giao diện vô tuyến của w-cdma

Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VÀ KIẾN TRÚC PHÂN LỚP CỦA GIAO DIỆN
VÔ TUYẾN CỦA WCDMA
1. Tổng quan về W-CDMA
1.1 Khái quát về hệ thống
Hệ thống thông tin di động thế hệ ba WCDMA được đánh giá là một ứng cử
viên chính cho hệ thống truy nhập vô tuyến IMT- 2000.Giao diện vô tuyến trên cơ
sở CDMA băng rộng (WCDMA) tạo cơ hội thiết kế hệ thống có những đặc tính đáp
ứng yêu cầu của hệ thống di động thế hệ ba.
Những đặc tính chủ yếu của WCDMA bao gồm :
• Hoạt động CDMA băng rộng với băng tần 5MHz
• Lớp vật lý mềm dẻo để tích hợp được tất cả các tốc độ trên một sóng mang
• Tái sử dụng tẩn số bằng 1
• Các tính năng tăng cường như : phân tập phát ,anten thích ứng ,hỗ trợ cấu trúc
thu tiên tiến
WCDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất trước hết nhờ tính linh hoạt của lớp vật
lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt là các dịch vụ tốc độ bit
thấp và trung bình.Với những tính năng cơ sở trên, hệ thống WCDMA mang lại
những ưu điểm sau:
• Cải thiện những hệ thống thông tin di động hiện tại cải thiện dung lượng
cải thiện vùng phủ sóng
• Đem lại tính linh hoạt cao trong việc cung cấp dịch vụ
• Thực hiện truy nhập gói hiệu quả và tin cậy
• Mang lại tính linh hoạt cao trong vận hành : hỗ trợ hoạt động không đồng
bộ giữa các trạm gốc nên triển khai thuận lợi trong nhiều môi trường .Sử
dụng kỹ thuật tiến bộ như anten thông minh may thu rake…
WCDMA (UMTS) là tiến hóa của GSM để cung cấp các khả năng cho thế hệ
ba.WCDMA được đề xuất hai giải pháp cho giao diện vô tuyến :ghép song công
Nhóm 4-Lớp H08VT4
1

Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
phân chia theo tần số (FDD :Frequency Division Duplex) và ghép song công phân
chia theo thời gian (TDD :Time Division Duplex) Cả hai giao diện này đều sử dụng
công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng trải phổ chuỗi trực tiếp (DS –
CDMA) .Giải pháp FDD được triển khai rộng rãi còn giải pháp TDD chủ yếu dùng
cho các ô quy mô nhỏ như ô micro hay ô picro . Trong đề tài nay em xét giải pháp
FDD
Giải pháp FDD sử dụng hai băng tần 5MHz với hai sóng mang phân cách nhau
190MHz. Đường lên sử dụng dải tần từ 1920MHz đến 1980Mhz đường xuống sử
dụng dải tần từ 2110MHz đến 2170MHz. Giải phân cách giữa đường lên và đường
xuống là 190MHz .Mặc dù sóng mang 5MHz là sóng mang danh định nhưng chúng
ta có thể sử dụng sóng mang từ 4,4MHz đến 5MHz để sử dụng từng bước sóng
mang 200KHz .Việc chọn độ rộng băng tần thích hợp sẽ cho phép ta tránh được
nhiễu giao thoa ,nhất la nhiễu giao thoa giữa các nhà khai thác với nhau.
Khác với FDD phải sử dụng cặp sóng mang cho truyền dẫn song công .TDD
chỉ sử dụng một sóng mang cho truyền dẫn song công tức la đường lên và đường
xuống chỉ sử dụng chung một băng tần. Giải pháp này sử dụng các tần số nằm trong
dải 1900MHz đến 1920MHz và từ 2010MHz đến 2025MHz
1.2 Cấu trúc và chức năng các phần tử trong hệ thống mạng WCDMA
1.2.1 Cấu trúc tổng quát của hệ thống
Giao diện không gian của WCDMA hoàn toàn khác với GSM và GPRS
,WCDMA sử dụng phương thức trải phổ chuỗi trực tiếp với tốc độ chip ;a
3,84Mcps.Ở WCDMA mang truy nhập vô tuyến được gọi là UTRAN (UMTS
Terestrial Radio Access Network).Các phần tử của mạng UTRAN rất khác so với
với các phần tử của mạng truy nhập vô tuyến GSM. Vì vậy khả năng sử dụng lại các
BTS và BSC ở GSM là rất hạn chế.một số nhà sản xuất có kế hoạch cung cấp GSM
BTS cho WCDMA nhưng con số này rất hữu hạn, đa số nhà sản xuất thay thể GSM
BTS bằng RNC mới cho mang WCDMA.
Tốc độ chíp của hệ thống la 3.84Mcps ,độ dài khung la 10ms.mỗi khung chia ra
thành 15khe (2560 chip/slot ở tốc độ chíp là 3,84Mcps).Hệ số trải phổ từ 256 đến 4

