›
›

Giáo trình Hệ thống di động W-CDMA - Nguyễn Văn Thuận

pdf 183 trang huongle 2120
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Hệ thống di động W-CDMA - Nguyễn Văn Thuận", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_he_thong_di_dong_w_cdma_nguyen_van_thuan.pdf

Nội dung text: Giáo trình Hệ thống di động W-CDMA - Nguyễn Văn Thuận

  1. Häc viÖn c«ng nghÖ b−u chÝnh viÔn th«ng Trung t©m ®μo t¹o b−u chÝnh viÔn th«ng I HÖ thèng th«ng tin di ®éng w-CDMA (Tμi liÖu dμnh cho c¸c kho¸ båi d−ìng) Biªn so¹n: KS. NguyÔn V¨n ThuËn Hμ Néi 12/2004
  2. §Ò c−¬ng bμI gi¶ng “ hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA” 1. Môc tiªu: Theo ®Þnh h−íng ph¸t triÓn m¹ng thÕ hÖ sau (NGN) cña VNPT, hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 (3G) sÏ ®−îc triÓn khai, cô thÓ lµ sÏ ph¸t triÓn theo lé tr×nh tõ hÖ thèng GSM hiÖn t¹i lªn hÖ thèng W-CDMA nh− trong hîp chuÈn IMT-2000. XuÊt ph¸t tõ ®Þnh h−íng nµy, tµi liÖu gi¶ng d¹y vÒ “ HÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA” ®−îc biªn so¹n nh»m cung cÊp cho häc viªn nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ hîp chuÈn IMT-2000, c«ng nghÖ W-CDMA vµ hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA. 2. §èi t−îng: Tµi liÖu kh«ng chØ ®Ó sö dông cho c¸c kho¸ båi d−ìng ng¾n h¹n mµ cßn cã thÓ sö dông cho c¸c c¸n bé kü thuËt ®ang c«ng t¸c trªn m¹ng l−íi cña VNPT vµ c¸c sinh viªn ngµnh §iÖn tö -ViÔn th«ng . 3. §é dμI cña tμI liÖu : Kho¶ng 150 trang ( dù kiÕn) 4. Néi dung: Ch−¬ng 1:Tæng quan vÒ th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 vµ hîp chuÈn IMT-2000 (10 trang) 1.1 Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn c¸c thÕ hÖ th«ng tin di ®éng 1.2 Hîp chuÈn IMT- 2000 Ch−¬ng 2: C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn v« tuyÕn trong W-CDMA (40 trang) 2.1 C«ng nghÖ tr¶i phæ W-CDMA (IMT-2000 CDMA-DS) 2.2 C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn c¬ b¶n trong W- CDMA 2.3 C¸c c«ng nghÖ ®Ó t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒn Ch−¬ng 3: M¹ng truy nhËp v« tuyÕn trong hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA (50 trang) 3.1 C¸c yªu cÇu vµ môc tiªu thiÕt kÕ ®èi víi hÖ thèng v« tuyÕn W-CDMA 3.2 CÊu tróc m¹ng truy nhËp v« tuyÕn 3.3 C¸c kªnh v« tuyÕn 3.4 C¸c thiÕt bÞ m¹ng truy nhËp v« tuyÕn 1
  3. 3.5 C¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng Ch−¬ng 4: C¸c kü thuËt xö lý ®a ph−¬ng tiÖn (40 trang) 4.1 Tæng quan 4.2 C¸c kü thuËt xö lý tÝn hiÖu ®a ph−¬ng tiÖn ( h×nh ¶nh, ©m thanh vµ tho¹i) 4.3 C¸c kü thuËt xö lý ®èi víi dÞch vô internet di ®éng 4.4 Kü thuËt xö lý tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖn Ch−¬ng 5: ViÔn c¶nh c«ng nghÖ cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA (10 trang) 5.1 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ v« tuyÕn 5.2 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ m¹ng 5.3 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ xö lý tÝn hiÖu 5. Gi¸o viªn biªn so¹n vμ hiÖu chØnh - Biªn so¹n: Nhãm gi¸o viªn V« tuyÕn cña Trung t©m§µo t¹o B−u chÝnh ViÔn th«ng 1 - HiÖu chØnh: C¸c Gi¶ng viªn cña Häc viÖn BCVT vµ Chuyªn viªn cña VNPT (dù kiÕn) 2
  4. Lêi nãi ®Çu Nhu cÇu trao ®æi th«ng tin lµ nhu cÇu thiÕt yÕu trong x· héi hiÖn ®¹i. C¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng víi kh¶ n¨ng gióp con ng−êi trao ®æi th«ng tin mäi lóc, mäi n¬i ®· ph¸t triÓn rÊt nhanh vµ ®ang trë thµnh kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong x· héi th«ng tin ngµy nay. B¾t ®Çu tõ c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ ®Çu tiªn ra ®êi vµo n¨m 1946, th«ng tin di ®éng ®· liªn tôc ph¸t triÓn vµ ®Õn nay c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 (3G) ®· ®−îc ®−a vµo khai th¸c th−¬ng m¹i ë nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi. ë ViÖt Nam, c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø ba còng ®· vµ sÏ ®−îc nhanh chãng triÓn khai. §èi víi c¸c nhµ khai th¸c m¹ng di ®éng GSM th× c¸i ®Ých 3G lµ c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng CDMA b¨ng réng (W-CDMA) theo chuÈn IMT-2000. XuÊt ph¸t tõ ®Þnh h−íng nµy, tµi liÖu gi¶ng d¹y vÒ “ HÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA” ®−îc biªn so¹n nh»m cung cÊp cho häc viªn nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ hîp chuÈn IMT-2000, c«ng nghÖ W-CDMA vµ hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA. Tµi liÖu kh«ng chØ ®Ó sö dông cho c¸c kho¸ båi d−ìng ng¾n h¹n mµ cßn cã thÓ sö dông lµm tµi liÖu tham kh¶o cho c¸c c¸n bé kü thuËt ®ang c«ng t¸c trªn m¹ng l−íi cña VNPT vµ c¸c sinh viªn ngµnh §iÖn tö -ViÔn th«ng . Tµi liÖu ®−îc chia lµm 5 ch−¬ng. Ch−¬ng 1 giíi thiÖu tæng quan vÒ qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng, so s¸nh lé tr×nh ph¸t triÓn lªn th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 tõ cdmaOne vµ GSM, sau cïng lµ phÇn kh¸i qu¸t vÒ hîp chuÈn IMT-2000. Ch−¬ng 2 ®Ò cËp ®Õn c¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn v« tuyÕn trong W-CDMA nh− c«ng nghÖ tr¶i phæ trùc tiÕp, c¸c c«ng nghÖ ®Ó t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒn. Ch−¬ng 3 tËp trung m« t¶ m¹ng truy nhËp v« tuyÕn trong hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA víi c¸c thiÕt bÞ m¹ng truy nhËp vµ thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng. Ch−¬ng 4 ®Ò cËp ®Õn c¸c néi dung s©u h¬n vÒ hÖ thèng W-CDMA ®ã lµ c¸c kü thuËt xö lý ®a ph−¬ng tiÖn nh− xö lý h×nh ¶nh, Internet di ®éng, tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖn. Cuèi cïng, ch−¬ng 5 giíi thiÖu ®Õn b¹n ®äc nh÷ng viÔn c¶nh c«ng nghÖ cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA. MÆc dï ®· hÕt søc cè g¾ng vµ ®· nhËn ®−îc nhiÒu ý kiÕn ®ãng gãp quÝ b¸u tõ c¸c chuyªn gia vµ c¸c ®ång nghiÖp, nh−ng cuèn s¸ch ch¾c ch¾n vÉn kh«ng
  5. tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt, chóng t«i rÊt mong nhËn ®−îc ý kiÕn ®ãng gãp cña b¹n ®äc ®Ó cuèn s¸ch ®−îc hoµn chØnh h¬n. Mäi ®ãng gãp xin göi vÒ Trung t©m §µo t¹o B−u chÝnh ViÔn th«ng 1, ThÞ x· Hµ ®«ng, TØnh Hµ t©y. §iÖn tho¹i: 048549607. Th¸ng 12 n¨m 2004 Trung t©m §μo t¹o B−u chÝnh ViÔn th«ng 1
  6. Môc lôc Ch−¬ng 1: Tæng quan vÒ th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 vµ hîp chuÈn IMT-2000 4 1.1 Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng 4 1. 2. Tæng quan vÒ IMT-2000 9 1.2.1 Môc tiªu cña IMT-2000 9 1.2.2 ChuÈn hãa IMT-2000 11 1.2.3 B¨ng tÇn IMT-2000 13 ch−¬ng 2: C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn v« tuyÕn W- CDMA 15 2.1 C«ng nghÖ tr¶i phæ W- CDMA 15 2.1.1 Nguyªn lý tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp (DS-CDMA) 15 2.1.2 M· tr¶i phæ vµ ®ång bé m· tr¶i phæ 17 2.1.3 CÊu h×nh chøc n¨ng cña m¸y ph¸t vµ m¸y thu v« tuyÕn 18 2.1.4 øng dông −u ®iÓm cña c«ng nghÖ W-CDMA trong th«ng tin di ®éng 19 2.2 C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn c¬ b¶n trong W- CDMA 22 2.2.1 Ên ®Þnh m· tr¶i phæ hai líp vµ ®iÒu chÕ tr¶i phæ 23 2.2.2 T×m nhËn « 26 2.2.3 Truy nhËp ngÉu nhiªn 30 2.2.4 C¸c c«ng nghÖ ®Ó tho¶ m·n c¸c yªu cÇu vÒ chÊt l−îng kh¸c nhau trong truyÒn dÉn ®a tèc ®é 31 2.2.5 Ph©n tËp ®a d¹ng 44 2.3 C¸c c«ng nghÖ ®Ó t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒn trong W- CDMA 52 2.3.1 ThiÕt bÞ triÖt nhiÔu 53 2.3.2 Ph©n tËp dµn anten thÝch øng 59 ch−¬ng 3: M¹ng truy nhËp v« tuyÕn 66 3.1 C¸c yªu cÇu vµ môc tiªu thiÕt kÕ ®èi víi hÖ thèng v« tuyÕn W-CDMA 66 3.2 CÊu tróc m¹ng truy nhËp v« tuyÕn 67 3.2.1 C¸c ®Æc ®iÓm cña W-CDMA 67 3.2.2 C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt c¬ b¶n cña W-CDMA 69 1
  7. 3.2.3 CÊu tróc cña m¹ng truy nhËp v« tuyÕn 72 3.2.4 C¸c c«ng nghÖ then chèt trong W-CDMA 73 3.2.5 Kü thuËt thu ph¸t song c«ng (hai chiÒu) ph©n chia theo thêi gian (TDD) vµ Kü thuËt thu ph¸t song c«ng ph©n chia theo tÇn sè (FDD) 77 3.3 C¸c kªnh v« tuyÕn 77 3.3.1 C¸c kªnh l«gÝc 80 3.3.2 C¸c kªnh truyÒn t¶i 80 3.3.3 C¸c kªnh kªnh vËt lý 82 3.4 C¸c thiÕt bÞ m¹ng truy nhËp v« tuyÕn 85 3.4.1 Tæng quan vÒ cÊu h×nh hÖ thèng thiÕt bÞ truy nhËp v« tuyÕn 85 3.4.2 BTS 86 3.4.3 RNC 91 3.4.4 MPE 92 3.4.5 Anten BS 94 3.5 C¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng 100 3.5.1 TriÓn khai c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng 100 3.5.2 C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt truy nhËp v« tuyÕn vµ c¸c c«ng nghÖ phÇn cøng 103 3.5.3 UIM 109 3.5.4 C¸c c«ng nghÖ thiÕt bÞ hiÓn thÞ 112 3.5.5 Giao diÖn ngoµi 114 3.5.6 ViÔn c¶nh t−¬ng lai cña c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng 119 Ch−¬ng 4: C¸c kü thuËt xö lý ®a ph−¬ng tiÖn 121 4.1 Tæng quan 121 4.2 C¸c kü thuËt xö lý tÝn hiÖu ®a ph−¬ng tiÖn 121 4.2.1 Xö lý h×nh ¶nh 121 4.2.2 Xö lý ©m thanh vµ tho¹i 128 4.2.3 C¸c hÖ thèng xö lý tÝn hiÖu ®a ph−¬ng tiÖn 133 4.3 C¸c kü thuËt xö lý ®èi víi dÞch vô Internet di déng 139 4.3.1 C¸c dÞch vô ISP di ®éng 139 4.3.2 C¸c kü thuËt ph¸t t¸n th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn 144 4.3.3 C¸c ng«n ng÷ ®¸nh dÊu néi dung 148 2
  8. 4.3.4 ChuÈn hãa Internet di ®éng (WAP) 151 4.4 C¸c kü thuËt xö lý tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖn 155 4.4.1 Tæng quan 155 4.4.2 C¸c xu h−íng tiªu chuÈn hãa 156 4.4.3 M« h×nh nguyªn lý 156 4.4.4 M« h×nh triÓn khai 157 4.4.5 Kü thuËt ph¸t tin qu¶ng b¸ 158 Ch−¬ng 5: ViÔn c¶nh c«ng nghÖ cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA 159 5.1. Tæng quan 159 5.2. ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ v« tuyÕn 160 5.2.1 Ph−¬ng thøc TDD 160 5.2.2 Truy nhËp gãi ®−êng xuèng tèc ®é cao (HSPDA) 163 5.3 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ m¹ng 165 5.3.1 Th«ng tin gãi IP trong c¸c m¹ng th«ng tin di ®éng 165 5.3.2 Xu h−íng c«ng nghÖ trong c¸c m¹ng IP 166 5.3.3 TriÓn khai vµ cÊu h×nh m¹ng IP ho¸ hoµn toµn 168 5.4 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ xö lý tÝn hiÖu 169 5.4.1 C«ng nghÖ tr¸nh kÕt nèi chuyÓn tiÕp 170 5.4.2 C«ng nghÖ m· ho¸ ®a tèc ®é thÝch øng b¨ng réng (AMR-WB) 171 5.4.3 TruyÒn th«ng ®a ph−¬ng tiÖn theo gãi 172 C¸c tõ viÕt t¾t 175 Tµi liÖu tham kh¶o 178 3
  9. Ch−¬ng 1 Tæng quan vÒ th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 vμ hîp chuÈn IMT-2000 1.1 Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng Th«ng tin di ®éng ®· ®−îc ®−a vµo sö dông ®Çu tiªn ë Mü n¨m 1946, khi ®ã nã chØ ®−îc sö dông ë ph¹m vi thµnh phè, hÖ thèng nµy cã 6 kªnh sö dông cÊu tróc « réng víi tÇn sè 150 MHz. MÆc dï c¸c kh¸i niÖm tÕ bµo, c¸c kh¸i niÖm tr¶i phæ, ®iÒu chÕ sè vµ c¸c c«ng nghÖ hiÖn ®¹i kh¸c ®−îc biÕt ®Õn h¬n 50 n¨m tr−íc ®©y, nh−ng cho ®Õn ®Çu nh÷ng n¨m 1960 dÞch vô ®iÖn tho¹i di ®éng tÕ bµo míi xuÊt hiÖn trong c¸c d¹ng øng dông vµ khi ®ã nã chØ lµ c¸c söa ®æi thÝch øng cña c¸c hÖ thèng ®iÒu vËn. C¸c hÖ thèng di ®éng ®Çu tiªn nµy cã Ýt tiÖn lîi vµ cã dung l−îng rÊt thÊp.Vµo nh÷ng n¨m 1980, hÖ thèng ®iÖn tho¹i di ®éng tÕ bµo ®iÒu tÇn song c«ng sö dông kü thuËt ®a truy nhËp ph©n chia theo tÇn sè xuÊt hiÖn, ®©y lµ hÖ thèng t−¬ng tù hay cßn gäi lµ hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø nhÊt (1G). Các hệ thống thông tin di ®éng tế bào tương tự næi tiÕng nhÊt lµ: hÖ thèng di động tiên tiến (AMPS), hÖ thèng di ®éng tiªn tiÕn b¨ng hÑp (NAMPS), hÖ thèng th«ng tin truy nhËp toµn diÖn (TACS) và Hệ thống NTT. H¹n chÕ cña c¸c hÖ thèng nµy lµ: ph©n bè tÇn sè h¹n chÕ, dung l−îng thÊp, tiÕng ån khã chÞu, kh«ng ®¸p øng ®−îc c¸c dÞch vô míi hÊp dÉn víi kh¸ch hµng v.v Gi¶i ph¸p ®Ó lo¹i bá c¸c h¹n chÕ trªn lµ chuyÓn sang sö dông kü thuËt th«ng tin sè sö dông c¸c dÞch vô ®a truy nhËp míi. HÖ thèng ®a truy nhËp TDMA ®Çu tiªn ra ®êi trªn thÕ giíi lµ GSM. GSM ®−îc ph¸t triÓn tõ n¨m 1982, CEPT quy ®Þnh viÖc Ên ®Þnh tÇn sè dÞch vô viÔn th«ng Ch©u ©u ë b¨ng tÇn 900MHz. ë ViÖt Nam hÖ thèng th«ng tin di ®éng ®−îc ®−a vµo ho¹t ®éng vµo n¨m 1993, hiÖn ®ang ®−îc hai c«ng ty VMS vµ GPC khai th¸c rÊt hiÖu qu¶, míi ®©y Viettel lµ c«ng ty thø ba ®−a vµo khai th¸c hÖ thèng GSM trªn thÞ tr−êng th«ng tin di ®éng ViÖt nam. Song song víi sù ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng tÕ bµo nãi trªn, c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng h¹n chÕ cho m¹ng néi h¹t sö dông m¸y cÇm tay kh«ng d©y sè còng ®−îc nghiªn cøu ph¸t triÓn. Hai hÖ thèng ®iÓn h×nh cho lo¹i th«ng tin nµy lµ: DECT (Digital Enhanced cordless Telecoms) cña ch©u ¢u vµ PHS cña NhËt còng ®· ®−îc ®−a vµo khai th¸c. Ngoµi kü 4
