LUẬN VĂN:ỨNG DỤNG CÁC DSP KHẢ TRÌNH TRONG 3G docx

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
1

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
o0o







ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:
ỨNG DỤNG CÁC DSP KHẢ TRÌNH TRONG 3G





Người thực hiện: Nguyễn Trung Hiếu
Lớp: D2001VT
Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Phạm Anh
Dũng

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
2


MỤC LỤC
DANH MỤC HèNH VẼ i
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 1
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G 2
1.1 Giới thiệu 2
1.2 Cỏc mụ hỡnh kiến trỳc của cỏc hệ thống thông tin di động 3G 3
1.2.1 Kiến trúc chung mạng thông tin di động 3G 3
1.2.2 Kiến trúc mạng thông tin di động 3G phát hành 3 4
1.2.3 Kiến trúc mạng thông tin di động 3G phát hành 5 6
1.3 Cỏc DSP khả trỡnh trong hệ thống thụng tin di động 3G 8
CHƯƠNG 2: CÁC DSP KHẢ TRèNH TRONG MÁY CẦM TAY HAI CHẾ ĐỘ
(2G và 3G) 9
2.1 Giới thiệu 9
2.2 Cỏc tiờu chuẩn vụ tuyến 10
2.3 Băng tần gốc số (DBB) DS FDD chung – mô tả theo chức năng 12
2.4 Mụ tả chức năng một hệ thống hai chế độ 14
2.5 Phõn tớch tớnh phức tạp và phõn chia HW/SW 16
2.6 Các phương pháp thiết kế phần cứng 18
2.6.1 So sỏnh giữa kiến trỳc phõn tỏn với kiến trỳc tập trung 18
2.6.2 Phương pháp bộ đồng xử lý 20
2.6.3 Vai trũ của DSP trong 2G và chế độ kép 25

2.7 Xử lý phần mềm và giao diện với cỏc lớp cao hơn 27
2.8 Tổng kết 28
CHƯƠNG 3: CÁC DSP KHẢ TRèNH CHO CÁC MODEM TRẠM GỐC 3G 29
3.1 Giới thiệu 29
3.2 Tổng quan về cỏc trạm gốc 3G: Cỏc yờu cầu 30
3.2.1 Giới thiệu 30
3.2.2 Cỏc yờu cầu chung 30
3.2.3 Xử lý băng tần gốc trạm gốc CDMA cơ bản 31
3.2.4 Xử lý tốc độ ký hiệu (SR) 32
3.2.5 Xử lý tốc độ chip (CR) 32
3.2.5.1 Bộ tỡm kiếm: Bộ tỡm kiếm truy nhập và bộ tỡm kiếm lưu lượng 33
3.2.5.2 Bộ giải trải phổ RAKE 34
3.3 Phõn tớch hệ thống 34
Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
3
3.3.1 Phõn tớch xử lý SR 34
3.3.2 Phõn tớch xử lý CR 36
3.3.2.1 Phân tích bộ thu đường lên 36
3.3.2.2 Sử dụng một bộ đồng xử lý 37
3.4 Các giải pháp bộ đồng xử lý mềm dẻo 38
3.4.1 Bộ đồng xử lý giải mó xoắn Viterbi 38
3.4.2 Bộ đồng xử lý giải mó turbo 40
3.4.3 Bộ đồng xử lý tương quan 43
3.5 Tổng kết 45
CHƯƠNG 4: SỬ DỤNG DSP KHẢ TRèNH TRONG XỬ Lí DÀN ANTEN 47
4.1 Giới thiệu 47
4.2 Mụ hỡnh tớn hiệu dàn anten 48
4.3 Cỏc kỹ thuật tạo bỳp súng tuyến tớnh 52
4.3.1 Đạo hàm gần đúng cực đại 53

4.3.2 Sự thớch ứng trung bỡnh bỡnh phương nhỏ nhất 57
4.3.3 Xử lý cỏc bỡnh phương nhỏ nhất 58
4.3.4 Sự thớch ứng tớn hiệu mờ 63
4.3.5 Cỏc ràng buộc khụng gian con 66
4.3.6 Khai thỏc tuần hoàn tĩnh 68
4.3.7 Cỏc kỹ thuật bộ tạo bỳp súng phỏt 70
4.4 Tách tín hiệu đa đầu vào đa đầu ra (MIMO) 78
4.4.1 Mụ hỡnh hệ thống tuyến tớnh MIMO 78
4.4.2 Dung lượng của các kênh truyền thông MIMO 81
4.4.3 Ước tính tuyến tính của cỏc tớn hiệu mong muốn trong cỏc hệ thống
truyền thụng MIMO 83
4.4.3.1 Tỏch súng khử về 0 (Zero-Forcing Detection) 83
4.4.3.2 Tỏch súng lỗi trung bỡnh bỡnh phương cực tiểu tuyến tính 84
4.4.3.3 Ước tính tuyến tính thích ứng mờ 85
4.4.4 Ước tính phi tuyến của cỏc tớn hiệu mong muốn trong cỏc hệ thống
truyền thụng MIMO 86
4.4.4.1 Tách sóng gần giống cực đại 87
4.4.4.2 Khử nhiễu nối tiếp 88
4.4.4.3 Khử nhiễu song song 89
4.5 Tổng kết 90
KẾT LUẬN 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO 92
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
ii

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
3GPP 3G Partnership Project Dự ỏn hợp tỏc 3G
A

ACS Add, Compare and Select Cộng, so sỏnh và lựa chọn
AFC Automatic Frequency Control Điều khiển tần số tự động
AGC Automatic Gain Control Điều khiển độ lợi tự động
API Application Programming Interface Giao diện lập trỡnh ứng dụng
ARIB Association Industry and Business Liờn hiệp kinh doanh và cụng nghiệp
Nhật Bản
ASIC Application Specific Integrated
Circuits
Mạch tích hợp ứng dụng đặc trưng
ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộ
AWGN Additive White Gaussian Noise Tạp âm Gaussơ trắng cộng
B

BLAST Bell-labs-LAyered-Space-Time Cỏc thớ nghiệm Bell phõn lớp khụng
gian - thời gian
BOM Bill of Materials Chi phớ vật liệu
BOPS Billions of Operations Per Second Hàng tỷ thao tỏc trờn một giõy
BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế khóa chuyển pha cơ số hai
BTS Base Transcerver Station Trạm thu phỏt gốc
C

CCP Correlator Coprocessor Bộ đồng xử lý tương quan
CCTrCH Coded Composite Transport
Channel
Kênh truyền tải đa hợp được mó húa
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mó
CM Constant Modulus Modul khụng đổi
CMOE Constrained Minimum Output
Energy
Năng lượng đầu ra cực tiểu ràng buộc

CODEC Coder and Decoder Bộ mó húa và giải mó
CR Chip-rate Tốc độ chip
CRC Cyclic Redundancy Code Mó dư vũng
CSB Combined Symbol Buffer Bộ đệm ký hiệu kết hợp
D

DBB Digital Base Band Băng tần gốc số
DCT Discrete Cosine Tranform Biến đổi cosin rời rạc
DLL Delay Lock Loop Lặp khúa trễ
DMA Direct Memory Access Truy nhập bộ nhớ trực tiếp
DMT Discrete Multitone Modulation Điều chế đa tần rời rạc
DPE Delay Profile Estimation Ước tính hiện trạng trễ
DS-CDMA Direct Sequence CDMA CDMA chuỗi trực tiếp
DSP Digital Signal Processor Bộ xử lý tớn hiệu số
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
iii