đường lên và từ 512 đến 4 đường xuống .do đó ,tốc độ ký hiệu điều chế tương ứng
biến đổi từ 960ksymbols/s đến 15ksymbols/s đối với đường lên FDD .Để phân biệt
các kênh từ cùng 1 nguồn ,sử dụng mã định kênh dựa trên cơ sỏ kỹ thuật hệ số trải
phổ khả biến trực giao (OVSF). Đường xuống ma Gold với chu kỳ 10ms được sử
dụng để phân biệt các ô khác nhau.Đường lên, mã gold hoặc các mã ngắn luân phiên
với chu kỳ 256 chip được dùng để phân biệt cac UE khác nhau.
Về mặt mã hóa kênh thì có ba tùy chọn được hỗ trợ : mã vòng .mã xoắn và mã
turbo. Việc lựa chọn loại mã hóa kênh nào là tùy thuộc vào các lớp trên.
Nhóm 4-Lớp H08VT4
2
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
Khoảng cách sóng mang danh định là 5MHz nhưng có thể điều chình bằng một
mành 200KHz tuy theo yêu cầu của nhiễu kênh lân cận,khoảng cách sóng mang có
thể thay đổi từ 4,2MHz đến 5,4MHz.
WCDMA sử dụng rất nhiều kiến trúc của mạng GSM/GPRS hiện có cho mạng
của mình, các phần tử như MSC, HLR, SGSN, GGSN có thể được nâng cấp từ
mạng SM/GPRS hiện có để có thể hỗ trợ đồng thời WCDMA và GSM/GPRS trong
giai đoạn đầu triển khai mạng WCDMA .Các thông số giao diện vô tuyến của
WCDMA được thể hiện trong bảng.
Khoảng cách giữa các sóng mang 5MHz
Phân tập phát đường xuống Được hỗ trợ cho cải thiện dung lượng
đường xuống
Tái sử dụng tần số 1
Tần số điều khiển công suất 1500Hz
Điều khiển chất lượng Các thuật toán quản lý tài nguyên vô
tuyến RRM
Phân tập tần số Sử dụng máy thu RAKE
Số liệu gói Thời hạn gói dựa trên tải
Cấu trúc tổng quát của hệ thống WCDMA bao gồm các phần tử mạng logic các
giao diện .Hệ thống V bao gồm các phần tử logic.mỗi phần tử có một chức năng

xác định .Sơ đổ tổng quát của hệ thống thông tin thế hệ ba WCDMA được chia như
hình 2.2 từ sơ đồ khối tổng quát ta có thể thấy mạng thông tin di động thế hệ ba
WCDMA bao gồm hai mạng con : mạng lõi và mạng truy nhập vô tuyến .
Mạng lõi gồm các trung tâm chuyển mạch kênh (MSC) và các nút hỗ trợ chuyển
mạch gói (SGSN) .Các kênh thoại và các kênh truyền số liệu được kết nối với các
mạng ngoài thông qua các trung tâm chuyển mạch mà các dịch vụ di động cổng
Nhóm 4-Lớp H08VT4
3
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
(GMSC) và các nút chuyển mạch gói cổng (GGSN).Để kết nối trung tâm chuyển
mạch kênh với các mạng ngoài như ISDN.PSTN thì cần có thêm phần tử làm chức
năng tương tác mạng(IWF).Ngoài các trung tâm chuyển mạch kênh và các nút hỗ
trợ chuyển mạch gói ,mạng lõi còn có các cơ sở dữ liệu cần thiết cho mạng thông
tin di động như HLR,AUC và EIR.
Mạng truy nhập vô tuyến gồm các phần tử sau :
• RNC : Bộ điều khiển mạng vô tuyến – đóng vai trò như BSC ở mạng GSM .
• NB : nút B đóng vai trò như BTS ở mạng GSM
• MS : Trạm di động
• TE : Thiết bị đầu cuối
Hình 1: Cấu trúc hệ thống UMTS
Giao diện giữa MSC và RNC là Iu-CS, giao diện giữa SGSN và RNC là Iu-PS
giao diện giữa các RNC với nhau la Iur, giao diện giữa RNC và nút B là Iub.
Ký hiệu :
• USIM (User Sim Card : Thẻ sim card của người sử dụng
• MS (Mobile station ) : Máy điện thoại
• RNC (Radio Node Controller) : Bộ điều khiển trạm gốc
Nhóm 4-Lớp H08VT4
4
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
• MSC (Mobile Services Switching Center) : Trung tâm chuyển mạch các dịch

