ĐIỆN tử VIỄN THÔNG chuong 5 CDMA khotailieu

Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA Đây là phơng pháp đa truy nhập trong đó mỗi MS đợc gán một mã trải phổmã giả ngẫu nhiên và kỹ thuật trải phổ tín hiệu giúp cho các MS không gây nhiễu

chơng 5

công nghệ w-cdma

5.1 Giới thiệu các kỹ thuật đa truy nhập

Thông tin di động đợc xây dựng từ những năm 1980 và thực sự phát triển mạnh

mẽ từ đầu những năm 1990 đến nay Các hệ thống thông tin di động hiện thời đ ợcxây dựng dựa trên nhiều tiêu chuẩn khác nhau, nhng nói chung có thể phân loại dựatrên các phơng thức đa truy nhập mà các tiêu chuẩn này sử dụng

5.1.1 Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)

Phổ tần số quy định cho liên lạc di động đợc chia làm 2N dảy tần kế tiếp,cách nhau một dải tần phòng vệ Mỗi dảy tần số đợc gán cho một kênh liên lạc, Ndảy tần kế tiếp dành cho liên lạc hớng lên, sau một dảy tần phân cách là N dảy tần

kế tiếp dành cho liên lạc hớng xuống Đặc điểm: mỗi MS đợc cấp phát 2 kênh liênlạc suốt thời gian thông tuyến Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau làrất đánh kể BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS trong ô Hệ thốngFDMA điển hình là AMPS (hệ thống điện thoại di động tiên tiến)

5.1.2 Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA)

Phổ tần số quy định cho liên lạc di động đợc chia thô thành các dải tần liênlạc, mỗi dảy tần liên lạc, này đợc dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liênlạc là một khe thời gian trong chu kỳ một khung Tin tức đợc tổ chức dới dạng gói,mỗi gói có bít chỉ thị đầu gói, chỉ thị cuối gói, các bít đồng bộ, các bít bảo vệ vàcác bít dữ liệu Đặc điểm: tín hiệu của thuê bao đợc truyền dẫn số; liên lạc songcông mỗi hớng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau; giảm nhiễu giao thoa; giảm sốmáy thu phát ở BTS Phading và trễ truyền dẫn là những vấn đề kỹ thuật rất phứctạp: ISI (giao thoa giữa các ký hiệu), mất đồng bộ Hệ thống TDMA điển hình làGSM

5.1.3 Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA)

Đây là phơng pháp đa truy nhập trong đó mỗi MS đợc gán một mã trải phổ(mã giả ngẫu nhiên) và kỹ thuật trải phổ tín hiệu giúp cho các MS không gây nhiễulẫn nhau trong điều kiện có thể một lúc cùng dùng chung một dảy tần Việc táchbiệt thông tin giữa các thuê bao đợc thực hiện nhờ tính trực giao của các mã trảiphổ này Việc giải mã tín hiệu chỉ có thể đợc thực hiện khi phía thu biết đợc mã trảiphổ mà phía phát sử dụng để mã hoá tín hiệu Việc ứng dụng CDMA vào thông tin

di động đã tạo ra những u điểm nổi bật mà các hệ thống thông tin di động kháckhông có nh: khả năng chống nhiễu do cố ý hoặc không cố ý, tính bảo mật, giảm

độ phức tạp trong công tác quy hoạch tần số

Hệ thống CDMA điển hình là IS-95

Kỹ thuật CDMA đợc phát triển nhờ những u điểm nổi trội của nó so với các kỹthuật đa truy nhập khác nh:

 Khai thác đợc các đặc tính của đàm thoại: thời gian mà kênh truyền dẫn thực sựtải tiếng nói thực chỉ chiếm 40% thời gian đàm thoại vì khi nghe thì ngời ta không

nói và tồn tại khoảng thời gian ngắt giữa các câu, các từ Đối với hệ thống FDMA

và TDMA, một khi cuộc đàm thoại đợc thiêt lập thì mỗi cuộc đàm thoại đợc dànhriêng một băng tần hay khe thời gian không phụ thuộc vào việc ngời đàm thoại cónói hay không Trong hệ thống CDMA, tất cả các thuê bao đều sử dụng chung mộtkênh vô tuyến, vì vậy mỗi khi một thuê bao ngừng nói thì tất cả các thuê bao khác

sẽ ít bị can nhiễu hơn Nh vậy với 40% thời gian thực sự dùng để truyền tiếng nói,

hệ số can nhiễu sẽ giảm đi 100/40 = 2,5 lần so với lý thuyết và điều đó làm chodung lợng hệ thống tăng 2,5 lần

 Về ảnh hởng của can nhiễu lên nhau của dẫy tín hiệu: Đối với hệ thống FDMA

và TDMA can nhiễu loại này là vấn đề phức tạp do thời gian trễ tín hiệu khác nhau

Để làm giảm can nhiễu này, các hệ thống FDMA và TDMA cần các bộ cân bằng(equalizer) trong khi đó hệ thống CDMA chỉ cần bộ tơng quan có cấu trúc và yêucầu đơn giản hơn bộ cân bằng

 Thiết bị vô tuyến: các hệ thống FDMA và TDMA cần nhiều kênh vô tuyến chomỗi cell hay mỗi sector trong khi đó hệ thống CDMA chỉ cần một kênh vô tuyếnduy nhất Điều này làm cho thiết bị vô tuyến nhỏ và dễ lắp đặt hơn

 Chuyển tiếp cell của thuê bao: Do sử dụng chuyển tiếp mềm (soft handoff) nêntrong hệ thống CDMA thuê bao có thể đồng thời kết nối với hai hoặc nhiều cell (vì

có cùng tần số) do đó tránh đợc việc ngắt quãng thông tin, tạp âm khi thuê bao dichuyển giữa các cell

 Việc phân chia thành các sector: với các hệ thông FDMA và TDMA việc phânchia thành các sector cho các cell với mục đích làm giảm can nhiễu Trong hệthống CDMA, việc phân chia thành các sector làm tăng dung lợng của hệ thống,mỗi cell chia làm 3 sector sẽ tăng dung lợng hệ thống lên 3 lần

 Về quy hoạch tần số: đối với hệ thống FDMA và TDMA, quy hoạch phân bổ tần

số luôn là nhiệm vụ quan trọng hàng đầu cần phải thực hiện Trong khi đó hệ thốngCDMA chỉ sử dụng chung một kênh vô tuyến vì vậy không phải tính đến việc phân

bổ tần số Ngoài ra, các hệ thống FDMA và TDMA đôi khi phải sử dụng quy hoạchphân bổ tần số động (dynamic frequency) để giảm can nhiễu theo thời gian Điều

đó đòi hỏi phải có bộ khuyếch đại công suất băng rộng tuyến tính hết sức phức tạp

và khó chế tạo, hệ thống CDMA không cần quan tâm đến vấn đề này Kết quả là hệthống CDMA có hiệu suất sử dụng tần số cao nhất (hệ số sử dụng lại tần số củaFDMA và TDMA là 4 và 7) để tăng dung lợng hệ thống FDMA và TDMA khităng số cell của mạng phải thay đổi hoàn toàn quy hoạch tần số CDMA không cần

