vật lý (Physical Channel) bao gồm cỏc kênh vật lý riêng (DPCH: Dedicated Physical channel) và kênh vật lý chung (CPCH: Common Physical Channel) Cỏc kờnh vật lý ủược tổng kết ở hỡnh 3.7 và bảng 3.4.

Hình 3.7 Tổng kết các kiểu kênh vật lý

Bảng 3.4 Danh sách các kênh vật lý

Channel: Kênh vật lý riêng)

Kờnh hai chiều ủường xuống/ủường lờn ủược ấn ủịnh riêng cho UE Gồm DPDCH (Dedicated Physical Control Channel: Kờnh vật lý ủiều khiển riờng) và DPCCH (Dedicated Physical Control Channel: Kênh vật lý ủiều khiển riờng) Trờn ủường xuống DPDCH và DPCCH ủược ghộp theo thời gian với ngẫu nhiờn húa phức cũn trờn ủường lờn ủược ghộp mó I/Q với ngẫu nhiên hóa phức

Kênh vật lý số liệu riêng

Khi sử dụng DPCH, mỗi UE ủược ấn ủịnh ớt nhất một DPDCH Kờnh ủược sử dụng ủể phỏt số liệu người sử dụng từ lớp cao hơn

Kờnh vật lý ủiều khiển riêng)

Khi sử dụng DPCH, mỗi UE chỉ ủược ấn ủịnh một DPCCH Kờnh ủược sử dụng ủể ủiều khiển lớp vật lý của DPCH DPCCH là kờnh ủi kốm với DPDCH chứa: cỏc ký hiệu hoa tiờu, cỏc ký hiệu ủiều khiển cụng suất (TPC: Transmission Power Control), chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải Các ký hiệu hoa tiêu cho phép mỏy thu ủỏnh giỏ hưởng ứng xung kim của kờnh vụ tuyến và thực hiện tách sóng nhất quán Các ký hiệu này cũng cần cho hoạt ủộng của anten thớch ứng (hay anten thụng minh) cú bỳp súng hẹp TPC ủể ủiều khiển cụng suất vũng kớn nhanh cho cả ủường lờn và ủường xuống TFCI thông tin cho máy thu về các thông số tức thời của cỏc kờnh truyền tải: cỏc tốc ủộ số liệu hiện thời trờn cỏc kờnh số liệu khi nhiều dịch vụ ủược sử dụng ủồng thời Ngoài ra TFCI cú thể bị bỏ qua nếu tốc ủộ số liệu cố ủịnh Kờnh cũng chứa thụng tin hồi tiếp hồi tiếp (FBI: Feeback Information) ở ủường lờn ủể ủảm bảo vòng hồi tiếp cho phân tập phát và phân tập chọn lựa

Access Channel: Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên)

Kờnh chung ủường lờn ðược sử dụng ủể mang kờnh truyền tải RACH

Packet Channel: Kênh vật lý gói chung)

Kờnh chung ủường lờn ðược sử dụng ủể mang kờnh truyền tải CPCH

Channel: Kênh hoa tiêu chung)

Kờnh chung ủường xuống Cú hai kiểu kờnh CPICH: P-CPICH (Primary CPICH: CPICH sơ cấp) và S-CPICH (Secondary CPICH: CPICH thứ cấp) P-CPICH ủảm bảo tham chuẩn nhất quỏn cho toàn bộ ụ ủể UE thu ủược SCH, P-CCPCH, AICH và PICH vỡ cỏc kờnh nay không có hoa tiêu riêng như ở các trường hợp kênh DPCH Kờnh S-CPICH ủảm bảo tham khảo nhất quỏn chung trong một phần ụ hoặc ủoạn ụ cho trường hợp sử dụng anten thông minh có búp sóng hẹp Chẳng hạn có thể sử dụng S-CPICH làm tham chuẩn cho S-CCPCH (kênh mang các bản tin tìm gọi) và các kênh DPCH ủường xuống

Channel: Kờnh vật lý ủiều khiển chung sơ cấp)

Kờnh chung ủường xuống Mỗi ụ cú một kờnh ủể truyền BCH

Channel: Kờnh vật lý ủiều khiển chung thứ cấp)

Kờnh chung ủường xuống Một ụ cú thể cú một hay nhiều S-CCPCH ðược sử dụng ủể truyền PCH và FACH

Kờnh chung ủường xuống Cú hai kiểu kờnh SCH: SCH sơ cấp và SCH thứ cấp Mỗi ô chỉ có một SCH sơ cấp và thứ cấp ðược sử dụng ủể tỡm ụ

Kờnh vật lý chia sẻ ủường xuống)

Kờnh chung ủường xuống Mỗi ụ cú nhiều PDSCH (hoặc khụng cú) ðược sử dụng ủể mang kờnh truyền tải DSCH

Indication Channel: Kênh chỉ thị bắt)

Kờnh chung ủường xuống ủi cặp với PRACH ðược sử dụng ủể ủiều khiển truy nhập ngẫu nhiờn của PRACH

Channel: Kênh chỉ thị tìm gọi)

Kờnh chung ủường xuống ủi cặp với S-CCPCH (khi kờnh này mang PCH) ủể phỏt thụng tin kết cuối cuộc gọi cho từng nhúm cuộc gọi kết cuối Khi nhận ủược thông báo này, UE thuộc nhóm kết cuối cuộc gọi thứ n sẽ thu khung vô tuyến trên S-CCPCH

Indicator Channel: Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập)

Kờnh chung ủường xuống ủi cặp với PCPCH ủể ủiều khiển truy nhập ngẫu nhiên cho PCPCH

Indicator Channel: Kênh chỉ thị phát hiện va chạm

Kờnh chung ủường xuống ủi cặp với PCPCH ðược sử dụng ủể ủiều khiển va chạm PCPCH

Indicator Channel: Kênh chỉ thị trạng thái CPCH)

Kờnh chung ủường xuống liờn kết với AP-AICH ủể phỏt thông tin về trạng thái kết nối của PCPCH

Cỏc cỏc kờnh truyền tải ủược chuyển thành cỏc kờnh vật lý như trờn hỡnh 3.8

Hỡnh 3.8 Chuyển ủổi giữa cỏc kờnh truyền tải và cỏc kờnh vật lý

Hình 3.9 cho thấy việc ghép hai kênh truyền tải lên một kênh vật lý và cung cấp chỉ thị lỗi cho từng khối truyền tải tại phía thu

TFI= Transport Format Indicator: Chỉ thị khuôn dạng truyền tải

TFCI= Transport Format Combination Indicator: Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải

Hình 3.9 Ghép các kênh truyền tải lên kênh vật lý

3.5.4 Quá trình truy nhập ngẫu nhiên RACH và truy nhập gói CPCH

Quỏ trỡnh truy nhập ngẫu nhiờn RACH và truy nhập gúi CPCH ủược cho trờn hình 3.10a và 3.10b

Hình 3.10 Các thủ tục truy nhập ngẫu nhiên RACH và truy nhập gói

Các trủ tục truy nhập ngẫu nhiên trên hình 3.10a như sau UE khởi xướng thủ tục truy nhập ngẫu nhiờn RACH bằng cỏch phỏt ủi một AP (tiền tố truy nhập) Nếu chấp nhận (OK), nỳt B phỏt AICH (chỉ thị phỏt hiện bắt) ủến UE Sau ủú UE cú thể phát bản tin trên kênh RACH (kênh truy nhập ngẫu nhiên)

Các thủ tục truy nhập ngẫu nhiên CPCH như sau Dựa trên thông tin khả dụng của từng kênh PCPCH do CSICH thông báo, UE khởi xướng thủ tục truy nhập CPCH trờn kờnh chưa sử dụng bằng cỏch phỏt ủi một AP (tiền tố truy nhập) Nếu ủược nỳt B chấp nhận (OK) UE phỏt ủi một CP (tiền tố phỏt hiện va chạm) ủể thụng bỏo rằng nú ủó chiếm kờnh này Cuối cựng nỳt B phỏt ủi CD/CA-ICH (chỉ thị phỏt hiện va chạm và ấn ủịnh kờnh) ủến UE Sau ủú UE cú thể phỏt gúi trờn kờnh CPCH (kờnh gúi chung)

3.5.5 Thí dụ về báo hiệu thiết lập cuộc gọi sử dụng các kênh logic và truyền tải

CẤU TRÚC KÊNH VẬT LÝ RIÊNG

Cấu trỳc kờnh vật lý riờng ủược trỡnh bày trờn hỡnh 3.12 Trong mụ hỡnh này mỗi cặp hai bit thể hiện một cặp I/Q (một ký hiệu) của ủiều chế QPSK Từ hỡnh vẽ ta thấy, cấu trúc khung bao gồm một chuỗi các khung vô tuyến, mỗi khung bao gồm 15 khe (dài 10 ms, chứa 38400 chip) và mỗi khe chứa 2560 chip (dài 0,667 ms) bằng một chu kỳ ủiều khiển cụng suất (tần số ủiều khiển cụng suất là 1500 lần trong một giõy)

Hỡnh 3.12 Cấu trỳc kờnh vật lý riờng cho ủường lờn và ủường xuống

C ấ u trỳc kờnh v ậ t lý riờng ủườ ng lờn cho m ộ t khe (một chu kỳ ủiều khiển cụng suất) ủược cho trờn hỡnh 3.12 Thụng tin riờng lớp cao hơn bao gồm số liệu người sử dụng và bỏo hiệu ủược mang bởi DPDCH ủường lờn và thụng tin ủiều khiển tạo ra bởi lớp 1 ủược mang bởi DPCCH DPCCH bao gồm cỏc ký hiệu hoa tiờu quy ủịnh trước (ủược sử dụng ủể ước tớnh kờnh và tỏch súng nhất quỏn), cỏc lệnh ủiều khiển công suất (TPC: Transmit Power Control), thông tin phản hồi (FBI: Feedback Information) cho phân tập phát vòng kín và kỹ thuật phân tập chọn trạm (SSDT: Site Selection Diversity Technique), TFCI (tùy chọn) Có thể không có, một hay một số (nhiều nhất là 6) kênh DPDCH trên một liên kết vô tuyến, nhưng chỉ có một DPCCH cho liờn kết này DPDCH (hoặc cỏc DPDCH) và DPCCH ủược ghộp chung theo mó I/Q với ngẫu nhiên hóa phức

C ấ u trỳc kờnh v ậ t lý riờng ủườ ng xu ố ng ủược mụ tả trờn hỡnh 3.12.Trờn ủường xuống kờnh riờng (DPCH) ủường xuống bao gồm DPDCH ủường xuống và DPCCH ủường xuống ghộp theo thời gian với ngẫu nhiờn húa phức Số liệu riờng ủược tạo ra tại cỏc mức cao hơn trờn DPDCH ủược ghộp theo thời gian với cỏc bit hoa tiờu, cỏc lệnh TPC và cỏc bit TFCI (tựy chọn) ủược tạo ra tại lớp vật lý

TFCI có thể có hoặc không có, nếu không có các bit TFCI, DTX (phát không liờn tục) ủược sử dụng trong trường tương ứng.

