với sóng mang có tần số fo và mã PN.
Tín hiệu đã được điều chế đi qua một bộ lọc băng thông có độ rộng băng 1.25Mhz sau đó phát ra qua sóng anten.
Ở đầu thu sóng mang và mã PN của tín hiệu thu được từ anten được đưa đến bộ tương quan qua bộ lọc băng thông rộng và số liệu thoại được tách ra để tái tạo nhờ sử dụng bộ tách chèn và giải mã.
Trải phổ
Thông tin trải phổ là một hệ thống thông tin để truyền đi các tín hiệu nhờ trải phổ của các tín hiệu số liệu thông tin có sử dụng mã với độ rộng băng lớn hơn độ rộng băng của tín hiệu thông tin ( chưa nhân với mã). Các mã độc lập với các tín hiệu thông tin, giá trị các mã là -1 và 1 để có thể tái tạo lại tại đầu thu.
Hình 28: Mô hình nhân nguồn tín hiệu.
X(t) : dữ liệu.
C(t) : tín hiệu trải phổ.
M(t) : tín hiệu thông tin được truyền đi.
Hình 29: Sơ đồ tín hiệu trong quá trình trải phổ.
Hình vẽ trên biểu diễn quá trình nhân của hai tín hiệu vào x(t) và c(t) để đưa ra tín hiệu m(t). Những bit của tín hiệu trải phổ gọi là chip. Tb đặc
trưng cho chu kỳ một bit dữ liệu, Tc là chu kỳ của một chip. Tốc độ chip 1/Tc thường được sử dụng để miêu tả cho một hệ thống trải phổ.
Spreading Factor (SF) hay ( Processing Gain (PG) ) đặc trưng cho số chip chứa trong một bit dữ liệu.
PG = SF = Tb/Tc
PG càng cao thì càng có nhiều đoạn mã được cấp cho một kênh tần số.
1.5.10 Phân loại
Có 3 phương pháp trải phổ:
• Trải phổ chuỗi trực tiếp( SDSS).
• Trải phổ nhảy tần( FHSS).
• Trải phổ dịch thời gian( THSS).
Trong thực tế phương pháp trải phổ chuỗi trực tiếp thường được sử dụng nhất.
1.5.11 Đặc điểm
Sử dụng phương pháp trải phổ có một số ưu điểm:
• Mật độ phổ công suất thấp. Khi tín hiệu được trải phổ thành dải tần số rộng, mật độ phổ công suất thấp do đó hệ thống truyền thông không mất chất lượng.
• Chống nhiễu.
• Bảo mật thông tin do không ai biết mã PN này.
• Có khả năng truy xuất ngẫu nhiên vì người sử dụng có thể bắt đầu việc phát tín hiệu tại bất kỳ thời điểm nào.
1.5.12 Chuỗi PN ( Pseudo – Noise Sequence )
1.5.12.1 Phân loại Gồm 2 loại:
• Mã không trực giao : Chuỗi M , mã Gold , mã Kasami.
1.5.12.2 Tính chất (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• Chuỗi mã PN được xây dựng từ số 2 mức.
• Hàm tương quan là hàm nhận biết mức độ giồng nhau các chuỗi PN.Nếu hàm tương quan có giá trị lớn tín hiệu chuỗi PN càng giống nhau và ngược lại.Để đạt được tín hiệu tốt hay độ nhiễu thấp thì giá trị hàm tương quan này phải nhỏ.
• Các chuỗi PN trực giao nhau khi hàm tương quan này đạt giá trị bằng 0.Nhưng thực tế rất khó để các chuỗi trực giao hoàn toàn do đó trong hệ thống thường xuất hiện nhiễu gọi là nhiễu MAI( hay còn gọi là nhiễu đa truy cập.). Do đó vần đề lớn trong thiết kế là làm giảm nhiễu đã đề cập.
1.5.13 Nguyên lý trải phổ trong CDMA2000
Trong quá trình đa truy nhập theo đoạn mã, mỗi người sử dụng sẽ được cấp đoạn mã PN duy nhất tại đầu phát. Chuỗi PN tại đầu thu dò đúng chuỗi tại đầu phát, sau một số quá trình xử lý sẽ tách ra dữ liệu của mỗi người.
1.5.13.1 Mô hình tại đầu phát
1.5.13.2 Mô hình tại đầu thu
Hình 31: Mô hình tín hiệu xử lý tại đầu phát.
1.5.13.3 Các bước thực hiện
♦ Giả sử Si(t) là dữ liệu tại đầu phát, Ci(t) là tín hiệu chuỗi mã PN.
♦ Tính Vi(t) = Si(t)*Ci(t) .Suy ra dạng sóng sau khi nhân.
♦ Ngõ ra của bộ giải điều chế : Tính R(t) = ∑ = N i t Ci t Si 1 ) ( * ) ( .