vụ di động
• VLR (Visitor Location Register) Bộ ghi định vị tạm trú
• SGSN (Servicing GPRS Support Node) : Nút hỗ trợ GPRS phục vụ
• GMSC (Gateway Mobile Services Sưitching Center)Trung tâm chuyển mạch
các dịch vụ di động cổng
• GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Nút hỗ trợ GPRS cổng
• HLR(Home Location Register ) : Bộ ghi định vị thường trứ
• UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network) Mạng truy nhập vô tuyến
trên mặt đất UMTS
• CN (Core Network) Mạng lõi
Hiện tại tiến trình tiêu chuẩn hóa UMTS đang được triển khai.Phần mạng truy
nhập của UMTS là UTRAN đã được chuẩn hóa .Tháng 01/1998.ETSI quyết định sử
dụng UTRA FDD hay WCDMA trên băng tần đôi và UTRATDD hay TD/CDMA
trên băng tần đơn.
1.2.2 Chức năng các phần tử trong hệ thống
Cấu trúc hệ thông WCDMA được xây dựng dựng dưạ trên cơ sở của cấu trúc hệ
thống UMTS.Hệ thống UMTS bao gồm các phần tử mạng logic và các giao
diện.Mỗi phần tử mạng thức hiện một số chức năng nhất định.
Về mặt chức năng các phần tử mạng được nhóm thành mạng truy nhập vô tuyến
(RAN) để thực hiện chức năng liên quan đến vô tuyến và mạng lõi(CN) để thực hiện
các chuyển mạch định tuyến cuộc gọi và kết nối số liệu.Ngoài hai mạng này thì để
hoàn thiện hệ thống cần phải co s thiết bị người sử dụng (UE).UE thực hiện giao
diện giữa người sử dụng với hệ thống.
2. Kiến trúc phân lớp giao diện vô tuyến WCDMA
2.1 Kiến trúc phân lớp của giao diện vô tuyến W-CDMA
Nhóm 4-Lớp H08VT4
5
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
Giao diện vô tuyến được phân thành 3 lớp giao thức như sau:
- Lớp vật lý (L1).

- Lớp đoạn nối số liệu (L2).
- Lớp mạng (L3).
 Lớp 2 được chia thành các lớp con:
• MAC (Medium Access Control): Điều khiển truy nhập môi trường.
• RLC (Radio Link Control): Điều khiển đoạn nối vô tuyến
• PDCP (Packet Data Convergence Protocol): Giao thức hội tụ số liệu gói.
• BMC (Broadcast/Multicast Control): Điều khiển quảng bá/đa phương.
 Lớp 3 và RLC được chia thành hai mặt phẳng:
Nhóm 4-Lớp H08VT4
6
L2/BMC(đk
quảng bá đa
phương)
L2/RLC
(Điều khiển
đoạn VT)
Các kênh

logic
Các kênh
truyền tải
Điều khiển
Đ/khiển
Đ/khiển
Điều khiển
Lớp 3-RRC
(Điều khiển tài nguyên VT)
PDCP
PDCP
BMC

RLC
RLC
RLC
RLC
RLC
RLC
RLC
RLC
Mặt điều khiển C
Mặt người sử dụng U
MAC
PHY
L1
L2/MAC
L2/PDCP
(giao thức hội tụ
số liệu gói)
Hình 2. Kiến trúc phân lớp giao thức giao diện vô tuyến
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
• Mặt phẳng điều khiển C (Control Plane).
• Mặt phẳng người sử dụng U (User Plane).
Trong kiến trúc giao thức trên, PDCP và BMC chỉ có ở mặt phẳng U.
Lớp vật lý là lớp thấp nhất ở giao diện vô tuyến. Lớp vật lý được sử dụng để
truyền dẫn ở giao diện vô tuyến. Mỗi kênh vật lý ở lớp này được xác định bằng một
tổ hợp tần số, mã ngẫu nhiên hóa (mã định kênh) và pha (chỉ cho đường lên). Các
kênh vật lý được sử dụng để truyền thông tin của các lớp cao trên giao diện vô
tuyến, tuy nhiên cũng có một số kênh vật lý chỉ được dành cho hoạt động của lớp
vật lý.
Để truyền thông tin ở giao diện vô tuyến, các lớp cao phải chuyển các thông
tin này qua lớp MAC đến lớp vật lý bằng cách sử dụng các kênh logic. MAC sắp

