3G WCDMA UMTS quy định khai thác song công phân chia theo tần số (FDD: Frequency Division Duplex) cũng như song công phân chia theo thời gian (TDD: Time Division Duplex) là chế độ tiêu chuẩn cho thông tin thọai và số liệu. Hoạt động đồng thời và liên tục của các mạch điện phát và thu là các thay đổi đáng kể nhất so với hoạt động của GSM. Hiện nay các mạng UMTS trên toàn cầu chủ yếu sử dụng khai thác FDD.
Các băng tần sử dụng cho WCDMA FDD trên toàn cầu được cho trên hình 3.1a. WCDMA sử dụng phân bố tần số quy định cho IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) (hình 3.1b) 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 đổi, băng tần được cấp theo giấy phép có 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. Các hệ thống FDD sử dụng các băng tần khác nhau cho đường lên và đường xuống với phân cách là khoảng cách song công, còn các hệ thống TDD sử dụng cùng tần số cho cả đường lên và đường xuống.
Băng tần cho họat động FDD cho các băng I, II và III được cho trên hình 3.2. Băng I (B1) là ấn định băng chính ở Châu Âu. Quy định dành hai cấp phát 60MHz với khoảng cách song công chuẩn 190MHz, tuy nhiên quy định cũng cho phép song công khả biến, trong đó khoảng cách phát thu nằm trong khoảng 130 đến 250MHz. Hệ thống song công khả biến đặt ra các yêu cầu bổ sung đối với thiết kế máy phát thu vì các bộ tổ tần số máy phát và máy thu phải hoạt động độc lập vơi nhau. Băng II (B2) tái sử dụng băng hiện có của hệ thống thông tin di động cá nhân và dự định để sử dụng ở Mỹ để đảm bảo đồng tồn tại UMTS và GSM. Khoảng cách song công chỉ bằng 80MHz đối với băng II vì thế đặt ra các yêu cầu khó khăn hơn đối với phần cứng của máy thu phát.
Hình 3.2 Cấp phát băng tần FDD
Tại Việt Nam băng tần 3G được cấp phát tần số theo tám khe tần số như cho trong bảng 3.1, trong đó hai hoặc nhiều nhà khai thác có thể cùng tham gia xin cấp phát chung một khe.
Bảng 3.1. Cấp phát tần số 3G tại Việt Nam
Khe tần số FDD TDD BSTx* BSRx** BSTx/BSRx A 2110-2125 MHz 1920-1935 MHz 1915-1920 MHz B 2125-2140 MHz 1935-1950 MHz 1910-1915 MHz C 2140-2155 MHz 1950-1965 MHz 1905-1910 MHz D 2155-2170 MHz 1965-1980 MHz 1900-1905 MHz * BSTx: máy phát trạm gốc ** BSRx: máy thu trạm gốc
Hệ thống đánh số kênh dựa trên một lưới mành 200kHz với khoảng cách chuẩn giữa các kênh là 5MHz. Số kênh vô tuyến tuyệt đối của UTRA (UARFCN: UTRA Absolute Radio Frequency Channel Number), ký hiệu Ndl với fd1 cho đường xuống và Nul với ful cho đường lên được ấn định theo bảng 3.2 .
Bảng 3.2. Định nghĩa UARFCN cho băng I (IMT-200) với phân cách tần số đường xuống và đường lên bằng 190MHz
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 nghiên cứu quan hệ giữa các tổ hợp mã trải phổ và hoạt động của các kênh lân cận. Để vậy ba phép đo sau đây được thực hiện:
ALCR (Adjacent Channel Leakage Ratio: Tỷ lệ rò kênh lân cận) là tỷ số giữa công suất phát với công suất đo được sau bộ lọc máy thu trong kênh vô tuyến lân cận trong máy cầm tay, được sử dụng để đánh giá hiệu năng máy phát.
ACS (Adjacent Channel Selectivity: độ nhạy kênh lân cận) là tỷ số giữa suy hao của bộ lọc thu tần số kênh chủ đích với suy hao bộ lọc thu tần số kênh lân cận, được sử dụng để đánh giá hiệu năng máy thu
ACIR (Adjacent Channel Interference Ratio: tỷ lệ nhiễu kênh lân cận) được sử dụng để đánh giá hiệu năng hệ thống theo phương trình sau: ACS ACLR ACIR 1 1 1 + = (3.1)
Từ quan điểm thiết kế máy cầm tay, người thiết kế muốn giảm nhẹ yêu cầu ACLR để cải thiện hiệu suất PA. Từ quan điểm thiết kế hệ thống muốn thắt chắt yêu cầu ACLR để tăng cường hiệu năng kênh lân cận. trong thực tế ACLR là thước đo ảnh hưởng của độ phi tuyến của bộ khuếch đại vô tuyến (RFPA: Radio Frequency Power Amplifier) của cầm tay.
Thông thường theo chuẩn máy cầm tay WCDMA quy định ACLR như sau:
33 dBc tại dịch tần 5MHz
43 dBc tại dịch tần 10 MHz
Trong đó dBc là suy hao dB so với sóng mang
Hình 3.3 cho thấy băng thông vô tuyến cần được xử lý đối với máy đầu cuối di động 3G để hoạt động đồng thời với các máy 2G hiện có (GSM và TDMA bắc Mỹ).
Hình 3.3. Ấn định tần số ba băng GSM, TDMA bắc Mỹ và WCDMA FDD