E

EDMA Enhance DMA DMA tăng cường
EOL Early/On Time/Late Sớm/đúng lúc/muộn
ETSI European Telecommunications
Standards Institute
Viện tiờu chuẩn viễn thụng Chõu Âu
F

FCC Federal Communication Comission Ủy ban thụng tin liờn bang
FCP Flexible Coprocessor Bộ đồng xử lý mềm dẻo

FDD Frequency Division Duplex Ghộp song cụng phõn chia theo tần
số
FDD-DS Frequency Division Duplex-Direct
Sequence
Ghộp song cụng phõn chia theo tõn
số- chuỗi trực tiếp
FDMA Frequency Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo tần số
FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi trước
FHT Fast Hadamard Transformation Biến đổi Hadamard nhanh
FM Frequency Modulation Điều chế tần số
FSK Frequency Shift Keying Điều chế khóa chuyển tần
G

GOPS
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vụ tuyến gúi chung
GSM Global System for Mobile
Communication
Hệ thống truyền thông di động toàn
cầu
H

HW HardWare Phần cứng
I

IF Intermediate Frequency Tần số trung gian
IMT International Mobile
Telecommunications
Thụng tin di động quốc tế

ITU International Telecommunication
Union
Ủy ban viễn thụng quốc tế
L

LCC Loosely Coupled Coprocessor Bộ đồng xử lý ghép lỏng
LMMSE Linear Minimum Mean Squared
Error
Lỗi trung bỡnh bỡnh phương cực tiểu
tuyến tính
LMS Least Mean Squares
M

MAC Medium Access Layer Lớp truy nhập môi trường
MAP Maximum A Posteriori
MGSO Modified Gram-Schmidt
Orthogonalization
Trực giao hóa Gram-Schmidt thay
đổi
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
iv

MIMO Multiple Input Multiple Output Đa đầu vào đa đầu ra
MIPS Million Instructions Per Second Triệu lệnh trờn giõy
MMU Memory Management Unit Khối quản lý bộ nhớ
MRC Maximal Ratio Combining Tổ hợp tỷ số tối đa
MS Mobile Station Trạm di động
MSE Mean Square Error Lỗi trung bỡnh bỡnh phương
MSK Minimum Shift Keying Điều chế dịch pha cực tiểu

N

NMSE Normalized Mean Square Error
Lỗi trung bỡnh bỡnh phương chuẩn
húa
O

OEM
OFDM Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
Ghộp kờnh phõn chia theo tần số trực
giao
P

PIC Parallel Interference Cancellation Khử nhiễu song song
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng
PN Pseudo Noise Giả tạp õm
PSK Phase Shift Keying Điều chế khúa dịch pha
Q

QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc
QR
R

RACH Random Access Channel Kờnh truy nhập ngẫu nhiờn
RAKE Bộ phõn tập RAKE
RC Radio Configuration Cấu hỡnh vụ tuyến
RF Radio Frequency Tần số vụ tuyến
RMS Recursive Least Squares Bỡnh phương đệ quy nhỏ nhất
RRC Radio Resource Controller Bộ điều khiển tài nguyên vô tuyến

RSCC Recursive Systematic Convolution
Coder
Bộ mó húa xoắn hệ thống đệ quy
S

SCORE Self-Coherence Restoral
SIC Successive Interference
Cancellation
Khử nhiễu liờn tiếp
SINR Signal-to-Interference Noise Power
Ratio
Tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm, nhiễu
SISO Single Input Single Output Một đầu vào một đầu ra
SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm
SOI Signal Of Interest Tớn hiệu quan tõm
SR Symbol-rate Tốc độ ký hiệu
SVD Singular Value Decomposition Phõn tớch giỏ trị duy nhất
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
v

SW SoftWare Phần mềm
T

TCC Tightly Coupled Coprocessor Bộ đồng xử lý ghép chặt
TDD Time Division Duplex Bộ ghộp song cụng phõn chia theo
thời gian
TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian
TI Texas Instruments Dụng cụ Texas
U

UMTS Universal Mobile
Telecommunication System
Hệ thống viễn thông di động toàn cầu
UTRA Universal Terrestrial Radio Access Truy nhập vụ tuyến mặt đất toàn cầu
UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access
Network
Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất
UMTS
V

VCP Viterbi Coprocessor Bộ đồng xử lý Viterbi
VLD Variable Length Decoding Giải mó chiều dài biến đổi
W

WCDMA Wideband Code Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo mó băng
rộng
WMSA Weighted Multi-Slot Average Trung bỡnh đa khe theo trọng số
Đồ án tốt nghiệp đại học Lời núi đầu
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
1
LỜI NÓI ĐẦU
Thông tin di động ngày nay đó trở thành một ngành cụng nghiệp viễn thụng phỏt
triển nhanh và mang lại nhiều lợi nhuận nhất cho các nhà khai thác. Sự phát triển của
thị trường viễn thông di động đó thỳc đẩy mạnh mẽ việc nghiên cứu và triển khai các
hệ thống thông tin di động mới trong tương lai. Hệ thống di động thế hệ hai, với GSM
và CDMA là những ví dụ điển hỡnh đó phỏt triển mạnh mẽ ở nhiều quốc gia. Tuy
nhiên, thị trường viễn thông càng mở rộng càng thể hiện rừ những hạn chế về dung

lượng và băng thông của các hệ thống thông tin di động thế hệ hai. Sự ra đời của hệ
thống di động thế hệ ba là một tất yếu, theo hướng cung cấp các dịch vụ đa phương
tiện nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và đa dạng của người sử dụng.
Đồ án “Ứng dụng cỏc DSP khả trỡnh trong 3G” trỡnh bày những ứng dụng
của cỏc DSP khả trỡnh trong việc thiết kế cỏc thành phần căn bản của hệ thống 3G. Sự
hỗ trợ của cỏc DSP khả trỡnh đối với việc tăng khả năng xử lý, tốc độ xử lý, dung
lượng hệ thống, hiệu suất làm việc của hệ thống 3G. Qua đó thấy được ứng dụng và
tầm quan trọng của cỏc DSP khả trỡnh trong việc thiết kế hệ thống thụng tin di động.

Bố cục của đồ án gồm 4 chương:
 Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động 3G.
 Chương 2: Cỏc DSP khả trỡnh trong cỏc mỏy cầm tay hai chế độ (2G và 3
G).
 Chương 3: Cỏc DSP khả trỡnh trong cỏc modem trạm gốc 3G.
 Chương 4: Sử dụng DSP khả trỡnh trong xử lý dàn anten.
DSP được sử dụng rộng rói trong rất nhiều lĩnh vực của khoa học, công nghệ điện
tử, tin học và đời sống. Ứng dụng của DSP trong hệ thống thông tin di động thỡ khụng
phải là mới mẻ, nhưng việc tỡm hiểu về ứng dụng của cỏc DSP khả trỡnh trong 3G là
vấn đề khá mới ở Việt Nam, đũi hỏi phải cú kiến thức sõu rộng về hệ thống 3G và xử
lý tớn hiệu số. Vỡ vậy trong khuụn khổ đồ án chắc chắn không tránh khỏi những sai
sót cũng như cũn nhiều vấn đề chưa được giải quyết thoả đáng. Em rất mong nhận
được sự chỉ bảo của các thầy cụ giỏo, sự gúp ý và phờ bỡnh của cỏc bạn.