xếp các kênh logic này lên các kênh truyền tải trước khi đưa đến lớp vật lý để lớp
này sắp xếp chúng lên các kênh vật lý.
Trong mặt phẳng điều khiển C được chia thành các lớp con nằm ở tầng truy
nhập nhưng kết cuối ở mạng lõi CN-Core Network và ở lớp điều khiển tài nguyên
RRC-Radio Resource Control.
2.2 Lớp vật lý trong WCDMA
Kênh truyền tải được truyền dẫn nhờ kênh vật lý.Kênh vật lý được tổ chức
dưới dạng các siêu khung.khung vô tuyến .khe thời gian như chi ra trong hình vẽ
dưới .Lý thuyết của cấu trúc khung phân cấp này cũng giống phần nào lớp khung
GSM TDMA .Tuy nhiên nếu với GSM.mỗi người sử dụng TDMA có một vị trí khe
riêng thì trong WCDMA số người có thể sử dụng đồng thời phụ thuộc vào tốc độ bit
yêu cầu của thuê bao và hệ số trải phổ hợp của chúng .Các mức di động có thể phát
liên tục hoặc gián đoạn ở mọi khe thời gian,ví dụ như khi dùng bộ tách thoại
(VAD).
Nhóm 4-Lớp H08VT4
7
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
Hình 3 Cấu trúc kênh vật lý của UTRA/IMT 2000
Siêu khung UTRA/IMT -2000 gồm 72 khung vô tuyến, với 16 khe thời gian
trong mỗi khung.Độ dài của mỗi khe thời gian là 0.625ms tạo ra 10ms và 720ms cho
khung vô tuyến và siêu khung tương ứng .Độ dài khung 10ms cũng phù hợp với độ
dài khung của mã thoại ITU G729 cho thông tin thoại trong khi no là “tích con” của
nhiễu độ dài khung mã thoại toàn tốc và tốc độ một nửa của hệ thống GSM.Ta cũng
thấy rằng việc sắp xếp ghép của luồng hình của mãvideophone H263 có thể được
sắp xếp trên các khung vô tuyến 10ms để hỗ trợ các dịch vụ hình tương tác khi đang
di chuyển.Trên đường xuống của UTRA,kênh DPDCH và DPCCH được kết nối
bằng cách ghép thời gian .Trên đường lên chúng được xếp ghép thành các nhánh
modem I và Q .Ở chế độ FDD,kênh vật lý đường xuống được định nghĩa bởi mã trải
phổ và tần số của nó .Hơn nữa .ở đường lên các kênh bốn pha và “in pha” trực giao
của modem được dùng để phát thông tin điều khiển và dữ và dữ liệu đồng thời song

song trên nhánh I và Q của modem và do đo pha sóng mang tương đối (I hoăc Q)
được biết sẽ tạo thành phần nhận dạng của kênh vật lý .Trái lại.ở chế độ TDD,một
kênh vật lý của UTRAN và IMT – 2000 cũng có những khác nhau nhưng không
được đề cập thêm ở đây.
Nhóm 4-Lớp H08VT4
Khung radio#72
Khe#16
Siêu khung 720 ms
Khung radio#1 khung radio#2
Khe#1 khe#2
720 ms
10 ms
8
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
CHƯƠNG II CÁC KÊNH CỦA WCDMA
2.1. Các kênh logic
Kênh logic được chia thành 2 nhóm:
 Nhóm các kênh điều khiển CCH (Control Channel).
Gồm 4 loại kênh sau:
1. BCCH (Broadcast Control Channel: Kênh điều khiển quảng bá): kênh đường
xuống để phát quảng bá thông tin hệ thống.
2. PCCH (Paging Control Channel: Kênh điều khiển tìm gọi): kênh đường
xuống để phát quảng bá thông tin tìm gọi.
3. CCCH (Common Control Channel: Kênh điều khiển chung): kênh hai chiều
để phát thông tin điều khiển giữa mạng và các UE. Được sử dụng khi không
có kết nối RRC hoặc khi truy nhập một ô mới.
4. DCCH (Dedicated Control Channel: Kênh điều khiển riêng): kênh hai chiều
điểm đến điểm để phát thông tin điều khiển riêng giữa UE và mạng. Được
thiết lập bởi thiết lập kết nối của RRC.
 Nhóm các kênh lưu lượng TCH (Traffic Channel).

Gồm 2 kênh:
1. DTCH (Dedicated Traffic Channel: Kênh lưu lượng riêng): kênh hai chiều
điểm đến điểm riêng cho một UE để truyền thông tin của người sử dụng.
Kênh này có thể tồn tại cả ở đường lên và đường xuống.
2. CTCH (Common Traffic Channel: Kênh lưu lượng chung): kênh một chiều
điểm đến đa điểm để truyền thông tin của một người sử dụng cho tất cả hay
một nhóm người sử dụng quy định hoặc chỉ cho một người sử dụng. Kênh
này chỉ có ở đường xuống.
Các kênh logic sau đó được sắp xếp lên các kênh truyền tải do lớp vật lý cung
cấp.
Nhóm 4-Lớp H08VT4
9
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
2.2. Các kênh truyền tải
Tồn tại 2 kiểu kênh truyền tải: các kênh riêng và các kênh chung. Điểm khác
nhau giữa chúng là kênh chung là tài nguyên được chia sẻ cho tất cả hoặc một nhóm
các người sử dụng trong ô, kênh riêng được ấn định riêng cho một người sử dụng
duy nhất.
 Kênh truyền tải chung
Gồm 6 kênh:
1. BCH (Broadcast Channel: Kênh quảng bá): kênh chung đường xuống để phát
thông tin quảng bá (chẳng hạn thông tin hệ thống, thông tin ô).
2. FACH (Forward Access Channel: kênh truy nhập đường xuống): kênh chung
đường xuống để phát thông tin điều khiển và số liệu của người sử dụng.
Kênh chia sẻ chung cho nhiều UE. Được sử dụng để truyền số liệu tốc độ
thấp cho lớp cao hơn.
3. PCH (Paging Channel: Kênh tìm gọi): kênh chung đường xuống để phát các
tín hiệu tìm gọi.
4. RACH (Random Access Channel: Kênh truy nhập ngẫu nhiên): kênh chung
đường lên để phát thông tin điều khiển và số liệu người sử dụng, áp dụng