SƠ ðỒ TỔNG QUÁT MÁY PHÁT VÀ MÁY THU WCDMA

Hỡnh 3.13 cho thấy sơ ủồ khối của mỏy phỏt vụ tuyến (hỡnh 3.13a) và mỏy thu vô tuyến (3.13b) trong W-CDMA Lớp 1 (lớp vật lý) bổ sung CRC cho từng khối truyền tải (TB: Transport Block) là ủơn vị số liệu gốc cần xử lý nhận ủược từ lớp MAC ủể phỏt hiện lỗi ở phớa thu Sau ủú số liệu ủược mó hoỏ kờnh và ủan xen Số liệu sau ủan xen ủược bổ sung thờm cỏc bit hoa tiờu và cỏc bit ủiều khiển cụng suất phỏt (TPC: Transmit Power Control)), ủược sắp xếp lờn cỏc nhỏnh I và Q của QPSK và ủược trải phổ hai lớp (trải phổ và ngẫu nhiờn hoỏ) Chuỗi chip sau ngẫu nhiờn hoỏ ủược giới hạn trong băng tần 5 MHz bằng bộ lọc Niquist cosin tăng căn hai (hệ số dốc bằng 0,22) và ủược biến ủổi vào tương tự bằng bộ biến ủổi số vào tương tự (D/A) ủể ủưa lờn ủiều chế vuụng gúc cho súng mang Tớn hiệu trung tần (IF) sau ủiều chế ủược biến ủổi nõng tần vào súng vụ tuyến (RF) trong băng tần 2 GHz, sau ủú ủược ủưa lờn khuyếch ủại trước khi chuyển ủến anten ủể phỏt vào khụng gian

Tại phớa thu, tớn hiệu thu ủược bộ khuyếch ủại ủại tạp õm thấp (LNA) khuyếch ủại, ủược biến ủổi vào trung tần (IF) thu rồi ủược khuyếch ủại tuyến tớnh bởi bộ khuyếch ủại AGC (tự ủiều khuyếch) Sau khuyếch dại AGC tớn hiệu ủược giải ủiều chế ủể ủược cỏc thành phần I và Q Cỏc tớn hiệu tương tự của cỏc thành phần này ủược biến ủổi vào số tại bộ biến ủổi A/D, ủược lọc bởi bộ lọc Nyquist cosine tăng căn hai và ủược phõn chia theo thời gian vào một số thành phần ủường truyền cú cỏc thời gian trễ truyền sóng khác nhau Máy thu RAKE chọn các thành phần lớn hơn một ngưỡng cho trước) Sau giải trải phổ cho cỏc thành phần này, chỳng ủược kết hợp bởi bộ kết hợp mỏy thu RAKE, tớn hiệu tổng ủược giải ủan xen, giải mó kờnh (giải mó sửa lỗi), ủược phõn kờnh thành cỏc khối truyền tải TB và ủược phỏt hiện lỗi Cuối cựng chỳng ủược ủưa ủến lớp cao hơn

Hỡnh 3.13 Sơ ủồ khối mỏy phỏt tuyến (a) và mỏy thu vụ tuyến (b)

PHÂN TẬP PHÁT

Khi nhiều anten thu ủược sử dụng, ta núi mỏy thu sử dụng phõn tập anten thu (Rx) Phõn tập Rx cú thể ủược sử dụng tại nỳt B ủể tăng dung lượng ủường lờn và vùng phủ sóng Do giá thành và không gian chiếm lớn, phân tập anten thu không phổ biến tại mỏy ủầu cuối ðể khắc phục nhược ủiểm này WCDMA sử dụng phõn tập phỏt cho mỏy ủầu cuối Tồn tại hai kỹ thuật phõn tập phỏt ở WCDMA: Phõn tập vũng hở và phân tập vòng kín

Phõn tập phỏt vũng hở sử dụng bộ mó húa ủược gọi là STTD (Space time Transmit Diversity: phõn tập phỏt khụng gian thời gian) Sơ ủồ mỏy phỏt và mỏy thu sử dụng STTD ủược cho trờn hỡnh 3.14a và 3.14b

MF: Matched Filter: Bộ lọc phối hợp

Hình 3.14 Phân tập phát vòng hở của WCDMA

STTD ủược xõy dựng trờn cơ sở mó Alamouti như sau :

X (3.1) trong ủú cột 1 chứa cỏc ký hiệu ủược phỏt ủi từ anten 1 cũn cột 2 chứa cỏc ký hiệu ủược phỏt ủi từ anten 2 Cỏc ký hiệu này là cỏc ký hiệu ủiều chế QPSK (xem hỡnh 3.15)

Hỡnh 3.15 Bộ ủiều chế STTD sử dụng mó khối khụng gian thời gian trực giao (O-

R3 và R4 sử dụng hai khỏi niệm phõn tập phỏt vũng kớn Trong cả hai chế ủộ này, thụng tin ủồng chỉnh pha ủược phỏt trờn một kờnh hồi tiếp nhanh (tốc ủộ 1500 bps) cho phộp chọn 4 hoặc 16 khả năng trọng số bỳp súng Cả hai khỏi niệm này ủều có thể coi là truyền dẫn nhất quán (tạo búp thích ứng kênh) với sử dụng cân bằng kênh và các chiến lược báo hiệu hồi tiếp khác nhau Kiến trúc máy phát và máy thu nút B ủược cho trờn hỡnh 3.16a và 3.16b

Hình 3.16 Phân tập phát vòng kín của WCDMA

Trong cả hai chế ủộ trọng số phỏt ủược lựa chọn theo thủ tục dưới ủõy:

• ðầu cuối ủo cỏc kờnh hoa tiờu chung CPICH1 và CPICH2 ủược phỏt trờn anten

• ðầu cuối nhận ủược ước tớnh kờnh cho ủường truyền h 1 và h 2

• Vectơ trọng số phỏt cần thiết W(w 1, w 2 ) ủược xỏc ủịnh, ủược lượng tử và ủược gửi ủến BTS trong trường FBI của kờnh DCCH.

ðIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG WCDMA

CDMA rất nhạy cảm với ủiều khiển cụng suất: ủể hệ thống WCDMA hoạt ủộng bỡnh thường, cần cú một cơ chế ủiều khiển cụng suất tốt ủể duy trỡ tỉ số tớn hiệu trờn nhiễu (SIR) tại mức cho phộp Vỡ nhiều người sử dụng cựng truyền ủồng thời trờn

Tồn tại hai kiểu ủiều khiển cụng suất:

1 ðiều khiển công suất vòng hở: cho các kênh chung

2 ðiều khiển công suất vòng kín: cho các kênh riêng DPDCH/DPCCH và chia sẻ DSCH ðiều khiển cụng suất vũng hở thường ủược UE trước khi truy nhập mạng và nỳt

B trong quỏ trỡnh thiết lập ủường truyền vụ tuyến sử dụng ủể ước lượng cụng suất cần phỏt trờn ủường lờn dựa trờn cỏc tớnh toỏn tổn hao ủường truyền trờn ủường xuống và tỷ số tín hiệu trên nhiễu yêu cầu ðiều khiển công suất vòng kín có nhiêm vụ giảm nhiễu trong hệ thống bằng cỏch duy trỡ chất lượng thụng tin giữa UE và UTRAN (ủường truyền vụ tuyến) gần nhất với mức chất lượng tối thiểu yờu cầu ủối kiểu dịch vụ mà người sử dụng ủũi hỏi ðiều khiển cụng suất vũng kớn bao gồm hai phần: ủiều khiển cụng suất nhanh vũng trong tốc ủộ 1500 Hz và ủiều khiển cụng suất chậm vũng ngoài tốc ủộ 10-100Hz

3.9.1 Thớ dụ về ủiều khiển cụng suất vũng hở cho PRACH

Dựa trờn tớnh toỏn của PC vũng hở, UE thiết lập cỏc cụng suất ban ủầu cho tiền tố kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý (PRACH) Trong thủ tục truy nhập ngẫu nhiên (xem phần 3.5.4), UE thiết lập cụng suất phỏt tiền tố ủầu tiờn như sau:

Preamble_Initial_power = CPICH_Tx_power – CPICH _RSCP

+ UL_interference + UL_required_CI (3.2) trong ủú CPICH_Tx-power là cụng suất phỏt của P-CPICH, CPICH _RSCP là cụng suất P-CPICH thu tại UE, CPICH_Tx_power – CPICH _RSCP là ước tính suy hao ủường truyền từ nỳt B ủến UE UL_interferrence (ủược gọi là ‘tổng cụng suất thu băng rộng’) ủược ủo tại nỳt B và ủược phỏt quảng bỏ trờn BCH, UL_required_CI là hằng số tương ứng với tỷ số tớn hiệu trờn nhiễu ủược thiết lập trong quỏ trỡnh quy hoạch mạng vô tuyến

3.9.2 ðiều khiển cụng suất vũng kớn ủường lờn

Sơ ủồ ủiều khiển cụng suất vũng kớn ủường lờn ủựcc cho trờn hỡnh 3.17.

Hỡnh 3.17 Nguyờn lý ủiều khiển cụng suất vũng kớn ủường lờn

3.9.2.1 ðiều khiển cụng suất vũng trong ủường lờn

Phương phỏp ủiều khiển cụng suất nhanh vũng kớn lờn như sau (xem hỡnh 3.17) Nỳt B thường xuyờn ước tớnh tỷ số tớn hiệu trờn nhiễu thu ủược (SIR= Signal to Interference Ratio) trờn hoa tiờu ủường lờn trong UL DPCCH và so sỏnh nú với tỷ số SIR ủớch (SIR ủớch ) Nếu SIR ướctớnh cao hơn SIR ủớch thỡ nỳt B thiết lập bit ủiều khiển cụng suất trong DPCCH TPC=0 ủể lệnh UE hạ thấp cụng suất (Tựy vào thiết lập cấu hỡnh: 1dB chẳng hạn) , trỏi lại nú thiết lập bit ủiều khiển cụng suất trong DPCCH TPC=1 ủể ra lệnh UE tăng cụng suất (1dB chẳng hạn) Chu kỳ ủo-lệnh-phản ứng này ủược thực hiện 1500 lần trong một giõy (1,5 KHz) ở W-CDMA Tốc ủộ này sẽ cao hơn mọi sự thay ủổi tổn hao ủường truyền và thậm chớ cú thể nhanh hơn phaủinh nhanh khi MS chuyển ủộng tốc ủộ thấp