đến điều này

 Khả năng đáp ứng dung lợng hệ thống: dung lợng mềm là u thế của kỹ thuậtCDMA so với FDMA và TDMA Với FDMA và TDMA mỗi cuộc gọi chiếm mộtbăng tần hay một khe thời gian không thể thêm vào một cuộc gọi nào nữa Trong

hệ thống CDMA tất cả các cuộc gọi đều dùng chung một kênh vô tuyến, vì vậy cóthể thêm một cuộc gọi vào trong một cell mà chất lợng cuộc gọi chỉ giảm đi chút ít

Ngoài ra, hệ thống CDMA còn có khả năng thay đổi tải một cách thích ứng: khi sốlợng thuê bao trong một cell tăng quá số kênh cực đại mà hệ thống CDMA có thểchấp nhận (can nhiễu vào trạm cơ sở của các trạm di động quá lớn) hệ thốngCDMA sẽ sử dụng chức năng soft handoff kích thớc cell Kết quả là bán kính củacell quá tải nhỏ lại, một số thuê bao của vùng biên của cell trở thành thuê bao củacell lân cận có số lợng thuê bao ít hơn Bằng cách này hệ thống có thể cân bằng tảigiữa các cell Đây là tính năng mà chỉ có hệ thống cellular sử dụng kỹ thuật CDMAmới thực hiện đợc.

 Trong trờng hợp mạng có nhiều cell mỗi cell chia làm 3 sector thì dung lợng của

hệ thống CDMA lớn gấp 10 lần FDMA và 2 lần TDMA Nh vậy về mặt dung lợngCDMA có khả năng cung cấp đợc dung lợng lớn nhất và mềm dẻo nhất Có thểtăng dung lợng hệ thống bằng cách giảm không đáng kể chất lợng thoại hay bằngcách cân bằng tải giữa các cell trong khi đó FDMA và TDMA không có tính năngnày

 Công nghệ CDMA ít bị ảnh hởng bởi phading nhờ băng tần lớn mà còn làm tăng

đợc mức tín hiệu thu nhờ đờng truyền tín hiệu khác nhau vì vậy nó rất phù hợp vớicác địa hình có nhiều vật phản xạ nh khu vực thành phố

 Công nghệ CDMA làm giảm công suất tiêu thụ của máy di động nhờ các kỹ thuật

điều khiển công suất nhận các kênh nhắn tin theo chế độ phân khe

 Công suất phát đủ lớn ít ảnh hởng đến ngời sử dụng đó là điều khiển khuếch đạicông suất và vì triệt đợc nhiễu nên tỷ số tín hiệu trên tạp âm lớn dẫn đến công suấtphát chỉ cần nhỏ

 Khả năng chống nhiễu và bảo mật cao

 Dự trữ chống nhiễu chỉ cần thấp nên hệ thống trải phổ vừa tích kiệm đợc côngsuất vừa cải thiện phạm vi hoạt động của hệ thống (so với các hệ thống khác sửdụng các phơng pháp điều chế thông thờng có cùng công suất phát)

b Kỹ thuật trải phổ

 Định nghĩa: Một hệ thống đợc gọi là trải phổ nến thoả mãn các yêu cấu sau:

- Tín hiệu sau trải phổ chiếm một độ rộng băng truyền dẫn lớn gấp nhiều lần bềrộng băng tối thiểu cần thiết để truyền thông tin

- Sự trải phổ đợc thực hiện bởi mã trải phổ Sự trải phổ này độc lập với dữ liệu

- Tại phía thu việc nén phổ đợc thực hiện bởi sự tơng quan giữa tín hiệu thu đợc vớibản sao đợc đồng bộ của mã trải phổ phía phát

 Nguyên lý trải phổ.

Phơng thức trải phổ cung cấp tất cả các tiềm năng tần số và thời gian rời rạc đồngthời cho mọi thuê bao, khống chế mức công suất phát từ mỗi thuê bao ở mức tốithiểu đủ để duy trì tỷ số tín hiệu / tạp âm nào đó theo mức chất lợng yêu cầu Mỗithuê bao sử dụng một tín hiệu băng rộng giống nh tạp âm chiếm toàn bộ giải tầnphân bố trong mức cần thiết Theo cách này mỗi thuê bao tham gia vào tạp âm nềntác động đến tất cả các thuê bao khác, nhng ở phạm vi ít nhất có thể có Can nhiễu

bổ sung này làm hạn chế dung lợng, nhng vì phân bố tiềm năng thời gian và giảithông không bị giới hạn, nên cuối cùng dung lợng cũng lớn hơn đáng kể so với hệthống thông thờng

Theo đánh giá sơ bộ, dung lợng tuyến lên của hệ thống trải phổ nh vậy đã cho kếtquả theo lập luận sau: giả sử mỗi thuê bao sử dụng một sóng mang tạp âm Gaussbăng rộng và giả sử dạng sóng này đợc lu trữ tại cả máy phát và máy thu, điều chế

và giả điều chế chỉ là những phép nhân đơn giản tại băng tần gốc, đợc đồng bộ tạicác vị trí

Sóng mang hình sin âm băng rộng +Sóng mang tạp

+ Đồng nhất và

đồng bộ theo thời gian

Dạng sóng digital

digital

(R bit/s)

Hình 5.1 Modem của trải phổ

Giả sử tiếp công suất phát của mỗi thuê bao đều đợc khống chế sao cho tất cả cáctín hiệu đều đợc thu tại trạm gốc với cùng một mức công suất nh nhau Nếu côngsuất tín hiệu của mỗi thuê bao là PS(W), và tạp âm nền có thể bỏ qua thì công suấtcan nhiễu tổng cộng I có ở bộ giải điều chế của mỗi thuê bao là:

I = (KU – 1)  PS

Trong đó : KU là tổng số thuê bao có mức năng lợng bằng nhau

Bây giờ giả sử rằng bộ giải điều chế số cho mỗi thuê bao có thể hoạt động trênnền tạp âm Gauss, tại mức mật độ năng lợng Bit/tạp âm là Eb/I0 Tham số này là hệ

số phẩm chất của modem số Nó thờng biến đổi trong phạm vi 3 và 9 dB, tuỳ thuộcvào việc thực hiện nó, sử dụng mã sửa sai, những yếu tố làm giảm chất lợng kênhchẳng hạn nh Phading, và cả yêu cầu về tỷ lệ lỗi nữa Mật độ tạp âm do bộ giải điềuchế của mỗi thuê bao nhận đợc sẽ là :

I0 = I / WTrong đó W(Hz) là toàn bộ dải thông trải phổ của các sóng mang tạp âm băngrộng mà mật độ phổ của chúng đợc giả định là đồng nhất trên toàn bộ dải thôngnày; tơng tự nh vậy, năng lợng thu đợc cho mỗi bit là công suất tín hiệu thu chiacho tốc độ số liệu R bit/s nên:

Eb = PS / R

Từ các công thức trên cho thấy, với các giả thiết đã nêu, số lợng các thuê bao

đồng thời có thể cùng tồn tại trong cùng một tế bào độc lập có quan hệ đến hệ sốgiãn phổ và yêu cầu Eb / I0 của dải điều chế theo hệ thức:

