Giải thuật MAP cho mã turbo trong WCDMA

Thông tin di động đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới với những ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thông tin, trong dịch vụ và trong cuộc sống hàng ngày. Máy di động ngày nay đã trở thành một vật dụng không thể thiếu với mỗi người, nó đáp ứng những nhu cầu liên lạc của người dùng.Tuy nhiên nhu cầu con người luôn luôn được nâng cao và công nghệ di động phổ biến nhất hiện giờ là GSM không đáp ứng được những nhu cầu mới như nhu cầu truy cập thông tin với tốc độ đặc biệt như: điện thoại thấy hình, Video trực tuyến, email… đòi hỏi tốc độ truyền số liệu phải cao và băng thông lớn. Vì thế công nghệ 3G ra đời như một bước đột phá công nghệ di động, nó cung cấp băng thông rộng hơn cho mỗi người sử dụng qua đó đáp ứng được những nhu cầu mới của người sử dụng.Hiện nay công nghệ 3G đang được ứng dụng một cách mạnh mẽ ở các nước trên thế giới và đặc biệt cũng đang được triển khai và ứng dụng ở nước ta. Các công ty viễn thông được triển khai công nghệ 3G trên băng tần 19002200MHz dựa trên công nghệ WCDMA.

Em xin chân thành cảm ơn khoa viễn thông I - Học viện công nghệ bưu chính viễnthông đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em học tập và thực hiện tốt đề tài nghiên

cứu này Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy ThS.Nguyễn Viết Đảm, người thầy

đã tận tình huớng dẫn và chỉ bảo chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài nghiêncứu này Em kính chúc thầy luôn mạnh khoẻ để giảng dạy được nhiều thế hệ sinh viênhơn nữa

Xin cảm ơn sự quan tâm, giúp đỡ và ủng hộ của gia đình, bạn bè đã giúp đỡ emtrong suốt quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu này

Mặc dù chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thành đề tài nghiên cứu này,nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót về kiến thức, và những kinhnghiệm thực tế Em mong nhận được sự thông cảm, góp ý tận tình và chỉ bảo của cácthầy cô và các bạn để đề tài nghiên cứu của chúng em được hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày 25 tháng 11 Năm 2013

Sinh viên

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH VẼ v

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vii

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I 2

TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA UMTS 2

1.1 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động 2

1.1.1 Giới thiệu 2

1.1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 2

1.1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 2

1.1.3.1 Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Access) 3

1.1.3.2 Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access)3 1.1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ ba 3

1.1.5 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư 4

1.2 Kiến trúc của một hệ thống thông tin di động 3G 4

1.2.1 Chuyển mạch kênh (CS), chuyển mạch gói (PS) 5

1.2.2 Dịch vụ chuyển mạch kênh và dịch vụ chuyển mạch gói 7

1.3 Hệ thống 3G WCDMA UMTS 7

1.3.1 Kiến trúc hệ thống 3G WCDMA UMTS 7

1.3.1.1 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 8

1.3.1.2 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4 12

1.3.1.3 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R5-R6 14

1.4 Tổng kết chương 16

CHƯƠNG 2 17

LỚP VẬT LÝ TRONG WCDMA 17

2.1 Các kênh truyền tải 17

2.1.1 Kênh quảng bá (BCH) 17

2.1.2 Kênh truy nhập đường xuống (FACH) 18

2.1.3 Kênh tìm gọi (PCH) 18

2.1.4 Kênh truy nhập ngẫu nhiên (RACH) 18

2.1.5 Kênh gói chung đường lên (CPCH) 18

2.1.6 Kênh đường xuống dùng chung (DSCH) 18

2.2 Kênh vật lý và sắp xếp các kênh truyền tải trên các kênh vật lý 18

2.2.1 Kênh riêng đường lên 20

2.2.2 Kênh chung đường lên 22

2.2.2.1 Kênh vật lý RACH (PRACH) 22

2.2.2.2 Kênh vật lý gói chung đường lên (PCPCH) 23

2.2.3 Cấu trúc kênh riêng đường xuống 24

2.2.4 Cấu trúc kênh chung đường xuống 25

2.2.4.1 Kênh hoa tiêu chung (CPICH) 25

2.2.4.2 Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp (P-CCPCH) 25

2.2.4.3 Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp (S-CCPCH) 25

2.2.4.4 Kênh đồng bộ SCH 26

2.2.4.5 Kênh chỉ thị truy nhập (AICH) 26

2.2.4.6 Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH) 26

2.3 Ghép kênh 26

2.4 Tổng kết chương 28

CHƯƠNG 3 29

GIẢI THUẬT MAP CHO MÃ TURBO TRONG WCDMA 29

3.1 Khái niệm mã Turbo 29

3.1.1 Hàm khả năng (Likelihood Function) 29

3.1.2 Trường hợp hai tín hiệu 29

3.1.3 Hàm log của tỉ lệ likelihood (LLR: log-likelihood ratio) 31

3.2.1 Nguyên lý mã hóa-giải mã 32

3.2.1.1 Nguyên lý giải mã lặp 32

3.2.1.2 Mã hóa bằng mã hệ thống hồi quy 33

3.2.1.2.1 Móc nối các mã RSC 35

3.2.1.3 Bộ giải mã hồi tiếp 37

3.2.1.3.1 Minh họa hiệu năng sửa lỗi của mã Turbo 39

3.2.2 Sơ đồ mã hóa turbo trong WCDMA 40

3.2.2.1 Mã hóa turbo 40

3.2.2.1.1 Hàm truyền đạt 40

3.2.2.1.2 Đan xen bên trong mã turbo 40

3.2.2.2 Phối hợp tốc độ 43

3.3 Giải mã Turbo 44

3.3.1 Khái quát 44

3.3.2 Giải thuật MAP 44

3.3.2.1 Các số đo trạng thái và số đo nhánh 46

3.3.2.2 Tính số đo trạng thái thuận α k m =α k−1 b (0 , m) δ k −1 0 ,b (0 ,m )+α k −1 b (1 , m) δ 1 , b (1 , m) k−1 47

3.3.2.3 Tính số đo trạng thái ngược β k m =β k +1 f ( 0 ,m ) δ k 0 , m+β k +1 f (1 , m) δ k 1, m 48

3.3.2.4 Tính số đo nhánh δ k j , m=π k iexp(x k u k i+y k v k i ,m

) 50

3.4 Lưu đồ giải thuật và kết quả mô phỏng 52

3.4.1 Mô hình mô phỏng 52

3.4.2 Kết quả mô phỏng 52

3.4.2.1 Trường hợp 1 với đa thức: G1    1 x x2, G2   1 x2 52

3.4.2.2 Trường hợp 2 cho W-CDMA với đa thức: g1   1 x2x3, g2    1 x x3.56 3.4.3 Chương trình chính……….60

3.5 Tổng kết chương 66

KẾT LUẬN 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Hệ thống đa truy nhập FDMA 2

