Chuyên đề Trải phổ trong W - CDMA

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, thông tin di động đã trở thành một ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh nhất và phục vụ con người hữu hiệu nhất. Để đáp ứng nhu cầu về chất lượng và dịch vụ ngày càng nâng cao, thông tin di động càng không ngừng được cải tiến. Tiền thân của 3G là hệ thống điện thoại 2G, như GSM, CDMA, PDC, PHS... GSM sau đó được nâng cấp lên thành GPRS, hay còn gọi là thế hệ 2,5G. GPRS hỗ trợ tốc độ 140,8 Kb/giây dù tỷ lệ thường gặp chỉ là 56 Kb/giây. E-GPRS, hay EDGE, là một bước tiến đáng kể từ GPRS với khả năng truyền dữ liệu 180 Kb/giây và được xếp vào hệ thống 2,75G. Năm 2006, mạng UMTS tại Nhật đã nâng cấp lên HSDPA (High Speed Downlink Packet Access - Truy cập gói dữ đường xuống tốc độ cao) - là một tính năng mới được đề cập trong các phiên bản R5 của 3GPP cho hệ thống truy nhập vô tuyến WCDMA/UTRA-FDD và được xem như là một trong những công nghệ tiên tiến cho hệ thống thông tin di động 3.5G. HSDPA bao gồm một tập các tính năng mới kết hợp chặt chẽ với nhau cải thiện dung lượng mạng và tăng tốc dữ liệu đỉnh đối với dung lượng gói đường xuống. Những cải tiến về mặt kỹ thuật cho phép các nhà khai thác có thể đưa ra nhiều dịch vụ tốc độ bit cao, cải thiện QoS của các dịch vụ hiện có, và đạt chi phí thấp nhất. Khả năng hỗ trợ tốc độ dữ liệu và tính di động của WCDMA/HSDPA là chưa từng có trong các phiên bản trước đây của 3GPP. THÔNG TIN DI ĐỘNG W-CDMA I. Lịch sử phát triển Thế hệ điện thoại di động đầu tiên (1G) ra đời trên thị trường vào những năm 70/80. Đấy là những điện thoại anolog sử dụng kỹ thuật điều chế radio gần giống như kỹ thuật dùng trong radio FM. Trong thế hệ điện thoại này, các cuộc thoại không được bảo mật. Thế hệ 1G này còn thường được nhắc đến với "Analog Mobile Phone System (AMPS)". Mốc thời gian đánh dấu sự ra đời của 2G, điện thoại kỹ thuật số (digital) là đầu những năm 90. Chuẩn kỹ thuật số đầu tiên là D-AMPS sử dụng TDMA (Time division Mutiple Access). Tiếp theo sau là điện thoại 2G dựa trên công nghệ CDMA ra đời. Sau đó Châu Âu chuẩn hóa GSM dựa trên TDMA. Cái tên GSM ban đầu xuất phát từ "Groupe Speciale Mobile" (tiếng Pháp), một nhóm được thành lập bởi CEPT, một tổ chức chuẩn hóa của Châu Âu, vào năm 1982. Nhóm này có nhiệm vụ là chuẩn hóa kỹ thuật truyền thông di động ở bãng tầng 900MHz. Sau đó,GSM được chuyển thành Global System for Mobile Communication vào năm 1991 như là một tên tắt của công nghệ nói trên. Năm 2001, để tăng thông lường truyền để phục vụ nhu cầu truyền thông tin (không phải thoại) trên mạng di động, GPRS đã ra đời. GPRS đôi khi được xem như là 2.5G. Tốc độ truyền data rate của GSM chỉ =9.6Kbps. GPRS đã cải tiến tốc độ truyền tăng lên gấp 3 lần so vớii GSM, tức là 20-30Kbps. GPRS cho phép phát triển dịch vụ WAP và internet (email) tốc độ thấp. Tiếp theo sau, 2003, EDGE đã ra đời với khả năng cung ứng tốc độ lên được 250 Kbps (trên lý thuyết). EDGE còn được biết đến như là 2.75G (trên đường tiến tới 3G) Cụm từ điện thoại di động 3G ngày nay đã trở nên quen thuộc với người dùng di động. 3G là viết tắt của third-generation technology là chuẩn và công nghệ truyền thông thế hệ thứ ba, cho phép truyền