›
›

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba - CDMA 2000

doc 228 trang ngocly 870
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba - CDMA 2000", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • doche_thong_thong_tin_di_dong_the_he_thu_ba_cdma_2000.doc

Nội dung text: Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba - CDMA 2000

  1. Tài liệu Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba - CDMA 2000 1
  2. Phần I HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ BA – CDMA2000. Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ BA. 1.1Yêu cầu chung đối với hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba. Sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ số liệu mà IP đã đặt ra các yêu cầu mới đối với công nghiệp viễn thông di động, Thông tin di động thế hệ thứ hai mặc dù sử dụng công nghệ số nhưng vì là hệ thống băng hẹp và được xây dựng trên cơ chế chuyển mạch kênh nên không thể đáp ứng được các dịch vụ mới này. Trong bối cảnh đó ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hoá hệ thống thông tin di động thế hệ ba với tên gọi là IMT-2000. IMT-2000 đã mở rộng ra đáng kể khả năng cung cấp dịch vụ cho phép sử dụng nhiều phương tiện thông tin. Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưng đồng thời đảm bảo sự phát triển liên tục của thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) vào những năm 2000. Thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) xây dựng trên cơ sở IMT-2000 đã được đưa vào phục vụ từ năm 2001. Các hệ thống 3G sẽ cung cấp rất nhiều dịch vụ viễn thông bao gồm : tiếng, số liệu tốc độ bit thấp và bit cao, đa phương tiện, video cho người sử dụng làm việc cả ở công cộng lẫn tư nhân Tiêu chí chung để xây dựng IMT-2000 như sau: 2
  3. Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2Ghz như sau: . Đường lên: 1885-2025 MHz. . Đường xuống: 2110-2200 MHz Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các hình loại thông tin vô tuyến: . Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến. . Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông. Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: . Trong công sở. . Ngoài đường. . Trên xe. . Vệ tinh. Có thể hỗ trợ các dịch vụ như : Môi trường gia đình ảo (VHE:Virtual Home Environment) trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng toàn cầu. Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyển mạch kênh và số liệu chuyển mạch gói. Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện. 3
  4. Môi trường hoạt động của IMT – 2000 được chia thành bốn vùng với tốc độ bit R phục vụ như sau: . Vùng 1:trong nhà, ô pico, Rb≤2Mbps. . Vùng 2: thành phố, ô micro, Rb≤384Mbps. . Vùng 3: ngoại ô, ô macro, Rb≤144Mbps. . Vùng 4: toàn cầu, Rb=9,6Mbps. Có thể tổng kết các dịch vụ do IMT-2000 cung cấp ở bảng 1.1 . Bảng 1.1 Phân loại các dịch vụ ở IMT – 2000 Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết Dịch vụ di Di động đầu cuối/di động cá nhân/di động động dịch vụ Dịch vụ di động Dịch vụ thông Theo dõi di động/theo dõi di động thông minh tin định vị Dịch vụ Dịch vụ âm - Dịch vụ âm thanh chất lượng cao(16-64 4