Hình 1.2 Đa truy nhập theo thời gian TDMA 3

Hình 1.3 Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA 3

Hình 1.4 Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS 5

Hình 1.5 Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) 6

Hình 1.6 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 8

Hình 1.7 Vai trò logic của SRNC và DRNC 10

Hình 1.8 Sự khác biệt giữa mạng lõi R4 so với R3 12

Hình 1.9 Kiến trúc mạng phân bố của phát hành 3GPP R4 13

Hình 1.10 Chuyển đổi dần từ R4 sang R5 14

Hình 1.11 Kiến trúc mạng 3GPP R5 và R6 15

Hình 2.1 Các kênh truyền tải trong WCDMA 17

Hình 2.2 Các kênh vật lý đường lên 19

Hình 2.3 Các kênh vật lý đường xuống 19

Hình 2.4 Sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lý 20

Hình 2.5 cấu trúc khung vô tuyến cho DPDCH/DPCCH hướng lên 21

Hình 2.6 Hoạt động của kênh PRACH 23

Hình 2.7 Cấu trúc truyền trên PCPCH 24

Hình 2.8 Cấu trúc khung DPCH đường xuống 24

Hình 2.9 Chuỗi ghép kênh đường lên và mã hoá kênh 27

Hình 2.10 Chuỗi ghép kênh đường xuống và mã hoá kênh 28

Hình 3.1 Hàm Likelihood 30

Hình 3.2 Bộ giải mã vào mềm/ra mềm (cho mã hệ thống) 32

Hình 3.3 Mã xoắn phi hệ thống NSC 34

Hình 3.4a Mã xoắn hệ thống hồi quy RSC 35

Hình 3.4b Cấu trúc lưới của mã RSC trong phần a 35

Hình 3.5 Bộ ghép song song 2 bộ lập mã RSC 37

Hình 3.6 Giải mã hồi tiếp 38

Hình 3.7 Xác suất lỗi bit là một hàm củaE b/N0 và số bước lặp 40

Hình 3.8 Sơ đồ mã hóa turbo 8 trạng thái gồm cả bộ đan xen bên trong 41

Hình 3.9 Đục lỗ các kênh TrCH được mã hóa turbo 44

Hình 3.10 Đồ thị trình bày việc tính toán α k m và β k m 48

Hình 3.11 Mô hình mô phỏng 51

Hình 3.12 Kết quả số vòng lặp 2 52

Hình 3.13 Kết quả số vòng lặp 3 53

Hình 3.14 Kết quả số vòng lặp 5 54

Hình 3.15 Kết quả số vòng lặp 18 55

Hình 3.16 Kết quả số vòng lặp 2 cho W-CDMA 56

Hình 3.17 Kết quả số vòng lặp 3 cho W-CDMA 57

Hình 3.18 Kết quả số vòng lặp 5 cho W-CDMA 58

Hình 3.19 Kết quả số vòng lặp 18 cho W-CDMA 59

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

3G Third Generation Technology Hệ thống thông tin di động thế hệ

thứ ba3GPP* 3rd Generation Partnership Project Dự án hợp tác thế hệ thứ 3

A

AICH Acquisition Indicator Channel Kênh chỉ thị thu nhận

ATM Asynchronous Trafer Mode Chế độ truyền dị bộ

B

BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc

BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc

C

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã

CPCH Common Packet Channnel Kênh gói chung đường lên

CSCF Connection State Control Function Chức năng điểu khiển trạng thái

kết nối

D

DPCCH Delicated Physical control channel Kênh điều khiển vật lý riêng

DPDCH Delicated Physical data channel Kênh số liệu vật lý riêng

Access

Đa truy xuất phân chia theo tầnsố

G

GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng

GPRS Gereral Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung

GSM Global System For Mobile

Communications

Hệ thống di động toàn cầu

H

HLR Home Location Register Thanh ghi thường trú

HSS Home Subscriber Server Máy chủ thuê bao thường trú

I

IMT International Mobile

Telecommunications

Viễn thông di động quốc tế

ITU International Telecommunications

Union

Liên minh viễn thông quốc tế

ME Mobile Equipment Thiết bị di động

MGCF Media Gateway Control Function Chức năng điều khiển cổng

phương tiện

MRF Multimedia Resource Function Chức năng quản lý tài nguyên đa

phương tiện

MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động

P

pdf Power density function Hàm mật độ xác suất

PCCC Parallet Concatened Convolutional

Code

Mã xoắn móc nối song songPLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng

PSTN Public Switched Telephone

Network

Mạng điện thoại chuyển mạchcông cộng

R

RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyếnRSC Recursive Systematic

Convolutional

Mã xoắn hồi quy hệ thốngR-SGW Roaming Signalling Gateway Cổng báo hiệu chuyển mạch

S

SGSN Serving General Packet Radio

Service Support Node

Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

SNR Signal to Noice Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm

SRNC Serving RNC RNC phục vụ

T

TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời

gianT-SGW Transport Signalling Gateway Cổng báo hiệu truyền tải

U

UMTS Universal Mobile

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access

LỜI NÓI ĐẦU

Thông tin di động đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới với nhữngứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thông tin, trong dịch vụ và trong cuộc sống hàngngày Máy di động ngày nay đã trở thành một vật dụng không thể thiếu với mỗi người,

nó đáp ứng những nhu cầu liên lạc của người dùng

Tuy nhiên nhu cầu con người luôn luôn được nâng cao và công nghệ di độngphổ biến nhất hiện giờ là GSM không đáp ứng được những nhu cầu mới như nhu cầutruy cập thông tin với tốc độ đặc biệt như: điện thoại thấy hình, Video trực tuyến,email… đòi hỏi tốc độ truyền số liệu phải cao và băng thông lớn Vì thế công nghệ 3G

ra đời như một bước đột phá công nghệ di động, nó cung cấp băng thông rộng hơn chomỗi người sử dụng qua đó đáp ứng được những nhu cầu mới của người sử dụng

Hiện nay công nghệ 3G đang được ứng dụng một cách mạnh mẽ ở các nướctrên thế giới và đặc biệt cũng đang được triển khai và ứng dụng ở nước ta Các công tyviễn thông được triển khai công nghệ 3G trên băng tần 1900-2200MHz dựa trên côngnghệ WCDMA

Xuất phát từ ý tưởng tìm hiểu về hệ thống WCDMA và đặc biệt được sự hướng

dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của Thầy ThS.Nguyễn Viết Đảm chúng em đã hoàn thành

đề tài nghiên cứu : “Giải thuật-giải mã Turbo-MAP trong W-CDMA”

Đề tài của chúng em xin trình bày gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan mạng 3G WCDMA UMTS

Chương 2: Lớp vật lý trong WCDMA

Chương 3: Giải thuật MAP cho mã Turbo trong W-CDMA

Trong quá trình làm đề tài khó tránh khỏi những sai sót, chúng em rất mong sựchỉ dẫn của các thầy cô giáo và sự góp ý của các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG I TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA UMTS

1.1 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động

1.1.1 Giới thiệu

Ra đời vào cuối năm 1940, đến nay thông tin di động là một lĩnh vực rất quantrọng trong đời sống xã hội Xã hội càng phát triển, nhu cầu về thông tin di động củacon người ngày càng tăng lên và thông tin di động càng khẳng định được sự cần thiết

và tính tiện dụng của nó Cho đến nay, hệ thống thông tin di động đã trải qua nhiềugiai đoạn phát triển, từ thế hệ di động thế hệ 1 đến thế hệ 3 và thế hệ đang phát triểntrên thế giới – thế hệ 4

- Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến

- Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể

- Trạm BTS phải có bộ thu – phát riêng làm việc với mỗi MS

1.1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2

Tất cả hệ thống thông tin di động 2 sử dụng điều chế số Và chúng sử dụng 2phương pháp đa truy nhập:

1.1.3.1 Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Access)

Hình 1.2 Đa truy nhập theo thời gian TDMA

Đặc điểm:

- Tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số

- Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau, trong

đó một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến các máy diđộng và một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ máy di động đến trạmgốc

- Giảm số máy thu phát ở BTS

- Giảm nhiễu giao thoa

1.1.3.2 Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access)

Hình 1.3 Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA

Đặc điểm của CDMA:

chuẩn hiện nay 3G mang lại cho người dùng nhiều dịch vụ giá trị gia tăng cao cấp,giúp chúng ta thực hiện truyền thông thoại và dữ liệu (như email và tin nhắn văn bản),download âm thanh và hình ảnh với băng tần cao

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và các dịch vụ thông tin di động, ngay từđầu những năm đầu của thập kỷ 90 người ta đã tiến hành nghiên cứu hoạch định hệthống thông tin di động thế hệ ba ITU-R đang tiến hành công tác tiêu chuẩn hóa cho

hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000 Hệ thống mới này sẽ làm việc ở dải tần2GHz Tốc độ cực đại của người sử dụng có thể lên đến 2Mbps

Các chuẩn công nghệ chủ yếu của 3G gồm:

- WCDMA: là nền tảng chuẩn UMTS, dựa trên kỹ thuật CDMA trải phổ trựctiếp

- CDMA 2000: là thế hệ kế tiếp của các chuẩn 2G CDMA và IS-95

- TD-CDMA (Time-division-CDMA): là một chuẩn dựa trên kỹ thuật songcông phân chia theo thời gian

- TD-SCDMA: chuẩn này được biết đến ít hơn Đang được phát triển ở TrungQuốc nhằm mục đích như là một giải pháp thay thế cho WCDMA

1.1.5 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư

Tiếp theo mạng thông tin di động thế hệ thứ ba (3G), Liên minh viễn thông quốc

tế ITU đang hướng tới một chuẩn cho mạng di động tế bào mới thế hệ thứ tư (4G) 4G

có những tính năng vượt trội như: cho phép thoại dựa trên nền IP, truyền số liệu và đaphương tiện với tốc độ cao hơn rất nhiều so với các mạng di động hiện nay Theo tínhtoán, tốc độ truyền dữ liệu có thể lên đến 100Mb/s, thậm chí lên đến 1Gb/s trong cácđiều kiện tĩnh

Có thể nói, hiện nay có hai yếu tố từ nhu cầu của người dùng tác động đến sựphát triển của công nghệ 4G Thứ nhất, đó là sự gia tăng về nhu cầu của các ứng dụngcủa mạng không dây và nhu cầu băng thông cao khi truy nhập Internet Thứ hai, ngườidùng luôn muốn công nghệ không dây mới ra đời vẫn sẽ cung cấp các dịch vụ và tiệních theo cách tương tự như mạng hữu tuyến, mạng không dây

1.2 Kiến trúc của một hệ thống thông tin di động 3G

Hệ thống thông tin di động 3G được xây dựng và phát triển dựa trên nền tảng cơ

sở của hệ thống thông tin đi động 1G và 2G – là những hệ thống ban đầu, do vậychúng có những giới hạn về công nghệ, hệ thống 1G và 2G chỉ cho phép người dùng

sử dụng những dịch vụ căn bản đặc thù là thoại, và số liệu

Mạng thông tin di động 3G ban đầu là mạng kết hợp giữa chuyển mạch gói PS(Packet Switching ) và chuyển mạch kênh CS (Circuit Switching) để truyền số liệu gói(chủ yếu là truy cập internet) và thoại - video Các trung tâm chuyển mạch gói sử dụng

thay thế bằng chuyển mạch gói Các dịch vụ kể cả số liệu hay thời gian thực (như tiếng

và video) cuối cùng sẽ được truyền trên cùng một môi trường IP bằng các chuyểnmạch gói

