TÌM HIỂU GIAO DIỆN VÔ TUYẾN TRONG HỆ THỐNG UMTS
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (688.83 KB, 24 trang )
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỮU NGHỊ VIỆT - HÀN
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ- VIỄN THÔNG
============================
BÀI TẬP LỚN
MÔN THÔNG TIN DI ĐỘNG
TÊN ĐỀ TÀI:
TÌM HIỂU GIAO DIỆN VÔ TUYẾN TRONG HỆ THỐNG UMTS
Lớp:
CCVT07A
SVTH:
TRẦN ĐỨC VƯƠNG
GVHD:
DƯƠNG HỮU ÁI
Đà Nẵng, 14 tháng 12 năm 2016
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 1
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
LỜI NỚI ĐẦU
Ngày nay di động là ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh nhất
với con số thuê bao đã đạt đến 3,6 tỷ tính đến cuối năm 2008. Bắt nguồn từ một
số dịch vụ thoại đắt tiền cho một số người đi xe, đến nay với sự ứng dụng ngày
càng rộng rãi các thiết bị thông tin di động thế hệ ba, thông tin di động có thể
cung cấp nhiều loại dịch vụ đòi hỏi tốc độ số liệu cao cho người sử dụng kể cả
các chức năng camera, MP3 và PDA. Với các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao ngày
các trở nên phổ biến này, nhu cầu 3G cũng như phát triển nó lên 4G ngày càng
trở nên cấp thiết. ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hoá hệ thống thông tin di động
thế hệ ba với tên gọi IMT-2000 để đạt được các mục tiêu chính sau đây: Tốc độ
truy nhập cao để đảm bảo các dịch vụ băng rộng như truy nhập internet nhanh
hoặc các ứng dụng đa phương tiện, do yêu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ
này.Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện nay. Nhiều tiêu chuẩn
cho hệ thống thông tin di động thế hệ ba IMT-2000 đã được đề xuất, trong đó
hai hệ thống WCDMA UMTS và CDMA-2000 đã được ITU chấp thuận và đã
được đưa vào hoạt động. Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA điều
này cho phép thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ
thống thông tin động thế hệ ba để phục vụ việc học tập môn thông tin di động
em đảm nhận đề tài tìm hiểu về giao diện vô tuyến của hệ thống UTMS. Trong
quá trình làm còn nhiều sai sót mong thầy góp ý và chỉ bảo để phần bài làm của
em hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn !!!
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 2
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
MỤC LỤC
LỜI NỚI ĐẦU.................................................................................................................................................. 2
MỤC LỤC....................................................................................................................................................... 3
DANH MỤC HÌNH ẢNH................................................................................................................................... 4
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ UMTS...........................................................5
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG
5
1.1.1 Tổng quan hệ thống UMTS......................................................................................................................5
1.1.2 Mạng truy nhập vô tuyến........................................................................................................................6
1.1.3 Các loại lưu lượng và dịch vụ của mạng 3G WCDMA hỗ trợ..................................................................7
1.1.4 Thiết bị người sử dụng............................................................................................................................8
1.1.5 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS.............................................................................................................9
1.2 KIẾN TRÚC MẠNG DỊCH CHUYỂN TỪ GMS SANG UMTS.
10
1.2.1 Phát hành 3GR1: Kiến trúc mạng UMTS chồng lấn..............................................................................11
1.3 PHÁT HÀNH 3GR2: TÍCH HỢP CÁC MẠNG UMTS VÀ GSM.
11
CHƯƠNG 2 - GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CỦA MẠNG WCDMA UMTS....................................................................13
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG.
