2.3.3.1 Phõn bổ mó:
ắ Đường xuống:
Mó phõn kờnh:mó phõn kờnh cho kờnh BCCH là mó quy định được sử dụng cho tất cả cỏc ụ trong hệ thống. Mó phõn kờnh cho kờnh CCPCH thứ cấp được phỏt quảng bỏ trờn kờnh BCCH.
Mó phõn kờnh cho cỏc kờnh vật lý dành riờng đường xuống do mạng quyết định. MS sẽ được thụng bỏo mó phõn kờnh nào được sử dụng ở đường xuống qua cỏc bản tin Cho phộp truy cập (Access Grant). Bản tin Cho phộp truy cập là bản tin của hệ thống gửi cho MS để trả lời bản tin Yờu cầu truy cập ngẫu nhiờn (Random Access Request) của MS. Mó phõn kờnh cú thể thay đổi trong một kết nối, khi dịch vụ sử dụng thay đổi hoặc khi thực hiện chuyển giao giữa cỏc ụ. Khi đú mó phõn kờnh mới sẽ được thoả thuận trờn kờnh DCCH.
Mó scrambling: mó scrambling đường xuống được hệ thống gỏn cho mỗi sector trong ụ. MS sẽ được thụng bỏo về mó scrambling trong quỏ trỡnh tỡm ụ.
ắ Đường lờn:
Mó phõn kờnh: Mỗi kết nối được phõn bổ ớt nhất một mó phõn kờnh, mó này được sử dụng cho kờnh điều khiển dành riờng. Số lượng mó phõn kờnh được phõn bổ phụ thuộc vào số lượng kờnh DPDCH được sử dụng.
Việc phõn bổ cỏc mó phõn kờnh cho cỏc kết nối khỏc nhau hoàn toàn khụng liờn quan đến nhau - tức là cỏc kết nối cú thể sử dụng chung một số mó phõn kờnh. Do đú mó phõn kờnh cú thể phõn bổ theo một trật tự định trước cho cỏc kết nối. Hệ thống và MS chỉ cần thoả thuận số lượng mó phõn kờnh sẽ sử dụng cho đường lờn, sau đú MS sẽ tự phõn bổ mó phõn kờnh theo trật tự định trước này.
Mó scrambling sơ cấp: Hệ thống sẽ quyết định việc sử dụng mó scrambling sơ cấp nào cho đường xuống. Sau đú, hệ thống sẽ gửi thụng bỏo về mó scrambling sơ cấp được sử dụng cho MS trờn bản tin Cho phộp truy cập. Mó scrambling sơ cấp cũng cú thể được thay đổi trong thời gian của một kết nối. Việc thay đổi mó được thoả thuận trờn kờnh DCCH.
Mó scrambling thứ cấp: Việc sử dụng mó scrambling thứ cấp đường lờn là một tuỳ chọn của hệ thống, mó này thường được sử dụng ở cỏc ụ khụng cú khả năng
xỏc định nhiều người sử dụng (Multiuser detection). MS sẽ được thụng bỏo cú sử dụng mó scrambling thứ cấp hay khụng quan bản tin Cho phộp truy cập. Mó scrambling thứ cấp nào được sử dụng sẽ phụ thuộc vào mó scrambling sơ cấp đó được phõn bổ. Do đú hệ thống sẽ khụng cần thụng bỏo chớnh xỏc về mó scrambling thứ cấp sẽ sử dụng.
Bắt đồng bộ mạng: Tại thời điểm bật nguồn, MS sẽ sử dụng kờnh SCH sơ cấp để đồng bộ khe thời gian với trạm gốc nào cú cụng suất phỏt lớn nhất. Sau đú, bằng kờnh SCH thứ cấp, MS thực hiện đồng bộ khung và xỏc định nhúm mó của trạm gốc bằng cỏch tương quan hoỏ tớn hiệu thu được tại vị trớ của mó đồng bộ thứ cấp với 16 khả năng cú thể của mó đồng bộ thứ cấp này. Để đạt được đồng bộ khung, 16 chuỗi giải điều chế phải tương quan với 16 mó dịch theo chu kỳ của chuỗi điều chế kờnh SCH thứ cấp, tạo ra tổng số 256 giỏ trị tương quan khỏc nhau. Bằng cỏch xỏc định cặp mó/dịch pha cú độ tương quan lớn nhất, MS sẽ xỏc định được nhúm mó và khung đồng bộ.