Hình 1.4 Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS

 RAN: Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến

 BTS: Base Transceiver Station: trạm thu phát gốc

 BSC: Base Station Controller: bộ điều khiển trạm gốc

 RNC: Radio Network Controller: bộ điều khiển mạng vô tuyến

 CS: Circuit Switch: chuyển mạch kênh

 PS: Packet Switch: chuyển mạch gói

 SMS: Short Message Servive: dịch vụ nhắn tin

 Server: máy chủ

 PSTN: Public Switched Telephone Network: mạng điện thoại chuyển mạchcông cộng

 PLMN: Public Land Mobile Network: mạng di động công cộng mặt đất

Hệ thống thông tin di động toàn cầu 3G UMTS (Universal MobileTelecommunications System) phát triển theo hai hướng:

- Hướng thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy nhập W-CDMA (Wide Band CodeDevision Multiple Acces: đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng) được gọi làUTRAN (UMTS Terrestrial Radio Network: mạng truy nhập vô tuyến mặt đất củaUMTS)

- Hướng thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA (Time DevisionMultiple Acces: đa truy nhập phân chia theo thời gian) được gọi là GERAN (GSMEDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến dựa trên công nghệ EDGEcủa GSM)

1.2.1 Chuyển mạch kênh (CS), chuyển mạch gói (PS)

3G cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh như tiếng, video và các dịch vụ

chuyển mạch gói chủ yếu để truy cập internet

 Chuyển mạch kênh (CS: Circuit Switch)

Chuyển mạch kênh (CS) là quá trình chuyển mạch mà trong đó thiết bị chuyểnmạch thực hiện các cuộc truyền tin bằng cách thiết lập kết nối chiếm một tài nguyênmạng nhất định trong toàn bộ cuộc truyền tin Kết nối này là tạm thời, liên tục và dànhriêng

- Tạm thời: vì nó chỉ được duy trì trong thời gian cuộc gọi

- Liên tục: vì nó được cung cấp liên tục một tài nguyên nhất định (băng thônghay dung lượng và công suất) trong suốt thời gian cuộc gọi

- Dành riêng: vì kết nối này và tài nguyên chỉ dành riêng cho cuộc gọi này

 Chuyển mạch gói (PS: Packet Switch)

Chuyển mạch gói (PS – Packet Switching) là quá trình chuyển mạch thực hiệnphân chia số liệu của một kết nối thành các gói có độ dài nhất định và chuyển mạchcác gói này theo thông tin về nơi nhận được gắn với từng gói Trong chuyển mạch góitài nguyên mạng chỉ bị chiếm dụng khi có gói cần truyền

Chuyển mạch gói cho phép nhóm tất cả các số liệu của nhiều kết nối khác nhauphụ thuộc vào nội dung, kiểu hay cấu trúc số liệu thành các gói có kích thước phù hợp

và truyền chúng trên một kênh chia sẻ Việc nhóm các số liệu cần truyền được thựchiện bằng ghép kênh thống kê với ấn định tài nguyên động Các công nghệ sử dụngcho chuyển mạch gói có thể là Frame Relay, ATM hoặc IP

Hình 1.5 Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS)

Các miền chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói được thể hiện bằng một nhómcác đơn vị chức năng lôgic: trong thực hiện thực tế các miền chức năng này được đặtvào các thiết bị và các nút vật lý

1.2.2 Dịch vụ chuyển mạch kênh và dịch vụ chuyển mạch gói

 Dịch vụ chuyển mạch kênh (CS Service)

Dịch vụ chuyển mạch kênh (CS Service) là dịch vụ trong đó mỗi đầu cuối đượccấp phát một kênh riêng và nó toàn quyền sử dụng tài nguyên của kênh này trong thờigian cuộc gọi, tuy nhiên phải trả tiền cho toàn bộ thời gian này dù có truyền tin haykhông Dịch vụ chuyển mạch kênh có thể được thực hiện trên chuyển mạch kênh hoặcchuyển mạch gói Thông thường dịch vụ này được áp dụng cho các dịch vụ thời gianthực (thoại)

 Dịch vụ chuyển mạch gói (PS)

Dịch vụ chuyển mạch gói (PS Service) là dịch vụ trong đó nhiều đầu cuối cùngchia sẻ một kênh và mỗi đầu cuối chỉ chiếm dụng tài nguyên của kênh này khi cóthông tin cần truyền và nó chỉ phải trả tiền theo lượng tin được truyền trên kênh Dịch

vụ chuyển mạch gói chỉ có thể được thực hiện trên chuyển mạch gói Dịch vụ này rấtphù hợp cho các dịch vụ phi thời gian thực (truyền số liệu) Tuy nhiên nhờ sự pháttriển của công nghệ, dịch vụ này cũng được áp dụng cho các dịch vụ thời gian thực(VoIP)

Chuyển mạch gói có thể thực hiện trên cơ sở ATM hoặc IP

● ATM (Asynchronous Transfer Mode: chế độ truyền dị bộ) là công nghệ thựchiện phân chia thông tin cần phát thành các tế bào 53 byte để truyền dẫn và chuyểnmạch Một tế bào ATM gồm 5 byte tiêu đề (có chứa thông tin định tuyến) và 48 bytetải tin (chứa số liệu của người sử dụng)

● Chuyển mạch hay Router IP (Internet Protocol) cũng là một công nghệ thực hiệnphân chia thông tin phát thành các gói được gọi là tải tin (Payload) Sau đó mỗi góiđược gán một tiêu đề chứa các thông tin địa chỉ cần thiết cho chuyển mạch

Công nghệ 3G WCDMA UMTS được phát triển từ những năm 1999 khi màcông nghệ chuyển mạch gói ATM đang khá phát triển, nên các chuẩn của công nghệ3G cũng được xây dựng dựa trên công nghệ ATM Tuy nhiên hiện nay và tương laimạng viễn thông sẽ được xây dựng trên cơ sở internet

1.3 Hệ thống 3G WCDMA UMTS

1.3.1 Kiến trúc hệ thống 3G WCDMA UMTS

3G WCDMA UMTS được xây dựng qua các mô hình mạng lõi 3GPP R3 (haycòn gọi là R99, vì công nghệ này được phát triển bắt đầu từ năm 1999), 3GPP R4,3GPP R5-R6 Trong đó, mạng lõi R3 và R4 bao gồm hai miền: miền CS và miền PS

Việc kết hợp này phù hợp cho giai đoạn đầu khi PS chưa đáp ứng tốt các dịch vụ thờigian thực như thoại và hình ảnh Lúc này miền CS sẽ đảm nhiệm các dịch vụ thoại còn

số liệu được truyền trên miền PS R4 phát triển hơn R3 ở chỗ miền CS chuyển sangchuyển mạch mềm vì thế toàn bộ mạng truyền tải giữa các node chuyển mạch đều trên

IP Dưới đây ta xét ba kiến trúc 3G WCDMA UMTS vừa nêu trên

1.3.1.1 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3

So với hệ thống 2G, kiến trúc R3 được nâng cấp ở phần mạng truy nhập vôtuyến băng rộng UTRAN, phần mạng lõi vẫn sử dụng tối đa các phần tử GSM/GPRS

đã có

Mạng lõi R3 hỗ trợ cả kết nối chuyển mạch kênh lẫn chuyển mạch gói, vớitốc độ đạt được trong miền CS là 384Mbps và trong miền PS là 2Mbps Các kết nốitốc độ cao này đảm bảo cung cấp một tập các dịch vụ mới cho người sử dụng di độnggiống như các mạng điện thoại cố định và Internet Các dịch vụ này gồm: điện thoại cóhình (hội nghị video), âm thanh chất lượng cao (CD) và tốc độ truyền cao tại đầu cuối.Một tính năng khác cũng được đưa ra cùng với GPRS là “luôn luôn kết nối” đếnInternet UMTS cũng cung cấp thông tin vị trí tốt hơn và vì thế hỗ trợ tốt hơn các dịch

vụ dựa trên vị trí

Phát triển nền tảng mạng GSM, mạng UMTS cũng bao gồm ba phần:

-Thiết bị người sử dụng (UE: User Eqiupment)

- Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrial RadioNetwork)

- Mạng lõi (CN: Core Network)

Hình 1.6 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3

 Thiết bị người sử dụng UE

UE (User Equipment: thiết bị người sử dụng) là đầu cuối mạng UMTS củangười sử dụng Đây là phần hệ thống có nhiều thiết bị nhất và sự phát triển của nó ảnh

(TE), thiết bị di động (ME), thẻ nhận dạng thuê bao UMTS (USIM: UMTS SubscriberIdentity Module) là một ứng dụng chạy trên UICC.