13
2.2 KIẾN TRÚC NGĂN XẾP GIAO THỨC CỦA GIAO DIỆN VÔ TUYẾN.
13
2.3 CÁC KÊNH CỦA WCDMA.
15
2.4 KÊNH VẬT LÝ.
16
2.4.1 Các kênh vật lý.......................................................................................................................................16
2.4.2 Các kênh đường lên...............................................................................................................................18
2.4.3 Các kênh đường xuống..........................................................................................................................19
2.5 CÁC KÊNH TRUYỀN TẢI
21
KẾT LUẬN..................................................................................................................................................... 23
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN......................................................................................................................... 24
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 3
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
DANH MỤC HÌNH ẢNH
HÌNH 1.1 CÁC PHỔ TẦN DUNG TRONG UMTS.................................................................................................. 6
HÌNH 1.2 KIẾN TRÚC TỐNG QUÁT CỦA MỘT MẠNG 3G SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ WCDMA..................................6
HÌNH 1.3 VÙNG PHỦ SÓNG CỦA HỆ THỐNG UTMS.......................................................................................... 8
HÌNH 1.4 KIẾN TRÚC TỒN TẠI ĐỒNG THỜI GSM VÀ UMTS.............................................................................11
HÌNH 1.5 KIẾN TRÚC MẠNG RAN TÍCH HỢP 3GR2......................................................................................... 12
HÌNH 2.1 KIẾN TRÚC GIAO THỨC CỦA GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDA..............................................................14
HÌNH 2.2 CÁC KÊNH CỦA LỚP VẬT LÝ............................................................................................................. 16
HÌNH 2.3 CẤU TRÚC KHUNG VÔ TUYẾN CHO DPDCH/DPCCH ĐƯỜNG LÊN.....................................................19
HÌNH 2.4 QUÁ TRÌNH TRUY NHẬP NGẪU NHIÊN RACH..................................................................................19
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 4
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI
ĐỘNG VÀ UMTS
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.1 Tổng quan hệ thống UMTS.
-Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba được xây dựng với mục đích
cung cấp cho một mạng di động toàn cầu với các dịch vụ phong phú bao gồm
thoại, nhắn tin, internet và dữ liệu băng rộng.
- Tại Châu Âu hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba đã được tiêu chuẩn
hóa bởi học viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI: European
Telecommunications Standard Institute) phù hợp với tiêu chuẩn ITM-2000 của
ITU (InternationalTelecommunication Union).
- Hệ thống có tên là UMTS (Universal Mobile TelecommunicationSystem).
UMTS được xem là hệ thống kế thừa của hệ thống GSM, nhằm đáp ứng các yêu
cầu phát triển của các dịch vụ di động và ứngdụng internet với tốc độ truyền dẫn
lên tới 2 Mbps và cũng cấp một tiêu chuẩn chuyển vùng toàn cầu.
- UMTS được phát triển bởi Third Generation PartnershipProject (3GPP) là
dự án phát triển chung của nhiều cơ quan tiêuchuẩn hóa (SDO) như: ETSI (Châu
Âu), ARIB/TCC (Nhật Bản), ANSI (Mỹ), TTA (Hàn Quốc) và CWTS (Trung
Quốc).
- Hội nghị vô tuyến thế giới năm 1992 đã đưa ra các phổ tần số dùng cho
hệ thống UMTS:+ 1920 ÷ 1980 MHz và 2110 ÷ 2170 MHz dành cho các
ứngdụng FDD (Frequency Division Duplex: Ghép kênh theo tần số) đường lên
và đường xuống, khoảng cách kênh là 5MHz.+ 1900 ÷ 1920 MHz và 2010 ÷
2025 MHz dành cho các ứng dụng TDD (Time Division Duplex: Ghép kênh
theo tần số), khoảngcách kênh là 5MHZ.+ 1980 ÷ 2010 MHz và 2170 ÷ 2200
MHz: Đường xuống và đường lên vệ tinh.
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 5
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
Hình 1.1 các phổ tần dung trong UMTS
1.1.2 Mạng truy nhập vô tuyến.
Hình 1.2 kiến trúc tống quát của một mạng 3G sử dụng công nghệ WCDMA
Mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN: UMTS Terestrial Radio Access
Network): Có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đến truy nhập vô
tuyến. Kiến trúc ban đầu của mạng 3G có thể sử dụng hai kiểu mạng truy nhập
vô tuyến. Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy nhập WCDMA được gọi là
UTRAN. Kiểu thứ hai sử dụngcông nghệ đa truy nhập TDMA được gọi là
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 6
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
GERAN (GSM EDGERadio Access Network: Mạng truy nhập vô tuyến dựa
trêncông nghệ EDGE của GSM).
1.1.3 Các loại lưu lượng và dịch vụ của mạng 3G WCDMA hỗ trợ.
WCDMA UMTS cung cấp các loại dịch vụ xa (teleservices) dịch vụ điện
thoại hoặc bản tin ngắn (SMS) và các loại dịch vụ mang (bearer service: Một
dịch vụ viễn thông cung cấp khả năng truyền tín hiệu giữa hai giao diện người
sử dụng - mạng). Vì thế,nói chung mạng 3G hỗ trợ các dịch vụ truyền thông đa
phương tiện. Do đó với mỗi kiểu lưu lượng cần đảm bảo một mức QoS nhất
định tùy theo ứng dụng của dịch vụ. QoS ở hệ thống WCDMA UMTS được
phân loại như sau:
- Loại hội thoại (Thoại, thoại thấy hình): Thông tin tương tác yêu cầu trễ nhỏ.