3.9.2.2 ðiều khiển cụng suất vũng ngoài ủường lờn ðiều khiển cụng suất vũng ngoài thực hiện ủiều chỉnh giỏ trị SIR ủớch ở nỳt B cho phự hợp với yờu cầu của từng ủường truyền vụ tuyến ủể ủạt ủược chất lượng cỏc ủường truyền vụ tuyến như nhau Chất lượng của cỏc ủường truyền vụ tuyến thường ủược ủỏnh giỏ bằng tỷ số bit lỗi (BER: Bit Error Rate) hay tỷ số khung lỗi (FER Frame Error Rate) Lý do cần ủặt lại SIR ủớch như sau SIR yờu cầu (tỷ lệ với E c /N 0 ) chẳng hạn là FER=1% phụ thuộc vào tốc ủộ của MS và ủặc ủiểm truyền nhiều ủường Nếu ta ủặt SIR ủớch ủớch cho trường hợp xấu nhất (cho tốc cao ủộ nhất) thỡ sẽ lóng phớ dung lượng cho cỏc kết nối ở tốc ủộ thấp Như vậy tốt nhất là ủể SIR ủớch thả nổi xung quanh giỏ trị tối thiểu ủỏp ứng ủược yờu cầu chất lượng ðể thực hiện ủiều khiển cụng suất vũng ngoài, mỗi khung số liệu của người sử dụng ủược gắn chỉ thị chất lượng khung là CRC Nếu kiểm tra CRC cho thấy BLER ướctớnh > BLER ủớch thỡ SIR ủớch sẽ bị giảm ủi một nấc bằng ∆SIR, trỏi lại nú sẽ ủược tăng lờn một nấc bằng ∆SIR Lý do ủặt ủiều khiển vũng ngoài ở RNC vỡ chức năng này thực hiện sau khi thực hiện kết hợp các tín hiệu ở chuyển giao mềm

3.9.3 ðiều khiển cụng suất vũng kớn ủường xuống ðiều khiển cụng suất vũng kớn ủược minh họa trờn hỡnh 3.18 UE nhận ủược BLER ủớch từ lớp cao hơn do RNC thiết lập cựng với cỏc thụng số ủiều khiển khỏc Dựa trờn BLER ủớch nhận ủược từ RNC, nú thực hiện ủiều khiển cụng suất vũng ngoài bằng cỏch tớnh toỏn SIR ủớch cho ủiều kiển cụng suất vũng kớn nhanh ủường xuống

UE ước tớnh SIR ủường xuống từ cỏc ký hiệu hoa tiờu của DL DPCCH Ước tớnh SIR này ủược so sỏnh với SIR ủớch Nếu ước tớnh này lớn hơn SIR ủớch, thỡ UE thiết lập TPC=0 trong UL DPCCH và gửi nú ủến nỳt B, trỏi lại nú thiết lập TPC=1 Tốc ủộ diều khiển công suất vòng trong là 1500Hz

Hỡnh 3.18 Nguyờn lý ủiều khiển cụng suất vũng kớn ủường xuống

CÁC KIỂU CHUYỂN GIAO VÀ CÁC SỰ KIỆN BÁO CÁO TRONG

Chuyển giao là quỏ trỡnh ủược thực hiện khi UE ủó cú kết nối vụ tuyến ủể duy trì chất lượng truyền dẫn Trong WCDMA có thể có chuyển giao cừng hoặc chuyển giao mềm

Chuyển giao cứng (HHO: Hard Handover) của WCDMA cũng giống như của GSM UE chỉ nối ủộn một nỳt B Khi thực hiện HO ủến một nỳt B khỏc, kết nối ủến nỳt B cũ ủược giải phúng

Tất cả cỏc kết nối sử dụng kờnh FACH (kờnh khụng sử dụng ủiều khiển cụng suất và dành cho các gói ngắn) hay DSCH (kênh phù hợp nhất cho các dịch vụ chuyển mạch gúi) ủều sử dụng HHO

Ngoài ra HHO sử dụng cho:

√ HO giữa các hệ thống (giữa UTRAN và GSM)

√ HO giữa các tần số sóng mang khác nhau của UTRAN

3.10.2 Chuyển giao mềm/ mềm hơn

Chuyển giao mềm (hoặc mềm hơn) sử dụng nhiều kết nối từ một UE ủến nhiều nút B Danh sách các nút B tham gia vào kết nối với UE trong chuyển giao mềm/mềm hơn ủược gọi là “tập tớch cực” Cú thể quy ủịnh ủược kớch thước cực ủại của tập tớch cực Thực chất chuyển giao là quỏ trỡnh trong ủú một ụ (ủoạn ụ) hoặc ủược kết nạp vào tập tích cực hoặc bị loại ra khỏi tập tích cực ðịnh kỳ hoặc tại các sự kiện báo cáo (sự kiện 1A, 1B và 1C chẳng hạn), SRNC nhận ủược kết quả ủo từ UE ủể ủưa ra quyết ủịnh chuyển giao Sau khi quyết ủịnh chuyển giao, SRNC giửi bản tin lập lại cấu hỡnh

RRC về lập lại cấu hỡnh kờnh vật lý ủến UE ủể cỏc nỳt B này và UE thực hiện chuyển giao Chuyển giao mềm cho phộp tăng số ủường truyền thu ủược trờn ủường xuống và ủường lờn nhờ vậy tăng tỷ số tớn hiệu trờn nhiễu (SIR: Signal to Interference Ratio):

E c /I 0 (E c là năng lượng chip cũn I 0 là mật ủộ phổ cụng suất nhiễu) và lượng tăng này ủược gọi là ủộ lợi chuyển giao Sơ ủồ tổng quỏt SHO ủược cho trờn hỡnh 3.19

R 1a , R 1b là dải bỏo cỏo cho cỏc sự kiện 1a và 1b ủược thiết lập bởi RNC; H 1a , H 1b là hằng số trễ ủược quy ủịnh cho cỏc sự kiện 1a và 1b

Hình 3.19 Thí dụ về giải thuật SHO

Trong thí dụ trong trên hình 3.19 ta sử dụng các sự kiện báo cáo 1A, 1B và 1C

√ Lỳc ủầ u Chỉ cú ụ 1 và ụ 2 nằm trong tập tớch cực

√ T ạ i s ự ki ệ n A (Ec /I 0 ) P-CPICH1 > (E c /I 0 ) P-CPICH3 - (R 1a -H 1a /2) trong ủú (E c /I 0 ) P- CPICH1 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu kênh hoa tiêu của ô 1 mạnh nhất, (E c /I 0 ) P-

CPICH3 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu kênh hoa tiêu của ô 3 nằm ngoài tập tích cực, R 1a là hằng số dải báo cáo (do RNC thiết lập), H 1a là thông số trễ sự kiện và (R 1b -H 1a /2) 1à cửa sổ kết nạp cho sự kiện 1A Nếu bất ủẳng thức này tồn tại trong khoảng thời gian ∆T thỡ ụ 3 ủược kết nạp vào tập tớch cực

√ T ạ i s ự ki ệ n C (Ec /I 0 ) P-CPICH4 > (E c /I 0 ) P-CPICH2 +H 1c , trong ủú (E c /I 0 ) P-CPICH4 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu của ô 4 nằm ngoài tập tích cực và (E c /I 0 ) P-CPICH2 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu của ô 2 tồi nhất trong tập tích cực, H 1c là thông số trễ sự kiện 1C Nếu quan hệ này tồn tại trong thời gian ∆T và tập tích cực ủó ủầy thỡ ụ 2 bị loại ra khỏi tập tich cực và ụ 4 sẽ thế chỗ của nú trong tập tích cực

√ T ạ i s ự ki ệ n B (E c /I 0 ) P-CPICH1 < (E c /I 0 ) P-CPICH3 - (R 1b +H 1b ) trong ủú (E c /I 0 ) P-

CPICH1 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu kênh hoa tiêu của ô 1 yếu nhất trong tập tích cực, (E c /I 0 ) P-CPICH3 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu của ô 3 mạnh nhất trong tập tích cực và R 1b là hằng số dải báo cáo (do RNC thiết lập), H 1b là thông số số trễ và (R 1b +H 1b ) là cửa sổ loại cho sự kiện 1C Nếu quan hệ này tồn tại trong khoảng thời gian ∆T thì ô 3 bị loại ra khỏi tập tích cực

3.11 CÁC THÔNG SỐ MÁY THU VÀ MÁY PHÁT VÔ TUYẾN CỦA UE

Các thông số máy thu và máy phát quan trọng trong phần vô tuyến của

UE ủược cho trong bảng bảng 3.2

Bảng 3.2 Các thông số máy thu và máy phát vô tuyến quan trọng cho phần vô tuyến của UE

Băng tần I: 2110-2170 MHz Băng tần II: 1930-1990 MHz Băng tần III: 1805-1880 MHz Phân cách song công chuẩn

Băng tần I: 190 MHz Băng tần II: 80 MHz Băng tần III: 95 MHz

Các thông số máy thu ðộ nhạy

Băng tần 1: -117dBm Băng tần II: -115dBm Băng tần III: - 114dBm Các thông số máy phát

Cụng suất phỏt cực ủai và ủộ chính xác

Loại 1: +33dBm +1/-3dB Loại 2: +27dBm +1/-3dB Loại 3: +24dBm +1/-3dB Loại 4: +21dBm ±2dB ðiều khiển công suất phát vòng hở

Bình thường: ±9dB Cực ủai: ±12dB

Bộ mó hoỏ tiếng ủa tốc ủộ thớch ứng (AMR CODEC: Adaptive Multirate Codec) ủược coi là cụng nghệ vượt trội cỏc cụng nghệ mó hoỏ tiếng khỏc Vỡ thế nú ủược chọn là sơ ủồ mó hoỏ tiếng cho 3GW-CDMA UMTS Nú cung cấp 8 chế ủộ mó hoỏ từ 12,2 bps ủến 4,75kbps Trong số cỏc chế ủộ này, 12,2kbps, 7,4 kbps và 6,7 kbps cú chung một giải thuật với cỏc sơ ủồ mó hoỏ tiếng ủược tiờu chuẩn hoỏ ở cỏc tiờu chuẩn của cỏc vựng khỏc trờn thế giới AMC CODEC cho phộp lựa chọn tốc ủộ tựy theo chất lượng kờnh truyền súng Nếu chất lượng tốt, tốc ủộ cao nhất (12,2kbps) ủược chọn Nếu ủường truyền xấu, một trong số cỏc tốc ủộ thấp hơn ủược lựa tựy thuộc vào chất lượng ủường truyền

AMR cũng quy ủịnh cỏc cụng nghệ ngoại vi cần thiết cho thụng tin di ủộng Hai tuỳ chọn ủược cung cấp là giải thuật VAD (phỏt hiện tớch cực tiếng) và DTX (phỏt khụng liờn tục Ngoài ra cũng ủịnh nghĩa cỏc yờu cầu cho che dấu lỗi khi xẩy ra lỗi Chẳng hạn nội suy các thơng số mã hố như khuếch đại bảng mã, hệ số dự đốn ngắn hạn cũng ủược ủịnh nghĩa theo sự chuyển ủổi trạng thỏi do lỗi gõy ra

