Quy hoạch và triển khai mạng thế hệ thứ 3 w CDMA của EVNTelecom

4 BHCA Busy Hour Call Attempts Số lần thử gọi trong giờ cao điểm CCPCH Common Control Physical Channel Kênh vật lý điều khiển chung CCTrCH Coded Composite Transport Channel Kênh truyền t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguyễn Thị Tuyết

Quy hoạch và triển khai mạng thế hệ thứ ba W-CDMA của

EVNTelecom

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI – 2010

1

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

MỞ ĐẦU 12

Chương 1 - HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG SỐ CDMA 13

1.1 Sơ lược lịch sử hệ thống thông tin di động số CDMA 13

1.0 Giới thiệu hệ thống thông tin di động số CDMA 14

1.3 Những ưu điểm của hệ thống thông tin di động CDMA 17

1.3.1 Ưu điểm của CDMA 17

1.3.2 Những ưu điểm của CDMA băng rộng 18

1.4 Phân bố phổ tần cho IMT-2000 [2] [10] 20

1.5 Hệ thống thông tin di động thế hệ ba W- CDMA 20

Chương 2 - CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG W – CDMA 22

1.0 Cấu trúc tổng quát của hệ thống thông tin di động W- CDMA 22

2.0 Chức năng của các phần tử trong hệ thống W- CDMA 23

2.2.1 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN 23

2.2.2 Mạng lõi CN 25

2.2.3 Thiết bị người sử dụng UE 26

1.3 Các loại kênh của W- CDMA 27

2.3.1 Các kênh truyền tải 27

2.3.2 Các kênh vật lý 30

2.3.3 Các kênh logic 37

2.4 Điều khiển công suất và chuyển giao trong W- CDMA 39

2.4.1 Điều khiển công suất trong W- CDMA 39

Chương 3 - QUY HOẠCH VÀ TRIỂN KHAI MẠNG 3G W-CDMA 41

2

3.1 Cơ sở ban đầu 41

3.2 Các nguyên tắc định cỡ mạng 42

3.3 Dự báo lưu lượng 43

3.3.1 Dự báo thuê bao 44

3.3.2 Dự báo sự sử dụng thoại 44

3.3.3 Dự báo sự sử dụng số liệu 45

3.4 Phân tích vùng phủ vô tuyến 45

3.4.1 Quỹ đường truyền vô tuyến 46

3.4.2 Hiệu suất phủ sóng 52

3.5 Phân tích dung lượng vô tuyến 53

3.5.1 Tính toán hệ số tải 53

3.6 Định cỡ mạng cho thành phố Hà Nội 59

3.6.1 Dự báo lưu lượng 59

3.6.2 Quy hoạch ô 64

Chương 4 - MÔ HÌNH TRIỂN KHAI MẠNG EVNTELECOM 66

4.1.1 Phần mạng lõi ( Core network ) 67

4.1.2 Mạng truy nhập vô tuyến ( RAN ) 68

4.1.3 Phần dịch vụ giá trị gia tăng ( VAS ) 69

4.1.4 Phần báo hiệu STP 76

4.2 Kiến trúc mạng 3G WCDMA các giai đoạn sau 77

4.2.1 Nguyên tắc thiết kế kiến trúc mạng WCDMA của EVNTelecom các giai đoạn sau 77

4.2.2 Chi tiết kiến trúc mạng của EVNTelecom các giai đoạn tiếp theo77 KẾT LUẬN 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

3

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ACCH Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết

ACI Adjacent Channel Interference Nhiễu kênh lân cận

ACIR Adjacent Channel Intrference Ratio Tỉ số nhiễu kênh lân cận

AD Analog to Digital Converter Bộ chuyển đổi tương tự số

ADPCM Adaptive Differential Pulse Code

AICH Acquysition Indication Channel Kênh chỉ thị bắt

Protocol

Giao thức điều khiển đoạn nối thâm nhập

AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiên

tiến

dụng kĩ thuật đa tốc độ thích ứngAMS Administration&Maintenance

Subsystem

Phân hệ quản trị và bảo dưỡng

ASS Access Switching Subsystem Phân hệ chuyển mạch truy cập ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dị bộ

AWGN Additive White Gaussian Noise Tạp âm Gauss trắng cộng

4

BHCA Busy Hour Call Attempts Số lần thử gọi trong giờ cao điểm

CCPCH Common Control Physical Channel Kênh vật lý điều khiển chung CCTrCH Coded Composite Transport Channel Kênh truyền tải hỗn hợp

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

CS - ACELP Conjugate Structure -Algebaic Code

Excited Linear Prediction Dự báo tuyến tính kích thích theo mã đại số- Cấu trúc phức hợp DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng

DPCCH Dedicated Phycical Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated Phycical Channel Kênh vật lý riêng

5

DPDCH Dedicated Phycical Data Channel Kênh số liệu vật lý chung

DRNC Drift Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến trôi

DS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp

EIR Equipment Identity Register Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIRP Effective Isotropically Radiated Power Công suất phát xạ đẳng hướng

hiệu dụng

ETSI European Telecommunications

Standards Institude Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu EVRC Enhanced Variable Rate Coder Bộ mã hoá tốc độ thay đổi tăng

cường

FCC Federal Communication Commission Ủy ban thông tin liên bang

tần số FDMA Frequence Division Multiple Accsess Đa truy nhập phân chia theo tần

số

GMSC Gateway Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động

6

cổng GPRS General Packet Radio System Hệ thống vô tuyến gói chung GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu

Telecommunication - 2000 Thông tin di động quốc tế -2000

ISDN Intergrated Services Digital Network Mạng số các dịch vụ tích hợp

tr-ường

cuộc gọi

MTP3 Massage Transfer Part level 3 Phần truyền bản tin mức 3

PCCPCH Primary Common Control Physical

7

PCPCH Physical Common Packet Channel Kênh gói chung vật lý

PCS Personal Communication System Hệ thống thông tin cá nhân

nhân PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh dùng chung đường xuống

vật lý

PICH Paging Indication Channel Kênh chỉ thị tìm gọi

PRACH Physical Random Access Channel Kênh thâm nhập ngẫu nhiên vật

lý PSC Primary Synchronization Code Mã đồng bộ sơ cấp

PSTN Public Switching Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch

công cộng

RANAP Radio Access Network Application

RNSAP Radio Network Subsystem Application

RRM Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyến

SSC Secondary Synchronization Code Mã đồng bộ thứ cấp

TCP Transmision Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn

thời gian

Indicator

Chỉ thị tổ hợp khuôn dạng truyền tải

TFI Transport Format Indentification Nhận dạng khuôn dạng truyền tải

UTRAN Universal Terrestrial Radio Acces

Network

Mạng thâm nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu

UMTS Universal Mobile Telecommunication

W- CDMA Wideband Code Division Multiple

Access Đa thâm nhập vô tuyến phân chia theo mã băng rộng

9

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các thông số giao diện vô tuyến của hệ thống W- CDMA 20