♦ Dò tìm mã PN tại đầu phát , nhân tín hiệu mã này với ngõ ra bộ điều chế.
♦ Lấy tích giữa R(t) và C(t) ta lấy lại được tín hiệu giải điều chế.
♦ Sử dụng mạch tích phân để lấy lại tín hiệu dữ liệu ban đầu.
Hình 32 : Mô tả các dạng sóng xảy ra khi thu phát tín hiệu.
6. Điều khiển công suất
Ở các hệ thống thông tin di động CDMA yêu cầu quan trọng đặt ra là tăng số lượng các cuộc gọi đồng thời trong cùng một tần số, và tăng chất lượng các cuộc gọi đó. Chất lượng của cuộc gọi sẽ giảm nếu tín hiệu mà BS thu được từ máy di động là quá yếu, ngược lại nếu tín hiệu mà BS thu vào mạnh thì chất lượng cuộc gọi là tốt, tuy nhiên giao thoa giữa các cuộc gọi đồng thời với nhau trên cùng một kênh sẽ làm chất lượng các cuộc gọi khác bị giảm. Hiện tượng gần xa: ta có bên dưới là mô hình một tế bào hệ thống. Máy di động1 (UE1) có khoảng cách đến BS gần hơn khoảng cách từ máy di động2 đến BS. Vì trong một tế bào CDMA các trạm hoạt động trên một đường truyền giống nhau, chỉ khác PN code. Nên khi mà BS nhận được tín hiệu cùng lúc từ máy di động1 và máy di động2 trên cùng một tần số, tín hiệu từ máy di động1 sẽ mạnh hơn tín hiệu từ máy di động2. Khi phân tích tín hiệu tại BS tỉ lệ lỗi bit sẽ tăng cao (tín hiệu từ máy di động2). Thậm chí, tín hiệu mạnh có thể tràn, đè lên tín hiệu yếu gây khó khăn cho BS có thể nhận ra tín hiệu yếu.
Hình 33:
Để khắc phục các vần đề trên, BS sẽ tính toán công suất tín hiệu từ các máy di động, nếu vượt quá mức ngưỡng BS sẽ gởi lệnh đến cho máy di động yêu cầu giảm công suất, sao cho tín hiệu mà BS nhận được từ các máy di động khác mạnh ngang bằng nhau. Tương tự, nếu tín hiệu từ máy di động quá yếu, máy di động sẽ gởi yêu cầu đến BS để tăng công suất đường truyền.
Hệ thống chuẩn IS2000 có thể điều khiển công suất với tốc độ 800 b/s trên cả hai kênh hướng lên và kênh hướng xuống. Đây là tiến bộ rất lớn khắc phục được nhược điểm của hệ thống chuẩn IS95, cùng một lúc chỉ có thể điều khiển công suất cho một kênh vật lý hướng lên (tốc độ 50 b/s) hoặc hướng xuống (tốc độ 800 b/s).
Điều khiển công suất kênh hướng lên
Khi một máy di động station nhận đường truyền kênh hướng lên bắt đầu kết nối với BS, nó liên tục theo dõi chất kượng đường truyền. Nếu đường truyền bắt đầu xấu đi, máy di động sẽ gởi yêu cầu đến BS, qua kênh hướng xuống BS cho phép tăng công suất. Nếu chất lượng đường truyền trở nên quá tốt vượt quá công suất tín hiệu trên kênh hướng lên, máy di động sẽ gởi yêu cầu BS giảm công suất. Lý tưởng, FER là một chỉ số tốt để biểu hiện chất lượng đường truyền, nhưng sẽ tốn nhiều thời gian để cho máy di động thu nhận đủ các bit và tính toán ra FER. Vì thế một số các tỉ lệ signal/noise như là Eb/No có thể được sử dụng như một thông số biểu hiện chất lượng đường truyền kênh hướng lên.
Như vậy, điều khiển công suất kênh hướng lên được giải quyết như sau:
• Nếu Eb/No quá lớn (vượt qua ngưỡng), máy di động sẽ yêu cầu BS tăng công suất truyền.
• Nếu Eb/No quá nhỏ (nằm dưới ngưỡng), máy di động sẽ yêu cầu BS tăng công suất truyền.
Để yêu cầu BS tăng hoặc giảm công suất máy di động sử dụng power control bits (PCBs), đó là một chuỗi trong R-PICH. Cần nói thêm là PCBs không có cơ chế bảo vệ lỗi, điều đó góp phần giảm độ trễ,( nó vốn đã được gắn liền với các bit kiểm tra lỗi - error protected bits) BS sẽ nhanh chóng nhận yêu cầu và điều chỉnh công suất truyền sao cho thích hợp.