Trước hết chương này trình bày ngăn xếp giao thức của giao diện vô tuyến và cỏc kờnh logic, kờnh truyền tải, kờnh vật lý ủược tạo nờn ở giao diện này Sau ủú chương trình bày các thông số lớp vật lý và quy hoạch tần số của WCDMA Tại Việt- Nam băng I ủược chia làm bốn khe và ủược phõn cho 4 nhà khai thỏc Ngăn xếp giao thức ủược chia thành hai loại: một trong mặt phẳng C-Plane ủể truyền bỏo hiệu và một trong mặt phẳng U-Plane ủể truyền lưu lượng Tiếp theo cấu trỳc của cỏc kờnh này ủược trỡnh bày cụ thể Cỏc kờnh ủược chia thành hai loại: kờnh ủiều khiển, bỏo hiệu và kờnh ủể truyền lưu lượng WCDMA là giai ủoạn phỏt triển ủầu của 3G WCDMA UMTS vỡ thế việc thiết kế cỏc kờnh ủể truyền lưu lượng vẫn tập trung lờn dịch vụ chuyển mạch kờnh với kờnh ủược sử dụng cho dịch vụ này là DPCH Tuy nhiờn cỏc kờnh dung cú chuyển mạch gúi cũng ủó bắt ủầu ủược chỳ trọng DSCH (Kờnh chia sẻ ủường xuống), RACH, FACH và CPCH ủược sử dụng cho mục ủớch này Cỏc kờnh RACH, FACH và CPCH ủược sử dụng ủể truyền nhanh cỏc gúi nhỏ, cũn kờnh DSCH ủược sử cựng với kờnh DPCH trong thời ủiểm gúi lớn hơn khả năng truyền của kờnh DPCH ðường xuống sử dụng sơ ủồ ủiều chế QPSK kết hợp với mó húa kờnh kiểm soỏt lỗi Mó húa kiểm soỏt lỗi ủược thực hiện ở hai lớp: (1) mó húa phỏt hiện lỗi CRC,

(2) mã hóa sửa lỗi Các mã sửa lỗi có thể là mã xoắn hoặc mã turbo WCDMA sử dụng phương phỏp trải phổ chuỗi trực tiếp với tốc ủộ chip R c =3,84Mcps Trải phổ ủược thực hiện tại hai thao tỏc với hai mó: mó ủịnh kờnh và mó nhận dạng nguồn phỏt Khỏc với GSM, 3G WCDMA sử dụng cả phõn tập phỏt lẫn phõn tập thu tại nỳt B Cỏc sơ ủồ này cú thể nằm trong chế ủộ vũng hở hoặc vũng kớn ðể ủảm bảo tỷ số tớn hiệu trờn nhiễu yờu cầu, hai sơ ủồ ủiều khiển cụng suất ủược sử dụng cho WCDMA: ủiều khiển cụng suất vũng hở và vũng kớn ðiều khiển cụng suất vũng hở ủược ỏp dụng khi khi UE bắt ủầu truy nhập mạng ðiều khiển vũng kớn ủược sử dụng khi UE ủó kết nối với nỳt B ðiều khiển cụng suất vũng kớn bao gồm ủiều khiển cụng suất vũng trong nhanh với tốc ủộ 1500 lần trong một giõy và ủiều khiển cụng suất vũng ngoài chậm với tốc ủộ 10-

100 lần trong một giây WCDMA có thể sử dụng chuyển giao cứng hoặc mềm Chuyển giao mềm chỉ ủược thực hiện trờn cựng một tần số và trong cựng một hệ thống Cuối chương một số thụng số và thụng tin quan trọng liờn quan ủến mỏy thu và mỏy phỏt vụ tuyến của UE cũng như CODEC thoại cho WCDMA cũng ủược trỡnh bày.

AMR CODEC CHO W-CDMA

Bộ mó hoỏ tiếng ủa tốc ủộ thớch ứng (AMR CODEC: Adaptive Multirate Codec) ủược coi là cụng nghệ vượt trội cỏc cụng nghệ mó hoỏ tiếng khỏc Vỡ thế nú ủược chọn là sơ ủồ mó hoỏ tiếng cho 3GW-CDMA UMTS Nú cung cấp 8 chế ủộ mó hoỏ từ 12,2 bps ủến 4,75kbps Trong số cỏc chế ủộ này, 12,2kbps, 7,4 kbps và 6,7 kbps cú chung một giải thuật với cỏc sơ ủồ mó hoỏ tiếng ủược tiờu chuẩn hoỏ ở cỏc tiờu chuẩn của cỏc vựng khỏc trờn thế giới AMC CODEC cho phộp lựa chọn tốc ủộ tựy theo chất lượng kờnh truyền súng Nếu chất lượng tốt, tốc ủộ cao nhất (12,2kbps) ủược chọn Nếu ủường truyền xấu, một trong số cỏc tốc ủộ thấp hơn ủược lựa tựy thuộc vào chất lượng ủường truyền

AMR cũng quy ủịnh cỏc cụng nghệ ngoại vi cần thiết cho thụng tin di ủộng Hai tuỳ chọn ủược cung cấp là giải thuật VAD (phỏt hiện tớch cực tiếng) và DTX (phỏt khụng liờn tục Ngoài ra cũng ủịnh nghĩa cỏc yờu cầu cho che dấu lỗi khi xẩy ra lỗi Chẳng hạn nội suy các thơng số mã hố như khuếch đại bảng mã, hệ số dự đốn ngắn hạn cũng ủược ủịnh nghĩa theo sự chuyển ủổi trạng thỏi do lỗi gõy ra.

TỔNG KẾT

Trước hết chương này trình bày ngăn xếp giao thức của giao diện vô tuyến và cỏc kờnh logic, kờnh truyền tải, kờnh vật lý ủược tạo nờn ở giao diện này Sau ủú chương trình bày các thông số lớp vật lý và quy hoạch tần số của WCDMA Tại Việt- Nam băng I ủược chia làm bốn khe và ủược phõn cho 4 nhà khai thỏc Ngăn xếp giao thức ủược chia thành hai loại: một trong mặt phẳng C-Plane ủể truyền bỏo hiệu và một trong mặt phẳng U-Plane ủể truyền lưu lượng Tiếp theo cấu trỳc của cỏc kờnh này ủược trỡnh bày cụ thể Cỏc kờnh ủược chia thành hai loại: kờnh ủiều khiển, bỏo hiệu và kờnh ủể truyền lưu lượng WCDMA là giai ủoạn phỏt triển ủầu của 3G WCDMA UMTS vỡ thế việc thiết kế cỏc kờnh ủể truyền lưu lượng vẫn tập trung lờn dịch vụ chuyển mạch kờnh với kờnh ủược sử dụng cho dịch vụ này là DPCH Tuy nhiờn cỏc kờnh dung cú chuyển mạch gúi cũng ủó bắt ủầu ủược chỳ trọng DSCH (Kờnh chia sẻ ủường xuống), RACH, FACH và CPCH ủược sử dụng cho mục ủớch này Cỏc kờnh RACH, FACH và CPCH ủược sử dụng ủể truyền nhanh cỏc gúi nhỏ, cũn kờnh DSCH ủược sử cựng với kờnh DPCH trong thời ủiểm gúi lớn hơn khả năng truyền của kờnh DPCH ðường xuống sử dụng sơ ủồ ủiều chế QPSK kết hợp với mó húa kờnh kiểm soỏt lỗi Mó húa kiểm soỏt lỗi ủược thực hiện ở hai lớp: (1) mó húa phỏt hiện lỗi CRC,

(2) mã hóa sửa lỗi Các mã sửa lỗi có thể là mã xoắn hoặc mã turbo WCDMA sử dụng phương phỏp trải phổ chuỗi trực tiếp với tốc ủộ chip R c =3,84Mcps Trải phổ ủược thực hiện tại hai thao tỏc với hai mó: mó ủịnh kờnh và mó nhận dạng nguồn phỏt Khỏc với GSM, 3G WCDMA sử dụng cả phõn tập phỏt lẫn phõn tập thu tại nỳt B Cỏc sơ ủồ này cú thể nằm trong chế ủộ vũng hở hoặc vũng kớn ðể ủảm bảo tỷ số tớn hiệu trờn nhiễu yờu cầu, hai sơ ủồ ủiều khiển cụng suất ủược sử dụng cho WCDMA: ủiều khiển cụng suất vũng hở và vũng kớn ðiều khiển cụng suất vũng hở ủược ỏp dụng khi khi UE bắt ủầu truy nhập mạng ðiều khiển vũng kớn ủược sử dụng khi UE ủó kết nối với nỳt B ðiều khiển cụng suất vũng kớn bao gồm ủiều khiển cụng suất vũng trong nhanh với tốc ủộ 1500 lần trong một giõy và ủiều khiển cụng suất vũng ngoài chậm với tốc ủộ 10-

100 lần trong một giây WCDMA có thể sử dụng chuyển giao cứng hoặc mềm Chuyển giao mềm chỉ ủược thực hiện trờn cựng một tần số và trong cựng một hệ thống Cuối chương một số thụng số và thụng tin quan trọng liờn quan ủến mỏy thu và mỏy phỏt vụ tuyến của UE cũng như CODEC thoại cho WCDMA cũng ủược trỡnh bày.

TRUY NHẬP GÓI TỐC ðỘ CAO (HSPA)

• Hiểu kiến trúc ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến HSDPA

• Hiểu ủược cỏc sơ ủồ lập biểu (Scheduler) và HARQ ỏp dụng cho HSPA

• Hiểu ủược kiến trỳc HSDPA và cỏc kờnh của nú

• Hiểu ủược kiến trỳc HSUPA và cỏc kờnh của nú

• Hiểu ủược chuyển giao trong HSDPA

• Kiến trúc giao diện vô tuyến của HSPA

• Tham khảo các tài liệu tham khảo nếu cần

TỔNG QUAN TRUY NHẬP GÓI TỐC ðỘ CAO (HSPA)

Truy nhập gúi tốc ủộ cao ủường xuống (HSDPA: High Speed Down Link Packet Access) ủược 3GPP chuẩn húa ra trong R5 với phiờn bản tiờu chuẩn ủầu tiờn vào năm 2002 Truy nhập gúi ủường lờn tốc ủộ cao (HSUPA) ủược 3GPP chuẩn húa trong R6 và thỏng 12 năm 2004 Cả hai HSDPA và HSUPA ủược gọi chung là HSPA Cỏc mạng HSDPA ủầu tiờn ủược ủưa vào thương mại vào năm 2005 và HSUPA ủược ủưa vào thương mại vào năm 2007 Cỏc thụng số tốc ủộ ủỉnh của R6 HSPA ủược cho trong bảng 4.1

Bảng 4.1 Cỏc thụng số tốc ủộ ủỉnh R6 HSPA

HSDPA (R6) HSUPA (R6) Tốc ủộ ủỉnh (Mbps) 14,4 5,7

Tốc ủộ số liệu ủỉnh của HSDPA lỳc ủầu là 1,8Mbps và tăng ủến 3,6 Mbps và 7,2Mbps vào năm 2006 và 2007, tiềm năng cú thể ủạt ủến trờn 14,4Mbps năm 2008 Trong giai ủoạn ủầu tốc ủộ ủỉnh HSUPA là 1-2Mbps trong giai ủoạn hai tốc ủộ này cú thể ủạt ủến 4-5,7 Mbps vào năm 2008

HSPA ủược triển khai trờn WCDMA hoặc trờn cựng một súng mang hoặc sử dụng một súng mang khỏc ủể ủạt ủược dung lượng cao (xem hỡnh 4.1)

