CHƯƠNG II MÔ HÌNH LỚP VẬT LÝ CDMA2000- KÊNH XUỐNG
2.4. Các kênh trong CDMA2000
2.4.3. Các kênh vật lý liên kết đường xuống
Các kênh đường xuống mang thông tin giữa BS và một MS đặc thù; các kênh chung mang thông tin từ BS tới một tập MS theo cách từ điểm -tới- đa điểm
Bảng 4: Các kênh đường xuống
Kênh vật lý Kí hiệu
kênh
Kênh hoa tiêu đường xuống F-PICH Kênh tìm gọi đường xuống F-PCH Kênh đồng bộ đường xuống F-SYNC Kênh điều khiển chung đường
xuống
F-CCCH
Kênh tìm gọi nhanh đường xuống F-QPCH Kênh hoa tiêu phân tập phát
đường xuống
F- TDPICH Kênh hoa tiêu phân tập phát phụ
đường xuống
F- ATDPICH Kênh điều khiển công suất chung
đường xuống
F- CPCCH Kênh ấn định chung đường xuống F-CACH Các kênh
vật lý chung đường xuống
Kênh quảng bá đường xuống F-BCH Kênh hoa tiêu phụ dành riêng F-
đường xuống DAPICH Kênh điều khiển dành riêng
ường xuống đ
Các kênh vật lý dành riêng đường xuống
F-DCCH
Các kênh lưu lượng đường xuống Cơ bản
Bổ xung Mã bổ xung
F-FCH F-SCH F-SCCH
Lớp vật lý CDMA2000 có 6 loại kênh riêng đường xuống:
• F-FCH: Kênh cơ bản đường xuống.
• F-DCCH: Kênh điều khiển dành riêng đường xuống.
• F-SCH: Kênh bổ xung đường xuống.
• F-SCCH: Kênh mã bổ xung đường xuống.
• F-CPCCH: Kênh điều khiển công suất chung đường xuống.
• F-DAPICH: Kênh hoa tiêu phụ dành riêng đường xuống.
Kênh lưu lượng đường xuống (F-TCH) cung cấp và đặc tính lớp vật lý khác nhau (tốc độ trải phổ, điều chế kênh, tốc độ mã hoá, độ dài hàm Walsh và tập các tốc độ phát). Các đặc tính này được biểu thị bởi một tham số gọi là cấu hình vô tuyến (RC). Tham số này nhận dạng duy nhất các đặc tính lớp vật lý của F-TCH.
Tốc độ số liệu(kbps), FEC, RC Loại kênh
SR1 SR3 Kênh đồng bộ (F-SYNC) 1.2; mã chập,r = 1/2 1.2; mã chập; r = 1/3
Kênh nhắn tin(F-PCH) 9.6 và 4.8; Mã chập;r =
ẵ
Kênh quảng bá(F-BCH) 19.2 (khe 40ms);
9.6(khe
80ms) hoặc 4.8 (khe 160ms); mã chập, r = 1/2
19.2 (khe 40ms); 9.6(khe 80ms) hoặc 4.8 (khe 160ms); mã chập, r = 1/3
Kênh nhắn tin nhanh(Q- PCH)
4.8 hoặc 2.4 4.8 hoặc 2.4 (MC)
Kênh điều khiển công suất chung (F-CPCCH)
9.6 14.4
Kênh ấn định chung(F- CACH)
9.6; mã chập; r = 1/2 9.6; mã chập ; r = 1/3
Kênh điều khiển chung đường xuống (F-CCCH)
38.4(khung 5 -10 hoặc 20ms),19.2(khung 10 hoặc 20 ms) 9.6 khung 20 ms, mó chập,r=1/4 hoặc ẵ
38.4(khung 5 -10 hoặc 20ms),19.2(khung 10 hoặc 20 ms) 9.6 khung 20 ms, mã chập,r=1/3
Kênh điều khiển dành riêng đường xuống (F- DCCH)
9.6 (RC3 hoặc RC4);
14.4(khung 20ms) hoặc 9.6 (khung 5ms)(RC5) mã chập r=1/4 (RC3 hoặc RC5) r = 1/2 (RC4)
9.6(RC6 hoặc RC7);14.4 (khung 20ms ); 9.6 (khung 5ms)(RC8 hoặc RC9); mã chập, r = 1/6 (RC6), r = 1/3 (RC7), r=1/4 (RC8,20ms) r=1/3(RC8,5ms) r = 1/2 (RC9,20ms), r = 1/3 (RC9,5ms)