  5. viễn thanh kbit/s) thông - Dịch vụ truyền thanh AM(32-64 kbit/s). - Dịch vụ truyền thanh AM(64-384 kbit/s) - Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình. - Dịch vụ số liệu tốc độ tương đối cao(144 Dịch vụ số liệu kbit/s-2 Mbit/s). - Dịch vụ số liệu tốc độ cao(≥2 Mbit/s) - Dịch vụ Video(384 kbit/s) Dịch vụ đa - Dịch vụ ảnh động(384 kbit/s-2 Mbit/s). phương tiện - Dịch vụ ảnh động thời gian thực(≥2 Mbit/s) Dịch vụ Internet đơn Dịch vụ truy nhập Web(384 kbit/s-2Mbit/s) giản Dịch vụ Dịch vụ Internet Internet thời Dịch vụ Internet(384 kbit/s-2 Mbit/s) gian thực Dịch vụ Website đa phương tiện thời gian Dịch vụ thực (≥2Mbit/s) internet đa 5
  6. phương tiện Hiện nay hai tiêu chuẩn đã được chấp thuận cho IMT-2000 là: . W-CDMA được xây dựng trên cơ sở cộng tác của Châu Âu và Nhật Bản. . Cdma2000 do Mỹ xây dựng. Bảng 1.2 so sánh các thông số giao diện vô tuyến ở hai tiêu chuẩn này. Ký hiệu: . OCQPSK (HPSK): Orthogonal Complex Quadrature Phase Shift Keying (Hybrid PSK) - khoá dịch pha cầu phương pha trực giao phức (PSK lai). . CS-ACELP: Conjugate Structure-Algebraic Code Excited Linear Prediction-Dự báo tuyến tính kích thích theo mã đại số - cấu trúc liên hợp. 6
  7. . EVRC: Enhanced Variable Rate Coder - Bộ mã hoá tốc độ thay đổi cải tiến. Bảng 1.2 các thông số giao diện vô tuyến của W-CDMA và cdma2000. W-CDMA CDMA2000 Sơ đồ đa DS-CDMA CDMA đa sóng mang truy nhập băng rộng 5/10/15/20 1,25/5/10/15/20 MHz Độ rộng (Hệ thống CDMA2000 1X băng tần đang được triển khai ở Hàng Quốc sử dụng băng tần 1700 MHz) Tốc độ chip 1,28/3,84/7,68/11,52/15, 1,2288/3,6864/11,0592/14,74 36. 56 (µchip) 7
  8. Độ dài khung 10 5/20 ms Đồng bộ Dị bộ / đồng bộ Đồng bộ giữa các BTS Điều chế đường QPSK/BPSK QPSK/BPSK lên/đường xuống QPSK/OCQPSK(HPSK) QPSK/OCQPSK(HPSK)_khó Trải phổ đường a lên/đường xuống dịch pha cầu phương trực giao phức. CS-ACELP/(AMR) EVRC(Bộ mã hóa tốc độ thay Vocoder đổi cải tiến), QCELP (13 kbit/s) Tổ chức 3GPP2/TIA/TTA/ARIB tiêu chuẩn 3GPP/ETSI/ARIB Mô hình tổng quát của mạng IMT – 2000 dược cho ở hình 1.1 8
  9. Vùng thiết bị đầu cuối Vùng mạng truy nhập Mạng lõi TE -Phát quảng bá Mạng lõi di động thông tin truy -Điều khiển nhập hệ thống cuộc gọi -Phát và thu vô -Điều khiển TE UI tuyến chuyển mạch di động -Điều khiển dịch vụ truy nhập vô -Điều khiển tài tuyến nguyên quy TE định di động -Quản lý dịch vụ -Quản lý vị trí TE UI -Quản lý nhận di động thực Vùng các dịch vụ Ký hiệu: Các dịch vụ TE: Thiết bị đầu cuối. ứng dụng UI: giao diện người sử dụng 9
  10. Hình 1.1 Mô hình mạng IMT – 2000 Các dạng máy đầu cuối bao gồm: Thoại cầm tay: . Tiếng: 8/16/32Kbps. . Cửa số liệu (chẳng hạn PCMCIA) Truyền dẫn số liệu bằng modem tiếng cho các tốc độ: 1,2kbps, 2,4kbps, 4,8kbps, 9,6kbps, 19,2kbps, 28,8kbps. 10