- Loại luồng (đa phương tiện, video theo yêu cầu): Thông tin một chiều đòi hỏi
dịch vụ luồng với trễ nhỏ.
- Loại tương tác (duyệt web, trò chơi qua mạng, truy nhập cơ sở dữ liệu..): Đòi
hỏi trả lời trong một thời gian nhất định và tỉ lệ lỗi thấp.
- Loại cơ bản (thư điện tử, SMS, tải dữ liệu xuống): Đòi hỏi các dịch vụ nỗ lực
nhất được thực hiện trên nền cơ sở.
- Vùng phủ sóng của mạng WCDMA UMTS được chia thành bốn vùng với các
tốc độ bít Rb phục vụ như sau:
+ Vùng 1: Vùng trong nhà, ô pico, Rb ≤ 2 Mbps
+ Vùng 2: Vùng thành phố, ô micro, Rb ≤ 384 Kbps
+ Vùng 3: Vùng ngoại ô, ô macro, Rb ≤ 144 Kbps+ Vùng 4: Toàn cầu, Rb
= 12,2 Kbps
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 7
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
HÌNH 1.3 VÙNG PHỦ SÓNG CỦA HỆ THỐNG UTMS
Mạng UMTS R3 có hỗ trợ cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Tốc
độ thông tin lên tới 384 Kbps trong miền chuyển mạch kênh và 2 Mbps trong
miền chuyển mạch gói. Các kết nối tốc độ cao này đảm bảo cung cấp một tập
các dịch vụ mới cho người sử dụng di động gồm: Điện thoại có hình (hội nghị
Video) âm thanh chất lượng cao (CD) và tốc độ truyền cao tại đầu cuối. Mạng
UMTS R3 gồm ba phần chính đó là: Thiết bị di động (UE: User Equipment),
mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS(UTRAN: UMTS Terrestrial Radio
Network) và mạng lõi (CN: Core Network).
1.1.4 Thiết bị người sử dụng.
Thiết bị người sử dụng (UE): Là đầu cuối mạng UMTS của người sử
dụng. là phần có nhiều thiết bị nhất và sự phát triển của nó sẽ ảnh hưởng lớn lên
các ứng dụng và các dịch vụ khả dụng.Thiết bị đầu cuối (TE: Terminal
Equipment): Trong mạng 3G, thiết bị đầu cuối không đơn thuần dành cho điện
thoại mà còn cung cấp dịch vụ số liệu mới.Thiết bị di động (ME: Mobile
Equipment): Là đầu cuối vô tuyến để giao tiếp với mạng qua đường vô
tuyến.Modun nhận dạng thuê bao UMTS (USIM: UMTS Subcriber Identity
Modulo) Là một thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng thuê bao. USIM chứa
các hàm và số liệu cần để nhận dạng, nhận thực thuê bao và có thể giữ các khóa
nhận thực cùng một số thông tin thuê bao cần thiết cho thiết bị đầu cuối. Người
sử dụng phải tự mình nhận thực đối với USIM bằng cách nhập mã PIN. Điều
này đảm bảo rằng chỉ người sử dụng đích thực mới được truy nhập UMTS, và
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 8
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
mạng cũng chỉ cung cấp dịch vụ cho người nào sử dụng đầu cuối dựa trên nhận
dạng USIM được đăng ký.
1.1.5 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS.
Mạng truy nhập vô tuyến UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrial Radio
Access Netwok): Là mạng liên kết giữa người sử dụng và mạng lõi. Nó bao gồm
một hay nhiều hệ thống con mạng vô tuyến RNS (Radio Network Subsystem),
trong một RNS gồm một RNC và gồm một hay nhiều nút B (node B).UTRAN
được định nghĩa giữa hai giao diện: Giao diện Iu giữa UTRAN và mạng lõi
(CN) gồm hai phần là IuPS cho miềnchuyển mạch gói và IuCS cho miền chuyển
mạch kênh và giao diện Uu giữa UTRAN và thiết bị người dùng (UE).
* Các đặc tính chính của UTRAN:
- Hỗ trợ UTRAN và tất cả các chức năng liên quan. Đặc biệt là các ảnh
hưởng chính lên việc thiết kế là yêu cầu hỗ trợ chuyển giaomềm (một đầu cuối
kết nối qua hai hay nhiều ô tích cực) và các thuật toán quản lý tài nguyên đặc
thù WCDMA.
- Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh và
chuyển mạch gói bằng một ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến duy nhất và
bằng cách sử dụng một giao diện để kết nối từ UTRAN đến cả hai vùng PS và
CS của mạng lõi.