● Đầu cuối TE bây giờ không chỉ đơn thuần dành cho điện thoại mà còn cungcấp các dịch vụ số liệu mới, nó đã trở thành tổ hợp của máy di động, modem và máytính bàn tay

Đầu cuối hỗ trợ hai giao diện:

- Giao diện Uu: liên kết vô tuyến (giao diện WCDMA) Nó đảm nhiệm toàn bộkết nối vật lý với mạng UMTS

- Giao diện Cu giữa UMTS IC card (UICC) và đầu cuối: giao diện này tuântheo tiêu chuẩn cho các card thông minh

● UMTS IC card là một card thông minh Điều mà ta quan tâm đến nó là dunglượng nhớ và tốc độ bộ xử lý do nó cung cấp Ứng dụng USIM chạy trên UICC

Trong hệ thống GSM, SIM card lưu giữ thông tin cá nhân cài cứng trên card.Điều này đã thay đổi trong UMTS, Modul nhận dạng thuê bao UMTS được cài nhưmột ứng dụng trên UICC Điều này cho phép lưu nhiều ứng dụng hơn và nhiều chữ ký(khóa) điện tử hơn cùng với USIM cho các mục đích khác Ngoài ra có thể có nhiềuUSIM trên cùng một UICC để hỗ trợ truy nhập đến nhiều mạng

 Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS

UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network: Mạng truy nhập vô tuyếnmặt đất UMTS) là liên kết giữa người sử dụng và CN Nó gồm các phần tử đảm bảocác cuộc truyền thông UMTS trên vô tuyến và điều khiển chúng

UTRAN được định nghĩa giữa hai giao diện Giao diện Iu giữa UTRAN và CN,gồm hai phần: IuPS cho miền chuyển mạch gói và IuCS cho miền chuyển mạch kênh;giao diện Uu giữa UTRAN và thiết bị người sử dụng Giữa hai giao diện này là hainút, NRC và nút B

● RNC (Radio Network Controller) chịu trách nhiệm cho một hay nhiều trạmgốc (node B) và điều khiển các tài nguyên của chúng Đây cũng chính là điểm truynhập dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho CN Nó được nối đến CN bằng hai kết nối,một cho miền chuyển mạch gói (đến GPRS) và một đến miền chuyển mạch kênh(MSC)

RNC có nhiều chức năng logic tùy thuộc vào việc nó phục vụ nút nào Người sửdụng được kết nối vào một RNC phục vụ (SRNC: Serving RNC) Khi người sử dụngchuyển vùng đến một RNC khác nhưng vẫn kết nối với RNC cũ, một RNC trôi(DRNC: Drift RNC) sẽ cung cấp tài nguyên vô tuyến cho người sử dụng, nhưng RNCphục vụ vẫn quản lý kết nối của người sử dụng đến CN

Vai trò logic của SRNC và DRNC được mô tả trên hình 1.7 Khi UE trongchuyển giao mềm giữa các RNC, tồn tại nhiều kết nối qua Iub và có ít nhất một kết nối

qua Iur Chỉ một trong số các RNC này (SRNC) là đảm bảo giao diện Iu kết nối vớimạng lõi còn các RNC khác (DRNC) chỉ làm nhiệm vụ định tuyến thông tin giữa cácIub và Iur

Chức năng cuối cùng của RNC là RNC điều khiển (CRNC: Control RNC) Mỗinode B có một RNC điều khiển chịu trách nhiệm cho các tài nguyên vô tuyến của nó

Hình 1.7 Vai trò logic của SRNC và DRNC

● Trong UMTS trạm gốc được gọi là nút B và nhiệm vụ của nó là thực hiện kếtnối vô tuyến vật lý giữa đầu cuối với nó Nó nhận tín hiệu trên giao diện Iub từ RNC

và chuyển nó vào tín hiệu vô tuyến trên giao diện Uu Nó cũng thực hiện một số thaotác quản lý tài nguyên vô tuyến cơ sở như “điều khiển công suất vòng trong” Tínhnăng này để phòng ngừa vấn đề gần xa; nghĩa là nếu tất cả các đầu cuối đều phát cùngmột công suất, thì các đầu cuối gần nút B nhất sẽ che lấp tín hiệu từ các đầu cuối ở xa.Nút B kiểm tra công suất thu từ các đầu cuối khác nhau và thông báo cho chúng giảmcông suất hoặc tăng công suất sao cho nút B luôn thu được công suất như nhau từ tất

cả các đầu cuối

 Mạng lõi CN

Mạng lõi (CN) được chia thành ba phần, miền PS, miền CS và HE Miền PSđảm bảo các dịch vụ số liệu cho người sử dụng bằng các kết nối đến Internet và cácmạng số liệu khác và miền CS đảm bào các dịch vụ điện thoại đến các mạng khácbằng các kết nối TDM Các nút B trong CN được kết nối với nhau bằng đường trụccủa nhà khai thác, thường sử dụng các công nghệ mạng tốc độ cao như ATM và IP.Mạng đường trục trong miền CS sử dụng TDM còn trong miền PS sử dụng IP

 SGSN (SGSN: Serving GPRS Support Node: nút hỗ trợ GPRS phục vụ) lànút chính của miền chuyển mạch gói Nó nối đến UTRAN trong qua giao diện IuPS vàđến GGSN thông qua giao diện Gn SGSN chịu trách nhiệm cho tất cả kết nối PS củatất cả các thuê bao Nó lưu hai kiểu dữ liệu thuê bao: thông tin đăng ký thuê bao vàthông tin vị trí thuê bao

 GGSN (Gateway GPRS Support Node: Nút hỗ trợ GPRS cổng) là một SGSNkết nối với các mạng số liệu khác Tất cả các cuộc truyền thống số liệu từ thuê bao đếncác mạng ngoài đều qua GGSN Cũng như SGSN, nó lưu cả hai kiểu số liệu: thông tinthuê bao và thông tin vị trí.

 BG (Border Gateway: Cổng biên) là một cổng giữa miền PS của PLMN vớicác mạng khác Chức năng của nút này giống như tường lửa của Internet: để đảm bảomạng an ninh chống lại các tấn công bên ngoài

 VLR (Visitor Location Register: bộ ghi định vị tạm trú) là bản sao của HLRcho mạng phục vụ (SN: Serving Network) Dữ liệu thuê bao cần thiết để cung cấp cácdịch vụ thuê bao được copy từ HLR và lưu ở đây Cả MSC và SGSN đều có VLR nốivới chúng

 MSC thực hiện các kết nối CS giữa đầu cuối và mạng Nó thực hiện các chứcnăng báo hiệu và chuyển mạch cho các thuê bao trong vùng quản lý của mình Chứcnăng của MSC trong UMTS giống chức năng MSC trong GSM, nhưng nó có nhiềukhả năng hơn Các kết nối CS được thực hiện trên giao diện CS giữa UTRAN vàMSC Các MSC được nối đến các mạng ngoài qua GMSC

 GMSC có thể là một trong số các MSC GMSC chịu trách nhiệm thực hiệncác chức năng định tuyến đến vùng có MS Khi mạng ngoài tìm cách kết nối đếnPLMN của một nhà khai thác, GMSC nhận yêu cầu thiết lập kết nối và hỏi HLR vềMSC hiện thời quản lý MS

 Môi trường nhà (HE: Home Environment) lưu các hồ sơ thuê bao của hãngkhai thác Nó cũng cung cấp cho các mạng phục vụ (SN: Serving Network) các thôngtin về thuê bao và về cước cần thiết để nhận thực người sử dụng và tính cước cho cácdịch vụ cung cấp

 Các mạng ngoài

Các mạng ngoài không phải là bộ phận của hệ thống UMTS, nhưng chúng cầnthiết để đảm bảo truyền thông giữa các nhà khai thác Các mạng ngoài có thể là cácmạng điện thoại như: PLMN (Public Land Mobile Network: Mạng di động mặt đấtcông cộng), PSTN (Public Switched Telephone Netwwork: Mạng điện thoại chuyểnmạch công cộng), ISDN hay các mạng số liệu như Internet Miền PS kết nối đến cácmạng số liệu còn miền CS nối đến các mạng điện thoại

- Giao diện Uu: là giao diện vô tuyến của WCDMA trong UMTS Đây là giaodiện mà qua đó UE truy nhập vào phần cố định của mạng Giao diện này nằm giữanode B và đầu cuối.