Sau đú, MS sẽ xỏc định mó scrambling mà trạm gốc sử dụng bằng cỏch thực hiện tương quan theo symbol của kờnh CCPCH với tất cả cỏc mó scrambling trong nhúm mó đó được xỏc định trước đú. Sau khi xỏc định được mó scrambling, MS cú thể xỏc định được kờnh CCPCH sơ cấp, thực hiện đồng bộ đa khung và đọc cỏc thụng tin trờn kờnh BCCH.
2.3.3.2. Điều khiển cụng suất:
Điều khiển cụng suất trong hệ thống CDMA là vấn đề rất quan trọng. Vỡ cỏc người sử dụng dựng chung một tần số tại cựng một thời điểm nờn một người sử dụng khụng được phỏt một cụng suất cao đến mức cỏc người sử dụng khỏc bị lấn ỏt. Chẳng hạn, nếu một người sử dụng gần trạm gốc phỏt cựng cụng suất với một người sử dụng ở biờn giới ụ thỡ tại trạm gốc tớn hiệu từ người sử dụng gần đú sẽ lớn đến mức nú chồng lấn hoàn toàn tớn hiệu từ người sử dụng ở xa. Do đú, tớn hiệu của
người sử dụng ở xa khụng thể khụi phục được, đú chớnh là hiệu ứng gần – xa và làm giảm dung lượng hệ thống..
Điều khiển cụng suất ngoài việc chống lại được hiện tượng gần-xa cũn chống được cỏc hiệu ứng của fading Rayleigh. Vỡ vậy, điều khiển cụng suất được sử dụng ở cả đường lờn và đường xuống. W-CDMA sử dụng hai kỹ thuật điều khiển cụng suất chớnh: điều khiển cụng suất vũng đúng và điều khiển cụng suất vũng ngoài.
ắ Điều khiển cụng suất đường lờn:
Điều khiển cụng suất vũng đúng: Cơ chế điều khiển cụng suất vũng đúng đường lờn thay đổi cụng suất phỏt của MS để duy trỡ tỷ số Tớn hiệu/Nhiễu SIR (Signal-to-Interference Ratio) đường lờn ở một mức chuẩn nhất định. Trạm gốc sẽ tớnh toỏn mức cụng suất kờnh DPCCH thu được sau khi kết hợp cỏc tớn hiệu thu phõn tập của kờnh. Đồng thời trạm gốc cũng tớnh toỏn mức nhiễu đường lờn trong dải tần hiện tại, sau đú trạm gốc sẽ tạo ra cỏc lệnh điều khiển cụng suất (TPC: Transmit Power Control) theo luật sau:
+ Nếu SIRest > SIRtarget -> Gửi lệnh TPC giảm cụng suất + Nếu SIRest < SIRtarget -> Gửi lệnh TPC tăng cụng suất
Sau khi nhận được lệnh TPC, MS sẽ thay đổi cụng suất phỏt của hai kờnh DPCCH và DPDCH theo từng bước ∆TPC dB. Độ lớn của mỗi bước ∆TPC tuỳ thuộc vào từng ụ trong hệ thống.
Trong trường hợp chuyển giao, MS sẽ thay đổi cụng suất theo bước lớn nhất của cỏc lệnh TPC mà cỏc trạm gốc trong tập tớch cực gửi tới.
Điều khiển cụng suất vũng ngoài: Vũng ngoài sẽ thay đổi tỷ số SIR chuẩn sử dụng cho điều khiển cụng suất vũng đúng. Tỷ số SIR chuẩn này sẽ được thay đổi cho từng kết nối dựa trờn chất lượng ước tớnh của kết nối Bờn cạnh đú, mức bự cụng suất giữa kờnh DPDCH và DPCCH đường lờn cũng cú thể được thay đổi. Việc ước tớnh chất lượng như thế nào phụ thuộc vào sự kết hợp cỏc dịch vụ khỏc nhau. Thụng thường, hệ thống sử dụng tỷ số lỗi bit và tỷ số lỗi khung để ước tớnh chất lượng.