ngoài dữ liệu chuẩn là đàm thoại còn có thể truyền dữ liệu phi thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh, nhạc, internet...). Công nghệ 3G vừa cho phép triển khai những dịch vụ cao cấp vừa làm tăng dung lượng của mạng điện thoại nhờ vào việc sử dụng hiệu quả hiệu suất phổ. Hình 1 :Các bước phát triển mạng thông tin di động Trong số các dịch vụ của 3G, điện thoại video hoặc khả năng truy nhập internet thường được xem là một ví dụ tiêu biểu về dịch vụ cao cấp mà các nhà cung cấp dịch vụ muốn cung cấp cho khách hàng. Tuy nhiên tần số vô tuyến nói chung là một tài nguyên đắt đỏ, giá tần số cho công nghệ 3G rất đắt tại nhiều nước, nơi mà các cuộc bán đầu giá tần số mang lại hàng tỷ euro cho chính phủ. Bởi vì chi phí cho bản quyền về các tần số phải trang trải trong nhiều năm trước khi các thu nhập từ mạng 3G đem lại, nên một khối lượng đầu tư khổng lồ là cần thiết để xây dựng mạng 3G. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã rơi vào khó khăn về tài chính và điều này đã làm chậm trễ việc triển khai mạng 3G tại nhiều nước ngoại trừ Nhật Bản và Hàn Quốc, nơi yêu cầu về bản quyền tần số được bỏ qua do phát triển hạ tầng cơ sở IT quốc gia được đặt ưu tiên cao. Nước đầu tiên đưa 3G vào khai thác thương mại một cách rộng rãi là Nhật Bản. Năm 2005, khoảng 40% các thuê bao tại Nhật Bản là thuê bao 3G, mạng 2G đang dần biến mất tại Nhật Bản. Với 3G, chúng ta sẽ có một số tên gọi liên quan như: công nghệ (nền tảng) 3G, mạng 3G, chuẩn 3G. Công nghệ 3G và chuẩn 3G có thể coi là một, trong khi mạng 3G là mạng di động ứng dụng những công nghệ 3G. Trước đây, chuẩn 3G là một chuẩn đơn lẻ, duy nhất và được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Tuy nhiên, càng về sau này, 3G càng được phân chia thành nhiều chuẩn khác khác, tuỳ thuộc vào khả năng nghiên cứu của các nhà cung cấp dịch vụ. Trong tương lai không xa, có thể là một hoặc hai ba năm nữa, mạng di động sẽ trở thành một mạng truyền dữ liệu tốc độ cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người dùng. Để có thể thực hiện được các khả năng này, mạng di động phải dựa vào những nền tảng công nghệ mới – 3G, 3,5G và 4G – hay còn gọi là các nền tảng công nghệ di động tương lai. II. Trải phổ trong W-CDMA 1.1 Khái niệm Khái niệm trải phổ được áp dụng cho các kênh vật lý, bao gồm hai thao tác: Đầu tiên là thao tác định kênh (Channelization Code) để nhận dạng kênh. Trong đó thao tác này mỗi ký hiệu số liệu được chuyển thành một số chip nhờ vậy tăng độ rộng phổ tín hiệu. Số chip trên một ký hiệu (hay tỷ số giữa tốc độ chip và tốc độ ký hiệu) được gọi là hệ số trải phổ (SF: Spreading Factor). Thao tác thứ hai là thao tác ngẫu nhiên hóa (Scramle) để nhận dạng nguồn phát. Trong thao tác này một mã ngẫu nhiên hóa được ‘trộn’ với tín hiệu trải phổ. 1.2 §iÒu chÕ vµ ngÉu nhiªn ho¸ trong W- CDMA Hình 2.1 Quan hệ giữa trải phổ và điều chế 1.2.1 §Þnh kªnh vµ ngÉu nhiªn ho¸ c¸c kªnh vËt lý Sù kh¸c nhau gi÷a tr¶i tr¶i phæ ®iÒu chÕ vµ ngÉu nhiªn ho¸ lµ: tr¶i phæ ®­îc thùc hiÖn b»ng mét m· ®éc lËp víi d÷ liÖu nh»m t¨ng ®é réng b¨ng tÇn cña tÝn hiÖu ph¸t vµ chèng nhiÔu, cßn qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn ho¸ ®­îc sö dông ®Ó ph©n biÖt c¸c UE vµ c¸c tr¹m c¬ së BS. ë W-CDMA, qu¸ tr×nh tr¶i phæ ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸c m· ®Þnh kªnh vµ qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn ho¸ ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸c m· ngÉu nhiªn ho¸. NgÉu nhiªn ho¸ ®­îc thùc hiÖn sau khi tr¶i phæ nªn ®é réng b¨ng tÇn cña tÝn hiÖu kh«ng thay ®æi nh­ng cho phÐp ph©n biÖt c¸c tÝn hiÖu tõ c¸c nguån kh¸c nhau. Tèc ®é chip cña W-CDMA lµ 3,84 Mcps. 1. C¸c m· ®Þnh kªnh C¸c kÕt nèi ®­êng xuèng trong mét ®o¹n « vµ kªnh vËt lý ®­êng lªn cña mét UE ®­îc ph©n biÖt b»ng c¸c m· ®Þnh kªnh. C¸c m· ®Þnh kªnh ë ®©y chÝnh lµ c¸c m· tr¶i phæ ë UTRA ®­îc x©y dùng dùa trªn c¬ së kü thuËt hÖ sè tr¶i phæ kh¶ biÕn trùc giao OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor). Kü thuËt nµy cho phÐp thay ®æi c¸c hÖ sè tr¶i phæ kh¸c nhau vµ ®¶m b¶o tÝnh trùc giao gi÷a c¸c m· tr¶i phæ cã ®é dµi kh¸c nhau. C¸c m· ®Þnh kªnh Cch,SF,k (ch lµ kªnh, SF lµ hÖ sè tr¶i phæ vµ 0£k£SF-1) lÊy tõ c©y m· cho phÐp nÐn phæ theo hÖ sè tr¶i phæ nhá nhÊt. C¸ch chän m· ®Þnh kªnh tõ nh¸nh ®­îc chØ thÞ bëi m· cã hÖ sè tr¶i phæ nhá nhÊt. Mét kªnh vËt lý cã thÓ sö dông mét m· trong c©y nÕu kh«ng cã kªnh vËt lý nµo kh¸c ®­îc ph¸t ®ang sö dông cïng c©y m· ®ang sö dông mét m· ë nh¸nh d­íi, nghÜa lµ sö dông hÖ sè tr¶i phæ cao h¬n ®­îc t¹o ra tõ m· tr¶i phæ dù ®Þnh sö dông. CÊu tróc c©y cña m· ®Þnh kªnh ®­îc m« t¶ ë h×nh 2.2. C¸c m· ®Þnh kªnh ®­îc t¹o ra theo c¸c biÓu thøc sau: Cch,1,0 = (1) [Cch,2,0] = [Cch,1,0 Cch,1,0] = (1,1) [Cch,2,1] = [Cch,1,0 -Cch,1,0] = (1,-1) [Cch,2(n+1),0] = [Cch,2(n),0 Cch,2(n),0] [Cch,2(n+1),1] = [Cch,2(n),0 -Cch,2(n),0] [Cch,2(n+1),2] = [Cch,2(n),1 Cch,2(n),1] [Cch,2(n+1),3] = [Cch,2(n),1 - Cch,2(n),1],… 2. M· ngÉu nhiªn ho¸ M· ngÉu nhiªn ho¸ ®­îc sö dông ®Ó ph©n biÖt c¸c ®­êng truyÒn dÉn tõ c¸c ng­êi sö dông kh¸c nhau. §Ó ph©n biÖt c¸c « ng­êi ta sö dông c¸c m· ngÉu nhiªn ho¸ sau ®©y ChÕ ®é FDD: c¸c m· Gold víi chu kú 10 ms (38400 chip ë 3,84 Mcps) ®­îc sö dông víi ®é dµi m· b»ng 218-1 chip. ChÕ ®é TDD: c¸c m· ngÉu nhiªn ho¸ cã ®é dµi 16 chip ®­îc sö dông. §Ó ph©n biÖt c¸c UE th× c¸c hä m· ngÉu nhiªn ho¸ sau ®©y ®­îc sö dông: ChÕ ®é FDD: c¸c m· Gold víi chu kú 10 ms hoÆc c¸c m· S(2) cã chu kú 256 chip. ChÕ ®é TDD: c¸c m· cã chu kú 16 chip cïng víi chuçi chÌn gi÷a cã ®é dµi phô thuéc m«i tr­êng. 1.2.2 §Þnh kªnh vµ tr¶i phæ kªnh vËt lý ®­êng lªn C¸c kªnh vËt lý riªng ®­êng lªn (DPCCH/ DPDCH) Hai kªnh vËt lý DPDCH vµ DPCCH ®­îc truyÒn dÉn song song (®a m·) vµ ®iÒu chÕ QPSK song kªnh (hay ghÐp kªnh theo m· I-Q). C¸c m· tr¶i phæ ®Þnh kªnh ®­îc t¹o ra gãc quay giíi h¹n ë ±90o gi÷© hai chip liªn tiÕp trong cïng mét ký hiÖu. Gãc quay 180o chØ x¶y ra khi gi÷a hai ký hiÖu liªn tiÕp. Ph­¬ng ph¸p nµy lµm gi¶m tØ sè gi÷a gi¸ trÞ c«ng suÊt ®Ønh vµ gi¸ trÞ c«ng suÊt trung b×nh PAR (Peak to Average) cña tÝn hiÖu truyÒn so víi truyÒn dÉn QPSK th«ng th­êng. DPDCH (Sè liÖu) M· ®Þnh kªnh C0 PN1 S S DPDCH (§iÒu khiÓn) ) M· ®Þnh kªnh Cc PN1 PNQ PNQ _ + + _ H×nh 2.3 GhÐp kªnh m· I-Q cïng víi ngÉu nhiªn ho¸ phøc Hai kªnh vËt lý riªng ®­êng lªn kh«ng ®­îc ghÐp theo thêi gian mµ ghÐp theo m· I-Q v× chÕ ®é ph¸t ®­êng lªn cã thÓ kh«ng liªn tôc (DTX- Discontinuous Transmission) (ch¼ng h¹n dÞch