Trong thời gian thực tập và hoàn thành đồ ỏn em đó nhận được sự giỳp đỡ tận
tỡnh của thầy giỏo TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, sự chỉ bảo õn cần của cỏc thầy cụ
giỏo trong khoa Viễn thụng. Em xin chõn thành cảm ơn!

Hà Nội ngày 20/10/2005
Sinh viờn

Nguyễn Trung Hiếu
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1 - Tổng quan về thông tin di động 3G
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G
1.1 Giới thiệu
Thông tin di động bắt đầu từ những năm 1920, khi các cơ quan an ninh ở Mỹ bắt
đầu sử dụng điện thoại vô tuyến, dù chỉ là ở các căn cứ thí nghiệm. Công nghệ vào
thời điểm đó đó cú những thành cụng nhất định trên các chuyến tàu hàng hải, nhưng
nó vẫn chưa thực sự thích hợp cho thông tin trên bộ. Các thiết bị cũn khỏ cồng kềnh và
cụng nghệ vụ tuyến vẫn cũn gặp khú khăn trước những toà nhà lớn ở thành phố.
Vào năm 1930 đó cú một bước tiến xa hơn với sự phát triển của điều chế FM,
được sử dụng ở chiến trường trong suốt thế chiến thứ hai. Sự phát triển này kéo dài
đến cả thời bỡnh, và cỏc dịch vụ di động bắt đầu xuất hiện vào những năm 1940 ở một
số thành phố lớn. Tuy vậy, dung lượng của các hệ thống đó rất hạn chế, và phải mất
nhiều năm thông tin di động mới trở thành một sản phẩm thương mại.
Hỡnh 1.1 trỡnh bày túm tắt lộ trỡnh phỏt triển cỏc thế hệ thụng tin di động từ 1G
đến 3G. Để tiến tới thế hệ ba, thế hệ hai phải trải qua một giai đoạn trung gian, giai
đoạn này được gọi là 2,5G.

Hỡnh 1.1: Lộ trỡnh phỏt triển cỏc thế hệ thụng tin di động
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1 - Tổng quan về thông tin di động 3G
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
3
Bảng 1.3: Một số nột chớnh của nền tảng cụng nghệ thông tin di động từ thế hệ
một đến thế hệ ba.
Thế hệ thông
tin di động
Hệ thống Dịch vụ chung Chỳ thớch
Thế hệ 1 (1G) AMPS,

TACS, NMT
Tiếng thoại FDMA, tương tự
Thế hệ 2 (2G) GSM, IS-136,
IS-95
Chủ yếu cho thoại
kết hợp với dịch vụ
bản tin ngắn
TDMA hoặc CDMA, số, băng
hẹp (8-13Kbit/s)
Thế hệ trung
gian (2,5G)
GPRS,
EDGE,
cdma200-1x
Trước hết là tiếng
thoại có đưa thêm
các dịch vụ số liệu
gói
TDMA (kết hợp nhiều khe hoặc
nhiều tần số), CDMA, sử dụng
chồng lờn phổ tần của thế hệ
hai nếu khụng sử dụng phổ tần
mới, tăng cường truyền số liệu
gói cho thế hệ hai
Thế hệ 3 (3G) Cdma2000,
W-CDMA
Các dịch vụ tiếng
và số liệu gói được
thiết kế để truyền
tiếng và số liệu đa

phương tiện là nền
tảng thực sự của
thế hệ ba.
CDMA, CDMA kết hợp
TDMA, băng rộng (tới 2
Mbit/s), sử dụng chồng lấn lờn
thế hệ hai hiện cú nếu khụng sử
dụng phổ tần mới
1.2 Cỏc mụ hỡnh kiến trỳc của cỏc hệ thống thông tin di động 3G
1.2.1 Kiến trúc chung mạng thông tin di động 3G
Mạng thông tin di động 3G lúc đầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng chuyển
mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và tiếng.
Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM.
Trên đường phát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dần được thay thế bằng
chuyển mạch gói. Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực (như tiếng và video)
cuối cùng sẽ được truyền trên cùng một môi trường IP bằng cỏc chuyển mạch gúi.
Hỡnh 1.2 cho thấy ví dụ về một kiến trúc tổng quát của thông tin di động 3G kết hợp
cả CS và PS trong mạng lừi.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1 - Tổng quan về thông tin di động 3G
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
4

Hỡnh 1.2: Kiến trỳc tổng quỏt của một mạng di động kết hợp cả CS và PS
1.2.2 Kiến trúc mạng thông tin di động 3G phát hành 3
Hỡnh 1.3 cho thấy cấu trúc mạng cơ sở W-CDMA trong 3GPP phỏt hành 1999
(Tập tiêu chuẩn đầu tiên cho UMTS ).

Hỡnh 1.3: Kiến trỳc mạng trong 3GPP phỏt hành 1999
Mạng lừi gồm cỏc trung tõm chuyển mạch di dộng MSC và cỏc nỳt hỗ trợ
chuyển mạch gúi phục vụ SGSN. Cỏc kờnh thoại và số liệu chuyển mạch gúi được kết

nối với các mạng ngoài qua trung tâm chuyển mạch kênh và nút chuyển mạch gói
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1 - Tổng quan về thông tin di động 3G
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
5
cổng GMSC và GGSN. Để kết nối trung tâm chuyển mạch kênh với mạng ngoài cần
có thêm phần tử làm chức năng tương tác mạng IWF. Ngoài các trung tâm chuyển
mạch kênh và các nút chuyển mạch gói, mạng lừi cũn chứa cỏc cơ sở dữ liệu cần thiết
cho các mạng di động như HLR, AUC, EIR.
Mạng truy nhập vụ tuyến chứa cỏc phần tử sau:
- RNC: Radio Network Controller, bộ điều khiển mạng vô tuyến đóng vai trũ
như BSC ở các mạng thông tin di dộng.
- Nút B đóng vai trũ như các BTS ở các mạng thông tin di động.
- UE: User Equipment, thiết bị người sử dụng.
UE bao gồm thiết bị di động ME và modun nhận dạng thuê bao UMTS (USIM).
USIM là vi mạch chứa một số thông tin liên quan đến thuê bao cùng với khoá bảo an
(giống SIM ở GSM). Giao diện giữa UE và mạng được gọi là Uu. Trong các quy định
của 3 GPP, trạm gốc được gọi là nút B. Nút B được nối đến một bộ điều khiển mạng
vô tuyến RNC. RNC điều khiển các tài nguyên vô tuyến của các nút B được nối với
nó. RNC đóng vai trũ giống như BSC ở GSM. RNC kết hợp với các nút B nối với nó
được gọi là hệ thống con mạng vô tuyến RNS. Giao diện giữa nút B và RNC gọi là
giao diện Iub. Khác với giao diện Abis tương đương ở GSM, giao diện Iub được tiêu
chuẩn hoá hoàn toàn và để mở, vỡ thế cú thể kết nối nỳt B của một nhà sản xuất này
với RNC của nhà sản xuất khỏc.
Khác với ở GSM, các BSC trong mạng W-CDMA không nối với nhau, trong
mạng truy nhập vô tuyến của UMTS (UTRAN) có cả giao diện giữa các RNC. Giao
diện này được gọi là Iur có tác dụng hỗ trợ tính di động giữa các RNC và chuyển giao
giữa các nút B nối đến các RNC khác nhau. Báo hiệu Iur hỗ trợ chuyển giao.
UTRAN được nối đến mạng lừi qua giao diện Iu. Giao diện Iu cú hai phần tử
khỏc nhau: Iu-CS và Iu-PS. Kết nối UTRAN đến phần chuyển mạch kênh được thực
hiện qua giao diện Iu-CS, giao diện này nối RNC đến một MSC/VLR. Kết nối