R w

/ /

Tiếp tục giả thiết rằng có thêm hai đặc trng đợc bổ sung vào hệ thống đa truynhập trải phổ nhằm hạn chế bớt can nhiễu Trớc hết, là chấm dứt quá trình truyềndẫn hoặc ít nhất cũng phải giảm tốc độ và công suất của nó Khi hoạt động củatiếng nói hoặc số liệu không hiện diện hoặc bị giảm đi Đối với một vùng dân c

đồng đều, điều này sẽ làm giảm công suất tín hiệu trung bình của tất cả các thuêbao và do vậy sẽ giảm đợc can nhiễu mà mỗi thuê bao thu đợc Theo đó, dung lợng

sẽ tăng lên tỉ lệ thuận với mức giảm tốc độ tổng thể này, với điều kiện mật độ thuêbao là đủ lớn để đảm bảo can nhiễu gần với giá trị trung bình của nó trong hầu hếtthời gian Chúng ta biểu thị hệ số này là độ lợi hoạt động của tiếng nói (GV) Nhiềuphép đo trong các cuộc đàm thoại hai chiều đã xác định tiếng nói chỉ hoạt độngtrong khoảng 3/8 thời gian, cho nên GV  2,67 Tơng tự, nếu ta giả thiết mật độthuê bao đợc phân bố một cách đồng nhất trong khu vực trên một tế bào duy nhấtthì việc sử dụng một anten chia theo cung sẽ làm giảm can nhiễu và do đó làmtăng dung lợng nhờ hệ số tăng ích anten (GV) Lu ý rằng, nếu các thuê bao đợcphân bố đồng đều theo vùng thì đây là định nhĩa cổ điển về tăng ích anten - đó lànăng lợng thu đợc theo hớng của máy phát chia cho năng lợng trung bình thu đợc,

lấy trung bình trong một chu trình Đối với một anten ba cung, hệ số tăng ích này

sẽ nhỏ hơn 3 Nếu lấy tăng ích lý tởng trừ đi tổn hao bằng 1dB thì GV 2,4

Cuối cùng, đối với một hệ thống di động tế bào mà tất cả các thuê bao trong mọi

tế bào đều đợc phân bổ tấn số W(Hz) chung thì phải đánh giá can nhiễu do tất cảcác thuê bao trong mọi tế bào khác đa vào bộ giải điều chế của mỗi thuê bao Mộtcuộc tranh cãi lâu dài về hình học và thống kê học dựa trên những tổn hao truyềnsóng trên mặt đất đã đa đến kết luận: Đối với mật độ thuê bao đợc phân bố đồngthời trên tất cả các tế bào mà mỗi thuê bao đợc một trạm gốc thích hợp khống chếcông suất thì tổng can nhiễu từ các thuê bao trong các tế bào khác xấp xỉ bằng 3/5của can nhiễu do tất cả các thuê bao trong tế bào nói trên gây ra

Do đó, việc đa các hệ số tăng ích anten và độ lợi âm thoại GA và GV cùng hệ sốcan nhiễu liên quan đến tế bào khác (f) vào biểu thức tính dung lợng ta có:

Ku

f

G G I

/

0

Với Gv  2,67, GA  2,4 và 1+f = 1,6 ta đợc : ku

0 /

/ 4

I E

R w

b



Với những hệ thống điều chế đợc thiết kế tốt, trong đó có sử dụng mã sửa saicùng với anten phân tập kép và một máy thu tổ hợp phân tập nhiều đờng (gọi làmáy thu Rake) tai trạm gốc, có thể đạt đợc mức chất lợng cao (tỉ số lỗi thấp) với Eb/I0  6 dB Đối với thí dụ trên, dung lợng đạt đợc cho mỗi tế bào của hệ thống đatruy nhập xấp xỉ bằng: KU W/R thuê bao

Điều này chứng tỏ là dung lợng lớn hơn gần một giá trị so với dung lợng của các

hệ thống phân bố các tiềm năng rời rạc cho từng thuê bao riêng, với các hệ số sửdụng lại tần số là nh nhau

Tất nhiên, đây mới chỉ là sự đánh giá khái quát nhằm để nêu bật các tham số cơbản trong việc xác định dung lợng thuê bao của hệ thống đa truy nhập trải phổ.Nhất thiết phải có sự phân tích phức tạp và tỷ mỉ hơn để làm sáng tở và khẳng địnhcác phép tính gần đúng sơ bộ này

 Các phơng pháp trải phổ

a, Trải phổ theo phơng pháp nhảy tần (FHSS)

Trong FHSS, tần số sóng mang đợc nhẩy các bớc rời rạc theo mẫu PN Mã đợcchọn để tránh giao thoa giữa hệ thống trải phổ và hệ thống không trải phổ TrongFHSS, tần số tín hiệu là không đổi trong chu kỳ chip Hệ thống FHSS có thể là hệthống nhảy tần nhanh, sự nhảy tần xảy ra với tốc độ lớn hơn tốc độ bít tin Hệthống vô tuyến FHSS rất ít khi sai lỗi cả cụm Hệ thống DSSS có thể sai lỗi cả cụmnhng có mức sai lỗi ngẫu nhiên thấp Hệ thống FHSS phân bố sai lỗi thành từng

cụm – sai lỗi cụm là thuộc tính của phading hoặc giao thoa đơn tần số (phụ thuộcthời gian và tần số) DSSS trải phổ tín hiệu trong cả miền tần số và thời gian, do đólàm tối thiểu hoá tác hại của phading và nhiễu.

* Nhảy tần chậm.:

- Những cuộc truyền tin bằng sóng AM và FM hồi đầu thế kỷ 20 thờng bị quấyphá Bên pháp dùng máy thu dò ra tần số làm việc của bên nói và phát đúng tần số

đó với máy phát công suất lớn

- Để chống lại, bên nói chuyển sang làm việc ở tần số khác mỗi khi bị phá cho

đến khi bên phá dò ra tần số làm việc mới

* Chuỗi tiến trình của tần số nhảy

- Nếu bên nói nhảy tần theo tiến trình tuần hoàn và giản dị thì bên phá dễ dànggây nhiễu bằng cách cho máy phát nhiễu nhảy tần theo quy luật tơng tự

- Nếu bên nói nhảy tần theo chuỗi giả ngẫu nhiên thì bên phá không gây nhiễu ợc

đ-Nhận xét: Mặc dù tại mỗi thời điểm máy phát của bên nói chỉ phát ở một tần sốduy nhất trên một phổ tần rất hẹp nhng nếu quan sát trong một thời gian dài ta sẽthấy nh nó chiếm cả một phổ tần rất rộng Đó là hiện tợng trải phổ

b, Trải phổ dãy trực tiếp (DSSS).