vô tho¹i) g©y nhiÔu ©m ®èi víi thiÕt bÞ ©m thanh ®Æt gÇn ®Çu cuèi kh«ng ®­îc b¶o vÖ. VÝ dô trong c¸c chu kú im lÆng kh«ng cÇn ph¸t ®i bÊt cø th«ng tin nµo, chØ cã th«ng tin cho môc ®Ých b¶o d­ìng ®­êng truyÒn ®­îc ph¸t (ch¼ng h¹n ®iÒu khiÓn c«ng suÊt víi tèc ®é kªnh lµ 1,5kHz). Víi tèc ®é nµy viÖc ph¸t hoa tiªu vµ c¸c ký hiÖu ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ghÐp theo thêi gian trªn ®­êng lªn sÏ g©y nhiÔu ©m thanh ë gi÷a b¨ng tÇn tho¹i. Do ®ã ghÐp kªnh theo m· I-Q ®­îc sö dông ®Ó lo¹i bá hiÖn t­îng nµy. S¬ ®å tæng qu¸t tr¶i phæ vµ ghÐp kªnh vËt lý ®­êng lªn DPCCH vµ c¸c kªnh DPDCH ®­îc cho trong h×nh 2.4. Tr­íc hÕt, c¸c kªnh DPDCH vµ DPCCH c¬ sè hai ®­îc tr×nh bµy ë c¸c chuçi gi¸ trÞ thùc tøc lµ ®­îc s¾p xÕp sao cho bit “0” ®­îc ®Æt vµo “+1”, cßn “1” ®­îc ®Æt vµo “-1”. DPCCH ®­îc tr¶i phæ ®Õn tèc ®é chip b»ng m· ®Þnh kªnh cc, cßn kªnh DPDCH thø n (DPDCHn, 0£n£6) ®­îc tr¶i phæ ®Õn tèc ®é chip b»ng m· ®Þnh kªnh cd,n. Sau ®ã c¸c tÝn hiÖu ®· ®­îc tr¶i phæ ®­îc ®¸nh träng sè b»ng c¸c hÖ sè khuÕch ®¹i: bc cho DPCCH vµ bd cho tÊt c¶ DPDCH. Sau khi ®­îc ®¸nh träng sè, c¸c luång chip gi¸ trÞ thùc ë c¸c nh¸nh I vµ Q ®­îc céng vµ ®­îc xö lý nh­ c¸c luång chip gi¸ trÞ phøc. Sau ®ã tÝn hiÖu gi¸ trÞ phøc nµy ®­îc ngÉu nhiªn ho¸ b»ng mét m· ngÉu nhiªn ho¸ gi¸ trÞ phøc Slong,n hoÆc Sshort,n. M· ngÉu nhiªn ho¸ ®­îc ®ång bé víi c¸c khung v« tuyÕn cã nghÜa lµ chip ngÉu nhiªn ho¸ ®Çu tiªn t­¬ng øng víi më ®Çu cña mét khung v« tuyÕn. 2. Kªnh PCPCH Kªnh nµy nh­ ®· nãi phÇn tr­íc bao gåm hai phÇn: phÇn tiÒn tè vµ phÇn b¶n tin. Ta chØ xÐt phÇn b¶n tin v× phÇn tiÒn tè chØ dïng m· ngÉu nhiªn kh«ng dïng m· ®Þnh kªnh. PhÇn b¶n tin gåm phÇn sè liÖu vµ phÇn ®iÒu khiÓn. C¸c bit cña hai phÇn nµy tr­íc khi tr¶i phæ ®­îc s¾p xÕp sao cho: gi¸ trÞ “0” ®­îc ®Æt vµo “+1”, gi¸ trÞ 1 ®­îc ®Æt vµo “-1”. PhÇn ®iÒu khiÓn ®­îc tr¶i phæ ®Õn tèc ®é chip b»ng m· ®Þnh kªnh cc, cßn phÇn sè liÖu ®­îc tr¶i phæ b»ng m· ®Þnh kªnh cd. Sau khi ®Þnh kªnh c¸c tÝn hiÖu gi¸ trÞ trùc ®­îc ®¸nh träng sè b»ng c¸c hÖ sè khuyÕch ®¹i, bc cho phÇn ®iÒu khiÓn vµ bd cho phÇn sè liÖu. T¹i mäi thêi ®iÓm, Ýt nhÊt mét trong sè c¸c gi¸ trÞ bc vµ bd cã biªn ®é 1. Sau khi ®¸nh träng sè c¸c luång chip gi¸ trÞ thùc trªn c¸c nh¸nh I vµ Q ®­îc xö lý nh­ mét luång chip phøc. TÝn hiÖu gi¸ trÞ phøc sau ®ã ®­îc ngÉu nhiªn ho¸ phøc Sc-msg,n. . M· ngÉu nhiªn ho¸ 10ms cña phÇn b¶n tin (chip ngÉu nhiªn ho¸ ®Çu tiªn t­¬ng øng víi khëi ®Çu khung v« tuyÕn cña phÇn b¶n tin). 3. Kªnh PRACH Kªnh nµy gåm hai phÇn: phÇn tiÒn tè vµ phÇn b¶n tin. Ta chØ xÐt phÇn b¶n tin cña kªnh nµy v× phÇn tiÒn tè chØ dïng m· ngÉu nhiªn kh«ng dïng m· ®Þnh kªnh. PhÇn b¶n tin bao gåm phÇn sè liÖu vµ phÇn ®iÒu khiÓn. C¸c bÝt cña hai phÇn nµy tr­íc khi tr¶i phæ ®­îc x¾p xÕp sao cho : gi¸ trÞ “0” ®­îc ®Æt vµo “+1”, gi¸ trÞ “1” ®­îc ®Æt vµo “-1”. PhÇn ®iÒu khiÓn ®­îc tr¶i phæ ®Õn tèc ®é chip b»ng m· ®Þnh kªnh cc, cßn phÇn sè liÖu ®­îc tr¶i phæ b»ng m· ®Þnh kªnh cd. Sau khi ®Þnh kªnh c¸c tÝn hiÖu gi¸ trÞ thøc ®­îc ®¸nh träng sè b»ng c¸c hÖ sè khuyÕch ®¹i, bc cho phÇn ®iÒu khiÓn vµ bd cho phÇn sè liÖu. T¹i mét thêi ®iÓm, Ýt nhÊt mét trong sè c¸c gi¸ trÞ bc vµ bd cã biªn ®é 1. Sau khi ®¸nh träng sè c¸c luång chip gi¸ trÞ thùc trªn