  11. Truyền dẫn số liệu số chuyển mạch theo mạch cho các tốc độ: 64kbps, 128kbps, đầu cuối video thấp hơn 2Mbps. Ảnh tĩnh (đầu cuối cho PSTN) Hình ảnh sách tay: được phân theo các cấp chất lượng (32/64/128kbps) Thoại có hình chất lượng cao với tốc độ không thấp hơn 128kbps. Đầu cuối giống như máy thu hình: . Đầu cuối kết hợp máy thu hình và máy tính. . Máy thu hình cầm tay có khả năng thu được MPEG. Đầu cuối số liệu gói . PC vở ghi có cửa thông tin cho phép: Điện thoại thấy hình. Văn bản, hình ảnh, truy nhập cơ sở dữ liệu video. Đầu cuối PDA . PDA tốc độ thấp. . PDA tốc độ trung bình hoặc cao. . PDA kết hợp với sách điện tử bỏ túi. Máy nhắn tin hai chiều. Sách điện tử bỏ túi có khả năng thông tin. 11
  12. 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 ITU IMT-2000 MSS IMT-2000 MSS Châu Âu GSM DECT IMT-2000 MSS IMT-2000 MSS Nhật Bản PHS IMT-2000 MSS IMT-2000 MSS Hàn Quốc PCS PCS IMT-2000 MSS IMT-2000 MSS 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 Hình 1.2 Phân bố tần số cho IMT-2000 1.2 Lộ trình phát triển từ các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai đến thế hệ ba. 1.2.1 Lịch trình nghiên cứu phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba. Công trình nghiên cứu của các nước Châu Âu cho W-CDMA đã bắt đầu từ các đề án CDMT(Code Division Multiple Testbed – phòng thí nghiệm đa truy 12
  13. nhập theo mã) va FRAMES ( Future Radio Multiple Access Scheme – Sơ đồ đa truy nhập vô tuyến tương lai) từ đầu thập niên 1990. Các dự án này cũng tiến hành thử nghiệm các hệ thống W-CDMA để đánh giá chất lượng đường truyền. Công tác tiêu chuẩn hoá chi tiết được thực hiện ở 3GPP. Dự kiến lịch trình triển khai được ở hình 1.3. Nhật Bản dự định đưa mạng W-CDMA vào khai thác năm 2001. Phát hành Kết thúc quá 3GPP 3GPP phát hành tiếp trình 99-12/99 IMT - 2000 Mạng 1998 1999 2000 2001 2002 Tiêu chuẩn Thử Nhật Bản mạng Châu Âu Châu Á Hình 1.3 Lịch trình nghiên cứu và đưa vào khai thác mạng W – CDMA. 13
  14. Ở Châu Âu và Châu Á, hệ thống W-CDMA dự định được đưa ra khai thác vào đầu năm 2002. Lịch trình ở hình 1.3 chỉ áp dụng cho chế độ FDD, chế độ TDD sẽ được đưa ra khai thác muộn hơn trên cơ sở phiên bản 3GPP2000. Lịch trình nghiên cứu phát triển 3GPP2 chia thành hai pha: Pha 1(1997 – 1999). . Nghiên cứu mẫu đầu tiên của hệ thống. . Năm 1997: Xây dựng tiêu chuẩn, xây dựng cấu trúc mẫu đầu tiên hệ thống và thiết kế các phương tiện thử nghiệm chung. . Năm 1998: tiếp tục xây dựng mẫu thử đầu tiên của hệ thống và các phương tiện thử nghiệm chung. . Năm 1999: Kiểm tra kết nối cho mô hình đầu tiên của hệ thống. Pha 2 (2000 – 2002). . Phát triển hệ thống với mục tiêu thương mại ở các nhà sản xuất hàng đầu. . Năm 2002: bắt đầu dịch vụ thương mại. 1.2.2 Lộ trình phát triển từ IS – 95 thế hệ hai đến cdma2000 thế hệ ba. Nhu cầu về truyền số liệu trong tương lai sẽ cho phep1 các nhà khai thác mạng thông tin di động cung cấp rất nhiều khả năng mới của mạng và các dịch vụ giá trị gia tăng trên cơ sở khai thác mạng hiện có và triển khai các hệ 14
