ắ Kờnh vật lý điều khiển chung sơ cấp và thứ cấp (Primary CCPCH and Secondary CCPCH):
Kờnh vật lý điều khiển chung sơ cấp và thứ cấp (Primary CCPCH and Secondary CCPCH) là cỏc kờnh đường xuống cú tốc độ cố định được sử dụng để mang cỏc kờnh logic BCCH và FACCH/PCH.
Kờnh CCPCH được điều chế giống như kờnh vật lý dành riờng đường xuống ở phần trờn.
Trong trường hợp kờnh CCPCH thứ cấp, kờnh FACH và PCH được ghộp kờnh theo thời gian theo từng khung trong đa khung. Tập hợp cỏc khung được phõn bổ cho kờnh FACH và PCH sẽ được phỏt quảng bỏ trờn kờnh BCCH.
Hỡnh 2.6 Cấu trỳc kờnh CCPCH đường xuống
Sự khỏc biệt chớnh giữa kờnh CCPCH và kờnh vật lý dành riờng đường xuống là CCPCH khụng mang tớn hiệu điều khiển cụng suất và cú tốc độ cố định. Cũn sự khỏc biệt giữa cỏc kờnh CCPCH sơ cấp và thứ cấp là kờnh sơ cấp cú tốc độ cố định (30Kbps, SF=256) khụng thay đổi cũn tốc độ của kờnh thứ cấp chỉ khụng đổi trong nội bộ ụ, và cú thể khỏc nhau đối với cỏc ụ khỏc nhau, phụ thuộc vào việc ụ cần bao nhiờu kờnh FACH và PCH. Ngoài ra, kờnh CCPCH sơ cấp được phỏt liờn tục trong ụ trong khi kờnh CCPCH thứ cấp chỉ được phỏt khi cú dữ liệu và cú thể được phỏt trờn cỏc mỳi súng hẹp (chỉ ỏp dụng đối với kờnh FACH) tương tự như kờnh vật lý dành riờng.
Kờnh đồng bộ là kờnh đường xuống sử dụng để tỡm ụ. Kờnh SCH bao gồm hai kờnh phụ: kờnh SCH sơ cấp và thứ cấp.
Kờnh SCH sơ cấp là một chuỗi mó Gold trực giao khụng điều chế cú chiều dài 256 chip gọi là Mó đồng bộ sơ cấp, được phỏt một lần ở mỗi khe thời gian. Mó đồng bộ sơ cấp được tất cả cỏc ụ trong hệ thống sử dụng chung và được phỏt ở đầu mỗi khe thời gian.
Kờnh SCH thứ cấp là một chuỗi mó Gold trực giao cú điều chế cú chiều dài 256 chip gọi là Mó đồng bộ thứ cấp, được phỏt cựng với mó đồng bộ sơ cấp.
Mó đồng bộ thứ cấp được chọn từ một tập 16 mó khỏc nhau {c1, c2, ..., c16}, việc lựa chọn mó phụ thuộc vào nhúm mó nào trong 16 nhúm mó scrambling đường xuống cscramb được sử dụng. Kờnh thứ cấp SCH được điều chế bằng một chuỗi nhị phõn d1, d2, ..., d16 cú chiều dài 16 bit được lặp ở mỗi khung.
ắ Kờnh truy cập ngẫu nhiờn vật lý:
Kờnh truy cập ngẫu nhiờn bao gồm cỏc burst truy cập. Mỗi burst bao gồm hai phần: phần preamble cú chiều dài 16*256 chip (1ms) và phần dữ liệu cú chiều dài thay đổi.
Preamble Dữ liệu
16*256 chip Chiều dài thay đổi
Hỡnh 2.7 Cấu trỳc burst truy cập
Phần preamble bao gồm 16 symbol (chuỗi preamble) được trải phổ bằng mó Walsh trực giao cú chiều dài 256. Chuỗi preamble được chọn một cỏch ngẫu nhiờn từ một tập 16 từ mó trực giao cú chiều dài 16. Cỏc trạm gốc lõn cận sử dụng cỏc tập
mó preamble khỏc nhau. Thụng tin về tập mó preamble nào được sử dụng sẽ được phỏt quảng bỏ trờn kờnh BCCH.
Phần dữ liệu của burst truy cập bao gồm cỏc trường sau:
- Trường nhận dạng MS (MS ID) cú chiều dài 16 bit, được MS chọn ngẫu nhiờn khi thực hiện truy cập.
- Trường tuỳ chọn người sử dụng, chứa cỏc gúi tin ngắn của người sử dụng. - Trường CRC cú chiều dài 8 bit.
Việc trải phổ và điều chế phần dữ liệu được thực hiện giống như kờnh vật lý dành riờng đườnglờn. Mó scrambling được lựa chọn dựa trờn mó preamble của mỗi trạm gốc, chuỗi preamble được chọn ngẫu nhiờn ở trờn, và một giỏ trị bự thời gian (Random Access time-offset). Điều này đảm bảo hai gúi truy cập sử dụng cỏc mó preamble khỏc nhau sẽ khụng xung đột với nhau.
p0 p 1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 p9 p10 p11 p12 p13 p14 p15 Preamble
256 chip
p0,p1, .. , p15: chuỗi preamble
Hỡnh 2.8 Cấu trỳc phần Preamble của burst truy cập
Hỡnh 2.9 Cấu trỳc phần dữ liệu của burst truy cập 2.3.2.3. Mó hoỏ kờnh và dồn kờnh dịch vụ:
ắ Mó hoỏ kờnh và ghộp xen cho cỏc dịch vụ người sử dụng:
W-CDMA sử dụng ba lớp dịch vụ cơ bản tương ứng với cỏc phương phỏp mó hoỏ FEC:
- Cỏc dịch vụ chuẩn chỉ sử dụng mó hoỏ xoắn
- Cỏc dịch vụ chất lượng cao cú sử dụng thờm mó hoỏ Reed-Solomon
- Cỏc dịch vụ cú phương phỏp mó hoỏ riờng, tức là cỏc dịch vụ mà lớp 1 W- CDMA khụng sử dụng một phương phỏp mó hoỏ định trước nào.