  10. thuËt TDMA, ®Õn n¨m 1995, CDMA ®−îc ®−a vµo sö dông ë mét sè n−íc. C¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng kü thuËt sè nãi trªn, sö dông ph−¬ng ph¸p truy nhËp TDMA nh− GSM (Ch©u ¢u), PDC ( NhËt) hoÆc ph−¬ng ph¸p truy nhËp CDMA theo chuÈn n¨m 1995 ( CDMA-IS95) ®Òu thuéc hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 2( 2G). Các hệ thống thông tin tế bào số có nhiều điểm nổi bật như chất lượng thông tin được cải tiến nhờ các công nghệ xử lý tín hiệu số khác nhau, nhiÒu dịch vụ mới (VD: các dịch vụ phi thoại), kü thuËt mã hóa được cải tiến, tương thích tốt hơn với các mạng số và phát huy hiệu quả dải phổ vô tuyến. Bảng 1.1 mô tả các thông số cơ bản của các tiªu chuẩn cho c¸c hệ thống thông tin tế bào số của Nhật Bản, Mỹ và Châu Âu. Ngoài chuẩn IS-95 dùa trªn c«ng nghÖ CDMA, tất cả các chuẩn khác đều dựa trên công nghệ TDMA. Bảng 1.1 Các thông số cơ bản của Hệ thống thông tin tế bào số PDC Bắc Mỹ Châu Âu GSM (Nhật Bản) IS-54 IS-95 Băng tÇn 800MHz/1,5 GHz 800 MHz 900 MHz Khoảng cách 50 kHz 50 kHz 1,25 MHz 400 kHz tần số (xen kÏ 25kHz ) (xen kÏ ( xen kÏ 25 kHz ) 200 kHz ) Cơ chế truy TDMA/FDD TDMA/FDD DS- TDMA/FDD nhập CDMA/FDD Cơ chế mã 11,2 kbit/giây 13 kbit/ giây 8,5 kbit/ giây 22,8 kbit/ giây hóa thoại VSELP VSELP QCELP RPE-LTP-LPC 5,6 kbit/giây tốc độ biến 11,4 kbit/giây PSI-CELPP thiªn 4 nÊc EVSI Ph−¬ng ph¸p QPSK QPSK Hướng xuống: GMSK điều chế QPSK Hướng lên: OQPSK * Chú thích: RPE: Mã hóa dự báo kích thích xung đều LTP: Mã hóa dự báo dài hạn LPC: Mã dự báo tuyến tÝnh; FDD: Song công chia tần số; và PSI-CELP: Dự báo tuyến tÝnh kích thích mã - Đổi đồng bộ ©m. §Ó ®¸p øng nhu cÇu ngµy cµng t¨ng cña kh¸ch hµng, hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø ba -IMT 2000 ®ang ®−îc nghiªn cøu sö dông. Kh¸c víi c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø nhÊt (t−¬ng tù) vµ thø 2 ( sè), hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ 5
  11. thø 3 (3G) cã xu thÕ chuÈn ho¸ toµn cÇu vµ kh¶ n¨ng cung cÊp c¸c dÞch vô ë tèc ®é bÝt lªn tíi 2 Mb/s( cã thÓ sö dông truy cËp Internet, truyÒn h×nh vµ thªm nhiÒu dÞch vô míi kh¸c). §Ó ph©n biÖt víi hÖ thèng th«ng tin di ®éng b¨ng hÑp hiÖn nay, hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 cßn ®−îc gäi lµ hÖ thèng th«ng tin di ®éng b¨ng réng. Tõ n¨m 2001, c¸c hÖ thèng IMT-2000 sö dông c«ng nghÖ ®a truy nhËp ph©n chia theo m· b¨ng réng (W-CDMA) b¾t ®Çu ®−îc ®−a vµo khai th¸c. Lé tr×nh ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng lªn 3G ®−îc minh ho¹ ë h×nh 1.1. M¹ng lâi IS -41 cdmaOne cdma2000 IS-95B 1x EV-DO cdma One cdma2000 1X IS-95A cdma2000 TDMA 1x EV-DV EDGE W-CDMA GSM GPRS M¹ng lâi GSM 2G 2,5G 3G * cdma2000 1xEV-DO : cdma2000 1xEV-Data Only ( cdma 2000 1X ph¸t triÓn lªn - ChØ dµnh cho sè liÖu) cdma2000 1xEV-DV : cdma2000 1xEV-Data/Voice ( cdma 2000 1X ph¸t triÓn lªn - Dµnh cho c¶ sè liÖu vµ tho¹i) H×nh 1.1 Lé tr×nh ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng lªn 3G C¸c b¶ng d−íi ®©y giíi thiÖu tæng quan vÒ c¸c hÖ thèng ë thÕ hÖ 2,5G vµ 3G vµ nh÷ng ®Æc ®iÓm khi ph¸t triÓn lªn 3G theo hai h−íng chÝnh trong IMT-2000: Tõ GSM lªn 3G vµ tõ cdmaOne lªn 3G. 6
  12. B¶ng 1.2 Tõ GSM lªn 3G Yªu cÇu GSM CSD GPRS (DÞch EDGE (C¸c IMT-2000 thiÕt bÞ (GSM sè liÖu vô v« tuyÕn tèc ®é sè liÖu CDMA DS truyÒn sè chuyÓn m¹ch gãi chung) bËc cao ®Ó (W-CDMA) liÖu gãi kªnh) ph¸t triÓn GSM ) C¸c m¸y C¸c m¸y di C¸c m¸y di C¸c m¸y di C¸c m¸y di di ®éng ®éng ®¬n mèt ®éng cÇm tay ®éng cÇm tay ®éng cÇm tay cÇm tay (mét chÕ ®é míi míi míi. ho¹t ®éng) kh«ng cã kh¶ n¨ng xö lý sè liÖu gãi C¸c m¸y di C¸c m¸y cÇm ®éng cÇm tay C¸c m¸y cÇm tay CDMA GPRS cho tay EDGE sÏ DS sÏ lµm phÐp lµm viÖc lµm viÖc ë tèc viÖc ë tèc ®é trªn m¹ng ®é lªn tíi 384 lªn tíi GPRS* vµ Kbit/s trªn 2Mbit/s trªn m¹ng c¸c m¹ng trªn c¸c m¹ng GSM ë tèc ®é EDGE vµ 3G. C¸c m¸y sè liÖu 9,6 GPRS vµ ë tèc nµy cã bèn Kbit/s, ®©y lµ ®é 9,6 Kbit/s chÕ ®é ho¹t c¸c m¸y CSD trªn m¹ng ®éng hai chÕ ®é GSM- ®©y lµ ho¹t ®éng. c¸c m¸y CSD ba chÕ ®é ho¹t ®éng. C¬ së h¹ Kh«ng cã kh¶ CÇn l¾p thªm CÇn thay ®æi c¬ C¬ së h¹ tÇng tÇng thiÕt n¨ng xö lý sè c¸c m« ®un së h¹ tÇng míi kÕt nèi bÞ liÖu gãi xö lý sè liÖu m¹ng nhiÒu víi m¹ng hiÖn gãi míi trªn h¬n cã nÒn m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh NÒn t¶ng C«ng nghÖ NÒn GSM CÇn söa ®æi C¬ së h¹ tÇng c«ng nghÖ GSM TDMA TDMA bæ nÒn t¶ng GSM CDMA míi hiÖn cã xung phÇn xö TDMA lý sè liÖu gãi. *: Tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt ®èi víi GPRS lµ 171,2 Kbit/s, tuy nhiªn, trªn thùc tÕ hiÖn nay ch−a ®¹t ®−îc tèc ®é nµy mµ ®iÓn h×nh chØ ®¹t tèc ®é trªn d−íi 50Kbit/s . : Tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt ®èi víi EDGE lµ 384 Kbit/s, tuy nhiªn, trªn thùc tÕ hiÖn nay chØ ®¹t ®−îc tèc ®é tèi ®a lµ 144 Kbit/s. 7
  13. : Tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt ®èi víi W-CDMA lµ 2Mbit/s, tuy nhiªn, trªn thùc tÕ hiÖn nay chØ ®¹t ®−îc tèc ®é tèi ®a lµ 384 Kbit/s. B¶ng 1.3 Tõ cdmaOne lªn 3G Yªu cÇu cdmaOne cdmaOne IMT-2000 IMT-2000 thiÕt bÞ IS-95 A IS-95 B CDMA ®a sãng CDMA ®a sãng truyÒn sè mang 1X mang 3X liÖu gãi (MC 1X) (MC 3X) C¸c m¸y Tiªu chuÈn C¸c m¸y di C¸c m¸y di C¸c m¸y di di ®éng ®éng theo ®éng theo ®éng cÇm tay cÇm tay chuÈn n¨m chuÈn 1X n¨m míi. 1999 2001 C¸c m¸y di C¸c m¸y di ®éng cÇm tay C¸c m¸y di C¸c m¸y di ®éng cÇm tay theo chuÈn IS- ®éng cÇm tay ®éng cÇm tay 3X sÏ lµm viÖc 95A sÏ lµm viÖc theo chuÈn IS- 1X sÏ lµm viÖc trªn m¹ng IS- trªn tÊt c¶ c¸c 95B sÏ lµm viÖc trªn m¹ng IS- 95A ë tèc ®é m¹ng t−¬ng lai: trªn m¹ng IS- 95A ë tèc ®é 14,4Kbit/s, trªn IS-95B, 1X vµ 95A ë tèc ®é 14,4Kbit/s, trªn m¹ng IS-95B ë 3X ë tèc ®é 14,4Kbit/s vµ m¹ng IS-95B ë tèc ®é lªn tíi 14,4 Kbit/s- trªn c¸c m¹ng tèc ®é lªn tíi 114 Kbit/s, trªn ®©y lµ c¸c m¸y IS-95B, 1X vµ 114 Kbit/s, trªn m¹ng 1X ë tèc mét chÕ ®é ho¹t 3X ë tèc ®é lªn m¹ng 1X vµ 3X ®é lªn tíi 307 ®éng. tíi 114 kbit/s* - ë tèc ®é lªn tíi kbit/s vµ trªn ®©y lµ c¸c m¸y 307 kbit/s - m¹ng 3X ë tèc mét chÕ ®é ho¹t ®©y lµ c¸c m¸y ®é lªn tíi ®éng. mét chÕ ®é ho¹t 2 Mbit/s - ®éng. ®©y lµ c¸c m¸y mét chÕ ®é ho¹t ®éng. C¬ së h¹ Tiªu chuÈn §−a thªm phÇn 1X yªu cÇu phÇn CÇn söa ®æi cÊu tÇng thiÕt mÒm míi vµo mÒm míi trong tróc m¹ng chÝnh bÞ BSC m¹ng chÝnh vµ vµ bæ xung c¸c c¸c card kªnh card kªnh míi míi t¹i tr¹m t¹i tr¹m gèc gèc. NÒn t¶ng CDMA CDMA CDMA CDMA c«ng nghÖ *: Tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt ®èi víi IS-95B lµ 114 Kbit/s, tuy nhiªn, trªn thùc tÕ hiÖn nay míi ®¹t tèc ®é 64 Kbit/s . 8
  14. : Tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt ®èi víi cdma2000 1X lµ 307 Kbit/s, tuy nhiªn, trªn thùc tÕ hiÖn nay chØ ®¹t ®−îc tèc ®é tèi ®a lµ 144 Kbit/s. : Nh− ®· giíi thiÖu trong c¸c h×nh 8.16 vµ 8.17, cdma2000 3X bao gåm cdma2000 1xEV-DO vµ cdma2000 1xEV-DV. Trong ®ã, cdma2000 1xEV-DO cã tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt lªn tíi 2,4 Mbit/s trªn mét sãng mang 1,25 MHz riªng biÖt vµ cdma2000 1xEV-DV tÝch hîp tho¹i vµ sè liÖu trªn cïng mét sãng mang 1,25 MHz cã tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt lªn tíi 4,8 Mbit/s. 1. 2. Tæng quan vÒ IMT-2000 1.2.1 Môc tiªu cña IMT-2000 Những nỗ lực trong nghiên cứu và phát triển đã được thực hiện cho IMT-2000 với mục đích cung cấp các dịch vụ đa phương tiện có chất lượng cao, tốc độ cao, khai thác một dải rộng các nội dung bao gồm thoại, số liệu và video trong môi trường di động. Hệ thống IMT-2000 có các mục tiêu sau : (1) Các dịch vụ thông tin các nhân nhê nâng cao hiệu suÊt phổ (Cá nhân hóa) Sự nâng cao hơn nữa hiệu quả sử dụng tần số và tối thiểu hóa đầu cuối sẽ cho phép thực hiện thông tin giữa "người với máy" và "máy với máy ". (2) Các dịch vụ thông tin xuyên suốt toàn cầu (Toàn cầu hóa) Người sử dụng sẽ có thể thông tin và nhận các dịch vụ đồng nhất ở bất cứ đ©u trên thế giới chỉ với một đầu cuối duy nhất. (3) Các dịch vụ đa phương tiện qua hệ thống truyền dẫn có tốc độ và chất lượng cao (Đa phương tiện) Việc sử dụng băng thông rộng hơn cho phép truyền với chất lượng và tốc độ cao một dung lượng lớn số liệu, hình ảnh tĩnh và video bên cạnh các kết nối thoại. Liên minh Viễn thông Châu Âu (ITU) đã đặt ra các yêu cầu đối với hệ thống truyền dẫn vô tuyến IMT-2000 để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện trong nhiều môi trường khác nhau như mô tả trong Bảng 1.2. Tốc độ truyền yêu cầu là 144 kbit/giây trong môi trường di chuyển tốc độ cao, 384 kbit/giây khi di chuyển ở các tốc độ thấp và 2Mbit/giây trong môi trường trong nhà. Hình 1.2 thể hiện các dịch vụ đa phương tiện trong th«ng tin di động do IMT- 2000 cung cấp trong các lĩnh vực kinh doanh, công cộng và cá nhân. 9
  15. (1) Lĩnh vực kinh doanh Các dịch vụ thông tin di động đã được rất nhiều doanh nhân sử dụng ngay từ khi mới ra đời. Trong lĩnh vực kinh doanh, ngoài thông tin dữ liệu văn bản, IMT-2000 còn được sử dụng cho thông tin hình ảnh. Người ta rất trông đợi rằng các dịch vụ này sẽ giúp người sử dụng có thể thu nhận được một lượng lớn số liệu kinh doanh một cách kịp thời cũng như trao đổi thông tin một cách dễ dàng mọi nơi, mọi lúc. (2) Lĩnh vực công cộng Một ví dụ điển hình về các ứng dụng được sử dụng trong lĩnh vực công cộng là dịch vụ thông tin khẩn cấp đã sử dụng triệt để giá trị tiện lợi của các hệ thống di động trong việc giải quyết các trường hợp thảm họa. Các ứng dụng giám sát từ xa với vai trò hiện thực hóa việc thông tin liên lạc " từ máy đến máy " cũng được xem xét sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực công cộng. Bảng 1.4 Các yêu cầu đối với Hệ thống truyền dẫn vô tuyến IMT-2000 Trong nhà Người di bộ Trong xe ô tô Tốc độ truyền (kbit/giây) 2048 384 144 Các dịch vụ tiềm năng khác bao gồm các dịch vụ như sử dụng hệ thống di động như một phần của hệ thống giao thông vận tải thông minh (IST), sử dụng i-mode cho lái xe an toàn, các hệ thống phương tiện đường thủy dựa trên các mạng thông tin và các hệ thống cho người đi bộ. (3) Lĩnh vực cá nhân Lĩnh vực cá nhân đã trở thành một lÜnh vùc quan trọng ®èi víi hệ thống thông tin di động trong những năm gần đây. Với sự ra đời của IMT-2000, các hình thức tiên tiến của các dịch vụ Internet di dộng như i-mode dự kiến sẽ trở thành một phần cuả các ứng dụng cá nhân. Trong thông tin hình ảnh, điện thoại video đã xuất hiện, cùng lúc trong lĩnh vực thư tín, thư đa phương tiện đang được trông đợi cho phép người sử dụng có thể gửi kèm theo thư điện tử các bản tin hình ảnh và thoại. Còn đối với dịch vụ cung cấp thông tin, người ta đang hy vọng các dịch vụ cung cấp âm nhạc và hình ảnh sẽ được chấp nhận rộng rãi trên thị trường. 10
  16. LÜnh vùc LÜnh vùc kinh §iÖn tho¹i video doanh c«ng céng TruyÒn h×nh héi nghÞ Th−¬ng m¹i ®iÖn tö M¹ng th«ng tin di HÖ thèng cho ®éng ®a ph−¬ng tiÖn ng−êi cao tuæi vµ Trung t©m y tÕ tõ xa HÖ thèng t×m th«ng®Þnh tinvÞ d÷ liÖu LÜnh vùc c¸ nh©n HÖ thèng th«ng tin khÈn cÊp Th−¬ng m¹i ®iÖn tö Nh¹c theo yªu cÇu HÖ thèng y T.V vµ Video tÕ tõ xa theo yªu cÇu S¸ch, b¸o ®iÖn tö T.V t−¬ng t¸c HÖ thèng tù häc t¹i gia HÖ thèng gi¸m s¸t tõ xa C¬ së d÷ liÖu dÞch vôth«ng tin Game t−¬ng t¸c H×nh 1.2 C¸c dÞch vô ®a ph−¬ng tiÖn trong th«ng tin di ®éng 1.2.2 ChuÈn hãa IMT-2000 Nghiên cứu về IMT-2000 đã được Bộ phận thông tin vô tuyến cña ITU (ITU-R) bắt đầu thực hiện từ năm 1985, ban đầu có tên là Hệ thống Viễn thông di động mặt đất công cộng tương lai (FPLMTS) nhằm đạt được những mục tiêu đã kể trên. Cùng với nghiên cứu này, Bộ phận chuẩn hóa Viễn thông cña ITU (ITU-T) đã coi việc nghiên cứu IMT-2000 là một nhiệm vụ quan trọng và đã tiến hành các nghiên cứu về các giao thức báo hiệu lớp trên, các nhận dạng, các dịch vụ, mã hóa thoại/hình ảnh, v.v Tiếp theo các nghiên cứu này là các nghiên cứu về các thông số kỹ thuật chi tiết do Dự án đối tác thế hệ 3 (3GPP) thực hiện và những nỗ lực nhằm xây dựng sự thống nhất chung giữa các tổ chức hướng tới sự phát triển của một giao diện vô tuyến được chuẩn hóa. Các hoạt động chuẩn hóa IMT-2000 trong ITU-R ban đầu có tên là FPLMTS. ITU-R bắt đầu các nghiên cứu với việc làm rõ khái niệm hệ thống IMT-2000, bao gồm 11
  17. cả các hệ thống vệ tinh và mặt đất. ITU-R đã thống nhất các kiến nghị liên quan đến các nguyên tắc và khái niệm cơ bản, tiếp theo là các kiến nghị về khung chung và các yêu cầu của IMT-2000. Sau đó, ITU-R bắt đầu chuẩn bị một kiến nghị về giao diện vô tuyến nhằm đáp ứng những yêu cầu đặt ra trong các kiến nghị này. Trước hết, ITU-R làm rõ những yêu cầu tối thiểu đối với giao diện vô tuyến IMT-2000. Bảng 1.4 mô tả những yêu cầu này. Đáp lại, các quốc gia và tổ chức được yêu cầu đề xuất một giao diện vô tuyến có thể thoả mãn các yêu cầu này vào tháng 6/1998. Ngoài ITU, cßn cã các quốc gia, khu vực và các tổ chức cũng tiến hành các nghiên cứu như ARIB của Nhật và ETSI. Kết quả là 10 hệ thống thông tin mặt đất và 06 hệ thống vệ tinh đã được đề xuất lên ITU-R, tất cả các đề xuất này sau đó đã được đánh giá bởi một nhóm đánh giá gồm nhiều nước và tổ chức khác nhau. Sau khi các hệ thống này được xác nhận là thỏa mãn yêu cầu của IMT-2000, các đặc tính chủ yếu của giao diện vô tuyến được cải tiến trên cơ sở xem xét các đặc tính tần số vô tuyến (RF) và các đặc tính băng gốc quan trọng. Những nỗ lực đồng thời xảy ra nhằm tạo dựng ®−îc sự thống nhất giữa những người chủ trương xây dựng một giao diện vô tuyến chuẩn, được thể hiện trong bản kiến nghị về các thông số cơ bản tháng 3/1999. Tại cuộc họp cuối cùng tháng 11/1999, ITU TG8/1 đã đạt được một thỏa thuận về kiến nghị đối với các thông số kỹ thuật chi tiết của giao diện vô tuyến, bao gồm các thông số liên quan đến các lớp cao hơn. Bản kiến nghị dự thảo này đã được chính thức thông qua như một bản kiến nghị của ITU tại Hội nghị RA-2000 tổ chức vào tháng 5/2000. Như mô tả trong hình 1.3 và 1.4, bản kiến nghị đã đưa ra các nội dung liên quan đến giao diện vô tuyến IMT-2000 như sau: 1. Chuẩn giao diện vô tuyến bao gồm các công nghệ CDMA và TDMA 2. CDMA bao gồm phương thức tr¶i phæ trực tiếp song công phân chia theo tần số (FDD), phương thức đa sóng mang FDD và phương thức song công phân chia theo thời gian (TDD). Tốc độ chip t−¬ng øng của phương thức tr¶i phæ trực tiếp FDD và đa sóng mang FDD là 3,84 Mc/s và 3,6864 Mc/s. 3. Nhóm TDMA bao gồm phương thức sóng mang đơn FDD và phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) / TDMA. 12