Sóng mang đợc điều chế bởi một mã digital Mã này có tốc độ bit lớn hơn nhiều

so với bít của tin tức nguồn, gọi là mã giả ngẫu nhiên

Hệ thống DSSS là một hệ thống băng rộng dành toàn bộ giải thông cho mỗi ngờidùng, nó thỏa mãn những yêu cầu sau:

- Tín hiệu trải phổ có dải tần số lớn hơn nhiều giải tần tối thiểu cần cho truyềndẫn tin tức gốc (dữ liệu băng gốc)

- Mã trải phổ PN độc lập với dữ liệu, có f chip >>R

- Sự nén phổ ở máy thu đợc thực hiện bằng tơng quan chéo giữa tín hiệu trảiphổ thu đợc với bản sao mã trải phổ PN đã dùng ở máy phát

c, Trải phổ nhảy thời gian (THSS).

Thời điểm truyền dẫn đợc phân chia vào các khung Mỗi khung có nhiều khe thờigian Trong mỗi khung, chỉ có một khe đợc điều chế bởi d liệu gốc Tất cả các bảntin trong các khung trớc đợc truyền đồng thời

Trong một hệ thống trải phổ nhảy thời gian, số liệu đợc phát thành các cụm Mỗicụm gồm K bit số liệu và thời gian chính xác để phát mỗi cụm đợc xác định bởi

một chuỗi PN Giả sử thang thời gian đợc chia thành các khung Tf giây Mỗi khunglại đợc chia tiếp thành J khe thời gian Vì thế mỗi khe thời gian chiếm độ rộng là Ts

Có thể thiết kế các hệ thống DSSS với giải điều chế nhất quán và không nhấtquán Tuy nhiêu do sự dịch chuyển tần số phát nhanh rất khó duy trì đồng bộ pha ởcác hệ thống FHSS, vì thế chúng thờng đòi hỏi giải điều chế không nhất quán.Trong thực tế các hệ thống DSSS nhận đợc chất lợng tốt hơn (ở tỷ số tín hiệu trêntạp âm để đạt đợc xác suất lỗi nhất định) vào khoảng 3dB so với hệ thống FHSSnhờ giải điều chế nhất quán Các giá phải trả cho u điểm này là giá thành của mạchkhoá pha sóng mang

Với cùng tốc độ đồng hồ của bộ tạo mã PN, FHSS có thể nhảy tần trên băng tầnrộng hơn nhiều so với băng tần của tín hiệu DSSS Ngoài ra ta có thể tạo ra tín hiệuTHSS có động rộng băng tần rộng hơn nhiều độ rộng băng tần DSSS khi các bộ tạochuỗi PN của hai hệ thống này có cùng tốc độ đồng hồ, FHSS cũng loại trừ đợcnhững kênh tần số gây nhiễu giao thoa mạnh và thờng xuyên DSSS nhạy cảm nhấtvới vấn đề gần- xa, đây là hiện tợng mà nguồn nhiễu giao thoa gần có thể làm xấuthậm chí xoá hẳn thông tin chủ định do công suất trung bình của nguồn nhiễu Các

hệ thống FHSS nhạy cảm với thu trộm so với các hệ thống DSSS, đặc biệt khi tốc

độ nhẩy tần chậm và đối phơng sử dụng máy thu định kênh thích hợp

Thời gian cần thiết để bắt mã PN ngắn nhất ở các hệ thống FHSS, trong khi đócác hệ thống DSSS và THSS cần thời gian bắt mã lâu hơn Tuy nhiên thực hiện máythu và phát FH chịu sự fading nhiều tia và các nhiễu Các máy thu DSSS đòi hởimạch đặc biệt để làm việc thoả mãn trong môi trờng nói trên

5.2.1.2 Ngẫu nhiên hoá

Ngoài trải phổ, một bộ phận của máy phát sẽ thực hiện sự ngẫu nhiên hoá Quátrình này sẽ cần thiết để phân biệt các UE và các BS Ngẫu nhiên hoá đợc thực hiệnthêm, vì thế nó không làm thay đổi độ rộng băng tần, nhng cho phép phân biệt cáctín hiệu từ các nguồn tín hiệu khác nhau Hình 5.2 cho thấy quan hệ giữa tốc độchíp trong kênh với trải phổ và ngẫu nhiên hoá ở UTRA Tốc độ chíp điều chế trảiphổ ở W- CDMA là 3,84 Mchip/s Vì tốc độ chíp đã đạt đợc khi trải phổ băng cácmã định kênh nên tốc độ ký hiệu không thay đổi khi ngẫu nhiên hoá

Hình 5.2 Quan hệ giữa trải phổ và ngẫu nhiên hoá

Việc sử dụng các mã OVSF cho phép thay đổi các hệ số trải phổ khác nhau và

đảm bảo tính trực giao giữa các mã trải phổ có độ dài khác nhau Các mã đợc chọn

từ cây mã Các mã định kênh đợc ký hiệu là Cch,SFF,k, trong đó ch (channel) là kênh,

SF (Spreading Factor) là hệ số trải phổ và 0 k  SF-1

Khi kết nối sử dụng hệ số trải phổ khả biến, việc sử dụng đúng đắn cây mã cũngcho phép nén phổ theo hệ số trải phổ nhỏ nhất Để thực hiện điều này chỉ cần sửdụng mã định kênh chọn từ nhánh đợc chỉ thị bởi mã có hệ số trải phổ nhỏ nhất.Tồn tại một số hạn chế khi sử dụng các mã định kênh truyền dẫn của một nguồn.Một kênh vật lý có thể sử dụng một mã trong cây nếu không có một kênh vật lýnào khác đợc phát sử dụng cùng cây mã đang sử dụng một mã ở một nhánh dới,nghĩa là sử dụng một hệ số trải phổ cao hơn đợc tạo ra từ mã trải phổ dự định sửdụng Không thể sử dụng một hệ số trải phổ nhỏ hơn trên đờng dẫn đến gốc câymã Các mã trực giao đờng xuống trong một trạm gốc đợc quản lý bởi bộ điềukhiển mạng vô tuyến (RNC) trong mạng

Để phân biệt các ô, ngời ta sử dụng các mã ngẫu nhiên hoá sau đây:

 Chế độ FDD: Các mã Gold với chu kỳ 10 ms (38400 chip ở 3,84 Mchip/s)

đ-ợc sử dụng với độ dài mã bằng 218-1 chip;

 Chế độ TDD: Các mã ngẫu nhiên hóa có độ dài 16 chíp đợc sử dụng;

 Chế độ FDD: Các mã Gold có chu kỳ 10 ms hoặc các mã S(2) có chu kỳ 256chip;

 Chế độ TDD: Các mã có chu kỳ 16 chip cùng với chuỗi chèn (Midamble)giữa có độ dài phụ thuộc môi trờng

Chức năng và đặc tính của mã ngẫu nhiên hoá và định kênh đợc tổng kết trongbảng 5.1 Định nghĩa đối với cùng một cây mã có nghĩa là: truyền dẫn từ mộtnguồn, từ một UE hoặc một BS, một cây mã đợc sử dụng cùng với một mã ngẫunhiên hoá ở đỉnh cây Nghĩa là các UE khác nhau và các BS khác nhau có thể sử

Mã định kênh Mã ngẫu nhiên hoá

Tốc độ bit

Số liệu

Tốc độ chip Tốc độ chip

dụng các cây mã hoàn toàn độc lập với nhau; không cần thiết phải kết hợp sử dụngtài nguyên cây mã giữa các UE và các BS khác nhau.

