Kênh vật lý gói chung đường lên, PCPCH

Kênh PCPCH dùng để mang kênh truyền tải CPCH. Kênh gói chung đường lên (CPCH) là một mở rộng của kênh RACH để mang số liệu của người sử dụng được phát các cụm số liệu ở đường lên mà không cần sử dụng DCH. CPCH thường được sử dụng cho các cụm số liệu ngắn ít xảy ra, còn DCH thích hợp cho các cụm số liệu dài hoặc các cụm số liệu ngắn thường xuyên xảy ra. FACH ở đường xuống cùng với kênh này tạo nên cặp kênh để truyền số liệu. Ở lớp vật lý các điểm khác nhau chính so với RACH là việc sử dụng điều khiển công suất nhanh vòng kín, cơ chế phát hiện xung đột trên cơ sở vật lý và thủ tục giám sát trạng thái CPCH. Khác với một hoặc hai khung của bản tin RACH, truyền dẫn CPCH đường lên có thể kéo dài nhiều khung. CPCH đi cặp với DPCCH đường xuống để cung cấp thông tin điều khiển công suất nhanh. Ngoài ra mạng cũng có một tuỳ chọn để thông báo cho các đầu cuối phát 4 tiền tố điều khiển công suất trướcc khi phát thực sự. Trong một số trường hợp điều này có lợi vì nó cho phép thực hiện điều khiển công suất trước khi phát số liệu thực sự.

Phát CPCH dựa trên nguyên tắc DSMA-CD (CD - Collision Detection: Phát hiện xung đột) với chỉ thị bắt nhanh. UE có thể khởi đầu phát tại các dịch thời so với biên giưới khung thu kênh BCH ở ô hiện thời được định nghĩa rõ ràng. Cấu trúc và định thời khe truy nhập ngẫu nhiên giống như đối với RACH ở phần trước. Cấu trúc của phát truy nhập ngẫu nhiên CPCH được cho ở hình 2.11. Phát truy nhập ngẫu nhiên CPCH gồm một hay nhiều tiền tố truy nhập [A - P] dài 4096 chip, một tiền tố phát hiện xung đột [CD - P] dài 4096 chip, một tiền tố điều khiển công suất (PC – P) dài từ 0 đến 8 khe và một bản tin có độ dài khả biến N × 10 ms. Tiền tố phát hiện xung đột

Số liệu Nsố

liệu bit

Khe #0 Khe#1 Khe#i Khe#14

TFCI NTFCI bit Hoa tiêu Nhoa tiêu bit

Số liệu

Điều khiển

Tkhe = 2560 chip, 10*2k bit(k=0,....,3)

để thông báo cho các UE khác không phát các gói của mình trên cùng PCPCH tại thời điểm này.

Hình 2.7. Cấu trúc phát truy nhập ngẫu nhiên CPCH

Tiền tố truy nhập và tiền tố xung đột đã được xét giống với được xem xét giống như ở kênh RACH đã xét ở trên. Trong thời gian phát 8 khe, kênh DPCCH đường lên chứa các hoa tiêu, các bit FBI và TPC, còn kênh DPCCH đường xuống sẽ điều khiển công suất nhanh (mỗi nấc đặc thù đến mức công suất vừa đủ để tránh gây nhiễu cho truyền dẫn của các UE khác đến BTS. Sau tiền tố này số liệu sẽ được phát thực sự.

Phần bản tin CPCH có cấu trúc khung. Mỗi bản tin gồm số khung 10 ms lên đến N_Max_frames. N_Max_frames là thông số của lớp cao hơn. Mỗi khung 10 ms chia

thành 15 khe dài Tkhe = 2560 chip, mỗi khe gồm hai phần : phần số liệu mang thông

tin lớp cao và phần điều khiển mang thông tin lớp thấp. Các phần số liệu và điều khiển được phát đồng thời.