  18. 4. Mỗi công nghệ vô tuyến này phải có thể hoạt động trên hai mạng lõi 3G chính [ Ví dụ : phiên bản của GSM và ANSI-41 (Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ)] C¸c khuyÕn nghị nêu các thông số kỹ thuật của mỗi phương thức; trong đó phương thức tr¶i phæ trực tiếp được gọi là W-CDMA. CDMA IMT-2000 CDMA Tr¶i phæ trực tiếp (3,84 Mc/s) Giao diện vô IMT -2000 CDMA Đa sóng mang (3,6864 Mc/s) tuy ến mặt đất IMT-2000 IMT-2000 CDMA TDD TDMA IMT-2000 Sóng mang đơn IMT-2000 FDMA/TDMA Hình 1.3 Cấu hình giao diện vô tuyến IMT-2000 IMT-2000 IMT-2000 IMT-2000 IMT-2000 IMT-2000 Giao diện CDMA trải CDMA đa CDMA sóng mang FDMA/ vô tuy ến phổ trực tiếp sóng mang TDD đơn TDMA Kết nối linh hoạt giữa giao diện vô tuyến và mạng lõi GSM MAP ANSI-41 Mạng lõi Cơ sở IP tăng cường tăng cường H×nh 1.4 KÕt nèi gi÷a c¸c giao diÖn v« tuyÕn vµ c¸c m¹ng lâi 1.2.3 B¨ng tÇn IMT-2000 B¨ng tÇn cho IMT-2000 ®· ®−îc qui ®Þnh t¹i Héi nghÞ qu¶n lý v« tuyÕn thÕ giíi - 92 (WARC-92) vµo n¨m 1992. Mét d¶i phæ 230 MHz trong b¨ng tÇn 2 GHz (1885- 2025 MHz, 2110-2200 MHz) ®· ®−îc ph©n chia cho IMT-2000. Tuy nhiªn, sù bïng næ 13
  19. nhu cÇu ®èi víi th«ng tin di ®éng vµ c¸c xu h−íng ®a ph−¬ng tiÖn trong th«ng tin di ®éng ®· khiÕn cho ITU-R dù ®o¸n vµo gi÷a n¨m 1999 vµ 2000 r»ng b¨ng tÇn IMT- 2000 sÏ trë nªn kh«ng ®ñ trong t−¬ng lai gÇn. §Æc biÖt, ITU-R dù b¸o sè thuª bao IMT-2000 sÏ ®¹t con sè 200 triÖu thuª bao trªn toµn thÕ giíi vµo n¨m 2010, ®ång thêi, ITU-R còng nhËn thÊy cÇn ph¶i ®¶m b¶o mét b¨ng tÇn chung toµn cÇu ®Ó ®¹t ®−îc gi¸ thµnh thÊp h¬n nhê viÖc sö dông chung c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi IMT-2000 trªn ph¹m vi toµn cÇu vµ ph¸t triÓn c¸c chØ tiªu kü thuËt chung cho c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi. ITU-R −íc tÝnh r»ng vµo n¨m 2010 sÏ thiÕu b¨ng th«ng kho¶ng 160MHz cho c¸c hÖ thèng th«ng tin mÆt ®Êt vµ 2 x 67 MHz cho c¸c hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh trªn thÕ giíi. §Ó ®¸p øng dù b¸o nµy, Héi nghÞ th«ng tin v« tuyÕn thÕ giíi 2000 (WRC-2000) ®· ®Ò xuÊt dµnh c¸c b¨ng tÇn 800 MHz ( 806-960 MHz), 1,7 GHz ( 1710-1885 MHz) vµ 2,5 GHz (2500-2690 MHz) ®Ó sö dông cho IMT-2000 trªn thÕ giíi trong t−¬ng lai, cßn viÖc ph©n chia thÝch hîp c¸c tÇn sè trong c¸c b¨ng tÇn nµy bëi mçi quèc gia sÏ theo nhu cÇu trong n−íc vµ c¸c øng dông th−¬ng m¹i kh¸c. 14
  20. ch−¬ng 2 C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn v« tuyÕn W- CDMA 2.1 C«ng nghÖ tr¶i phæ W- CDMA 2.1.1 Nguyªn lý tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp (DS-CDMA) Tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp (DS) ®−îc sö dông cho hÖ thèng di ®éng CDMA thÕ hÖ thø hai cña Mü, hÖ thèng CDMA-WLL cña NhËt vµ hiÖn ®ang ®−îc sö dông trong c¸c hÖ thèng di ®éng thÕ hÖ thø ba W-CDMA. Trong c¸c hÖ thèng tr¶i phæ DS, mét sè liÖu b¨ng gèc d¹ng nhÞ ph©n l−ìng cùc ®iÓn h×nh cã tèc ®é ký hiÖu (1/Ts) sÏ ®−îc nh©n víi mét chuçi nhÞ ph©n l−ìng cùc gi¶ ngÉu nhiªn cã tèc ®é "chip " (1/Tc) lín h¬n nhiÒu so víi tèc ®é ký hiÖu (TS = NTc). Nh− minh ho¹ kh¸i qu¸t trong h×nh 2.1, hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh nµy lµ tr¶i réng ®é réng b¨ng tøc thêi cña d¹ng sãng theo hÖ sè N, víi cïng mét møc c«ng suÊt tÝn hiÖu lµm cho mËt ®é phæ c«ng suÊt cña tÝn hiÖu trë nªn kh¸ thÊp vµ " gièng nh− t¹p ©m ". Trong h×nh 2.3, tr×nh bµy mét phæ RF ®¬n biªn, c«ng suÊt tÝn hiÖu ®−îc biÓu thÞ lµ PS = A1W = A0B, chøng tá r»ng mËt ®é phæ c«ng suÊt cña tÝn hiÖu tr¶i phæ gi¶m ®i mét hÖ sè A1/A0 = B/W =1/ N so víi møc khi kh«ng tr¶i phæ. T¹i phÝa m¸y thu, "qu¸ tr×nh gi¶i tr¶i phæ" (nh©n víi cïng mét chuçi nhÞ ph©n ®−îc dïng ®Ó tr¶i phæ ë phÝa m¸y ph¸t) vµ gi¶i ®iÒu chÕ sÏ kh«i phôc l¹i ®−îc sè liÖu b¨ng gèc nguyªn thuû, cho phÐp m¸y thu läc bá phÇn lín nhiÔu b¨ng réng. Gi¶ sö r»ng bé läc ®Çu vµo m¸y thu nhËn tÝn hiÖu cÇn thu cã ®é réng b¨ng W Hz ( nh− h×nh 2.3), th× m¸y thu còng thu c¶ c¸c nhiÔu trong ®é réng b¨ng nµy. Trong h×nh nµy, gi¶ thiÕt r»ng møc nhiÔu lµ No cã thÓ t−¬ng ®èi lín so víi møc thu lµm cho tû sè SNR cña tÝn hiÖu RF lµ (SNR)RF = A1 /No < 1. Nh−ng sau khi tr¶i phæ, ®é réng b¨ng cña tÝn hiÖu cÇn thu gi¶m ®Õn gi¸ trÞ ban ®Çu B, trong khi ®é réng b¨ng cña nhiÔu vÉn lµ W. Nh− vËy, qu¸ tr×nh läc ®èi víi ®é réng b¨ng tÇn tÝn hiÖu cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó lo¹i bá c«ng suÊt nhiÔu trong SNR cña sè liÖu b¨ng gèc. A0 B A0 A1 W = = N. = .(SNR) RF N 0 B N 0 N 0 B (SNR)B¨ng gèc = (2.1) 15
  21. Phæ RF §iÒu chÕ D¹ng sãng sãng mang sè liÖu D¹ng sãng tr¶i phæ a. PhÝa ph¸t cña hÖ thèng Gi¶i tr¶i phæ vµ D¹ng sãng sè liÖu ®· gi¶i ®iÒu chÕ Läc ®−îc kh«i phôc Phæ tÝn hiÖu sau gi¶i NhiÔu ®iÒu chÕ b. PhÝa thu cña hÖ thèng H×nh 2.1 HÖ thèng tr¶i phæ DS-CDMA 16
  22. Mét ®é lîi xö lý N = W/B = tû sè cña tèc ®é chÝp / tèc ®é ký hiÖu vµ cßn ®−îc gäi lµ hÖ sè tr¶i phæ (SF) thÓ hiÖn møc ®é chèng nhiÔu b¨ng réng sÏ ®¹t ®−îc nhê sö dông qu¸ tr×nh trén (nh©n) vµ läc (t−¬ng quan). NÕu thu ®−îc mét b¶n sao bÞ trÔ cña tÝn hiÖu cÇn thu (tøc lµ mét thµnh phÇn sãng trong hiÖu øng nhiÒu tia ), qu¸ tr×nh trén bëi c¸c sãng tr¶i phæ ë m¸y thu kh«ng lµm gi¶m ®é réng b¨ng tÇn cña tÝn hiÖu nµy nÕu hµm t−¬ng quan cña d¹ng sãng tr¶i phæ cã c¸c thuéc tÝnh mong muèn nhÊt ®Þnh tho¶ m·n bëi c¸c chuçi gi¶ ngÉu nhiªn. Nh− vËy, hÖ thèng tr¶i phæ DS thu ®−îc mét ®é lîi xö lý chèng nhiÔu do hiÖn t−îng nhiÒu tia tõ tÝn hiÖu cÇn thu còng nh− chèng hiÖn t−îng jamming hoÆc nhiÔu tõ nh÷ng thuª bao kh¸c. Kh¶ n¨ng nµy cña hÖ thèng tr¶i phæ DS ®Ó t¸ch ra tÝn hiÖu cÇn thu vµ khö nhiÔu do hiÖn t−îng nhiÒu tia ®· ®−îc khai th¸c bëi mét kü thuËt thu gäi lµ " rake", kü thuËt nµy sÏ thu c¸c tia sãng ®Õn m¸y thu qua nhiÒu ®−êng kh¸c nhau (multipath) sö dông c¸c m¹ch ph¸t chuçi PN cã c¸c thêi gian trÔ kh¸c nhau, s¾p xÕp l¹i c¸c tia sãng nµy theo thêi gian vµ sau ®ã kÕt hîp chóng ®Ó thu ®−îc mét ®é lîi ph©n tËp ( kü thuËt thu rake sÏ ®−îc ®Ò cËp ®Õn ë phÇn sau). 2.1.2 M· tr¶i phæ vµ ®ång bé m· tr¶i phæ Cã mét sè yªu cÇu nhÊt ®Þnh ®èi víi c¸c m· tr¶i phæ, trong ®ã ®Æc biÖt quan träng lµ yªu cÇu: ®Ønh tù t−¬ng quan ph¶i nhän (®¹t cùc ®¹i t¹i mét ®iÓm) khi ®ång bé (dÞch thêi = 0) vµ ph¶i ®¹t cùc tiÓu t¹i c¸c ®iÓm kh¸c ( khi dÞch thêi kh¸c 0 vµ khi xÐt mèi t−¬ng quan gi÷a c¸c m· kh¸c nhau ë mäi thêi ®iÓm). Mét lo¹i m· ®¸p øng ®−îc yªu cÇu nµy lµ m· Gold, cÊu tróc cña bé m· nµy ®−îc tr×nh bµy trong h×nh 2.3, ®©y còng chÝnh lµ cÊu tróc bé m· ngÉu nhiªn ®−îc sö dông ë ®−êng xuèng cña W-CDMA. C¸c chuçi m· nµy cã chu kú b»ng hµm mò 2n ( n >= 3), trong ®ã c¸c sè 0 sÏ ®−îc thay b»ng c¸c sè "-1" vµ ®−îc gäi lµ c¸c m· Gold trùc giao. Cã mét lo¹i m· kh¸c còng lµ m· trùc giao ®ã lµ m· Walsh, m· nµy ®−îc t¹o ra bëi c¸c ma trËn Hadamard ( tham kh¶o tµi liÖu c«ng nghÖ CDMA cña dù ¸n JICA-PTTC1 ). Sè c¸c tõ m· Walsh vµ c¸c tõ m· Gold trùc giao b»ng víi ®é dµi cña mçi tõ m· vµ b»ng víi hÖ sè tr¶i phæ (SF) cña lo¹i m· ®ã. Do ®ã, sè c¸c m· tr¶i phæ cã thÓ ®−îc sö dông trong mét « sÏ bÞ giíi h¹n vµ kh«ng thÓ më réng dung l−îng hÖ thèng. §Ó cã thÓ sö dông cïng c¸c chuçi m· trùc giao lÆp l¹i trong mçi «, hai líp m· tr¶i phæ ®−îc sö dông b»ng viÖc kÕt hîp tr¶i phæ b»ng c¸c m· trùc giao víi tr¶i phæ b»ng c¸c m· ngÉu nhiªn (cã ®é dµi lín h¬n). 17
  23. §Ó lÊy ra ®−îc c¸c sè liÖu tin tøc, thuª di ®éng ®Ých cÇn thùc hiÖn viÖc ®ång bé m· tr¶i phæ víi hai qu¸ tr×nh lµ t×m nhËn vµ b¸m ®ång bé, trong ®ã qu¸ tr×nh b¸m ®ång bé duy tr× ®Þnh thêi ®ång bé trong kho¶ng ± 1 chip so víi ®ång bé t×m nhËn ®−îc. Bé gi¶i tr¶i phæ cã thÓ lµ mét bé t−¬ng quan tr−ît. Trong W-CDMA, bé t−¬ng quan tr−ît th−êng ®−îc sö dông, trong khi MF th−êng ®−îc sö dông trong b−íc ®Çu tiªn cña qu¸ tr×nh t×m nhËn « ba b−íc ®−îc ®Ò cËp ë phÇn 2.2.2. §Ó b¸m ®ång bé, vßng kho¸ trÔ (DLL) th−êng ®−îc sö dông, trong ®ã viÖc x¸c ®Þnh lçi ®Þnh thêi ( ®−êng cong S) theo tham chiÕu tíi ®Ønh t−¬ng quan ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch dÞch ®Þnh thêi ®ång bé cña c¸c m· tr¶i phæ b»ng ± Δ ( th«ng th−êng, Δ = 1/2 ®é dµi chip) vµ ®iÒu chØnh ®Þnh thêi cña b¶n sao m· tr¶i phæ ®Ó gi¶m thiÓu lçi ®Þnh thêi. Trong m«i tr−êng th«ng tin di ®éng ®a ®−êng, c«ng suÊt thu vµ thêi gian trÔ thay ®æi rÊt kh¸c nhau trong mçi ®−êng truyÒn. ë m«i tr−êng nh− vËy, viÖc t×m nhËn ®−êng truyÒn th−êng dùa trªn th«ng tin vÒ ®é trÔ c«ng suÊt tÝn hiÖu . 2.1.3 CÊu h×nh chøc n¨ng cña m¸y ph¸t vµ m¸y thu v« tuyÕn 2.1.3.1 C¸c chøc n¨ng phÇn ph¸t C¸c chøc n¨ng cña phÇn ph¸t ®−îc m« t¶ d−íi ®©y. Sau khi m· ho¸, g¾n c¸c m· söa lçi vµ xö lý ®an xen, tÝn hiÖu tho¹i vµ sè liÖu ®−îc ®iÒu chÕ ë phÇn tr¶i phæ. Sau ®ã tÝn hiÖu ®−îc ®iÒu chÕ trùc giao vµ göi ®i trªn sãng mang ph¸t ®Õn m¸y ph¸t v« tuyÕn. Sè liÖu M· ho¸ G¾n c¸c m· §iÒu chÕ ph¸t söa lçi tr¶i phæ §an xen §iÒu chÕ M¸y ph¸t trùc giao RF H×nh 2.2 C¸c chøc n¨ng phÇn ph¸t trong hÖ thèng DS-CDMA 18
  24. 2.1.3.2 C¸c chøc n¨ng phÇn thu TÝn hiÖu thu ®−îc gi¶i ®iÒu chÕ trùc giao sau khi biÕn ®æi tÇn sè vµ lo¹i bá t¹p ©m. TiÕp theo, tÝn hiÖu thu ®−îc ®−a ®Õn phÇn xö lý tæng hîp quÐt (rake synthesizing), söa lçi vµ gi¶i xen kÏ, sau ®ã ®Õn phÇn gi¶i m· kªnh ®Ó thu l¹i tÝn hiÖu ban ®Çu. Sè liÖu thu Gi¶i Gi¶i KÕt hîp tÝn hiÖu (tõ m¸y ®iÒu chÕ Gi¶i tr¶i thu Rake thu v« trùc phæ m· tuyÕn ) giao Söa lçi kªnh Gi¶i ®an xen H×nh 2.3 C¸c chøc n¨ng phÇn thu trong hÖ thèng DS-CDMA 2.1.4 øng dông c¸c −u ®iÓm cña c«ng nghÖ W-CDMA trong c¸c hÖ thèng di ®éng (i) §iÒu chØnh c«ng suÊt ph¸t (TPC) HÖ thèng W-CDMA cung cÊp chøc n¨ng ®iÒu khiÓn c«ng suÊt hai chiÒu, chiÒu ®i(tõ BS tíi m¸y di ®éng ) vµ chiÒu vÒ ( tõ m¸y di ®éng tíi BS ) ®Ó n©ng cao dung l−îng, ®¶m b¶o dÞch vô tho¹i chÊt l−îng cao vµ c¸c lîi Ých kh¸c. Môc ®Ých cña viÖc ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ph¸t ë m¸y di ®éng lµ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ph¸t sao cho tÝn hiÖu ph¸t cña tÊt c¶ c¸c m¸y di ®éng trong cïng mét vïng phôc vô cã thÓ ®−îc thu víi mét c−êng ®é (c«ng suÊt) danh ®Þnh t¹i m¸y thu cña BS. Khi c«ng suÊt ph¸t cña tÊt c¶ c¸c m¸y di ®éng trong vïng phôc vô ®−îc ®iÒu khiÓn nh− vËy th× tæng c«ng suÊt thu t¹i m¸y thu cña BS b»ng c«ng suÊt thu danh ®Þnh nh©n víi sè m¸y di ®éng. CÇn ph¶i tèi −u ho¸ c¸c lîi Ých cña hÖ thèng W-CDMA b»ng c¸ch t¨ng sè l−îng c¸c cuéc gäi ®ång thêi trong mét b¨ng tÇn cho tr−íc. Dung l−îng hÖ thèng ®−îc t¨ng lªn tèi ®a khi tÝn hiÖu ph¸t cña m¸y di ®éng ®−îc thu bëi BS cã tû sè tÝn hiÖu trªn nhiÔu ë møc yªu cÇu tèi thiÓu nhê viÖc ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ph¸t ë m¸y di ®éng. ChÊt l−îng th«ng tin cña m¸y di ®éng sÏ gi¶m nÕu tÝn hiÖu cña m¸y di ®éng ®−îc thu bëi BS qu¸ yÕu. NÕu tÝn hiÖu cña m¸y di ®éng qu¸ khoÎ th× chÊt l−îng th«ng tin cña m¸y di ®éng sÏ ®−îc c¶i thiÖn nh−ng nhiÔu tíi c¸c m¸y di ®éng kh¸c cïng sö dông mét kªnh sÏ t¨ng lªn lµm cho chÊt l−îng cuéc gäi cña c¸c thuª bao kh¸c sÏ gi¶m nÕu nh− dung l−îng tèi ®a kh«ng gi¶m. 19
  25. (ii) Kh¶ n¨ng t¸i sö dông tÇn sè TÊt c¶ c¸c BS ®Òu sö dông l¹i (t¸i sö dông) kªnh b¨ng réng trong hÖ thèng W-CDMA. Tæng l−îng nhiÔu trong tÝn hiÖu cña m¸y di ®éng thu nhËn tõ BS lµ tæng l−îng nhiÔu g©y ra bëi c¸c m¸y di ®éng kh¸c trong cïng BS vµ l−îng nhiÔu g©y ra bëi c¸c m¸y di ®éng ë c¸c BS l©n cËn. Nãi c¸ch kh¸c, mçi tÝn hiÖu cña mét m¸y di ®éng g©y nhiÔu tíi tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu cña c¸c m¸y di ®éng kh¸c. Tæng l−îng nhiÔu tõ tÊt c¶ c¸c m¸y di ®éng trong c¸c BS l©n cËn th× b»ng mét nöa tæng l−îng nhiÔu tõ c¸c m¸y di ®éng trong cïng mét BS. HiÖu suÊt t¸i sö dông tÇn sè cña BS v« h−íng lµ kho¶ng 65%. H×nh 2.4 miªu t¶ nhiÔu tõ c¸c BS l©n cËn theo %. L−îng nhiÔu tõ mçi BS trong vßng ngo¹i vi thø nhÊt t−¬ng øng víi 6% tæng l−îng nhiÔu. Nh− vËy tæng l−îng nhiÔu tõ vßng ngo¹i vi thø nhÊt lµ 6 lÇn 6%, tøc lµ 36 %, tæng l−îng nhiÔu do vßng thø hai vµ c¸c vßng ngoµi lµ nhá h¬n 4%. Trong tr−êng hîp anten BS cã ®Þnh h−íng ( tøc lµ anten sÐc t¬ 120o ) ®−îc sö dông th× l−îng nhiÔu trung b×nh gi¶m xuèng 1/3 v× mçi anten kiÓm so¸t Ýt ®i chØ cßn 1/3 sè l−îng m¸y di ®éng trong mét BS. Do ®ã, dung l−îng ®−îc cung cÊp bëi toµn bé hÖ thèng t¨ng lªn xÊp xØ 3 lÇn. H×nh 2.4 NhiÔu tõ c¸c BS l©n cËn (iii) Cung cÊp linh ho¹t c¸c dÞch vô víi tèc ®é truyÒn dÉn thay ®æi Nhê c¸c kü thuËt ®iÒu chØnh c«ng suÊt ph¸t (TPC) vµ m· hãa nguån ®a tèc ®é mµ hÖ thèng W-CDMA cã mét sù t−¬ng quan linh ho¹t gi÷a sè thuª bao vµ cÊp dÞch vô. VÝ dô, ng−êi sö dông hÖ thèng cã thÓ t¨ng tæng sè kªnh kh¶ dông nÕu chÊp nhËn tû sè lçi 20