c¸c nh¸nh I vµ Q ®­îc xö lý nh­ mét luång chip phøc. TÝn hiÖu gi¸ trÞ phøc sau ®ã ®­îc ngÉu nhiªn ho¸ b»ng m· ngÉu nhiªn ho¸ phøc Sr-mgs,n. M· ngÉu nhiªn ho¸ 10 ms ®­îc ®ång bé víi c¸c khung 10ms cña phÇn b¶n tin. 1.2.3. NgÉu nhiªn ho¸ kªnh vËt lý ®­êng lªn Cã hai lo¹i m· trªn ®­êng lªn lµ: m· dµi vµ m· ng¾n. M· dµi ®­îc c¾t thµnh c¸c ®é dµi khung 10ms ®Ó ®¹t ®­îc 38400 chip víi tèc ®é 3,84 Mchip/s. §é dµi m· ng¾n lµ 256 chip. C¸c m· dµi ®­îc sö dông nÕu BS sö dông m¸y thu RAKE. Cßn c¸c m· ng¾n ®­îc sö dông c¸c bé t¸ch ®a ng­êi sö dông hoÆc c¸c m¸y thu lo¹i nhiÔu ®­îc sö dông. C¶ hai hä m· ®Òu chøa hµng triÖu m· nªn kh«ng cÇn quy ho¹ch m· ®­êng lªn. C¸c m· ng¾n nµy ®­îc chän tõ hä m· S(2) më réng. C¸c m· dµi ®­îc chän tõ hä m· Gold. Chuçi ngÉu nhiªn ho¸ gi¸ trÞ phøc trong tr­êng hîp m· ng¾n ®­îc t¹o ra b»ng c¸ch kÕt hîp hai chuçi vµ trong tr­êng hîp m· dµi lµ tõ mét m· chuçi trong ®ã chuçi thø hai lµ phiªn b¶n trÔ cña chuçi thø nhÊt. Chuçi ngÉu nhiªn dµi Clong,1,n vµ Clong,2,n cho m· ®­îc t¹o ra b»ng c¸ch céng modun2 theo vÞ trÝ bit cña c¸c ®o¹n 38400 chip cña hai chuçi c¬ sè hai ®­îc sinh ra bëi c¸c ®a thøc bËc 25. Chuçi Clong,2,n lµ phiªn b¶n dÞch 16777232 chip cña chuçi Clong,1,n. Hình 2.7 Sơ đồ tạo chuỗi ngẫu nhiên đường dài 3 + + 7 6 5 4 3 2 1 0 + + + mod 2 d(i) 7 6 5 4 3 2 1 0 + + + mod 2 b(i) 2 7 6 5 4 3 2 1 0 + + + a(i) + mod 4 S¾p xÕp zn(i) Céng mod n Nh©n Cshort,1,n(i) Cshort,2,n(i) mod 4 3 2 3 H×nh 2.8. S¬ ®å bé t¹o chuçi ngÉu nhiªn ng¾n ®­êng lªn cho chuçi 255 chip C¸c chuçi ngÉu nhiªn ng¾n Cshort,1,n(i) vµ Cshort,2,n(i) ®­îc ®Þnh nghÜa tõ mét chuçi n»m trong hä S(2) më réng. Ngoµi ra cßn sö dông ch÷ ký tiÒn tè cho viÖc m· ho¸ tiÒn tè mét sè kªnh nh­ kªnh PRACH vµ PCPCH. Nh÷ng kªnh nµy cã hai phÇn lµ phÇn tiÌn tè vµ phÇn b¶n tin. PhÇn tiÒn tè ®­îc ph¸t ®i b»ng c¸ch sö dông cïng chuçi m· ngÉu nhiªn ho¸ nh­ truyÒn dÉn ®­êng lªn. §iÓm kh¸c ë ®©y lµ chØ cã 4096 chip ë ®Çu chu kú m· lµ cÇn vµ c¸c chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i ®iÒu chÕ ®­îc h¹n chÕ b»ng c¸ch kh¸c. C¸c tiÒn tè c¶ c¸c kªnh nµy cã mÉu ®iÒu chÕ cña chóng gäi lµ chuçi ch÷ ký tiÒn tè. Ch÷ ký tiÒn tè t­¬ng øng víi mét ch÷ ký S gåm 256 ®o¹n lÆp cña ch÷ ký Ps(n), n= 0..15. Ch÷ ký nµy ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: Csig(i) = Ps(i mod 16), i= 0,1…1095. Trong ®ã ch÷ ký Ps(n) nhËn ®­îc tõ tËp 16 m· Hadamard ®é dµi 16. C¸c m· nµy ®­îc x¸c ®Þnh theo b¶ng. M· ngÉu nhiªn ho¸ cho DPCCH/ DPDCH C¸c kªnh nµy cã thÓ sö dông c¶ hai m· ngÉu nhiªn ho¸ dµi vµ ng¾n. TÝn hiÖu ë hai kªnh sau khi ghÐp m· I-Q sÏ ®­îc ngÉu nhiªn ho¸ phøc b»ng hai lo¹i m·. ViÖc sö dông thao t¸c ngÉu nhiªn ho¸ phøc sau khi tr¶i phæ b»ng m· ®Þnh kªnh cho phÐp tr¸nh ®­îc hiÖn t­îng truyÒn dÉn trªn c¸c nh¸nh ®éc lËp v× r»ng th«ng th­êng c¸c møc c«ng suÊt cña DPDCH vµ DPCCH rÊt kh¸c nhau cho nªn nhiÒu khi truyÒn dÉn hai kªnh nh­ng l¹i gÇn nh­ truyÒn dÉn mét kªnh trªn mét nh¸nh ®éc lËp. M· ngÉu nhiªn ho¸ dµi ®­êng lªn thø n ký hiÖu lµ Slong,n(i) = Clong,n(i), i= 0,1,.., 38399 trong ®ã chØ sè thÊp nhÊt øng víi chip ®­îc ph¸t ®Çu tiªn. M· ng¾n ngÉu nhiªn ho¸ ®­êng lªn thø n ký hiÖu lµ Sshort, n(i) = Cshort,n(i), i= 0,1,…38399 trong ®ã chØ sè thÊp nhÊt øng víi chip ®­îc