UTRAN đến phần chuyển mạch gói được thực hiện qua giao diện Iu-PS, giao diện nay
nối RNC đến một SGSN.
Từ hỡnh 1.3 ta thấy rằng tất cả cỏc giao diện ở UTRAN của 3GPPP phỏt hành
1999 đều được xây dựng trên cơ sở ATM. ATM được chọn vỡ nú cú khả năng hỗ trợ
nhiều loại dịch vụ khác nhau (như tốc độ bít khả biến cho các dịch vụ trên cơ sở gói và
tốc độ bít không đổi cho các dịch vụ chuyển mạch kênh). Mặt khác mạng lừi sử dụng
cựng một kiến trúc cơ sở như kiến trúc của GSM/GPRS, nhờ vậy công nghệ mạng lừi
cú thể hỗ trợ cụng nghệ truy nhập vụ tuyến mới. Chẳng hạn nõng cấp mạng lừi hiện cú
để hỗ trợ UTRAN sao cho một MSC có thể nối đến cả UTRAN RNC và GSM BSC.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1 - Tổng quan về thông tin di động 3G
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
6
Trong thực tế cỏc tiờu chuẩn UMTS cho phép hỗ trợ chuyển giao cứng từ UMTS
đến GSM và ngược lại. Đây là một yêu cầu rất quan trọng vỡ cần cú thời gian để triển
khai rộng khắp UMTS nên sẽ có khoảng trống trong vùng phủ của GSM. Nếu UTRAN
và GSM BSS được nối đến các MSC khác nhau, chuyển giao giữa các hệ thống đạt
được bằng cách chuyển giao giữa các MSC. Nếu giả thiết rằng nhiều chức năng của
MSC/VLR giống nhau đối với UMTS và GSM, MSC cần phải có khẳ năng hỗ trợ
đồng thời cả hai kiểu dịch vụ. Tương tự hoàn toàn hợp lý khi giả thiết rằng SGSN phải
có khả năng hỗ trợ đồng thời kết nối Iu-PS đến RNC và Gb đến GPRS BSC.
Trong hầu hết sản phẩm của các nhà sản xuất, nhiều phần tử mạng đang được
nâng cấp để hỗ trợ đồng thời GSM/GPRS và UMTS. Các phần tử mạng này bao gồm
MSC/VLR, HLR, SGSN và GGSN. Đối với nhiều nhà sản xuất, các trạm gốc được
triển khai cho GSM/GPRS đó được thiết kế để có thể nâng cấp chúng hỗ trợ cho cả
GSM và UMTS. Đối với mốt số nhà sản xuất BSC được nâng cấp để hoạt động như cả
GSM BSC và UMTS RNC. Tuy nhiên cấu hỡnh này rất hiếm. Yêu cầu các giao diện
và các chức năng khác nhau (như chuyển giao mềm) của UMTS RNC chứng tỏ rằng
công nghệ của nó hoàn toàn khác với GSM BSC. Vỡ thế thụng thường ta thấy các
UMTS RNC và GSM BSC tách biệt.
1.2.3 Kiến trúc mạng thông tin di động 3G phỏt hành 5

Sau kiến trúc 3GPP phát hành 1999 là 3GPP phát hành 4. Sự khác nhau cơ bản
giữa phát hành 1999 và phát hành 4 là ở chỗ khi này mạng lừi là mạng phõn bố. Thay
cho việc cú cỏc MSC chuyển mạch kờnh truyền thống như ở kiến trúc trước, kiến trúc
chuyển mạch phân bố được đưa vào. Bước phát triển tiếp theo của UMTS là kiến trúc
mạng đa phương tiện IP phỏt hành 5 (hỡnh 1.4).

Hỡnh 1.4: Kiến trúc mạng đa phương tiện IP của 3GPP
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1 - Tổng quan về thông tin di động 3G
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
7
Bước phát triển này thể hiện sự thay đổi toàn bộ mụ hỡnh cuộc gọi. Ở đây cả
tiếng và số liệu được xử lý giống nhau trờn toàn bộ đường truyền từ đầu cuối của
người sử dụng đến nơi nhận cuối cùng. Có thể coi kiến trúc này là sự hội tụ toàn diện
của tiếng và số liệu.
Từ hỡnh 1.4 ta thấy tiếng và số liệu không cần các giao diện cách biệt, chỉ có một
giao diện Iu duy nhất mang tất cả phương tiện. Trong mạng lừi giao diện này kết cuối
tại SGSN và khụng cú MWG riờng.
Ta cũng thấy một số phần tử mạng mới như:
- Chức năng điều khiển trạng thái cuộc gọi CSCF
- Chức năng tài nguyên đa phương tiện MRF
- Chức năng điều khiển cổng các phương tiện MGCF
- Cổng bỏo hiệu truyền tải T-SGW
- Cổng bỏo hiệu chyển mạng R-SGW
Một đặc điểm quan trọng của kiến trúc toàn IP là thiết bị của người sử dụng được
tăng cường rất nhiều. Nhiều phần mềm được cài đặt ở UE. Trong thực tế, UE hỗ trợ
giao thức khởi đầu phiên (SIP: Session Initiation Protocol). UE trở thành một tác nhân
của người sử dụng SIP. Như vậy, UE có khả năng điều khiển các dịch vụ lớn hơn
trước rất nhiều.
CSCF quản lý việc thiết lập, duy trỡ và giải phúng cỏc phiờn đa phương tiện đến
và từ người sử dụng. Nó bao gồm các chức năng như: biên dịch và định tuyến. CSCF

hoạt động như một đại diện Server / hộ tịch viên.
SGSN và GGSN là các phiên bản tăng cường của các nút được sử dụng ở GPRS
và UMTS phát hành 1999 và 4. Điểm khác nhau duy nhất là ở chỗ các nút này không
chỉ hỗ trợ dịch vụ số liệu gói mà cả dịch vụ chuyển mạch kênh (tiếng chẳng hạn). Vỡ
thế cần hỗ trợ cỏc khả năng chất lượng dịch vụ (QoS) hoặc bên trong SGSN và GGSN
hoặc ít nhất ở các bộ định tuyến kết nối trực tiếp với chúng.
Chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF) là chức năng lập cầu hội nghị được
sử dụng để hỗ trợ các tính năng như tổ chức nhiều cuộc gọi nhiều phía và dịch vụ hội
nghị.
Cổng bỏo hiệu truyền tải (T-SGW) là một cổng báo hiệu SS7 để đảm bảo tương
tác SS7 với các mạng tiêu chuẩn ngoài như PSTN, T-SGW hỗ trợ các giao thức
Sigtran.
Cổng báo hiệu chuyển mạch (R-SGW) là một nút đảm bảo tương tác báo hiệu với
các mạng di động hiện có sử dụng SS7 tiêu chuẩn. Trong nhiều trường hợp T-SGW và
R-SGW cùng tồn tại trên cùng một nền tảng.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1 - Tổng quan về thông tin di động 3G
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
8
MGW thực hiện tương tác với các mạng ngoài ở mức đường truyền đa phương
tiện. MGW ở kiến trúc mạng của phát hành 3GPP 5 có chức năng giống như ở phát
hành 4. MGW được điều khiển bởi chức năng điều khiển các phương tiện MGCF.
Giao thức điều khiển giữa các thực thể này là ITU-T H.248 .
MGCW cũng liên lạc với CSCF. Giao thức được chọn cho giao diện này là SIP.
Cần lưu ý rằng cấu trỳc toàn IP phỏt hành 5 là một tăng cường của mạng phát
hành 1999 hoặc 4. Nó đưa thêm vào một vùng mới trong mạng đó là vùng đa phương
tiện IP (IM: IP Multimedia). Vùng mới này cho phép mang cả số liệu và thoại qua IP
trên toàn tuyến nối đến máy cầm tay. Sử dụng vùng chuyển mạch gói cho mục đích
truyền tải sử dụng SGSN, GGSN, Gn và Gi là cỏc nỳt và giao diện thuộc vựng PS.
1.3 Cỏc DSP khả trỡnh trong hệ thống thụng tin di động 3G
Khi hệ thống thông tin di động càng phát triển, nhu cầu về các dịch vụ thoại, số