  26. bÝt cao. Nhê chøc n¨ng nµy mµ cã thÓ tr¸nh ®−îc viÖc t¾c nghÏn cuéc gäi do t¾c nghÏn kªnh trong khi chuyÓn giao. Trong hÖ thèng TDMA sè vµ hÖ thèng t−¬ng tù th× cuéc gäi sÏ ®−îc Ên ®Þnh tíi ®−êng truyÒn kh¸c hoÆc sÏ x¶y ra t¾c nghÏn cuéc gäi trong tr−êng hîp t¾c nghÏn kªnh khi chuyÓn giao. Nh−ng trong hÖ thèng W-CDMA th× cã thÓ tho¶ m·n thªm sè cuéc gäi b»ng c¸ch chÊp nhËn t¨ng tû lÖ lçi bÝt cho tíi khi cuéc gäi kh¸c hoµn thµnh. HÖ thèng W-CDMA còng sö dông cÊp dÞch vô ®Ó cung cÊp dÞch vô chÊt l−îng cao (tèc ®é truyÒn dÉn cao ) theo gi¸ thµnh dÞch vô vµ Ên ®Þnh c«ng suÊt (dung l−îng ) cao h¬n cho ng−êi sö dông dÞch vô cao cÊp. Cã thÓ cung cÊp thø tù −u tiªn cao h¬n khi chuyÓn giao cho ng−êi sö dông dÞch vô cao cÊp so víi ng−êi sö dông dÞch vô th«ng th−êng. (iv) Thu hiÖu qu¶ c¸c tÝn hiÖu ®a ®−êng nhê kü thuËt thu RAKE C¸c m¸y thu trong W-CDMA sö dông kü thuËt thu ph©n tËp nhiÒu anten (thu RAKE). Trong kü thuËt nµy, khèi thu RAKE cã bé ®iÒu khiÓn ®a ®−êng ®Ó t¸ch ra d¹ng sãng PN nhê sö dông c¸c bé t−¬ng quan song song. M¸y di ®éng sö dông ba bé t−¬ng quan, cßn BS sö dông bèn bé t−¬ng quan. Nhê ®ã, khèi thu RAKE sÏ t×m thu tÝn hiÖu qua mçi ®−êng, tæ hîp vµ gi¶i ®iÒu chÕ tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu thu ®−îc. HiÖn t−îng pha ®inh cã thÓ x¶y ra trong mçi tÝn hiÖu thu nh−ng kh«ng cã sù t−¬ng quan gi÷a c¸c ®−êng thu. V× vËy, tæ hîp cña c¸c tÝn hiÖu thu ®−îc cã ®é tin cËy rÊt cao, v× kh¶ n¨ng x¶y ra hiÖn t−îng pha ®inh ®ång thêi trong tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu thu lµ cùc kú thÊp. NhiÒu bé t¸ch t−¬ng quan cho phÐp th«ng tin ®ång thêi víi hai BS ®Ó qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm cã sù tham gia (hç trî) cña m¸y di ®éng cã thÓ thùc hiÖn ®−îc. (v) ChuyÓn giao mÒm (ph©n tËp tr¹m gèc) cã sù tham gia cña m¸y di ®éng Nh− miªu t¶ trong h×nh 2.5, c¶ BS ban ®Çu vµ BS míi cïng tham gia vµo viÖc chuyÓn giao cuéc gäi ®èi víi chuyÓn giao mÒm. ViÖc chuyÓn giao cuéc gäi theo tr×nh tù: BS ban ®Çu, c¶ hai BS vµ BS míi. L−îc ®å nµy lµm tèi thiÓu ho¸ sù gi¸n ®o¹n cuéc gäi vµ lµm cho ng−êi sö dông kh«ng nhËn thÊy tr¹ng th¸i chuyÓn giao. Nh− vËy, trong khi hÖ thèng t−¬ng tù vµ hÖ thèng TDMA sè chÊp nhËn h×nh thøc chuyÓn giao " c¾t tr−íc khi nèi " th× ph−¬ng ph¸p chuyÓn giao mÒm cña hÖ thèng W-CDMA chän h×nh thøc " nèi tr−íc khi c¾t". 21
  27. Sau khi thiÕt lËp cuéc gäi, m¸y di ®éng tiÕp tôc t×m tÝn hiÖu cña BS l©n cËn ®Ó so s¸nh c−êng ®é tÝn hiÖu cña « l©n cËn víi c−êng ®é tÝn hiÖu cña « ®ang sö dông. NÕu c−êng ®é tÝn hiÖu ®¹t tíi mét møc nhÊt ®Þnh nµo ®ã, tøc lµ m¸y di ®éng ®· di chuyÓn sang vïng phôc vô cña mét BS míi vµ qu¸ tr×nh chuyÓn giao cã thÓ b¾t ®Çu. M¸y di ®éng göi b¶n tin ®iÒu khiÓn tíi MSC ®Ó th«ng b¸o vÒ c−êng ®é tÝn hiÖu vµ sè hiÖu cña BS míi. Sau ®ã, MSC thiÕt lËp mét ®−êng truyÒn míi gi÷a m¸y di ®éng vµ BS míi vµ b¾t ®Çu qu¸ tr×nh chuyÓn giao trong khi vÉn gi÷ ®−êng truyÒn ban ®Çu. Trong tr−êng hîp m¸y di ®éng ®ang ë trong mét vïng chuyÓn giao gi÷a hai BS th× cuéc gäi ®−îc trî gióp bëi c¶ hai BS sao cho qu¸ tr×nh chuyÓn giao cã thÓ ®−îc thùc hiÖn mµ kh«ng cã hiÖn t−îng "ping- pong" gi÷a chóng. BS ban ®Çu ngõng trî gióp cho cuéc gäi khi kÕt nèi cuéc gäi víi BS míi ®· ®−îc thùc hiÖn thµnh c«ng. H×nh 2.5 §−êng truyÒn trong qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm 2.2 C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn c¬ b¶n trong W- CDMA W-CDMA chiÕm mét ®é réng b¨ng tÇn kho¶ng 5 MHz b»ng c¸ch øng dông c«ng nghÖ truy nhËp v« tuyÕn DS-CDMA víi c¸c ®Æc tÝnh ®· ®Ò cËp ë trªn. §é réng b¨ng tÇn lín h¬n t¹o cho W-CDMA cã kh¶ n¨ng ph©n chia vµ kÕt hîp c¸c tÝn hiÖu thu ®· truyÒn lan qua c¸c kªnh pha ®inh nhiÒu tia, gióp c¶i thiÖn chÊt l−îng thu nhê ph©n tËp thêi gian RAKE. ChÝnh nhê b¨ng th«ng réng mµ W-CDMA cã thÓ cho phÐp mét sè l−îng lín c¸c thuª bao th«ng tin ë tèc ®é cao, vÝ dô ë tèc ®é 64 vµ 384 kbit/s ( c¸c thö nghiÖm ®· cho thÊy truyÒn dÉn sè liÖu chÊt l−îng cao ë tèc ®é 2 Mbit/s còng cã thÓ thùc hiÖn ®−îc víi ®é réng b¨ng tÇn 5 MHz ). Ngoµi ra, cßn nhiÒu lîi Ých kh¸c cña b¨ng th«ng réng mµ W-CDMA cã thÓ khai th¸c cho c¸c c«ng nghÖ truy nhËp v« tuyÕn ®−îc tr×nh bµy d−íi ®©y. 22
  28. 2.2.1 Ên ®Þnh m· tr¶i phæ hai líp vµ ®iÒu chÕ tr¶i phæ CÊu h×nh « dÞ bé cho phÐp hÖ thèng më réng liªn tôc vµ linh ho¹t tõ m«i tr−êng truyÒn lan ngoµi trêi ®Õn trong nhµ vµ kh«ng ph¶i ®ßi hái mét hÖ thèng ®Þnh vÞ toµn cÇu (GPS) hoÆc bÊt cø hÖ thèng ®ång bé ngoµi nµo. §Ó x©y dùng mét hÖ thèng c¸c « dÞ bé nh− vËy,W-CDMA ph¶i sö dông ®Õn kü thuËt Ên ®Þnh m· tr¶i phæ hai líp. Tøc lµ, W-CDMA thùc hiÖn tr¶i phæ kÐp sö dông mét m· ng¾n cã chu kú t−¬ng t¸c t−¬ng ®−¬ng víi ®é dµi ký hiÖu ( ®−îc gäi lµ m· ph©n kªnh trong 3 GPP v× m· ng¾n ®−îc sö dông ®Ó ph©n biÖt mçi kªnh vËt lý ë ®−êng xuèng) vµ mét m· ngÉu nhiªn cã chu kú t−¬ng t¸c dµi h¬n ®é dµi ký hiÖu. §èi víi m· ph©n kªnh th× c¸c m· trùc giao nh− m· Walsh vµ m· Gold trùc giao ®−îc øng dông. Ph−¬ng ph¸p Ên ®Þnh m· hÖ sè tr¶i phæ biÕn thiªn trùc giao (OVSF) còng ®−îc chÊp thuËn ®Ó ®¶m b¶o tÝnh trùc giao gi÷a c¸c kªnh víi mét SF kh¸c nhau (tøc lµ tèc ®é ký hiÖu). H×nh 2.6 minh ho¹ ph−¬ng ph¸p t¹o ra c¸c m· OVSF. B¾t ®Çu víi Cch,1,0 = (1) (SF=1), c¸c m· OVSF cã thÓ ®−îc t¹o ra mét c¸ch liªn tôc trong líp kÕ tiÕp ( tøc lµ gÊp ®«i SF ) dùa vµo qui luËt c¬ b¶n ®−îc biÓu diÔn bëi ph−¬ng tr×nh (5). H×nh 2.6 Ph−¬ng ph¸p t¹o m· OVSF (5) ë líp SF = k, sè m· OVSF ®· t¹o ra lµ k vµ ®é trùc giao ®−îc duy tr× gi÷a c¸c m· cã tæng sè b»ng k. Ngoµi ra, tÝnh trùc giao cã thÓ ®−îc ®¶m b¶o ngay c¶ gi÷a hai m· OVSF trong c¸c líp kh¸c nhau chØ khi kh«ng m· nµo ®−îc lÊy ra tõ m· kh¸c ( tøc lµ 23
  29. chóng cã mèi t−¬ng quan ph©n cÊp trong c©y m·). VÝ dô, tÝnh trùc giao lu«n ®−îc duy tr× gi÷a C ch,2,0 vµ C ch,4,2 kh«ng phô thuéc vµo mÉu ký hiÖu cña sè liÖu tin tøc. Khi m· C ch,2,0 ®−îc Ên ®Þnh, kh«ng mét tõ m· nµo ®−îc t¹o ra tõ tÇng thÊp h¬n cña c©y m· C ch,2,0 cã thÓ ¸p dông ®−îc ( ®©y lµ h¹n chÕ cña viÖc ph©n chia m· OVSF). ë ®−êng xuèng, c¸c tÝn hiÖu ph¸t trªn c¸c kªnh tõ BS ®Õn MS lµ c¸c tÝn hiÖu truyÒn lan ®a ®−êng vµ cã thêi gian truyÒn lan kh¸c nhau do hiÖn t−îng ph¶n x¹ bëi c¸c c«ng tr×nh x©y dùng, c¸c toµ nhµ v.v trªn c¸c ®−êng truyÒn lµ kh¸c nhau. C¸c kªnh vËt lý chia sÎ cïng mét ®−êng truyÒn lan sÏ cã cïng ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ pha vµ biªn ®é. V× thÕ viÖc sö dông c¸c m· OVSF gi÷a c¸c kªnh ghÐp ( c¸c kªnh vËt lý) chia sÎ chung mét ®−êng truyÒn t¹o ra kh¶ n¨ng ®¶m b¶o tÝnh trùc giao gi÷a c¸c kªnh ngay c¶ khi chóng kh«ng cã cïng SF ( tøc lµ tèc ®é ký hiÖu) ®Õn chõng nµo chóng cßn sö dông cïng ®−êng truyÒn lan. §©y lµ mét c¸ch cùc kú hiÖu qu¶ ®Ó ®¹t ®−îc c¸c ®Æc tÝnh thu chÊt l−îng cao. H×nh 2.7 cho thÊy c¸c ®Æc tÝnh BER trung b×nh cña MS ë ®−êng xuèng khi sö dông c¸c m· OVSF ®−îc t¹o ra theo ph−¬ng tr×nh (5) lµm c¸c m· ph©n kªnh. H×nh vÏ minh ho¹ c¸c ®Æc tÝnh BER trung b×nh cña mét kªnh ®¬n cã SF = 8 ( tèc ®é ký hiÖu = 512 ks/s) vµ mét kªnh ghÐp tèc ®é thÊp cã kh¶ n¨ng truyÒn dÉn víi SF biÕn thiªn bao gåm 8 kªnh cã SF = 64 ( tèc ®é ký hiÖu = 64 ks/s) trong mçi kªnh. KiÓu truyÒn lan ë ®©y lµ kiÓu hai tia (hai ®−êng) cã cïng c«ng suÊt trung b×nh vµ chÞu ¶nh h−ëng cña pha ®inh Rayleeeigh ®éc lËp víi nhau. H×nh vÏ còng minh ho¹ c¸c thuéc tÝnh cña truyÒn dÉn ®a m· trùc giao trªn 16 kªnh, trong ®ã SF = 64 vµ cã thÓ biÕn thiªn, c«ng suÊt nhiÔu lµ gièng nhau ®èi víi mçi kªnh. Trong tr−êng hîp SF biÕn thiªn vµ truyÒn dÉn ®a m· nh− ®· minh ho¹ trong h×nh vÏ, khi nhiÔu ®a ®−êng (nhiÒu tia) t¨ng th× Eb/No thu trung b×nh yªu cÇu ®Ó ®¹t ®−îc BER trung b×nh = 10-3 cÇn ph¶i t¨ng xÊp xØ 0,5 dB so víi mét kªnh ®¬n ( Eb/No lµ tû sè n¨ng l−îng bit trªn t¹p ©m nÒn ). Tuy nhiªn, c¸c ®Æc tÝnh cña truyÒn dÉn SF biÕn thiªn lµ rÊt gièng víi c¸c ®Æc tÝnh cña truyÒn dÉn ®a m· vµ h×nh vÏ cho thÊy r»ng tÝnh trùc giao ®−îc ®¶m b¶o trong cïng ®−êng truyÒn khi tèc ®é truyÒn nhanh h¬n gÊp 8 lÇn ( SF= 8). ViÖc −u tiªn sö dông SF biÕn thiªn gióp ®¹t ®−îc tû sè c«ng suÊt ®Ønh/trung b×nh ë phÝa ph¸t thÊp h¬n so víi ph−¬ng ph¸p truyÒn ®a m· vµ còng t¹o ra kh¶ n¨ng x©y dùng mét cÊu h×nh m¸y thu RAKE mét d·y t¹i ®Çu cuèi thu. Trong tr−êng hîp truyÒn 24
  30. sè liÖu tèc ®é cao, khi ®ã kh«ng thÓ ®¹t ®−îc ®é tin cËy ngay c¶ khi SF ®−îc gi¶m xuèng ®Õn 4 hoÆc 8, lóc nµy ph−¬ng ph¸p truyÒn dÉn ®a m· sö dông c¸c kªnh m· ghÐp cña SF ®−îc øng dông. C¸c ph−¬ng ph¸p truyÒn dÉn SF biÕn thiªn vµ truyÒn dÉn ®a m· t¹o cho W-CDMA kh¶ n¨ng truyÒn tin mét c¸ch linh ho¹t trªn mét ph¹m vi réng tõ c¸c th«ng tin tèc ®é thÊp (b¨ng tÇn tho¹i ) ®Õn th«ng tin tèc ®é cao. NhiÒu thuª bao Thuª bao ®¬n (R1 x 1) BER trung b×nh b×nh BER trung Eb/No thu trung b×nh (dB) H×nh 2.7 C¸c ®Æc tÝnh BER trung b×nh ë ®−êng xuèng sö dông c¸c m· OVSF H×nh 2.8 minh ho¹ qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ tr¶i phæ cho kªnh vËt lý riªng (DPCH) ë ®−êng lªn trong W-CDMA. DPCH bao gåm kªnh sè liÖu vËt lý riªng (DPDCH) ®−îc ghÐp vµo c¸c thµnh phÇn ®ång pha (I) vµ kªnh ®iÒu khiÓn vËt lý riªng (DPCCH) ®−îc ghÐp vµo c¸c thµnh phÇn pha vu«ng gãc (Q). DPDCH chøa c¸c bÝt tin m· ho¸ kªnh vµ DPCCH chøa c¸c bÝt hoa tiªu ®Ó −íc tÝnh kªnh, c¸c bÝt TPC ®−êng xuèng, c¸c bÝt chØ thÞ kÕt hîp khu«n d¹ng truyÒn t¶i (TFCI) vµ c¸c bÝt th«ng tin ph¶n håi (FBI) ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu khiÓn ph©n tËp ph¸t ë ®−êng xuèng. Qu¸ tr×nh tr¶i phæ cña c¸c m· ph©n kªnh ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch sö dông c¸c m· OVSF kh¸c nhau cho mçi chuçi sè liÖu ®−îc s¾p xÕp trªn mÆt ph¼ng pha I/Q. Qu¸ tr×nh tr¶i phæ phøc hîp ®−îc thùc hiÖn trªn chuçi sè liÖu tr¶i phæ ë kªnh I/Q b»ng c¸ch sö dông hai m· ngÉu nhiªn ®−îc t¹o ra bëi ph−¬ng ph¸p dÞch thêi gian, theo ph−¬ng tr×nh (6), SI = DICI - DQCQ 25
  31. SQ = DICQ - DQCI (6) Trong ph−¬ng tr×nh (6), DI(Q) lµ thµnh phÇn I ( hoÆc Q) cña chuçi sè liÖu tr¶i phæ b»ng c¸c m· ph©n kªnh, ng−îc l¹i CI(Q) lµ thµnh phÇn I ( hoÆc Q) cña m· ngÉu nhiªn, GDPDCH vµ GDPCCH biÓu diÔn ®é lîi xö lý t−¬ng øng cña c¸c kªnh cña c¸c kªnh DPDCH vµ DPCCH. Lîi Ých cña tr¶i phæ phøc hîp lµ khi biªn ®é cña DPCCH kh¸c víi biªn ®é cña DPDCH ( tøc lµ GDPDCH # GDPCCH ) th× nã cã thÓ gi¶m c¬ b¶n gi¸ trÞ c«ng suÊt ®Ønh so víi ph−¬ng ph¸p thùc hiÖn tr¶i phæ trªn c¸c kªnh I vµ Q ®éc lËp víi nhau, trong khi tû sè c«ng suÊt ®Ønh trªn c«ng suÊt trung b×nh vÉn kh«ng ®æi. Trong ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ tr¶i phæ QPSK, sù dÞch pha cña chip sè liÖu sau tr¶i phæ trªn mÆt ph¼ng pha I/Q ( tøc lµ sù dÞch pha sau cïng cña sãng mang khi ®iÒu chÕ) cã thÓ thay ®æi 1800 so víi tÝn hiÖu gèc. Trong tr−êng hîp dÞch pha nh− vËy, ¶nh h−ëng cña mÐo phi tuyÕn trong khèi khuyÕch ®¹i (AMP) c«ng suÊt t¨ng, 3GPP qui ®Þnh sö dông ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ pha lai ghÐp (HPSK) ®Ó gi¶m kh¶ n¨ng dÞch pha 1800 nh− vËy vµ dÉn tíi ®Ó gi¶m ¶nh h−ëng cña mÐo phi tuyÕn trong khèi khuyÕch ®¹i c«ng suÊt. H×nh 2.8 S¬ ®å kh¸i qu¸t qu¸ tr×nh tr¶i phæ phøc 2.2.2 T×m nhËn « Trong W-CDMA, khi thiÕt lËp mét ®−êng truyÒn v« tuyÕn gi÷a BS vµ MS, ®Çu tiªn MS sÏ thiÕt lËp ®ång bé m· tr¶i phæ ë ®−êng xuèng vµ sau ®ã gi¶i m· tin tøc kªnh qu¶ng (BCH) n»m trong kªnh vËt lý ®iÒu khiÓn chung c¬ b¶n (P-CCPCH) ë ®−êng xuèng. C¸c tÝn hiÖu ®−îc ph¸t trªn mét kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn (RACH) ë ®−êng lªn theo mét ®Þnh thêi ph¸t x¸c ®Þnh tr−íc. Sau ®ã, BS thiÕt lËp ®ång bé m· tr¶i phæ ë ®−êng lªn vµ gi¶i m· tin tøc RACH, ®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn ë c¶ ®−êng lªn vµ ®−êng xuèng. 26
  32. Ngay sau khi bËt nguån hoÆc tr−íc khi b−íc vµo qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm hay khi ë trong chÕ ®é thu kh«ng liªn tôc ( chÕ ®é chê ), MS cÇn t×m ra « cã suy hao ®−êng truyÒn nhá nhÊt. Qu¸ tr×nh nµy sÏ t×m ra mét « víi mét m· ngÉu nhiªn ë kªnh hoa tiªu chung (CPICH) cã c«ng suÊt thu lín nhÊt ë ®−êng xuèng. Qu¸ tr×nh nµy ®−îc gäi lµ qu¸ tr×nh t×m nhËn « v× nã liªn quan ®Õn viÖc t×m ra c¸c « yªu cÇu ®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn. Mçi khi ®−êng truyÒn v« tuyÕn ®−îc thiÕt lËp b»ng c¸ch thiÕt lËp ®ång bé m· tr¶i phæ ë ®−êng xuèng, MS sÏ ph¸t RACH t¹i mét thêi ®iÓm x¸c ®Þnh tr−íc cã tham chiÕu víi ®Þnh thêi ë ®−êng xuèng, nh− vËy BS cã thÓ nhanh chãng thiÕt lËp ®ång bé m· tr¶i phæ bÊt chÊp ®é dµi cña m· tr¶i phæ, ®¬n gi¶n b»ng c¸ch t¸ch ®Þnh thêi ë qu¸ tr×nh ®ång bé m· tr¶i phæ trong kho¶ng thêi gian kh«ng cè ®Þnh ( kho¶ng thêi gian cña cöa sæ t×m kiÕm ®−êng lªn ) ®−îc x¸c ®Þnh bëi thêi gian trÔ truyÒn lan. Cã ba chÕ ®é t×m nhËn «: thø nhÊt lµ chÕ ®é t×m nhËn « ban ®Çu lµ chÕ ®é t×m nhËn c¸c « yªu cÇu ®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn khi MS bËt nguån, thø hai lµ chÕ ®é t×m nhËn « ®Ých chuyÓn giao tr−íc khi thùc hiÖn chuyÓn giao mÒm vµ cuèi cïng lµ chÕ ®é t×m nhËn c¸c « yªu cÇu ®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn trong tr−êng hîp thu kh«ng liªn tôc ë chÕ ®é chê. Nãi chung, viÖc ®ång bé c¸c m· tr¶i phæ yªu cÇu t¸ch ra møc t−¬ng quan trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®Þnh thêi ®èi víi ®é dµi ( sè chip) cña mçi vµ mäi m· tr¶i phæ ®Ó t×m vµ t¸ch ra c¸c ®iÓm ®ång bé. ë ®−êng xuèng, sè c¸c m· ®ång bé lµ mét bé m· cã gi¸ trÞ ®ñ lín , 512, ®Ó ®¶m b¶o Ên ®Þnh c¸c m· ngÉu nhiªn mét c¸ch linh ho¹t. Do ®ã, trong qu¸ tr×nh t×m nhËn « ban ®Çu, MS cÇn xö lý t×m kiÕm liªn tiÕp trªn 512 lo¹i m· ngÉu nhiªn ®Ó t×m ra m· ngÉu nhiªn cña « cã suy hao ®−êng truyÒn nhá nhÊt yªu cÇu ®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn, th«ng th−êng ®ã lµ mét qu¸ tr×nh cùc kú tèn thêi gian. Ng−îc l¹i, mét hÖ thèng ®ång bé gi÷a c¸c BS cã thÓ thùc hiÖn t×m nhËn « nhanh chãng b»ng c¸ch ¸p dông mét lo¹i m· ngÉu nhiªn tíi mçi « nhê qu¸ tr×nh dÞch thêi ë nh÷ng kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh. Víi ý t−ëng nh− vËy, ph−¬ng ph¸p t×m nhËn « ba b−íc ®· ®−îc ®Ò xuÊt ®Ó ®¶m b¶o t×m nhËn « nhanh chãng trong c¸c hÖ thèng BS dÞ bé. Trong 3 GPP, nhiÒu thay ®æi ®· ®−îc ®−a ra trong ph−¬ng ph¸p t¹o ra m· ®ång bé (SC). 27