Hình 4.1 Triển khai HSPA với sóng mang riêng (f2) hoặc chung sóng mang với

HSPA chia sẻ chung hạ tầng mạng với WCDMA ðể nâng cấp WCDMA lên HSPA chỉ cần bổ sung phần mềm và một vài phần cứng nút B và RNC

Lỳc ủầu HSPA ủược thiết kế cho cỏc dịch vụ tốc ủộ cao phi thời gian thực, tuy nhiên R6 và R7 cải thiện hiệu suất của HSPA cho VoIP và các ứng dụng tương tự khác

Khỏc với WCDMA trong ủú tốc ủộ số liệu trờn cỏc giao diện như nhau (384 kbps cho tốc ủộ cực ủại chẳng hạn), tốc ủộ số liệu HSPA trờn cỏc giao diện khỏc nhau Hỡnh 4.2 minh họa ủiều này cho HSDPA Tốc ủộ ủỉnh (14,4Mbps trờn 2 ms) tại ủầu cuối chỉ xẩy ra trong thời ủiểm ủiều kiện kờnh truyền tốt vỡ thế tốc ủộ trung bỡnh cú thể khụng quỏ 3Mbps ðể ủảm bảo truyền lưu lượng mang tớnh cụm này, nỳt cần cú bộ ủệm ủể lưu lại lưu lượng và bộ lập biểu ủể truyền lưu lượng này trờn hạ tầng mạng

Hỡnh 4.2 Tốc ủộ số liệu khỏc nhau trờn cỏc giao diện (trường hợp HSDPA)

KIẾN TRÚC NGĂN XẾP GIAO THỨC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN HSPA

Hình 4.3 cho thấy kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho số liệu người sử dụng Mặt phẳng bỏo hiệu khụng ủược thể hiện trờn hỡnh 4.3 (trong mặt phẳng này bỏo hiệu ủược nối ủến RLC sau ủú ủược ủưa lờn DCH hay HSDPA hoặc HSUPA) Số liệu từ cỏc dịch vụ khỏc nhau ủược nộn tiờu ủề IP tại PDCP (Packet Data

Convergence Protocol) MAC-hs (High Speed: tốc ủộ cao) thực hiện chức năng lập biểu nhanh dựa trên nút B ðối với HSDPA chức năng MAC mới (MAC-hs) ủược ủặt trong nỳt B ủể xử lý phát lại nhanh dựa trên HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request: yêu cầu phát lại tự ủộng lai ghộp), lập biểu và ưu tiờn ðối với HSUPA chức năng MAC mới (MAC-e) ủược ủặt trong nỳt B ủể xử lý phát lại nhanh dựa trên HARQ, lập biểu và ưu tiên Tại UE chức năng MAC-e mới ủược sử dụng ủể xử lý lập biểu và HARQ dưới sự ủiều khiển của MAC-e trong nỳt B Chức năng MAC mới (MAC-es) ủược ủặt trong RNC ủể sắp xếp lại thứ tự gúi trước khi chuyển lên các lớp trên Sự sắp xếp lại này là cần thiết, vì của chuyển giao mềm có thể dẫn ủến cỏc gúi từ cỏc nỳt B khỏc nhau ủến RNC khụng theo thứ tự

MAC-hs: High Speed MAC: MAC tốc ủộ cao

MAC-e: E-DCH MAC: MAC kờnh E-DCH, MAC-es: thực thể MAC kờnh E-DCH ủể sắp ủặt lại thứ tự

Hình 4.3 Kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho số liệu người sử dụng

Hỡnh 4.4 cho thấy cỏc chức năng mới trong cỏc phần tử của WCDMA khi ủưa vào HSPA.

TRUY NHẬP GÓI TỐC ðỘ CAO ðƯỜNG XUỐNG (HSDPA)

HSDPA ủược thiết kế ủể tăng thụng lượng số liệu gúi ủường xuống bằng cỏch kết hợp các công nghệ lớp vật lý: truyền dẫn kết hợp phát lại nhanh và thích ứng nhanh ủược truyền theo sự ủiều khiển của nỳt B

4.4.1 Truyền dẫn kênh chia sẻ ðặc ủiểm chủ yếu của HSDPA là truyền dẫn kờnh chia sẻ Trong truyền dẫn kờnh chia sẻ, một bộ phận của tổng tài nguyờn vụ tuyến ủường xuống khả dụng trong ụ (cụng suất phỏt và mó ủịnh kờnh trong WCDMA) ủược coi là tài nguyờn chung ủược chia sẻ ủộng theo thời gian giữa cỏc người sử dụng Truyền dẫn kờnh chia sẻ ủược thực hiện thụng qua kờnh chia sẻ ủường xuống tốc ủộ cao (HS-DSCH: High-Speed Dowlink Shared Channel) HS-DSCH cho phép cấp phát nhanh một bộ phận tài nguyờn ủường xuống ủể truyền số liệu cho một người sử dụng ủặc thự Phương phỏp này phự hợp cho cỏc ứng dụng số liệu gúi thường ủược truyền theo dạng cụm và vỡ thể cú cỏc yờu cầu về tài nguyờn thay ủổi nhanh

Cấu trỳc cơ sở thời gian và mó của HS-DSCH ủược cho trờn hỡnh 4.5 Tài nguyờn mó cho HS-DSCH bao gồm một tập mó ủịnh kờnh cú hệ số trải phổ 16 (xem phần trờn của hỡnh 4.5), trong ủú số mó cú thể sử dụng ủể lập cấu hỡnh cho HS-DSCH nằm trong khoảng từ 1 ủến 15 Cỏc mó khụng dành cho HS-DSCH ủược sử dụng cho mục ủớch khỏc, chẳng hạn cho bỏo hiệu ủiều khiển, cỏc dịch vụ MBMS hay cỏc dịch vụ chuyển mạch kênh

Hình 4.5 Cấu trúc thời gian-mã của HS-DSCH

Phần dưới của hỡnh 4.5 mụ tả ấn ủịnh tài nguyờn mó HS-DSCH cho từng người sử dụng trên cở sở TTI=2ms (TTI: Transmit Time Interval: Khoảng thời gian truyền dẫn) HSPDA sử dụng TTI ngắn ủể giảm trễ và cải thiện quỏ trỡnh bỏm theo cỏc thay ủổi của kờnh cho mục ủớch ủiều khiển tốc ủộ và lập biểu phụ thuộc kờnh (sẽ xột trong phần dưới)

Ngoài việc ủược ấn ủịnh một bộ phận của tổng tài nguyờn mó khả dụng, một phần tổng cụng suất khả dụng của ụ phải ủược ấn ủịnh cho truyền dẫn HS-DSCH Lưu ý rằng HS-DSCH khụng ủược ủiều khiển cụng suất mà ủược ủiều khiển tốc ủộ Trong trường hợp sử dụng chung tần số với WCDMA, sau khi phục vụ các kênh WCDMA, phần cụng suất cũn lại cú thể ủược sử dụng cho HS-DSCH, ủiều này cho phộp khai thác hiệu quả tổng tài nguyên công suất khả dụng

4.4.2 Lập biểu phụ thuộc kênh

Lập biểu (Scheduler) ủiều khiển việc dành kờnh chia sẻ cho người sử dụng nào tại một thời ủiểm cho trước Bộ lập biểu này là một phần tử then chốt và quyết ủịnh rất lớn ủến tổng hiệu năng của hệ thống, ủặc biệt khi mạng cú tải cao Trong mỗi TTI, Bộ lập biểu quyết ủịnh HS-DSCH sẽ ủược phỏt ủến người (hoặc cỏc người) sử dụng nào kết hợp chặt chẽ với cơ chế ủiều khiển tốc ủộ (tại tốc ủộ số liệu nào)

Dung lượng hệ thống cú thể ủược tăng ủỏng kể khi cú xột ủến cỏc ủiều kiện kờnh trong quyết ủịnh lập biểu: lập biểu phụ thuộc kờnh Vỡ trong một ụ, cỏc ủiều kiện của cỏc ủường truyền vụ tuyến ủối với cỏc UE khỏc nhau thay ủổi ủộc lập, nờn tại từng thời ủiểm luụn luụn tồn tại một ủường truyền vụ tuyến cú chất lượng kờnh gần với ủỉnh của nú (hỡnh 4.6) Vỡ thế cú thể truyền tốc ủộ số liệu cao ủối với ủường truyền vụ tuyến này Giải phỏp này cho phộp hệ thống ủạt ủược dung lượng cao ðộ lợi nhận ủược khi truyền dẫn dành cho cỏc người sử dụng cú cỏc ủiều kiện ủường truyền vụ tuyến thuận lợi thường ủược gọi là phõn tập ủa người sử dụng và ủộ lợi này càng lớn khi thay ủổi kờnh càng lớn và số người sử dụng trong một ụ càng lớn Vỡ thế trỏi với quan ủiểm truyền thống rằng phaủinh nhanh là hiệu ứng khụng mong muốn và rằng cần chống lại nú, bằng cỏch lập biểu phụ thuộc kờnh phaủinh cú lợi và cần khai thỏc nó

Chiến lược của bộ lập biểu thực tế là khai thỏc cỏc thay ủổi ngắn hạn (do phaủinh ủa ủường) và cỏc thay ủổi nhiễu nhanh nhưng vẫn duy trỡ ủược tớnh cụng bằng dài hạn giữa các người sử dụng Về nguyên tắc, sự mất công bằng dài hạn càng lớn thì dung lượng càng cao Vỡ thế cần cõn ủối giữa tớnh cụng bằng và dung lượng

Hình 4.6 Lập biểu phụ thuộc kênh cho HSDPA

Ngoài cỏc ủiều kiện kờnh, bộ lập biểu cũng cần xột ủến cỏc ủiều kiện lưu lượng Chẳng hạn, sẽ vụ nghĩa nếu lập biểu cho một người sử dụng khụng cú số liệu ủợi truyền dẫn cho dự ủiều kiện kờnh của người sử dụng này tốt Ngoài ra một số dịch vụ cần ủược cho mức ưu tiờn cao hơn Chẳng hạn cỏc dịch vụ luồng ủũi hỏi ủược ủảm bảo tốc ủộ số liệu tương ủối khụng ủổi dài hạn, trong khi cỏc dịch vụ nền như tải xuống khụng cú yờu cầu gắt gao về tốc ủộ số liệu khụng ủổi dài hạn

Nguyờn lý lập biểu của HSDPA ủược cho trờn hỡnh 4.7 Nỳt B ủỏnh giỏ chất lượng kênh của từng người sử dụng HSDPA tích cực dựa trên thông tin phản hồi nhận ủược từ ủường lờn Sau ủú lập biểu và thớch ứng ủường truyền ủược tiến hành theo giải thuật lập biểu và sơ ủồ ưu tiờn người sử dụng