ph¸t ®Çu tiªn. M· ngÉu nhiªn ho¸ cho PRACH a. M· ngÉu nhiªn ho¸ phÇn b¶n tin M· ngÉu nhiªn ho¸ thø n phÇn b¶n tin cña PRACH ký hiÖu lµ Sr-msg,n ®­îc x©y dùng trªn m· dµi vµ x¸c ®Þnh nh­ sau: Sr-msg,n(i) = Clong,n(i+4096), i=0,1,…,38399 trong ®ã chØ sè thÊp nhÊt t­¬ng øng víi chip ®­îc ph¸t ®Çu tiªn cña khung v« tuyÕn 10ms. b. M· tiÒn tè M· tiÒn tè Cpre,n lµ mét chuçi gi¸ trÞ phøc ®­îc x©y dùng tõ m· ngÉu nhiªn tiÒn tè Sr-pre,n vµ ch÷ ký tiÒn tè Csig,s nh­ sau: Cpre,n,s(k) = Sr-pre,n(k). Csig,s(k).e, k =0,1,2…,4095 trong ®ã k =0 t­¬ng øng víi chip ®­îc ph¸t ®Çu tiªn. M· ngÉu nhiªn ho¸ tiÒn tè Sr-pre,n(k) ®­îc x©y dùng trªn c¬ sá m· ngÉu nhiªn ho¸ dµi ®­îc x¸c ®Þnh: Sr-pre,n()(i) = Clong,1,n(i), i = 0,1,..,4095. 3. M· ngÉu nhiªn ho¸ cho PCPCH a. M· ngÉu nhiªn ho¸ phÇn b¶n tin M· ngÉu nhiªn ho¸ dµi thø n cho phÇn b¶n tin cña PCPCH ký hiÖu lµ Sc-msg,n ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: Sr-msg,n(i) = Clong,n(i+8192), i = 0,1,…38399 trong ®ã chØ sè thÊp nhÊt t­¬ng øng víi chip ®­îc ph¸t ®Çu tiªn cña khung v« tuyÕn 10 ms. Trong tr­êng hîp tµi nguyªn truy nhËp ®­îc dïng chung cho c¶ PRACH vµ PCPCH, th× Sc-msg,n ®­îc ®Þnh nghÜa nh­ sau Sr-msg,n(i) = Clong,n(i+4096), i =0,1,…,38399 trong ®ã chØ sè thÊp nhÊt øng víi chip ®­îc ph¸t ®Çu tiªn cña khung v« tuyÕn 10 ms. Tr­êng hîp m· ng¾n ®­îc sö dông ta cã: Sr-msg,n(i) = Cshort,n(i), i = 0,1,…, 38399. M· tiÒn tè cña PCPCH còng gièng nh­ tr­êng hîp PRACH. b. M· ngÉu nhiªn ho¸ tiÒn tè ®iÒu khiÓn c«ng suÊt M· nµy gièng nh­ m· cho phÇn b¶n tin cña PCPCH. 1.2.4 §iÒu chÕ ®­êng lªn §iÒu chÕ ®­êng lªn ph¶i ®­îc thiÕt kÕ ®Ó ®¹t ®­îc hiÖu suÊt khuyÕch ®¹i cña UE lín nhÊt vµ hoÆc gi¶m nhiÔu ©m thanh do UE g©y ra. Chuçi chip gi¸ trÞ phøc ®­îc ®iÒu chÕ QPSK nh­ sau: 1.2.5 §Þnh kªnh vµ tr¶i phæ kªnh vËt lý ®­êng xuèng 1. §Þnh kªnh vµ tr¶i phæ cho c¸c kªnh vËt lý ®­êng xuèng Trªn ®­êng xuèng QPSK ®­îc lùa chän cïng víi ghÐp kªnh theo thêi gian cho c¸c luång sè liÖu vµ ®iÒu khiÓn. NhiÔu ©m thanh kh«ng x¶y ra khi ph¸t kh«ng liªn tôc DTX ë ®­êng xuèng v× c¸c kªnh ®iÒu khiÓn ®­îc ph¸t liªn tôc. Cïng víi mét sè m· ®­îc ph¸t ®ång thêi ë ®­êng xuèng nªn kh«ng cÇn thiÕt viÖc tèi ­u ho¸ tû sè c«ng suÊt ®Ønh /c«ng suÊt trung b×nh PAR (Peak to Average). Ngoµi ra, dµnh riªng mét m· cho viÖc ph¸t DPCCH sÏ dÉn ®Õn viÖc sö dông m· tµi nguyªn kh«ng tèt khi cÇn nhiÒu truyÒn dÉn tõ mét nguån. V× c¸c nh¸nh I vµ Q cã c«ng suÊt nh­ nhau nªn thao t¸c ngÉu nhiªn ho¸ sÏ kh«ng ®­a ra ®­îc sù kh¸c biÖt vÒ thay ®æi ®­êng bao t­¬ng tù nh­ ë ®­êng lªn. Ph¸t kh«ng liªn tôc ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch bËt/ t¾t. Tr¶i phæ ®­êng xuèng ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸c m· ®Þnh kªnh gièng nh­ ®­êng lªn. NhiÒu ng­êi sö dông sÏ dïng chung mét c©y m· ë mét m· ngÉu nhiªn ho¸ duy nhÊt. Th«ng th­êng chØ cã mét m· ngÉu nhiªn ho¸ nªn chØ cã mét c©y m· cho mét ®o¹n «. C¸c kªnh riªng vµ kªnh chung chia sÎ mét tµi nguyªn c©y m·. ChØ cã mét ngo¹i lÖ ®èi víi c¸c kªnh vËt lý: kªnh ®ång bé SCH (Synchronization Channel) kh«ng sö dông m· ngÉu nhiªn ®­êng xuèng. Trªn ®­êng xuèng hÖ sè tr¶i phæ kªnh riªng kh«ng thay ®æi theo khung: sù thay ®æi tèc ®é sè liÖu ®­îc thÝch øng b»ng thao t¸c thÝch øng tèc ®é hay ph¸t kh«ng liªn tôc DTX (t¾t ph¸t trong mét khe). ChØ cã mét tr­êng hîp ®Æc biÖt lµ kªnh dïng chung ®­êng xuèng DSCH cã hÖ sè tr¶i phæ thay ®æi theo khung. Kªnh vËt lý ch­a ®­îc tr¶i phæ gåm cã mét chuçi c¸c ký hiÖu gi¸ trÞ nhËn thùc nhËn gi¸ trÞ “+1”, “-1”, “0” trõ kªnh AICH. Trong ®ã “0” chØ thÞ ph¸t kh«ng liªn tôc DTX. Kªnh AICH c¸c gi¸ trÞ cña ký hiÖu phô thuéc vµo tæ hîp cña c¸c chi thÞ b¾t ®­îc ph¸t. Mçi cÆp ký tù liªn tiÕp ®­îc bé biÕn ®æi song song vµo nèi tiÕp (S/P) vµ ®­îc s¾p xÕp theo lªn c¸c nh¸nh I (ký hiÖu ch½n) vµ Q (ký hiÖu lÎ). C¸c kªnh (trõ kªnh AICH) cã ký hiÖu sè “0” ®­îc ®Þnh nghÜa nh­ lµ ký hiÖu ®Çu tiªn cho mçi khung. Cßn kªnh AICH th× ký hiÖu sè “0” ®­îc ®Þnh nghÜa nh­ lµ ký hiÖu ®Çu tiªn trong mçi khe thêi gian truy nhËp. Sau ®ã c¸c nh¸nh I vµ Q ®­îc tr¶i phæ ®Õn tèc ®é chip b»ng b»ng cïng mét m· ®Þnh kªnh Cch,SF,m. C¸c chuçi gi¸ trÞ thùc ë c¸c nh¸nh I vµ Q sau ®ã ®­îc xö lý nh­ lµ mét chuçi chip gi¸ trÞ phøc. Chuçi chip nµy ®­îc ngÉu nhiªn ho¸ (nh©n phøc theo vÞ trÝ chip b»ng mét chuçi ngÉu nhiªn gi¸ trÞ phøc Sdl,n. §èi víi P-CCPCH m· ngÉu nhiªn ho¸ ®­îc ®ång bé víi biªn giíi khung cña P-CCPCH, nghÜa lµ chip phøc ®Çu tiªn cña khung P-CCPCH ®· tr¶i phæ ®­îc nh©n víi chip sè kh«ng cña m· ngÉu nhiªn ho¸. §èi víi c¸c kªnh ®­êng xuèng kh¸c m· ngÉu nhiªn ®­îc ®ång bé víi m· ngÉu nhiªn cÊp cho P-CCPCH. Trong tr­êng hîp nµy m· ngÉu nhiªn kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i ®ång bé víi biªn giíi cña khung kªnh vËt lý mµ nã thùc hiÖn ngÉu nhiªn 2. §Þnh kªnh vµ tr¶i phæ cho kªnh SCH Kªnh ®ång bé ®­êng xuèng SCH lµ tr­êng hîp ®Æc biÖt cña kªnh vËt lý kh«ng thÓ nh×n thÊy ë líp trªn. Nã chøa hai kªnh: kªnh SCH s¬ cÊp vµ thø cÊp . M¸y ®Çu cuèi cÇn sö dông kªnh nµy ®Ó t×m c¸c «. C¸c kªnh nµy kh«ng chÞu sù khèng chÕ cña m· ngÉu nhiªn ho¸ ®Æc thï «. §Çu cuèi ph¶i cã kh¶ n¨ng ®ång bé víi « tr­íc khi biÕt ®­îc m· ngÉu nhiªn ®­êng xuèng. SCH s¬ cÊp chøa tõ m· 256 chip nh­ nhau cho tÊt c¶ c¸c «. Kªnh SCH ®­îc ph¸t kh«ng ®iÒu chÕ m·. Tõ m· ®­îc kÕt cÊu tõ c¸c chuçi cã ®é dµi ng¾n h¬n: 16 chip ®Ó tèi ­u phÇn cøng ®Çu cuèi. C¸c tõ m· SCH thø cÊp lµ c¸c chuçi t­¬ng tù nh­ng kh¸c nhau ë c¸c BS kh¸c nhau. 16 chuçi nµy ®­îc sö dông ®Ó t¹o ra 64 tõ m· kh¸c nhau cho phÐp nhËn d¹ng 64 nhãm m· mµ BS trùc thuéc. C¸c tõ m· SCH ch­a ®iÒu chÕ ®Ó chØ thÞ viÖc sö dông ph©n tËp ph¸t vßng kÝn trªn kªnh BCH. B¶n th©n SCH cã thÓ sö dông ph©n tËp ph¸t chuyÓn theo thêi gian TSTD vµ ®©y lµ kªnh duy nhÊt ë UTRA FDD sö dông TSTD. 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 I Q H×nh 2.10. CÊu h×nh cña bé t¹o m· ngÉu nhiªn ®­êg xuèng 1.2.6 NgÉu nhiªn ho¸ kªnh vËt lý ®­êng xuèng NgÉu nhiªn ho¸ ®­êng xuèng sö dông c¸c m· dµi: c¸c m· Gold gièng nh­ m· ®­êng lªn. M· ngÉu nhiªn gi¸ trÞ phøc ®­îc t¹o ra tõ mét m· duy nhÊt b»ng c¸ch t¹o trÔ gi÷a c¸c nh¸nh I vµ Q. Chu kú m· ®­îc c¾t ng¾n. C¸c chuçi m· ngÉu nhiªn ®­îc cÊu tróc b»ng c¸ch kÕt hîp hai chuçi thùc vµo mét chuçi phøc. Mçi chuçi thùc ®­îc kÕt cÊu b»ng c¸ch céng modun 2 theo vÞ trÝ cña c¸c ®o¹n 38400 chip cña hai chuçi nhÞ ph©n ®­îc t¹o ra tõ c¸c ®a thøc t¹o m· bËc 18. KÕt qu¶ nhËn ®­îc c¸c ®o¹n cña tËp c¸c chuçi m· Gold. C¸c m· ngÉu nhiªn ®­îc lÆp l¹i cho c¸c khung v« tuyÕn 