  15. thống công nghệ tương lai. Cùng với Internet, Intranet đang trở thành một trong những hoạt động kinh doanh ngày càng quan trọng, một trong các hoạt động này là xây dựng các công sở vô tuyến để kết nối các cán bộ di động với công sở và xí nghiệp của họ. Ngoài ra sự xuất hiện các tiềm năng to lớn để thúc đẩy các công nghệ cung cấp thông tin trực tiếp đến các thiết bị vô tuyến sẽ tạo ra các luồng lợi nhuận mới cho các nhà khai thác các hệ thống thông tin di động. Mặc dù mạng cdmaOne (IS – 95) không phải là các mạng đầu tiên cung cấp truy nhập số liệu, nhưng đây là mạng được thiết kế duy nhất để truyền số liệu. Trước hết chúng xử lý truyền dẫn số liệu và tiếng theo cách rất giống nhau. Khả năng truyền dẫn tốc độ thay đổi có sẵn ở cdmaOne cho phép quyết định lượng thông tin cần phát, vì thế cho phép chỉ sử dụng tiềm năng mạng theo nhu cầu. Vì các hệ thống cdmaOne xử dụng truyền tiếng đóng gói trên đường trục ( các đường truyền dẫn từ MSc đến BTS chẳng hạn), nên các khả năng truyền số liệu gói đã có bên trong thiết bị. Công nghệ truyền dẫn số liệu gói của cdmaOne sử dụng giao thức số liệu gói tổ ong ( CDPD – Cellular Digital Packet Data) phù hợp với TCP/IP. Bổ sung truyền số liệu vào mạng cdma2000 sẽ cho phép nhà khai thác mạng tiếp tục sử dụng các phương tiện truyền dẫn, các phương tiện vô tuyến, cơ sở hạ tầng và các máy cấm tay sẵn có bằng cách đơn giản là nâng cấp phần mềm cho chức năng tương tác. Nâng cấp lên IS – 95B cho phép tăng tốc kênh để cung cấp tốc độ số liệu 64 – 115kbps và đồng thời cải thiện chuyển giao mềm và chuyển giao cứng giữa các tần số. Các nhà sản xuất đã công bố các khả năng số liệu gói, số liệu kênh và fax số trên các thiết bị cdmaOne của họ. 15
  16. IP di động (tiêu chuẩn Internet cho di động) là sự cải thiện cho các dịch vụ số liệu gói. IP di động cho phép người sử dụng duy trì kết nối số liệu liên tục và nhận được một địa chỉ ID khi di động giữa các bộ điều khiển trạm gốc (BSC) hay chuyển đến các mạng CDMA khác. Một trong các mục tiêu quan trọng của ITU-IMT – 2000 là tạo ra các tiêu chuẩn khuyến khích sử dụng một băng tần trên toàn cầu nhằm thúc đẩy ở mức dộ cao việc nhiều người thiết kế và hỗ trợ các dịch vụ. IMT – 2000 sẽ sử dụng các đầu cuối kích cỡ nhỏ, mở rộng nhiều phương tiện khai thác và triển khai cấu trúc mở cho phép đưa ra các công nghệ mới. Ngoài ra các hệ thống 3G hứa hẹn đem lại các dịch vụ tiếng vô tuyến có các mức chất lượng hữu tuyến đồng thời với tốc độ và dung lượng cần thiết để hỗ trợ đa phương tiện và các ứng dụng tốc độ cao. Các dịch vụ trên cơ sở định vị hỗ trợ cấp báo và các dịch vụ tiên tiến khác cũng được hỗ trợ. Sự phát triển của các hệ thống 3G sẽ mở cánh cửa cho mạch vòng thuê bao vô tuyến đối với PSTN và truy nhập mạng số liệu công cộng, đồng thời đảm bảo tiện lợi hơn các ứng dụng và các tiềm năng mạng, Nó cũng sẽ đảm bảo chuyển mạch toàn cầu, di động dịch vụ, ID trên cơ sở vùng, tính cước và truy nhập thư mục toàn cầu. Thậm chí có thể hi vọng công nghệ 3G cho phép kết nối mạng vệ tinh một cách liên tục. Một trong các yêu cầu kỹ thuật của cdma2000 là tương thích với hệ thống cũ cdmaOne về các dịch vụ tiếng, các cấu trúc báo hiệu và khả năng bảo mật.Giai đoạn một của cdma2000 hay IS – 2000 1x sử dụng độ rộng băng tần 16