- Giao diện Iu kết nối UTRAN và CN Nó gồm hai phần: IUPS cho miềnchuyển mạch gói, IuCS cho miền chuyển mạch kênh CN có thể kết nối đến nhiềuUTRAN cho cả giao diện IuCS và IuPS Nhưng một UTRAN chỉ có thể kết nối đếnmột điểm truy nhập CN

- Giao diện Iur: là giao diện RNC-RNC Ban đầu được thiết kế để đảm bảochuyển giao mềm giữa các RNC, nhưng trong quá trình phát triển nhiều tính năng mớiđược bổ sung Giao diện này đảm bảo bốn tính năng nổi bật sau:

 Di động giữa các RNC

 Lưu thông kênh riêng

 Lưu thông kênh chung

 Quản lý tài nguyên toàn cục

- Giao diện Iub: là giao diện Iub nối node B và RNC Khác với GSM đây làgiao diện mở

1.3.1.2 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4

Kiến trúc R3 đã nâng cấp mạng truy nhập vô tuyến; kiến trúc R4 tiếp tục nângcấp mạng lõi CN Sự khác nhau cơ bản giữa R3 và R4 là ở chỗ khi này mạng lõi làmạng phân bố và chuyển mạch mềm Thay cho việc có các MSC chuyển mạch kênhtruyền thống như ở kiến trúc trước, kiến trúc chuyển mạch phân bố và chuyển mạchmềm được đưa vào

MSC trong mạng lõi R4 được chia thành MSC server và cổng các phương tiện(MGW: Media Gateway)

- MSC server chứa VLR, thực hiện chức năng quản lý di động và điều khiểncuộc gọi MSC Server điều khiển ma trận chuyển mạch nằm trong MGW Một MSCphục vụ có thể quản lý một số MGW

- MGW thực hiện các chức năng chuyển mạch và kết nối mạng

Hình 1.8 Sự khác biệt giữa mạng lõi R4 so với R3

Mạng lõi có thể được xây dựng tùy theo yêu cầu hoạt động Có nhiều loại thủtục có thể được sử dụng kết nối giữa UE với MSC và giữa MSC server với MGW

Hình 1.9 Kiến trúc mạng phân bố của phát hành 3GPP R4

RNC  MSC Server: báo hiệu điều khiển các cuộc gọi chuyển mạch kênh

RNC  MGW: đường truyền cho các cuộc gọi chuyển mạch kênh, định tuyếncác cuộc gọi này đến nơi nhận trên các đường trục gói Đường trục gói sử dụng giaothức truyền tải thời gian thực (RTP: Real Time Transport Protocol) trên giao thứcInternet (IP)

RNC  SGSN  GGSN: đường truyền số liệu gói (cả số liệu và thoại) trênmạng đường trục IP

Khi có cuộc gọi tới mạng PSTN, cuộc gọi từ MSC server  GMSC server MGW  PSTN Tại MGW, tín hiệu thoại được đóng gói chuyển đổi mã thành tín hiệuPCM tiêu chuẩn Tín hiệu PCM này đưa đến PSTN Truyền tải kiểu này cho phép tiếtkiệm đáng kể độ rộng băng tần nhất là khi các MGW cách xa nhau

Giao thức điều khiển giữa MSC Server/GMSC Server với MGW là giao thứcITU H.248 – điều khiển cổng các phương tiện (MEGACO: Media Gateway Control)

Giao thức điều khiển cuộc gọi giữa MSC Server và GMSC Server có thể là mộtgiao thức điều khiển cuộc gọi bất kỳ, giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập vật mang

(BICC: Bearer Independent Call Control) được 3GPP khuyến nghị Đôi khi MSCServer hỗ trợ cả các chức năng của GMSC Server.

HLR và HSS (Home Subscriber Server: máy chủ thuê bao thường trú) có chứcnăng tương đương HLR sử dụng giao diện trên cơ sở báo hiệu số 7 HSS sử dụng giaodiện trên cơ sở truyền tải gói IP Ngoài ra còn có các giao diện giữa SGSN vớiHLR/HSS và giữa GGSN với HLR/HSS

1.3.1.3 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R5-R6

Mục tiêu phát triển của mạng lõi R5, R6 là kiến trúc mạng đa phương tiện IP(IMS: IP Multimedia Subsystem): xử lý số liệu và thoại trên toàn bộ đường truyền từđầu cuối của người sử dụng đến nơi nhận cuối cùng

Hình 1.10 Chuyển đổi dần từ R4 sang R5

Sự nâng cấp tập trung chủ yếu ở mạng truy nhập: GSM/EDGE RAN (GERAN),khối chức năng chuyển mạch gói CN PS

Cấu trúc mạng lõi theo tiêu chuẩn R5 – R6 có thêm một phần tử mới là phân hệ

đa phương tiện IP (IMS) có chức năng duy trì các cuộc gọi VoIP IMS còn có khảnăng hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện: chức năng điều khiển cổng phương tiện(MGCF), chức năng điều khiển trạng thái cuộc gọi (CSCF) và chức năng điều khiểntài nguyên đa phương tiện (MRF) Các chức năng này tạo thành mô hình quản lý cuộcgọi mở rộng so với tiêu chuẩn R4 Về cơ bản, chức năng MGCF kiểm soát MGW khithực hiện kết nối, chuyển đổi, loại bỏ tiếng vọng,…

Hình 1.11 Kiến trúc mạng 3GPP R5 và R6

Từ kiến trúc mạng, ta thấy số liệu và thoại không có giao diện riêng, chỉ có mộtgiao diện IU duy nhất mang tất cả thông tin Trong mạng lõi giao diện này kết cuối tạiSGSN và không có MGW riêng

Phân hệ đa phương tiện IP (IMS) chứa các phần tử sau: chức năng điều khiểntrạng thái kết nối (CSCF: Connection State Control Function), chức năng tài nguyên

đa phương tiện (MRF: Multimedia Resource Function), chức năng điều khiển cổng cácphương tiện (MGCF: Media Gateway Control Function), cổng báo hiệu truyền tải (T-SGW: Transport Signalling Gateway) và cổng báo hiệu chuyển mạng (R-SGW:Roaming Signalling Gateway)

Trong kiến trúc toàn IP, thiết bị UE được nâng cấp và cài đặt nhiều phần mềm

ứng dụng UE hỗ trợ giao thức khởi đầu phiên (SIP: Session Initiation Protocol).

Chức năng điều khiển trạng thái kết nối (CSCF) là chức năng: phiên dịch vàđịnh tuyến – thiết lập, duy trì và giải phóng các phiên đa phương tiện đến và đi từngười sử dụng

SGSN và GGSN được cải tiến để hỗ trợ cả dịch vụ số liệu gói và dịch vụchuyển mạch kênh, nâng cao chất lượng dịch vụ QoS

Chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF)là chức năng lập cầu hội nghị, hỗtrợ các tính năng: tổ chức cuộc gọi nhiều phía và dịch vụ hội nghị

Cổng báo hiệu truyền tải (T-SGW) là một cổng báo hiệu SS7 sử dụng các giaothức Sigtran để đảm bảo tương tác SS7 với các mạng tiêu chuẩn ngoài như PSTN

Cổng báo hiệu chuyển mạng (R-SGW) đảm bảo tương tác báo hiệu với cácmạng di động hiện có sử dụng SS7 tiêu chuẩn Trong nhiều trường hợp T-SGW và R-SGW cùng tồn tại trên cùng một nền tảng.

Chức năng cổng điều khiển các phương tiện (MGCF): điều khiển MGW bởigiao thức điều khiển ITU-T H.248 MGW ở kiến trúc mạng R5 có chức năng giốngnhư ở kiến trúc mạng R4 MGW tương tác với các mạng ngoài qua đường truyền IP

MGCF giao tiếp với CSCF bằng giao thức SIP

1.4 Tổng kết chương

Chương 1 đã trình bày một cách khái quát về những nét đặc trưng cũng như sựphát triển của các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 1, thứ 2, thứ 3 và hệ thốngthông tin di động tương lai 4G Sau đó kiến trúc mạng 3G được xét Mạng lõi 3G baogồm hai vùng chuyển mạch: vùng chuyển mạch các dịch vụ CS và vùng chuyển mạchcác dịch vụ PS Các phát hành đánh dấu các mốc quan trọng phát triển mạng 3GWCDMA UMTS được xét: R3, R4, R5 và R6 R3 bao gồm hai miền chuyển mạchkênh và chuyển mạch gói trong đó kết nối giữa các nút chuyển mạch gọi là TDM(ghép kênh theo thời gian) R4 là sự phát triển của R3 trong đó miền chuyển mạchkênh chuyển thành chuyển mạch mềm và kết nối giữa các nút mạng bằng IP R5 và R6

hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện IP hoàn toàn dựa trên chuyển mạch gói Hiện naymạng 3G WCDMA UMTS đang ở giai đoạn chuyển dần từ R4 sang R5

Kênh truyền tải riêng

Kênh truyền tải chung

DCH riêng (DCH)kkkKKênhDCH

Kênh quảng bá (BCH) Kênh truy nhập đường xuống (FACH) Kênh tìm gọi (PCH)

Kênh truy nhập ngẫu nhiên (RACH) Kênh gói chung đường lên (CPCH) Kênh đường xuống dùng chung (DSCH) Kênh truyền tải

CHƯƠNG 2 LỚP VẬT LÝ TRONG WCDMA

Trong mô hình giao thức OSI, những giao thức giao diện vô tuyến trong hệthống UTRAN có thể được mô tả bằng cách sử dụng mô hình giao thức ba lớp:

Lớp 1 còn được gọi là lớp vật lý

Lớp 2 bao gồm những phân lớp nhỏ:

- Điều khiển truy nhập môi trường (MAC: Medium Access Control)

- Điều khiển đoạn nối vô tuyến (RLC:Radio Link Control)

- Điều khiển quảng bá/ đa phương (BMC: Broadcast/Multicast Control)

- Giao thức hội tụ số liệu gói (PDCP: Packet Data Convergence Protocol)

Lớp 3 bao gồm những phân lớp nhỏ:

- Điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC: Radio Resource Control)

- Quản lý di động (MM: Mobile Management)

- Quản lý kết nối (CC: Connection Management)

2.1 Các kênh truyền tải

Trong UTRAN số liệu được tạo ra ở các lớp cao được truyền tải trên đường vôtuyến bởi các kênh truyền tải bằng cách sắp xếp các kênh này lên các kênh vật lý khácnhau Lớp vật lý được yêu cầu để hỗ trợ các kênh truyền tải với tốc độ bit thay đổinhằm cung cấp các dịch vụ với độ rộng băng tần theo yêu cầu và ghép nhiều dịch vụtrên cùng một kết nối

Có hai kiểu kênh truyền tải: các kênh riêng và các kênh chung

Hình 2.1 Các kênh truyền tải trong WCDMA

2.1.1 Kênh quảng bá (BCH)

BCH là kênh truyền tải đường xuống, kênh này phát quảng bá các thôngtin về hệ thống và các ô như là mã truy nhập ngẫu nhiên, những khe truy nhậptrong một ô tế bào hoặc loại phân tập đang dùng Mỗi trạm di động phải giải mãkênh này trước khi đăng ký vào một tế bào, kênh này thường truyền ở tốc độ bitthấp và phát ở mức công suất cao

2.1.2 Kênh truy nhập đường xuống (FACH)

FACH là kênh truyền tải đường xuống, mang các thông tin điều khiểnnhư là các chỉ thị từ trạm gốc sau khi UE ngẫu nhiên chọn một khe truy nhậptrên kênh truy nhập ngẫu nhiên và truyền trên khe này Kênh này cũng đượcdùng mang một số lượng dữ liệu gói hạn chế, thông tin có thể truyền trên toàn

bộ cell hoặc một phần của cell, có thể có nhiều kênh FACH trong một ô tế bào,mỗi kênh hoạt động ở tốc độ dữ liệu khác nhau

2.1.3 Kênh tìm gọi (PCH)

PCH là kênh truyền tải đường xuống, kênh này mang các bản tin tìm gọiđến các trạm di động

2.1.4 Kênh truy nhập ngẫu nhiên (RACH)

RACH là kênh truyền tải đường lên, kênh này được dùng để mang thôngtin yêu cầu của trạm di động Kênh này cũng được dùng để mang dữ liệu ngườidùng Tất cả các trạm di động trong tế bào đều có thể truy nhập vào kênh nàynên kênh này hoạt động ở tốc độ thấp

2.1.5 Kênh gói chung đường lên (CPCH)

Kênh CPCH là kênh truyền tải đường lên, dùng để mang gói dữ liệungười dùng Kênh này hoạt động như kênh RACH Kênh riêng đường xuốngmang thông tin chỉ thị điều khiển và điều khiển công suất cho kênh này

2.1.6 Kênh đường xuống dùng chung (DSCH)

Kênh DSCH là kênh truyền tải đường xuống, được liên kết với một hoặcnhiều kênh riêng đường xuống và mang dữ liệu người dùng và thông tin điềukhiển Kênh này được chia sẻ với vài UE

2.2 Kênh vật lý và sắp xếp các kênh truyền tải trên các kênh vật lý

Kênh vật lý tương ứng với một tần số mang, mã và đối với đường lên nócòn tương ứng với góc pha tương đối Các kênh vật lý đường lên được cho ởhình 2.2 Đường xuống chỉ có một kênh vật lý riêng duy nhất là kênh vật lýriêng đường xuống ( downing DPCH) Các kênh vật lý đường xuống được cho

ở hình 2.3

Kênh vật lý đường lên (UPCH)

Kênh UPCH riêng ( Uplink DPCH)

Kênh UPCH chung (Uplink CPCH)

Kênh vật lý số liệu riêng (DPDCH) Kênh vật lý riêng điều khiển (DPCCH) Kênh vật lý RACH (PRACH)

Kênh vật lý gói chung (PCPCH)

Hình 2.2 Các kênh vật lý đường lên

Kênh vật lý đường xuống

(DPCH)

Kênh DPCH riêng (Downlink DPCH)

Kênh DPCH chung (Downlink CPCH)

Kênh hoa tiêu chung (CPICH) Kênh vật lý điều khiển chung

sơ cấp (P-CCPCH) Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp(S-CCPCH)Kênh đồng bộ (SCH)

Kênh vật lý ghép chung đường xuống (PDSCH)

Kênh chỉ thị bắt (AICH)

Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH)

Hình 2.3 Các kênh vật lý đường xuống

Sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lý được cho ở hình 2.4

Các kênh truyền tải

DCH RACH

Kênh số liệu vật lý riêng (DPDCH) Kênh điều khiển vật lý riêng (DPCCH) Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý (PRACH) Kênh gói chung vật lý (PCPCH)

Kênh chia sẻ đường xuống vật lý (PDSCH) Kênh chỉ thị bắt (AICH)

Kênh chỉ thị tìm gọi (FICH)

Hình 2.4 Sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lý

2.2.1 Kênh riêng đường lên

Đường lên gồm hai kênh, thông tin điều khiển lớp vật lý được mang bởikênh điều khiển vật lý riêng (DPCCH) với hệ số trải phổ SF = 256, thông tinlớp cao hơn gồm số liệu người sử dụng được mang bởi kênh số liệu vật lý riêng(DPDCH) với hệ số trải phổ từ 4 – 256 Truyền dẫn đường lên có thể gồm mộthay nhiều kênh DPDCH với hệ số trải phổ thay đổi và một kênh DPCCH duynhất với hệ số trải phổ cố định

Tốc độ số liệu của DPDCH có thể thay đổi theo khung và được thôngbáo trên kênh DPCCH bằng chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải (TFCI) Nếugiải mã TFCI không đúng thì toàn bộ khung số liệu sẽ bị mất Vì TFCI chỉ thịkhuôn dạng của khung giống nhau nên việc mất TFCI không ảnh hưởng đến cáckhung khác

Kênh vật lý riêng hướng lên sử dụng cấu trúc khe với 15 khe trên mộtkhung vô tuyến dài 10 ms, mỗi khe dài 2560 chip với độ rộng 666 μs tương ứngs tương ứngvới một chu kỳ điều khiển công suất Như vậy độ rộng khe rất gần với độ rộngkhe bằng 577 μs tương ứngs ở GSM Mỗi khe có bốn trường dành riêng cho các bit hoatiêu (pilot),TFCI, các bit thông tin phản hồi FBI và các bit điều khiển công suấtphát TPC Có 3 đến 8 bit hoa tiêu sử dụng cho việc đánh giá kênh ở máy thu,TFCI tuỳ chọn có được phát hay không, nếu có TFCI thì nó có 2,3 hoặc 4 bit,các bit FBI được dùng để cung cấp thông tin từ UE đến UTRAN như đượcdùng khi sử dụng phân tập phát vòng kín, các bit FBI tuỳ chọn có được pháthay không, nếu có thì nó có thể có 1 hoặc 2 bit, các bit TPC mang các lệnh điềukhiển công suất cho việc điều khiển công suất và có thể có 1 hoặc 2 bit Cấutrúc khung được biểu diễn qua hình 2.5

Dữ liệu

Hoa tiêu TFCI FBI TPC

Khe 1 Khe i Khe 15

Khung 1 Khung i Khung 72

DPDCH

DPCCH

T slot =2560 chips, 10x2 k bits (k=0 6)

Đường lên

DCH

T f = 10ms

T super =720 ms

Siêu khung

Hình 2.5 cấu trúc khung vô tuyến cho DPDCH/DPCCH hướng lên

Thông số k xác định số bit trên mỗi khe của DPDCH/DPCCH đường lên

Nó liên quan đến hệ số trải phổ của kênh vật lý như sau:

Như vậy hệ số trải phổ của DPDCH có thể thay đổi từ 256 xuống 4, nóđược chọn tùy theo tốc độ dữ liệu

Thông thường máy thu đường lên ở BS cần thực hiện các nhiệm vụ saukhi thu truyền dẫn từ máy đầu cuối:

Máy thu khởi đầu thu khung và nén phổ DPCCH, nạp đệm DPDCH theotốc độ bit cực đại tương ứng với hệ số trải phổ nhỏ nhất

Đối với mỗi khe, nhận được đánh giá kênh từ các bit hoa tiêu trênDPCCH, đánh giá tỉ lệ bit trên nhiễu (SIR) từ các bit hoa tiêu cho từng khe,

phát lệnh TPC trên đường xuống đến đầu cuối để điều khiển công suất phát

đường lên, giải mã bit TPC ở mỗi khe thời gian và điều khiển công suất đường

xuống của mỗi kênh của kết nối này một cách phù hợp

Đối với khe thứ hai hoặc thứ tư, giải mã các bit FBI nếu có trên hai hoặcbốn khe và điều chỉnh các pha của anten phân tập hay các pha và biên độ phụ

thuộc vào chế độ phân tập phát

Đối với mỗi khung 10 ms thì giải mã TFCI từ khung DPCCH để nhậnđược tốc độ bit và các thông số giải mã cho DPDCH