Hình 4.7 Nguyên lý lập biểu HSDPA của nút B

4.4.3 ðiều khiển tốc ủộ và ủiều chế bậc cao ðiều khiển tốc ủộ ủó ủược coi là phương tiện thớch ứng ủường truyền cho cỏc dịch vụ truyền số liệu hiệu quả hơn so với ủiều khiển cụng suất thường ủược sử dụng trong CDMA, ủặc biệt là khi nú ủược sử dụng cựng với lập biểu phụ thuộc kờnh ðối với HSDPA, ủiều khiển tốc ủộ ủược thực hiện bằng cỏch ủiều chỉnh ủộng tỷ lệ mó húa kờnh và chọn lựa ủộng giữa ủiều chế QPSK và 16QAM ðiều chế bậc cao như 16QAM cho phộp ủạt ủược mức ủộ sử dụng băng thụng cao hơn QPSK nhưng ủũi hỏi tỷ số tín hiệu trên tạp âm (E b /N 0 ) cao hơn Vì thế 16 QAM chủ yếu chỉ hữu ích trong cỏc ủiều kiện kờnh thuận lơi Nỳt B lựa chọn tốc ủộ số liệu ủộc lập cho từng TTI 2ms và cơ chế ủiều ủiều khiển tốc ủộ cú thể bỏm cỏc thay ủổi kờnh nhanh

4.4.3.1 Mã hóa kênh HS-DSCH

Do mã hóa turbo có hiệu năng vượt trội mã hóa xơắn nên HS-DSCH chỉ sử dụng mã hóa turbo Nguyên lý tổng quát của bộ mã hóa turbo như sau (hình 4.8a) Luồng số ủưa vào bộ mó húa turbo ủược chia thành ba nhỏnh, nhỏnh thứ nhất khụng ủược mó húa và cỏc bit ra của nhỏnh này ủược gọi là cỏc bit hệ thống, nhỏnh thứ hai và thứ ba ủược mó húa và cỏc bit ra của chỳng ủược gọi là cỏc bit chẵn lẻ 1 và 2 Như vậy cứ một bit vào thì có ba bit ra, nên bộ mã hóa turbo này có tỷ lệ mã là r=1/3 Tỷ lệ này cú thể giảm nếu ta bỏ bớt một số bit chẵn lẻ và quỏ trỡnh này ủược gọi là ủục lỗ (hỡnh 4.8b)

Hỡnh 4.8 Mó húa turbo và ủục lỗ 4.4.3.2 ðiều chế HS-DSCH

HS-DSCH cú thể sử dụng ủiều chế QPSK và 16-QAM Chựm tớn hiệu QPSK và 16QAM ủược cho trờn hỡnh 4.9 ðiều chế QPSK chỉ cho phộp mỗi ký hiệu ủiều chế truyền ủược hai bit, trong khi ủú ủiều chế 16QAM cho phộp mỗi ký hiệu ủiều chế truyền ủược bốn bit vỡ thế 16QAM cho phộp truyền tốc ủộ số liệu cao hơn Tuy nhiờn từ hỡnh 4.9 ta thấy khoảng cỏch giữa hai ủiểm tớn hiệu trong chựm tớn hiệu 16QAM lại ngắn hơn khoảng cỏch này trong chùm tín hiệu QPSK và vì thế khả năng chịu nhiễu và tạp âm của 16QAM kém hơn QPSK

Hỡnh 4.9 Chựm tớn hiệu ủiốu chế QPSK, 16-QAM và khoảng cỏch cực tiểu giữa

4.4.3.3 Truyền dẫn thớch ứng trờn cơ sở ủiều chế và mó húa kờnh thớch ứng

Truyền dẫn thớch ứng là quỏ trỡnh truyền dẫn trong ủú tốc ủộ số liệu ủược thay ủổi tựy thuộc vào chất lượng ủường truyền: tốc ủộ ủường truyền ủược tăng khi chất lượng ủường truyền tốt hơn, ngược lại tốc ủộ ủường truyền bị giảm ðể thay ủổi tốc ủộ truyền phự hợp với chất lượng kờnh, hệ thống thực hiện thay ủổi sơ ủồ ủiều chế và tỷ lệ mó nờn phương phỏp này ủược gọi là ủiều chế và mó húa thớch ứng (AMC: Adaptive Modulation and Coding) Chẳng hạn khi chất lượng ủường truyền tốt hơn, hệ thống cú thể tăng tốc ủộ truyền dẫn số liệu bằng cỏch chọn sơ ủồ ủiều chế 16QAM và tăng tỷ lệ mó bằng 3/4 bằng cỏch ủục lỗ, trỏi lại khi chất lượng truyền dẫn tồi hơn hệ thống cú thể giảm tốc ủộ truyền dẫn bằng cỏch sử dụng sơ ủồ ủiều chế QPSK và khụng ủục lỗ ủể giảm tỷ lệ bằng 1/3

4.4.4 HARQ với kết hợp mềm

HARQ với kết hợp mềm cho phộp ủầu cuối yờu cầu phỏt lại cỏc khối thu mắc lỗi, ủồng thời ủiều chỉnh mịn tỷ lệ mó hiệu dụng và bự trừ cỏc lỗi gõy ra do cơ chế thớch ứng ủường truyền ðầu cuối giải mó từng khối truyền tải mó nú nhận ủược rồi báo cáo về nút B về việc giải mã thành công hay thất bại cứ 5ms một lần sau khi thu ủược khối này Cỏch làm này cho phộp phỏt lại nhanh chúng cỏc khối số liệu thu khụng thành cụng và giảm ủỏng kể trễ liờn quan ủế phỏt lại so với phỏt hành R3

TRUY NHẬP GÓI TỐC ðỘ CAO ðƯỜNG LÊN (HSUPA)

Cốt lõi của HSUPA cũng sử dụng hai công nghệ cơ sở như HSDPA: lập biểu nhanh và HARQ nhanh với kết hợp mềm Cũng giống như HSDPA, HSUPA sử dụng khoảng thời gian ngắn 2ms cho TTI ủường lờn Cỏc tăng cường này ủược thực hiện trong WCDMA thông qua một kênh truyền tải mới, E-DCH (Enhanced Dedicated Channel: kênh riêng tăng cường)

Mặc dù sử dụng các công nghệ giống HSDPA, HSUPA cũng có một số khác biệt căn bản so với HSDPA và các khác biệt này ảnh hưởng lên việc thực hiện chi tiết các tính năng:

√ Trờn ủường xuống, cỏc tài nguyờn chia sẻ là cụng suất và mó ủều ủược ủặt trong một nỳt trung tõm (nỳt B) Trờn ủường lờn, tài nguyờn chia sẻ là ủại lượng nhiễu ủường lờn cho phộp, ủại lượng này phụ thuộc vào cụng suất của nhiều nút nằm phân tán (các nút UE)

√ Trờn ủường xuống bộ lập biểu và cỏc bộ ủệm phỏt ủược ủặt trong cựng một nỳt, cũn trờn ủường lờn bộ lập biểu ủược ủặt trong nỳt B trong khi ủú cỏc bộ ủệm số liệu ủược phõn tỏn trong cỏc UE Vỡ thế cỏc UE phải thụng bỏo thụng tin về tỡnh trạng bộ ủệm cho bộ lập biểu

√ ðường lên WCDMA và HSUPA không trực giao và vì thế xẩy ra nhiễu giữa cỏc truyền dẫn trong cựng một ụ Trỏi lại trờn ủường xuống cỏc kờnh ủược phỏt trực giao Vỡ thế ủiều khiển cụng suất quan trọng ủối với ủường lờn ủể xử lý vấn ủề gần xa E-DCH ủược phỏt với khoảng dịch cụng suất tương ủối so với kờnh ủiều khiển ủường lờn ủược ủiều khiển cụng suất và bằng cỏch ủiều chỉnh dịch cụng suất cho phộp cực ủại, bộ lập biểu cú thể ủiều khiển tốc ủộ số liệu E- DCH Trỏi lại ủối với HSDPA, cụng suất phỏt khụng ủổi (ở mức ủộ nhất ủịnh) cựng với sử dụng thớch ứng tốc ủộ số liệu

√ Chuyển giao ủược E-DCH hỗ trợ Việc thu số liệu từ ủầu cuối tại nhiều ụ là cú lợi vỡ nú ủảm bảo tớnh phõn tập, trong khi ủú phỏt số liệu từ nhiều ụ trong HSDPA là phức tạp và chưa chắc có lợi lắm Chuyển giao mềm còn có nghĩa là ủiều khiển cụng suất bởi nhiều ụ ủể giảm nhiễu gõy ra trong cỏc ụ lõn cận và duy trì tương tích ngược với UE không sử dụng E-DCH

√ Trờn ủường xuống, ủiều chế bậc cao hơn (cú xột ủến hiệu quả cụng suất ủối với hiệu quả băng thụng) ủược sử dụng ủể cung cấp cỏc tốc ủộ số liệu cao trong một số trường hợp, chẳng hạn khi bộ lập biểu ấn ủịnh số lượng mó ủịnh kờnh ớt cho truyền dẫn nhưng ủại lượng cụng suất truyền dẫn khả dụng lại khỏ cao ðối với ủường lờn tỡnh hỡnh lại khỏc; khụng cần thiết phải chia sẻ cỏc mó ủịnh kờnh ủối với cỏc người sử dụng khỏc và vỡ thể thụng thường tỷ lệ mó húa kờnh thấp hơn ủối với ủường lờn Như vậy khỏc với ủường lờn ủiều chế bậc cao ớt hữu ớch hơn trờn ủường lờn trong cỏc ụ vĩ mụ và vỡ thế khụng ủược xem xột trong phỏt hành ủầu của HSUPA

4.5.1 Lập biểu ðối với HSUPA, bộ lập biểu là phần tử then chốt ủể ủiều khiển khi nào và tại tốc ủộ số liệu nào một UE ủược phộp phỏt ðầu cuối sử dụng tốc ủộ càng cao, thỡ cụng suất thu từ ủầu cuối tại nỳt B cũng phải càng cao ủể ủảm bảo tỷ số E b /N 0 (E b =P r /R b , P r là cụng suất thu tại nỳt B cũn R b là tốc ủộ bit ủược phỏt ủi từ UE) cần thiết cho giải ủiều chế Bằng cỏch tăng cụng suất phỏt, UE cú thể phỏt tốc ủộ số liệu cao hơn Tuy nhiờn do ủường lờn khụng trực giao, nờn cụng suất thu từ một UE sẽ gõy nhiễu ủối với cỏc ủầu cuối khỏc Vỡ thế tài nguyờn chia sẻ ủối với HSUPA là ủại lượng cụng suất nhiễu cho phộp trong ụ Nếu nhiễu quỏ cao, một số truyền dẫn trong ụ, cỏc kờnh ủiều khiển và cỏc truyền dẫn ủường lờn khụng ủược lập biểu cú thể bị thu sai Trỏi lại mức nhiễu quỏ thấp cho thấy rằng cỏc UE ủó bị ủiều chỉnh thỏi quỏ và khụng khai thỏc hết toàn bộ dung lượng hệ thống Vỡ thế HSUPA sử dụng bộ lập biểu ủể cho phộp cỏc người sử dụng cú số liệu cần phỏt ủược phộp sử dụng tốc ủộ số liệu cao ủến mức cú thể nhưng vẫn ủảm bảo khụng vượt quỏ mức nhiễu cực ủại cho phộp trong ụ