Điều khiển cụng suất vũng đúng: Cơ chế điều khiển cụng suất vũng đúng đường xuống thay đổi cụng suất phỏt của trạm gốc để duy trỡ mức tỷ số Tớn hiệu/Nhiễu đường xuống ở một mức chuẩn nhất định. MS sẽ tớnh toỏn mức cụng suất kờnh DPCCH thu được sau khi kết hợp cỏc tớn hiệu thu phõn tập của kờnh. Đồng thời trạm gốc cũng tớnh toỏn mức nhiễu đường lờn trong dải tần hiện tại. Sau đú MS sẽ tạo ra cỏc lệnh điều khiển cụng suất theo luật giống như ở đường lờn:
+ Nếu SIRest > SIRtarget -> Gửi lệnh TPC giảm cụng suất + Nếu SIRest < SIRtarget -> Gửi lệnh TPC tăng cụng suất
Khi nhận được lệnh TPC, trạm gốc sẽ thay đổi cụng suất phỏt theo từng bước
∆TPC dB. Độ lớn mỗi bước ∆TPC tuỳ thuộc vào từng ụ trong hệ thống.
Điều khiển cụng suất vũng ngoài: Vũng ngoài sẽ thay đổi tỷ số SIR chuẩn sử dụng cho điều khiển cụng suất vũng đúng. Tỷ số SIR chuẩn này sẽ được thay đổi cho từng kết nối dựa trờn chất lượng ước tớnh của kết nối Bờn cạnh đú, mức bự cụng suất giữa kờnh DPDCH và DPCCH đường lờn cũng cú thể được thay đổi. Việc ước tớnh chất lượng như thế nào phụ thuộc vào sự kết hợp cỏc dịch vụ khỏc nhau. Thụng thường, hệ thống sử dụng tỷ số lỗi bit và tỷ số lỗi khung để ước tớnh chất lượng.
2.3.3.3 Chuyển giao:
ắ Chuyển giao cựng một tần số (Intra-frequency handover):
Chuyển giao mềm: Khi ở trạng thỏi đang đàm thoại, MS liờn tục đo mức tớn hiệu của cỏc trạm gốc lõn cận và so sỏnh tớn hiệu này với một tập hợp cỏc mức ngưỡng và gửi kết quả so sỏnh lờn trạm gốc hiện thời. Dựa trờn thụng tin này, trạm gốc ra lệnh cho MS thờm vào hoặc loại bỏ cỏc trạm gốc khỏi tập tớch cực (active set). Tập tớch cực là tập hợp cỏc trạm gốc cựng gửi dữ liệu đến MS. MS nhận cỏc tớn hiệu này và kết hợp chỳng như kết hợp cỏc tớn hiệu đa đường. Trong quỏ trỡnh dũ tớn hiệu, MS sẽ xỏc định được độ lệch khung (frame offset) của kờnh CCPCH của cỏc ứng cử viờn chuyển giao so với giỏ trị của trạm gốc hiện thời. Khi cần thực hiện (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
chuyển giao mềm, độ lệch khung cựng với độ lệch khung giữa kờnh DPDCH/DPCCH và kờnh CCPCH sơ cấp của trạm gốc hiện thời sẽ được sử dụng để tớnh toỏn giỏ trị bự khung yờu cầu giữa kờnh DPDCH/DPCCH và kờnh CCPCH
thứ cấp của trạm gốc sẽ nhận chuyển giao. Độ lờch khung này được chọn sao cho độ lệch khung giữa cỏc kờnh DPDCH/DPCCH của trạm gốc hiện thời và trạm gốc nhận chuyển giao tại đầu thu của MS là nhỏ nhất. Chỳ ý rằng độ lệch khung giữa kờnh DPDCH/DPCCH và kờnh CCPCH sơ cấp chỉ cú thể được điều chỉnh theo từng bước của một symbol kờnh DPDCH/DPCCH nhằm duy trỡ tớnh trực giao của đường xuống.