Phần số liệu gồm 10 × 2k bit, trong đó k = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, tương ứng với các hệ số trải phổ 256, 128, 64, 32, 16, 8, 4. Hệ số trải phổ của phần điều khiển bản tin là 256. Pj Pj P1 P0 4096 chip Phần bản tin 0 hay 8 khe N × 10 ms DPDCH DPCCH

Tiền tố phân giải xung đọt

2.3 CÁC KÊNH VẬT LÝ ĐƯỜNG XUỐNG 2.3.1 Cấu trúc kênh vật lý đường xuống

Hình 2.8. Tổng kết các kiểu kênh vật lý đường xuống

2.3.2 Hoạt động của kênh vật lý đường xuống

2.3.2.1 Kênh vật lý dành riêng (DPCH) đường xuống

Kênh vật lý riêng đường xuống (DPCH) bao gồm hai kênh DPDCH và DPCCH đường xuống ghép theo thời gian để mang kênh riêng đường xuống (DCH) được ghép kênh theo thời gian để mang kênh riêng đường xuống (DCH). Trong một kênh DPCH đường xuống, sô liệu riêng được tạo ra bởi lớp 2 và các lớp trên, nghĩa là kênh truyền tải riêng (DCH) được ghép kênh theo thời gian với thông tin điều khiển được tạo ra ở lớp 1 (các bit hoa tiêu, các lênh điều khiển công suất phát TPC và một TFCI tùy chọn ). UTRAN sẽ quyết định có phát TFCI hay không và nếu được quyết định thì tất cả các UE phải hỗ trợ việc sử dụng TFCI ở đường xuống. Hình 2.8 mô tả cấu trúc khung của DPCH đường xuống. Mỗi khung dài 10ms được chia thành 15 khe, mỗi

khe dài Tkhe = 2560 chip tương ứng với một chu kỳ điều khiển công suất.

Kênh vật lý đường xuống(DPCH) Kênh vật lý đường xuống(DPCH) Kênh DPCH riêng(DPCH đường xuống) Kênh DPCH riêng(DPCH đường xuống) Kênh DPCH chung (CPCH đường xuống) Kênh DPCH chung (CPCH đường xuống)

Kênh Vật lý điều khiển chung thứ cấp(P-CCPCH)

Kênh vật lý chia sẻ đường xuống(PDSCH)

Kênh đồng bộ(SCH)

Kênh chỉ thị phát hiện xung đột hoặc ấn định kênh (CD/CA-ICH)

Kênh chỉ thị trạng thái CPCH(CSICH) Kênh chỉ thị trạng thái CPCH(CSICH)

Kênh chỉ thị tìm gọi(PICH) Kênh chỉ thị tìm gọi(PICH)

Kênh chỉ thị bắt (AICH) Kênh chỉ thị bắt (AICH)

Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp(P-CCPCH)

Kênh hoa tiêu chung

Hình 2.9. Cấu trúc khung cho DPCH đường xuống

DPDCH, DPCCH, TFCI có thể xem ở phần thuật ngữ viết tắt

Thông số k ở hình 2.8 xác định tổng số bít trên một khe mà thích ứng lần lượt với tốc độ bít của DPCH đường xuống. Kênh DPCH đường xuống có tốc độ là 15/30/60/120/240/480/960 và 1920 kbps. Quan hệ của k với hệ số trải phổ như sau:

512 2k k

SF = . vì k= 0, 1, 2, …., 7 nên hệ số trải phổ có thể thay đổi từ 512 đến 4. Tuy

nhiên từ khi dữ liệu người sử dụng được ghép kênh theo thời gian với thông số điều khiển lớp 1. Các tốc độ số liệu thực tế của người sử dụng ở đường xuống sẽ thấp hơn không đáng kể so với các tốc độ đã đề cập ở trên. Các tốc độ bít của kênh ở mức cao có thể đạt được bằng việc sử dụng một kỹ thuật truyền dẫn đa mã. Phần bổ sung cho DPCCH phải được đàm phán khi thiết lập kết nối và đàm phán lại trong quá trình truyền để thích ứng với các điều kiện truyền dẫn khác nhau. Cơ bản có hai loại kênh vật lý riêng đường xuống: kênh chứa TFCI (cho nhiều dịch vụ đồng thời ) và kênh chứa TFCI (cho các dịch vụ bit cố định ).