Đối với khoảng thời gian truyền dẫn (TTI)10, 20, 40 hay 80 ms giải mã

số liệu DPDCP

Đường xuống cũng thực hiện chức năng như vậy trừ các ngoại lệ sau:trên đường xuống các kênh riêng và chung có hệ số trải phổ không đổi, ngoạitrừ kênh dùng chung đường xuống; các bit FBI không được sử dụng ở đườngxuống; có một kênh hoa tiêu chung ngoài các bit hoa tiêu ở DPCCH, kênh hoatiêu này có thể được sử dụng để hỗ trợ đánh giá kênh trong trường hợp phân tậpphát, phát đường xuống có thể xảy ra từ hai anten Máy thu phân tích kênh bằngcác mẫu hoa tiêu nhận được và kết hợp số liệu sau trải phổ nhận được từ haianten

2.2.2 Kênh chung đường lên

2.2.2.1 Kênh vật lý RACH (PRACH)

Ngoài kênh DCH, dữ liệu người sử dụng còn có thể truyền trên kênhRACH, được sắp xếp lên kênh PRACH Công việc này dành cho hoạt động với

số liệu gói có tốc độ thấp khi mà không thể giữ được kết nối liên tục

Thiết bị người sử dụng (UE) có thể truy cập ngẫu nhiên tại một số dịchthời quy định trước, ký hiệu là các khe truy nhập Cứ hai khung là có 15 khe vàchúng cách nhau 5120 chip Cấu trúc thông tin được truyền trên kênh PRACHđược cho ở hình 2.6 Quá trình truyền bắt đầu bằng cách phát một hay nhiềutiền tố và sau đó là phát phần bản tin Mỗi tiền tố dài 4096 chip với hệ số trảiphổ 256 và bao gồm chuỗi chữ ký 16 ký hiệu Phần bản tin trên kênh này đượctruyền trên khung đơn 10 ms hoặc trong hai khung 10 ms liên tiếp Với khung

vô tuyến 10 ms, chiều dài mỗi khe là 2560 chip Phần bản tin bao gồm hai phần

là phần dữ liệu và phần điều khiển Hệ số trải phổ phần dữ liệu là 256, 128, 64

và 32 Số bit truyền trên mỗi khe trên phần dữ liệu là 10, 20, 40 và 80 bit phụthuộc hệ số trải phổ

1 2 3 4 5 5 … Khe 15

Khe

20ms

Người dùng bắt đầu truyền tải ở đây

Tiền tố Tiền tố Tiền tố Phần bản tin -1 or 2 khung 10ms liên tiếp

4096 Chips

Khe trong khung vô tuyến 10ms

Phần dữ liệu của bản tin

Phần điều khiển của bản tin

Hình 2.6 Hoạt động của kênh PRACH

Phần điều khiển của bản tin có hệ số trải phổ là 256, mỗi khe trên phầnđiều khiển chỉ có 10 bit, trong đó có 8 bit là các bit hoa tiêu và 2 bit là các bitTFCI Phần dữ liệu và phần điều khiển được truyền đồng thời

2.2.2.2 Kênh vật lý gói chung đường lên (PCPCH)

Kênh gói chung vật lý PCPCH được sử dụng để mang CPCH và đây là

sự mở rộng của PRACH Cấu trúc truyền được cho ở hình 2.7 Các tiền tốtương tự như PRACH, mỗi tiền tố dài 4096 chip Có hai loại tiền tố là tiền tốtruy nhập và tiền tố dò tìm va chạm Có thể có một hay nhiều tiền tố truy nhậpnhưng chỉ có một tiền tố dò tìm va chạm Tiền tố điều khiển công suất có thể cóhoặc không, nó có chiều dài là 8 khe Phần bản tin có thể bao gồm một hoặcnhiều khung 10 ms Cũng như PRACH, phần bản tin gồm hai phần là dữ liệungười dùng ở lớp cao hơn và thông tin điều khiển lớp vật lý Phần dữ liệu có hệ

số trải phổ từ 4 đến 256 Còn phần điều khiển với hệ số trải phổ là 256 Cả haiphần của bản tin được phát đồng thời nhưng sử dụng khác mã

Tiền tố truy nhập

Tiền tố truy nhập

Tiền tố dò tìm va chạm

Tiền tố điều khiển công suất

0 or 8 khe

Phần bản tin nhiều khung 10ms

4096 Chips

Phần dữ liệu

Khe

Hình 2.7 Cấu trúc truyền trên PCPCH

2.2.3 Cấu trúc kênh riêng đường xuống

Kênh riêng đường xuống được phát riêng trên kênh vật lý riêng đườngxuống (DPCH đường xuống) Kênh này được ghép kênh theo thời gian với dữliệu người dùng ở lớp cao hơn và thông tin điều khiển được tạo ra ở lớp vật lý.Phần dữ liệu được mang bởi DPDCH đường xuống và phần điều khiển mangbởi DPCCH đường xuống, cấu trúc khe của DPCH đường xuống được cho ởhình 2.8

DPCCH bao gồm ba trường: TPC, TFCI và các bit hoa tiêu TPC luônxuất hiện và có chiều dài là 2,4,8 và 16 bit TFCI tuỳ chọn có được phát haykhông, nếu không có TFCI thì dùng cho các dịch vụ tốc độ cố định, nếu códùng cho nhiều dịch vụ đồng thời và có chiều dài là 2,4,8,và 16 bit Các bit hoatiêu luôn xuất hiện và có chiều dài là 2,4,8,16 và 32bit Hệ số trải phổ phụ thuộctốc độ dữ liệu và thay đổi từ 4 đến 512

Số liệu 1 TPC TFCI Số liệu 2 Pilot DPDCH DPCCH DPDCH

Khe 1 Khe 2 … Khe i … Khe 15

Khung 1 Khung 2 … Khung i … Khung 15

khe

2560 chip, bit (k=0, 7)10.2k

Một khung vô tuyến,T f 10ms

Một siêu khung vô tuyến,T sf 720ms

Hình 2.8 Cấu trúc khung DPCH đường xuống

Mỗi khung dài 10 ms được chia thành 15 khe, mỗi khe dài 2560 chip,tương ứng với một chu kỳ điều khiển công suất Thông số k xác định tổng số bit

trên một khe của một khe DPCH đường xuống, quan hệ của nó với hệ số trảiphổ như sau:

2.2.4 Cấu trúc kênh chung đường xuống

2.2.4.1 Kênh hoa tiêu chung (CPICH)

Kênh hoa tiêu chung là một kênh không điều chế, được ngẫu nhiên hoábằng một mã ngẫu nhiên đặc thù cell Chức năng của nó là hỗ trợ việc đánh giákênh trong thiết bị đầu cuối cho các kênh riêng và đảm bảo tham chuẩn đánhgiá kênh cho các kênh chung khi chúng không liên kết với các kênh riêng vàkhông tham gia vào các kỹ thuật anten thích ứng UTRAN có hai kiểu kênh hoatiêu: kênh sơ cấp và thứ cấp

Kênh hoa tiêu chung sơ cấp: luôn được sử dụng cùng một mã định kênh;được ngẫu nhiên hoá bởi mã ngẫu nhiên sơ cấp; mỗi ô có một kênh; phát quảng

bá trên toàn bộ cell; chủ yếu được sử dụng để đo đạc nhằm mục đích chuyểngiao và chọn lại cell Việc điều chỉnh mức công suất của CPICH cho phép cânbằng tải giữa các cell khác nhau

Kênh hoa tiêu chung thứ cấp: có thể sử dụng một mã định kênh tuỳ ý với

SF = 256; được ngẫu nhiên quá bởi mã ngẫu nhiên sơ cấp hoặc thứ cấp; mỗicell có thể không có, có một hoặc nhiều kênh, có thể chỉ được phát ở một cell

Kênh sơ cấp được sử dụng cho khai thác bằng các anten búp hướng hẹp

để phục vụ ở các vùng có mật độ lưu lượng cao CPICH không mang bất kỳthông tin nào của lớp cao hơn cũng như không có bất kỳ một kênh truyền tảinào được đặt lên nó

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

P-CCPCH là kênh vật lý mang kênh quảng bá (BCH) Tất cả các UE đềucần phải giải điều chế kênh này P-CCPCH không mang thông tin điều khiểnlớp một vì nó có tốc độ cố định và không mang thông tin điều khiển công suất.Tốc độ bit 30 Kbps cùng với hệ số trải phổ SF = 256 Tổng tốc độ bit giảm còn