Chuyển giao mềm hơn: Chuyển giao mềm hơn là chuyển giao mềm giữa cỏc sector trong cựng một trạm gốc. Chuyển giao mềm hơn về nguyờn tắc cũng được thực hiện giống như chuyển giao mềm. Tuy nhiờn điểm khỏc biệt giữa hai loại chuyển giao này là cỏc tớn hiệu của cỏc sector thu được từ MS trong chuyển giao mềm hơn sẽ được kết hợp lại ở trạm gốc, cũn tớn hiệu cỏc trạm gốc thu được từ MS trong chuyển giao mềm sẽ được kết hợp ở BSC
ắ Chuyển giao giữa hai tần số:
Việc chuyển giao giữa hai tần số cú thể thực hiện trong cỏc trường hợp sau: - Chuyển giao giữa cỏc ụ lõn cận sử dụng cỏc tần số khỏc nhau.
- Chuyển giao trong nội bộ cỏc lớp của một ụ xếp chồng sử dụng nhiều tần số. - Chuyển giao giữa hai hệ thống/hai nhà khai thỏc sử dụng cỏc tần số khỏc nhau, bao gồm cả chuyển giao sang cỏc hệ thống GSM.
Chuyển giao giữa hai tần số cú thể được thực hiện theo hai phương thức:
+ Phương thức thu hai tần số (Dual - receiver): Đối với cỏc MS cú tớnh năng phõn tập thu, cú thể sử dụng tạm thời một nhỏnh thu để dũ tỡm tớn hiệu ở cỏc tần số khỏc phục vụ cho việc chuyển giao.
+ Phương thức nộn khe thời gian: Đối với cỏc MS chỉ cú một bộ thu, cú thể sử dụng phương phỏp này để dũ tớn hiệu ở cỏc tần số khỏc phục vụ cho chuyển giao mà khụng làm ảnh hưởng đến dũng thụng tin. Khi ở chế độ nộn khe thời gian, lượng thụng tin thụng thường của một khung cú độ dài 10 ms sẽ được nộn lại về thời gian bằng cỏch bỏ bớt một số bit hoặc giảm hệ số trải phổ để giảm quóng thời gian truyền tin của khung xuống cũn 5 ms. Khoảng thời gian tiết kiệm được sẽ được dựng để đo tớn hiệu của cỏc tần số khỏc. Tần số thực hiện nộn khe thời gian là 10Hz,
tức là 100ms/khe thời gian nộn. Đối với cỏc dịch vụ chấp nhận độ trễ truyền tin lớn, cú thể thực hiện nộn nhiều khung lại với nhau để tạo ra một khe thời gian đo. Phương phỏp này được sử dụng đối với cỏc dịch vụ tốc độ cao, khú thực hiện việc giảm 1/2 tăng ớch xử lý. Vớ dụ: đối với một dịch vụ 2Mbps với mức ghộp xen 5 khung (50 ms), cú thể tạo ra một khung rỗi 5 ms bằng cỏch giảm tăng ớch xử lý đi 10% trong khoảng thời gian 5 khung.
2.4 Đa thõm nhập phõn chia theo mó trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-CDMA)
Hệ thống thụng tin di động thế hệ ba được xõy dựng chủ yếu trờn cụng nghệ CDMA. Trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-SS: Direct Sequence Spread Spectrum ) là kỹ thuật xử lý số quan trọng được sử dụng cho hệ thống thụng tin di động CDMA.