Số liệu1,NSố liệubit TPC,NTPCbit TFCI,NFTCIbit Số liệu2,NSố liệu2bit Hoa tiêu,Nhoa tiêu bit

Khe #0 Khe #1 Khe #i Khe #14

Tkhe=2560 chip,10 x 2k bit(k=0,...7)

a, Sơ đồ khối truyền dẫn đa mã cho DPDCH đường xuống

b, Khuôn dạng khe thời gian đường xuống cho truyền dẫn đa mã

Hình 2.10. Truyền dẫn đa mã cho DPCH đường xuống

Đối với các khuôn dạng sử dụng TFCI, giá trị TFCI trong từng khung vô tuyến tương ứng với một tổ hợp nhất định của các tốc độ bit của các DCH hiện được sử dụng. Tương quan này được đàm phán (hay đàm phán lại ) tại mọi thời điểm bổ sung

Các khe đường xuống chứa các kí hiệu hoa tiêu với các mẫu được định nghĩa cho Nhoa tiêu = 2, 4, 8 và 16 bit. Đối với từng mẫu, các giá trị bit thay đổi theo từng khe để tạo nên một mẫu hoa tiêu cho phép xác định biên giới khung và đánh giá kênh.

Khi tổng tốc độ bít sẽ truyền trên một CCTrCH đường xuống vượt quá tốc độ cực đại của kênh vật lý đường xuống thì phát đa mã sẽ được sử dụng: nhiều DPCH đường xuống được phát đồng thời cho một CCTrCH sử dụng cùng hệ số trải phổ. Trong trường hợp này thông tin điều khiển lớp 1 được đặt chỉ ở DPCH thứ nhất. Các DPCH khác thuộc cùng một CCTrCH sẽ không phát bất kỳ số liệu nào trong khoảng thời gian tương ứng dành cho DPCCH (xem hình 2.9).

Khi sử dụng nhiều kênh CCTrCH dạng kênh riêng cho một UE, có thể sử dụng các hệ số trải phổ khác nhau cho từng CCTrCH và chỉ một DPCCH được phát cho chúng ở đường xuống.

2.3.2.2 Kênh DPCCH đường xuống cho CPCH

Kênh CPCH đường xuống được truyền trên hai kênh vật lý đường xuống được ghép theo thời gian là: DPDCH và DPCCH. Bảng 2.2 Liệt kê các trường của DPCCH đường xuống (phần điều khiển tải tin ).

2.3.2.3 Kênh CPICH đường xuống

Kênh CPICH là kênh vật lý có tốc độ cố định (30kbit/s, SF = 256 ) để mang chuỗi bít trên ký hiệu được định nghĩa trước. Hình 2.10 Mô tả cấu trúc khung của CPICH.

Trường hợp phân tập phát ( vòng kín hay vòng hở) CPICH sẽ được phát ở cả hai ăng ten với cùng một mã định kênh với một mã ngẫu nhiên hóa. Trong trường hợp này chuỗi ký hiệu định trước của CPICH sẽ khác nhau cho ăng ten 1 và ăng ten 2 (Hình 2.11 ). Trường hợp không sử dụng phân tập chuỗi ký hiệu thì an ten 1 được sử

Hình 2.11. Cấu trúc khung cho kênh hoa tiêu chung

Hình 2.12. Mẫu điều chế cho kênh hoa tiêu chung (với A= 1+j ) (với A= 1+j )

Có hai kiểu kênh hoa tiêu chung: kênh CPICH sơ cấp và thứ cấp.chúng khác nhau về lĩnh vực sử dụng và các hạn chế đối với các tính năng vật lý của chúng.