- Đảm bảo tính chung nhất với GSM khi cần thiết.
- Sử dụng truyền tải ATM là cơ chế truyền tải chính ở UTRAN.
* Hai thành phần của UTRAN là bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) và node
B.
Bộ điều khiển mạng vô tuyến
Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC: Radio Network Controller): Là một
phần tử mạng, chịu tránh nhiệm cho mộthay nhiều trạm gốc và điều khiển tài
nguyên cho chúng. Đây cũng chính là điểm truy nhập dịch vụ mà UTRAN cung
cấp cho mạng lõi (CN). Nó được nối đến CN bằng hai kết nối, một cho miền
chuyển mạch gói đến SGSN và một đến chuyển mạch kênh đến MSC.
* Các chức năng chính của RNC:
- Điều khiển tài nguyên vô tuyến
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 9
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
- Cấp phát kênh
- Thiết lập điều khiển công suất
- Điều khiển công suất vòng hở
- Điều khiển chuyển giao
- Phân tập Macro
- Mật mã hóa
- Báo hiệu quảng bá
Node B
Trong hệ thống UMTS, trạm gốc được gọi là node B và nhiệm vụ của nó
là thực hiện kết nối vô tuyến vật lý giữa đầu cuối với nó. Nó nhận tín hiệu trên
giao diện Iub từ RNC và chuyển nó vào tín hiệu vô tuyến trên giao diện Uu. Nó
cũng thực hiện một số thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến cơ sở như “điều
khiển công suất vòng trong”.Tính năng này là để phòng ngừa vấn đề gần xa,
nghĩa là khi tất các đầu cuối đều phát cùng một công suất, thì các đầu cuối gần
node B nhất sẽ che lấp tín hiệu từ các đầu cuối ở xa. Node B kiểm tra công suất
thu từ các đầu cuối khác nhau và thông báo cho chúng giảm công suất hoặc tăng
công suất sao cho node B luôn thu được công suất như nhau tại tất cả các đầu
cuối.
các dịch vụnào được cung cấp và các dịch vụ nào bị từ chối, thông tin
chuyểnhướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi.
1.2 KIẾN TRÚC MẠNG DỊCH CHUYỂN TỪ GMS SANG UMTS.
Phần này giới thiệu chiến lược dịch chuyển từ GSM sang UMTS của hãng
Alcatel. Hãng này dự kiến sẽ phát triển mạng truy nhập RAN từ GSM lên
UMTS theo ba phát hành là: 3GR1, 3GR2 và 3GR3.
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 10
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
1.2.1 Phát hành 3GR1: Kiến trúc mạng UMTS chồng lấn.
Hình 1.4 kiến trúc tồn tại đồng thời GSM và UMTS
Phát hành 3GP1 dựa trên phát hành của 3GPP vào tháng 3 và các đặc tả kỹ
thuật vào tháng 6 năm 2000. Phát hành đầu của 3GR1 chỉ hỗ trợ UTRA-FDD và
sẽ được triển khai chồng lấn lên GSM. Chiến lược dịch chuyển từ GSM sang
UMTS phát hành 3GR1 được chia thành ba giai đoạn được ký hiệu là R1.1,
R1.2 và R1.3 (R: Release - phát hành). Trong các phát hành này các phần cứng
và các tính năng mới được đưa ra. Các node B được gọi là MBS (Multistandard
BaseStation: Trạm gốc đa tiêu chuẩn).
1.3 PHÁT HÀNH 3GR2: TÍCH HỢP CÁC MẠNG UMTS VÀ GSM.
Trong giai đoạn triền khai UMTS thứ hai sự tích hợp đầu tiên giữa hai
mạng sẽ được thực hiện bằng cách đưa ra các thiết bị đa tiêu chuẩn như: Node B
kết hợp BTS và RNC kết hợp BSC Cácchức năng khai thác và bảo dưỡng mạng
vô tuyến cũng có thể đượcthực hiện chung bởi cùng một OMC. Kiến trúc mạng
RAN tích hợp của giai đoạn hai (hình 1.9)
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 11
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
Hình 1.5 kiến trúc mạng RAN tích hợp 3GR2
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 12
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
CHƯƠNG 2 - GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CỦA MẠNG WCDMA
UMTS
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG.