Bảng 3.1 Quỹ đường truyền cho đường lên 47

Bảng 3.2 Quỹ đường truyền cho đường xuống 48

Bảng 3.3 Giá trị K cho tính toán diện tích ô 53

Bảng 3.4 Mối quan hệ giữa dự trữ nhiễu được yêu cầu với tải đường lên 53

Bảng 3.5 Các thông số sử dụng để tính toán hệ số tải đường lên 55

Bảng 3.6 Các thông số được sử dụng để tính toán tải đường xuống 56

Bảng 3.7 Dự trữ đường truyền đường xuống cho dịch vụ thoại 57

Bảng 3.8 Các dịch vụ và yêu cầu chất lượng 59

Bảng 3.9 Dự báo lưu lượng cho hệ thống WCDMA quy hoạch lần đầu cho từng loại hình vùng phủ 61

Bảng 3.10 Dự báo lưu lượng cho hệ thống WCDMA (Erlang và Mbps) 62

Bảng 3.11 Tổng kết tải lưu lượng dự kiến 63

Bảng 3.12 Tổng số trạm cho hệ thống 65

Bảng 4.1 Số lượng TDM và TPS 76

10

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Nguyên lý phát và thu CDMA 14

Hình 1.2 Dòng tín hiệu trong quá trình phát và thu CDMA 15

Hình 1.3 Phổ tín hiệu trong quá trình phát và thu CDMA 16

Hình 1.4 Hiệu quả của việc mở rộng băng tần 18

Hình 1.5 Quan hệ giữa độ rộng băng tần và khả năng loại bỏ nhiễu 18

Hình 1.6 Quan hệ giữa dung lượng hệ thống và độ rộng băng tần 19

Hình 1.7 Phân bố phổ tần cho IMT-2000 20

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống W- CDMA 22

Hình 2.2 Cấu trúc chức năng của hệ thống UMTS 24

Hình 2.3 Giao diện giữa các lớp cao và lớp vật lý 30

Hình 2.4 Sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lý 30

Hình 2.5 Cấu trúc khung vô tuyến cho kênh DPDCH/DPCCH 31

Hình 2.6 Sơ đồ tổng quát trải phổ và ghép kênh vật lý đường lên DPCCH và DPDCH 32

Hình 2.7 Số thứ tự các khe thâm nhập RACH và khoảng cách giữa chúng 33

Hình 2.8 Cấu trúc khung vô tuyến cho kênh DPCH đường xuống 34

Hình 2.9 Cấu trúc khung vô tuyến của CPICH 34

Hình 2.10 Cấu trúc khung cho kênh P-CCPCH 35

Hình 2.11 Cấu trúc khung vô tuyến cho kênh S-CCPCH 35

Hình 2.12 Cấu trúc khung vô tuyến kênh SCH 36

Hình 2.13 Cấu trúc khung vô tuyến kênh PDSCH 36

Hình 2.14 Cấu trúc khung vô tuyến kênh AICH 37

Hình 2.15 Các loại kênh logic 37

Hình 2.16 Ánh xạ giữa các kênh logic và các kênh truyền tải 38

Hình 3.1 Quá trình quy hoạch và triển khai mạng W- CDMA 41

Hình 3.2 Quá trình định cỡ mạng 42

11

Hình 3.3 Bán kính vùng phục vụ của một trạm phát đối với các tốc độ dịch vụ

khác nhau 45

Hình 3.4 Mô hình truyền sóng giữa trạm thu phát và thiết bị đầu cuối di động 46 Hình 4.1 Kiến trúc mạng EVNTelecom 66

Hình 4.2 Sơ đồ phân bố hệ thống theo các vùng địa lý 67

Hình 4.3 Sơ đồ mạng lõi 3G của EVNTelecom 68

Hình 4.4 Sơ đồ tổng thể kiến trúc phần VAS 69

Hình 4.5 Các lớp dịch vụ của giải pháp ME 70

Hình 4.6 Kiến trúc mạng giải pháp ME 71

Hình 4.7 Kiến trúc mạng giải pháp CRBT 71

Hình 4.8 Kiến trúc của giải pháp SMS 72

Hình 4.9 Kiến trúc giải pháp MMS 72

Hình 4.10 Vị trí của WAP Gateway trong mạng 73

Hình 4.12 Sơ đồ USSD Gateway 73

Hình 4.13 Kiến trúc Mobile mail 74

Hình 4.14 Quản lý thiết bị di động 75

Hình 4.15 Hệ thống tính cước online 75

Hình 4.16 Hệ thống truyền tải báo hiệu 76

Hình 4.17 Sơ đồ kết nối tổng thể và dung lượng kết nối sau 3 năm 77

Hình 4.18 Sơ đồ kết nối tổng thể và dung lượng kết nối sau 5 năm 78

Trong khuôn khổ đề tài này, em tập trung chủ yếu vào việc tìm hiểu về cấu trúc của mạng thông tin di động 3G W- CDMA và những cơ sở lý thuyết về việc quy hoạch, định cỡ mạng, cụ thể định cỡ mạng cho khu vực Hà Nội Mô hình mạng

cụ thể triển khai tại EVNTelecom và đề xuất mô hình mạng các giai đoạn tiếp theo Cấu trúc luận văn gồm: Phần mở đầu; Chương 1, 2, 3, 4, phần kết luận và kiến nghị; tài liệu tham khảo

Nội dung chính của luận văn:

Chương 1 giới thiệu nguyên lý công nghệ CDMA, tập trung làm nổi bật những ưu điểm của CDMA, thông tin về phổ tần, công nghệ mã hóa sử dụng trong W-CDMA

Chương 2 đi sâu tìm hiểu cấu trúc mạng W- CDMA về mặt giao thức, giao diện cơ bản, cấu trúc phân loại kênh

Chương 3 cơ sở quy hoạch và triển khai mạng thông qua việc tìm hiểu về các phương pháp tính toán vùng phủ, lưu lượng Vận dụng nguyên lý để định cỡ mạng cho khu vực thủ đô Hà Nội

Chương 4 Mô hình triển khai mạng thực tế của EVNTelecom và đề xuất mô hình mạng sau 3 đến 5 năm triển khai