Trên đây là mô tả điều khiển công suất vòng trong mạch vòng kín trên kênh hướng lên. Tại đây, ta phải giả định một ngưỡng Eb/No cho trước để quyết định tăng hoặc giảm công suất. Nhưng trong môi trường thay đổi, mối tương quan giữa Eb/No và FER là không đổi, vì vậy ta phải thay đổi ngưỡng Eb/No để duy trì một FER chấp nhận được. Sự thay đổi ngưỡng Eb/No sẽ được giới thiệu trong outner loop.
Cụ thể: theo sơ đồ bên dưới, mô tả một phần của inner loop và toàn bộ outner loop. Máy di động nhận đường truyền lên từ BS. Đầu tiên, nó sẽ giải điều chế và ước lượng FER của đường truyền. Thông tin về chất lượng đường truyền kênh hướng lên sẽ được cung cấp cho outner-loop. Outner- loop dùng chỉ số FER này và tự nó ước lượng ra một chỉ số Eb/No (estimates) để tính toán ra một giá trị Eb/No (setpoint) mới cần thiết để duy trì FER. Chỉ số Eb/No mới này và chỉ số Eb/No ước lượng được so sánh với nhau. Nếu Eb/No ước lượng lớn hơn Eb/No setpoint, tương ứng với Eb/No (link) trên đường truyền lớn hơn cần thiết để duy trì chỉ số FER tốt, một mã PCBs(1) được gởi đến BS yêu cầu giảm công suất. Ngược lại nếu Eb/No ước lượng nhỏ hơn, tương ứng với Eb/No trên đường truyền nhỏ hơn mức cần thiết, một
mã PCBs(0) được gởi đi để tăng công suất. Mã PCBs được gởi đến và xử lý tại BS với tốc độ 800 b/s. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 35:
Ta nên chú ý outner-loop có thể theo dõi tất cả đường truyền kênh hướng lên mà máy di động nhận được ( kênh hướng lên cơ bản, chuyện dụng, bổ sung ). Nếu outner-loop theo dõi căn cứ vào F-FCH, outner-loop sẽ sử dụng các thông số Eb/No và FER dự đoán của F-FCH để làm việc. Có nhiều nguồn để outner-loop lấy thông tin đầu vào như là:
• FPC_FCH_FER or the target frame error rate of the F-FCH.
• FPC_FCH_INIT_SETPT or the initial setpoint of the F-FCH.
• FPC_FCH_MIN_SETPT or the minimum setpoint of the F-FCH.
• FPC_FCH_MAX_SETPT or the maximum setpoint of the F-FCH.
• FPC_SCH_FER or the target frame error rate of the F-SCH.
• FPC_SCH_INIT_SETPT or the initial setpoint of the F-SCH.
• FPC_SCH_MIN_SETPT or the minimum setpoint of the F-SCH.
• FPC_SCH_MAX_SETPT or the maximum setpoint of the F-SCH.
1.6Điều khiển công suất kênh hướng về ( vòng mạch hở )
Khi máy di động di chuyển vòng quanh trong một tế bào hệ thống, sự tiêu hao đường dẫn giữa máy di động và BS liên tục thay đổi. Trong điều
khiển công suất mạch vòng mở, máy di động liên tục giám sát công suất thu được và điều chỉnh công suất truyền sao cho phù hợp. Lưu ý, điều khiển công suất mạch vòng hở chỉ có trên máy di động va không có trên BS. Trong chuẩn IS2000 có thể điều khiển công suất mạch vòng hở qua 3 loại kênh hướng xuống:
• R-EACH.
• R-CCCH.
• Kênh hướng xuống nói chung bao gồm cả R-DCCH, R-FCH, and R-SCH.
Trên mỗi loại kênh hướng xuống, điều khiển công suất mạch vòng hở qua 2 bước riêng biệt. Đầu tiên máy di động sẽ tính công suất truyền kênh hoa tiêu (hoa tiêu chanel) của R-PICH, khâu này gần như luôn luôn hoặc động. Bước thứ hai là tính công suất truyền kênh mã hoá (code chanel) của kênh hướng xuống.
Ta có bảng sau:
Ở đây ta chỉ đi mô tả điều khiển công suất trên kênh hướng xuống. Trong quá trình truyền dẫn của kênh hướng xuống (R-DCCH, R-FCH, and R-SCH), R_PICH cũng vẫn hoạt động để tạo sự liên kết chặt chẽ, mạch lạc cho giải điều chế. Để cho dễ hiểu, ta đi vào mô hình minh hoạ:
Hình 36: Điều khiển công suất ở kênh ngược.
Công suất thu được cùng với nhiều hệ số điều chỉnh khác, hoạt động xác định công suất truyền của R_PICH, công suất truyền của R_PICH sẽ quay vòng để xác định công suất truyền của R_EACH, R_CCCH, và công suất truyền kênh hướng xuống.