Hệ thống WCDMA UMTS là một trong các tiêu chuẩn của IMT-2000 nhằm
phát triển của GSM để cung cấp các khả năng cho thế hệ ba. WCDMA UMTS
sử dụng mạng đa truy nhập vô tuyến trên cơ sở công nghệ WCDMA và mạng lõi
được phát triển từ GSM/GPRS. WCDMA có thể có hai giải pháp cho giao diện
vôtuyến:
- Ghép song công phân chia theo tần số (FDD: FrequencyDivision Duplex)
- Ghép song công phân chia theo thời gian (TDD: Time DivisionDuplex)
Giải pháp FDD sử dụng hai băng tần 5 MHz với hai song mang phân cách
nhau 190 MHz: Đường lên có băng tần nằm trong dải phổ từ 1920 MHz đến
1980 MHz, đường xuống có băng tần nằm trong dải phổ từ 2110 MHz đến 2170
Mhz. Độ rộng băng danh định là 5 MHz, ta cũng có thể chọn độ rộng băng từ
4,4 MHz đến 5 MHz với nấc tăng là 200 KHz. Việc chọn độ rộng băng đúng đắn
cho phép tránh được nhiễu giao thoa nhất là khi khối 5 MHz tiếp theo thuộc nhà
khai thác khác.
Giải pháp TDD sử dụng các tần số nằm trong dải 1900 -1920 MHz và từ 2010
- 2025 MHz, ở đây đường lên và đường xuống sử dụng chung một băng tần.
WCDMA sử dụng phương pháp trải phổ chuỗi trực tiếp với tốc độ chip là 3,84
Mcps. Trong WCDMA mạng truy nhập vô tuyến được gọi là UTRAN (UMTS
Terrestrial Radio AccessNetwork).
Các phần tử của UTRAN rất khác với các phần tử ở mạng truy nhập vô tuyến
của GSM. Vì thế khả năng sử dụng lại các BTS vàBSC của GSM là rất hạn chế.
Một số nhà sản xuất cũng đã có kế hoạch nâng cấp các BTS của GSM cho
WCDMA họ sẽ thay thế một số bộ thu phát BTS từ GSM và thay vào đó các bộ
thu phát mớicho WCDMA. Một số ít nhà sản suất còn lập kế hoạch xa hơn.Họ
chế tạo các BSC đồng thời cho cả GSM và WCDMA. Tuy nhiên đa phần các
nhà sản suất phải thay thế GSM BSC bằng RNC mới cho WCDMA.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 hiện có
để hỗ trợ đồng thời WCDMA và GSM.
2.2 KIẾN TRÚC NGĂN XẾP GIAO THỨC CỦA GIAO DIỆN VÔ TUYẾN.
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 13
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
Kiến trúc giao diện vô tuyến của WCDMA trên hình 3.1. Ngăn xếp giao thức
của giao diện vô tuyến bao gồm 3 lớp giao thức:
- Lớp vật lý (L1): Đặc tả các vấn đề liên quan đến giao diện vô tuyến như
điều chế và mã hóa, trải phổ..
- Lớp liên kết nối số liệu (L2): Lập khuôn số liệu vào các khối số liệu và
đảm bảo truyền dẫn tin cậy giữa các nút lân cận hay các thực thể đồng cấp
- Lớp mạng (L3): Đặc tả đánh địa chỉ và định tuyến
Hình 2.1 kiến trúc giao thức của giao diện vô tuyến WCDA
Lớp 3 và RLC được chia thành hai mặt phẳng: Mặt phẳng điều khiển (CPlane) và mặt phẳng người sử dụng (U-Plane). PDCP và BMC chỉ có ở mặt
phẳng U.
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 14
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
Trong mặt phẳng C lớp 3 bao gồm RRC (Radio resourceControl: Điều khiển
tài nguyên vô tuyến) kết cuối tại RAN và các lớp con cao hơn: MM
(MobilityManagement)
và CC (Connection
Management), GMM
(GPRSMobility Management), SM (Session Management) kết cuối tại mạnglõi
(CN).
Lớp 2 được chia thành các lớp con: MAC (Medium AccessControl: Điều khiển
truy nhập môi trường) và RLC (Radio link Control: điều khiển liên kết), PDCP
(Packet Data ConvergenceProtocol: Giao thức hội tụ số liệu gói) và
BMC(Broadcast/Multicast Control: Điều khiển quảng bá/ đa phương ).
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 hoá (mã định kênh) và pha (chỉ cho
đường lên). Các kênh được sử dụng vật lý 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.
2.3 CÁC KÊNH CỦA WCDMA.
Các kênh của WCDMA được chia thành các loại kênh sau đây:
- Kênh vật lý (PhCH): Kênh mang số liệu trên giao diện vô tuyến.Mỗi
PhCH có một trải phổ mã định kênh duy nhất để phân biệt với kênh khác. Một
người sử dụng tích cực có thể sử dụng các PhCH riêng, chung hoặc cả hai. Kênh
riêng là kênh PhCH dành riêng cho một UE còn kênh chung được chia sẻ giữa
các UE trong một ô.