  33. 2.2.2.1 Ph−¬ng ph¸p t×m nhËn « theo ba b−íc H×nh 2.9 tr×nh bµy l−u ®å ho¹t ®éng cña qu¸ tr×nh t×m nhËn « theo ba b−íc, cho phÐp t×m ra « cÇn ®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn. B¾t ®Çu t×m nhËn B−íc 1: T¸ch ®Þnh thêi thu SCH B−íc 2: T¸ch nhãm m· ngÉu nhiªn vµ t¸ch ®Þnh thêi m· ngÉu nhiªn KiÓm tra ®ång bé B−íc 3 lÇn thø 2 NhËn d¹ng m· ngÉu nhiªn KiÓm tra (kiÓm tra ®ång bé v.v ) KÕt thóc t×m nhËn H×nh 2.9 L−u ®å t×m nhËn « theo ba b−íc 2.2.2.2 T×m nhËn « l©n cËn trong thêi gian th«ng tin ë chÕ ®é tÝch cùc Qu¸ tr×nh t×m nhËn « l©n cËn trong thêi gian th«ng tin ë chÕ ®é tÝch cùc diÔn ra tr−íc khi thùc hiÖn chuyÓn giao mÒm vµ nã kh¸c víi qu¸ tr×nh t×m nhËn « ban ®Çu. Tuy nhiªn, còng gièng nh− trong tr−êng hîp t×m nhËn « ban ®Çu, qu¸ tr×nh t×m nhËn « theo ba b−íc còng cã thÓ ®−îc ¸p dông trong tr−êng hîp nµy. Dùa trªn ®Þnh thêi thu vµ c«ng suÊt thu trªn kªnh CPICH, qu¸ tr×nh nµy cho phÐp t×m ra ®−îc « l©n cËn cã c«ng suÊt thu lín thø hai vµ m· ngÉu nhiªn cña « ®ã. NÕu kh«ng t×m ®−îc « nh− vËy sau mét sè lÇn t×m kiÕm x¸c ®Þnh tr−íc th× qu¸ tr×nh t×m nhËn « ba b−íc sÏ ®−îc thùc hiÖn. Trong qu¸ tr×nh t×m nhËn « l©n cËn ë chÕ ®é tÝch cùc, mÆc dï sè « tham gia vµo qu¸ tr×nh nµy lµ nhá h¬n (kho¶ng 20) sè « trong qu¸ tr×nh t×m nhËn « ban ®Çu, nh−ng nhiÔu tõ kªnh chung vµ DPCH tõ « nguån chuyÓn giao cã ¶nh h−ëng cùc kú lín ®èi víi qu¸ tr×nh t×m ra « cã c«ng suÊt thu lín thø hai. Do ®ã, qu¸ tr×nh t×m nhËn « l©n cËn nµy chiÕm nhiÒu thêi gian t×m nhËn « h¬n qu¸ tr×nh t×m nhËn « ban ®Çu khi ph¶i tèn rÊt 28
  34. nhiÒu thêi gian xö lý trung b×nh trong mçi b−íc ®Ó cè g¾ng lµm gi¶m ¶nh h−ëng cña nhiÔu. 2.2.2.3 T×m nhËn « l©n cËn trong chÕ ®é rçi Trong chÕ ®é thu kh«ng liªn tôc ( chÕ ®é rçi), mét thuËt to¸n ®· ®−îc sö dông ®Ó ®¹t ®−îc qu¸ tr×nh t×m nhËn « nhanh h¬n ph−¬ng ph¸p t×m nhËn « ba b−íc. H×nh 2.10 tr×nh bµy mét vÝ dô vÒ pha ®Þnh thêi ph¸t t−¬ng ®èi cña c¸c m· ngÉu nhiªn. ¤ (k) lµ « mµ qua ®ã ®−êng truyÒn v« tuyÕn hiÖn ®ang ®−îc thiÕt lËp, cßn c¸c « xung quanh ¤ (k) (k) (k) ®−îc biÓu diÔn b»ng ¤1 , ¤2 v.v §é lÖch ®Þnh thêi ph¸t cña c¸c m· ngÉu nhiªn (k) CPICH gi÷a ¤ vµ c¸c « l©n cËn ®−îc biÓu diÔn b»ng Δk1 , Δk1 v.v Tr−íc khi chuyÓn ®Õn chÕ ®é chuyÓn giao mÒm, MS sÏ ®o ®é lÖch ®Þnh thêi cña m· ngÉu nhiªn ph¸t bëi CPICH gi÷a « nguån chuyÓn giao vµ « ®Ých chuyÓn giao vµ th«ng b¸o tíi « nguån chuyÓn giao. Th«ng th−êng, t¹i vÞ trÝ mµ MS ®o ®é lÖch ®Þnh thêi cña c¸c m· ngÉu nhiªn CPICH gi÷a c¸c « liªn quan ®Õn MS chÝnh lµ vÞ trÝ mµ t¹i ®ã ®é lÖch gi÷a møc thu CPICH cña « hiÖn ®ang thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn vµ c¸c « l©n cËn rít xuèng d−íi ng−ìng chuyÓn giao. V× thÕ, do nh÷ng chªnh lÖch vÒ thêi gian trÔ truyÒn lan, ®Þnh thêi thu cña m· ngÉu nhiªn gi÷a c¸c « ®−îc chØ ®Þnh ®o bëi MS còng thay ®æi. §Ó kh¾c phôc vÊn ®Ò nµy, ¤ (k) sÏ tÝnh ®é lÖch trung b×nh vÒ ®Þnh thêi m· ngÉu (k) nhiªn CPICH víi ¤i dùa trªn sè liÖu thu ®−îc tõ nhiÒu MS, ®Ó x¸c ®Þnh ®é lÖch ®Þnh (k) (k) thêi m· ngÉu nhiªn trung b×nh gi÷a ¤ vµ ¤i . ¤ ¤ M· 1 ¤ M· 2 ¤ M· H×nh 2.10 T−¬ng quan ®Þnh thêi ph¸t cña c¸c m· ngÉu nhiªn ®−êng xuèng H×nh 2.11 minh häa l−u ®å ho¹t ®éng cña qu¸ tr×nh t×m nhËn « tèc ®é cao ë MS trong chÕ ®é rçi. Trong chÕ ®é rçi, MS thùc hiÖn t×m nhËn « th«ng qua qu¸ tr×nh t×m ra mét « cã CPICH víi møc thu lín nhÊt vµ thu kªnh t×m gäi (PCH) tõ « ®ã theo c¸ch 29
  35. kh«ng liªn tôc. Nhê PCH, MS thu nhËn th«ng tin liªn quan ®Õn lo¹i m· ngÉu nhiªn cu¶ (k) (k) ¤ hoÆc ¤i ( gi¸ trÞ cùc ®¹i cña i= 20) còng nh− th«ng tin liªn quan ®Õn ®é lÖch (k) (k) trong ®Þnh thêi m· ngÉu nhiªn CPICH gi÷a ¤ vµ ¤i . Khi lo¹i m· ngÉu nhiªn cña « l©n cËn cÇn t×m vµ ®Þnh thêi thu trung b×nh CPICH t¹i MS lµ ®· biÕt th× qu¸ tr×nh t×m nhËn « l©n cËn cã thÓ ®−îc thùc hiÖn rÊt nhanh ( tr−êng hîp nµy t−¬ng øng víi tr−êng hîp pha cña m· cÇn t×m ®· biÕt bëi hÖ thèng ®ång bé gi÷a c¸c BS). Thu CCPCH Thu c¸c th«ng tin sau tõ c¸c « l©n cËn - B¶ng m· ngÉu nhiªn - §é dÞch ®Þnh thêi t−¬ng ®èi gi÷a c¸c m· ngÉu nhiªn §o c«ng suÊt tÝn hiÖu thu ®−îc tõ c¸c « trong khu vùc chuyÓn giao NhËn diÖn - M· ngÉu nhiªn - §Þnh thêi tÝn hiÖu thu cña « cã c«ng suÊt thu cùc ®¹i Th«ng b¸o tíi UTRAN M· ngÉu nhiªn ®· nhËn diÖn vµ ®Þnh thêi tÝn hiÖu thu ( ®¨ng ký ®Þnh vÞ) H×nh 2.11 ThuËt to¸n t×m nhËn « tèc ®é cao trong chÕ ®é rçi 2.2.3 Truy nhËp ngÉu nhiªn Khi thiÕt lËp mét ®−êng truyÒn v« tuyÕn, MS thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn ë ®−êng xuèng th«ng qua qu¸ tr×nh t×m nhËn « vµ ph¸t RACH cña ®−êng lªn ( t−¬ng øng víi kªnh vËt lý lµ kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn vËt lý -PRACH). Qu¸ tr×nh ph¸t PRACH bao gåm viÖc sö dông ALOHA ®· chia khe thêi gian: MS b¾t ®Çu ph¸t PRACH tõ mét sè dÞch thêi ®Þnh tr−íc, 15 trong sè ®ã ®−îc thiÕt lËp ë nh÷ng kho¶ng cã ®é dµi 5120 chip trong 2 khung v« tuyÕn ®−îc gäi lµ c¸c khe truy nhËp. Trong ®iÒu khiÓn truy nhËp ngÉu nhiªn, líp cao h¬n sÏ lùa chän nhãm kªnh con tõ c¸c nhãm dÞch vô truy nhËp ngÉu nhiªn ®Ó cã thÓ sö dông ®−îc bëi líp dÞch vô truy nhËp t−¬ng øng (ASC) vµ sö dông mét ký hiÖu ngÉu nhiªn ®−îc lùa chän tõ c¸c khe truy nhËp. 30
  36. 2.2.4 C¸c c«ng nghÖ ®Ó tho¶ m·n c¸c yªu cÇu vÒ chÊt l−îng kh¸c nhau trong truyÒn dÉn ®a tèc ®é 2.2.4.1 KiÓm so¸t lçi Cã hai ph−¬ng ph¸p ®Ó söa lçi lµ: m· hãa kªnh ( söa lçi thuËn-FEC) vµ yªu cÇu ph¸t l¹i tù ®éng (ARQ). Trong W-CDMA, sö dông ph−¬ng ph¸p m· hãa kªnh (FEC) do cã b¨ng th«ng réng nhê qu¸ tr×nh tr¶i phæ tÝn hiÖu b»ng c¸c m· ngÉu nhiªn, viÖc sö dông ph−¬ng ph¸p nµy cã thÓ lµm t¨ng thªm ®é lîi xö lý (so víi ®é lîi xö lý sau khi tr¶i phæ ). Cã ba lo¹i m· kiÓm so¸t lçi ®−îc sö dông trong W-CDMA lµ : m· khèi tuyÕn tÝnh hay cô thÓ lµ m· CRC, m· xo¾n vµ m· turbo. Trong ®ã m· CRC ®−îc sö dông ®Ó ph¸t hiÖn lçi, cßn hai m· cßn l¹i ®−îc sö dông ®Ó söa lçi (m· hãa kªnh). Trong phÇn nµy ta sÏ xÐt nguyªn lý c¬ b¶n cña c¸c lo¹i m· trªn vµ c¸c øng dông cña chóng trong W-CDMA. (1) C¸c m∙ kiÓm tra bÝt d− theo chu kú (CRC) HÖ thèng W-CDMA sö dông m· CRC ®Ó chØ thÞ chÊt l−îng cña mçi khung ®· ph¸t (trong ®ã chøa mét khèi bÝt th«ng tin). CRC lµ mét trong sè c¸c m· khèi phæ biÕn nhÊt. §èi víi CRC, c¸c bÝt th«ng tin ®−îc xö lý nh− mét sè nhÞ ph©n dµi. Sè nµy ®−îc chia bëi mét sè nguyªn tè duy nhÊt còng lµ sè nhÞ ph©n vµ phÇn d− ®−îc nèi vµo c¸c bÝt th«ng tin nh− c¸c bÝt d−. Khi thu ®−îc mét khung, m¸y thu thùc hiÖn cïng mét phÐp chia sö dông cïng mét −íc sè nguyªn tè vµ so s¸nh sè d− thu ®−îc víi sè d− ®· nhËn ®−îc trong khung. VÝ dô, sö dông −íc sè nguyªn tè lµ (1, 0, 1, 1). Ph−¬ng ph¸p nµy cã thÓ ®−îc hiÓu râ rµng h¬n nÕu chóng ta biÓu diÔn c¸c bÝt nhÞ ph©n ( hoÆc mét sè nhÞ ph©n ) d−íi d¹ng ®a thøc. VÝ dô, c¸c bÝt nhÞ ph©n hoÆc sè (1, 0, 1, 1) cã thÓ ®−îc biÓu diÔn bëi ®a thøc: g(x) = x3 + x + 1 trong ®ã mçi sè h¹ng trong ®a thøc t−¬ng øng víi mçi bÝt trong sè nhÞ ph©n. §a thøc g(x) lµ mét ®a thøc nguyªn tè. Gi¶ sö chóng ta cÇn t¹o ra mét m· khèi CRC (n, k) cô thÓ lµ m· ( 7,4 ) tøc lµ k= 4 hay tõ b¶n tin bèn bÝt (vÝ dô: 1, 0, 1, 0) ta cÇn t¹o ra mét tõ m· n = 7 bÝt trong ®ã cã 4 31
  37. bÝt tin ®· cho vµ ba bÝt thªm vµo ( bÝt d−). §Ó thùc hiÖn viÖc nµy, tr−íc hÕt chóng ta chuyÓn ®æi b¶n tin thµnh d¹ng ®a thøc cña nã; tøc lµ: m(x) = x3 + x Sau ®ã, chóng ta dÞch b¶n tin ®i (n- k) vÞ trÝ. §iÒu nµy cã thÓ ®−îc thùc hiÖn rÊt dÔ dµng d−íi d¹ng ®a thøc b»ng c¸ch nh©n ®a thøc cña b¶n tin m (x) víi xn-k. Trong tr−êng hîp nµy, (n - k) = (7 - 4) = 3, nh− vËy chóng ta nh©n m (x) víi x3: x3m(x) = x6 + x4 L−u ý r»ng ®a thøc nµy t−¬ng øng víi (1, 0, 1, 0, 0, 0, 0). C¸c bÝt d− cã thÓ thu ®−îc b»ng viÖc chia x3m (x) cho g(x), hoÆc: x6 + x4 = (x3 + 1)(x3 + x + 1) + (x + 1) trong ®ã (x6 + x4) lµ x3m(x), (x3 + 1) lµ th−¬ng sè, (x3 + x + 1) lµ ®a thøc sinh g(x) vµ (x + 1) lµ sè d−. §a thøc d− (x + 1) biÓu diÔn c¸c bÝt d− ®Ó nèi thªm vµo b¶n tin (c¸c bÝt d− t−¬ng øng víi ®a thøc d− nµy lµ: 0, 1, 1) vµ chóng ta cã tõ m· CRC lµ 1010011. Nh− vËy, sè bÝt d− thªm vµo b¶n tin sÏ b»ng sè mò cao nhÊt cña ®a thøc sinh. Trong hÖ thèng W-CDMA, c¸c ®a thøc sinh cã thÓ ®−îc sö dông lµ: 24 23 6 5 gCRC24(x) =x +x +x +x +x+1 16 12 5 gCRC16(x) =x +x +x +1 12 11 3 2 gCRC12(x) =x +x +x +x +x+1 8 7 4 3 gCRC8(x) =x +x +x +x +x+1 C¸c ®a thøc sinh nµy ®−îc ¸p dông riªng víi mçi khung sè liÖu tèc ®é kh¸c nhau. (2) C¸c m∙ xo¾n C¸c m· khèi ®−îc gäi lµ c¸c m· kh«ng cã sù ghi nhí, víi ý nghÜa lµ tõ m· hoÆc c¸c bÝt d− thªm vµo chØ lµ mét hµm cña khèi bÝt hiÖn t¹i. Tr¸i l¹i, c¸c m· xo¾n ho¹t ®éng cã sù ghi nhí. §èi víi c¸c m· xo¾n, c¸c bÝt sau khi m· ho¸ lµ c¸c hµm cña c¸c bÝt th«ng tin vµ c¸c hµm cña ®é dµi giíi h¹n (constraint length). §Æc biÖt, mçi bÝt sau khi m· ho¸ ( t¹i ®Çu ra cña bé m· ho¸ xo¾n) lµ mét tæ hîp tuyÕn tÝnh cña mét sè bÝt th«ng tin tr−íc ®ã. §−êng truyÒn xuèng (tr¹m gèc tíi m¸y di ®éng) trong W-CDMA 32
  38. sö dông m· xo¾n tû lÖ 1/2 ( mét bÝt ®Çu vµo cho ra hai bÝt ®Çu ra) vµ ®é dµi giíi h¹n K = 9. H×nh 2.12 tr×nh bµy s¬ ®å m· ho¸ xo¾n cho ®−êng truyÒn xuèng. Ban ®Çu, tÊt c¶ c¸c thanh ghi cã gi¸ trÞ lµ 0. Khi c¸c bÝt b¶n tin mi ®−îc ®−a vµo tõ bªn tr¸i, c¸c bÝt ®−îc rÏ nh¸nh ë c¸c tÇng kh¸c nhau vµ ®−îc céng l¹i ë bé céng m« ®un hai. Gi¸ trÞ cña tæng lµ gi¸ trÞ ®Çu ra cña bé m· ho¸ xo¾n. L−u ý r»ng do ®©y lµ mét bé m· ho¸ xo¾n tû lÖ 1/2 nªn hai bÝt ®−îc t¹o ra ®èi víi mçi chu kú xung nhÞp. Mét chuyÓn m¹ch ®¶o tr¹ng th¸i sÏ thay ®æi tr¹ng th¸i trªn c¶ hai ®iÓm ®Çu ra ®èi víi mçi chu kú xung nhÞp ®Çu vµo, do ®ã, tèc ®é ®Çu ra gÊp hai lÇn tèc ®é ®Çu vµo. §a thøc sinh cho hai bÝt ®Çu ra y'i vµ y"i (®−îc tr×nh bµy trong h×nh 2.12 ) còng cã thÓ ®−îc viÕt lµ: g’(x) = x8+x7+x5+x3+x2+x+1 g’’(x) = x8+ x4+ x3 + x2 + 1 HÖ thèng W- CDMA sö dông mét hÖ thèng m· ho¸ xo¾n kh¸c trªn ®−êng truyÒn lªn ( m¸y di ®éng tíi tr¹m gèc). V× m¸y di ®éng cã mét c«ng suÊt ph¸t h¹n chÕ nªn ®«i khi ®−êng truyÒn lªn cã thÓ lµ ®−êng truyÒn bÞ giíi h¹n. Do vËy, mét m· xo¾n hiÖu suÊt cao h¬n cã tû lÖ 1/3 vµ ®é dµi giíi h¹n K= 9 ®−îc sö dông. Trong tr−êng hîp nµy, ba bÝt ®−îc t¹o ra ®èi víi mçi bÝt ®Çu vµo vµ tèc ®é ®Çu ra gÊp ba lÇn tèc ®é ®Çu vµo. H×nh 2.13 tr×nh bµy s¬ ®å m· ho¸ xo¾n cho ®−êng truyÒn vÒ . Bé céng m« ®un 2 Bé céng m« ®un 2 H×nh 2.12 M· ho¸ xo¾n trong hÖ thèng W- CDMA ( ®−êng truyÒn xuèng ) 33
  39. Bé céng m« ®un 2 Bé céng m« ®un 2 Bé céng m« ®un 2 H×nh 2.13 M· ho¸ xo¾n trong hÖ thèng W-CDMA ( ®−êng truyÒn lªn ) §Ó tham chiÕu, ®a thøc sinh cho ba bÝt ®Çu ra y'i , y"i, vµ y"'i lµ: g'(x) = x8+x7+x6+x5+x3+x2+1 g"(x) = x8+x7+x4 +x3+x+1 g"'(x) = x8+x5+x2+x+1 (3) M∙ Turbo H×nh 2.14 tr×nh bµy mét vÝ dô vÒ cÊu h×nh cña mét bé m· ho¸ vµ gi¶i m· Turbo. Bé m· ho¸ Turbo bao gåm hai bé m· ho¸ xo¾n theo ph−¬ng ph¸p ®Ö qui RSC1 vµ RSC2 vµ mét bé ®an xen Turbo bªn trong bé m· ho¸ Turbo. M¸y thu sÏ ®−a vµo bé gi¶i m· Turbo (t¸i t¹o) c¸c kªnh ®· ®an xen ®Õn tõ ®Çu ra cña bé thu RAKE quyÕt ®Þnh mÒm (y1, y2, y3). Trong thuËt to¸n gi¶i m· lÆp cña bé gi¶i m· Turbo th× bé gi¶i m· 1 sÏ tÝnh to¸n th«ng tin ra Le theo y1 , y2 vµ Le ph¶n håi. TiÕp theo, bé gi¶i m· 2 sÏ x¸c ®Þnh th«ng tin ra L theo y1, y3 vµ Le ®ång thêi ph¶n håi Le vÒ bé gi¶i m· 1 ®Ó lÆp l¹i qu¸ tr×nh trªn. Sau m phÐp lÆp, chuçi sè liÖu ph¸t sÏ ®−îc kh«i phôc bëi mét ng−ìng quyÕt ®Þnh (quyÕt ®Þnh cøng) theo tû lÖ l«ga gÇn ®óng (LLR) L(bk). LLR cho ra bÝt gi¶i m· bk. L(bk) ®−îc biÓu diÔn bëi ph−¬ng tr×nh sau: L(bk) = ln [P (bk= +1)/ P(bk = -1)] Trong ph−¬ng tr×nh nµy, P (bk= +1) vµ P(bk = -1) lµ c¸c xuÊt t−¬ng øng ®Ó bk= +1 vµ bk = -1 . Trong W-CDMA, m· ho¸ kªnh sö dông m· xo¾n cho truyÒn sè liÖu tèc ®é 34
  40. thÊp vµ tÝn hiÖu tho¹i cßn m· turbo ®−îc sö dông cho truyÒn sè liÖu tèc ®é cao 64 kbit/s hoÆc 384 kbit/s . Sau m t−¬ng t¸c Gi¶i ®an xen Gi¶i m· Gi¶i m· Gi¶i ®an xen §an xen §an xen Bé m· ho¸ Turbo Bé gi¶i m· Turbo H×nh 2.14 CÊu h×nh cña bé m· ho¸ Turbo (4) ARQ Trong ph−¬ng ph¸p truyÒn l−u l−îng sè liÖu chuyÓn m¹ch gãi, kiÓm so¸t lçi ®Æc biÖt bëi ARQ lµ mét ®iÒu kiÖn tiªn quyÕt v× cÇn ph¶i ®¶m b¶o truyÒn kh«ng cã lçi. Ngoµi ra, nã cÇn ph¶i ®−îc sö dông kÕt hîp víi mét FEC ( gi¶i m· söa lçi b»ng FEC tr−íc khi ph¸t hiÖn lçi b»ng ARQ). H×nh 2.16 minh ho¹ nguyªn lý cña ARQ lai ghÐp. ARQ ®−îc sö dông trong ®iÒu khiÓn ®−êng truyÒn v« tuyÕn (RLC) theo 3GPP lµ ARQ lai ghÐp d¹ng c¬ b¶n I ( mét kü thuËt truyÒn l¹i mµ trong ®ã sè liÖu cña c¸c gãi ®−îc ph¸t l¹i lµ gièng nh− gãi gèc). T¹i ®iÓm ph¸t, ARQ d¹ng c¬ b¶n I ¸p dông m· ho¸ ph¸t hiÖn lçi vµ FEC víi chuçi tÝn hiÖu tin tøc ®Ó ph¸t. T¹i ®iÓm thu, gãi tin thu sÏ ®−îc gi¶i m· söa lçi, sau khi c¸c lçi ®−îc ph¸t hiÖn bëi c¸c m· ph¸t hiÖn lçi. NÕu t×m thÊy bÊt cø lçi nµo, gãi tin cã lçi sÏ bÞ bá ®i vµ yªu cÇu truyÒn l¹i ®−îc ph¶n håi tíi m¸y ph¸t. Qu¸ tr×nh nµy ®−îc lÆp l¹i ®Õn khi kh«ng ph¸t hiÖn ®−îc lçi nµo n÷a vµ nã t¹o ra kh¶ n¨ng truyÒn kh«ng cã lçi. Theo c¸ch nµy, ARQ d¹ng c¬ b¶n I sö dông FEC kÕt hîp víi ARQ ®Ó thùc hiÖn gi¶i m· söa lçi −u tiªn cho ph¸t hiÖn lçi, nhê ®ã cã thÓ gi¶m tû lÖ lçi gãi tin vµ c¶i thiÖn c¸c ®Æc tÝnh truyÒn dÉn. 2.2.4.2 Phèi hîp tèc ®é Phèi hîp tèc ®é cã nghÜa lµ lÆp hoÆc chÝch bá c¸c ký hiÖu ë kªnh truyÒn t¶i (TrCH) ®Ó ®¹t ®−îc tèc ®é ký hiÖu nh− nhau cho c¸c kªnh cã tèc ®é bÝt kh¸c nhau ë c¸c cÊu h×nh v« tuyÕn kh¸c nhau. Líp cao h¬n (trong cÊu tróc giao thøc) sÏ Ên ®Þnh thuéc tÝnh phèi hîp tèc ®é cho tõng kªnh truyÒn t¶i. Thuéc tÝnh nµy lµ b¸n cè ®Þnh vµ 35