liệu, đa phương tiện ngày càng tăng. Đũi hỏi hệ thống phải có dung lượng lớn, vùng
phủ rộng, tăng tốc độ tính toán và khả năng xử lý thụng tin.
Để đáp ứng nhu cầu sử dụng các dụng vụ thông tin di động tăng yờu cẩu hệ
thống thông tin di động, và các thiết bị trong hệ thống khụng ngừng phỏt triển và ngày
càng hoàn thiện. Sự phát triển của hệ thống thông tin di động phải tiến hành đồng thời
cả mạng lừi, mạng truy nhập, và cỏc mỏy cầm tay MS. Để thỏa món sự phỏt triển đó
cần phải cú cỏc bộ xử lý dung lượng lớn, tốc độ cao, tăng cường tính mềm dẻo của hệ
thống. Nhờ cỏc DSP (Digital Signal Proccessor) khả trỡnh mà cỏc hệ thống thụng tin
di động ngày càng được hoàn thiện về mọi mặt.
Đồ án tập trung nghiên cứu ứng dụng của DSP khả trỡnh trong mạng truy nhập,
từ đó đưa ra một số phương án thiết kế mô hỡnh ứng dụng DSP khả trỡnh. Nội dung
chớnh gồm phần: Ứng dụng DSP khả trỡnh trong mỏy cầm tay hai chế độ (2G và 3G),
trong trạm thu phát gốc 3G, và trong xử lý dàn anten.
Trong đồ án tập trung giới thiệu các DSP họ TMS320Cxx của TI. Trong đó có
các DSP tiêu biểu là: TMS320C54x, TMS320C55x, TMS320C6x (TMS320C64
TM
,
TMS320C6416). Đây là các DSP tiêu biểu được sử dụng phổ biến trong hệ thống 3G,
và trong các ứng dụng xử lý tớn hiệu số.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2 – Các DSP khả trỡnh trong mỏy cầm tay 2 chế
độ
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
9
CHƯƠNG 2: CÁC DSP KHẢ TRèNH TRONG MÁY CẦM TAY
HAI CHẾ ĐỘ (2G và 3G)
2.1 Giới thiệu
Từ giữa những năm 1990 rất nhiều công ty trên toàn thế giới đó nỗ lực nghiờn
cứu và đưa ra các tiêu chuẩn vô tuyến di động thế hệ 3 (3G). Các hệ thống 3G sẽ hỗ
trợ nhiều loại hỡnh dịch vụ: từ thoại và số liệu tốc độ thấp tới các dịch vụ tốc độ số
liệu cao lên tới 144Kbps trong các môi trường ngoài trời cho xe cộ, 384Kbps trong các

môi trường ngoài trời cho người đi bộ, và 2Mbps trong các môi trường trong nhà. Cả 2
dịch vụ chuyển mạch kênh và gói với các nhu cầu chất lượng dịch vụ thay đổi đều
được hỗ trợ.
Việc thiết kế cỏc modem 3G cú cỏc thỏch thức chớnh là: việc xử lý tín hiệu được
thực hiện bởi giao diện không gian cơ sở CDMA với tốc độ chip 3,84Mcps (cho chế
độ FDD DS), các nhu cầu tốc độ số liệu cao, các dịch vụ tốc độ biến đổi và đa tốc độ
cần phải được hỗ trợ đồng thời. Do các nhu cầu dịch vụ biến đổi - thoại đầu cuối tốc
độ thấp tới số liệu tốc độ cao nên sự mềm dẻo của thiết kế là điều bắt buộc.
Trong viễn thụng, một mỏy di động “đa chế độ” có thể hỗ trợ nhiều tiêu chuẩn
viễn thông khác nhau với các công nghệ truy nhập vô tuyến khác nhau. Ví dụ như, các
hệ thống di động băng tần kép GSM+DSC không được xem như các mỏy di động đa
chế độ bởi vỡ chỳng sử dụng cựng cụng nghệ truy nhập vụ tuyến và chỉ khỏc nhau về
tần số. Bằng việc tỡm hiểu nguồn gốc của hệ thống hai chế độ, chúng ta tỡm thấy hai
nhân tố ảnh hưởng chớnh.
Nhõn tố ảnh hưởng từ cỏc nhà khai thỏc: Khi ESTI phát triển các đặc điểm kỹ
thuật của GSM, tổ chức này đó không mong đợi hệ thống di động thế hệ 2 (2G) có thể
tương thích trở lại với hệ thống tương tự 1G. Điều này là chấp nhận được bởi vỡ số
lượng người sử dụng 1G so với số lượng người dự đoán sử dụng 2G là không đáng kể.
Mặt khác, vào những năm 1980, khá dễ dàng để số lượng nhỏ các quốc gia thành
viên Châu Âu đồng ý về một cụng nghệ truy nhập vụ tuyến duy nhất bởi vỡ khi đó
không nước nào có sẵn một mạng tổ ong số, do đó không có nhu cầu về tính tương
thích. Nhưng khi thành công của GSM vượt ra ngoài Châu Âu thỡ một số nhà khai
thác đó quyết định ghép các tiêu chuẩn khác với GSM. Các ví dụ chính là
GSM+DECT, GSM+AMPS, và GSM+ICO. Tuy nhiên, các phân hệ kép như vậy
không tương thích tốt nờn khụng cho phộp một sự tớch hợp tốt giữa việc hạ chi phớ và
giảm kích thước. Vỡ vậy, cỏc cặp tiờu chuẩn đó khụng cho phộp chuyển giao liờn tục.
Nhõn tố ảnh hưởng từ cỏc tổ chức chuẩn húa: Mục đích của dự án hợp tác 3G
(3GPP) là xây dựng một tiêu chuẩn quốc tế với tham vọng rằng một máy di động có
thể sử dụng được ở bất kỡ nơi nào trên trái đất. Giải pháp tốt nhất là đồng thuận trên
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2 – Các DSP khả trỡnh trong mỏy cầm tay 2 chế