trong truy nhập ngẫu nhiên và được sử dụng để truyền số liệu tốc độ thấp của
người sử dụng.
5. CPCH (Common Packet Channel: Kênh gói chung): kênh chung đường lên
để phát số liệu người sử dụng, áp dụng trong truy nhập ngẫu nhiên và được
sử dụng trước hết để truyền số liệu cụm (burst).
6. DSCH (Downlink Shared Channel: Kênh chia sẻ đường xuống): kênh chung
đường xuống để phát số liệu gói. Chia sẻ cho nhiều UE. Sử dụng trước hết
cho truyền dẫn số liệu tốc độ cao.
 Kênh truyền tải riêng
Kênh riêng chỉ có một kênh duy nhất là DCH (Dedicated Channel: Kênh
riêng): kênh hai chiều được sử dụng để phát số liệu của người sử dụng. Được ấn
định riêng cho người sử dụng. Có khả năng thay đổi tốc độ và điều khiển công suất
nhanh.
 Sắp xếp các kênh logic lên các kênh truyền tải cho trong hình 4
Nhóm 4-Lớp H08VT4
10
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
2.3. Các kênh vật lý
3.3.1. Các thông số kênh vật lý
Sơ đồ đa truy nhập DS-CDMA băng rộng
Băng thông (MHz) 5/10/15/20
Tốc độ chip (Mcps) (1,28)/3,84/7,68/11,52/1536
Độ dài khung 10 ms
Mã hoá sửa lỗi Mã turbo, mã xoắn
Đồng bộ giữa các BTS Dị bộ/đồng bộ
Điều chế ĐX/ĐL QPSK/BPSK
Trải phổ ĐX/ĐL QPSK/OCQPSK (HPSK)
Vocoder CS_ACELP/(AMR)
Bảng 1. Các thông số kênh vật lý của giao diện vô tuyến WCDMS/FDD
2.3.2. Phân bổ tần số

WCDMA sử dụng phân bố tần số quy định cho IMT-2000 (International
Mobile Telecommunication -2000) (hình 1.4) như sau. Ở châu Âu và hầu hết các
nước châu Á băng tần IMT -2000 là 2x60 MHz (1920-1980 MHz cộng cộng với
2110-2170 MHz) có thể sử dụng cho WCDMA/FDD. Băng tần sử dụng cho TDD ở
châu Âu thay đổi, băng tần được cấp phép có thể là 25MHz cho sử dụng TDD
không cần xin phép (SPA= Self Provided Application: ứng dụng tự cấp) có thể là
2010-2020 MHz. Các hệ thống FDD sử dụng các băng tần khác nhau cho đường lên
và đường xuống với phân cách là khoảng cách song công, còn các hệ thống TDD sử
dụng cùng tần số cho cả đường lên và đường xuống.
Nhóm 4-Lớp H08VT4
DCCH
DTCH
CTCHCCCHBCCHPCCH
DCCH
DTCH
CCCH
RACH CPCH DCH
Các kênh

logic
Các kênh
truyền tải
PCH BCH FACH DSCH DCH
Đường lên
Đường xuống
Hình 4. Sắp xếp các kênh logic lên các kênh truyền tải
11
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
Hình 5 Băng tần IMT-2000
Kênh vật lý bao gồm kênh vật lý chung và kênh vật lý riêng.

 DPCH (Dedicated Physical Channel: Kênh vật lý riêng)
Kênh hai chiều đường xuống/đường lên được ấn định riêng cho UE. Gồm
DPDCH (Dedicated Physical Data Channel: Kênh vật lý số liệu riêng) và DPCCH
(Dedicated Physical Control Channel: Kênh vật lý điều khiển riêng).
1. DPDCH (Dedicated Physical Data Channel: Kênh vật lý số liệu riêng): khi sử
dụng DPCH, mỗi UE được ấn định ít nhất một DPDCH. Kênh này được sử
dụng để phát số liệu người sử dụng từ lớp cao hơn.
2. DPCCH (Dedicated Physical Control Channel: Kênh vật lý điều khiển riêng):
khi sử dụng DPCH, mỗi UE chỉ được ấn định một DPCCH. Kênh này được
sử dụng để điều khiển lớp vật lý của DPCH. DPCCH là kênh đi kèm với
DPDCH, chứa các ký hiệu hoa tiêu, các ký hiệu điều khiển công suất (TPC:
Transmit Power Control), chỉ thị tổ hợp khuôn dạng truyền tải TFCI
(Transport Format Combination Indicator), thông tin hồi tiếp FBI (Feedback
Information).
 CPCH (Common Physical Channel: kênh vật lý chung)
1. CPICH (Common Pilot Channel: Kênh hoa tiêu chung): kênh chung đường
xuống, có 2 kiểu kênh CPICH: P-CPICH (Primary CPICH: CPICH sơ cấp)
và S-CPICH (Secondary CPICH: CPICH thứ cấp).
2. P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel: Kênh vật lý điều
khiển chung sơ cấp): kênh chung đường xuống, mỗi ô có một kênh để truyền
BCH.
3. S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel: Kênh vật lý điều
khiển chung thứ cấp): kênh chung đường xuống, một ô có thể có một hay
nhiều S-CCPCH. Kênh này được sử dụng để truyền PCH và FACH
4. SCH (Synchronization Channel: Kênh đồng bộ): kênh chung đường xuống,
có hai kiểu kênh SCH: SCH sơ cấp và SCH thứ cấp. Mỗi ô chỉ có một SCH
sơ cấp và SCH thứ cấp. Được sử dụng để tìm ô.
Nhóm 4-Lớp H08VT4
12
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA

5. PDSCH (Physical Downlink Shared Channel: Kênh vật lý chia sẻ đường
xuống): kênh chung đường xuống. Mỗi ô có nhiều PDSCH (hoặc không có).
Được sử dụng để mang kênh truyền tải DSCH.
6. PRACH (Physical Random Access Channel: Kênh vật lý truy nhập ngẫu
nhiên): kênh chung đường lên, được sử dụng để mang kênh truyền tải
RACH.
7. PCPCH (Physical Common Packet Channel: Kênh vật lý gói chung): kênh
chung đường lên, được sử dụng để mang kênh truyền tải CPCH.
8. AICH (AcquisitionIndicationChannel: Kênh chỉ thị bắt): kênh chung đường
xuống đi cặp với PRACH. Được sử dụng để điều khiển truy nhập ngẫu nhiên
của PRACH.
9. PICH (Paging Indication Channel: Kênh chỉ thị tìm gọi): kênh chung đường
xuống đi cặp với S-CCPCH (khi kênh này mang PCH) để phát thông tin kết
cuối cuộc gọi cho từng nhóm cuộc gọi kết cuối. Khi nhận được thông báo
này, UE thuộc nhóm kết cuối cuộc gọi thứ n sẽ thu khung vô tuyến trên S-
CCPCH.
10.CSICH (CPCH Status Indication Channel: Kênh chỉ thị trạng thái CPCH):
kênh chung đường xuống liên kết với AP-AICH để phát thông tin về trạng
thái kết nối của PCPCH.
11.CD/CA-ICH (CollisionDetection/Channel Acquisition Indication Channel:
Kênh chỉ thị phát hiện va chạm/ấn định kênh): kênh chung đường xuống đi
cặp với PCPCH để điều khiển va chạm PCPCH.
12.AP-AICH (Access Preamble Acquisition Indication Channel: Kênh chỉ thị
bắt tiền tố truy nhập): kênh chung đường xuống đi cặp với PCPCH để điều
khiển truy nhập ngẫu nhiên cho PCPCH.
Các kênh truyền tải được sắp xếp lên các kênh vật lý như ở hình 1.3.
Nhóm 4-Lớp H08VT4
13
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
Hình 6. Sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lý

CHƯƠNG III XỬ LÝ TÍN HIỆU LỚP VẬT LÝ
Các thủ tục lớp vật lý :
• Thủ tục tìm gọi.
• Thủ RACH.
• Hoạt động của CPCH.
• Thủ tục tìm ô.
• Thủ tục đo chuyển giao.
3.1. Sơ đồ trải phổ ngẫu nhiên hoá và điều chế
3.1.1. Đường xuống
Hình 7. Sơ đồ trải phổ, ngẫu nhiên hóa, điều chế kênh vật lý đường xuống
Trước hết luồng số cần truyền b
i
(t) với tốc độ R
b
được đưa qua bộ xử lý tín
hiệu số để mã hóa khối tuyến, mã hóa xoắn hoặc mã turbo, đan xen và phối hợp tốc
độ. đầu ra của bộ xử lý tín hiệu số ta được luồng số có tốc độ bit kênh R (R≈2R
i
).
Sau đó luồng số được đưa tới bộ chuyển đổi nối tiếp song song (S/P) để chuyển
thành hai luồng độc lập d
i
(I)
(t) và d
i
(Q)
(t) cho hai nhánh I và Q với tốc độ R
s
cho mỗi
Nhóm 4-Lớp H08VT4