Mã định kênh Mã ngẫu nhiên hóa

Đờng xuống : phân biệt các kết nối

đờng xuống với một ngời sử dụng

Có thể sử dụng tuỳ chọn 2) vớicác máy thu trạm gốc tiên tiến

Việc truyền dẫn đờng lên không liên tục (DTX = Discontinous Transmission :Phát không liên tục) có thể gây ra nhiễu âm thanh đối với thiết bị âm thanh đặt rấtgần đầu cuối (các thiết bị trợ thính chẳng hạn) Đây là vấn đề hoàn toàn khác vớigiao thoa trong giao diện không gian Nhiễu âm thanh chỉ gây khó chịu đối với ng-

ời dùng chứ không ảnh hởng đến chất lợng mạng (chẳng hạn dung lợng) Đối vớihoạt động của hệ thống GSM ta đã quen với việc đôi khi xảy ra nhiễu âm thanh đốivới thiết bị âm thanh không đợc bảo vệ Nhiễu từ GSM có tần số 217 Hz đợc xác

định từ tần số khung của GSM Nhiễu này rơi vào vùng băng tần mà tai ngời có thểnghe đợc Đối với hệ thống CDMA cũng xuất hiện vấn đề tơng tự khi sử dụng phátkhông liên tục đờng lên (chẳng hạn đối với dịch vụ thoại) Trong các chu kỳ imlặng, không cần phát đi bất cứ bit thông tin nào, chỉ có thông tin cho mục đích bảodỡng đờng truyền là đợc phát (chẳng hạn điều khiển công suất với tốc độ lên là 1.5

kHz) Với tốc độ này việc phát hoa tiêu và các ký hiệu điều khiển công suất ghéptheo thời gian trên đờng lên sẽ gây ra nhiễu âm thanh ở giữa băng tần thoại Vì thếtrên đờng lên hai kênh vật lý riêng sẽ không đợc ghép theo thời gian mà ghép theomã I-Q.

Hình 5.3 cho thấy việc ghép kênh điều khiển theo mã I-Q cho phép đạt đợc phátliên tục Lúc này vì hoa tiêu và báo hiệu điều khiển công suất đợc duy trì trên mộtkênh liên tục tách biệt và không xảy ra phát theo dạng xung Xung chỉ xảy ra khikênh số liệu DPDCH bật hoặc tắt, nhng chuyển mạch xảy ra rất tha Nhiễu trungbình đối với ngời sử dụng khác và dung lợng hệ thống vẫn giữa nguyên nh trờnghợp ghép kênh theo thời gian Ngoài ra trên cả hai sơ đồ chất lợng đờng truyền nhnhau nếu năng lợng dành cho kênh hoa tiêu và báo hiệu điều khiển công suất nhnhau

Hình 5.3 Phát đồng thời DPDCH và DPCCH khi phát số liệu không liên tục

Để đạt đợc hiệu suất khuếch đại tốt nhất, công suất phát UE phải có tỷ số giữagiá trị đỉnh và giá trị trung bình (PAR = Peak to Average) nhỏ nhất Lúc này có thểthực hiện khuếch đại ở điểm công tác cho hiệu số cao nhất mà không sợ bị méo tínhiệu Hiệu suất sử dụng công suất cho phép tăng thời gian đàm thoại Đối với ghépkênh theo mã I-Q (còn đợc gọi là điều chế QPSK song kênh) thông thờng các mứccông suất của DPDCH và DPCCH khác nhau, nhất là khi số liệu thay đổi sẽ dẫn

đến các trờng hợp thái cực của truyền dẫn kiểu BIT/SK: truyền dẫn các nhánh độclập Việc sử dụng thao tác ngẫu nhiên hoá phức sau khi trải phổ bằng mã định kênhcho phép tránh đợc điều này

Chùm tín hiệu ghép mã I-Q trớc khi ngẫu nhiên hoá phức đợc cho ở hình 5.4.phía thu sau tách sóng nhận đợc chùm tín hiệu tơng tự

G ký hiệu hệ số khuếch đại tơng đối giữa DPDCH và DPCCH

Hình5.4 Chùm tín hiệu ghép I-Q trớc ngẫu nhiên hoá phức

Số liệu ng ời sử dụng (DPDCH)

Số liệu ng ời sử dụng (DPDCH) Thông tin điều khiển lớp vật lý (DPCCH)

Chu kỳ DTX

I

Q

G= 1 G= 0,5

I

Q

Việc truyền dẫn hai kênh song song, DPDCH và DPCCH, dẫn đến truyền dẫn đamã, điều này làm tăng chỉ số giữa công suất đỉnh và công suất trung bình Sử dụngphơng pháp điều chế trải phổ nh trên hình 5.5 nói chung có thể duy trì hiệu suấtcủa bộ khuếch đại công suất phát không đổi giống nh truyền dẫn QPSK cân bằng.Các mã trải phổ phức đợc tạo ra góc quay giới hạn ở 900 giữa hai chip liên tiếptrong một ký hiệu Góc quay toàn bộ 1800 chỉ xảy ra khi giữa hai ký hiệu liên tiếp.Phơng pháp này giảm tỷ số giữa giá trị đỉnh và trung bình của tín hiệu truyền so vớitruyền dẫn QPSK thông thờng.

Hình 5.5 Ghép kênh mã I-Q cùng với ngẫu nhiên hóa phức

Trên hình 5.6, ở chùm giữa với G = 0,5, tất cả 8 điểm tín hiệu (hoặc bốn điểmchữ thập, hoặc bốn điểm tròn) cách đều gốc toạ độ và nằm trên cùng một đờngtròn Nh vậy sự thay đổi của hình bao tín hiệu đợc trải phổ phức rất giống nh truyềndẫn QPSK đối với mọi giá trị khuếch đại Giải pháp ghép mã I-Q cùng với ngẫunhiên hoá phức cho phép duy trì yêu cầu điểm lùi (trên toàn bộ khuếch đại) không

đổi nh là một hàm của hiệu công suất giữa DPDCH và DPCCH

Hiệu số giữa DPDCH và DPCCH đợc ấn định trong tiêu chuẩn lớp vật lý bằngmột từ bốn bit cho 16 giá trị khác nhau Tại một thời điểm nhất định giá trị khuếch

đại của DPDCH hoặc DPCCH đợc đặt vào 1 và sau đó giá trị khuếch đại cho cáckênh khác đợc đặt giữa 0 và 1 để phản ánh hiệu công suất cần thiết giữa các kênh.Việc hạn chế số giá trị này bằng bốn bit để đơn giản việc thực hiện thiết bị đầucuối Hiệu công suất có thể có 15 giá trị trong khoảng từ -23,5 dB đến 0,0 dB và tổhợp các bit một khi không có số liệu đợc truyền (không có kênh DPDCH)





+

+ - -

DPCCH

(Điều khiển)

Mã định kênh C

D

G Ký hiệu cho hiệu công suất giữa DPCCH Và DPDCH

Hìmh 5.6 Chùm tín hiệu cho kênh điều khiển ghép mã I-Q với trải phổ phức.