  17. 1.25Mhz và truyền tốc độ số liệu đỉnh 144kbps cho các ứng dụng cố định hay di động. Giai đoạn hai của cdma2000 ( IS – 2000 3x) sẽ sử dụng độ rộng băng tần 5Mhz và có thể cung cấp tốc độ số liệu 144kbps cho các ứng dụng di động, xe cộ và 2Mbps cho các ứng dụng cố định. Các nhà công nghiệp dự đoán rằng giai đoạn cdma2000 3x sẽ dần tiến tới tốc độ 1Mbps cho từng kênh lưu lượng hay kênh Walsh. Bằng cách hợp nhất hay ghép hai kênh người sử dụng có thể đạt được tốc độ đỉnh 2Mbps là tốc độ đích của cdma2000. Sự khác nhau căn bản giữa giai đoạn một và giai đoạn hai của cdma2000 là độ rộng băng tần và tốc độ băng thông tổng hay khả năng tốc độ số liệu đỉnh. Giai đoạn hai sẽ đưa ra các khả năng đa phương tiện tiên tiến và đặt nền móng cho dịch vụ tiếng 3G phổ biến, các bộ mã hoá tiếng như VoiIP ( tiếng trên nền IP). Vì các tiêu chuẩn IS – 2000 1x và IS – 2000 3x phần lớn sử dụng chung các phần tử vô tuyến băng gốc, nên các nhà khai thác có thể thực hiện một bước tiến căn bản đến các khả năng đầy đủ của 3G bằng cách thực hiện IS – 2000 1x. Cdma2000 giai đoạn hai sẽ bao gồm các mô tả chi tiết về các giao thức báo hiệu, quản lý số liệu và các yêu cầu mở rộng từ vô tuyến 5Mhz đến 10Mhz và15Mhz trong tương lai. Bằng cách chuyển từ công nghệ giao diện vô tuyến IS – 95 cdma hiện nay sang IS – 2000 1x của tiêu chuẩn cdma2000, các nhà khai thác đạt được dung lượng tăng gấp đôi và có khả năng xử lýsố liệu gói đến 144kbps. Khả năng của cdma2000 giai đoạn một bao gồm lớp vật lý mới cho các cỡ kênh 1x và 3x1,25Mhz hỗ trợ các tuỳ chọn đường xuống trải phồ trực tiếp và đa sóng mang 3x, các định nghĩa cho 1x va 3x. Các nhà khai thác cũng sẽ được hưởng sự cải thiện dịch vụ tiếng với dung lượng tăng hai lần. 17
  18. Về phần tăng tuổi thọ của ắc – qui, giai đoạn một sẽ sử dụng kênh tìm gọi nhanh và truyền dẫn theo mở cổng phát 1/8 để tăng tuổi thọ ắc – qui lên hai lần so với hiện nay. Sự tăng cường chuyển giao cứng giữa 2G và 3G, tăng cường điều khiển công suất cũng là các nhân tố chính trong việc cải thiện các dịch vụ tiếng. Cùng với sự ra đời của cdma2000 giai đoạn một, các dịch vụ số liệu cũng sẽ được cải thiện. Giai đoạn một cũng sẽ hình thành cơ cấu MAC(Medium Access Control:điều khiển truy nhập môi trường) và định nghĩa giao thức kết vô tuyến (RLP: Radio Link Protocol) cho số liệu gói để hỗ trợ các tốc độ số liệu gói ít nhất là 144 kbit/s. Triển khai cdma2000 giai đoạn hai sẽ mang lại rất nhiều khả năng mới và tăng cường dịch vụ. Giai đoạn hai sẽ hỗ trợ tất cả các kích cỡ kênh (6×, 9×, và 12×) cơ cấu cho các dịch vụ thoại, bộ mã hóa thoại cho cdma2000, bao gồm tiếng trên IP. Trong giai đoạn hai, các dịch vụ đa phương tiện thực sự đã được cung cấp và sẽ mang lại các cơ hội lợi nhuận bổ sung cho các nhà khai thác. Các dịch vụ đa phương tiện sẽ có thể thực hiện được thông qua MAC số liệu gói, Hỗ trợ đầy đủ cho dịch vụ số liệu gói đến 2 Mbit/s, RLP hỗ trợ tất cả các tốc độ số liệu đến 2 Mbit/s và mô hình gói đa phương tiện tiên tiến. Trong lĩnh vực dịch vụ và báo hiệu, giai đoạn hai cdma2000 sẽ đem đến cấu trúc báo hiệu 3G cdma2000 tự sinh đối với điều khiển truy nhập kết nối(LAC: Link Access Control) và cấu trúc báo hiệu lớp cao. Cấu trúc này sẽ 18