Mã hoá trong (m.h. xoắn) Ghép xen trong Ghép xen trong Mã hoá trong (m.h. xoắn) Mã hoá ngoài (m.h. RS) Ghép xen ngoài BER = 10-3 BER=10-6 Mã hoá theo dịch vụ cụ thể
Hỡnh 2.10 Cỏc phương phỏp mó hoỏ FEC cơ bản cho W-CDMA
Mó hoỏ/ ghộp xen trong (inner coding/interleaving): Mó hoỏ xoắn trong cú tốc độ r = 1/3 hoặc 1/2 (khi đũi hỏi tốc độ bit cao). Đa thức tạp mó cú dạng như bảng sau: Bảng 2.2 Cỏc tham số mó hoỏ xoắn Tốc độ Chiều dài K Đa thức tạo mó 1 Đa thức tạo mó 2 Đa thức tạo mó 3 Khoảng cỏch tự do 1/3 9 557 663 711 18 ẵ 9 561 753 Khụng dựng 12
Sau khi mó hoỏ xoắn, dữ liệu sẽ được ghộp xen, phương thức ghộp xen phụ thuộc vào yờu cầu về độ trễ của dữ liệu: đối với cỏc dịch vụ cú độ trễ thấp, hệ thống sẽ thực hiện ghộp xen trong bản thõn khung 10 ms; đối với cỏc dịch vụ cú độ trễ cao hơn, hệ thống cú thể thực hiện ghộp xen giữa cỏc khung với số lượng 15 khung (150 ms) cho một lần ghộp.
Mó hoỏ/ghộp xen ngoài (outer coding/interleaving): Việc mó hoỏ ngoài sử dụng mó hoỏ RS với r = 4/5 trờn 28 mức ký tự symbol. Sau khi mó hoỏ ngoài, tớn hiệu sẽ được ghộp xen giữa cỏc khung.
ắ Dồn kờnh dịch vụ:
Một kết nối cú thể chứa nhiều dịch vụ được dồn kờnh thời gian với nhau. Việc dồn kờnh thời gian cú thể được thực hiện trước hoặc sau khi mó hoỏ trong hoặc mó hoỏ ngoài.
Hệ thống cũng cú thể xử lý tỏch biệt cỏc dịch vụ bằng cỏch thực hiện mó hoỏ/ghộp xen riờng biệt cho từng dịch vụ và gỏn cỏc dịch vụ này vào cỏc kờnh DPDCH riờng biệt. Với phương thức này, cú thể thực hiện điều khiển cụng suất và chất lượng cỏc dịch vụ một cỏch riờng biệt.
Dồn kênh theo thời gian
Mã hoá/ghép
xen ngoài kênhDồn
theo thời gian
Dồn kênh
theo thời gian kênhDồn theo thời gian DPDCH 1 DPDCH 2 DPDCH N Hỡnh 2.11 Dồn kờnh dịch vụ trong W-CDMA ắ Biến đổi tốc độ bit
Sau khi mó hoỏ kờnh và dồn kờnh dịch vụ, tốc độ bit của dữ liệu sẽ được thay đổi bằng với một giỏ trị trong tập tốc độ chuẩn của kờnh vật lý dành riờng. Đường lờn và đường xuống sử dụng cỏc phương phỏp thay đổi tốc độ bit khỏc nhau.
Ở đường lờn, việc thay đổi tốc độ bit được dựa trờn phương phỏp lặp khụng cõn bằng hoặc chốn/bớt mó. Phương phỏp chốn/bớt mó được sử dụng đối với cỏc tốc độ bit cú độ sai khỏc 20% so với tốc độ chuẩn. Trong cỏc trường hợp khỏc, hệ thống sử dụng lặp khụng cõn bằng để đạt được tốc độ chuẩn gần với tốc độ bit hiện tại nhất.
Ở đường xuống, việc thay đổi tốc độ bit dựa trờn phương phỏp lặp hoặc chốn/bớt mó chỉ được thực hiện đối cho tốc độ cao nhất của kết nối cú tốc độ bit thay đổi hoặc cho cỏc kết nối đối cú tốc độ bit cố định. Đối với cỏc tốc độ bit thấp, hệ thống sẽ thực hiện lặp và chốn/bớt mó, đồng thời sử dụng phương phỏp phỏt khụng liờn tục, tức là chỉ cú một phần của khe thời gian được sử dụng để phỏt. Phương phỏp này được sử dụng để làm đơn giản hoỏ việc truyền dữ liệu với tốc độ khụng biết trước.
Cỏc kờnh BCCH, FACH, PCH, DCCH cũng sử dụng mó hoỏ xoắn r = 1/3 như kờnh lưu lượng. Sau đú dũng bit cũng được ghộp xen trong nội bộ khung sau khi mó hoỏ kờnh và ghộp vào cỏc kờnh vật lý tương ứng.
2.3.3 Quản lý cỏc nguồn lực vụ tuyến: 2.3.3.1 Phõn bổ mó: 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