RC1 và RC2 cung cấp khả năng tương thích 3G 1x với 2G cho nên một ô phục vụ cho máy di động 3G 1x cũng có thể phục vụ máy di động 2G. RC3, hoặc RC4 và RC5 hỗ trợ cho công nghệ 2G. RC3 có bộ giải mã mạnh hơn RC4 và yêu cầu Eb/Nt thấp hơn nên tăng dung lượng thoại đường xuống. Tuy nhiên, RC4 cung cấp gấp đôi dung lượng mã Walsh so với RC3. Với các ứng dụng thoại, RC3 và RC4 cung cấp công nghệ 3G cho bộ mã hoá tiếng 8kbps và RC5 hỗ trợ bộ mã hoá tiếng 13kbps. Các loại kênh liên kết đường xuống cho bởi bảng sau đây:
Số kênh tối đa Loại kênh
SR1 SR3
Kênh hoa tiêu chung đường xuống(F-PICH) 1 1
Kênh hoa tiêu phân tập phát đường xuống(F-TDPICH) 1 1 Kênh hoa tiêu phân tập phát phụ đường xuống(F-
ATDPICH)
- -
Kênh hoa tiêu phụ đường xuống(F-APICH) - -
Kênh đồng bộ đường xuống(F-SYNC) 1 1
Kênh nhắn tin đường xuống(F-PCH) 7 0
Kênh quảng bá đường xuống (F-BCH) - - Kênh nhắn tin nhanh đường xuống (F-QPCH) 3 3 Kênh điều khiển công suất chung đường xuống(F-CPCCH) 7 7
Kênh ấn định chung đường xuống(F-CACH) 7 7
Kênh điều khiển chung đường xuống(F-CCCH) 7 7
7 kênh điều khiển dành riêng đường xuống (F-DCCH) 1* 1*
Kênh cơ bản đường xuống(F-FCH) 1* 1*
Kênh mã bổ xung đường xuống(F-SCCH)( chỉ có RC1và RC2)
7* 0
Kênh bổ xung đường xuống(F-SCH)(chỉ có RC3 đến RC5) 2* 2* (* ứng với mỗi kênh đường xuống)
Cấu hình vô tuyến đường xuống của cuộc gọi thoại 3G 1x sắp xếp tương ứng với một cấu hình đường lên duy nhất. Sự sắp xếp các cấu hình này cho bảng dưới đây
RC đường xuống RC đường lên Bộ mã hoá thoại(kbps)
RC1 RC1 8 RC2 RC2 13 RC3 RC3 8 RC4 RC3 8 RC5 RC5 13
2.4.4.1. kênh hoa tiêu đường xuống(F-PICH)
Đây là kênh phát quảng bá liên tục để cung cấp thông tin định thời và pha. Hoa tiêu chung là 1 chuỗi 0 trước khi trải phổ bằng hàm Walsh 0. F-PICH được dùng chung cho tất cả các kênh lưu lượng và được sử dụng để:
-Đánh giá khuếch đại kênh và pha.
-Phát hiện các tia đa đường để ấn định các ngón của RAKE tới đa đường mạnh nhất.
-Bắt ô và chuyển giao.
Bằng kênh hoa tiêu chung, có thể phát tín hiệu hoa tiêu mà không cần thông tin bổ sung cho từng người sử dụng. Hệ thống sử dụng hoa tiêu chung có thể đạt được hiệu quả cao hơn hệ thống sử dụng hoa tiêu cho từng người sử dụng. Đối với lưu lượng thoại, hoa tiêu chung có thể đảm bảo đánh giá kênh tốt hơn và cần ít thông tin bổ sung hơn, vì thế cải thiện được chất lượng thu. Ngoài ra nó có thể đảm bảo tìm kiếm tốt hơn và hoạt động chuyển giao tốt hơn.
2.4.4.2. Kênh đồng bộ đường xuống (F-SYNC)
Kênh này được các MS trong vùng phủ sóng của BS sử dụng để bắt đồng bộ lúc đầu và xác định vị trí kênh tìm gọi.Có 2 kiểu kênh F-SYNC: F-SYNC chia sẻ và F-SYNC băng rộng. F-SYNC chia sẻ đảm bảo dịch vụ cho cả 2 IS-95B và cdma2000 khi sử dụng F-SYNC ở kênh IS-95B bị chống lấn. Chế độ này chỉ áp dụng cho hệ thống chồng lấn.