Trong thời gian xây dựng và hoàn thành luận văn cao học, em đã nhận được

13

sự hướng dẫn chu đáo, tận tình của thầy Lê Quang Minh, Viện CNTT, ĐH Quốc Gia

Hà Nội Em xin chân thành cảm ơn thầy đã nhiệt tình chỉ bảo, giúp đỡ em hoàn thành luận văn

Chương 1 - HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG SỐ CDMA

1.1 Sơ lược lịch sử hệ thống thông tin di động số CDMA

Công nghệ CDMA xuất phát từ đề nghị của QUALCOM cho các ứng dụng điện thoại cellular số và đã được chấp nhận bởi uỷ ban TR 45 - 5 của Hiệp hội công nghiệp viễn thông Hoa Kỳ dùng làm tiêu chuẩn TIA/EIA IS - 95 cho các hệ thống cellular số [4]

Lý thuyết CDMA đã được xây dựng từ những năm 1950 và được áp dụng trong thông tin quân sự (Hoa Kỳ) từ những năm 1960 Cùng với sự phát triển mạnh

mẽ của công nghệ bán dẫn, vi điện tử…và kỹ thuật thông tin trong những năm 1980,

hệ thống CDMA dần dần được xã hội hoá thành hệ thống thông tin thương mại vào những năm 1990 và phát triển mạnh trên thế giới cho đến ngày nay [1, 12] Có thể nói ở Việt Nam hiện nay CDMA là một phương thức đa truy nhập tiên tiến và có rất nhiều ưu việt nhất là trong điều kiện tài nguyên vô tuyến ngày càng hạn hẹp, vì vậy khả năng phát triển của CDMA tại Việt Nam là rất lớn

Để đáp ứng các nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ thông tin di động nên ngay từ đầu những năm 90 người ta đã tiến hành nghiên cứu hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba ITU- R đã tiến hành công tác tiêu chuẩn hoá cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT – 2000 [10] ở Châu Âu, ETSI tiến hành tiêu chuẩn hoá phiên bản của hệ thống này với tên gọi là UMTS Hệ thống mới này làm việc ở dải tần 2 GHz [14, 15] và cung cấp nhiều loại dịch vụ bao gồm từ các dịch vụ thoại, số liệu tốc độ thấp hiện có đến các dịch vụ số liệu tốc độ cao, video và truyền hình Tốc

độ truyền tải của người sử dụng có thể lên tới 2Mbps

Hội nghị các nhà quản lý vô tuyến tổ chức năm 1992 (WARC-92) đã dành các

băng tần 1885-2025 MHz và 2110-2200 MHz cho IMT-2000 Nhật Bản thì tập trung

vào phát triển và tiêu chuẩn hoá W- CDMA, còn Mỹ thì tập trung vào phát triển hệ

14

thống thông tin di động thế hệ hai IS -95 và mở rộng tiêu chuẩn này đến CDMA

2000 1x [1]

1.2 Giới thiệu hệ thống thông tin di động số CDMA

CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ đa truy nhập phân chia theo mã nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng tần số vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi Những người sử dụng nói trên được phân biệt nhau nhờ dùng một mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai

Hình 1.1 Nguyên lý phát và thu CDMA

Tần số vô tuyến CDMA được dùng lại ở toàn mạng và những kênh dùng tần

số này được phân biệt với nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên Một kênh CDMA

rộng 1,23 MHz với 2 dải biên phòng vệ mỗi dải rộng 0,27 MHz, tổng cộng một kênh CDMA được cung cấp 1,77 MHz băng tần CDMA dùng mã trải phổ có tốc độ chip

(chip rate) 1,228 Mcps Dòng dữ liệu gốc được mã hoá và điều chế ở tốc độ chip Tốc độ này chính là tốc độ mã đầu ra (mã trải phổ giả ngẫu nhiên, PN - Pseudonoise: giả tạp âm) của máy phát PN Một chip là phần dữ liệu gốc được mã hoá qua cổng XOR [4]

15

Hình 1.2 Dòng tín hiệu trong quá trình phát và thu CDMA

Để nén phổ trở lại dữ liệu gốc, máy thu phải dùng mã nén phổ PN giống hệt như mã trải phổ PN ở bên phát

Hình 1.3 biểu thị phổ trong các quá trình phát và thu CDMA, trong đó tốc độ chip ảnh hưởng đến sự trải rộng phổ tín hiệu gốc Sự trải phổ tin tức đã phân bố năng lượng tín hiệu vào một dải tần rộng lớn hơn phổ tín hiệu gốc ở máy thu, phổ tín hiệu được nén trở lại phổ tín hiệu gốc ban đầu Tạp âm nền có phổ rộng sẽ bị giảm nhỏ do bộ lọc của máy thu sau khi nén phổ Nhiễu từ các máy di động khác không được nén phổ cũng tương tự như tạp âm Nhiễu từ các nguồn phát sóng không trải phổ nếu có băng tần trùng với băng tần (dải thông) của máy thu CDMA

sẽ bị trải phổ do đó mật độ công suất của nhiễu này sẽ bị giảm xuống Vậy bản chất của việc trải phổ ở máy phát và nén phổ ở máy thu là làm cho ảnh hưởng của nhiễu

và tạp âm bị tối thiểu hoá Do vậy hệ thống thông tin di động CDMA là một hệ thống có tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N) rất cao

16

Hình 1.3 Phổ tín hiệu trong quá trình phát và thu CDMA

Chú thích:

- T: chu kỳ tín hiệu tin tức gốc;

- L: Hệ số trải phổ (L = T/Tchip với Tchip là chu kỳ tín hiệu mã trải phổ);

- BJ : dải thông nhiễu từ các nguồn phát sóng không trải phổ;

- Các tần số gốc 0, fc, f0 tương ứng với nguồn tin, sóng mang, sóng trung tần Chuyển giao giữa các cell trong hệ thống CDMA là chuyển giao mềm Chuyển giao giữa các dải quạt (sector) trong một cell là chuyển giao mềm hơn (softer handoff)

17

1.3 Những ưu điểm của hệ thống thông tin di động CDMA

- Khả năng bảo mật cao nhờ mỗi cuộc gọi được cung cấp một mã giả nhiễu

PN có tính chất ngẫu nhiên đối với kẻ thu trộm cuộc gọi và thông tin được trải phổ nên năng lượng được phân tán đều trên một băng tần liên tục, rộng mà kẻ thu trộm không thể nào xác định được [4]