Trong hệ thống DS-CDMA, độ rộng phổ hẹp của tớn hiệu số liệu sẽ được mở rộng bởi một tớn hiệu băng tần rất rộng gọi là tớn hiệu trải phổ (spreading signal). Tất cả người sử dụng trong hệ thống DS-CDMA đều sử dụng trung một tần số súng mang và cú thể được phỏt đi đồng thời. Mỗi một người sử dụng cú một tớn hiệu trải phổ riờng và nú xấp xỉ vuụng gúc với tớn hiệu trải phổ của cỏc người sử dụng khỏc. Mỏy thu sẽ thực hiện phộp tương quan để tỏch địa chỉ số liệu cho người nhận. Cỏc tớn hiệu từ những người sử dụng khỏc sẽ trở thành nhiễu do khụng tương quan (decorrelation). Để tỏch tớn hiệu số liệu, bờn thu cần cú tớn hiệu trải phổ mà bờn phỏt đó sử dụng, tức là tớn hiệu trải phổ của bờn thu và bờn phỏt phải giống nhau. Mỗi một người sử dụng cú thể khỏi thỏc hoàn toàn độc lập mà khụng liờn quan tới cỏc người sử dụng khỏc.
ắ Nguyờn lý DS-CDMA:
Cú k tớn hiệu phỏt đồng thời đến mỏy thu. Mỗi tớn hiệu phỏt được gắn một chỉ số i, i = 1,2,3...,k. Dạng súng số liệu cơ số hai (±)bk(t) là hàm chữ nhật cú biờn độ +1 hay -1 và cú thể đổi dấu sau Tb giõy. Dạng súng trải phổ (±)ck(t) cũng cú hỡnh chữ nhật, nhưng nú tuần hoàn và cú tốc độ cao hơn nhiều so với tốc độ bit số liệu. Ta coi rằng thời gian một bit số liệu (Tb giõy) chứa đỳng một chu kỳ (N chip) mó trải phổ sao cho tốc độ chip bằng N/Tb = 1/Tc, trong đú Tc là thời gian chip hay chu kỳ chip.Vỡ thế tốc độ chip gấp N lần tốc độ bit (1/Tb).
Thực chất, do dạng súng số liệu được điều chế ở dạng súng trải phổ và súng mang, nờn súng trải phổ chuỗi trực tiếp cho tớn hiệu i là:
Si (t) = bi(t).ci(t).Acos(2πfct + ∅i) (2.1) Trong đú p T E A b b 2 2 = =
Với Eb là năng lượng bit và p là cụng suất trung bỡnh, i = 1,2,...,k , ci(t) là mó trải phổ lưỡng cực nhận hai giỏ trị +1 và -1 cú tốc độ chip Rc >> Rb, Tb>> Tc với Tb= NTc và là chu kỳ của chuỗi chip.
a. Mỏy phỏt:
b. Mỏy thu:
Hỡnh 2.12 Mụ hỡnh hệ thống DS-CDMA
Cỏc mó ci(t) trực giao với nhau và thoó món điều kiện:
⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ≠ = = ∫ j i khi j i khi dt t c t c NT C NT j i c 0 1 ) ( ) ( 1 0 (2.2)
Cụng suất trung bỡnh của s(t) bằng p và ta coi rằng tất cả cỏc tớn hiệu thu được đều cú cụng suất như nhau. Giả thiết này đỳng nếu cú thể điều khiển động
cụng suất cho tất cả cỏc đầu cuối. Thụng số Φk là pha của súng mang. Vỡ tất cả cỏc tớn hiệu phỏt là dị bộ, cũng cần cú thụng số trễ tk trong mụ hỡnh. Tạp õm n(t) là tạp õm trắng. Tất cả k tớn hiệu phỏt trễ và tạp õm cộng với nhau ở mỏy thu.
Ta xột quỏ trỡnh thu tớn hiệu ở mỏy thu thứ nhất. Tớn hiệu nhận được từ đầu vào của mỏy thu thứ nhất được xỏc định như sau:
∑ = + + = k i k t n t S t S t r 1 1() () () ) ( (2.3)
Nếu khụng xột đến ảnh hưởng của tạp õm (và để đơn giản ta bỏ qua suy hao đường truyền) và giả sử mó PN nội của mỏy thu này đó đồng bộ với mỏy thu nhận được từ phớa phỏt, ta được đầu ra của bộ nhõn như sau:
∑ ∑ = = + + + = + + + = k i i c i i c k i i c i i c t f t c t c t ABb t f t ABb t f t c t c t ABb t f t c t ABb t r 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 ) 2 cos(
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});