3.4 Các kênh trong W- CDMA
3.4.2 Các kênh vật lý
3.4.2.1 Các kênh vật lý đường lên
a. Các kênh vật lý riêng đường lên (DPDCH và DPCCH) Truyền dẫn đường lên gồm một hay nhiều kênh số liệu vật lý riêng DPDCH (Dedicated Physical Data Channel) với hệ số trải phổ thay đổi từ 256 đến 4 và một kênh điều khiển vật lý DPCCH (Dedicated Physical Control Channel) duy nhất với hệ số trải phổ cố định bằng 256.
Tốc độ số liệu của DPDCH có thể thay đổi theo khung. Đối với tốc độ số liệu thay đổi thì thông thường tốc độ số liệu của kênh DPDCH được thông báo ở kênh DPCCH. DPCCH được phát liên tục và thông tin về tốc độ số liệu ở khung DPDCH hiện hành được phát bằng chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải TFCI (Tranfer Forming Composed Indicator). Do vậy, nếu giải mã TFCI
không đúng thì toàn bộ khung số liệu bị mất và vì TFCI chỉ thị khuôn dạng số liệu của cùng khung nên việc mất TFCI không ảnh hưởng lên các khung khác.
Độ tin cậy của TFCI cao hơn độ tin cậy của việc phát hiện số liệu của người sử dụng ở kênh DPDCH. Vì thế ít khi xảy ra mất TFCI.
DPCCH đường lên cócấu trúc khe với15 khe trên một khung vô tuyến 10 ms. Mỗi khe dài 2560 chip sẽ có độ rộng 666 às tương ứng với một chu kỳ điều khiển công suất. Như vậy độ rộng khe rất rộng so với độ rộng khe bằng 577às ở GSM. Mỗi khe cú 4 trường dành cho: cỏc bit hoa tiờu hỗ trợ đỏnh giỏ kênh cho tách sóng nhất quán, một chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải TFCI, các bit điều khiển công suất phát TPC (Transmit Power Control) và các bit thông tin phản hồi FBI (Feedback Information). Các bit FBI được sử dụng khi sử dụng phân tập phát vòng kín ở đường xuống. Có sáu cấu trúc khe cho kênh DPCCH đường lên. Tồn tại các tuỳ chọn sau: 0, 1 hay hai bit cho FBI và có hoặc không có các bit TFCI. Các bit hoa tiêu và TPC luôn có mặt và số bit của chúng được thay đổi để luôn sử dụng hết khe DPCCH. Kênh DPDCH chỉ có một trường Ndata còn kênh DPCCH có 4 trường như hình 3.5.
Hình 3.5: Cấu trúc khung vô tuyến cho kênh DPDCH/DPCCH đường lên
Thông số k trong hình 3.5 xác định số bit trên khe chứa kênh vật lý riêng
đường lên. Nó liên quan đến hệ số trải phổ kênh vật lý như sau SF=256/2k và do vậy SF của kênh DPDCH có thể thay đổi từ 256 xuống 4. Lưu ý rằng DPDCH và DPCCH đường lên trên cùng một kết nối lớp 1 nói chung có các tốc độ bit khác nhau: có hệ số trải phổ khác nhau và các gía trị k khác nhau.
b. Kênh vật lý chung đường lên
- Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý (PRACH)
Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý PRACH (Physical Random Access Channel) được sử dụng để mang kênh truyền tải RACH. Kênh này gồm hai phần: phần tiền tố và phần bản tin.
- Phát RACH:
RACH được phát truy nhập ngẫu nhiên dựa trên phương pháp
ALOHA theo phân khe với chỉ thị bắt nhanh. UE có thể khởi đầu phát tại một số dịch thời quy định trước ký hiệu là các khe thâm nhập. Cứ hai khung thì có 15 khe truy nhập và chúng cách nhau 5120 chip. Hình 3.6 cho thấy số thứ tự của khe truy nhập và khoảng cách giữa chúng. Các lớp cao cung cấp thông tin về các khe truy nhập sử dụng ở ô hiện thời.
Hình 3.6: Số thứ tự các khe truy nhập RACH và khoảng cách giữa chúng
Cấu trúc phát truy nhập ngẫu nhiên được cho trong hình 3.7. Phát truy nhập ngẫu nhiên gồm một hay nhiều tiềntố dài 4096 chip và một bản tin dài 10 hay 20 ms. UE thông báo độ dài của phần bản tin cho mạng bằng các chữ ký riêng và (hoặc) các khe truy nhập. Các lớp cao hơn sẽ quy định chữ ký và khe thời gian thâm nhập nào được sử dụng cho độ dài bản tin nào.