- Hạn chế được tác động của nhiễu bởi vì thông tin được trải phổ ở bên thu sau đó lại được nén phổ tại bên phát (nghĩa là có sự nhân hai lần với mã PN nên cuối cùng lại bằng chính tín hiệu cần thông tin) nên không bị phân tán năng lượng trong khi nhiễu gặp trên đường truyền thì chỉ được nhân với mã PN (tức là nó bị trải phổ) tại đầu thu do đó năng lượng của nó lại càng bị phân tán ra trên một băng tần rộng

vô hạn do đó tỷ lệ năng lượng trên tần số của nó bị giảm, chính vì thế mà ta thu được tỷ lệ S/N lớn hơn [4]

- Hệ số dùng lại tần số bằng 1 Nghĩa là trong một nhóm các tế bào lân cận nhau được phục vụ bởi các BTS khác nhau nhưng đều được sử dụng một tần số sóng mang giống nhau Các thuê bao giữa các cell được phân biệt bởi mã PN chứ không phân chia theo tần số [4]

- Khả năng chống lại hiện tượng fading giữa các sóng do quá trình truyền sóng bị phản xạ theo nhiều đường khác nhau Dựa trên kỹ thuật giải điều chế ở máy thu được gọi là kĩ thuật RAKE, khả năng thu được tối ưu ngay cả trong trường hợp sóng vô tuyến không nằm trong tầm nhìn thẳng Kĩ thuật RAKE có khả năng làm cho các tia sóng đến bên thu đồng pha nhau nên không triệt tiêu lẫn nhau mà còn làm tín hiệu mạnh lên

- Trong hệ thống CDMA có khả năng “dung lượng mềm” , tức là có sự chuyển đổi giữa các thông số hiệu suất mạng sau:

Dung lượng;

Tỷ lệ lỗi (BER);

Tầm truyền đạt vô tuyến;

18

Độ lợi xử lý (phụ thuộc vchip/vbit , khả năng điều khiển công suất…)

CDMA băng rộng có một số ưu điểm hơn so với CDMA băng hẹp Những ưu điểm của CDMA băng hẹp được phát huy hơn trong hệ thống băng rộng do dải tần

số được mở rộng Ngoài ra trong hệ thống CDMA băng rộng còn có khả năng triển khai các dịch vụ băng rộng chẳng hạn các dịch vụ multimedia, truy cập internet… Sau đây là một số những thuộc tính đạt được nhờ nâng cao độ rộng băng tần:

- Giảm tính nhạy cảm của hệ thống đối với hiện tượng fading:

Đối với hệ thống CDMA băng rộng phổ tần dành cho tín hiệu từ 5 - 15 MHz, năng

lượng của tín hiệu trải rộng trên phổ tần này cho nên chỉ có một phần tín hiệu bị suy hao do fading nhiều tia, do đó vẫn đảm bảo được chất lượng thu cần thiết

Hình 1.4 Hiệu quả của việc mở rộng băng tần

- Khả năng chống nhiễu:

Hình 1.5 Quan hệ giữa độ rộng băng tần và khả năng loại bỏ nhiễu

Khả năng loại bỏ nhiễu của hệ thống liên quan trực tiếp tới băng tần của nó

19

Khả năng chống nhiễu của CDMA băng rộng lớn hơn băng hẹp từ 8 - 12 dB Mối

quan hệ giữa băng tần và sự chống nhiễu cho ở đồ thị hình 1.5

- Cung cấp băng tần theo yêu cầu dung lượng và các dịch vụ tiên tiến:

Hình 1.6 Quan hệ giữa dung lượng hệ thống và độ rộng băng tần

Dung lượng của hệ thống CDMA được tính như sau:

1N

trong đó B là độ rộng băng của kênh

vô tuyến và Rb là tốc độ bit thông tin, Rc là tốc độ chip của mã trải phổ;

- EB/N0: tỷ lệ năng lượng bit thông tin trên mật độ nhiễu tổng;

- β: Hệ số nhiễu đồng kênh khi các ô khác phát cùng một kênh đối với ô khảo sát β = 0,85 đối với các ô có 3 sector và β = 0,6 đối với các ô phát toàn hướng;

- ν: Hệ số tích cực thoại Thông thường ν = 0,4

20

1.4 Phân bố phổ tần cho IMT-2000 [2, 10]

Phân bố phổ tần IMT-2000 cho châu Âu, Hàn Quốc, Nhật, Trung Quốc và Mỹ:

Hình 1.7 Phân bố phổ tần cho IMT-2000

1.5 Hệ thống thông tin di động thế hệ ba W- CDMA

W- CDMA/UMTS có hai đề xuất cho giao diện vô tuyến được đệ trình lên ITU như các giải pháp để đáp ứng được các yêu cầu của IMT-2000 Cả hai giải pháp này đều sử dụng trải phổ chuỗi trực tiếp DS - CDMA Giải pháp thứ nhất là ghép song công phân chia theo tần số FDD và giải pháp còn lại là ghép song công phân chia theo thời gian TDD [3, 8] Trong khuôn khổ luận văn này chúng ta chỉ tập trung đi vào nghiên cứu giải pháp FDD

Bảng 1.1 Các thông số giao diện vô tuyến của hệ thống W- CDMA

Cấp phát tần số 3G tại Việt Nam: [3]

EVNTelecom được cấp phát khe tần số C trong dải tần quy hoạch cho

IMT-2000 tại Việt Nam

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống W- CDMA

Mạng lõi gồm các trung tâm chuyển mạch kênh (MSC) và các nút hỗ trợ chuyển mạch gói (SGSN) Các kênh thoại và kênh truyền số liệu được kết nối với các mạng ngoài thông qua các trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng (GMSC) và nút chuyển mạch gói cổng (GGSN) Để kết nối trung tâm chuyển mạch

23

kênh với các mạng ngoài như ISDN, PSTN thì cần có thêm phần tử làm chức năng ương tác mạng (IWF) Ngoài các trung tâm chuyển mạch kênh và các nút hỗ trợ chuyển mạch gói, mạng lõi còn có các cơ sở dữ liệu cần thiết cho mạng thông tin di động như: HLR, AUC và EIR

t-Mạng thâm nhập vô tuyến gồm các phần tử sau:

- RNC: bộ điều khiển mạng vô tuyến - Đóng vai trò như BSC ở mạng GSM

- NB: nút B - Đóng vai trò như BTS ở mạng GSM

- MS: trạm di động

- TE&MT: thiết bị đầu cuối

Giao diện giữa MSC và RNC là Iu- CS, giao diện giữa SGSN và RNC là Iu -

PS, giao diện giữa các RNC với nhau là Iur, giao diện giữa RNC và Nút B là Iub, giao diện giữa MT với Node B là Uu