Nguyờn lý lập biểu HSUPA ủược cho trờn hỡnh 4.15

Hình 4.15 Nguyên lý lập biểu HSUPA của nút B

Khỏc với HSDPA, bộ lập biểu và cỏc bộ ủệm phỏt ủều ủược ủặt tại nỳt B, số liệu cần phỏt ủược ủặt tại cỏc UE ủối với ủường lờn Tại cựng một thời ủiểm bộ lập biểu ủặt tại nỳt B ủiều phối cỏc tớch cực phỏt của cỏc UE trong ụ Vỡ thế cần cú một cơ chế ủể thụng bỏo cỏc quyết ủịnh lập biểu cho cỏc UE và cung cấp thụng tin về bộ ủệm từ cỏc UE ủến bộ lập biểu Chương trỡnh khung HSUPA sử dụng cỏc cho phộp lập biểu phỏt ủi từ bộ lập biểu của nỳt B ủể ủiều khiển tớch cực phỏt của UE và cỏc yờu cầu lập biểu phỏt ủi từ UE ủể yờu cầu tài nguyờn Cỏc cho phộp lập biểu ủiều khiển tỷ số cụng suất giữa E-DCH và hoa tiờu ủược phộp mà ủầu cuối cú thể sử dụng; cho phộp lớn hơn cú nghĩa là ủầu cuối cú thể sử dụng tốc ủộ số liệu cao hơn nhưng cũng gõy nhiễu nhiều hơn trong ụ Dựa trờn cỏc kết quả ủo ủạc mức nhiễu tức thời, bộ lập biểu ủiều khiển cho phộp lập biểu trong từng ủầu cuối ủể duy trỡ mức nhiễu trong ụ tại mức quy ủịnh (hình 4.16)

Trong HSDPA, thụng thường một người sử dụng ủược xử lý trong một TTI ðối với HSUPA, trong hầu hết cỏc trường hợp chiến lược lập biểu ủường lờn ủặc thự thực hiờn lập biểu ủồng thời cho nhiều người sử dụng Lý do vỡ một ủầu cuối cú cụng suất nhỏ hơn nhiều so với cụng suất nỳt B: một ủầu cuối khụng thể sử dụng toàn bộ dung lượng ô một mình

Hình 4.16 Chương trình khung lập biểu của HSUPA

Nhiễu giữa cỏc ụ cũng cần ủược ủiều khiển Thậm chớ nếu bộ lập biểu ủó cho phộp một UE phỏt tại tốc ủộ số liệu cao trờn cơ sở mức nhiễu nội ụ chấp thuận ủược, nhưng vẫn cú thể gõy nhiễu khụng chấp nhận ủược ủối với cỏc ụ lõn cận Vỡ thế trong chuyển giao mềm, ụ phục vụ chịu trỏch nhiệm chớnh cho họat ủộng lập biểu, nhưng

UE giám sát thông tin lập biểu từ tất cả các ô mà UE nằm trong chuyển giao mềm Các ụ khụng phục vụ yờu cầu tất cả cỏc người sử dụng mà nú khụng phục vụ hạ tốc ủộ số liệu E-DCH bằng cỏch phỏt ủi chỉ thị quỏ tải trờn ủường xuống Cơ chế này ủảm bảo hoạt ủộng ổn ủịnh cho mạng

Lập biểu nhanh cung cấp một chiến lược cho phép kết nối mềm dẻo hơn Vì cơ chế lập biểu cho phộp xử lý tỡnh trạng trong ủú nhiều người sử dụng cần phỏt ủồng thời, nờn số người sử dụng số liệu gúi tốc ủộ cao mang tớnh cụm ủược cho phộp lớn hơn Nếu ủiều này gõy ra mức nhiễu cao khụng thể chấp nhận ủược trong hệ thống, thỡ bộ lập biểu cú thể phản ứng nhanh chúng ủể hạn chế cỏc tốc ủộ số liệu mà cỏc UE cú thể sử dụng Khụng cú lập biểu nhanh, ủiều khiển cho phộp cú thể chậm trễ hơn và phải dành một dự trữ nhiễu trong hệ thống trong trường hợp nhiều người sử dụng hoạt ủộng ủồng thời

4.5.2 HARQ với kết hợp mềm

HARQ nhanh với kết hợp mềm ủược HSUPA sử dụng với mục ủớch cơ bản giống như HSDPA: ủể ủảm bảo tớnh bền vững chống lại cỏc sai lỗi truyền dẫn ngẫu nhiờn Sơ ủồ ủược sử dụng giống như ủối với HSDPA ðối với từng khối truyền tải ủược phỏt trờn ủường lờn, một bit ủược phỏt từ nỳt B ủến UE ủể thụng bỏo giải mó thành công (ACK) hay yêu cầu phát lại khối truyền tải thu bị mắc lỗi (NAK) ðiểm khác biệt chính so với HSDPA bắt nguồn từ việc sử dụng chuyển giao mềm trờn ủường lờn Khi UE nằm trong chuyển giao mềm, nghĩa là giao thức HARQ kết cuối tại nhiều ụ Vỡ thế trong nhiều trường hợp số liệu truyền dẫn cú thể ủược thu thành công tại một số nút B nhưng lại thất bại tại các nút B khác Nhìn từ phía UE, ủiều này là ủủ, vỡ ớt nhất một nỳt B thu thành cụng số liệu Vỡ thế trong chuyển giao mềm tất cả cỏc nỳt B liờn quan ủều giải mó số liệu và phỏt ACK hoặc NAK Nếu UE nhận ủược ACK ớt nhất từ một nỳt B, UE coi rằng số liệu ủó ủược thu thành cụng

HARQ với kết hợp mềm cú thể ủược khai thỏc khụng chỉ ủể ủàm bảo tớnh bền vững chống lại nhiễu khụng dự bỏo ủược mà cũn cải thiện hiệu suất ủường truyền ủể tăng dung lượng và (hoặc) vựng phủ Cỏc bit ủược mó húa bổ sung chỉ ủược phỏt khi cần thiết Vỡ thế tỷ lệ mó sau cỏc lần phỏt lại ủược xỏc ủịnh theo tỷ lệ mó cần thiết cho ủiều kiện kờnh tức thời ðõy cũng chớnh là mục tiờu mà thớch ứng tốc ủộ cố gắng ủạt ủược, ủiểm khỏc chớnh là thớch ứng tốc ủộ cố gắng tỡm ra tỷ lệ mó phự hợp trứơc khi phát

CHUYỂN GIAO TRONG HSDPA

Trong HSDPA chỉ có chuyển giao cứng Tồn tại các kiểu chuyển giao sau ủõy trong HSDPA:

√ Chuyển giao trong cùng một RNC

√ Chuyển giao giữa các RNC

√ Chuyển giao từ kênh HS-DSCH sang DCH ðể thực hiện chuyển giao UE phải báo cho SRNC về ô tốt nhất Trông phần dưới ủõy ta sẽ xột quỏ trỡnh xỏc ủịnh ụ tốt nhất

4.6.1 Xỏc ủịnh ụ tốt nhất và chuyển giao

Quỏ trỡnh xỏc ủịnh ụ (ủoạn ụ) tốt nhất và chuyển giao ủược mụ tả trờn hình 4.20

Hỡnh 4.20 Sự kiện ủo và bỏo cỏo ụ (ủoạn ụ) phục vụ HS-DSCH tốt nhất

Dựa trờn kết quả ủo E c /I 0 trờn kờnh P-CPICH của cỏc ụ nằm trong tập tớch cực của chuyển giao mềm ủường lờn (thậm chớ cú thể cả cỏc ụ hay ủoạn ụ nằm trong tập ứng cử), UE bỏo cỏo ụ phục vụ HS-DSCH tốt nhất cho SRNC ủể nú quyết ủịnh chuyển giao cứng cho HS-DSCH Hỡnh 4.20 cho thấy ụ 2 (ủoạn ụ) là ụ ủược chọn và sau khoảng thời gian ∆T+∆D thỡ HS-DSCH ụ 1 ủược chuyển sang ụ 2

4.6.2 Chuyển giao HS-DSCH giữa cỏc ụ (hay ủoạn ụ) trong cựng một RNC

Quỏ trỡnh chuyển giao HS-DSCH giữa hai ủoạn ụ của cựng một nỳt B ủược minh họa trờn hỡnh 4.21 Sau khi quyết ủịnh chuyển giao, SRNC gửi bản tin ủặt lại cấu hỡnh liờn kết vụ tuyến ủó ủược ủồng bộ ủến cỏc nỳt liờn quan B và ủồng thời gửi bản tin RRC về ủặt lại cấu hỡnh kờnh vật lý ủến UE ủể chỳng thực hiện chuyển giao Quá trình chuyển giao từ nút B này sang nút B khác thuộc cùng một RNC cũng xẩy ra tương tự

Hỡnh 4.21 Chuyển giao HS-DSCH giữa hai ủoạn ụ thuộc cựng một nỳt B

4.6.3 Chuyển giao HS-DSCH giữa hai cỏc ụ (ủoạn ụ) thuộc hai RNC khỏc nhau

Quỏ trỡnh chuyển giao HS-DSCH giữa hai ụ (ủoạn ụ) thuộc hai RNC khỏc nhau ủược minh họa trờn hỡnh 4.22 Sau khi SRNC ủó quyết ủịnh chuyển giao, nú gửi bản tin ủặt lại cấu hỡnh liờn kết vụ tuyến ủó ủược ủồng bộ ủến cỏc nỳt B liờn quan và ủồng thời gửi bản tin RRC ủặt lại cấu hỡnh kờnh vật lý ủến UE ủể thực hiện chuyển giao Trong trường hợp này bản tin ủặt lại cấu hỡnh liờn kết vụ tuyến ủược SRNC gửi ủến nỳt B ủớch thụng qua DRNC

Hỡnh 4.22 Chuyển giao HS-DSCH giữa cỏc ủoạn ụ thuộc hai RNC khỏc nhau

4.6.4 Chuyển giao HS-DSCH sang ô chỉ có DCH

Hỡnh 4.23 minh họa quỏ trỡnh chuyển giao HS-DSCH từ ụ (ủoạn ụ) cú HS- DSCH sang một nỳt B chỉ cú DCH Sau khi SRNC ủó quyết ủịnh chuyển giao, nú gửi bản tin ủặt lại cấu hỡnh liờn kết vụ tuyến ủó ủược ủồng bộ ủến cỏc nỳt B liờn quan và ủồng thời gửi bản tin RRC về ủặt lại cấu hỡnh kờnh vật lý ủến người sử dụng ủể chỳng thực hiện chuyển giao Trong trường hợp này bản tin ủặt lại cấu hỡnh liờn kết vụ tuyến ủược SRNC gửi ủến nỳt B ủớch thụng qua DRNC