2.3.2.3.1. Kênh CPICH sơ cấp (P-CPICH)

Kênh CPICH sơ cấp có các đặc tính sau:

 Luôn luôn sử dụng cùng một mã định kênh ( Cch, 256, 0 )

 Được ngẫu nhiên hóa bởi mã ngẫu nhiên sơ cấp

 Phát quảng bá trên toàn bộ ô

CPICH là tham số chuẩn pha cho các kênh đường xuống sau: SCH, CCPCH sơ cấp, AICH, PICH, CPICH cũng là tham số chuẩn pha mặc định cho tất cả các kênh đường xuống khác.

UE đánh giá đáp ứng xung kim kênh từ tín hiệu hoa tiêu thu được và trên cơ sở đáp ứng này nó khôi phục lại số liệu. Như vậy hoa tiêu và số liệu phải được phát trên cùng một kênh vô tuyến. Vì P-CPICH được phát trên toàn bộ ô nên không thể sử dụng nó để khôi phục số liệu từ một búp hẹp của an ten thông minh. Một an ten thông minh có các búp hẹp sẽ tạo ra các kênh vô tuyến chỉ có ít hoặc hầu như không có các thành phần đa tia so với một búp rộng.

2.3.2.3.2. Kênh CPICH thứ cấp (S-CPICH )

Kênh hoa tiêu chung thứ cấp có các đặc tính sau:

 Có thể sử dụng một mã định kênh tùy ý với SF =256

 Được ngẫu nhiên hóa hoặc bởi một mã ngẫu nhiên sơ cấp hoặc thứ cấp

 Một ô có thể không có, có một hoặc nhiều kênh

 Có thể chỉ được phát ở một phần ô

 CPICH thứ cấp có thể là tham chuẩn cho CCPCH thứ cấp và DPCH đường

xuống. Nếu xảy ra trường hợp này, báo hiệu lớp cao hơn phải thông báo cho UE.

S-CPICH cung cấp chuẩn nhất quán chung cho một phần ô hoặc đoạn ô. Khi này có thể sử dụng nó cho một UE hoặc một nhóm UE gần nhau để khôi phục số liệu từ các búp hẹp của các an ten thông minh.

2.3.2.4 Các kênh vật lý điều khiển chung đường xuống (CCPCH)

Kênh CCPCH đường xuống bao gồm hai kênh: kênh CCPCH sơ cấp (P-CCPCH) và kênh CCPCH thứ cấp (S-CCPCH).

2.3.2.4.1. P-CCPCH

Kênh P-CCPCH là kênh đường xuống 30 kbit/s có SF= 256 để mang kênh điều khiển quảng bá (BCH). Nó cần được giải điều chế bởi tất cả các đầu cuối trong hệ thống. Kết quả là các tham số đối với mã kênh và mã trải phổ là không linh hoạt,

bố phiên bản 99. Nội dung của các bản tin số liệu có khả năng linh hoạt dài như các cấu trúc bản tin mới là nguyên nhân gây ra các trạng thái không mong muốn hoặc trạng thái không ổn định trong việc phá huỷ các đầu cuối trong mạng.

Kênh P-CCPCH không chứa thông tin điều khiển lớp 1 vì nó có tốc độ cố định và không mang thông tin điều khiển công suất cho các đầu cuối. Các ký hiệu hoa tiêu là không sử dụng, từ khi P-CCPCH cần thiết có hiệu lực trên toàn bộ ô và không sử dụng các kỹ thuật ăng ten cụ thể nhưng được gửi với mô hình bức xạ ăng ten giống như kênh hoa tiêu chung. Điều này cho phép kênh hoa tiêu chung được dùng cho việc đánh giá phát hiện kênh nhất quán trong kết nối với P-CCPCH.

Toàn bộ tốc độ bit là giảm hơn nữa khi đan xen P-CCPCH với kênh đồng bộ (SCH), hình dưới đây có chu kỳ rỗi là 256 chip được biểu diễn trên P-CCPCH.