2.2 Chức năng của các phần tử trong hệ thống W- CDMA

Về mặt chức năng, các phần tử mạng được nhóm thành mạng truy nhập vô tuyến (RAN) và mạng lõi (CN) Trong đó, mạng truy nhập vô tuyến thực hiện các chức năng liên quan đến vô tuyến và mạng lõi thực hiện các chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi và liên kết số liệu Ngoài hai mạng này thì để hoàn thiện

hệ thống cần phải có thiết bị người sử dụng (UE) UE thực hiện giao diện giữa người

sử dụng với hệ thống

Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN được cho trong hình 2.2 UTRAN bao gồm một hay nhiều hệ thống con mạng vô tuyến RNS Do vậy, RNS là một mạng con trong UTRAN Một RNS gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC và một hay nhiều nút B (Node B) Các RNC được kết nối với nhau thông qua giao diện Iur, còn các nút B được kết nối với RNC thông qua giao diện Iub

24

Hình 2.2 Cấu trúc chức năng của hệ thống UMTS

Sau đây ta xem xét chức năng của các phần tử trong bộ điều khiển mạng vô tuyến:

Nút B có chức năng chuyển đổi dòng dữ liệu giữa hai giao diện Iub và Uu nên chức năng chính của nút B là thực hiện xử lý lớp vật lý của giao diện vô tuyến (mã hoá kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ ) Ngoài ra, nút B còn tham gia khai thác và quản lý tài nguyên vô tuyến

Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC): là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển các tài nguyên vô tuyến của UTRAN RNC giao diện với mạng lõi và kết cuối giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến (giao thức này định nghĩa các bản tin và các thủ tục giữa UE và UTRAN) RNC là điểm thâm nhập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi, chẳng hạn như quản lý tất cả các kết nối đến UE RNC điều khiển một nút B cho trước được xem như RNC điều khiển (CRNC) CRCN chịu trách nhiệm điều khiển tải và ứ nghẽn cho các ô của mình Khi một kết nối UE-UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên từ nhiều RNC thì các RNC tham dự vào kết nối này sẽ có hai vai trò logic riêng biệt Đó là:

RNC phục vụ (SRNC): đối với một UE thì SRNC thực hiện kết cuối cả đường nối Iu để truyền số liệu người sử dụng và cả báo hiệu RANAP tương ứng từ/tới mạng lõi SRNC cũng kết cuối báo hiệu điều khiển tài nguyên vô tuyến, xử lý số

25

liệu lớp đoạn nối số liệu từ/tới giao diện vô tuyến Các thao tác quản lý tài nguyên

vô tuyến như sắp xếp các thông số vật mang thâm nhập vô tuyến với các thông số kênh truyền tải giao diện vô tuyến SRNC cũng là CRNC của một nút B nào đó đ-ược UE sử dụng để kết nối với UTRAN

RNC trôi (DRNC): là một RNC bất kỳ khác với SRNC để điều khiển các ô được UE sử dụng Khi cần DRNC có thể thực hiện kết hợp và phân chia ở phân tập

vĩ mô DRNC không thực hiện xử lý số liệu lớp đoạn nối số liệu tới/từ giao diện vô tuyến mà chỉ định tuyến số liệu trong suốt giữa các giao diện Iub và Iur Một UE có thể không có hoặc có một hay nhiều DRNC

Thanh ghi định vị thường trú (HLR): là một cơ sở dữ liệu được đặt tại hệ thống chủ của người sử dụng để lưu bản sao chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng Lý lịch dịch vụ này bao gồm: thông tin về các dịch vụ được phép, các vùng không được phép chuyển mạng và thông tin về các dịch vụ bổ xung như: trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu trong HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao HLR thường là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạng nhưng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao

Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động/bộ ghi định vị tạm trú (MSC/VLR) để cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE tại vị trí hiện thời của nó Chức năng của MSC là sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh (CS) và chức năng của VLR là lưu giữ bản sao về lý lịch của người sử dụng khách cũng như

vị trí của UE trong hệ thống đang phục vụ ở mức độ chính xác hơn HLR Phần mạng được thâm nhập qua MSC/VLR thường được gọi là vùng CS

Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng (GMSC): làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài Do vậy GMSC được đặt tại điểm kết nối UMTS với mạng chuyển mạch kênh bên ngoài

IWF (chức năng tương tác): bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và

26

truyền dẫn IWF cho phép mạng W- CDMA kết nối với các mạng khác như: mạng

số liệu công cộng chuyển mạch kênh (CSPND), mạng PSTN , mạng ISDN và các mạng PLMN khác

EIR: thực hiện quản lý thiết bị người sử dụng UE EIR lưu tất cả các dữ liệu liên quan đến UE EIR được nối đến MSC và SGSN qua đường báo hiệu để kiểm tra

sự được phép của thiết bị Một thiết bị không được phép sẽ bị cấm

Trung tâm nhận thực (AUC): quản lý các thông tin nhận thực và mật mã hoá liên quan đến từng cá nhân thuê bao dựa trên khoá bí mật Việc quản lý thuê bao được thực hiện thông qua khoá nhận dạng bí mật duy nhất cho từng thuê bao Khoá này được lưu giữ vĩnh cửu và bí mật trong bộ nhớ của UE

Node hỗ trợ GPRS đang phục vụ (SGSN): cung cấp việc định tuyến gói tin từ/tới một vùng dịch vụ của SGSN Nó phục vụ tất cả các thuê bao sử dụng dịch vụ gói nằm trong vùng phục vụ của mình Một thuê bao sử dụng dịch vụ gói có thể được bất cứ SGSN nào trong mạng phục vụ tuỳ thuộc vào vị trí của thuê bao Phần mạng được thâm nhập qua SGSN thường được gọi là vùng PS

Node hỗ trợ GPRS cổng (GGSN): GGSN được nối tới các mạng ngoài như mạng Internet, mạng X.25 Nhìn từ mạng ngoài thì GGSN đóng vai trò như bộ định tuyến cho các mạng ngoài tới được mạng W- CDMA GGSN tiếp nhận số liệu (có địa chỉ của một người sử dụng nhất định) thì nó sẽ kiểm tra, nếu địa chỉ này là tích cực thì GGSN gửi số liệu đó tới SGSN tương ứng để phục vụ UE Trong trường hợp địa chỉ này là không tích cực thì số liệu thu được bị loại bỏ Các gói tin từ UE nguồn được định tuyến đến đúng mạng đích thông qua GGSN