  41. chØ cã thÓ thay ®æi theo th«ng b¸o cña líp cao. Thuéc tÝnh phèi hîp tèc ®é ®−îc sö dông ®Ó tÝnh sè bÝt cÇn lÆp hoÆc trÝch bá. Trong W-CDMA, ta sÏ xÐt qu¸ tr×nh trÝch bá ®èi víi m· Turbo ®Ó lµm vÝ dô cho phèi hîp tèc ®é. TrÝch bá ®Ó phèi hîp tèc ®é ¸p dông riªng rÏ cho y vµ y’. TrÝch bá kh«ng ¸p dông cho x nªn cÇn t¸ch riªng c¸c chuçi bit x, y vµ y’. Chøc n¨ng ph©n t¸ch bÝt sÏ trong suèt ®èi víi c¸c TrCH kh«ng ®−îc m· hãa, c¸c kªnh TrCH m· hãa xo¾n vµ c¸c kªnh m· hãa Turbo ®−îc lÆp. Qu¸ tr×nh ph©n t¸ch bÝt vµ thu thËp ®−îc minh häa ë h×nh 2.15. M· hãa Ph©n x 111110101 kªnh t¸ch 11x11010x y r = 1/3 bit ThuËt to¸n phèi y’ hîp tèc ®é 11x11010x H×nh 2.15 TrÝch bá c¸c kªnh TrCH ®−îc m· hãa Turbo 2.2.4.3 TPC nhanh dùa trªn phÐp ®o SIR (1) T¸c dông cña ®iÒu chØnh ( ®iÒu khiÓn) c«ng suÊt ph¸t ViÖc ®iÒu chØnh c«ng suÊt lµ rÊt cÇn thiÕt ®Ó mét hÖ thèng W-CDMA ho¹t ®éng tèt v× tÊt c¶ c¸c thuª bao W-CDMA ®Òu chia sÎ cïng mét b¨ng tÇn v« tuyÕn nhê viÖc sö dông c¸c m· t¹p ©m gi¶ ngÉu nhiªn vµ do ®ã mçi thuª bao ®−îc xem nh− t¹p ©m ngÉu nhiªn ®èi víi c¸c thuª bao kh¸c. Qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt ®−îc thùc hiÖn ®Ó gi¶i quyÕt bµi to¸n "xa-gÇn" vµ ®Ó t¨ng tèi ®a dung l−îng. §iÒu chØnh c«ng suÊt tøc lµ c«ng suÊt ph¸t tõ mçi thuª bao ®−îc ®iÒu chØnh ®Ó sao cho c«ng suÊt thu cña mäi thuª bao ë tr¹m gèc lµ b»ng nhau ( nÕu kh«ng kÓ ®Õn c¸c lo¹i t¹p ©m kh¸c mµ chØ xÐt ®Õn suy hao truyÒn lan v« tuyÕn th× qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt sÏ ®iÒu chØnh ®Ó thuª bao ë xa tr¹m gèc sÏ ph¸t c«ng suÊt lín h¬n thuª bao ë gÇn tr¹m gèc). 36
  42. (2) §iÒu chØnh c«ng suÊt trªn ®−êng truyÒn vÒ (a) Th¨m dß truy nhËp Mét vÊn ®Ò cÇn ph¶i gi¶i quyÕt ngay trong viÖc ®iÒu chØnh c«ng suÊt ®ã lµ c«ng suÊt ph¸t ban ®Çu cña m¸y di ®éng. Tr−íc khi m¸y di ®éng thiÕt lËp liªn hÖ víi tr¹m gèc, m¸y di ®éng kh«ng thÓ ®−îc ®iÒu chØnh c«ng suÊt bëi tr¹m gèc. Nh− vËy, c©u hái ®Æt ra lµ khi m¸y di ®éng míi b¾t ®Çu thö truy nhËp vµo tr¹m gèc th× møc c«ng suÊt nµo m¸y di ®éng nªn sö dông ®Ó ph¸t yªu cÇu cña nã ? ë thêi ®iÓm nµy, tr¹m gèc vÉn ch−a t¹o ra sù liªn l¹c víi thuª bao di ®éng vµ tr¹m gèc kh«ng biÕt vÞ trÝ cña thuª bao di ®éng. Cã hai lùa chän: lùa chän thø nhÊt lµ m¸y di ®éng cã thÓ thö truy nhËp tíi tr¹m gèc víi mét c«ng suÊt cao. C«ng suÊt cao nh− vËy sÏ lµm t¨ng kh¶ n¨ng tr¹m gèc thu ®−îc yªu cÇu truy nhËp cña m¸y di ®éng. Tuy nhiªn, nh−îc ®iÓm cña viÖc ph¸t c«ng suÊt khëi ®Çu cao ®ã lµ c«ng suÊt nµy sÏ g©y nhiÔu tíi c¸c thuª bao kh¸c hiÖn ®ang ®−îc qu¶n lý trong «. Lùa chän thø hai lµ m¸y di ®éng cã thÓ yªu cÇu truy nhËp tr¹m gèc víi mét c«ng suÊt ph¸t thÊp. C«ng suÊt thÊp nh− vËy sÏ lµm gi¶m kh¶ n¨ng tr¹m gèc thu ®−îc yªu cÇu truy nhËp cña m¸y di ®éng. Nh−ng −u ®iÓm lµ m¸y di ®éng nµy sÏ kh«ng g©y nhiÔu nhiÒu tíi c¸c thuª bao kh¸c. Gi¶i ph¸p ®−îc chän lµ khi m¸y di ®éng míi b¾t ®Çu thö truy nhËp hÖ thèng nã ph¸t mét chuçi c¸c th¨m dß truy nhËp. C¸c th¨m dß truy nhËp lµ mét chuçi møc c«ng suÊt ph¸t t¨ng dÇn. M¸y di ®éng ph¸t th¨m dß truy nhËp ®Çu tiªn cña nã ë mét møc c«ng suÊt t−¬ng ®èi thÊp, sau ®ã nã ®îi mét ®¸p øng ph¶n håi tõ tr¹m gèc. NÕu sau mét kho¶ng thêi gian tuú ý m¸y di ®éng kh«ng thu ®−îc mét b¶n tin x¸c nhËn tõ tr¹m gèc th× m¸y di ®éng ph¸t th¨m dß truy nhËp thø hai víi mét c«ng suÊt h¬i cao h¬n. Qu¸ tr×nh nµy sÏ lÆp l¹i cho ®Õn khi m¸y di ®éng thu ®−îc b¶n tin x¸c nhËn ph¶n håi tõ tr¹m gèc. Ngoµi ra, m¸y di ®éng cßn sö dông møc c«ng suÊt nã thu ®−îc tõ tr¹m gèc ®Ó −íc tÝnh c«ng suÊt ban ®Çu cña nã. Nãi c¸ch kh¸c, nÕu m¸y di ®éng nhËn ®−îc mét tÝn hiÖu m¹nh tõ tr¹m gèc th× nã cho r»ng tr¹m gèc ë gÇn vµ nh− vËy nã sÏ ph¸t khëi ®Çu víi mét møc c«ng suÊt t−¬ng ®èi thÊp. NÕu m¸y di ®éng nhËn ®−îc mét tÝn hiÖu yÕu tõ tr¹m gèc th× nã cho r»ng tr¹m gèc ë xa vµ nh− vËy nã sÏ ph¸t khëi ®Çu víi mét møc c«ng suÊt t−¬ng ®èi cao. 37
  43. (b) Vßng ®iÒu khiÓn më Qu¸ tr×nh ®· m« t¶ ë trªn ®−îc gäi lµ qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më, ®ã chØ lµ mét qu¸ tr×nh ho¹t ®éng ®iÒu khiÓn m¸y di ®éng vµ kh«ng liªn quan g× ®Õn tr¹m gèc. Qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn theo vßng më nµy diÔn ra liªn tôc sau khi tr¹m gèc x¸c nhËn yªu cÇu truy nhËp cña m¸y di ®éng vµ sau khi m¸y di ®éng b¾t ®Çu ph¸t trªn mét kªnh l−u l−îng. Sau khi mét cuéc gäi ®−îc thiÕt lËp vµ khi m¸y di ®éng di chuyÓn trong ph¹m vi «, suy hao ®−êng truyÒn gi÷a m¸y di ®éng vµ tr¹m gèc sÏ liªn tôc thay ®æi. KÕt qu¶ lµ c«ng suÊt thu t¹i m¸y di ®éng sÏ thay ®æi vµ ho¹t ®éng ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më sÏ liªn tôc gi¸m s¸t c«ng suÊt thu cña m¸y di ®éng pr vµ sÏ tiÕp tôc ®iÒu chØnh c«ng suÊt ph¸t cña m¸y di ®éng. Mét chó ý quan träng lµ qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më nh− ®· m« t¶ ë trªn dùa trªn sù −íc tÝnh suy hao ®−êng truyÒn ®i. Qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt nµy ®−îc sö dông ®Ó bï cho nh÷ng thay ®æi chËm vµ c¸c ¶nh h−ëng cña hiÖu øng che ch¾n (log-normal), trong ®ã cã mét sù t−¬ng quan gi÷a c¸c suy hao trªn ®−êng truyÒn ®i vµ ®−êng truyÒn vÒ. Tuy nhiªn, do c¸c ®−êng truyÒn ®i vµ vÒ th−êng sö dông c¸c tÇn sè kh¸c nhau (FDD), qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më lµ kh«ng ®ñ vµ qu¸ chËm ®Ó bï cho hiÖn t−îng pha ®inh Rayleigh nhanh. L−u ý r»ng hiÖn t−îng pha ®inh Rayleigh nhanh lµ phô thuéc vµo tÇn sè vµ x¶y ra trªn mçi kho¶ng nöa b−íc sãng. Nãi c¸ch kh¸c, do hiÖn t−îng pha ®inh Rayleigh nhanh lµ phô thuéc vµo tÇn sè, chóng ta kh«ng thÓ sö dông qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më ( trong ®ã gi¶ thiÕt suy hao trªn ®−êng truyÒn h−íng ®i b»ng víi suy hao ®−êng truyÒn h−íng vÒ ) ®Ó bï cho hiÖn t−îng pha ®inh Rayleigh nhanh. (c) Vßng ®iÒu khiÓn khÐp kÝn Qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn ®−îc sö dông ®Ó bï cho nh÷ng dao ®éng vÒ c«ng suÊt do hiÖn t−îng pha ®inh Rayleigh nhanh. Nã lµ mét vßng ®iÒu khiÓn khÐp kÝn trong ®ã liªn quan ®Õn c¶ tr¹m gèc vµ m¸y di déng. Mçi khi m¸y di ®éng chiÕm mét kªnh l−u l−îng vµ b¾t ®Çu th«ng tin víi tr¹m gèc, qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn sÏ ho¹t ®éng cïng víi qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më. Trong qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp, 38
  44. tr¹m gèc liªn tôc gi¸m s¸t ®−êng truyÒn vÒ vµ ®o chÊt l−îng ®−êng truyÒn. NÕu chÊt l−îng ®−êng truyÒn nhËn ®−îc xÊu th× tr¹m gèc sÏ ra lÖnh cho m¸y di ®éng, qua ®−êng truyÒn ®i, ®Ó t¨ng c«ng suÊt. NÕu chÊt l−îng ®−êng truyÒn lµ qu¸ tèt th× cã nghÜa lµ c«ng suÊt trªn ®−êng truyÒn vÒ v−ît møc, trong tr−êng hîp nµy, tr¹m gèc sÏ ra lÖnh cho m¸y di ®éng gi¶m c«ng suÊt. VÒ mÆt nguyªn lý, tû lÖ lçi khung (FER) cã thÓ dïng ®Ó chØ thÞ vÒ chÊt l−îng ®−êng truyÒn. Nh−ng v× cÇn mét thêi gian dµi cho tr¹m gèc tÝch luü ®ñ c¸c bÝt ®Ó tÝnh to¸n FER nªn Eb/No ( hoÆc SIR) ®−îc sö dông lµm th«ng tin ®Ó chØ thÞ chÊt l−îng ®−êng truyÒn vÒ. Qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn trªn ®−êng truyÒn vÒ nh− sau: 1. Tr¹m gèc liªn tôc gi¸m s¸t Eb/No trªn ®−êng truyÒn vÒ 2. NÕu Eb/No lµ qu¸ cao ( tøc lµ nÕu nã v−ît qu¸ mét ng−ìng nhÊt ®Þnh) th× tr¹m gèc ra lÖnh cho m¸y di ®éng gi¶m c«ng suÊt ph¸t. 3. NÕu Eb/No lµ qu¸ thÊp ( tøc lµ nÕu nã rít xuèng d−íi mét ng−ìng nhÊt ®Þnh) th× tr¹m gèc sÏ ra lÖnh cho m¸y di ®éng t¨ng c«ng suÊt ph¸t. Tr¹m gèc göi c¸c lÖnh ®iÒu chØnh c«ng suÊt tíi m¸y di déng qua ®−êng truyÒn ®i. C¸c lÖnh ®iÒu chØnh c«ng suÊt ®−îc ®Æt trong d¹ng c¸c bÝt ®iÒu chØnh c«ng suÊt (PCBs). L−îng c«ng suÊt cña m¸y di ®éng t¨ng vµ gi¶m trªn mçi PCB th−êng lµ +1 dB vµ -1 dB. V× qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn lµ ®Ó chèng l¹i pha ®inh Rayleigh nhanh nªn ®¸p øng cña m¸y di ®éng víi c¸c lÖnh ®iÒu chØnh c«ng suÊt nµy cÇn ph¶i rÊt nhanh. V× lý do nµy, c¸c PCB ®−îc göi trùc tiÕp trªn kªnh l−u l−îng. Thùc tÕ lµ c¸c bÝt ®−îc Rót trém (Robbed) ra khái kªnh l−u l−îng ®Ó göi c¸c PCB nµy. Cã ba ®iÓm bæ sung cho qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn. C¸c bÝt ®iÒu chØnh c«ng suÊt kh«ng ®−îc b¶o vÖ chèng lçi. Do c¸c PCB ®−îc ghÐp vµo kªnh l−u l−îng h−íng ®i sau bé m· ho¸ xo¾n. V× thÕ, c¸c PCB kh«ng ®−îc b¶o vÖ chèng lçi. §iÒu nµy ®−îc thùc hiÖn ®Ó gi¶m trÔ cè h÷u khi gi¶i m· vµ t¸ch ra c¸c bÝt b¶o vÖ chèng lçi. CÇn nhí lµ ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn ®−îc sö dông ®Ó chèng l¹i hiÖn t−îng pha ®inh Rayleigh nhanh; c¸c PCB kh«ng ®−îc b¶o vÖ chèng lçi ®Ó m¸y di ®éng cã thÓ nhanh chãng thu l¹i PCB vµ ®iÒu chØnh c«ng 39
  45. suÊt ph¸t cña nã cho phï hîp. HËu qu¶ lµ x¸c suÊt lçi bÝt ®èi víi kªnh phô ®iÒu chØnh c«ng suÊt cã thÓ cao h¬n so víi kªnh l−u l−îng nÕu kh«ng cã sù dù phßng ®Æc biÖt. §iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn cã mét vßng trong vµ mét vßng ngoµi. §Õn ®©y chóng ta míi chØ m« t¶ vßng trong cña qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng kÝn. TiÒn ®Ò cña qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn vßng trong lµ cã tån t¹i mét ng−ìng SIR ®−îc x¸c ®Þnh tr−íc bëi c¸c quyÕt ®Þnh t¨ng gi¶m c«ng suÊt ®−îc t¹o ra. Do chóng ta lu«n cè duy tr× mét FER cã thÓ chÊp nhËn ®−îc vµ do trong mét m«i tr−êng di ®éng kh«ng cã sù t−¬ng quan mét-mét gi÷a FER vµ Eb/No, nªn gi¸ trÞ ng−ìng Eb/No cÇn ph¶i ®−îc ®iÒu chØnh ®éng ®Ó duy tr× mét FER cã thÓ chÊp nhËn ®−îc. ViÖc ®iÒu chØnh ng−ìng Eb/No nµy ( ®· sö dông bëi ®iÒu chØnh c«ng suÊt vßng trong) ®−îc xem nh− vßng ngoµi cña qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn (xem h×nh 2.16). Qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn vßng ngoµi kh«ng ®−îc qui ®Þnh theo tiªu chuÈn vµ mçi nhµ s¶n xuÊt c¬ së h¹ tÇng tù do thùc hiÖn c¸c thuËt to¸n ®iÒu chØnh c«ng suÊt vßng ngoµi cña chÝnh hä. L−u ý r»ng c¸c thuËt to¸n nµy hÇu nh− lu«n lµ ®éc quyÒn cña nhµ s¶n suÊt . Vßng trong 1. §o Eb/No Ng−ìng Vßng Ngoμi 2. So s¸nh víi Eb/No §iÒu chØnh Eb/No ng−ìng ng−ìng Eb/No 3. QuyÕt ®Þnh gi¸ trÞ PCB cÇn göi ®i H×nh 2.16 Vßng ®iÒu khiÓn trong vµ vßng ®iÒu khiÓn ngoµi §iÓm cuèi cïng liªn quan tíi sù ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn trong qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm. Trong qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm mét m¸y di ®éng duy tr× liªn l¹c víi hai hoÆc ba tr¹m gèc khi nã chuyÓn tiÕp gi÷a chóng. Trong thêi gian chuyÓn giao mÒm, m¸y di ®éng thu c¸c lÖnh ®iÒu chØnh c«ng suÊt tõ hai hoÆc ba tr¹m gèc vµ c¸c lÖnh nµy cã thÓ cã sù xung ®ét (tøc lµ, mét tr¹m gèc cã thÓ yªu cÇu m¸y di ®éng t¨ng c«ng suÊt trong khi c¸c tr¹m gèc kh¸c l¹i cã thÓ yªu cÇu m¸y di ®éng gi¶m c«ng suÊt). Trong t×nh huèng nµy, m¸y di ®éng tu©n theo qui luËt sau: nÕu bÊt cø mét tr¹m gèc nµo ra lÖnh cho m¸y di ®éng gi¶m 40
  46. c«ng suÊt, th× m¸y di ®éng sÏ gi¶m c«ng suÊt. M¸y di ®éng sÏ chØ t¨ng c«ng suÊt nÕu tÊt c¶ c¸c tr¹m gèc liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm ra lÖnh cho m¸y di ®éng t¨ng c«ng suÊt. (d) Qu¸ tr×nh thùc hiÖn vßng ®iÒu khiÓn më vµ vßng ®iÒu khiÓn khÐp kÝn C«ng suÊt ph¸t cña m¸y di ®éng lµ mét hµm cña qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më vµ vßng khÐp kÝn cña hÖ thèng. C¸c h×nh 2.17(a) vµ 2.17(b) chØ ra qu¸ tr×nh thùc hiÖn cña l−îc ®å ®iÒu chØnh c«ng suÊt ®−êng truyÒn vÒ. §èi víi qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn, tr¹m gèc cã toµn bé vßng ®iÒu khiÓn ngoµi vµ mét phÇn cña vßng ®iÒu khiÓn trong; m¸y di ®éng cã c¸c phÇn kh¸c cña vßng ®iÒu khiÓn trong. §èi víi qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më, toµn bé phÇn ®iÒu khiÓn theo vßng më n»m trong m¸y di ®éng. Trong h×nh 2.17(a), tr¹m gèc thu tÝn hiÖu ®−êng truyÒn vÒ tõ m¸y di ®éng. §Çu tiªn tr¹m gèc gi¶i ®iÒu chÕ vµ −íc tÝnh FER cña ®−êng truyÒn vÒ. 41
  47. Anten thu Anten ph¸t Tr¹m gèc Kªnh l−u l−îng h−íng ®i M¸y ph¸t ¦íc tÝnh Eb/No ¦íc tÝnh QuyÕt ®Þnh: Eb/No Vßng ngoμi NÕu gi¸ trÞ −íc tÝnh > ng−ìng th× PCB = 1(-1dB). ChØnh ng−ìng Gi¶i ®iÒu ¦íc tÝnh NÕu gi¸ trÞ −íc tÝnh < vßng ngoµi chÕ FER ng−ìng th× PCB = 0(+1dB) Th«ng tin vÒ Ng−ìng Eb/No chÊt l−îng H×nh 2.17 (a) C¸c chøc n¨ng ®iÒu chØnh c«ng suÊt ®−êng truyÒn vÒ ®−îc thùc hiÖn bëi tr¹m gèc Anten thu Anten ph¸t M¸y di ®éng Kªnh l−u l−îng h−íng vÒ M¸y ph¸t Møc c«ng suÊt Vßng khÐp kÝn ph¸t (Pt) ®−îc sö QuyÕt ®Þnh: dông trong chu kú NÕu PCB = 0 1,25 ms th× + 1 dB NÕu PCB = 1 th× - 1 dB Tæng tÊt c¶ c¸c gi¸ trÞ hiÖu C¸c bÝt kªnh chØnh th¨m dß truy nhËp (dB) l−u l−îng −íc tÝnh c«ng suÊt thu tæng H×nh 2.17 (b) C¸c chøc n¨ng ®iÒu chØnh c«ng suÊt ®−êng truyÒn vÒ ®−îc thùc hiÖn bëi m¸y di ®éng 42