F-SYNC băng rộng được điều chế trên toàn bộ băng rộng. F-SYNC được điều chế như 1 kênh riêng trong kênh vật lí chung đường xuống. Chế độ này áp dụng cho cả cấu hình chồng lấn và không chồng lấn.
2.4.4.3.Kênh tìm gọi đường xuống
Chuyển đổi mức tín hiệu
0->+1 1->-1
Độ tăng
kênh xI
XQ
Kênh hoa tiêu(toàn 0)
Mã hoá xoắn
R=1/2,k=9 Lặp kí hiệu
(nhân hệsố2) Đan xen khối(384 kí hiệu)
Chuyển đổi mức tín hiệu 0->+1 1->-1
Độ tăng
kênh xI
XQ Các bit kênh đồng
bộ
32 bit trong mỗi khung 26.666ms tốc độ dữ liệu 1.2kbps
Mã hoá xoắn R=1/2,k=9
Lặp kí hiệu (nhân hệsố2)
Đan xen khối(384 kí hiệu)
Chuyển đổi mức tín hiệu 0->+1 1->-1
Độ tăng
kênh xI
Decimator XQ Bộ tạo mã dài
mặt nạ mã dài cho kênh tìm gọi Các bit kênh tìm gọi
số bit/20ms tốc độ dữ liệu kbps 96 4.8 192 9.6
0 0
0
Hình :Kênh CPHCH của hệ thống CDMA2000 ứng với SR1
Chuyển đổi mức tín hiệu
0->+1 1->-1
Độ tăng kênh Kênh hoa tiêu(toàn 0)
xI
XQ
Mã hoá xoắn
R=1/2,k=9 Lặp kí hiệu
(nhân hệsố2) Đan xen khối(384 kí hiệu)
Chuyển đổi mức tín hiệu 0->+1 1->-1
Độ tăng
kênh xI
XQ 0
Các bit kênh đồng bộ
32 bit trong mỗi
khung 26.666ms 0
tốc độ dữ liệu 1.2kbps
Mã hoá xoắn R=1/2,k=9
Lặp kí hiệu (nhân hệsố2)
Các bit kênh tìm gọi Chuyển
đổi mức tín hiệu
Độ tăng
kênh xI
Đan xen khối(384
kí hiệu) 0->+1
1->-1 Decimator XQ Bộ tạo mã dài
số bit/20ms tốc độ mặt nạ mã dài cho kênh tìm gọi
0 dữ liệu kbps
96 4.8 192 9.6
Hình 20: Kênh F-CPHCH của CDMA2000 ứng với SR1
Hình 21: Kênh F-CPHCH của CDMA2000 ứng với SR3
Hệ thống CDMA2000 có thể có nhiều kênh tìm gọi trên một trạm gốc. Một kênh tìm gọi dùng để gửi các thông tin điều khiển và bản tin tìm gọi từ trạm gốc tới các máy di động mà nó hoạt động ở tốc độ 9.6kbps hoặc 4.8kbps(giống như ở IS-95). F-PCH mang bản tin bổ xung(overhead), tìm gọi, công nhận, ấn định kênh, yêu cầu trạng thái cập nhật số liệu bảo mật dùng chung SSD(shared secret data) từ trạm gốc tới máy di động.
Hình trên biểu thị F-CPHCH (F-PICH, F-SYNC và F-PCH) 2.4.4.4. Kênh điều khiển chung đường xuống (F-CCCH)
F-CCCH là một kênh dùng chung trong thông tin lớp 3 và các bản tin điều khiển truy nhập phương tiện từ trạm gốc tới một hay nhiều máy di động. Các cỡ khung cho F-CCCH có thể là 5 ms, 10 ms và 20 ms tuỳ thuộc vào môi trường hoạt động. Nó giống như
F-PCH ở tốc độ 9.6kbps (khung 20ms)
2.4.4.5. Kênh hoa tiêu phụ đường xuống (F-APICH)
Kênh này được sử dụng với các ứng dụng định dạng bup anten để tạo ra các bup hẹp.