- Kênh truyền tải (TrCH): Kênh do lớp vật lý cung cấp cho lớp 2 để truyền
số liệu. Các kênh TrCH được sắp xếp lên các PhCH.
- Kênh Logic (LoCH): Kênh được lớp con MAC của lớp 2 cung cấp cho
lớp cao hơn. Kênh LoCH được xác định bởi kiểu thông tin mà nó truyền.
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 15
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
2.4 KÊNH VẬT LÝ.
2.4.1 Các kênh vật lý.
hình 2.2 các kênh của lớp vật lý
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 vậtlý số liệu riêng) và DPCCH (Dedicated
Physical Control Channel: Kênh vật lý điều khiển riêng). Trên đường xuống
DPDCH và DPCCH được ghép theo thời gian với ngẫu nhiên hóa phức còn trên
đường lên được ghép mã I/Q với ngẫu nhiên hóa phức.
DPDCH (Dedicated Physical Data Channel: Kênh vật lý số liệuriêng) Khi sử
dụng DPCH mỗi UE được ấn định ít nhất một DPDCH.Kênh được sử dụng để
phát số liệu người sử dụng từ lớp cao hơn.
DPCCH (Dedicated Physical Control Channel: Kênh vật lý điều khiển riêng)
Khi sử dụng DPCH, mỗi UE chỉ được ấn định một DPCCH. Kênh được sử dụng
để điều khiển lớp vật lý của DPCH. DPCCH là kênh đi kèm với DPDCH.
CPICH (Common Pilot Channel: Kênh hoa tiêu chung) Kênh chung đường
xuống. Có hai kiểu kênh CPICH: P-CPICH (Primary CPICH: CPICH sơ cấp) và
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 16
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
S-CPICH (SecondaryCPICH: CPICH thứ cấp). P-CPICH đảm bảo tham chuẩn
nhất quáncho toàn bộ ô để UE thu được SCH. Kênh S-CPICH đảm bảo tham
khảo nhất quán chung trong một phần ô hoặc đoạn ô cho trường hợp sử dụng
anten thông minh có búp sóng hẹp.
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
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. Được sử dụng để truyền PCH và FACH.
SCH (Synchrronization Channel: Kênh đồng bộ) Kênh chung đường xuống. Có
hai kiểu kênh SCH: SCH sơ cấpvà SCH thứ cấp. Mỗi ô chỉ có một SCH sơ cấp
và thứ cấp. Được sử dụng để tìm ô.
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.
PRACH (Physical Random Access Channel: Kênh vật lý truy nhậpngẫu nhiên)
Kênh chung đường lên. Được sử dụng để mang kênh truyền tải RACH.
PCPCH (Physical Common Packet Channel: Kênh vật lý gói chung) Kênh
chung đường lên. Được sử dụng để mang kênh truyền tải CPCH.
AICH (Acquisition Indication Channel: Kênh chỉ thị bắt) Kênh chung đường
xuống đi cặp với PRACH. Được sử dụng để điều khiển truy nhập ngẫu nhiên
của PRACH.
PICH (Page Indication Channel: Kênh chỉ thị tìm gọi) Kênh chung đường
xuống đi cặp với S-CCPCH (khi kênh nàymang 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.
CSICH (CPCH Status Indicator 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.
CD/CA-ICH (CPCH Collision Detection/ Channel AssignmentIndicator
Channel: Kênh chỉ thị phát hiện va chạm CPCH/ ấn định kênh): Kênh chung
đường xuống đi cặp với PCPCH. Được sử dụng để điều khiển va chạm PCPCH
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 17
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
2.4.2 Các kênh đường lên.
2.4.2.1 Cấu trúc kênh DPDCH và DPCCH.
DPCCH sử dụng cấu trúc khe với 15 khe trên một khung vô tuyến 10ms. Một
khe thời gian có độ lâu là 2560 chip. Điều này dẫn đến 2560 chip sẽ có độ rộng
là 666 µs. Như vậy độ rộng khe rất gần với độ rộng khe bằng 577 µs. Mỗi khe
gồm bốn trường dành cho các bit hoa tiêu, TFCI (chỉ thị kết hợp khuôn dạng),
các bit điều khiển công suất phát (TPC: Transmit Power Control) và các bit
thông tin phản hồi (FBI: Feedback Information). Các bit FBI được sử dụng khi
sử dụng phân tập phát vòng kín ở đường xuống. Có tất cả 6 cấu trúc khe cho
DPCCH đường lên. Có các tùy chọn sau: 0,1 hay hai bit cho FBI và có hoặc
không có các bit TFCI. Các bit hoa tiêu và TPC luôn luôn có mặt và số bit của
chúng được thay đổi để luôn sử dụng hết khe DPCCH. Hình 3.3 cho thấy cấu
trúc khung của các kênh vật lý riêng đường lên, mỗi khung có độ dài 10ms được
chia thành 15 khe, mỗi khe dài Tslot = 2560 chip,tương ứng với một chu kỳ điều
khiển công suất.