Hình 4.23 Chuyển giao HS-DSCH từ nút B có HS-DSCH sang một nút B chỉ có

TỔNG KẾT

HSPA là cụng nghệ tăng cường cho 3G WCDMA cũn ủược gọi là 3G+ HSPA là cụng nghệ truyền dẫn gúi phự hợp cho truyền thụng ủa phương tiện IP băng rộng HSDPA sử dụng kờnh chia sẻ ủường xuống trờn cơ sở ghộp nhiều kờnh mó với hệ số trải phổ SF, trong ủú tối ủa số kờnh mó dành cho lưu lượng lờn ủến 15 và một kờnh mó ủược dành cho bỏo hiệu và ủiều khiển HSUPA sử dụng kờnh tăng cường E-DCH ủể truyền lưu lượng Cả HSDPA và HSUPA ủều sử dụng truyền dẫn thớch ứng trờn cở sở lập biểu và HARQ Truyền dẫn thớch ứng là cụng nghệ trong ủú tài nguyờn vụ tuyến dược phân bổ cho người sử dụng dựa trên tình trạng của kênh truyền sóng tức thời ủến người sử dụng này: (1) nếu ủiều kiện truyền súng tốt người sử dụng ủược phõn phối nhiều tài nguyờn hơn, ngược lại người này ủược phõn phối ớt tài nguyờn HSDPA sử dụng phõn phối tài nguyờn theo mó hoặc thời gian trong ủú cụng suất truyền dẫn khụng ủổi và tốc ủộ truyền dẫn cú thể thay ủổi số lượng mó, số khe ủược cấp phỏt hoặc bằng cỏch thay ủổi sơ ủồ truyền dẫn (AMC: Adaptive Modulation and

Coding: mó húa và ủiều chế thớch ứng), cũn HSUPA sử dụng phõn phối tài nguyờn theo cụng suất với ủiều kiện cụng suất ủược cấp phỏt cho mỗi mỏy di ủộng khụng gõy nhiễu cho cỏc mỏy khỏc Khi ủược cấp phỏt cụng suất cao hơn mỏy di ủộng cú thể truyền dẫn tốc ủộ cao hơn bằng cỏch sử dụng nhiều mó hơn cho kờnh E-DCH hay giảm hệ số trải phổ SF nhưng khụng thay ủổi sơ ủồ truyền dẫn (ủiều chế luụn là BPSK) Cả hai HSDPA và HSUPA ủều sử dụng HARQ, trong ủú bản tin ủược yờu cầu phỏt lại ủược lưu trong bộ nhớ ủệm ủể sau ủú kết hợp với bản tin ủược phỏt lại tạo thành một bản tin tốt hơn trước khi xử lý lỗi Cơ chế phát lại với phần dư tăng cho phộp mỗi lần phỏt lại chỉ cần phỏt lại một bộ phần của phần dư chưa ủược phỏt vỡ thế tiết kiệm ủược dung lượng ủường truyền ðiểm khỏc biệt giữa HSDPA và HSUPA là HSDPA khụng sử dụng ủiều khiển cụng suất và chuyển giao mềm trỏi lại HSUPA sử dụng cả hai kỹ thuật này, ngoài ra HSUPA chỉ sử dụng một kiểu ủiều chế BPSK vỡ thế nú khụng ỏp dụng kỹ thuật ủiều chế mà mó húa thớch ứng (AMC: Adaptive Modulation and Coding) Cuối chương chuyển giao cứng cho HSDPA ủược trỡnh bày cho Trong HSDPA chỉ cú chuyển giao cứng ðể thực hiện chuyển giao, UE phải ủo tỷ số tớn hiệu trờn nhiễu kờnh P-CPICH của tất cả cỏc ụ hoặc cỏc ủoạn ụ nằm trong tập tớch cực (thậm chớ cú thể cả trong tập ứng cử) Từ kết quả ủo nú gửi bỏo cỏo về ụ tốt nhất ủến SRNC SRNC sẽ quyết ủịnh chuyển giao

Thuật ngữ và viết tắt

2G Second Generation Thế hệ thứ 2

3G Third Generation Thế hệ thứ ba

3GPP 3 ird Genaration Partnership Project ðề ỏn cỏc ủối tỏc thế hệ thứ ba 3GPP2 3 ird Generation Patnership Project 2 ðề ỏn ủối tỏc thế hệ thứ ba 2

AICH Acquisition Indication Channel Kênh chỉ thị bắt

AMC Adaptive Modulation and Coding Mó húa và ủiều chế thớch ứng

AMR Adaptive MultiRate ða tốc ủộ thớch ứng

ARQ Automatic Repeat-reQuest Yờu cầu phỏt lại tự ủộng

Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế ủộ truyền dị bộ

BCCH Broadcast Control Channel Kờnh ủiều khiển quảng bỏ

BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá

BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit

BLER Block Error Rate Tỷ số lỗi khối

BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa chuyển pha hai trạng thái

BS Base Station Trạm gốc

BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc

CC Convolutional Code Mã xoắn

CDMA Code Division Multiple Access ða truy nhập phân chia theo mã

Kênh chỉ thị phát hiện va chạm CPCH/ấn ủịnh kờnh

CN Core Network Mạng lõi

CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung

CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung

CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh

CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra vòng dư

CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh

CSICH CPCH Status Indicator Channel Kênh chỉ thị trạng thái CPCH

DCCH Dedicated Control Channel Kờnh ủiều khiển riờng

DCH Dedicated Channel Kờnh ủiều khiển

DPCCH Dedicated Physycal Control Channel Kờnh ủiều khiển vật lý riờng

DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng

DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng

DRX Discontinuous Reception Thu không liên tục

DSCH Downlink Shared Channel Kờnh chia sẻ ủường xuống

DSSS Direct-Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp

E-AGCH Enhanced Absolute Grant Channel Kờnh cho phộp tuyệt ủối tăng cường E-DCH Enhanced Dedicated Channel Kênh riêng tăng cường

EDGE Enhanced Data rates for GPRS

Tốc ủộ số liệu tăng cường ủể phỏt triển GPRS

EIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị

Enhanced Dedicated Control Channel Kờnh ủiều khiển riờng tăng cường

Enhanced Dedicated Data Channel Kênh số liệu riêng tăng cường

Kờnh cho phộp tương ủối tăng cường

FACH Forward Access Channel Kờnh truy nhập ủường xuống

FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian

F-DPCH Fractional DPCH DPCH một phần (phõn ủoạn)

GERAN GSM EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến GSM

EDGE GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung

GSM Global System For Mobile

Hệ thống thụng tin di ủộng tũan cấu

HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yờu cầu phỏt lại tự ủộng linh hoạt

HHO Hard Handover Chuyên giao cứng

HLR Home Location Register Bộ ghi ủịnh vị thường trỳ

HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập húi ủường xuống tốc ủộ cao

Kờnh ủiều khiển vật lý riờng tốc ủộ cao

High-Speed Dedicated Shared Channel Kờnh chia sẻ riờng tốc ủộ cao

HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gúi tốc ủộ cao

High-Speed Physical Dedicated Shared

Kờnh chia sẻ riờng vật lý tốc ủộ cao HSS Home Subsscriber Server Server thuê bao nhà

HS- High-Speed Shared Control Channel Kờnh ủiều khiển chia sẻ tốc ủộ cao

HSUPA High-Speed Uplink Packet Access Truy nhập gúi ủường lờn tốc ủộ cao IMS IP Multimedia Subsystem Phõn hệ ủa phương tiện IP

Thụng tin di ủộng quốc tế 2000

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IPv4 IP version 4 Phiên bản IP bốn

IPv6 IP version 6 Phiên bản IP sáu

IR Incremental Redundancy Phần dư tăng

Iu Giao diện ủược sử dụng ủể thụng tin giữa RNC và mạng lừi

Iub Giao diện ủược sử dụng ủể thụng tin giữa nỳt B và RNC

Iur Giao diện ủược sử dụng ủể thụng tin giữa cỏc RNC

LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn

MAC Medium Access Control ðiều khiển truy nhập môi trường MIMO Multi-Input Multi-Output Nhiều ủầu vào nhiều ủầu ra

MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhắn tin ủa phương tiện

MSC Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di ủộng NodeB Nút B

OVSF Orthogonal Variable Spreading Factor Hệ số trải phổ khả biến trực giao

Peak to Average Power Ratio

Tỷ số cụng suất ủỉnh trờn cụng suất trung bình

Kờnh vật lý ủiều khiển chung sơ cấp

PCH Paging Channel Kênh tìm gọi

PCPCH Physical Common Packet Channel Kênh vật lý gói chung

PDCP Packet-Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói

PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kờnh chia sẻ ủường xuống vật lý

PHY Physical Layer Lớp vật lý

PICH Page Indication Channel Kênh chỉ thị tìm gọi

PRACH Physical Random Access Channel Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên)

PS Packet Switch Chuyển mạch gói

PSTN Public Switched Telephone Network Mạng ủiện thoại chuyển mạch cụng cộng QAM Quadrature Amplitude Modulation ðiều chế biờn ủộ vuụng gúc

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

QPSK Quatrature Phase Shift Keying Khóa chuyển pha vuông góc

RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên

RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến

RAT Radio Access Technology Công nghệ truy nhập vô tuyến

RF Radio Frequency Tần số vô tuyến

RLC Radio Link Control ðiều khiển liên kết vô tuyến

RNC Radio Network Controller Bộ ủiều khiển mạng vụ tuyến

RRC Radio Resource Control ðiều khiển tài nguyên vô tuyến RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực

Kờnh vật lý ủiều khiển chung sơ cấp

SCH Synchronization channel Kờnh ủồng bộ

SF Spreading Factor Hệ số trải phổ

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

SIM Subscriber Identity Module Moủun nhận dạng thuờ bao

SMS Short Message Service Dịch vụ nhắn tin

SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm

SHO Soft Handover Chuyển giao mềm

TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian

Time Division Mulptiple Access ða truy nhập phân chia theo thời gian

TFC Transport Format Combination Kết hợp khuôn dạng truyền tải

Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải

TrCH Transport Channel Kênh truyền tải

TTI Transmission Time Interval Khỏang thời gian phát

UE User Equipment Thiết bị người sử dụng

UMB Ultra Mobile Broadband Băng thụng di ủộng siờu rộng

Hệ thống thụng tin di ủộng toàn cấu

UTRA UMTS Terrestrial Radio Access Truy nhập vụ tuyến mặt ủất UMTS

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access

Mnạg truy nhập vụ tuyến mặt ủất UMTS

Uu Giao diện ủược sử dụng ủể thụng tin giữa nỳt B và UE

WCDMA Wideband Code Division Multiple

Access ða truy nhập phân chia theo mã băng rộng

WiFi Wireless Fidelitity Chất lượng không dây cao

Tương hợp truy nhập vi ba toàn cầu

VoIP Voice over IP Thoại trên IP

Tiêu đề	Tổng Quan Mạng 3G WCDMA UMTS
Tác giả	Nguyễn Phạm Anh Dũng
Chuyên ngành	Công nghệ 3G WCDMA UMTS
Thể loại	Bài giảng
Năm xuất bản	2009
Thành phố	Hà Đông

Định dạng
Số trang	100
Dung lượng	1,84 MB