  19. bảo đảm hỗ trợ để cải thiện tính riêng tư, nhận thực và chức năng mật mã. Cấu trúc và thiết bị mạng hiện có của nhà khai thác sẽ ảnh hưởng lên quá trình chuyển đổi này. Một mạng được xây dựng trên cấu trúc mở tiên tiến với lộ trình chuyển đổi rõ ràng có thể nhận được các khả năng của 1×RTT bằng cách chuyển đổi module đơn giản. Các mạng có cấu trúc ít linh hoạt hơn có thể đòi hỏi các bước chuyển đổi tốn kém để thay thế toàn bộ hệ thống thu phát gốc (BTS). Để đạt được tốc độ đỉnh 144 kbit/s, nhà khai thác cóthể nâng cấp phần mềm cho mạng và các trạm gốc để hỗ trợ giao thức số liệu của1×RTT. Sẽ phải có các nút dịch vụ số liệu gói (PDSN: Packet Data Service Node) để hỗ trợ kết nối số liệu cho Internet và Intranet. Nhiều nhà cung cấp thiết bị đã đưa ra các giải pháp để kết hợp các phần tử PDSN, vì thế mở ra lộ trình liên tục tiến tới các công nghệ 3G. Thỏa thuận mới đây giữa Qualcomm và Ericsson đề xuất ba chế độ CDMA lựa chọn và phát triển dần dần của một tiêu chuẩn toàn cầu, tiêu chuẩn này sẽ tương thích với cả ANSI-41 và GSM MAP. Cách làm này cho phép hình dung thấy việc sử dụng các máy cầm tay đa chế độ và các giải pháp nảy sinh do thị trường như là lộ trình chắc chắn nhất để thống nhất tiêu chuẩn CDMA 3G. ở thế hệ thông tin vô tuyến tiếp theo. Vì thuê bao đòi hỏi sự tiện lợi và công suất vô tuyến lớn hơn, việc chuyển sang công nghệ 3G cho phép các nhà khai thác hỗ trợ các khả năng cao hơn, giảm giá thành mạng và tăng tổng lợi nhuận. Hình vẽ sau đây cho thấy lộ trình phát triển của cdmaOne. 2G cdmaOne 3G Cdma2000 2 Mbit/s giai đoạn 2 19 144 kbps Cdma2000 kbit/s giai đoạn 1 64 kbps IS-95B 14,4 bps IS-95A 2002
  20. Hình 1.4 Lộ trình phát triển từ cdmaOne đến cdma2000. Các nhà khai thác cdmaOne có khả năng nâng cấp lên hệ thống 3G, không cần thêm phổ(nhân tố quan trọng để giảm thiểu thời gian tối triển khai), không cần đầu tư thêm nhiều. Thiết kế hệ thống cdma2000 cho phép triển khai cải tiến của 3G trong khi vẫn duy trì hỗ trợ 2G cho cdmaOne hiện có ở dải phổ mà nhà khai thác đang sử dụng hiện nay. 20
  21. Cả cdma2000 giai đoạn một và hai đều có thể kết hợp với cdmaOne để sử dụng hiệu quả nhất phổ tần tùy theo nhu cầu của khách hàng. Chẳng hạn một nhà khai thác có nhu cầu lớn về dịch vụ số liệu tốc độ cao có thể chọn triển khai kết hợp giai đoạn một cdma2000 và cdmaOne với sử dụng nhiều kênh hơn cho cdma2000 ( hình 1.5). 5 MHz Bảo Bảo cdmaOne cdmaOne Cdma2000 vệ vệ f1 f2 giai đoạn 1 0,625 0,625 MHz 1,25 MHz 1,25 MHz 1,25 MHz MHz Hình 1.5 Kết hợp cdmaOne và cdma2000 giai đoạn một. 21