Trên đờng lên, hệ số trải phổ có thể thay đổi theo khung Các mã trải phổ luôn

đợc chọn từ cây mã, vì mã định kênh luôn đợc chọn từ cùng một nhánh của cây mãnên tránh đợc việc phải đệm ở mức chip UE cung cấp thông tin tốc độ số liệu, haychính xác hơn: chỉ thị kết hợp khuân dạng truyền tải (TFCI) trên kênh DPCCH, nhờvậy có thể tách số liệu với hệ số trải phổ khả biến trên kênh DPCH

5.2.1.6 Các mã ngẫu nhiên hoá đờng lên

Truyền dẫn từ các nguồn khác nhau đợc phân biệt bởi mã ngẫu nhiên hoá Cóhai loại mã trên đờng lên: mã dài và mã ngắn Mã dài đợc cắt thành các độ dàikhung 10ms để đạt đợc 384000 chip với tốc độ 3,84 Mchip/s Độ dài mã ngắn là

256 chip Các mã dài đợc sử dụng nếu BS sử dụng máy thu RAKE Nếu các bộ tách

đa ngời sử dụng hoặc các máy thu loại nhiễu đợc sử dụng thì mã ngắn đợc dùng đểviệc thực hiện các cấu trúc máy thu tiên tiến dễ hơn Cả hai họ mã đều chứa hàngtriệu mã vì thế không cần quy hoạch mã đờng lên

Các mã ngắn đợc chọn từ họ mã S(2) mở rộng Các mã dài là mã Gold Chuỗingẫu nhiên hoá giá trị phức trong trờng hợp mã ngắn đợc tạo ra bằng cách kết hợphai chuỗi và trong trờng hợp mã dài từ một mã chuỗi trong đó chuỗi thứ hai làphiên bản trễ của chuỗi thứ nhất

Một số kênh vật lý nh kênh PRACH và PCPCH chứa hai phần: phần tiền tố vàphần bản tin Phần tiền tố của các kênh này phát đi bằng cách sử dụng cùng chuỗimã ngẫu nhiên hoá nh truyền dẫn đờng lên Điểm khác nhau ở đây là chỉ có 4096chip ở đầu chu kỳ mã là cần và các chuyển đổi trạng thái điều chế đợc hạn chếbằng cách khác Quá trình trải phổ và ngẫu nhiên hoá ở PRACH là quá trìnhBIT/SK vì thế một chuỗi duy nhất đợc sử dụng để trải phổ và ngẫu nhiên hoá ởnhánh đồng pha và nhánh vuông góc Điều này đợc lựu chọn để giảm sự phức tạp

do việc cần có bộ lọc phối hợp ở các máy thu BS khi thu PRACH Việc trải phổ và

điều chế (bao gồm cả ngẫu nhiên hoá) cho cũng giống nh kênh dành riêng Các mãkhả dụng cho việc ngẫu nhiên tiền tố ở các kênh PRACH và PCPCH đợc cho nhsau:

b(k)= a(k)j( k

2 4







), k = 1,2,……,4095 (5.1)trong đó a(k) là tiền tố cơ số hai và b(k) là tiền tố giá trị phức nhận đ ợc với truyển

đổi pha giữa các chip giới hạn ở 900

Các tiền tố ở các kênh nêu trên có mẫu điều chế ở đầu của chúng đợc gọi là cácchuỗi chữ ký Các chuỗi này đợc định nghĩa khi xét đến các tần số Doppler cũng

nh các sai lỗi tần số Các chuỗi này đợc tạo ra từ 16 ký hiệu đợc đan xen bổ sungtrong thời gian tiền tố để tránh tơng quan chéo quá lớn giữa các chuỗi trong trờnghợp sai lỗi tần số lớn Nhờ vậy tránh đợc việc giảm cấp các thuộc tính tơng quanchéo quá lớn giữa các chuỗi chữ ký

5.2.1.7 Trải phổ kênh vật lý đờng xuống

Trên đờng xuống QPSK thông thờng đợc lựa chọn cùng với ghép kênh theo thờigian cho các luồng cùng số liệu và điều khiển Giải pháp ghép kênh theo thời giankhông đợc sử dụng trên đờng lên vì nó sẽ gây ra nhiễu âm thanh khi phát khôngliên tục Nhiệu âm thanh không xảy ra khi DTX ở đờng xuống vì các kênh điềukhiển đợc phát liên tục Ngoài ra vì luôn có một mã đợc phát đồng thời ở đờngxuống vì thế không cần thiết việc tối u hoá tỷ số đỉnh trung bình (PRA) Ngoài radành riêng một mã cho việc phát DPCCH sẽ dẫn đến việc sử dụng tài nguyên mãkhông tốt khi cần nhiều truyền dẫn từ một nguồn

Vì các nhánh I và Q có công suất nh nhau, nên thao tác ngẫu nhiên hoá sẽ không

đ-a rđ-a đợc sự khác biệt về thđ-ay đổi đờng bđ-ao tơng tự nh ở đờng lên phát không liêntục đợc thực hiện bằng cách bật/tắt

Trải phổ đờng xuống đợc thực hiện bằng các mã định kênh giống nh đờng lên.Nhiều ngời sử dụng sẽ dùng chung một cây mã ở một mã ngẫu nhiên hoá duy nhất.Thông thờng chỉ có một mã ngẫu nhiên hoá và vì thế chỉ có một cây mã cho một

đoạn ô Các kênh chung và các kênh riêng chia sẻ chung một tài nguyên cây mã.Chỉ có một ngoại lệ đối với các kênh vật lý: kênh đồng bộ (SCH= SynchronizationChannel) không sử dụng mã ngẫu nhiên đờng xuống

Trên đờng xuống hệ số trải phổ kênh riêng không thay đổi theo khung : sự thay

đổi tốc độ số liệu đợc đáp ứng bằng các thao tác thích ứng tốc độ hay phát khôngliên tục (tắt phát trong một đoạn khe)

Trong trờng hợp phát đa mã cho một ngời sử dụng, các kênh mã song song cócác mã kênh khác nhau và cùng một mã ngẫu nhiên hoá giống nh tất cả các kênhmã đợc phát đi từ trạm gốc Hệ số trải phổ giống nhau cho tất cả các mã khi truyềndẫn đa mã Mỗi kênh truyền tải đa hợp (CCTrCh) có thể có hệ số trải phổ khácnhau thậm chí đối với cùng máy đầu cuối

Kênh dùng chung đờng xuống là trờng hợp đặc biệt (DSCH) Kênh này có thể

có hệ số trải phổ thay đổi theo khung Trong trờng hợp này các mã định kênh đểtrải phổ đợc cấp phát từ cùng một nhánh của một cây mã để thực hiện đầu cuối đợc

dễ dàng hơn Điều này đợc minh hoạ trên hình 5.7 Hệ số trải phổ cho tốc độ sốliệu cực đại và một phần của cây mã có thể đợc mạng sử dụng để ấn định mã khitốc độ số liệu thấp Trong việc khai thác theo khung nh vậy DPCCH của kênh riêngchứa thông tin TFCI nhằm thông báo cho máy thu mã trải phổ đợc sử dụng cùngvới các thông số lập khuân dạng khác cho DSCH