  48. Th«ng tin nµy trªn chÊt l−îng khung ®−êng truyÒn vÒ ®−îc dÉn tíi mét thiÕt bÞ tÝnh ng−ìng, ®Ó ®iÒu chØnh ng−ìng Eb/No dùa trªn chÊt l−îng khung thu ®−îc. §ång thêi, tr¹m gèc còng t¹o ra mét gi¸ trÞ Eb/No −íc tÝnh cña ®−êng truyÒn vÒ. Sau ®ã gi¸ trÞ Eb/No vµ gi¸ trÞ Eb/No −íc tÝnh ®−îc so s¸nh. NÕu gi¸ trÞ −íc tÝnh lín h¬n gi¸ trÞ ng−ìng th× Eb/No cña ®−êng truyÒn lµ cao h¬n gi¸ trÞ cÇn thiÕt ®Ó duy tr× mét chÊt l−îng khung tèt; theo ®ã mét PCB cã gi¸ trÞ 1 ®−îc göi ®i ®Ó ra lÖnh cho m¸y di ®éng gi¶m c«ng suÊt. NÕu gi¸ trÞ −íc tÝnh lµ nhá h¬n gi¸ trÞ ng−ìng th× Eb/No cña ®−êng truyÒn lµ thÊp h¬n gi¸ trÞ cÇn thiÕt ®Ó duy tr× mét chÊt l−îng khung tèt; theo ®ã mét PCB cã gi¸ trÞ 0 ®−îc göi ®i ®Ó ra lÖnh cho m¸y di ®éng t¨ng c«ng suÊt. C¸c PCB ®−îc ghÐp vµo kªnh l−u l−îng h−íng ®i vµ ®−îc ph¸t tíi m¸y di ®éng. VÒ phÝa m¸y di ®éng (xem h×nh 2.17(b)), m¸y di ®éng thu tÝn hiÖu ®−êng truyÒn ®i. Nã kh«i phôc PCB vµ dùa trªn PCB ®Ó ®−a ra quyÕt ®Þnh t¨ng c«ng suÊt lªn 1 dB hoÆc gi¶m c«ng suÊt ®i 1 dB. ViÖc quyÕt ®Þnh lµ sù hiÖu chØnh theo vßng khÐp kÝn. Sù hiÖu chØnh ®−îc kÕt hîp víi c¸c gi¸ trÞ ë vßng më vµ kÕt qu¶ sau khi kÕt hîp ®−îc dÉn ®Õn m¸y ph¸t ®Ó nã cã thÓ ph¸t ë mét møc c«ng suÊt phï hîp. (3) §iÒu chØnh c«ng suÊt trªn ®−êng truyÒn ®i Trong tr−êng hîp lý t−ëng, viÖc ®iÒu chØnh c«ng suÊt lµ kh«ng cÇn thiÕt trong ®−êng truyÒn ®i. Lý do lµ tr¹m gèc ®ang ph¸t tÊt c¶ c¸c kªnh nhÊt qu¸n trong cïng mét b¨ng tÇn RF. Tuy nhiªn, trong thùc tÕ, mét m¸y di ®éng riªng cã thÓ ë gÇn mét nguån nhiÔu nghiªm träng vµ ph¶i chÞu mét nhiÔu nÒn lín, hoÆc mét m¸y di ®éng cã thÓ chÞu mét suy hao ®−êng truyÒn lín trªn tÝn hiÖu tæng hîp thu ®−îc ngoµi t¹p ©m nhiÖt . Nh− vËy, viÖc ®iÒu chØnh c«ng suÊt h−íng ®i lµ vÉn cÇn thiÕt. Tuy nhiªn, nãi chung yªu cÇu ®iÒu chØnh c«ng suÊt ®èi víi ®−êng truyÒn ®i lµ kh«ng nghiªm ngÆt nh− yªu cÇu ®èi víi ®−êng truyÒn vÒ. Tiªu chuÈn qui ®Þnh m¸y di ®éng ph¶i b¸o c¸o ph¶n håi tíi tr¹m gèc chÊt l−îng cña ®−êng truyÒn ®i. M¸y di ®éng liªn tôc gi¸m s¸t FER cña ®−êng truyÒn ®i vµ nã b¸o c¸o FER nµy vÒ tr¹m gèc trong mét b¶n tin ®−îc gäi lµ b¶n tin b¸o c¸o phÐp ®o c«ng suÊt (PMRM). Nã cã thÓ göi b¶n tin nµy theo mét trong hai c¸ch sau: mét c¸ch lµ m¸y di ®éng b¸o c¸o th−êng kú PMRM vµ c¸ch thø hai lµ m¸y di ®éng chØ b¸o c¸o PMRM 43
  49. khi FER v−ît qu¸ mét ng−ìng nhÊt ®Þnh. Tr¹m gèc nhËn biÕt chÊt l−îng cña ®−êng truyÒn ®i, sau ®ã cã thÓ ®iÒu chØnh c«ng suÊt ph¸t cña nã tíi m¸y di ®éng. ThuËt to¸n chÝnh x¸c cña qu¸ tr×nh x¸c ®Þnh c«ng suÊt mét lÇn n÷a l¹i tuú thuéc vµo c¸c nhµ s¶n xuÊt cÊu tróc h¹ tÇng riªng biÖt. Qu¸ tr×nh nµy hÇu nh− lu«n lµ ®éc quyÒn cña mçi nhµ s¶n xuÊt. 2.2.5 Ph©n tËp ®a d¹ng Trong c¸c hÖ thèng ®iÒu chÕ b¨ng hÑp nh− hÖ thèng FM t−¬ng tù ®· sö dông trong hÖ thèng di ®éng thÕ hÖ thø nhÊt th× hiÖn t−îng truyÒn lan ®a ®−êng ( nhiÒu tia sãng truyÒn theo c¸c ®−êng kh¸c nhau, hiÖn t−îng nµy cßn ®−îc gäi lµ hiÖn t−îng truyÒn lan nhiÒu tia) g©y ra nhiÒu hiÖn t−îng pha ®inh nghiªm träng. TÝnh nghiªm träng cña pha ®inh nhiÒu tia ®−îc gi¶m ®i trong ®iÒu chÕ b¨ng réng W-CDMA v× c¸c tÝn hiÖu truyÒn qua c¸c ®−êng kh¸c nhau ®−îc thu nhËn mét c¸ch ®éc lËp. Nh−ng hiÖn t−îng pha ®inh vÉn th−êng x¶y ra trong hÖ thèng nµy do kh«ng thÓ lo¹i bá hoµn toµn ®−îc hiÖn t−îng pha ®inh nhiÒu tia, v× khi hiÖn t−îng pha ®inh nhiÒu tia th−êng xuyªn x¶y ra th× bé gi¶i ®iÒu chÕ kh«ng thÓ xö lý tÝn hiÖu thu mét c¸ch ®éc lËp. Ph©n tËp lµ mét biÖn ph¸p tèt ®Ó lµm gi¶m pha ®inh, cã ba lo¹i ph©n tËp lµ ph©n tËp thêi gian, ph©n tËp tÇn sè vµ ph©n tËp kh«ng gian. Ph©n tËp thêi gian ®−îc thùc hiÖn nhê viÖc sö dông ph−¬ng ph¸p ®an xen vµ c¸c m· söa lçi (®· ®Ò cËp ë phÇn tr−íc). HÖ thèng W-CDMA thùc hiÖn ph©n tËp tÇn sè b»ng c¸ch tr¶i n¨ng l−îng tÝn hiÖu ra mét b¨ng tÇn réng trong khi pha ®inh lùa chän tÇn sè th−êng chØ cã ¶nh h−ëng trong mét ®é réng b¨ng tÇn 200- 300kHz. Ph©n tËp kh«ng gian hay ph©n tËp theo ®−êng truyÒn cã thÓ ®−îc thùc hiÖn theo ba c¸ch sau: - ThiÕt lËp nhiÒu ®−êng tÝn hiÖu (chuyÓn giao mÒm) ®Ó kÕt nèi m¸y di ®éng víi hai hoÆc nhiÒu BS. - Sö dông m«i tr−êng truyÒn lan ®a ®−êng nhê chøc n¨ng tr¶i phæ nh− m¸y thu quÐt (Rake receiver ) sÏ thu vµ tæ hîp c¸c tÝn hiÖu ph¸t víi c¸c thêi gian trÔ ph¸t kh¸c nhau. - §Æt nhiÒu anten t¹i BS. C¸c lo¹i ph©n tËp ®Ó n©ng cao chÊt l−îng cña hÖ thèng W- CDMA ®−îc tr×nh bµy trong h×nh 2.18 vµ ®−îc tãm t¾t nh− sau: 44
  50. - Ph©n tËp thêi gian - Xen kÏ m·, m· ph¸t hiÖn vµ söa lçi. - Ph©n tËp tÇn sè - TÝn hiÖu b¨ng réng 5MHz . - Ph©n tËp kh«ng gian ( ph©n tËp theo ®−êng truyÒn ) - Sö dông hai anten thu t¹i BS, m¸y thu quÐt ®a ®−êng (RAKE) vµ kÕt nèi víi nhiÒu BS ( chuyÓn giao mÒm ). 5MHz Ph©n tËp thêi gian Ph©n tËp kh«ng gian H×nh 2.18 C¸c lo¹i ph©n tËp trong W-CDMA Ph©n tËp anten (ph©n tËp kh«ng gian ) cã thÓ ®−îc ¸p dông dÔ dµng cho c¶ c¸c hÖ thèng FDMA vµ TDMA. Ph©n tËp theo thêi gian cã thÓ ®−îc ¸p dông ®èi víi tÊt c¶ c¸c hÖ thèng sè cã tèc ®é m· truyÒn dÉn cao ®¸p øng ®−îc yªu cÇu cho thñ tôc söa lçi. Nh−ng c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c chØ cã thÓ ®−îc ¸p dông dÔ dµng trong hÖ thèng W- CDMA. Ph¹m vi réng cña ph©n tËp kh«ng gian (ph©n tËp theo ®−êng truyÒn ) cã thÓ ®−îc cung cÊp bëi ®Æc tÝnh duy nhÊt cña chuçi trùc tiÕp ë hÖ thèng W-CDMA vµ møc ®é ph©n tËp cao sÏ ®em l¹i chÊt l−îng tèt h¬n trong m«i tr−êng nhiÔu di ®éng (EMI) lín. Bé ®iÒu khiÓn ®a ®−êng t¸ch ra d¹ng sãng PN nhê sö dông bé t−¬ng quan song song. M¸y di ®éng sö dông ba bé t−¬ng quan, cßn BS sö dông bèn bé t−¬ng quan. M¸y thu cã bé t−¬ng quan song song gäi lµ m¸y thu quÐt (m¸y thu RAKE), nã t×m thu tÝn hiÖu qua mçi ®−êng, tæ hîp vµ gi¶i ®iÒu chÕ tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu thu ®−îc. HiÖn t−îng pha ®inh cã thÓ x¶y ra trong mçi tÝn hiÖu thu nh−ng kh«ng cã sù t−¬ng quan gi÷a c¸c 45
  51. ®−êng thu. V× vËy, tæ hîp cña c¸c tÝn hiÖu thu ®−îc cã ®é tin cËy rÊt cao,v× kh¶ n¨ng x¶y ra hiÖn t−îng pha ®inh ®ång thêi trong tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu thu lµ cùc kú thÊp. NhiÒu bé t¸ch t−¬ng quan cho phÐp th«ng tin ®ång thêi víi hai BS ®Ó qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm cã sù hç trî cña m¸y di ®éng cã thÓ thùc hiÖn ®−îc. PhÇn d−íi ®©y sÏ giíi thiÖu chi tiÕt h¬n vÒ hai kü thuËt ph©n tËp kh«ng gian ®−îc sö dông trong W-CDMA lµ kü thuËt thu RAKE vµ kü thuËt chuyÓn giao mÒm. 2.2.5.1 Kü thuËt thu RAKE Trong c¸c hÖ thèng tÕ bµo W- CDMA, ®−êng truyÒn tõ tr¹m gèc trong « tíi m¸y di ®éng ( h−íng ®i ) sö dông mét m¸y thu quÐt gåm c¸c bé t−¬ng quan (Correlator) song song ( trong nhiÒu tµi liÖu cßn gäi lµ finger) vµ ®−êng truyÒn tõ m¸y di ®éng ®Õn tr¹m gèc còng sö dông mét m¸y thu nh− vËy nh−ng cã sè bé t−¬ng quan song song nhiÒu h¬n. ThuËt ng÷ quÐt "n bé t−¬ng quan " (n-finger ), cho biÕt sè c¸c ®−êng truyÒn cã thÓ ®−îc tæng hîp lµ n. C¸c m¸y thu quÐt lµm nhiÖm vô ph¸t hiÖn vµ ®o c¸c th«ng sè cña c¸c tÝn hiÖu ®a ®−êng ®Ó cã thÓ ®−îc sö dông cho thu ph©n tËp hoÆc cho c¸c môc ®Ých chuyÓn giao vµ kÕt hîp c¸c ®−êng tÝn hiÖu mét c¸ch nhÊt qu¸n ( tøc lµ ®ång bé tÝn hiÖu) sau khi gi¶i ®iÒu chÕ mçi tÝn hiÖu truyÒn theo mét ®−êng riªng ( tæng hîp sau khi t¸ch sãng ). ViÖc t¸ch vµ ®o c¸c th«ng sè cña c¸c tÝn hiÖu ®a ®−êng ®−îc thùc hiÖn bëi mét " bé thu t×m kiÕm " (searcher receiver) ®· ®−îc lËp tr×nh ®Ó so s¸nh c¸c tÝn hiÖu thu víi c¸c phÇn cña c¸c m· PN kªnh I vµ kªnh Q. C¸c sãng nhiÒu tia tíi m¸y thu g©y ra hiÖn t−îng tù khuÕch ®¹i t¹o thµnh c¸c ®Ønh t−¬ng quan x¶y ra t¹i c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhau. Mét gi¸ trÞ biªn ®é cña ®Ønh tû lÖ víi ®−êng bao cña tÝn hiÖu trªn ®−êng truyÒn vµ thêi gian cña mçi ®Ønh liªn quan tíi tÝn hiÖu ®Õn ®Çu tiªn, nh÷ng yÕu tè nµy ®em l¹i mét phÐp ®o vÒ ®é trÔ cña ®−êng truyÒn. Bëi vËy, trong thiÕt kÕ tiªu chuÈn bao giê còng ®Ò cËp tíi viÖc x¸c ®Þnh bÊt cø ®−êng truyÒn nµo ®ang tån t¹i. V× tÊt c¶ c¸c tr¹m gèc sö dông cïng c¸c m· PN I vµ Q chØ kh¸c nhau vÒ bï pha cña m· nªn kh«ng chØ c¸c tÝn hiÖu ®a ®−êng mµ cßn c¶ c¸c tr¹m gèc kh¸c sÏ ®−îc ph¸t hiÖn bëi sù t−¬ng quan ( trong mét "cöa sæ t×m kiÕm " kh¸c nhau cña c¸c thêi ®iÓm ®Õn) víi c¸c phÇn trong c¸c m· t−¬ng øng víi c¸c tr¹m gèc ®· ®−îc chän. Nh− vËy, bé thu t×m kiÕm cã thÓ l−u gi÷ mét b¶ng c¸c tÝn hiÖu ®a ®−êng m¹nh vµ/hoÆc c¸c tÝn hiÖu tr¹m 46
  52. gèc ®Ó cã thÓ kÕt hîp ph©n tËp hoÆc ®Ó cho c¸c môc ®Ých chuyÓn giao. §Ó h÷u dông, b¶ng nµy cÇn ph¶i ghi thêi gian ®Õn, c−êng ®é tÝn hiÖu vµ bï m· PN t−¬ng øng. Trªn ®−êng truyÒn vÒ, m¸y thu cña tr¹m gèc ®−îc Ên ®Þnh ®Ó b¸m theo mét m¸y ph¸t di ®éng nhÊt ®Þnh sö dông c¸c thêi ®iÓm ®Õn vµ chuçi bï 0 (zero-offset ) trªn kªnh m· I vµ Q ®Ó x¸c ®Þnh viÖc t×m kiÕm c¸c tÝn hiÖu di ®éng tõ c¸c thuª bao liªn l¹c víi tr¹m gèc ®ã. Bé thu t×m kiÕm t¹i tr¹m gèc cã thÓ nhËn biÕt tÝn hiÖu cña m¸y di ®éng cÇn thu b»ng chuçi bï m· PN dµi ngÉu nhiªn ho¸ duy nhÊt cña nã, tr−íc khi b¾t ®Çu qu¸ tr×nh truyÒn dÉn sè liÖu hoÆc tho¹i trªn ®−êng truyÒn mét ®o¹n bÝt më ®Çu ®Æc biÖt ®−îc sö dông cho môc ®Ých ®ã. Khi tiÕn hµnh cuéc gäi, bé thu t×m kiÕm cã kh¶ n¨ng gi¸m s¸t c−êng ®é cña c¸c tÝn hiÖu ®a ®−êng tõ m¸y di ®éng ®Õn tr¹m gèc vµ sö dông nhiÒu h¬n mét ®−êng nhê viÖc kÕt hîp ph©n tËp. Bé thu t−¬ng quan 1 TrÔ Bé tæng Bé thu t−¬ng quan 2 TrÔ hîp Bé thu t−¬ng quan 3 TrÔ Bé thu t×m kiÕm H×nh 2.19 M¸y thu quÐt (Rake receiver) 2.2.5.2 Kü thuËt chuyÓn giao mÒm Trong m«i tr−êng th«ng tin di ®éng, khi mét thuª bao di chuyÓn tõ vïng phñ sãng cña mét tr¹m gèc tíi vïng phñ sãng cña mét tr¹m gèc kh¸c, mét qu¸ tr×nh chuyÓn giao x¶y ra ®Ó chuyÓn tiÕp ®−êng th«ng tin tõ mét tr¹m gèc ®Õn tr¹m tiÕp theo. HÖ thèng W- CDMA hç trî c¸c qu¸ tr×nh chuyÓn giao kh¸c nhau. ë phÇn nµy chóng ta sÏ t×m hiÓu vÒ c¸c qu¸ tr×nh chuyÓn giao nµy, ®Æc biÖt lµ qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm (soft handoff) vµ chuyÓn giao rÊt mÒm (softer handoff) cïng víi t¸c dông chèng pha ®inh cña c¸c qu¸ tr×nh chuyÓn giao nµy. 47
  53. Thø nhÊt lµ qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm (soft handoff). Trong phÇn tr−íc, chóng ta ®· ®Ò cËp ng¾n gän lµ W-CDMA sö dông chuyÓn giao mÒm trong ®ã trong thêi gian chuyÓn giao mét m¸y di ®éng ®ång thêi duy tr× liªn l¹c víi hai hoÆc ba tr¹m gèc. Khi m¸y di ®éng di chuyÓn tõ « hiÖn t¹i ( « nguån ) tíi « tiÕp theo (« ®Ých ), sù liªn l¹c trªn kªnh l−u l−îng ®−îc duy tr× ®ång thêi víi c¶ hai «. H×nh 2.20(a) vµ h×nh 2.20(b) minh ho¹ c¸c ®−êng truyÒn ®ång thêi trong thêi gian chuyÓn giao mÒm. Trªn ®−êng truyÒn ®i ( xem h×nh 2.20(a)), m¸y di ®éng sö dông m¸y thu quÐt ®Ó gi¶i ®iÒu chÕ hai tÝn hiÖu riªng biÖt tõ hai tr¹m gèc kh¸c nhau. Hai tÝn hiÖu ®−îc kÕt hîp ®Ó t¹o ra mét tÝn hiÖu tæng hîp cã chÊt l−îng tèt h¬n. Trªn ®−êng truyÒn vÒ ( xem h×nh 2.20(b)), tÝn hiÖu ph¸t tõ m¸y di ®éng ®−îc thu bëi c¶ hai tr¹m gèc. Hai « thùc hiÖn gi¶i ®iÒu chÕ tÝn hiÖu riªng biÖt vµ göi c¸c khung ®· gi¶i ®iÒu chÕ ph¶n håi vÒ trung t©m chuyÓn m¹ch di ®éng (MSC). MSC chøa mét bé lùa chän ®Ó lùa chän khung tèt nhÊt trong sè c¸c khung ®−îc göi ph¶n håi vÒ. Thø hai lµ qu¸ tr×nh chuyÓn giao rÊt mÒm ( softer handoff ). Lo¹i chuyÓn giao nµy diÔn ra khi mét m¸y di ®éng di chuyÓn gi÷a hai bé lùa chän kh¸c nhau trong cïng mét «. Trªn kªnh h−íng ®i, m¸y di ®éng thùc hiÖn cïng qu¸ tr×nh kÕt hîp nh− trong chuyÓn giao mÒm. Trong tr−êng hîp nµy, m¸y di ®éng sö dông bé thu quÐt cña nã ®Ó kÕt hîp c¸c tÝn hiÖu thu ®−îc tõ hai cung (sector) kh¸c nhau. Tuy nhiªn, trªn ®−êng truyÒn vÒ, hai cung trong cïng mét « thu ®ång thêi hai tÝn hiÖu tõ m¸y di ®éng. C¸c tÝn hiÖu ®−îc gi¶i ®iÒu chÕ vµ kÕt hîp trong « vµ chØ mét khung ®−îc göi trë l¹i MSC. Thø ba lµ qu¸ tr×nh chuyÓn giao cøng (hard handoff ). HÖ thèng W-CDMA sö dông hai lo¹i chuyÓn giao cøng. ChuyÓn giao W-CDMA tíi W-CDMA diÔn ra khi m¸y di ®éng ®ang chuyÓn tiÕp gi÷a hai sãng mang W-CDMA ( tøc lµ hai kªnh tr¶i phæ ®−îc tËp trung ë c¸c tÇn sè kh¸c nhau). Qu¸ tr×nh chuyÓn giao cøng nµy còng cã thÓ diÔn ra khi m¸y di ®éng chuyÓn tiÕp gi÷a hai hÖ thèng cña hai nhµ khai th¸c kh¸c nhau. §«i khi qu¸ tr×nh chuyÓn giao W-CDMA tíi W-CDMA ®−îc gäi lµ chuyÓn giao D tíi D. MÆt kh¸c, qu¸ tr×nh chuyÓn giao tõ hÖ thèng W-CDMA tíi hÖ thèng t−¬ng tù diÔn ra khi mét cuéc gäi W-CDMA ®−îc chuyÓn giao tíi mét m¹ng t−¬ng tù. Qu¸ tr×nh nµy cã thÓ x¶y ra khi m¸y di ®éng di chuyÓn vµo mét khu vùc mµ ë ®ã cã dÞch vô t−¬ng tù nh−ng kh«ng cã W-CDMA. §«i khi qu¸ tr×nh chuyÓn giao tõ hÖ thèng W-CDMA tíi hÖ thèng t−¬ng tù ®−îc gäi lµ chuyÓn giao D tíi A. 48
  54. §−êng truyÒn ®i MSC ¤ ®Ých ¤ nguån M¸y di ®éng kÕt hîp hai tÝn hiÖu (a) ChuyÓn giao mÒm gi÷a hai tr¹m gèc - ®−êng truyÒn ®i §−êng truyÒn vÒ MSC Lùa chän khung tèt nhÊt Khung ®· gi¶i ®iÒu chÕ Khung ®· gi¶i ®iÒu chÕ Bé chän ¤ ®Ých ¤ nguån M¸y di ®éng (b) ChuyÓn giao mÒm gi÷a hai tr¹m gèc - ®−êng truyÒn vÒ H×nh 2.20 ChuyÓn giao mÒm gi÷a hai tr¹m gèc Tr−íc khi chóng ta miªu t¶ chi tiÕt qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm, cÇn l−u ý mét ®iÒu rÊt quan träng lµ mçi cung (sÐc t¬) trong mét hÖ thèng W-CDMA ®−îc ph©n biÖt víi mét cung kh¸c bëi kªnh hoa tiªu cña cung ®ã. Nh− tr×nh bµy trong h×nh 2.21, kªnh hoa tiªu lµ mét trong sè bèn kªnh l«gic trªn ®−êng truyÒn ®i: Hoa tiªu, t×m gäi, ®ång bé vµ l−u l−îng. Kªnh hoa tiªu cã nhiÖm vô nh− mét " ®Ìn hiÖu " ®èi víi mçi cung vµ trî gióp cho m¸y di ®éng trong viÖc t×m nhËn c¸c kªnh l«gic kh¸c trong cïng mét cung. Kh«ng cã th«ng tin ®−îc chøa ®ùng trong kªnh hoa tiªu ngoµi m· PN ng¾n víi mét chuçi bï (chuçi «pset) ®Æc tr−ng ®−îc Ên ®Þnh cho riªng cung ®ã. L−u ý lµ khi mét chuçi PN céng víi mét chuçi bï nã sÏ trë thµnh mét chuçi PN kh¸c vµ chuçi PN bï nµy lµ trùc giao víi chuçi PN gèc. M· PN ®−îc ph¸t trªn kªnh hoa tiªu sö dông ®Æc tÝnh nµy ®Ó ph©n biÖt b¶n th©n nã víi c¸c cung kh¸c vµ c¸c tr¹m gèc kh¸c. Chuçi bï 49