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 18
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
Hình 2.3 cấu trúc khung vô tuyến cho DPDCH/DPCCH đường lên
2.4.2.2 Cấu trúc kênh PRACH và kênh PCPCH
a. Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý (PRACH)
Hình 2.4 quá trình truy nhập ngẫu nhiên RACH
b. Kênh gói chung vật lý (PCPCH).
Kênh gói chung vật lý (PCPCH) được sử dụng để mang CPCH và đây là
sự mở rộng của RACH. Sự khác biệt chủ yếu so với truyền số liệu ở RACH là
kênh này có thể dành trước nhiều khung, và có sử dụng điều khiển công suất
(điều này không cần thiết đối với RACH vì nó chỉ sử dụng một hoặc hai khung).
CPCH đi cặp với DPCCH đường xuống để cung cấp thông tin điều khiển công
suất nhanh. Ngoài ra mạng cũng có một tùy chọn để thông báo cho các đầu cuối
phát hiện các tiền tố điều khiển công suất trước khi phát thực sự.
2.4.3 Các kênh đường xuống
2.4.3.1 Cấu trúc kênh riêng đường xuống (DPCH).
Kênh riêng đường xuống (DCH) được phát trên kênh vật lý riêng đường
xuống. Chỉ có một kiểu kênh vật lý đường xuống.
Kênh vật lý riêng đường xuống (DPCH đường xuống). Trong một kênh
DPCH đường xuống, số liệu riêng được tạo ra bởi lớp hai và các lớp trên, nghĩa
là kênh truyền tải riêng (DCH) được ghép kênh theo thời gian với thông tin điều
khiển được tạo ra ở lớp một(các bit hoa tiêu, các lệnh điều khiển công suất phát
TPC vàmột TFCI tùy chọn). DPCH đường xuống có thể được coi như là ghép
kênh theo thời gian của hai kênh DPDCH và DPCCH như đường lên. UTRAN
sẽ quyết định có phát TFCI hay không và nếu được quyết định thì tất cả các UE
phải hỗ trợ việc sử dụng TFCI ở đường xuống.
2.4.3.2 Các kênh vật lý chung đường xuống.
a. Kênh hoa tiêu chung (CPICH).
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 19
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
CIPCH là kênh vật lý đường xuống có tốc độ cố định (30 kbps, SF = 256) để
mang chuỗi bit/ký hiệu được định nghĩa trước.
b. Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp (P-CCPCH) .
P-CCPCH là các kênh vật lý đường xuống tốc độ cố định (30 kbps, SF = 256)
được sử dụng để mang BCH.Cấu trúc khung của P-CCPCH .Cấu trúc khung này
khác với DPCH đường xuống ở chỗ không có lệnh TPC, TFCIvà các bit hoa
tiêu. P-CCPCH không được phát trong 256 chip đầu của từng khe. Trong
khoảng thời gian này SCH sơ cấp và thứ cấp được phát
c. Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp (S-CCPCH).
S-CCPCH được sử dụng để mang thông tin FACH và PCH. Có hai kiểu SCCPCH: Kiểu có TFCI và kiểu không có TFCI. UTRAN xác định có phát TFCI
hay không, nếu có các UE phải hỗ trợ việc sử dụng TFCI. Tập các tốc độ cũng
giống như đối với DPCH đường xuống.
d. Kênh đồng bộ (SCH).
Kênh đồng bộ (SCH) là tín hiệu đường xuống được sử dụng để tìmô. SCH
gồm hai kênh con: SCH sơ cấp và thứ cấp. Các khung 10 ms của SCH sơ cấp và
thứ cấp được chia thành 15 khe, mỗi khe dài 2560 chip. SCH thứ cấp gồm phát
lặp 15 chuỗi các mã được điều chế có độ dài 256 chip. Các mã đồng bộ thứ cấp
(SSC) được phát đồng thời với SCH sơ cấp. SSC được ký hiệu csi,k, trong đó i
= 1, 2, .., 64 là con số của nhóm mã dài 256. Chuỗi này ở SCH là thứ cấp chỉ thị
mã ngẫu nhiên đường xuống của ô thuộc nhóm mã này.
e. Kênh vật lý dùng chung đường xuống (PDSCH.)
