2.8.1. Sơ đồ trải phổ và điều chế đường xuống
Khái niệm trải phổ và ngẫu nhiên hóa đường xuống được minh họa trên hình 2.11. Ngoại trừ các SCH (kênh đồng bộ sẽ xét trong chương 3), mỗi cặp hai bit kênh trước hết được biến đổi từ nối tiếp vào song song tương ứng một ký hiệu điều chế, sau đó được đặt lên các nhánh I và Q. Sau đó các nhánh I và Q được trải phổ đến tốc độ 3,84Mcps bằng cùng mỗi mã dịnh kênh Cch,SF,m. Các chuỗi chip giá trị thực trên các nhánh I và Q sau đó được ngẫu nhiên hóa bằng mã ngẫu nhiên hóa phức để nhận dạng nguồn phát nút B, mã này đựợc ký hiệu là Sdl,n trên hình 2.11. Mã ngẫu nhiên hóa này được đồng bộ với mã ngẫu nhiên hóa sử dụng cho P-CCPCH (kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp sẽ xét trong cương 3), trong đó chíp phức đầu tiên của khung P-CCPCH được nhân với chip số 0 của mã ngẫu nhiên hóa này.
Sau trải phổ, mỗi kênh vật lý đường xuống (trừ các SCH) được đánh trọng số bằng các hệ số trọng số riêng ký hiệu là Gi như trên hình 2.11. P-SCH và S-SCH giá trị phức được đánh trọng số riêng bằng các hệ số trọng số Gp và Gs. Tất cả các kênh đường xuống được kết hợp với nhau bằng cộng phức. Chuỗi nhận được sau trải phổ và ngẫu nhiên hóa được điều chế QPSK.
Hình 2.11. Sơ đồ trải phổ và điều chế cho tất cả các kênh vật lý đường xuống 2.8.2. Các mã trải phổ đường xuống
Trên đường xuống, cùng các mã định kênh như trên đường lên (mã OVSF) được sử dụng. Thơng thường mỗi ơ chỉ có một cây mã và mỗi cây mã được đặt dưới một mã ngẫu nhiên hóa để dùng chung cho nhiều người sử dụng. Theo quy đinh, các mã định kênh dùng cho P-CPICH (kênh hoa tiêu chung sơ cấp sẽ xét trong chương 3) và P-CCPCH là Cch,256,0 và Cch,256,1. Bộ quản lý tài nguyên trong RNC ấn định các mã định kênh cho tất cả các kênh khác với giới hạn SF=512 trong trường hợp sử dụng chuyển giao phân tập.
Mã OVSF có thể thay đổi theo từng khung trên kênh PDSCH (kênh chia sẻ đường xuống vật lý sẽ xét trong chương 3). Quy tắc thay đổi như sau, mã (các mã) OVSF được sử dụng cho kết nối phía dưới hệ số trải phổ nhỏ nhất là mã từ nhánh cây, mã nhánh cây mã được chỉ ra bởi hệ số trải phổ thấp nhất này. Nếu DSCH được sắp xếp lên nhiều PDSCH song song, thì quy tắc tương tự được áp dụng, nhưng tất các nhánh mã được sử dụng bởi các mã này tương ứng với hệ số trải phổ nhỏ nhất đều có thể sử dụng cho ấn định hệ số trải phổ cao hơn.
2.8.3. Các mã ngẫu nhiên hóa đường xuống
Trên đường xuống chỉ có các mã ngẫu nhiên hóa dài là được sử dụng. Có cả thẩy 218-1=262143 mã ngẫu nhiên được đánh số từ 0 đến 262142. Các chuỗi mã ngẫu nhiên được ký hiệu là Sdl,n được cấu trúc bằng các đoạn của chuỗi Gold. Để tăng tốc q trình tìm ơ, chỉ 8192 mã trong số 262143 được sử dụng trong thực tế và được cắt ngắn lấy đoạn đầu 38400 chip để phù hợp với chu kỳ khung 10 ms. Như minh họa trên hình 2.12, chỉ có các mã với n=0,1,…, 8191 được sử dụng. Các mã này được chia thành 512 tập. Mỗi tập gồm 16 mã (i=0…15) với một mã sơ cấp và 15 mã thứ cấp. 8 tập (i=0…7) với 8x16 mã hợp thành một nhóm tạo nên 64 nhóm (j=0…63).
