CHƢƠNG 2: CÁC GIAO THỨC VÀ KỸ THUẬT CHÍNH TRONG 3G
2.2 Các kỹ thuật chính sử dụng trong 3G- UMTS
chỉ thị phát hiện va chạm
CPCH/ấn định kênh) CSICH (CPCH Status Indicator Channel: Kênh chỉ thị trạng thái CPCH)
Kênh chung đường xuống liên kết với AP-AICH để phát thông tin về trạng thái kết nối của PCPCH
Hình : Quá trình chuyển đổi kênh giữa các lớp.
2
2..22CCáácckkỹỹtthhuuậậttcchhíínnhhssửửddụụnnggttrroonngg33GG--UUMMTTSS 2
2..22..11TTrrảảiipphhổổ
Trước khi đi nghiên cứu về trải phổ, ta sẽ làm rõ khái niệm về tương quan. Để biết được tín hiệu thu là trực giao với nhau hay là tín hiệu mong muốn nhận được.
Hình 2.3 Tương quan giứa 2 tín hiệu bất kỳ
Tương quan được sử dụng để kiểm tra sự giống và khác nhau giữa 2 tín hiệu thu được tùy ý. Nó được tính toán bằng cách nhân hai tín hiệu với nhau và kết hợp lại. Hai tín hiệu của hình 2.3a giống nhau nên tương quan giữa chúng là 1 hay 100%. Trong hình 2.3b, 2 tín hiệu không tương quan, do đó biết được 1 trong 2 tín hiệu không cung cấp bất kỳ thông tin nào cho tín hiệu còn lại.
a 9
S
SVVTTHH::PPhhạạmmNNggọọccLLợợii LLớớpp::ĐĐ0088VVTTAA11 TTrraanngg3300
Hình 2.4 Nguyên lý trải phổ
Trong điều chế trải phổ (Hình 2.4) mỗi người sử dụng được phát một chuỗi mã riêng, chuỗi mã này được sử dụng để mã hóa tín hiệu mang tin khi phát. Tại phía thu sẽ tiến hành giải mã tín hiệu thu được bằng chính chuỗi mã này. Điều này thực hiện được là do tương quan chéo giữa mã của người sử dụng mong muốn và mã của những người sử dụng khác rất thấp. Do quá trình mã hóa sẽ trải rộng phổ của tín hiệu cần phát nên băng tần của tín hiệu mã lớn hơn rất nhiều so với băng tần tối thiểu cần thiết để mang tin. Vì vậy người ta gọi phương pháp này là điều chế trải phổ, tín hiệu thu được gọi là tín hiệu trải phổ.
2
2..22..11..11CCááccllooạạiimmããttrroonnggkkỹỹtthhuuậậttttrrảảiipphhổổ
Mã trải phổ (Mã phân kênh): được sử dụng trên đường xuống để phân biệt những người dùng và các kênh trong phạm vi một cell, còn ở trên đường lên chúng được sử dụng để phân biệt dữ liệu và các kênh điều khiển từ cùng thiết bị người dùng. Các mã trải phổ là các mã trực giao được gọi là các mã hệ số trải phổ biến đổi trực giao (OVSF). Tất cả các mã OVSF có cùng hệ số trải phổ cho trước đều trực giao với nhau. Các mã OVSF có các hệ số trải khác nhau từ 4 đến 512 phụ thuộc vào các dữ liệu có tốc độ symbol khác nhau. Trên đường lên SF dao động từ 4 - 256 còn trên đường xuống SF dao động từ 4 - 512. Các mã OVSF được tạo ra nhờ các cây mã OVSF (Hình 2.6)
Ví dụ về việc sử dụng mã OVSF. Đối với dịch vụ thoại AMR, SF đường xuống là 128 như vậy có nghĩa có nhiều nhất 128 dịch vụ thoại có thể được hỗ trợ trên một sóng mang WCDMA.
S
SVVTTHH::PPhhạạmmNNggọọccLLợợii LLớớpp::ĐĐ0088VVTTAA11 TTrraanngg3311 Hình 2.6 Cây mã OVSF
Mã xáo trộn: được sử dụng sau và bổ sung cho các mã trải (OVSF). Dữ liệu đã được trải tới một tốc độ chip là 3,84 Mcps sau xáo trộn băng thông không bị thay đổi. Mục đích chủ yếu của xáo trộn là phân biệt các người dùng trên đường lên và các cell (trạm gốc) trên đường xuống.
Các mã xáo trộn được sử dụng là các mã giả tạp âm được gọi là các mã vàng. Trên đường xuống các mã xáo trộn được chia thành 512 nhóm, mỗi nhóm có một mã xáo trộn cấp 1 và 15 mã xáo trộn cấp 2. Theo nguyên tắc đó thì có 8192 mã xáo trộn có thể được sử dụng trên đường xuống. Trên đường lên có tất cả 224 mã xáo trộn. Các mã đường lên đó được chia thành các mã ngắn và các mã dài.
Như vậy các mã phân kênh trải các symbol dữ liệu thành các chip có tốc độ 3.84 Mcps và các mã xáo trộn không làm tăng băng thông của tín hiệu mà chỉ tiến hành xáo trộn để phân biệt các UE trên đường lên, các cell trên đường xuống. Một người dùng trên đường lên có thể có nhiều mã phân kênh nhưng chỉ có duy nhất một mã xáo trộn, tương tự trên đường xuống cell chỉ có 1 mã xáo trộn duy nhất và cung cấp cho mỗi UE một hay nhiều mã phân kênh OVSF.
2
2..22..22 ĐĐiiềềuukkhhiiểểnnccôônnggssuuấấttWWCCDDMMAA
Trong hệ thống phân chia theo mã, nhiều người dùng sử dụng chung băng tần để truyền tín hiệu, do đó việc gây ra nhiễu lẫn nhau là điều đáng quan tâm. Mặc dù, với kỹ thuật sử dụng các mã trực giao với nhau, sự giao thoa nhiễu giữa các tín hiệu được tránh khỏi. Tuy nhiên, vẫn còn sự ảnh hưởng của nhiễu từ môi trường tác động lên mức tín hiệu nhận được tại đầu thu làm suy giảm chất lượng tín hiệu và có thể không thể giải mã được. Thật không may, với hệ thống mã trực giao, các tín hiệu không giao thoa lẫn nhau, nhưng tín hiệu này lại trở thành nhiễu môi trường với tín hiệu khác. Nếu không có thuật toán điều khiển công suất thì tín hiệu ở gần thiết bị thu sẽ khiến cho tín hiệu cần nhận được phát ở xa bị lấn lướt hoàn toàn và không giải mã được.
Trong hệ thống UMTS khi xem xét đến vấn đề năng lượng. Một giải thuật tương tự được áp dụng trong UMTS, nhằm đảm bảo tất cả các tín hiệu tới được đầu thu có
S
SVVTTHH::PPhhạạmmNNggọọccLLợợii LLớớpp::ĐĐ0088VVTTAA11 TTrraanngg3322 mức tín hiệu gần bằng nhau. Để làm được điều này, trong hệ thống UMTS, tỷ số tín hiệu trên nhiễu được quan tâm một cách đặt biệt. Đây cũng chính là thông số giúp hệ thống tự điều chỉnh công suất để đảm bảo tiêu chí đề ra. Ta sẽ thấy tỷ số này được sử dụng như thế nào trong các thủ tục điều khiển công suất vòng trong nhanh (Inner Loop), vòng hở (Open Loop), vòng ngoài (Outer Loop) được UE, Node B và RNC thực hiện trong cả hai hướng lên và xuống.