Thiết bị người sử dụng là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xuyên nhìn thấy của hệ thống UE có thể là thiết bị đặt trong ô tô hay thiết bị xách tay hoặc thiết bị cầm tay Loại thiết bị nhỏ cầm tay là thiết bị phổ biến nhất Ngoài các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vô tuyến, UE còn phải cung cấp các giao diện với người sử dụng như: micro, loa, màn hiển thị, bàn phím Hiện

27

nay người ta đang cố gắng sản xuất các thiết bị đầu cuối gọn nhẹ để đấu nối với thiết

bị người sử dụng Việc lựa chọn thiết bị đầu cuối hiện đang để mở cho các nhà sản xuất Thiết bị người sử dụng gồm hai phần:

Thiết bị di động (ME): là đầu cuối vô tuyến được sử dụng cho thông tin vô tuyến trên giao diện Uu

Modul nhận dạng thiết bị UMTS (USIM): là một thẻ thông minh chứa nhận dạng thuê bao để thực hiện các thuật toán nhận thực, lưu giữ các khoá nhận thực và một số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối

2.3 Các loại kênh của W- CDMA

Hệ thống W- CDMA có 3 loại kênh: kênh logic, kênh truyền tải và kênh vật

lý ở UTRAN, số liệu được tạo ra ở các lớp cao được truyền tải ở giao diện vô tuyến bởi các kênh truyền tải bằng cách sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lý khác nhau [3, 13] Lớp vật lý được yêu cầu để hỗ trợ các kênh truyền tải với các tốc

độ bit khác nhau nhằm cung cấp các dịch vụ với độ rộng băng tần thay đổi và để ghép nhiều dịch vụ trên cùng một kết nối

2.3.1 Các kênh truyền tải

Kênh truyền tải được sử dụng để truyền tải số liệu được tạo ra ở các lớp cao

Có hai kiểu kênh truyền tải: kênh truyền tải chung và kênh truyền tải riêng Đối với kênh truyền tải chung thì tài nguyên được chia sẻ cho tất cả hoặc một nhóm người

sử dụng trong ô, còn tài nguyên của kênh truyền tải riêng được ấn định bởi một mã

và một tần số nhất định để dành riêng cho một người sử dụng duy nhất

2.3.1.1 Kênh truyền tải riêng

Kênh truyền tải riêng duy nhất là kênh riêng (DCH) Kênh truyền tải riêng mang thông tin từ các lớp trên lớp vật lý riêng cho một người sử dụng, bao gồm số liệu cho dịch vụ hiện thời cũng như thông tin điều khiển lớp cao Lớp vật lý không thể nhận biết được nội dung thông tin được mang ở kênh DCH nên thông tin điều khiển lớp cao và số liệu người sử dụng được xử lý như nhau Các thông số của lớp vật lý do UTRAN thiết lập có thể được thay đổi giữa số liệu và điều khiển

28

Kênh truyền tải riêng được đặc trưng bởi các tính năng như: điều khiển công suất nhanh, thay đổi tốc độ số liệu nhanh theo từng khung và khả năng phát đến một phần ô hay đoạn ô bằng cách thay đổi tính hướng anten của hệ thống anten thích ứng Các kênh riêng hỗ trợ chuyển giao mềm

2.3.1.2 Kênh truyền tải chung

UTRAN định nghĩa 6 kiểu kênh truyền tải chung Các kênh truyền tải chung không có khả năng chuyển giao mềm nhưng một số kênh có điều khiển công suất nhanh Sáu kiểu kênh truyền tải chung: kênh quảng bá (BCH), kênh thâm nhập đường xuống (FACH), kênh tìm gọi (PCH), kênh thâm nhập ngẫu nhiên (RACH), kênh gói chung đường lên (CPCH) và kênh đường xuống dùng chung (DSCH)

- Kênh thâm nhập đường xuống (FACH)

Kênh thâm nhập đường xuống là một kênh truyền tải đường xuống Kênh này mang thông tin điều khiển đến các UE nằm trong một ô cho trước (chẳng hạn sau khi RNC thu được một bản tin thâm nhập ngẫu nhiên) Các số liệu cũng có thể phát trên kênh FACH và trong mỗi ô có thể có nhiều kênh FACH

- Kênh tìm gọi (PCH)

Kênh tìm gọi là một kênh truyền tải đường xuống mang số liệu liên quan đến thủ tục tìm gọi, chẳng hạn khi mạng muốn khởi đầu thông tin với UE Việc thiết kế kênh tìm gọi ảnh hưởng đến mức tiêu thụ công suất của UE ở chế độ chờ UE càng ít thường xuyên điều chỉnh máy thu của mình để thu đúng các bản tin tìm gọi thì acquy của nó càng tồn tại lâu ở chế độ chờ

- Kênh thâm nhập ngẫu nhiên (RACH)

29

Kênh thâm nhập ngẫu nhiên là kênh truyền tải đường lên được sử dụng để mang thông tin điều khiển từ UE Kênh này cũng có thể được sử dụng để phát đi các cụm nhỏ số liệu gói từ UE

- Kênh gói chung đường lên (CPCH)

Kênh gói chung đường lên là một sự mở rộng của kênh RACH để mang số liệu của người sử dụng được phát theo gói ở đường lên FACH ở đường xuống cùng với kênh này tạo thành một cặp kênh để truyền số liệu

- Kênh dùng chung đường xuống (DSCH)

Kênh dùng chung đường xuống là kênh truyền tải được sử dụng để mang thông tin của người sử dụng và/hoặc thông tin điều khiển Nhiều người sử dụng có thể dùng chung kênh này Kênh dùng chung đường xuống luôn liên kết với kênh riêng đường xuống

2.3.1.3 Sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lý

Mỗi kênh truyền tải đều đi kèm với một chỉ thị khuôn dạng truyền tải (TFI) tại mọi thời điểm mà các kênh truyền tải sẽ nhận được số liệu từ các mức cao hơn Lớp vật lý kết hợp thông tin TFI từ các kênh truyền tải khác nhau vào chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải (TFCI) TFCI được phát trên kênh điều khiển để thông báo cho máy thu biết kênh nào đang tích cực ở khung hiện thời Thông báo này không

cần thiết khi sử dụng cơ chế phát hiện khuôn dạng kênh truyền tải mù (DBFD) được

thực hiện bằng cách kết nối với các kênh riêng đường xuống Máy thu giải mã TFCI rồi chuyển nó lên mức cao hơn cho từng kênh trong tất cả các kênh truyền tải đang

có thể tích cực ở kết nối Hình 2.3 biểu thị sự sắp xếp hai kênh truyền tải lên một kênh vật lý và cung cấp chỉ thị lỗi cho từng khối truyền tải