Hình 2.12. Các mã ngẫu nhiên hóa sơ cấp và thứ cấp
Vì thơng thường mỗi ơ được nhận dạng bằng một mã ngẫu nhiên hố sơ cấp, nên q trình tìm kiếm ơ cũng là q trình tìm kiếm mã này. Q trình tìm kiếm ơ có thể được thực hiện theo ba bước sau:
√ Tìm P-SCH (kênh đồng bộ sơ cấp) để thiết lập đồng bộ khe và đồng bộ ký hiệu
√ Tìm S-SCH (kênh đồng bộ thứ cấp) để thiết lập đồng bộ khung và nhóm mã √ Tìm mã ngẫu nhiên hóa để nhận dạng ơ
2.8.4. Ghép kênh đa mã đường xuống
Để tăng dung lượng kênh đường xuống ta có thể sử dụng sơ đồ ghép kênh đa mã như cho ở hình 2.13.
Hình 2.13. Truyền dẫn đa mã cho đường xuống 2.9. TỔNG KẾT
Các hệ thống CDMA được xây dựng trên cơ sở trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS). Việc sử dụng trải phổ cùng với các mã trực giao cho phép nhiều đầu cuối di động có thể dùng chung một tần số. Khi này tính trực giao của các mã và trải phổ cho phép một máy thu đầu cuối có thể dễ dàng tách ra được tín hiệu của mình. Do sử dụng chung một tần số nên có thể áp dụng chuyển giao mềm cho CDMA. Trong chuyển giao mềm một máy di động có thể kết nối đến nhiều trạm gốc trên cùng một tần số nhưng với mã trải phổ khác nhau. Ưu điểm của chuyển giao mềm là không làm mất cuộc gọi trong q trình chuyển giao mặc dù nó làm giảm phần nào dụng lượng ơ và tăng thêm tính phức tạp hệ thống. Nhưng cũng vì sử dụng chung một tần số nên có thể xẩy ra hiện tượng gần xa, trong đó máy di động gần trạm gốc sẽ gây nhiễu cho các người sử dụng khác. Để khắc phục nhược điểm này phải áp dụng điều khiển cơng suất nhanh cho CDMA trong đó mày di động gần trạm gốc sẽ được điều chình phát cơng suất thấp hơn máy di động ở xa trạm gốc. Điều khiển công suất nhanh trong WCDMA được thực hiện 1500 lần trong một giây. Một đặc điểm nữa của CDMA là các mã ngẫu nhiên hóa mang tính trực giao khá cao nên các đường truyền đến máy thu có độ trễ khác nhau thời gian chip hoặc lớn hơn thời gian này đều độc lập với nhau và vì thế có thể sử dụng phân tập đa đường (hay máy thu RAKE) trong CDMA. Nguyên tắc của máy thu RAKE là chọn một số đường (một số ngón) có cơng suất thu lớn hơn ngưỡng, đồng chỉnh pha các đường này rồi cộng công suất thu của chúng với nhau. WCDMA sử dụng hai tầng trải phổ: (1) trải phổ bằng mã định kênh, (2) trải phổ bằng mã nhận dạng nguồn phát. Mã định kênh được xây dựng trên cơ sở mã hệ số trải phổ trực giao khả biến (OVSF), trong đó hệ số trải phổ SF=Rs/Rc với Rs là tốc độ ký hiệu và Rc là tốc độ chip. Mã ngẫu nhiên hóa được cấu trúc từ mã Gold. WCDMA sử dụng điều chế QPSK cho đường xuống và BPSK cho đường lên. Để giảm tỷ số cơng suất đỉnh trên cơng suất trung bình của tín hiệu điều chế, ngẫu nhiên hóa phức được sử dụng.
Chương 3
GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CỦA WCDMA UMTS 3.1. GIỚI THIỆU CHUNG
3.1.1. Mục đích chương
• Hiểu tổng quan về WCDMA/FDD
• Hiểu kiến trúc WCDMA và các kênh của nó
• Hiểu được các kỹ thuật phân tập phát trong WCDMA 3.1.2. Các chủ đề được trình bầy trong chương
• Kiến trúc giao diện vơ tuyến của 3G WCDMA/FDD
• Các thơng số lớp vật lý và quy hoạch tần số của WCDMA/FDD • Các kiểu kênh của WCDMA/FDD
• Sơ đồ tổng quát của một thiết bị thu phát WCDMA • Các sơ đồ phân tập phát được sử dụng cho WCDMA • Các sơ đồ điều chế và chuyển giao trong WCDMA
• Các thơng số quan trọng máy thu và máy phát vô tuyên của UE • Mã hóa tiếng AMR
3.1.3. Hướng dẫn
• Học kỹ các tư liệu được trình bầy trong chương
• Tham khảo thêm các tài liệu tham khảo cuối tài liệu giảng dạy của khóa học