Các bup hẹp có thể sử dụng để tăng vùng phủ trong một vùng địa lý đặc thù để tăng dung
Chuyển đổi mức tín hiệu 0 -> +1 1-> -1
Độ tăng kênh Kênh hoa tiêu( toàn 0)
XI
XQ
a) Kênh hoa tiêu
Mã hoá xoắn R=1/2 K = 9
Lặp kí hiệu (nhân hệ số 2)
Đan xen khối Các bit
kênh đồng bộ
32 bit trong mỗi khung 26,666ms tốc độ dữ liệu1.2kbps
Chuyển đổi mức tín hiệu 0 -> +1 1-> -1
Độ tăng
kênh XI
XQ
Sóng mang i ( i=1,2 hoặc 3) cho kênh đồng bộ YQi
lập toàn 0 cho tất cả sóng mang khác kí hiệu điều
chế 4.8kbps
b) Kênh đồng bộ
lượng cho một vùng nóng. F-APICH có thể được dùng chung giữa nhiều máy di động trong cùng một bup hẹp. Hoa tiêu phụ được ghép kênh mã hoá với các kênh đường xuống khác và chúng sử dụng mã Walsh trực giao. Khi một kênh hoa tiêu chung không chứa số liệu (toàn 0) một kênh hoa tiêu phụ có thê sử dụng chuỗi Walsh dài hơn để làm giảm thiếu các mã Walsh trực giao hiện có cho kênh lưu lượng. Cũng có thể sử dụng kênh hoa tiêu phụ cho phân tập phát trực giao ở đường xuống trải phổ trực tiếp. Hơn nữa, nếu hệ thống CDMA sử dụng dàn anten riêng để tạo ra bup có hướng hoặc bup hẹp thì cần cung cấp một kênh hoa tiêu đường xuống riêng cho việc đánh giá kênh.
2.4.4.6. Kênh quảng bá đường xuống (F-BCH)
Đây là một kênh tìm gọi được giành riêng để mang các bản tin mào đầu và các bản tin quảng bá SMS. Các bản tin mào đầu được chuyển từ kênh tìm gọi đến một kênh quảng bá riêng. Điều này cải thiện thời gian khởi tạo của máy di động và hoạt động truy nhập hệ thống. Đồng thời, tăng dung lượng tìm gọi bằng cách giảm bản tin trên F-PCH. F-BCH có một mã Walsh cố định, mã này được thông báo cho máy di động trên kênh F-SYNC.
2.4.4.7. Kênh tìm gọi nhanh (QPCH)
Đây là một loại kênh tìm gọi mới được trạm gốc sử dụng khi cần liên lạc với một máy di động ở chế độ chia khe. Nó giảm thời gian cần thiết để đánh thức một máy di động, dẫn đến cần tăng tuổi thọ của pin cho máy di động. QPCH sẽ chứa các bản tin tìm gọi nhanh, bản tin một bit để chỉ thị máy di động ở chế độ chia khe theo dõi khe được gán của nó trên kênh tìm gọi theo sau ngay nó. Bản tin tìm gọi nhanh được gửi đi trước 80ms trước khi bản tin tìm gọi báo cho máy di động theo dõi kênh tìm gọi. QPCH sử dụng điều chế khác nên nó xuất hiện như một kênh vật lý khác.
2.4.4.8. Kênh hoa tiêu phụ riêng đường xuống (F-DAPICH) Có thể tạo ra một kênh hoa tiêu phụ tuỳ chọn cho một máy di động riêng. F- DAPICH được sử dụng với các ứng dụng định dạng bup anten và kĩ thuật định hướng bup để tăng vùng phủ hoặc tăng tốc độ số liệu cho một máy di động riêng
2.4.4.9. Kênh điều khiển công suất chung đường xuống (F-CPCCH)
F-CPCCH phát đi các bit điều khiển công suất tới nhiều máy di động. Các máy di động sử dụng kênh này trong chế độ truy nhập điều khiển công suất hay truy nhập dành riêng.
2.4.4.10. Kênh hoa tiêu phân tập phát đường xuống (F-TDPICH)
F-TDPICH là một tín hiệu trải phổ chuỗi trực tiếp, không điều chế được trạm gốc phát liên tục để hỗ trợ phân tập phát đường xuống. Kênh hoa tiêu và kênh hoa tiêu phân tập phát cung cấp sự tham khảo về pha để giải điều chế nhất quán cho các kênh CDMA đường xuống có sử dụng phân tập phát.
2.4.4.11. Kênh ấn định chung đường xuống (F-CACH)
Trạm gốc sử dụng kênh F-CACH để xác nhận một máy di động đang truy nhập kênh truy nhập tăng cường và để phát địa chỉ của kênh R-CCCH và kênh con điều khiển công suất chung liên kết trong trường hợp chế độ riêng.
2.4.4.12. Kênh hoa tiêu phân tập phát phụ đường xuống (F-ATDPICH) F-ATDPICH được liên kết với kênh hoa tiêu phụ; cả kênh hoa tiêu phụ và kênh phân tập phát phụ cung cấp sự tham khảo về pha để giải điều chế nhất quán cho các kênh đường xuống được liên kết với kênh hoa tiêu phụ và có dùng phân tập phát.
