5. Lớp vật lý của W-CDMA
5.2. Trải phổ và ngẫu nhiên hoá ở các kênh vật lý
Hình 3.10. Quan hệ giữa trải phổ và ngẫu nhiên hoá
W - CDMA sử dụng trải phổ ở tốc độ 3,84 Mchip/s. Một hệ thống thông tin di động ngoài việc phân biệt các UE còn phải phân biệt các kênh vật lý, các BTS. W- CDMA thực hiện các yêu cầu này bằng trải phổ và ngẫu nhiên hoá. Đầu tiên các kênh khác nhau của một UE (hay một BTS) đợc trải phổ bằng các mã định kênh ở tốc độ chip 3,84 Mchip/s. Sau đó các kênh kết hợp với nhau ở bộ cộng tổng và sau đó đợc ngẫu nhiên hoá bằng một mã ngẫu nhiên hoá phức có cùng tốc độ chip 3,84Mchip/s riêng cho các UE và BTS. Mã định kênh trải phổ luồng tín hiệu kênh vì thế làm tăng tốc độ rộng băng tần, còn mã ngẫu nhiên hoá có cùng tốc độ chip thực hiện ngẫu nhiên hoá sau trải phổ nên không làm tăng tốc độ rộng băng tần. Tại đầu thu, trớc trên kênh tín hiệu tổng đợc giải ngẫu nhiên bằng một mã tơng ứng với UE hoặc BTS sau đó các luồng số kênh đợc đa qua các bộ giải trải phổ để đợc giải trải phổ bằng các mã định kênh tơng ứng. Nh vậy nhiều ngời sử dụng có thể sử dụng chung các mã định kênh. Bảng sau tổng kết chức năng của các mã định kênh và ngẫu nhiên hoá ở đờng xuống và đờng lên.
5.3.Các mã định kênh.
Các mã để định kênh và trải phổ ở giao diện vô tuyến đợc xây dựng trên cơ sở kỹ thuật hệ số trải phổ khả biến trực giao (OVSF = Orthogonal Variable Spreading Factor ).
Việc sử dụng OVSF cho phép thay đổi các hệ số trải phổ khác nhau và đảm bảo tính trực giao giữa các mã trải phổ có độ dài khác nhau. Các mã đợc chọn từ cây mã.
Định nghĩa đối với cùng một cây mã có nghĩa là: Truyền dẫn từ một nguồn, từ hoặc một UE hoặc một BTS, một cây mã đợc sử dụng cùng với một mã ngẫu nhiên hoá ở đỉnh cây. Nghĩa là các UE và các BTS khác nhau có thể sử dụng các cây mã hoàn toàn độc lập với nhau, không cần thiết phải kết hợp sử dụng tài nguyên cây mã giữa các UE và BTS khác nhau.
Hình 3.11.Cấu trúc cây của mã định kênh
Các mã định kênh ở sơ đồ trên đợc ký hiệu là Cch, SF, k, trong đó ch (channel) là kênh, SF (Spreading Factor) là hệ số trải phổ là tỷ số của tốc độ trải phổ chia cho tốc độ ký hiệu của tín hiệu đa lên trải phổ và nó cũng bằng chu kỳ (độ dài) của chuỗi trải phổ. Mỗi cây mã đợc xác định bởi một mã ngẫu nhiên hoá nhận dạng BTS hoặcUE.
Phơng pháp xác định mã định kênh đợc xây dựng trên cơ sở ma trận Hadamard nh sau:
Giá trị ngoài cũng bên trái trong từng từ mã định kênh là chip đợc truyền đầu tiên.
Để đảm bảo tính trực giao giữa các mã trong một cây mã cần đảm bảo quy định sau cho việc chọn mã định kênh ở cùng một cây mã (cùng một BTS
hoặc EU): chỉ có thể sử dụng một mã khi và chỉ khi không có mã nào khác đợc sử dụng ở cùng ô nằm trên đờng dẫn từ mã này đến gốc cây hoặc ở cây con phía dới mã này. Các mã trực giao đờng xuống trong một trạm gốc đợc quản lý bởi bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) trong mạng.
Các mã ngẫu nhiên hoá Mã ngẫu nhiên đờng lên.
Đờng lên sử dụng các mã ngẫu nhiên dài và ngắn chu kỳ 10ms để phân biết các UE khác nhau. Các mã dài đợc cắt ngắn để phù hợp với khung 10ms. ở
tốc độ chip 38,4 Mchip/s đoạn cắt ngắn này chứa 38400 chip. Độ dài mã ngắn là 256 chip. Cả hai họ mã đều chứa hàng triệu mã vì thế không cần quy hoạch mã đờng lên.
Mã ngẫu nhiên hoá dài đờng lên.
Mã này là mã dài dạng phức Slong,n đợc tạo ra từ hai chuỗi ngẫu nhiên dài Clong, 1,n và Clong, 2,n theo quan hệ sau:
) ( ) ( ) ( , , , i S i jS i S Q n long I n long n long = + [ ] [1 ( 1) (2 /2)] ) ( ,2, , 1 , i j C i C i long n n long + − = ,... 2 , 1 , 0 = i [] Làm tròn đến số nguyên thấp hơn gần nhất.
Mã ngẫu nhiên đờng xuống: Đờng xuống sử dụng mã ngẫu nhiên dài đợc cắt ngắn cho phù hợp với độ dài khung 10ms để phân biệt các BTS khác nhau ở tốc độ chip 3,84 Mchip/s đoạn cắt ngắn này chứa 384000 chip.