độ
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
10
một công nghệ truy nhập vô tuyến duy nhất cho tất cả các quốc gia trên thế giới. Đáng
tiếc, điều này là khụng thể thực hiện bởi vỡ rất khú tỡm một cụng nghệ truy nhập vụ
tuyến duy nhất cú thể tương thích trở lại với tất cả các công nghệ truy nhập vô tuyến
2G khác nhau đó được sử dụng bởi hàng tỷ khỏch hàng trờn khắp thế giới. Giải phỏp
tốt nhất mà 3GPP tỡm ra để tương thích trở lại với 2G và cho phép chuyển mạng toàn
cầu là lựa chọn một số công nghệ truy nhập vô tuyến (cụ thể là năm) và chỉ rừ cỏc cơ
chế cho phép chuyển giao liờn hệ thống. Giải phỏp này là rất khú về mặt kỹ thuật và
cần phải khắc phục nhiều trở ngại. Nhưng giải pháp này vẫn khả thi hơn so với giải
phỏp của cỏc nhà khai thỏc.
Từ quan điểm của nhà khai thác, hệ thống di động đa chế độ có nhiều ưu thế. Khi
một nhà khai thỏc đăng ký giấy phộp hoạt động UMTS, thỡ nhà khai thỏc sẽ cú quyền
sử dụng 5 giao diện khụng gian được phép trong dải tần của họ. Đa chế độ có thể khai
thác trong nhiều cấu hỡnh tựy thuộc vào chiến lược của nhà khai thỏc. Nếu nhà khai
thác đó cú mạng 2G, họ cú thể bảo vệ sự đầu tư mạng và người sử dụng di động 2G
của họ bằng việc sử dụng một hệ thống di động đa chế độ. Hệ thống đa chế độ cũng
cho phép chuyển đổi dần dần từ 2G sang 3G. Điều hấp dẫn cuối cựng là sử dụ
ng
đa chế độ sẽ tăng dung lượng và vựng phủ của hệ thống.
Trong chương này, chỳng ta tập trung vào chức năng 3G FDD DS được định
nghĩa bởi 3GPP. Chức năng này cú thể xem như là chế độ 3G được triển khai đầu tiên.
Chúng ta sẽ đưa ra các đặc điểm quan trọng nhất của chế độ 3G FDD DS (thường gọi
là WCDMA), sau đó là tổng quan các yêu cầu cho cấu trúc máy cầm tay 3G và vai trũ
của một DSP khả trỡnh để đáp ứng các nhu cầu đó cũng như một máy cầm tay 2 chế
độ GSM/WCDMA.
2.2 Cỏc tiờu chuẩn vụ tuyến
Từ khi cỏc hoạt động chuẩn hóa 3G được bắt đầu, ba nỗ lực phỏt triển song song
chớnh đó được tiến hành ở Châu Âu (ESTI), Japan (ARIB), và Hoa Kỳ. Tuy nhiờn,

sau
cỏc nỗ lực hũa hợp của một vài nhúm, hiện nay cú 3 chế độ của tiêu chuẩn 3G (bảng
2.1)

Bảng 2.1: Ba tham số CDMA dựa trên các chế độ của 3G
Tham số
Chế độ 1: FDD
chuỗi trực tiếp
Chế độ 2: FDD
đa sóng mang
Chế độ 3: TDD
Tốc độ chip (Mcps) 3,84 2 x 1,2288 3,84
Cấu trỳc kờnh Trải phổ trực tiếp Đa sóng mang Trải phổ trực tiếp

Phõn chia phổ
Các dải băng ghép Các dải băng ghép Các dải băng
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2 – Các DSP khả trỡnh trong mỏy cầm tay 2 chế
độ
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
11
đôi đôi không ghép đôi
Chế độ FDD-DS được chấp nhận rộng rói và là chế độ được triển khai đầu tiên,
bắt đầu ở Nhật Bản vào năm 2001. Trong phần cũn lại của chương, chúng ta tập trung
các thảo luận vào thiết kế một máy cầm tay 3G trong chế độ này. Bảng 2.2 liệt kê các
đặc điểm quan trọng nhất của chế độ FDD-DS. Bảng 2.3 liệt kê các đặc điểm quan
trọng nhất của GSM.
Bảng 2.2: Định nghĩa các tham số cho tiêu chuẩn 3G FDD-DS (WCDMA)
Tham số Mụ tả/Giỏ trị
Khoảng súng mang (MHz) 5
Chiều dài khung vật lý (ms) 10

Hệ số trải phổ 2
k
, k=2-8:đường lên, 2
k
, k=2-9:đường xuống
Mó húa kờnh Mó húa xoắn và mó húa Turbo
Đa tốc độ Đa mó và trải phổ biến đổi
Cỏc kỹ thuật phõn tập Nhiều anten phát, đa đường
Cỏc tốc độ số liệu cực đại 384 Kbps ngoài trời, 2Mbps trong nhà

Bảng 2.3: Định nghĩa các tham số tiêu chuẩn GSM (2G)
Tham số Mụ tả/Giỏ trị
Đa truy nhập TDMA/FDMA
Độ rộng kênh (KHz) 200
Chiều dài khung vật lý (ms) 4,615
Mó húa kờnh Mó húa xoắn
Đa tốc độ Khụng
Cỏc kỹ thuật phõn tập Nhảy tần
Các tốc độ số liệu cực đại 9,6/14,4 Kbps (2,5G/GPRS: 171,2)

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2 – Các DSP khả trỡnh trong mỏy cầm tay 2 chế
độ
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
12
Các đặc trưng quan trọng của các tiêu chuẩn 2,5G và 3G minh họa các điểm khác
nhau chủ yếu giữa 2 hệ thống. Sau này chúng ta sẽ làm rừ các điểm chung giữa 2 tiờu
chuẩn, sự vận hành của các phép đo và chuyển giao liên hệ thống.
2.3 Băng tần gốc số (DBB) DS FDD chung – mụ tả theo chức
năng
Giao diện vô tuyến được phân thành 3 lớp giao thức:

- Lớp vật lý (lớp 1): cú trỏch nhiệm truyền số liệu trong khụng gian.
- Lớp liờn kết dữ liệu (lớp 2): cú trỏch nhiệm xỏc định các đặc điểm của số liệu
được truyền, vớ dụ như: điều khiển luồng số liệu và các yêu cầu chất lượng dịch vụ.
MAC là thực thể lớp 2 chuyển dữ liệu xuống lớp 1 và nhận dữ liệu từ lớp 1 lờn.
- Lớp mạng (lớp 3): cú trỏch nhiệm trao đổi thông tin điều khiển giữa mỏy cầm
tay và UTRAN, ấn định cỏc tài nguyờn vụ tuyến. RRC là thực thể lớp 3 thực hiện điều
khiển và ấn định tài nguyờn vụ tuyến trong lớp 1.
Trong chương này, chúng ta tập trung vào việc xử lý thu ở lớp vật lý, lớp yờu cầu
khắt khe nhất về cỏc tài nguyờn phần cứng-phần mềm, và cỏc ràng buộc thời gian
thực. Chúng ta sẽ không nói về RF và các bộ phận tương tự thực hiện chuyển đổi tín
hiệu vô tuyến tại anten thành luồng bit phù hợp cho xử lý DBB.