2.4.4.13. Kênh cơ bản đường xuống (F-FCH)
Kênh này được phát ở tốc độ khác nhau giống như IS-95B và do đó yêu cầu phát hiện tốc độ ở phía thu. Mỗi kênh F-FCH được phát trên các kênh mã trực giao khác nhau và sử dụng.
Hình 22: Kênh F-FCH của hệ thống CDMA2000 ứng với SR1 và RC1
Thêm bit chỉ thị khung
Thêm bộ mã hoá 8 bit
Mã hoá xoắn R=1/2 K = 9
Lặp kí hiệu
Đan xen kí hiệu (384 Kí
hiệu)
Độ tăng kênh Chuyển
đổi mức tín
hiệu 0->+1 1->-1
Độ tăng kênh con điều khiển
công suất
Chèn kí hiệu điều khiển
công suất
Bộ xác định vị trí bít điều khiển công
suất Decimator
Bộ tạo mã dài 1,2288Mcps mặt nạ
mã dài cho người sử
Hệ số lặp 8x 4x 2x 1x
Kí hiệu điều chế 19.2kbps Các bit
kênh lưu lượng đường xuống
Số bít Tốc đô(kbps)
Số bít/khung 0 1.2
16 0 2.4
40 8 4.8
80 12 9.6
172
Các bit điều khiển công suất, giá trị 1 800 bit
Điều khiển định thời chèn(800Hz )
1.2288Mcps
Kí hiệu điều chế Các bit
kênh tìm gọi
xI 19.2kbps
xQ 19.2kbps
0
Thêm bộ mã hoá 8 bit
Kí hiệu điều chế thêm
một bít cờ dành riêng
Thêm bộ chỉ thị chất lượng khung
Mã hoá xoắn R=1/2
Lặp kí hiệu
Chèn kí hiệu
Hình 23: Kênh F-FCH của CDMA2000 ứng với SR1 và RC3
2.4.4.14. Kênh điều khiển riêng đường xuống (F-DCCH:Forward Dedicated Control Channel)
F-DCCH hỗ trợ các khung 5 ms và 20 ms tại tốc độ vào bộ mã hoá 9,6 Kbit/s. 16 bit CRC được bổ sung cho các khung 5 ms và 12 bit CRC được bổ sung cho các khung 20 ms và sau đó là 8 bit đuôi, mã hoá xoăn, ghép xen và ngẫu nhiên hoá.
a) khung 5ms
K=9 19.2kbps
Đan xen khối (384 kí hiệu)
Chuyển đổi mức tín
hiệu 0->+1 1->-1
Độ tăng kênh
Độ tăng kênh con điều khiển
công suất
Chèn kí hiệu điều khiển
công suất
Bộ xác định vị trí bít điều khiển công
suất Decimator
Bộ tạo mã dài 1,2288Mcps mặt nạ
mã dài cho người sử
Các bit điều khiển công suất, giá trị
±1 800 bit Hệ số lặp 8x 4x 2x 1x Tốc đô(kbps)
1.2 2.4 4.8 9.6 Số bít
Số bít/khung 6
21 8
55 10
125 12
267 Các bit
kênh lưu lượng đường xuống
Kí hiệu điều chế
xI 19.2kbps
xQ
Điều khiển định thời chèn(800Hz 1.2288Mcps )
24bit Khung 5
ms
Cộng 8 bit đuôi
Mã hoá
k=9, r=1/2 Đan xen
khối A
Cộng 16 bit CRC
40 bit
48 bit
96 bit
172 bit
Khung 20 ms
Đan xen khối Mã hoá
k=9, r=1/2
Cộng 8
bit đuôi A
Cộng 12 bit CRC
184
bit 192
bit 384
bit
b) khung 20ms Lưu ý: Điểm A nối với điểm X trong hình
Hình 26.Kênh điều khiển riêng đường xuống (F-DCCH) đối với N =1
Cộng 12 bit CRC
24 bit Khung 5 ms
Cộng 8 bit đuôi
Đan xen khối Mã hoá
k=9, r=1/3
144 bit 48
bit
X 40
bit
Khung 20 ms 172
bit
Cộng 8 bit đuôi
Đan xen khối Mã hoá
k=9, r=1/3 576 bit 192
bit 184
bit
Cộng 12 X
bit CRC