Kênh vật lý dùng chung đường xuống (PDSCH) được sử dụng để mang kênh
dùng chung đường xuống. Kênh này được nhiềun gười sử dụng dùng chung trên
cơ sở ghép kênh mã. Vì DSCH luôn liên kết với DCH nên PDSCH luôn liên kết
với DPCH. Cấu trúc khung vô tuyến và khe thời gian của PDSCH .Có hai
phương pháp báo hiệu để thông báo cho UE về việc có số liệu cần giải mã trên
DSCH: Hoặc bằng trường TFCI hoặc bằng báo hiệu lớp cao.
f. Kênh chỉ thị bắt (AICH).
Kênh chỉ thị bắt (AICH: Acquisition indicator Channel) là một kênh vật lý
được sử dụng để mang các chỉ thị bắt. Chỉ thị bắt AIs tương ứng với chữ ký s
trên kênh PRACH hoặc PCPCH.
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 20
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
Lưu ý rằng đối với PCPCH, AICH hoăc tương ứng tiền tố truy nhập hoặc tiền
tố CD. AICH tương ứng tiền tố truy nhập là AP-AICHcòn AICH tương ứng tiền
tố CD là CD-AICH. AP-AICH và CD-AICH sử dụng các mã định kênh khác
nhau.
Cấu trúc của AICH, AICH gồm một chuỗi lặp của 15 khe truy nhập liên tiếp
(AS: Time Slot), mỗi khe dài 40 bit. Mỗi khe gồm hai phần: Phần chỉ thị bắt
(AI) gồm 32 ký hiệu giá trị thực a0,…, a31 và một phần không sử dụng gồm 8
ký hiệu giá trị thực a32,…, a39 Kênh có hệ số trải phổ bằng 256.
g. Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH).
Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH) là kênh vật lý tốc độ cố định(SF= 256) được sử
dụng để mang các chỉ thị tìm gọi (PI) luôn liên kết với S-CCPCH mà ở đó kênh
PCH được sắp xếp lên.Một khung PICH dài 10 ms chứa 300 bit (b0, b1,…,
b299). Trong số đó, 288 bit (b0,b1,…, b287) được sử dụng để mang các chỉ thị
tìm gọi và 12 bit còn lại (b288,b289,…, b299) không được định nghĩa.
2.5 CÁC KÊNH TRUYỀN TẢI
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.
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)
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.
PCH (Paging Channel: Kênh tìm gọi) Kênh chung dường xuống để phát các
tín hiệu tìm gọi
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 thấp của người sử dụng.
CPCH (Common Packet Channel: Kênh gói chung) Kênh chung đường lên
để phát số liệu người sử dụng. áp dụngtrong truy nhập ngẫu nhiên và được sử
dụng trước hết để truyền số liệu cụm.
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 21
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
DSCH (Dowlink 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.
2.6 KÊNH LOGIC
2.6.1 Các kênh điều khiển.
Các kênh điều khiển (CCH: Control Channel) có chức năng để truyền thông
tin điều khiển, bao gồm các kênh:
BCCH (Broadcast Control Channel: Kênh điều khiển quảng bá): Kênh đường
xuống để phát quảng bá thông tin hệ thống.
PCCH (Paging Control Channel: Kênh điều khiển tìm gọi): Kênh đường
xuống để phát quảng bá thông tin tìm gọi
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.
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.
2.6.2 Các kênh lưu lượng
Các kênh lưu lượng (TCH: Traffic Channel) có chức năng để truyền thông tin
của người sử dụng, bao gồm các kênh:
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. DTCH
có thể tồn tại cả ở đường lên lẫn đường xuống.
CTCH (Common Traffic Channel: Kênh lưu lượng chung): Kênhmột chiều
điểm 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.
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 22
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu và tìm hiểu em cảm thấy hệ thống UMTS là
một hệ thống khá hấp dẫn không phải ngày một ngày hai mà có thể tìm hiểu hết
được bài làm của em chỉ là tìm hiểu về một phần nhỏ của hệ thống mà thôi. Tuy
là nó sẽ không được đầy đủ cho lắm nhưng em mong thầy cô giúp đỡ và chỉ bảo
để bài làm của em hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn !!!
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 23
THÔNG TIN DI ĐỘNG – GVHD: Dương Hữu Ái
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
Đà Nẵng, ngày tháng
năm 2016
Giảng viên
Trần Đức Vương – CCVT07A021
Trang 24