Hình 3.7: Cấu trúc phát truy nhập ngẫu nhiên
Phần tiền tố của RACH
Phần tiền tố của cụm truy nhập ngẫu nhiên gồm 256 lần lặp một chữ ký. Có 16 tổng số chữ ký được xây dựng trên tập mã Hadmard có độ dài 16.
Phầnbản tin của RACH
Khung vô tuyến của phần bản tin dài 10 ms được chia thành 15 khe, mỗi khe dài Tslot = 2560 chip. Mỗi khe gồm hai phần: phần số liệu mang thông tin lớp 2 và phần điều khiển mang thông tin lớp 1, phần số liệu và phần điều khiển được phát đồng thời. Phần bản tin dài 20 ms gồm hai khung vô tuyến liên tiếp của phần bản tin. Phần số liệu gồm 10*2k bit với k= 0, 1, 2, 3 tương ứng với hệ số trải phổ SF = 256, 128, 64, 32 cho phần bản tin.
Phần điều khiển gồm 8 bit hoa tiêu biết trước để hỗ trợ đánh giá kênh cho tách sóng nhất quán và hai bit TFCI, tương ứng với hệ số trải phổ bằng 256. Tổng số bit TFCI trong bản tin thâm nhập ngẫu nhiên là 15*2= 30. Giá trị của TFCI tương ứng với một khuôn dạng truyền tải nhất định của bản tin
thâm nhập hiện thời.
Hình 3.8: Cấu trúc khung vô tuyến phần bản tin của RACH
Hoạt động của RACH không bao hàm điều khiển công suất, vì thế để đảm bảo mức công suất hợp lý các tiền tố được phát với công suất tăng dần theo từng nấc, thủ tục này chỉ hợp lý cho một thời gian ngắn (một hoặc hai khung phụ thuộc vào môi trường)
Sau khi các tiền tố RACH được BS phát hiện thì nó được công nhận bằng kênh chỉ thị bắt AICH (Acquistion Indicator Channel) được phát xuống từ BS. Sau đó phần bản tin của RACH (10 hoặc 20ms) mới được phát. Hệ số trải phổ được chọn theo nhu cầu nhưng phải được sự đồng ý trước của mạng.
Kênh gói chung vật lý PCPCH
Kênh gói chung vật lý PCPCH được sử dụng để mang kênh truyền tải CPCH và đây là sự mở rộng của RACH. Sự khác nhau cơ bản so với truyền số liệu ở RACH là kênh này có thể dành trước nhiều khung và có điều khiển công suất. 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 trước 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
Phát CPCH dựa trên nguyên tắc DSMA-CD với chỉ thị bắt nhanh.
Cấu trúc và định thời khe truy nhập ngẫu nhiên giống như RACH. Phát truy nhập ngẫu nhiên CPCH gồm một hay nhiều tiền tố truy nhập (A-P) dài 4069 chip, một tiền tố phát hiện va chạm (CD-P) dài 4069 chip, một tiền tố điều khiển công suất DPCCH (PC-P) dài từ 0 đến 8 khe và một bản tin có độ dài khả biến 10 ms.
Hình 3.9: Cấu trúc phát truy nhập ngẫu nhiên CPCH
Phần tiền tố truy nhập CPCH: giống phần tiền tố của RACH. ở đây các chuỗi chữ ký tiền tố RACH được sử dụng. Số chuỗi được sử dụng có thể nhỏ hơn số chuỗi được sử dụng ở tiền tố RACH. Mã ngẫu nhiên có thể chọn hoặc là một đoạn mã của mã Gold khác được sử dụng để tạo ra mã ngẫu nhiên hoá cho tiền tố của RACH hoặc là cùng một mã giả ngẫu nhiên trong trường hợp tập chữ ký dùng chung.
Phần tiền tố phát hiện tranh chấp CPCH: giống như phần tiền tố RACH.
ở đây các chuỗi chữ ký tiền tố RACH được sử dụng. Mã giả ngẫu nhiên tiền tố phát hiện va chạm của PCPCH được rút ra từ cùng một mã giả ngẫu nhiên sử dụng ở tiền tố thâm nhập CPCH. Mã giả ngẫu nhiên được
chọn khác với mã Gold được sử dụng để tạo ra các tiền tố phát RACH và CPCH.
Phần tiền tố điều khiển công suất CPCH: là một tiền tố điều khiển công suất DPCCH. Độ dài tiền tố điều khiển công suất là một thông số có giá trị từ 0 đến 8 khe được thiết lập bởi các lớp cao.
Phần bản tin CPCH: Mỗi bản tin gồm số khung 10 ms chia thành
15 khe dài 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 phần 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.