  55. cña mét chuçi PN kÕt hîp víi mét cung riªng ®−îc chØ ®Þnh b»ng th«ng sè PILOT PN cho cung ®ã. Kªnh l−u l−îng K (cho thuª bao K) Kªnh l−u l−îng 2 (cho thuª bao 2) Kªnh l−u l−îng 1 (cho thuª bao 1) C«ng suÊt Kªnh ®ång bé Kªnh t×m gäi Kªnh hoa tiªu TÇn sè H×nh 2.21 TÝn hiÖu tr¶i phæ ë ®−êng truyÒn ®i trong W-CDMA Mét thuËt ng÷ ®Æc biÖt ®−îc sö dông ®Ó m« t¶ SNR cña kªnh hoa tiªu: n¨ng l−îng chÝp trªn mËt ®é nhiÔu hoÆc Ec/Io. N¨ng l−îng chÝp (n¨ng l−îng trªn mét chÝp) kh¸c víi n¨ng l−îng bÝt trong ®ã "c¸c chÝp" liªn quan tíi c¸c chuçi PN ®−îc tr¶i phæ. V× kh«ng cã th«ng tin b¨ng gèc chøa ®ùng trong kªnh hoa tiªu, nªn kªnh hoa tiªu kh«ng cã qu¸ tr×nh gi¶i tr¶i phæ vµ c¸c bÝt kh«ng ®−îc kh«i phôc. Do ®ã, ®Ó m« t¶ c−êng ®é tÝn hiÖu cña kªnh hoa tiªu, tû sè S/N (SNR) hoÆc Ec/Io ®−îc sö dông. L−u ý r»ng do kªnh hoa tiªu kh«ng ®−îc gi¶i tr¶i phæ nªn Ec/Io duy tr× d−íi møc 1 trong phÇn lín thêi gian. Trong vÝ dô sau ®©y, chóng ta sÏ xem xÐt qu¸ tr×nh chuyÓn giao tõ « nguån tíi « ®Ých. Trong viÖc qu¶n lý qu¸ tr×nh chuyÓn giao, m¸y di ®éng l−u gi÷ trong bé nhí cña nã bèn danh s¸ch riªng cña c¸c sÐc t¬ trong tr¹m gèc d−íi d¹ng c¸c tËp danh s¸ch. Cã bèn lo¹i tËp danh s¸ch lµ tËp ho¹t ®éng (active set), tËp dù tuyÓn (candidate set ), tËp l©n cËn ( neighbor set ) vµ tËp d− (remaining set). TËp ho¹t ®éng (A) chøa c¸c kªnh hoa tiªu cña c¸c sÐc t¬ ®ang th«ng tin víi m¸y di ®éng trªn c¸c kªnh l−u l−îng. TËp dù tuyÓn chøa c¸c kªnh hoa tiªu cã Ec/Io ®ñ lín ®Ó lµm cho chóng trë thµnh c¸c kªnh dù tuyÓn ( cã thÓ chän ) cho chuyÓn giao.TËp l©n cËn (N) chøa c¸c kªnh hoa tiªu n»m trong danh s¸ch kªnh l©n cËn ( l¸ng giÒng ) cña sÐc t¬ ®ang phôc vô th«ng tin cho m¸y di ®éng. TËp d− (R) chøa tÊt c¶ c¸c kªnh hoa tiªu cßn l¹i trong hÖ thèng ®èi víi tÇn sè 50
  56. sãng mang W-CDMA, trõ c¸c kªnh hoa tiªu ®ang n»m trong c¸c tËp ho¹t ®éng, dù tuyÓn vµ l©n cËn. Nh− tr×nh bµy trong h×nh 2.22, m¸y di ®éng di chuyÓn tõ vïng phñ sãng cña « nguån A tíi vïng phñ sãng cña « ®Ých B. Sau ®©y lµ mét chuçi c¸c b−íc trong qu¸ tr×nh chuyÓn giao nµy: 1. ë ®©y m¸y di ®éng chØ ®ang ®−îc phôc vô bëi « A vµ tËp ho¹t ®éng cña nã chØ chøa kªnh hoa tiªu A. M¸y di ®éng ®o tû sè Ec/Io cña kªnh hoa tiªu B vµ nhËn thÊy nã lín h¬n T_ADD. M¸y di ®éng göi mét b¶n tin ®o c−êng ®é kªnh hoa tiªu vµ chuyÓn kªnh hoa tiªu B tõ tËp l©n cËn tíi tËp dù tuyÓn. 2. M¸y di ®éng thu ®−îc mét b¶n tin ®iÒu khiÓn chuyÓn giao tõ « A. B¶n tin ®iÒu khiÓn ®Ó m¸y di ®éng b¾t ®Çu th«ng tin trªn mét kªnh l−u l−îng míi víi « B. 3. M¸y di ®éng chuyÓn kªnh hoa tiªu B tõ tËp dù tuyÓn tíi tËp ho¹t ®éng. Sau khi chiÕm ®−îc kªnh l−u l−îng h−íng ®i ®· ®−îc chØ ®Þnh trong b¶n tin ®iÒu khiÓn chuyÓn giao, m¸y di sÏ ®éng göi mét b¶n tin hoµn thµnh chuyÓn giao. Lóc nµy tËp ho¹t ®éng chøa hai kªnh hoa tiªu. 4. M¸y di ®éng ph¸t hiÖn ra kªnh hoa tiªu A hiÖn ®· bÞ rít xuèng d−íi ng−ìng T_DROP. M¸y di ®éng khëi ®éng bé ®Õm thêi gian rít møc. 5. Bé ®Õm thêi gian rít møc ®¹t ®Õn gi¸ trÞ T_TDROP. M¸y di ®éng sÏ göi ®i mét b¶n tin ®o c−êng ®é kªnh hoa tiªu. 6. M¸y di ®éng nhËn ®−îc mét b¶n tin ®iÒu khiÓn chuyÓn giao. B¶n tin nµy chØ chøa «pset PN cña « B. ¤pset PN cña « A kh«ng cã trong b¶n tin nµy. 7. M¸y di ®éng chuyÓn kªnh hoa tiªu A tõ tËp ho¹t ®éng tíi tËp l©n cËn vµ nã göi ®i mét b¶n tin hoµn thµnh chuyÓn giao. Cã mét ph−¬ng ph¸p kh¸c cã thÓ kÝch ho¹t qu¸ tr×nh ph¸t b¶n tin ®o c−êng ®é kªnh hoa tiªu bëi m¸y di ®éng. NÕu c−êng ®é cña mét kªnh hoa tiªu trong tËp dù tuyÓn v−ît qu¸ c−êng ®é cña mét kªnh hoa tiªu trong tËp ho¹t ®éng bëi sù so s¸nh ng−ìng T COMP x 0,5 dB gi÷a tËp ho¹t ®éng víi tËp dù tuyÓn, th× m¸y di ®éng sÏ göi b¶n tin ®o c−êng ®é kªnh hoa tiªu. 51
  57. ¤ nguån A ¤ ®Ých B MS 2 kªnh hoa tiªu (A&B) trong 1 kªnh hoa tiªu (B) trong 1 kªnh hoa tiªu (A) tËp ho¹t ®éng * tËp ho¹t ®éng trong tËp ho¹t ®éng Kho¶ng c¸ch * M¸y di ®éng trong tr¹ng th¸i chuyÓn giao H×nh 2.22 Qu¸ tr×nh chuyÓn giao. 2.3 C¸c c«ng nghÖ ®Ó t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒn trong W- CDMA W-CDMA cã mét giao diÖn v« tuyÕn cho phÐp øng dông c¸c thiÕt bÞ triÖt nhiÔu vµ c¸c c«ng nghÖ thu vµ ph¸t ph©n tËp dµn anten thÝch øng ®Ó t¨ng h¬n n÷a dung l−îng truyÒn dÉn trong t−¬ng lai. ë ®−êng lªn, viÖc gi¶m MAI vµ MPI lµ rÊt quan träng ®Ó t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒn, kÕt hîp víi viÖc sö dông TPC nhanh-mét biÖn ph¸p hiÖu qu¶ nh»m gi¶m c«ng suÊt ph¸t cña MS ®Ó kÐo dµi tuæi thä cña pin vµ më réng vïng phñ sãng. MÆt kh¸c, ë ®−êng xuèng, yªu cÇu t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒn m¹nh h¬n ë ®−êng lªn v× viÖc t¶i xuèng (downloading) sè liÖu tèc ®é cao trªn Internet vµ c¸c dÞch vô qu¶ng b¸ ch¾c ch¾n sÏ ®−îc øng dông réng r·i. C¸c m· OVSF cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó ®¹t ®−îc tÝnh trùc giao trong cïng mét ®−êng truyÒn, nh−ng MPI tõ c¸c thuª bao tèc ®é cao sÏ g©y nhiÔu cùc kú lín ®Õn c¸c thuª bao tèc ®é thÊp (vÝ dô nh− th«ng tin tho¹i). Do ®ã, viÖc t¨ng h¬n n÷a dung l−îng ë ®−êng truyÒn xuèng lµ mét nhiÖm vô rÊt quan träng. C¸c c«ng nghÖ ®Ó thùc hiÖn ®iÒu nµy bao gåm c«ng nghÖ sö dông c¸c thiÕt bÞ triÖt nhiÔu (thiÕt bÞ triÖt nhiÔu ®a ®−êng) hoÆc c«ng nghÖ thu ph©n tËp dµn anten thÝch øng trong MS vµ c«ng nghÖ ph©n tËp ph¸t dµn anten thÝch øng ë BS. Trong sè ®ã, c«ng nghÖ ph©n tËp ph¸t dµn anten thÝch øng lµ mét c«ng nghÖ cã tÝnh 52
  58. thùc tÕ vµ hiÖu qu¶ ®Ó t¨ng h¬n n÷a dung l−îng ®−êng truyÒn xuèng, nã kh«ng yªu cÇu ph¶i thay ®æi ®¸ng kÓ chøc n¨ng cña MS vµ cã thÓ ®−îc thùc hiÖn qua viÖc xö lý phÇn ph¸t t¹i phÝa BS. 2.3.1 ThiÕt bÞ triÖt nhiÔu 2.3.1.1 ThiÕt bÞ triÖt nhiÔu nhiÒu tÇng C¸c c«ng nghÖ hiÖu qu¶ ®Ó gi¶m MAI vµ MPI trong qu¸ tr×nh thu tÝn hiÖu ®−êng lªn t¹i BS gåm cã thiÕt bÞ triÖt nhiÔu vµ t¸ch sãng nhiÒu thuª bao hay cßn gäi lµ t¸ch sãng ®a thuª bao (MUD). §· cã rÊt nhiÒu b¸o c¸o nghiªn cøu vµ kÕt qu¶ ph¸t triÓn vÒ c¸c c«ng nghÖ nµy. H×nh 2.23 tr×nh bµy sù ph©n lo¹i c¸c thiÕt bÞ triÖt nhiÔu. Qu¸ tr×nh thu tÝn hiÖu cña mét thuª bao ®¬n kh«ng cÇn c¸c m· tr¶i phæ hoÆc th«ng tin vÒ tÝn hiÖu thu tõ c¸c thuª bao kh¸c. Bé läc trùc giao ®· ®−îc biÕt ®Õn do nã thùc hiÖn viÖc cËp nhËt b»ng c¸ch sö dông thuËt to¸n lçi b×nh ph−¬ng trung b×nh (ph−¬ng sai) cùc tiÓu ( MMSE) nhê ®ã b¶n sao m· tr¶i phæ ®−îc sö dông cho viÖc gi¶i tr¶i phæ sÏ trùc giao víi m· tr¶i phæ cña c¸c tÝn hiÖu ë c¸c thuª bao kh¸c (bao gåm c¶ c¸c tÝn hiÖu ®a ®−êng). MÆc dï bé läc trùc giao cã cÊu h×nh ®¬n gi¶n h¬n cÊu h×nh thu tÝn hiÖu cña nhiÒu thuª bao ®−îc bµn ®Õn ë phÇn sau, nh−ng vÊn ®Ò lµ bé läc nµy kh«ng thÓ øng dông ®−îc cho c¸c m· ngÉu nhiªn cã chu kú t−¬ng t¸c dµi h¬n ®é dµi cña ký hiÖu (c¸c m· dµi). Ng−îc l¹i, kü thuËt thu tÝn hiÖu cña nhiÒu thuª bao sö dông c¸c tÝn hiÖu thu vµ chuçi sè liÖu gi¶i m· cña c¸c thuª bao ®Ó gi¶m nhiÔu tõ c¸c thuª bao kh¸c theo c¸ch xö lý phô thuéc lÉn nhau, ®ã lµ mét ph−¬ng ph¸p phï hîp cho qu¸ tr×nh thu bëi BS. M¹ch gi¶i t−¬ng quan tÝnh to¸n ma trËn nghÞch ®¶o cña ma trËn t−¬ng quan chÐo cña m· tr¶i phæ sö dông cho thuª bao vµ nh©n nã víi c¸c tÝn hiÖu cña c¸c thuª bao sau khi gi¶i tr¶i phæ. MÆc dï ph−¬ng ph¸p nµy kh«ng chÞu t¸c ®éng bëi qu¸ tr×nh −íc tÝnh kªnh, nh−ng qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ma trËn nghÞch ®¶o vÉn trë nªn cùc kú phøc t¹p khi sè thuª bao t¨ng. Mét trong sè nh÷ng ph−¬ng ph¸p ®−îc ®Ò xuÊt lµ sö dông thiÕt bÞ triÖt nhiÔu nhiÒu tÇng (MSIC), thiÕt bÞ nµy t¹o ra b¶n sao MAI vµ MPI t¹i phÝa thu dùa trªn ®−êng bao phøc hîp pha ®inh thu −íc tÝnh theo tÝn hiÖu thu cña nhiÒu thuª bao vµ d÷ liÖu quyÕt ®Þnh, sau ®ã lo¹i bá chóng khái tÝn hiÖu thu ®Ó t¨ng SIR vµ c¶i thiÖn c¸c ®Æc tÝnh thu. MSIC gi¶m liªn tôc nhiÔu cña c¸c thuª bao kh¸c trong c¸c tÇng vµ lµ mét gi¶i ph¸p thùc tÕ. HiÖu suÊt cña MISC phô thuéc vµo ®é chÝnh x¸c cña m¸y thu trong kh¶ n¨ng t¹o ra b¶n sao cña c¸c tÝn hiÖu nhiÔu tõ c¸c thuª bao kh¸c. Do ®ã, ®¹t ®−îc qu¸ 53
  59. tr×nh −íc tÝnh kªnh víi ®é chÝnh x¸c cao vµ gi¶m c¸c lçi d÷ liÖu liÖu quyÕt ®Þnh trong c¸c kªnh pha ®inh ®a ®−êng ( pha ®inh nhiÒu tia) thùc tÕ lµ vÊn ®Ò rÊt quan träng. ThiÕt bÞ triÖt nhiÔu T¸ch thuª T¸ch nhiÒu Phi tuyÕn bao ®¬n TuyÕn tÝnh thuª bao Bé läc trùc T¸ch t−¬ng Bé triÖt nhiÔu giao quan nhiÒu tÇng H×nh 2.23 Ph©n lo¹i c¸c thiÕt bÞ triÖt nhiÔu DS-CDMA Mét gi¶i ph¸p ®· ®−îc t¸n thµnh lµ sö dông thiÕt bÞ triÖt nhiÔu nhiÒu tÇng nhÊt qu¸n (COMSIC), thiÕt bÞ nµy cËp nhËt liªn tôc gi¸ trÞ −íc tÝnh kªnh ë mçi tÇng sö dông c¸c ký hiÖu hoa tiªu. COMSIC cËp nhËt liªn tôc gi¸ trÞ −íc tÝnh kªnh ®Ó chuçi tÝn hiÖu cã SIR tèt h¬n, trong ®ã nhiÔu ®−îc lo¹i bá t¹i mçi tÇng sö dông c¸c ký hiÖu hoa tiªu (trong tr−êng hîp lý t−ëng, viÖc lo¹i bá MAI sÏ lo¹i bá tÊt c¶ trõ c¸c tÝn hiÖu cña thuª bao). ViÖc cËp nhËt nµy cßn nh»m t¨ng ®é chÝnh x¸c trong qu¸ tr×nh −íc tÝnh kªnh vµ nhê ®ã c¶i thiÖn ®é chÝnh x¸c trong viÖc t¹o ra c¸c b¶n sao cña nhiÔu, gióp n©ng cao hiÖu qu¶ cña viÖc gi¶m nhiÔu vµ t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒn. COMSIC cã thÓ ®−îc chia thµnh hai lo¹i: lo¹i nèi tiÕp (cßn ®−îc gäi lµ lo¹i liªn tôc) vµ lo¹i song song. H×nh 2.24a vµ 2.24b minh häa s¬ ®å khèi t−¬ng øng cña COMSIC lo¹i nèi tiÕp vµ lo¹i song song. C¶ hai lo¹i COMSIC ®Òu bao gåm c¸c khèi t¹o nhiÔu vµ −íc tÝnh kªnh nhiÒu tÇng (CEIGUs), khèi nµy thùc hiÖn xö lý −íc tÝnh kªnh trªn mçi ®−êng thuª bao, kÕt hîp c¸c tÝn hiÖu thu RAKE, quyÕt ®Þnh d÷ liÖu vµ t¹o ra c¸c b¶n sao cña nhiÔu. §Çu tiªn COMSIC lo¹i nèi tiÕp sÏ ®o SIR thu ®−îc t¹i ®Çu ra MF vµ xÕp h¹ng c¸c thuª bao dùa trªn SIR thu ®−îc theo thø tù gi¶m dÇn. CEIGU thùc hiÖn gi¶i ®iÒu chÕ vµ t¹o ra c¸c b¶n sao cña nhiÔu theo thø tù nµy, b¾t ®Çu tõ c¸c thuª bao cã thø h¹ng cao h¬n cã SIR thu lín h¬n. Gi¶ sö r»ng sè thuª bao lµ K vµ sè c¸c CEIGU trong mçi tÇng còng lµ K. TÝn hiÖu thu MF ë ®−êng truyÒn thø l ( 1 ≤ l ≤ Lk) cña thuª bao thø k ( 1≤ k ≤ K) trong ∧ (p) (p) tÇng thø p ( 1 ≤ p ≤ P ) lµ I k,l , vµ gi¸ trÞ −íc tÝnh ®−îc lµ I k,l. Trong tÇng ®Çu tiªn, b¶n sao nhiÔu cña c¸c thuª bao cã thø h¹ng cao h¬n cña thuª bao ®ang chiÕm kªnh 54
  60. ∧ (p) I k,l sÏ ®−îc lo¹i khái chuçi tÝn hiÖu thu vµ lo¹i khái tÝn hiÖu ®Çu vµo CEIGU cña thuª bao ®ang chiÕm kªnh. TÝn hiÖu ®Çu vµo CEIGU cña thuª bao cã thø h¹ng thÊp nhÊt lµ tÝn hiÖu cßn l¹i sau khi lo¹i bá c¸c b¶n sao nhiÔu cña tÊt c¶ c¸c thuª bao ra khái tÝn hiÖu thu. Trong c¸c tÇng tiÕp theo, c¸c b¶n sao nhiÔu cña c¸c thuª bao kh¸c cã thø h¹ng cao h¬n thø h¹ng cña thuª bao ®ang chiÕm kªnh ®· ®−îc t¹o ra trong tÇng nµy sÏ ®−îc lo¹i khái chuçi tÝn hiÖu thu, ng−îc l¹i c¸c b¶n sao nhiÔu cña c¸c thuª bao cã thø h¹ng thÊp h¬n thuª bao ®ang chiÕm kªnh ®· ®−îc t¹o ra trong c¸c tÇng tr−íc sÏ ®−îc lo¹i bá t¹i chÝnh tÇng ®ang xÐt. B»ng c¸ch ®ã c¸c b¶n sao nhiÔu ®−îc t¹o ra cã sù tham chiÕu tíi ®Þnh thêi thu cña mçi ®−êng thu tæ hîp RAKE ®−îc −íc tÝnh bëi m¸y thu, gi¸ trÞ −íc tÝnh kªnh vµ d÷ liÖu quyÕt ®Þnh. Tuy nhiªn, c¸c b¶n sao nhiÔu còng bÞ ¶nh h−ëng xÊu bëi lçi, ®Æc biÖt lµ khi chóng ®· ®−îc t¹o ra víi c¸c lçi trong gi¸ trÞ −íc tÝnh kªnh. Do ®ã, mét gi¸ trÞ ®iÒu chØnh t¶i thùc tÕ nhá h¬n 1 ®−îc gäi lµ hÖ sè t¶i träng chèng nhiÔu (IRW) βp, ®−îc lÊy ra tõ b¶n sao tÝn hiÖu nhiÔu, gi¸ trÞ nµy ®−îc sö dông ®Ó lµm gi¶m ¶nh h−ëng cña c¸c lçi trong qu¸ tr×nh −íc tÝnh kªnh trong viÖc t¹o ra b¶n sao tÝn hiÖu nhiÔu vµ c¶i thiÖn c¸c ®Æc tÝnh BER trong COMSIC. Ng−îc l¹i, COMSIC d¹ng song song thùc hiÖn gi¶i ®iÒu chÕ vµ t¹o ra c¸c b¶n sao nhiÔu cho tÊt c¶ c¸c thuª bao theo c¸ch song song (®ång thêi). Trong tÇng ®Çu tiªn, tÝn hiÖu thu sÏ ®−îc ®−a th¼ng ®Õn CEIGU nh− trong tr−êng hîp thu RAKE dùa trªn MF. Trong c¸c tÇng tiÕp ∧ (p-1) theo cña CEIGU, c¸c b¶n sao nhiÔu cña tÊt c¶ c¸c thuª bao kh¸c I k,l ®· t¹o ra trong tÇng tr−íc ®ã sÏ ®−îc tham chiÕu víi c¸c tÝn hiÖu thu ®· ®−îc ®iÒu chØnh bëi hÖ sè IRW βp vµ c¸c tÝn hiÖu kÕt qu¶ sÏ ®−îc ®−a vµo. Nh− ®· gi¶i thÝch ë phÇn tr−íc, COMSIC d¹ng nèi tiÕp lÊy ra c¸c b¶n sao tÝn hiÖu nhiÔu cña c¸c thuª bao cã thø h¹ng cao h¬n thuª bao ®ang chiÕm dông kªnh tõ c¸c tÝn hiÖu thu ë ngay trong tÇng ®Çu tiªn, ®iÒu nµy cho phÐp t¹o ra c¸c b¶n sao nhiÔu cã ®é chÝnh x¸c cao h¬n so víi COMSIC d¹ng song song. V× thÕ, víi gi¶ thiÕt sè tÇng lµ b»ng nhau th× COMSIC d¹ng nèi tiÕp cã thÓ ®¶m b¶o c¸c ®Æc tÝnh BER cao h¬n so víi d¹ng song song. H¹n chÕ cña COMSIC d¹ng nèi tiÕp lµ nã ph¶i chÞu sù gia t¨ng ®¸ng kÓ thêi gian trÔ trong qu¸ tr×nh gi¶i ®iÒu chÕ khi sè thuª bao t¨ng v× nã thùc hiÖn gi¶i ®iÒu chÕ vµ t¹o ra c¸c b¶n sao nhiÔu theo trËt tù gi¶m dÇn cña c«ng suÊt thu. Khi c©n nh¾c ®Õn thêi gian trÔ trong qu¸ tr×nh gi¶i ®iÒu chÕ th× COMSIC d¹ng song song cã tÝnh thùc tÕ h¬n d¹ng nèi tiÕp. 55