Hình 5.7 Thí dụ về cây mã của DSCH

5.2.1.8 Các mã ngẫu nhiên hoá đờng xuống

Các mã ngẫu nhiên hoá đờng xuống sử dụng các mã dài: các mã Gold giống nh

đờng lên Mã ngẫu nhiên giá trị phức đợc tạo ra từ một mã duy nhất bằng cách tạotrễ giữa các nhánh I và Q Chu kỳ mã đợc cắt ngắn, không sử dụng mã ngắn ở đờngxuống

Các chuỗi mã ngẫu nhiên đợc cấu trúc bằng cách kết hợp hai chuỗi thực vàomột chuỗi phức Mỗi chuỗi thực đợc kết cấu bằng cách cộng mod 2 theo vị trí bitcủa các đoạn 38400 chip của hai chuỗi m đợc tạo ra từ hai đa thức tạo mã bậc 18.Kết quả nhận đợc các đoạn của tập các chuỗi mã Gold Các mã ngẫu nhiên đợc lậplại cho các khung vô tuyến 10ms Giả sử x và y là hai chuỗi nói trên và đợc tạo ra

từ các đa thức

1+X7+ X18 và 1+ X5+ X7 + X10+X18

Ta ký hiệu chuỗi phụ thuộc vào số mã ngẫu nhiên n đợc chọn là zn Ngoài ra kýhiệu x(i), y(i) và zn(i) cho ký hiệu thứ i của chuỗi x, y và zn

Các chuỗi m x và y đợc cấu trúc nh sau :

- các điều kiện khởi đầu :

ở cây con

y(0)=y(1)=….=y(16)=y(17)=0 (5.3)

- phơng trình đệ quy cho các ký hiệu

x(i+ 18)= x(i+7) + x(i) mod 2, i =0,….218 -20 (5.4) y(i+18)= y(i+10)+ y(i+7) +y(i+5) + y(i) mod 2, i= 0,… 218 -20 (5.5)

- chuỗi Gold thứ n zn, n= 0,1,2,… 218- 2, khi này đợc xác định nh sau:

Zn(i)= x((i+n) mod(218- 1)+ y(i)mod 2), i= 0,….218-2

0 ) ( , 1

i z i z

n n

với i = 0,1,…,218 – 2(5.7)

- Cuối cùng chuỗi phớc đợc xác định nh sau:

Sdl,n(i) = Zn(i) + j Zn((i + 131072) mod (218 -1)),

i = 0, 1, …, 38399 (5.8)

Có thể tạo ra tổng số mã đờng xuống là 218- 1= 262143 đợc đánh số 0…262142tuy nhiên tập mã đờng xuống chỉ giới hạn ở một tập gồm 512 mã để tránh thủ tụctìm phức tạp Phải phân bổ mã cho các đoạn ô trong quá trình quy hoạch mạng.Tuy nhiên do số mã nhiều nên việc phân bổ cho các đoạn ô cũng không phức tạplắm Ngoài 512 mã sơ cấp, 16 mã ngẫu nhiên thứ cấp cũng đợc sử dụng để quét búphớng ở các kênh riêng Nhờ vậy đảm bảo đợc dung lợng cho kỹ thuật anten thíchứng mà không cần sử dụng thêm các mã sơ cấp để khỏi gây khó khăn khi quyhoạch mã đờng xuống

Các mã sơ cấp gồm các mã ngẫu nhiên n = 16*i trong đó i= 0…511 Tập thứ icủa mã ngẫu nhiên sơ cấp gồm các mã ngẫu nhiên 16*i + k, trong đó k= 1…15.Tồn tại quan hệ sắp xếp ánh xạ một một giữa mã sơ cấp và 15 mã thứ cấp trong mộttập sao cho các mã ngẫu nhiên sơ cấp thứ i tơng ứng với tập i của các mã ngẫunhiên thứ cấp Nh vậy các mã k = 0,1,…, 8191 đợc sử dụng Tập các mã ngẫunhiên sơ cấp lại đợc chia thành 64 nhóm với 8 mã mỗi nhóm Nhóm mã J gồm16*8*j +16*k mã sơ cấp trong đó j=0…63 và k=0…7 Mỗi ô chỉ đợc ấn định mộtmã sơ cấp Các kênh PCCPCH sơ cấp và CPICH sơ cấp luôn đợc phát với mã sơ cấpvì đây là các kênh chung cho toàn ô Thông thờng chỉ một mã ngẫu nhiên hoá đợc

sử dụng cho một ô hoặc một đoạn ô để duy trì tính trực giao giữa các kênh đờngxuống Khi sử dụng anten thích ứng, các búp hớng hẹp hơn đảm bảo thêm cho sựphân cách không gian và tính trực giao trở nên ít quan trọng hơn Lúc này các kênhvậy lý khác có thể phát với mã sơ cấp hoặc một mã thứ cấp liên kết với mã sơ cấpcủa đoạn ô Tuy nhiên chiến lợc tốt nhất là càng nhiều ngời sử dụng mã ngẫu nhiênhoá càng tốt để giảm thiểu nhiễu đờng xuống Nếu cần đa thêm một mã ngẫu nhiên

sơ cấp vào ô, thì chỉ ngời sử dụng không phù hợp với mã ngẫu nhiên sơ cấp là nên

sử dụng mã thứ cấp Tính trực giao bị giảm nếu ngời sử dụng ngang bằng hai mãkhác nhau Cho phép kết hợp mã sơ cấp và thứ cấp cho một kênh CCTrCh

5.2.1.9 Trải phổ và điều chế cho các kênh đồng bộ

Kênh đồng bộ đờng xuống (SCH) là trờng hợp đặc biệt của kênh vật lý khôngthể nhìn thấy ở lớp trên Nó chứa hai kênh: kênh SCH sơ cấp và thứ cấp Đầu cuốicần dùng kênh này để tìm kiếm ô Các kênh này không chịu sự khống chế của mãngẫu nhiên hoá đặc thù ô Đầu cuối phải có khả năng đồng bộ với ô trớc khi biết đ-

ợc mã ngẫu nhiên đờng xuống

SCH sơ cấp chứa từ mã 256 nh nhau cho tất cả các ô Kênh SCH đợc phát không

điều chế mã Từ mã đợc kết cấu từ các chuỗi tơng tự nhng khác nhau ở các BS khácnhau 16 chuỗi này đợc sử dụng để tạo ra 64 từ mã khác nhau cho phép nhận dạng

64 nhóm mã mà BS trực thuộc Các từ mã SCH cha điều chế để chỉ thị việc sử dụngphân tập phát vòng kín trên kênh BCH Bản thân SCH có thể sử dụng phân tập phátchuyển mạch theo thời gian (TSTD) và đây là kênh duy nhất ở UTRA FDD sử dụngTSTD

Quá trình tạo mã đợc thực hiện nh sau

Tạo mã

Mã đồng bộ sơ cấp (PSC = Primary Synchronization Code) Cpsc đợc cấu trúc nh

là chuỗi Golay phân cấp tổng quát Ngoài ra PSC đợc chọn để có các thuộc tính

t-ơng quan không tuần hoàn tốt

Ta định nghĩa:

a = <x1, x2, x3,…, x16> =

<1, 1, 1, 1, 1, 1, -1, -1, 1,-1, 1, -1, 1, -1, -1, 1> (5.9)PSC đợc tạo ra bằng cách lặp chuỗi  sau khi đợc điều chế bằng chuỗi Golay

bù và tạo ra chuỗi giá trị phức có phần thực và ảo nh nhau PSC Cpsc đợc xác định

nh sau:

Cpsc = (1=j)<a,a,a,-a,-a,a,-a,-a,a,a,a,-a,a,-a,a,a>,(5.10)

Trong đó chip ngoài cùng bên trái của chuỗi là chip đợc phát đầu tiên

16 mã đồng bộ thứ cấp (SSC), {Cssc,1,…,Cssc,16}, là mã phức có các thành phầnthực và ảo nh nhau và đợc cấu trúc bằng cách phân theo vị trí bit giữa một chuỗiHadamard và chuỗi z, đợc xác định nh sau:

z = <b,b,b,-b,b,b,-b,-b,b,-b,b,-b,-b,-b,-b,-b>,

trong đó :

b = <x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8, -x9, -x10,-x11, -x12, -x13, -x14, -x15, -x16> (5.11) Các chuỗi Hadamard nhận đợc từ các dòng trong ma trận H8 đợc thiết kế đệ quy

nh sau:

H0= (1)

1 1

k k

k k

H H

H H

k  1

(5.12)

Trong đó k = log2N

Các dòng này đợc đánh với hàng trên cùng bắt đầu từ 0 (chuỗi toàn không)

ta ký hiệu chuỗi Hadamard thứ n là một dòng Hs đợc đánh số theo thứ tự từ trênxuống dới lần lợt n = 0,1,2,…,256

Ngoài ra giả sử hn(i) và z(i) ký hiệu chi ký hiệu thứ i của chuỗi hn và z, trong đó

i = 0, 1, 2, , 255 và i = 0 tơng ứng ký hiệu ngoài cùng bên trái

Lúc này SSC thứ k, Cssc, k, k = 1, 2, 3, …, 16 đợc xác định nh sau:

Cssc, k = (1+j)  <hm(0)z(0), hm(1)z(1), hm(2)z(2),…, hm(255)z(255)>,(5.12)

Trong đó m = 16(k-1) và chip ngoài cùng bên trái là chip đợc phát đầu tiên

Phân bổ mã SSC

64 chuỗi SCH thứ cấp đợc kết cấu sao cho dịch vòng của chúng là một chuỗiduy nhất, nghĩa là một dịch vòng khác “0” ít hơn 15 của một trong số 64 chuỗikhông tơng đơng với một dịch vòng của một chuỗi bất kỳ của 64 chuỗi khác Ngoài

ra một dịch vòng khác “0” ít hơn 15 của một chuỗi bất kỳ sẽ không tơng đơng vớichính nó với dịch vòng ít hơn15

5.2.2 Các kênh vật lý và các kênh logic

5.2.2.1 Mở đầu:

Lớp vật lý ảnh hởng lớn đến sự phức tạp của thiết bị về mặt đảm bảo khả năng

sử lý băng tần cơ sở cần thiết ở trạm gốc và trạm đầu cuối Trên quan điểm dịch vụcác hệ thống thế hệ ba là các hệ thống băng rộng vì thế không thể thiết kế lớp vật lýchỉ cho một dịch vụ thoại duy nhất mà cần đảm bảo tính linh hoạt cho các dịch vụtơng lai

5.2.2.2 Các kênh vật lý và các kênh logic:

Trong UTRAN (Universal Terrestnal Radio Access Network : Mạng truy nhậpvô tuyến mặt đất toàn cầu) số liệu đợc tạo ra ở các lớp cao đợc truyền tải trên đờngvô tuyến bởi các kênh logic bằng cách sắp xếp các kênh này lên các kênh vật lýkhác nhau Lớp vật lý đợc yêu cầu để hỗ trợ các kênh logic với tốc độ thay đổinhằm cung cấp các dịch vụ với độ rộng băng tần theo yêu cầu và để ghép nhiềudịch vụ trên cùng một kết nối

Mỗi kênh truyền tải đi kèm với một chỉ thị khuôn dạng truyền tải (TFI:Transport Format Idicator) tại mọi thời điểm khi kênh truyền tải nhận đợc số liệu từmức cao hơn Lớp vật lý kết hợp thông tin TFI từ các kênh truyền tải khác nhau vàochỉ thị kết hợp khuân dạng truyền tải TFCI (Transport Format CombinationIdicator) TFCI đợc phát trên kênh điều khiển để thông báo cho máy thu kênh nào

đang tích cực trong khung hiện thời Thông báo này không cần thiết khi sử dụng cơ

chế phát hiện khuôn dạng kênh truyền tải mù DTFD (Blind Transport FormatDetection) đợc thực hiện bằng kết nối với các kênh đờng xuống Máy thu giải mãTFCI, chuyển nó đến lớp cao hơn cho từng kênh trong tất cả các truyền tải đangtích cực trong kết nối Hình 5.8 cho thấy việc sắp xếp hai kênh logic lên một kênhvật lý và cung cấp chỉ thị lỗi cho từng khối truyền tải.

Mỗi kênh vất lý điều khiển và một hay nhiều kênh số liệu vật lý tạo nên mộtkênh logic đa hợp đợc mã hoá (CCTrCh: Coded Composite Transport Channel) Cóthể có nhiều kênh CCTrCh trên một kết nối cho trớc nhng trong trờng hợp này chỉ

có một kênh điều khiển vật lý đợc phát

Giao diện giữa các lớp cao hơn và lớp vật lý ít liên quan đến việc sử dụng đầucuối, vì thực chất mọi việc đều xẩy ra trong cùng một thiết bị vì thế giao diện ở đâythực chất là một công cụ để cho việc thực hiện tiêu chuẩn Về phía mạng việc phânchia giữa lớp vật lý và lớp cao hơn lại rất quan trọng, vì ở đây giao diện giữa lớp vật

lý và lớp cao hơn đợc trình bày bởi giao diện Iub giữa trạm gốc và bộ điều khiểnmạng RNC

Ký hiệu:

- TFI = Transport Format Indicator: Chỉ thị khuôn dạng truyền tải

- TFCI = Transport Format Combination: Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải

Hình 5.8 Giao diện giữa các lớp cao hơn và lớp vật lý

Có hai kiểu kênh logic: Các kênh riêng và các kênh chung Điểm khác nhaugiữa chúng là: kênh chung là tài nguyên đợc chia sẻ cho tất cả hoặt một nhóm ngời

sử dụng trong ô, còn tài nguyên kênh riêng đợc ấn định bởi một mã và một tần sốnhất định để dành riêng cho một ngời sử dụng duy nhất

* Kênh logic riêng

Khối

Truyền tải

Khối Truyền tải

Giải TFCI

Giải mã và giải ghép kênh

Kênh điều khiển vật lý liệu vật lýKênh số

Khối Truyền tải

và chỉ thị lỗi

Khối Truyền tải

và chỉ thị lỗi Khối Truyền tảivà chỉ thị lỗi Lớp cao

Lớp vật lý