27 Kbps vì sử dụng chung với kênh SCH

Thực tế phải phát kênh này với mức công suất cao vì nếu không bắtđược kênh này UE không thể truy nhập vào hệ thống Trong khi đó tốc độ kênhnày phải thấp để ít ảnh hưởng đến dung lượng của hệ thống Mã hoá kênh choP-CCPCH là mã xoắn có tỉ lệ ½ với đan xen 20 ms trên hai khung liên tiếp Đểcải thiện chất lượng có thể sử dụng phân tập truyền vòng hở cho P-CCPCH.Lúc này UE sẽ có thông tin trước khi giải mã BCH trong quá trình tìm kiếm cellđầu tiên

2.2.4.3 Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp (S-CCPCH)

S-CCPCH mang hai kênh truyền tải chung khác nhau kênh FACH vàPCH Hai kênh này hoặc sử dụng chung một kênh S-CCPCH hoặc có thể sửdụng các kênh S- CCPCH khác nhau Tối thiểu cấu hình mỗi cell phải có ítnhất một kênh S-CCPCH Mã hoá kênh là mã xoắn tỷ lệ ½ khi mang các kênh

sử dụng để truy nhập ô Nói chung vì các kênh P-CCPCH và S-CCPCH đềukhông sử dụng điều khiển công suất nên có thể cải thiện chất lượng bằng phântập phát vòng hở Ngoài ra chúng thường được phát với toàn bộ công suất đểđến được biên cell nên việc giảm mức công suất phát cần thiết sẽ cải thiện dunglượng hệ thống đường xuống

2.2.4.4 Kênh đồng bộ SCH

Kênh SCH cần thiết tìm ô, gồm hai kênh SCH sơ cấp và SCH thứ cấp SCH sơ cấp sử dụng chuỗi trải phổ 256 chip giống nhau cho tất cả cáccell Chuỗi chung cho toàn bộ hệ thống để tối ưu hoá việc thực hiện bộ lọc phốihợp

SCH thứ cấp sử dụng các chuỗi với khả năng kết hợp các từ mã khácnhau và thể hiện các nhóm mã khác nhau Khi đầu cuối đã nhận diện được kênhđồng bộ thứ cấp, nó sẽ nhận được đồng bộ khung, khe thời gian cũng như nhóm

mà nó trực thuộc Quá trình tìm ô đầy đủ đòi hỏi tìm tất cả các nhóm, tuy nhiênquá trình này chỉ cần thiết khi UE bật nguồn hoặc vào vùng phủ sóng Cáctrường hợp khác UE đã có các thông tin cần thiết về các ô xung quanh và khôngphải thực hiện tất cả các bước

Không một kênh truyền tải nào được đặt lên SCH và các từ mã chỉ dùngcho mục đích tìm cell SCH sơ cấp và thứ cấp được phát song song

2.2.4.5 Kênh chỉ thị truy nhập (AICH)

Kênh chỉ thị truy nhập từ trạm gốc BS được sử dụng để chỉ thị sự thunhận chuỗi ký tự RACH Khi BS phát hiện ra tiền tố thử truy nhập của RACHcùng với chuỗi chữ ký được sử dụng ở tiền tố này sẽ được phát lại trên AICH

Để phát hiện được AICH, đầu cuối phải được tham chuẩn pha từ kênhhoa tiêu chung AICH cần thu được tại tất cả các UE, do đó nó phải được phátvới công suất cao và không có điều khiển công suất

2.2.4.6 Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH)

Kênh tìm gọi (PCH) hoạt động cùng kênh PICH để đảm bảo đầu cuốihoạt động hiệu quả trong chế độ nghỉ Để phát hiện được PICH, đầu cuối cầnnhận được tham khảo pha từ CPICH Vì tất cả các UE trong cell phải bắt đượcPICH nên PICH phải được phát ở công suất cao và không có điều khiển côngsuất

2.3 Ghép kênh

- Ghép kênh đường lên:

Trên đường lên, các dịch vụ được ghép kênh động để được luồng số liêntục trừ trường hợp tốc độ bằng 0 Các ký hiệu được phát với công suất như nhaucho tất cả các dịch vụ Như vậy trong một số trường hợp mã hoá dịch vụ vàghép kênh cần thiết để điều chỉnh tốc độ ký hiệu tương đối đối với các dịch vụkhác nhau để cân bằng các yêu cầu mức công suất cho các ký hiệu kênh Ghépkênh đường lên được thực hiện với các bước như sau:

Đan xen lần 1 (20, 40 hay 80 ms)

Phân đoạn khung vô tuyến

Phân đoạn kênh vật lý

Đan xen lần 2 (10 ms)

Sắp xếp các kênh vật lý

Hình 2.9 Chuỗi ghép kênh đường lên và mã hoá kênh

Luồng số từ các lớp cao hơn được đưa đến khối mã hoá và ghép kênh ởdạng các tập khối truyền tải Khoảng thời gian truyền dẫn phụ thuộc vào kênhtruyền tải và nằm trong tập sau (10,20,40,80 ms)

- Ghép kênh đường xuống:

Ghép kênh đường xuống hầu như giống với ghép kênh đường lên chỉ cómột số khối chức năng khác

Sắp xếp các kênh vật lý

vị trí linh hoạt)

TrCH: kênh truyền tải TrBk: khối truyền tải

Hình 2.10 Chuỗi ghép kênh đường xuống và mã hoá kênh

Việc sử dụng bit linh hoạt hay cố định sẽ xác định điểm chèn DTX, cácbit chỉ thị DTX không được phát vào không gian, chúng chỉ được chèn đểthông báo cho máy phát là ở vị trí nào cần tắt quá trình truyền Chúng khôngcần thiết ở hướng lên vì ở đường này phối hợp tốc độ được thực hiện động vàluôn lấp đầy khung khi có bit cần truyền ở DPDCH

2.4 Tổng kết chương

Trong chương 2 đã giới thiệu về lớp vật lý trong WCDMA, các kênhtruyền tải, kênh vật lý, các kênh đường lên, kênh đường xuống, kỹ thuật ghépkênh…

Chương này tập trung vào những đặc tính của lớp vật lý Lớp vật lý ảnhhưởng đến sự phức tạp của thiết bị về mặt đảm bảo khả năng xử lý băng tần cơ

sở cần thiết ở trạm gốc và trạm đầu cuối Trên quan điểm dịch vụ của các hệthống thế hệ ba là các hệ thống băng rộng, vì thế không thể thiết kế lớp vật lýchỉ cho dịch vụ thoại duy nhất mà cần đảm bảo tính linh hoạt cho các dịch vụtrong tương lai

CHƯƠNG 3 GIẢI THUẬT MAP CHO MÃ TURBO TRONG WCDMA

3.1 Khái niệm mã Turbo

3.1.1 Hàm khả năng (Likelihood Function)

Dạng hữu hiệu nhất của định lý Bayes là biểu diễn xác suất hậu nghiệm

(APP) khi thực hiện quyết định ở dạng biến ngẫu nhiên liên tục x:

, 1, ,

M i=1

(3.1&3.2)

trong đó, P(d = i|x) là xác suất hậu nghiệm, d = i thể hiện cho dữ liệu d thuộc vào lớp tín hiệu thứ i trong M lớp; p(x|d = i) là hàm mật độ xác suất có điều kiện (pdf) của x (tín hiệu bị tạp âm hóa bởi kênh AWGN) với điều kiện d=i; p(d = i) được gọi là xác suất tiên nghiệm, là khả năng xuất hiện lớp tín hiệu thứ i Điển hình, x là biến ngẫu nhiên “quan trắc” hay kiểm định thống kê tại đầu ra bộ giải điều chế Vì vậy, p(x) là pdf của tín hiệu thu x, tạo ra kiểm định thống kê trên toàn bộ không gian tín hiệu Trong phương trình (3.1), đối với quan trắc cụ thể, p(x) là một hệ số tỷ lệ vì nó được

trung bình hóa trên toàn bộ không gian tín hiệu Ký hiệu chữ p (chữ thường) là hàm

mật độ xác suất pdf của biến ngẫu nhiên liên tục và chữ P (chữ hoa) là xác suất (tiên

nghiệm và hậu nghiệm APP) Việc xác định xác suất hậu nghiệm APP của tín hiệu thutheo (3.1) được coi là kết quả của thử nghiệm Trước khi thử nghiệm, thông thường

tồn tại (hoặc có thể ước tính được) xác suất tiên nghiệm P(d = i) Dùng (3.1) để tính APP, coi P(d = i|x) là “tinh lọc” thông tin tiên nghiệm về dữ liệu dùng để kiểm tra tín

  Biến số d là bit dữ liệu phát Trong môi trường

kênh AWGN, hình 3.1 biểu diễn các hàm mật độ xác suất có điều kiện, là các

hàm khả năng (likelihood function) Hàm bên phải p(x|d=+1) và hàm bên trái p(x|d=-1) minh họa pdf của biến ngẫu nhiên thu x với điều kiện d=+1 và d=-1

tương ứng đã được phát trên kênh AWGN, thể hiện đầy đủ các giá trị có thể có

của kiểm định thống kê x được tạo ra tại máy thu Trong hình 3.1, giá trị x k bất