14
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
luồng. Sau đó hai luồng này được trải phổ bằng nhờ mã trải phổ định kê C
i
(t) có tốc
độ R
c
=3,84 Mcps. Sau đó hai luồng nhánh I, Q được đưa tới bộ trải phổ mức hai
bằng cách nhân phức với mã nhận dạng BTS S
D,n
(t). Tiếp theo luồng phức số này
được phân nhánh I, Q nhờ bộ phân chia thực và ảo. Hai luồng nhánh I, Q cuối cùng
được điều chế với hai song mang trực giao: cos(ω
c
t) ở nhánh I và -sin(ω
c
t) ở nhánh
Q rồi cộng lại để được tín hiểu điều chế QPSK: S(t).
3.1.2 Đường lên
Hình 8. Sơ đồ trải phổ, ngẫu nhiên hoá, điều chế kênh vật lý đường lên
Trước hết luồng số cần truyền b
i
(t) với tốc độ R
b
được đưa qua bộ xử lý tín
hiệu số để mã hóa khối tuyến, mã hóa xoắn hoặc mã turbo, đan xen và phối hợp tốc
độ. Đầu ra của bộ xử lý tín hiệu số ta được luồng số có tốc độ bit kênh R (R≈2R
i
).
Vì sơ đồ sử dụng điều chế BPSK nên tốc độ bit kênh cũng bằng tốc độ tín hiệu

R=R
s
. Sau đó hai luồng này được trải phổ bằng nhờ mã trải phổ định kênh C
i
(t) có
tốc độ R
c
=3,84 Mcps Tiếp các luồng tín hiệu được cộng tuyến tính với nhau ở nhánh
I và nhánh Q. Sau đó hai luồng nhánh I,Q được đưa tới bộ trải phổ mức hai bằng
cách nhân phức với mã nhận dạng BTS S
U,n
(t). Tiếp theo luống phức số này được
phân nhánh I, Q nhờ bộ phân chia thực và ảo. Hai luồng nhánh I, Q cuối cùng được
điều chế với hai song mang trực giao: cos(ω
c
t) ở nhánh I và -sin(ω
c
t) ở nhánh Q rồi
cộng lại để được tín hiểu điều chế QPSK: S(t).
Nhóm 4-Lớp H08VT4
15
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
Hình 9. Sơ đồ xử lý tín hiệu số ở lớp vật lý
Các bước mã hóa và ghép kênh bao gồm:
• Gắn CRC cho từng khối truyền tải.
• Móc nối các khối truyền tải và phân đoạn khối mã.
• Mã hóa kênh.
Nhóm 4-Lớp H08VT4
a) Kênh đường lên b) Kênh đường xuống
Gắn CRC

Móc nối TrBk/phân đoạn khối

mã
Mã hoá kênh
Cân bằng khung vô tuyến
Đan xen lần thứ nhất
(20, 40 hay 80 ms)
Phân đoạn khung vô tuyến
Phối hợp tốc độ
Ghép TrCH
Phân đoạn kênh vật lý
Đan xen lần hai

Chuyển đổi vào kênh vật lý
Phối
hợp
tốc độ





Gắn CRC
Móc nối TrBk/phân đoạn khối

mã
Mã hoá kênh
Phối hợp tốc độ
Đan xen lần thứ nhất
(20, 40 hay 80 ms)

Chèn chỉ thị DTX lần thứ nhất
Phân đoạn khung vô tuyến
Ghép TrCH
Phân đoạn kênh vật lý
Đan xen lần hai

Chuyển đổi vào kênh vật lý




Phối
hợp
tốc độ
Chèn chỉ thị DTX lần hai




P
h
C
H
#

2
P
h
C
H

#

1
P
h
C
H
#

2
P
h
C
H
#

1
16
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
• Cân bằng kích cỡ khung vô tuyến.
• Đan xen (2 bước).
• Phân đoạn khung vô tuyến.
• Phối hợp tốc độ.
• Ghép các kênh truyền tải.
• Phân đoạn kênh vật lý.
Luồng số từ các lớp cao hơn được đưa đến khối mã hóa và ghép kênh ở dạng
các tập khối kênh truyền tải. Khoảng thời gian truyền dẫn phụ thuộc vào kênh
truyền tải và nằm trong tập sau: (10ms, 20ms, 40ms, 80ms).
Sau khi nhận được khối truyền tải từ các lớp cao hơn, thao tác đầu tiên là gắn
CRC. CRC được sử dụng để kiểm tra lỗi ở phía thu. CRC có thể có bốn độ dài khác