Mã kênh của kênh P-CCPCH có tốc độ 1/2 mã xoắn với độ dài hai khung liên tiếp là 20 ms. Điều này là quan trọng để giữ tốc độ số liệu của kênh P-CCPCH thấp. Trong thực tế, nó được phát với công suất rất cao từ trạm gốc để tìm kiếm tất cả các đầu cuối có sự va chạm trực tiếp trên dung lượng của hệ thống. Nếu giải mã P- CCPCH thất bại, các đầu cuối không thể truy nhập hệ thống nếu chúng không thể chứa các tham số then chốt của hệ thống như các mã truy nhập ngẫu nhiên hoặc các mã kênh sử dụng cho các kênh chung khác.

Kênh P-CCPCH có thể cải tiến hoạt động bằng việc sử dụng phân tập phát vòng hở. Trong trường hợp sử dụng phân tập phát hở, kênh P-CCPCH được chỉ định trong điều chế kênh SCH thứ cấp. Điều này cho phép các đầu cuối biết thông tin trước khi nỗ lực giải mã BCH trong việc tìm kiếm ô ban đầu. Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp đường xuống P-CCPCH được BS sử dụng để quảng bá thông tin BCH ở tốc độ cố định là 30 kbps.

Hình 2.13. Cấu trúc khung cho kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp P-CCPCH.

Hình 2.12 cho thấy cấu trúc khung của P-CCPCH (CCPCH sơ cấp ). Cấu trúc khung này khác với DPCH đường xuống ở chỗ không có lệnh TPC, TFCI và các bit hoa tiêu. P-CCPCH không được phát trong 256 chip đầu của từng khe. Trong khoảng thời gian này SCH sơ cấp và thứ cấp được phát.

Kênh quảng bá (BCH: Broadcast Channel ) là một kênh truyền tải được sử dụng để phát ở đường xuống các thông tin đặc thù của mạng UTRAN hoặc ô (thông tin hệ thống ) trên toàn bộ ô cho tất cả các UE trong một ô. Trong một mạng, thông thường số liệu quan trọng nhất là các mã truy nhập ngẫu nhiên và các khe thời gian có thể cấp phát hay các kiểu phân tập phát được sử dụng với các kênh khác đối với một ô cho trước. Vì UE chỉ có thể đăng ký đến ô này nếu nó có thể giải mã kênh quảng bá, nên cần phát kênh này với công suất khá cao để có thể truyền đến người sử dụng trong vùng phủ yêu cầu. Ngoài ra tốc độ số liệu của BCH phải đủ thấp so với một số kênh khác để các UE chỉ có khả năng xử lý tốc độ thấp cũng giải mã được kênh này. Khi phát ở giao diện vô tuyến thông tin của BCH được phát tại tốc độ cố định 30kbit/s gồm cả thông tin bổ sung. Vì 2 bit đầu (tương ứng với 256 chip) của khe không được phát nên tốc độ thực tế của BCH là 270 kbit/s.

2.3.2.4.2. S-CCPCH

Kênh vật lý CCPCH sơ cấp (S-CCPCH) được sử dụng để mang thông tin FACH và PCH. Có hai kiểu S-CCPCH: kiểu có TFCI và kiểu không có TFCI. UTRAN xác định có phát TFCI hay không, nếu có các UE phải hỗ trợ việc sử dụng TFCI. Tập các tốc độ giống như đối với DPCH đường xuống. Cấu trúc khung của S-CCPCH được cho ở hình 2.13

Thông số xác định tổng số bít trên khe thời gian kênh S-CCPCH đường xuống. Quan hệ giữa k và hệ số trải phổ như sau: SF= 256/ 2k. Hệ số trải phổ thay đổi từ 256 đến 4.

Hình 2.14. Cấu trúc khung cho S-CCPCH

 Kênh FACH đường xuống

Kênh truy nhập đường xuống (FACH: Forward Access Channel ) là một kênh truyền tải đường xuống mang thông tin điều khiển đến các UE nằm trong một ô cho

Kênh vật lý gói chung đường lên, PCPCH

WCDMA: Giao diện vô tuyến cho UMTS

CÁC KÊNH VẬT LÝ ĐƯỜNG LÊN