30

Hình 2.3 Giao diện giữa các lớp cao và lớp vật lý

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

2.3.2 Các kênh vật lý

2.3.2.1 Trải phổ và ngẫu nhiên hoá

Trải phổ được thực hiện bằng một mã độc lập với dữ liệu nhằm tăng độ rộng băng tần của tín hiệu phát và chống nhiễu, còn quá trình ngẫu nhiên hoá được sử dụng để phân biệt các UE và các trạm cơ sở BS Trong W- CDMA, quá trình trải

31

phổ được thực hiện bằng các mã định kênh và quá trình ngẫu nhiên hoá được thực hiện bằng các mã ngẫu nhiên hoá Tốc độ chip của W- CDMA là 3,84 Mcps

2.3.2.2 Kênh vật lý đường lên

- Kênh vật lý riêng đường lên

Kênh vật lý riêng đường lên gồm một hay nhiều kênh số liệu vật lý riêng (DPDCH) với hệ số trải phổ thay đổi từ 256 đến 4 và một kênh điều khiển vật lý (DPCCH) với hệ số trải phổ cố định bằng 256 Tốc độ số liệu của DPDCH có thể thay đổi theo khung

Hình 2.5 Cấu trúc khung vô tuyến cho kênh DPDCH/DPCCH

DPCCH có cấu trúc khung, 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 và có bốn trường dành cho: các bit hoa tiêu, TFCI, các bit điều khiển công suất phát (TPC) và các bit thông tin phản hồi (FBI)

Thông số k trong hình 2.5 xác định số bit trên khe chứa kênh vật lý riêng đường lên SF và k có liên quan với nhau theo biểu thức: SF=256/2k

Sơ đồ tổng quát trải phổ và ghép kênh vật lý đường lên DPCCH và các kênh DPDCH được cho trong hình 2.6 Trước hết, các kênh DPDCH và DPCCH cơ số hai được trình bày ở các chuỗi giá trị thực tức là được sắp xếp sao cho bit “0” được đặt vào “+1”, còn “1” được đặt vào “-1” DPCCH được trải phổ đến tốc độ chip bằng

mã định kênh cc, còn kênh DPDCH thứ n (DPDCHn, 0≤n≤6) được trải phổ đến tốc

32

độ chip bằng mã định kênh cd,n Sau đó các tín hiệu đã được trải phổ được đánh trọng số bằng các hệ số khuếch đại: βc cho DPCCH và βd cho tất cả DPDCH Sau khi được đánh trọng số, các luồng chip giá trị thực ở các nhánh I và Q được cộng và được xử lý như các luồng chip giá trị phức Sau đó tín hiệu giá trị phức này được ngẫu nhiên hoá bằng một mã ngẫu nhiên hoá giá trị phức Slong.n hoặc Sshort,n

Hình 2.6 Sơ đồ tổng quát trải phổ và ghép kênh vật lý đường lên DPCCH và DPDCH

- Kênh vật lý chung đường lên

+ Kênh thâm nhập ngẫu nhiên vật lý (PRACH)

Kênh thâm nhập ngẫu nhiên vật lý được sử dụng để mang kênh truyền tải RACH Kênh này gồm hai phần: phần tiền tố và phần bản tin RACH được phát thâm nhập ngẫu nhiên dựa trên phương pháp ALOHA theo phân khe với chỉ thị bắt nhanh

33

Hình 2.7 Số thứ tự các khe thâm nhập RACH và khoảng cách giữa chúng

+ Kênh gói chung vật lý (PCPCH)

Kênh gói chung vật lý được sử dụng để mang kênh truyền tải CPCH và đây là

sự mở rộng của RACH Phát CPCH dựa trên nguyên tắc DSMA- CD với chỉ thị bắt nhanh Cấu trúc và định thời khe thâm nhập ngẫu nhiên giống như RACH Phát thâm nhập ngẫu nhiên CPCH gồm một hay nhiều tiền tố thâm nhập (A-P) dài 4069 chip, một tiền tố phát hiện va chạm (CD-P) dài 4069 chip, một tiền tố điều khiển công suất DPCCH (PC-P) dài từ 0 đến 8 khe và một bản tin có độ dài khả biến N×10

ms

2.3.2.3 Kênh vật lý đường xuống

- Kênh vật lý riêng đường xuống

Ở đường xuống chỉ có một kiểu kênh vật lý riêng: kênh vật lý riêng (DPCH) đường xuống để mang kênh truyền tải riêng đường xuống Kênh truyền tải riêng đường xuống được ghép kênh theo thời gian với thông tin điều khiển được tạo ra ở lớp một (các bit hoa tiêu, các lênh điều khiển công suất phát TPC và một TFCI tuỳ chọn) Do vậy, có hai loại kênh vật lý riêng đường xuống: kênh chứa TFCI và kênh không chứa TFCI

34

Hình 2.8 Cấu trúc khung vô tuyến cho kênh DPCH đường xuống

- Kênh vật lý chung đường xuống

+ Kênh hoa tiêu chung (CPICH)

Kênh CPICH có độ dài cố định (30 Kbps, SF=256) để mang chuỗi bit/ký hiệu được định nghĩa trước Có hai loại kênh CPICH: kênh CPICH sơ cấp và thứ cấp Chúng khác nhau về lĩnh vực sử dụng và các hạn chế đối với các tính năng vật lý của chúng Hình 2.9 mô tả cấu trúc khung của CPICH

Hình 2.9 Cấu trúc khung vô tuyến của CPICH

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

Kênh P- CCPCH là kênh vật lý đường xuống có tốc độ cố định (30 Kbps, SF=256) được sử dụng để mang BCH Cấu trúc khung của P- CCPCH được cho trong hình 2.10 P- CCPCH không được phát trong 256 chip đầu của từng khe vì trong khoảng thời gian này SCH sơ cấp và thứ cấp được phát

35

Hình 2.10 Cấu trúc khung cho kênh P-CCPCH

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

S CCPCH được sử dụng để mang thông tin FACH và PCH Có hai kiểu S CCPCH: kiểu có TFCI và kiểu không có TFCI UTRAN xác định có phát TFCI hay không, nếu có các UE phải hỗ trợ việc sử dụng TFCI Tập các tốc độ cũng giống như đối với DPCH đường xuống Cấu trúc khung của S-CCPCH được cho trong hình 2.11

-Hình 2.11 Cấu trúc khung vô tuyến cho kênh S-CCPCH

+ Kênh đồng bộ (SCH)