Điều khiển công suất kênh hướng xuống vòng mạch khép kín
Để điều khiển công suất vòng mạch khép kín trên kênh hướng xuống, BS liên tục theo dõi đường truyền xuống và tính toán chất lượng đường truyền. Nếu chất lượng bắt đầu giảm, BS sẽ gởi lệnh cho máy di động tăng công suất thông qua đường truyền kênh hướng lên. Nếu chất lượng đường truyền quá tốt, BS sẽ gởi lệnh cho máy di động giảm công suất. Đến đây thì ta thấy nó khá giống với cách điều khiển công suất trên kênh hướng lên. Khác ở chỗ, điều khiển công suất vòng mạch khép kín trên kênh hướng xuống chỉ có ở BS. Nó cũng sử dụng các thông số như Eb/No và FER để
đánh giá chất lượng đường truyền. Ta nên tìm hiểu cụ thể trên mô hình để có sự phân biệt.
• BS theo dõi chất lượng đường truyền bằng chỉ số Eb/No.
• Nếu Eb/No quá lớn sẽ gởi lệnh cho máy di động tăng công suất.
• Nếu Eb/No quá nhỏ sẽ gởi lệnh cho máy di động giảm công suất. Ban đầu BS nhận đường truyền kênh hướng về từ máy di động và giải điều chế tín hiệu, nó tự ước lượng một chỉ số FER. Thông tin về chất lượng đường truyền sẽ được đưa đến outner-loop. Outner-loop dùng FER hiện có và tỉ số Eb/No do nó tự ước lượng để tính toán, đưa ra một Eb/No setpoint mới có thể duy trì ổn định FER. Hai chỉ số Eb/No mới và cũ sẽ được so sánh. Nếu Eb/No estimate lớn hơn Eb/No setpoint, có nghĩa là Eb/No trên đường truyền quá lớn để có thể duy trì chỉ số FER tốt, một mã PCB(1) sẽ được BS gởi đi ra lệnh cho máy di động tăng công suất. Ngược lại, nếu Eb/No estimate nhỏ hơn Eb/No setpoint, BS sẽ gởi một PCBs(0) ra lệnh cho máy di động giảm công suất. PCBs là một chuỗi trong F-CPCCH, F-DCCH, hoặc F-FCH. PCBs được truyền và xử lý tại tốc độ cao nhất 800 b/s.
Hình 37:
Mô hình bên dưới mô tả quá trình máy di động nhận các tín hiệu F- CPCCH, F-DCCH, F-FCH, và giải mã PCBs, dựa vào đó để tăng hoặc giảm công suất.
Hình 38: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chất lượng truyền dẫn trong môi trường có nhiều cuộc gọi phụ thuộc vào tỉ số Eb/No, trong đó Eb là năng lượng bit và No là mật độ nhiễu trắng Gauss bao gồm nhiễu do chính BS và máy di động gây ra trong quá trình truyền và xử lý tín hiệu và nhiễu do các máy di động khác gây ra.
7. Chuyển giao ( Handoff ) 1.7Giới thiệu
Trong một mạng điện thoại tế bào, hand-off là sự chuyển tiếp đảm bảo cho việc truyền tín hiệu từ một trạm cơ sở (Base Station) đến một trạm cơ sở kế tiếp theo địa lý khi người dùng di chuyển. Sự chuyển giao có thể thực hiện theo hai cách : chuyển giao cứng (hard handofff) và chuyển giao mềm
(soft handoff). Chuyển giao cứng là quá trình chuyển giao mà chỉ có một trạm cơ sở (base station) được kết nối với mobile. Chuyển giao mềm cho phép kết nối đồng thời hai trạm cơ sở cùng một lúc với mobile trong quá trình chuyển giao.
Hình 39: Sự khác nhau giữa chuyển giao mềm và chuyển giao cứng .
Trong chuẩn CDMA2000 các quá trình ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống trong sự chuyển giao là : soft handoff, idle handoff, access entry handoff, access handoff, access probe handoff.
1.8 Soft handoff (Chuyển giao mềm)
Soft handoff là quá trình mà mobile trực tiếp tác động lên sự chuyển đổi kênh thông tin giữa hai hay nhiều trạm (mobile station ). Soft handoff chỉ tồn tại khi mobile ở trong trạm mobile điều khiển việc truyền trạng thái kênh (traffic channel state). Để quản lý quá trình soft handoff, người ta dùng các bộ (sets): active set, candidate set, neighbor set remaining set.
Thuận lợi của soft handoff là tính đa dạng trong sự kết hợp việc truyền thông tin giữa hai hay nhiều trạm.
1.8.1 Active set (bộ tích cực)
Active set chứa các pilot(hoa tiêu ) của những vùng (sector) tác động trực tiếp vào việc chuyển đổi kênh thông tin với mobile . Active set có nhiều