Hỡnh 2.1: Sự khỏi quỏt chung theo chức năng của việc xử lý lớp vật lý trong DSP
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2 – Các DSP khả trỡnh trong mỏy cầm tay 2 chế
độ
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
13
Hỡnh 2.1 đưa ra sự khái quát chung cho một số bộ phận chức năng khác nhau của
việc xử lý lớp vật lý trong băng tần gốc số. Phần cũn lại của chương sẽ mụ tả cỏc khối
xử lý chớnh trong phớa thu, là phần cú yêu cầu khắt khe hơn của modem về mặt nhu
cầu tài nguyờn.
Giải trải phổ: Quỏ trỡnh giải trải phổ bao gồm việc tương quan giữa số liệu đầu
vào phức với mó kờnh (mó Walsh) và mó ngẫu nhiờn, lấy kết quả theo từng chip SF,
trong đó SF là hệ số trải phổ. Mọi đường thu quan trọng của kênh vật lý đường xuống
đều phải được giải trải phổ. Một đường cú quan trọng hay không phụ thuộc vào việc
so sánh độ mạnh của đường với đường mạnh nhất.
Tổ hợp tỷ số tối đa (MRC): Một trong số cỏc thuộc tớnh của cỏc tớn hiệu CDMA
là khả năng giả tạp õm của chỳng do quỏ trỡnh trải phổ. Kết quả là, các đường tín hiệu

bị tách rời bởi cỏc khoảng chip sẽ cú vẻ không tương quan với nhau. MRC là quỏ
trỡnh tổ hợp các đường tớn hiệu như vậy để ứng dụng phõn tập thời gian trong việc
chống lại fading và tăng SNR hiệu dụng. Sự đóng góp của mỗi đường tớn hiệu trong
dạng tớn hiệu cuối cựng tỷ lệ với SNR của chớnh nú. Bước MRC này cũng cần phải
xem xét đến tất cả các dạng phân tập anten được sử dụng.
Tỡm kiếm đa đường hay ước tính hiện trạng trễ (DPE): Mỗi khi bộ tỡm kiếm ụ
chỉ ra đường mạnh nhất mà thiết bị di động thu từ trạm gốc, thiết bị di động đó phải có
khả năng tỡm kiếm cỏc đường mạnh nhất kế tiếp trong vùng lân cận của đường chính
để thực hiện MRC. Để chuyển giao mềm được thuận tiện, tỡm kiếm đa đường phải
được thực hiện đồng thời cho vài trạm gốc.
Xử lý kênh truyền tải đa hợp được mó húa (CCTrCH): Trong bộ phát đường
xuống tại trạm gốc, số liệu từ MAC (thực thể lớp 2) đến bộ mó húa/ghộp kờnh dưới
dạng cỏc tập hợp khối truyền dẫn một lần trong mỗi khoảng thời gian truyền dẫn
{10ms, 20ms, 40ms, và 80ms}.
Trong bộ thu mỏy cầm tay sẽ thực hiện các bước sau:
- Giải ghộp kờnh từ cỏc kờnh truyền tải.
- Giải đan xen (liên khung và trong một khung).
- Nhận biết tốc độ và giải ghép tốc độ.
- Kiểm tra CRC.
Giải mó kờnh: Thực tế, bước này xuất hiện giữa bước xử lý CCTrCH của nhận
biết tốc độ và kiểm tra CRC. Các kênh có thể được mó húa Turbo hoặc mó húa xoắn
tại bộ phỏt, vỡ vậy cần phải cú cả hai bộ giải mó Turbo và Viterbi. Giải mó Turbo
thường được sử dụng cho các tốc độ số liệu cao hơn và các kênh yêu cầu một mức bảo
vệ cao hơn.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2 – Các DSP khả trỡnh trong mỏy cầm tay 2 chế
độ
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
14
Tỡm kiếm ụ: Trong khi tỡm kiếm ụ, trạm di động quyết định mó ngẫu nhiờn
đường xuống và đồng bộ khung của một ô. Tỡm kiếm ụ thụng thường được thực hiện

theo ba bước: đồng bộ khe, đồng bộ khung, và nhận dạng mó ngẫu nhiờn chỉ thị ụ.
2.4 Mụ tả chức năng một hệ thống hai chế độ
Hỡnh 2.2 dưới đây là biểu diễn mức hệ thống của một máy cầm tay hai chế độ
(nghĩa là: không thảo luận về thuật toỏn, bộ xử lý và phõn chia tại mức này).
S
¾
p

x
Õ
p

t
æ

c
h
ø
c
S
¾
p

x
Õ
p

t
æ

c
h
ø
c
HAL

Hỡnh 2.2: Khỏi niệm hai chế độ
Một hệ thống hai chế độ là sự kết hợp của một hệ thống di động GSM [4] và một
hệ thống di động UMTS [1]. Từ quan điểm trung tõm UE, tất cả cỏc phõn hệ này phải
chia xẻ tối đa các thiết bị phần cứng để giảm kích thước chết và chi phớ vật liệu
(BOM). Vỡ vậy, chương trỡnh lập thời gian biểu trở thành phần quan trọng của một hệ
thống hai chế độ bởi vỡ nú phải xử lý với cỏc dải miền thời gian rất khỏc nhau. Mặt
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2 – Các DSP khả trỡnh trong mỏy cầm tay 2 chế
độ
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
15
khỏc, chương trỡnh lập thời gian biểu phải cung cấp một phương pháp hiệu quả để sử
dụng một kiến trúc đa xử lý phức tạp, với nhiều bộ nhớ và nhiều đường số liệu.
Chế độ nén là một cơ chế được chỉ định bởi 3GPP để cho phộp chuẩn bị chuyển
giao liờn hệ thống khi thiết bị di động ở chế độ dành riờng WCDMA (hỡnh 2.3). Đây
là một quá trỡnh chuẩn bị chuyển giao rất phức tạp và vẫn chưa được chứng minh
trong thực tế. Vỡ vậy, đây là một trong số các vùng cần nhiều tinh chỉnh và phỏt triển.
Cöa sæ b¾t
C¸c nhiÔu ®êng lªn trªn
bé gi¸m s¸t
C¸c vÊn ®Ò
bé tæng hîp
C¸c vÊn ®Ò
bé tæng hîp
C¸c vÊn ®Ò

luång bit
C¸c nhiÔu ®êng lªn trªn
bé gi¸m s¸t
Kho¶ng trèng ®êng lªn 3G
Kho¶ng trèng ®êng lªn 3G

Hỡnh 2.3: Hoạt động liên hệ thống
Một UE hai chế độ đó được định nghĩa bởi 3GPP. Nú là một máy cầm tay có thể
thu số liệu từ một ô trong một chế độ (ví dụ như WCDMA) trong khi tại cùng thời
điểm, nú vẫn cú thể giỏm sỏt cỏc ụ lõn cận trong một chế độ khỏc (vớ dụ như GSM).
Các UE như vậy cần một sự đăng ký duy nhất, chung cho tất cả các chế độ hoạt động.
Các chế độ khác nhau liên quan đến các công nghệ truy nhập vô tuyến khác nhau trên
cùng một loại mạng lừi (như vụ tuyến UTRA/FDD và GSM trờn một mạng lừi dựa
trờn phần ứng dụng di động).
Hoạt động đa chế độ dựa trên việc tỏch lựa chọn mạng di động mặt đất công cộng
(PLMN) khỏi lựa chọn chế độ/ô. Mỗi khi PLMN được chọn, lựa chọn chế độ phải
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2 – Các DSP khả trỡnh trong mỏy cầm tay 2 chế
độ
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
16
được quyết định trong số các chế độ được cung cấp bởi PLMN đó được chọn (được
điều khiển bởi nhà khai thác thông qua các thiết lập tham số). Người sử dụng có thể
chọn một PLMN và yêu cầu các loại dịch vụ nhất định. Tuy nhiên, người sử dụng đó
khụng thể chọn ụ phục vụ hoặc cụng nghệ truy nhập vụ tuyến cũng như chế độ của nú.
2.5 Phõn tớch tớnh phức tạp và phõn chia HW/SW
Các đầu cuối 3G phải có khả năng xử lý một dải rộng các kịch bản dịch vụ từ
thoại tốc độ thấp đến đa phương tiện tốc độ số liệu cao. Trong phần này, chúng ta sẽ
chỉ ra ba kịch bản tiờu biểu trong “trạng thỏi ổn định” và đưa ra một sự so sánh các thủ
tục xử lý của các khối chức năng bộ thu, đó được mô tả trong phần trước.
Kịch bản A: Kịch bản này điều khiển chỉ một đầu cuối thoại với duy nhất một