10ms. 1.2.7. S¬ ®å khèi tæng qu¸t cho hÖ thèng th«ng tin tr¶i phæ vµ ®iÒu chÕ kªnh vËt lý ®­êng xuèng S¬ ®å khèi tæng qu¸t tr¶i phæ kªnh vËt lý ®­êng xuèng trõ kªnh SCH ®­îc cho trong h×nh 2.11. S¬ ®å ®iÒu chÕ cho ®­êng xuèng t­¬ng tù nh­ cho ®­êng lªn. Tr­íc hÕt mçi cÆp ký tù liªn tiÕp ®­îc biÕn ®æi S/P vµ ®­îc s¾p xÕp lªn nh¸nh I (ký hiÖu ch½n) vµ Q (ký hiÖu lÎ). Sau ®ã c¸c nh¸nh I, Q ®­îc tr¶i phæ ®Õn tèc ®é chip b»ng cïng mét m· ®Þnh kªnh Cch,SF,m . C¸c chuçi chip gi¸ trÞ phøc ë nh¸nh I, Q ®­îc ngÉu nhiªn ho¸ b»ng mét chuçi ngÉu nhiªn gi¸ trÞ phøc Sdl,n. H×nh 2.12 cho thÊy c¸c kÕt hîp c¸c kªnh ®­êng xuèng kh¸c nhau. Mçi kªnh sau tr¶i phæ gi¸ trÞ phøc (t­¬ng øng víi ®iÓm S ë h×nh 3.38) ®­îc ®¸nh träng sè bëi hÖ sè Gi . C¸c kªnh gi¸ trÞ phøc P-SCH vµ S-SCH ®­îc ®¸nh träng sè bëi c¸c thõa sè Gp vµ Gs . Sau ®ã tÊt c¶ c¸c kªnh ®­êng xuèng ®­îc kÕt hîp víi nhau b»ng c¸ch céng phøc ë ®­êng xuèng chuçi chip gi¸ trÞ phøc sau tr¶i phæ ®­îc ®iÒu chÕ QPSK nh­ cho ë h×nh 2.12. Hình 2.12 Sơ đồ ghép kênh vật lý đường xuống MỤC LỤC THÔNG TIN DI ĐỘNG W-CDMA I. Lịch sử phát triển II. Trải phổ trong W-CDMA 1.1 Khái niệm 1.2. §iÒu chÕ vµ ngÉu nhiªn ho¸ trong W- CDMA 1.2.1 §Þnh kªnh vµ ngÉu nhiªn ho¸ c¸c kªnh vËt lý 1. C¸c m· ®Þnh kªnh 2. M· ngÉu nhiªn ho¸ 1.2.2 §Þnh kªnh vµ tr¶i phæ kªnh vËt lý ®­êng lªn 1. C¸c kªnh vËt lý riªng ®­êng lªn (DPCCH/ DPDCH) 2. Kªnh PCPCH 3. Kªnh PRACH 1.2.3. NgÉu nhiªn ho¸ kªnh vËt lý ®­êng lªn 1. M· ngÉu nhiªn ho¸ cho DPCCH/ DPDCH 2. M· ngÉu nhiªn ho¸ cho PRACH 3. M· ngÉu nhiªn ho¸ cho PCPCH 1.2.4 §iÒu chÕ ®­êng lªn 1.2.5 §Þnh kªnh vµ tr¶i phæ kªnh vËt lý ®­êng xuèng 1. §Þnh kªnh vµ tr¶i phæ cho c¸c kªnh vËt lý ®­êng xuèng §Þnh kªnh vµ tr¶i phæ cho kªnh SCH 1.2.6 Ngẫu nhiên hoá kênh vật lý đường xuống 1.2.7. S¬ ®å khèi tæng qu¸t cho hÖ thèng th«ng tin tr¶i phæ vµ ®iÒu chÕ kªnh vËt lý ®­êng xuèng KẾT LUẬN Tài liệu Tham khảo [1] Ts. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Giáo trình thông tin di động thế hệ 3 – Nhà xuất bản bưu điện [2] Ts. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Lộ trình phát triển 3G lên 4G Đề cương Chuyên đề thông tin vô tuyến Đề tài: trải phổ trong W-CDMA Giáo viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Viết Minh Thành viên gồm: Đinh Văn Việt (Trưởng nhóm) (nhóm 3 H08VT4) Đào Quang Chiến Nguyễn Văn Hà Nội dung chính và công việc của từng thành viên Đinh Văn Việt : I. Lịch sử phát triển II. Trải phổ trong W-CDMA 1.1 Khái niệm 1.2. §iÒu chÕ vµ ngÉu nhiªn ho¸ trong W- CDMA 1.2.1 §Þnh kªnh vµ ngÉu nhiªn ho¸ c¸c kªnh vËt lý 1. C¸c m· ®Þnh kªnh 2. M· ngÉu nhiªn hoá 1.2.2 §Þnh kªnh vµ tr¶i phæ kªnh vËt lý ®­êng lªn 1. C¸c kªnh vËt lý riªng ®­êng lªn (DPCCH/ DPDCH) 2. Kªnh PCPCH 3. Kªnh PRACH Đào Quang Chiến : 1.2.3. NgÉu nhiªn ho¸ kªnh vËt lý ®­êng lªn 1. M· ngÉu nhiªn ho¸ cho DPCCH/ DPDCH 2. M· ngÉu nhiªn ho¸ cho PRACH 3. M· ngÉu nhiªn ho¸ cho PCPCH 1.2.4 §iÒu chÕ ®­êng lªn Nguyễn Văn Hà : 1.2.5 §Þnh kªnh vµ tr¶i phæ kªnh vËt lý ®­êng xuèng 1. §Þnh kªnh vµ tr¶i phæ cho c¸c kªnh vËt lý ®­êng xuèng §Þnh kªnh vµ tr¶i phæ cho kªnh SCH 1.2.6 Ngẫu nhiên hoá kênh vật lý đường xuống 1.2.7. S¬ ®å khèi tæng qu¸t cho hÖ thèng th«ng tin tr¶i phæ vµ ®iÒu chÕ kªnh vËt lý ®­êng xuèng