Kênh SCH là trường hợp đặc biệt của kênh vật lý không thể nhìn thấy ở lớp trên, kênh này được UE sử dụng để tìm ô, SCH gồm hai kênh con: SCH sơ cấp và thứ cấp Khung vô tuyến của SCH dài 10 ms, được chia thành 15 khe, mỗi khe dài

2560 chip Hình 2.12 minh hoạ cấu trúc của khung vô tuyến SCH UE phải có khả năng đồng bộ với ô trước khi biết được mã ngẫu nhiên đường xuống

36

Hình 2.12 Cấu trúc khung vô tuyến kênh SCH

+ Kênh vật lý dùng chung đường xuống (PDSCH)

Hình 2.13 Cấu trúc khung vô tuyến kênh PDSCH

Kênh PDSCH được sử dụng để mang kênh dùng chung đường xuống Kênh này được nhiều người sử dụng dùng chung trên cơ sở ghép kênh mã

+ Kênh chỉ thị bắt (AICH)

Kênh AICH được sử dụng để mang các chỉ thị bắt Chỉ thị bắt Ais tương ứng với chữ ký s ở kênh PRACH hoặc PCPCH Hình 2.14 minh hoạ cấu trúc của AICH AICH gồm một chuỗi lặp của 15 khe thâm nhập liên tiếp (AS), mỗi khe dài 40 bit và gồm 2 phần: phần chỉ thị bắt (AI) gồm 32 ký hiệu giá trị thực a0,…,a31và một phần không sử dụng gồm 8 ký hiệu giá trị thực a32,…,a39 Kênh có SF=256

Các ký hiệu giá trị thực a0,…,a31 được xác định như sau:

37

và chuỗi bs,0,…, bs,31 được cho theo bảng

Hình 2.14 Cấu trúc khung vô tuyến kênh AICH

+ Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH)

Kênh PICH có tốc độ cố định (SF=256) được sử dụng để mang các chỉ thị tìm gọi (PI) PICH luôn liên kết với S - CCPCH mà ở đó kênh PCH được sắp xếp lên Một khung PICH dài 10 ms chứa 300 bit (b0, b1,…,b299) Trong đó, 288 bit (b0,

b1,…,b287) được sử dụng để mang các PI và 12 bit còn lại không được định nghĩa

2.3.3 Các kênh logic

Thông tin được truyền từ lớp MAC đến lớp vật lý thông qua các kênh truyền tải Tuy nhiên các thông tin này có thể bắt đầu cao hơn trong ngăn xếp của giao thức, trong trường hợp này thì thông tin được truyền từ lớp RLC tới lớp MAC thông qua các kênh logic Các kênh logic được sắp xếp lên các kênh truyền tải và các kênh truyền tải lần lượt được sắp xếp vào các kênh vật lý Có hai nhóm kênh logic: nhóm các kênh điều khiển và nhóm các kênh lưu lượng Các kênh này được chỉ ra trong hình 2.15

Hình 2.15 Các loại kênh logic

và đường xuống để gửi thông tin điều khiển

Kênh lưu lượng riêng (DTCH) là kênh điểm đến điểm được dùng riêng cho một UE để truyền số liệu của người sử dụng Các kênh DTCH có thể được sử dụng cho cả đường lên và đường xuống Kênh lưu lượng chung là kênh không hướng điểm đến đa điểm để truyền thông tin người sử dụng đến mọi UE hoặc chỉ một UE Kênh CTCH chỉ có ở đường xuống

Có rất nhiều cách để sắp xếp giữa các kênh logic và các kênh truyền tải Việc sắp xếp này phụ thuộc vào một loạt tiêu chuẩn như: loại thông tin được gửi, thông tin phải được gửi đến các UE hay không và UE có một kết nối được thiết lập với mạng hay chưa Có thể sắp xếp giữa các kênh truyền tải và các kênh logic cho chế

độ FDD như được chỉ ra trong hình 2.16

Hình 2.16 Ánh xạ giữa các kênh logic và các kênh truyền tải

39

2.4 Điều khiển công suất và chuyển giao trong W- CDMA

Điều khiển công suất trong hệ thống CDMA là vấn đề rất quan trọng Vì các người sử dụng dùng chung một tần số tại cùng một thời điểm nên một người sử dụng không được phát một công suất cao đến mức các người sử dụng khác bị lấn át Chẳng hạn, nếu một người sử dụng gần trạm gốc phát cùng công suất với một người

sử dụng ở biên giới ô thì tại trạm gốc tín hiệu từ người sử dụng gần đó sẽ lớn đến mức nó chồng lấn hoàn toàn tín hiệu từ người sử dụng ở xa Do đó, tín hiệu của người sử dụng ở xa không thể khôi phục được và đó chính là hiện tượng gần-xa

Để tránh hiện tượng này thì UE phải được hướng dẫn để hiệu chỉnh mức công suất phát sao cho mọi đường truyền dẫn từ mọi người sử dụng trong ô đến được trạm gốc với cùng mức công suất Điều khiển công suất ngoài việc chống lại được hiện tượng gần-xa còn chống được các hiệu ứng của fading Raleigh [3, 9] Vì vậy, điều khiển công suất được sử dụng ở cả đường lên và đường xuống W- CDMA sử dụng hai kỹ thuật điều khiển công suất chính: điều khiển công suất vòng hở và điều khiển công suất vòng kín

Đối với điều khiển công suất vòng hở, đầu cuối đánh giá công suất phát yêu cầu dựa trên công suất tín hiệu thu được từ trạm gốc và thông tin quảng bá từ trạm gốc có liên quan đến công suất phát [4] Cụ thể, trạm gốc phát quảng bá công suất phát trên kênh CPICH, thiết bị đầu cuối sử dụng thông tin này và mức công suất thu được để đánh giá công suất nên được sử dụng ở đường lên Điều khiển công suất vòng hở chỉ đánh giá rất thô công suất lý tưởng mà đầu cuối nên sử dụng Do vậy, điều khiển công suất vòng hở chỉ được sử dụng khi UE thực hiện thâm nhập lần đầu nhờ kênh PRACH hoặc PCPCH

Đối với điều khiển công suất vòng kín, UE hoặc trạm gốc đo tỉ số SIR và so sánh tỉ số này với giá trị SIR đích Sau đó, trạm gốc hoặc UE ra lệnh cho đầu xa tăng công suất phát nếu SIR quá nhỏ và giảm công suất phát nếu SIR quá cao Điều khiển công suất vòng kín cũng được biết đến như điều khiển công suất nhanh vì các lệnh điều khiển công suất và các thay đổi xảy ra ở tốc độ 1,5 lần/s Trong mọi trường hợp