dịch vụ thoại được chuyển mạch kênh 8 Kbps. Tốc độ số liệu này được chọn để minh
họa các yêu cầu của máy cầm tay tốc độ thấp.
Kịch bản B: Kịch bản này hỗ trợ thoại 12,2Kbps và hỡnh ảnh chuyển mạch gúi
tốc độ 384Kbps. Đây là một tốc độ cao nhưng là trường hợp thực tế với nhiều vật
mang dịch vụ cú cỏc nhu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau.
Kịch bản C: Kịch bản này hỗ trợ một dịch vụ 2Mbps, là thỏch thức cuối cựng mà
cỏc tiờu chuẩn 3G xác định cho cỏc nhà thiết kế.
Ngoài các dịch vụ riêng trong mỗi kịch bản, máy cầm tay được coi như là đó thu
thụng tin điều khiển cần thiết từ UTRAN.
Cỏc yờu cầu xử lý của một số khối đũi hỏi khắt khe nhất, được chỉ ra trong hỡnh
2.4, phụ thuộc khụng chỉ vào tốc độ số liệu, mà cũn cả cỏc hệ số khỏc như là số lượng
dịch vụ, số lượng ô mạnh trong vùng lân cận, các đặc điểm của kênh vô tuyến, ví dụ
như số lượng đa đường.
Khối giải trải phổ thực hiện giải trải phổ tất cả các kênh bao gồm kênh hoa tiêu
chung cho việc ước tính kênh, kờnh hiệu chỉnh thời gian, v.v
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2 – Các DSP khả trỡnh trong mỏy cầm tay 2 chế
độ
Nguyễn Trung Hiếu - D2001VT
17

Hỡnh 2.4: Cỏc yờu cầu xử lý tương quan của mỗi khối chức năng trong cỏc kịch
bản (A, B, và C). Xử lý được biểu diễn dưới dạng các hoạt động (hàng triệu hoạt động
trong một giây).
HW/SW phân chia việc xử lý được yêu cầu – nghĩa là các khối chuyển đổi thành
các cổng ASIC dành riêng và các khối được chuyển đổi thành SW. Thông thường, một
DSP khả trỡnh bị ảnh hưởng bởi nhiều hệ số. Hệ số quan trọng cho các máy cầm tay là
yêu cầu xử lý mà vẫn đảm bảo quỹ công suất đích. Các hệ số bổ sung bao gồm các yêu
cầu về tính mềm dẻo, các yêu cầu vào/ra số liệu, các yêu cầu bộ nhớ, cỏc yờu cầu về
trễ xử lý, khả năng nâng cấp chức năng trong tương lai, v.v
Sự thoả hiệp cơ bản liên quan giữa công suất đích và tính mềm dẻo. Đối với các

máy cầm tay, công suất dĩ nhiên là mối quan tâm chủ yếu. Nhỡn chung, cụng suất thấp
nhất đạt được bằng việc chuyển đổi các chức năng phần cứng riêng được thiết kế đặc
biệt để thực hiện các chức năng đó và chỉ các chức năng đó mà thôi. Tuy nhiên, HW
đó sẽ có tính mềm dẻo kém hơn so với một DSP khả trỡnh cụng suất thấp (vớ dụ như
họ các bộ xử lý của Texas Instruments TMS320C54x và TMS320C55x, được thiết kế
đặc biệt để có công suất thấp cho các máy cầm tay, nhưng đủ cao trong các giới hạn
MHz để đáp ứng thách thức của 2G/3G).
Cỏc yờu cầu ở trờn gợi ý một vài chức năng phân tách phần cứng - phần mềm
cho một bộ thu WCDMA, như được chỉ ra trong hỡnh 2.5. Hỡnh vẽ chỉ ra cỏc khối
như sau:

ỏn tt nghip i hc Chng 2 Cỏc DSP kh trnh trong my cm tay 2 ch

Nguyn Trung Hiu - D2001VT
18
DPE n định ngón
DLL
Giải trải phổ MRC
Ước tính
kênh
CCTrCH
Viterbi
Turbo MAC (L2) Giải mật mã
Bộ mã hóa
thoại
Ngăn xếp giao thức (dữ liệu) Các ứng dụng
AFC
AGC
Điều khiển
công suất

Tìm kiếm 1
Tìm kiếm trực tiếp
Tìm kiếm ban đầu
Thiết lập duy trì
Lớp 3
(RRC)
và ngăn xếp
giao thức
(điều khiển)


Tới
ABB &
RF
Số liệu I/O
từ A/D
Rx
Trải phổ (mức chip) Xử lý CCTrCH MAC (L2)
Các ứng dụng
Mật mã
Bộ mã hóa
thoại
Tới D/A
Tx
SW SW/HW HW
Các phép đo (tập tích cực và tập kế
cận)

Hnh 2.5: Cc chc nng phõn chia HW/SW
Cỏc khi hon ton HW: cỏc khi ny da trờn cỏc h s nh l MIPS rt

cao hoc cỏc yờu cu bng thụng s liu m mt thit b mc ớch chung
nh l mt DSP khụng th tha mún;
Cc khi hon ton SW: cc khi ny da trn cc yu cu x lý va phi
v quan trng hn chỳng cn s mm do, do ú cn mt thit b kh trnh;
Cc khi HW hoc SW: da trn qu cụng sut ngun tng v cỏc kch bn
dch v c th thc hin cỏc trin khai c th.
Phi núi li rng cỏc tiờu chun 3G l mi v vn cha c trin khai. Theo
dng lch s, nỳ ú xut hin, khi hiu sut DSP c ci tin, chc nng c chuyn
t ASIC ti DSP. Tuy nhiờn, cỏc nh thit k 3G vn phi i mt vi vic thit k cỏc
h thng tha mún cc yu cu x lý cao m vn cỳ tnh mm do ỏp ng s ra
i ca tiờu chun, cỏc th trng mi v ang phỏt trin, cỏc kch bn dch v mi.
Vn ny s c ch r trong phn sau.
2.6 Cỏc phng phỏp thit k phn cng
2.6.1 So snh gia kin trc phừn tn vi kin trc tp trung
V bn cht, cỏc h thng CDMA l song song. Vi mt ng truyn thụng
gia trm gc v mỏy cm tay, tn ti nhiu kờnh a mú, v mi knh c thu thụng