nhau: 0, 8, 16 và 24 bit. Số bit của CRC càng nhiều thì xác suất của các lỗi không bị
phát hiện ở máy thu càng thấp. Lớp vật lý sẽ cung cấp khối truyền tải cho các lớp
cao hơn cùng với chỉ thị lỗi từ kiểm tra CRC. Sau khi gắn CRC, các khối truyền tải
hoặc được móc nối hoặc được phân đoạn cho các khối mã khác nhau. Điều này phụ
thuộc vào việc các khối có lắp vừa vào các kích cỡ khối mã khác nhau đã được định
nghĩa cho phương pháp mã hóa kênh hay không.
Sau khi móc nối hoặc phân đoạn, mã hóa kênh được thực hiện. Đối với một số
dịch vụ hoặc một số loại bit, mã hóa kênh không được áp dụng.
Chức năng cân bằng khung là để đảm bảo rằng số liệu có thể được chia thành
các khối đồng kích cỡ khi được phát ở nhiều khung 10ms. Điều này được thực hiện
bằng đệm thêm một số bit để số liệu có thể được đặt vào các khối đồng kích cỡ cho
mỗi khung.
Đan xen lần một hay đan xen giữa các khung được sử dụng khi quỹ trễ cho
phép của đan xen lớn hơn 10ms. Độ dài giữa các lớp của đan xen lần một được định
nghĩa là 10, 40 và 80ms. Chu kỳ của đan xen này liên quan trực tiếp với khoảng thời
gian truyền dẫn (TTI: Transmission Time Interval): khoảng này chỉ ra tần suất suất
số liệu chuyển từ các lớp cao hơn đến lớp vật lý. Đối với các kênh truyền tải khác
nhau được ghép với nhau trên một kết nối duy nhất, các vị trí khởi đầu của TTI của
các kênh này được đồng bộ. Các TTI có một điểm khởi đầu chung, chẳng hạn TTI
40ms xẩy ra hai lần so với một TTI 80ms trên cùng một kết nối. Quan hệ thời gian
với các TTI khác nhau được minh họa ở hình vẽ. Nếu đan xen lần thứ nhất được sử
dụng, phân đoạn khung sẽ phân bố số liệu từ đan xen lần một này lên 2, 4 hoặc 8
khung liên tiếp tùy theo độ dài đan xen.
Nhóm 4-Lớp H08VT4
17
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
3.2. Cấu trúc khung kênh DPCH đường lên
Kênh vật lý riêng (DPCH) đường lên bao gồm kênh vật lý số liệu riêng
(DPDCH) và kênh vật lý điều khiển riêng (DPCCH) được ghép theo mã I và Q để
mang kênh truyền tải riêng (DCH), nó có cấu trúc khung vô tuyến như cho ở hình

1.9 và bảng Ngoài cấu trúc khung như trên hình vẽ, các kênh này còn có cấu trúc
siêu khung, trong đó mỗi siêu khung gồm 72 khung với độ dài 720 ms.
Hình 10. Cấu trúc khung vô tuyến cho DPCH đường lên
Khuôn dạng
khe #i
Tốc độ bit
kênh
(kbps)
Tốc độ ký hiệu
kênh (ksps)
SF Số
bit/khung
Số
bit/khe
N
data
0 15 15 256 150 10 10
1 30 30 128 300 20 20
2 60 60 64 600 40 40
3 120 120 32 1200 80 80
4 240 240 16 2400 160 160
5 480 480 8 4800 320 320
6 960 960 4 9600 640 640
6 mã song
song
5760 5760 4 9600 640 640
Bảng 1.2. Các trường của DPDCH đường lên
Nhóm 4-Lớp H08VT4
18
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA

3.3. Cấu trúc khung kênh DPCH đường xuống
Hình 1.9 cho thấy cấu trúc khung của DPCH đường xuống. Mỗi khung dài
10ms được chia thành 15 khe, mỗi khe dài T
slot
= 2560 chip tương ứng với một chu
kỳ điều khiển công suất.
Thông số k xác định tổng số bit trên một khe của DPCH đường xuống. Quan
hệ của nó với hệ số trải phổ như sau: SF= 512/2. Vì k=0,1,……7 nên hệ số trải phổ
có thể thay đổi từ 512 tới 4. Phần bổ sung cho DPCH phải được đàm phán khi thiết
lập kết nối và đàm phán lại trong quá trình thông tin để thích ứng với các điều khiển
truyền khác nhau.
Hình 11. Cấu trúc khung DPCH đường xuống
Nhóm 4-Lớp H08VT4
19
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
KẾT LUẬN
Bài báo cáo đã trình bày giao diện vô tuyến và kênh logic, vật lý được tạo nên
ở giao diện WCDMA; cấu trúc các kênh; sơ đồ thực hiện kênh vật lý
Dù đã hết sức cố gắng nhưng do kiến thức còn hạn chế đồng thời lĩnh vực này
còn rất mới nên báo cáo khó tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận
được những ý kiến đóng góp của thầy giáo, các anh chị và các bạn để bài báo cáo
được hoàn chỉnh hơn.
Nhóm sinh viên thực hiên
Lương Sơn Tùng
Nguyễn Trung Hiếu
Tạ Minh Chính
Nhóm 4-Lớp H08VT4
20
Chuyên đề vô tuyến Giao Diện Vô Tuyến Của W-CDMA
TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Thông tin di động, T.S Nguyễn Phạm Anh Dũng, 2007.
[2] Hệ thống truy nhập vô tuyến 3,5G với công nghệ HSDPA, K.S Bùi Văn
Phú, K.S Phạm Vĩnh Hoà, K.S Nguyễn Huy Quân, K.S Phạm Bảo Sơn.
[3] Thông tin di động GSM, T.S Nguyễn Phạm Anh Dũng, 1999.
Nhóm 4-Lớp H08VT4
21