  22. 7,5 MHz Bảo Cdma2000 Cdma2000 Bảo đ ạ ộ vệ giai đoạn hai giai o n m t vệ 5 MHz 1,25 MHz Hình 1.6 Kết hợp cdma2000 giai đoạn một và cdma2000 giai đoạn hai. 10 MHz Bảo cdma2000 Bảo giai đoạn hai cdma2000 cdmaOn cdmaOn vệ vệ giai đoạn 1 e e 5 MHz 1,25 MHz 1,25 MHz 1,25 MHz 22
  23. Hình 1.7 Kết hợp cdmaOne, cdma2000 giai đoạn một và giai đoạn hai. Trên một thị trường khác, người sử dụng có thể chưa cần sử dụng ngay các dịch vụ tốc độ cao, thì sẽ có nhiều kênh hơn sẽ được dành cho các dịch vụ của cdmaOne.Vì các khả năng của cdma2000 giai đoạn hai đã sẵn sàng, nhà khai thác thậm chí có nhiều cách lựa chọn hơn trong việc sử dụng phổ để hỗ trợ các dịch vụ mới(hình 1.6 và hình 1.7). 1.2.3 Lộ trình phát triển từ hệ thống thông tin di động GSM thế hệ hai sang W – CDMA thế hệ ba. Để đảm bảo đáp ứng được các dịch vụ mới về truyền thông máy tính và hình ảnh, đồng thời đảm bảo tính kinh tế, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai sẽ được chuyển đổi từng bước sang thế hệ ba. Có thể tổng uát các giai đoạn này ở hình 1.8. 23
  24. GSM HSCSD GPRS EDGE W-CDMA HSCSD:High Speed Circuit Switched Data _ Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao. GPRS: General Packet Radio Servise _ Dịch vụ vô tuyến gói chung. EDGE: Enhanced Data Rates for GSM Evolution _ Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM. Hình 1.8 Lộ trình phát triển từ GSM đến W-CDMA. Giai đoạn đầu của quá trình phát triển GSM là phải đảm bảo dịch vụ số liệu tốt hơn. Tồn tại hai chế độ dịch vụ số liệu: chuyển mạch kênh CS(Circuit Switched) và chuyển mạch gói PS( Packet Switched) như sau: Các dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh đảm bảo: . Dịch vụ bản tin ngắn SMS(Short Message Service). . Số liệu dị bộ tốc độ 14,4 kbps. . Fax băng tiếng cho tốc độ 14,4kbps Các dịch vụ số liệu chuyển mạch gói đảm bảo: . Chứa cả chế độ dịch vụ kênh . . Dịch vụ Internet, e-mail . Sử dụng chức năng IWF/PDSN như: 1.Cổng vào cho số liệu gói. 2.IWF/PDSN có thể đặt tại MSC hay BSC hay độc lập. 24
  25. Để thực hiện kết nối vào mạng IP, ở giai đoạn này có thể sử dụng giao thức ứng dụng vô tuyến WAP-Wireless Application Protocol. Giai đoạn tiếp theo để tăng tốc độ số liệu có thể sử dụng công nghệ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao(HSCSD), dịch vụ vô tuyến gói chung(GPRS) và tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM(EDGE). Bước trung gian này gọi là thế hệ 2,5G. 1.2.3.1 Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD. Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD là một dịch vụ cho phép tăng tốc độ số liệu chuyển mạch kênh hiện nay 9,6kbps (hay cải tiến là 14,4kbps) của GSM. 25
  26. BTS MSC PSTN ISDN IWF PDN MS BSC/TRAU PSTN: Public Switched Telephone Network_Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng. ISDN: Intergrated Services Digital Network_Mạng số liên kết đa dịch vụ. PDN: Public Data Network_Mạng số liệu công cộng. MSC: Trung tâm chuyển mạch di động. TRAU:Khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ. BSC: Khối điều khiển trạm gốc. BTS: Trạm thu phát gốc. MS: Trạm di động. IWF: Chức năng kết nối mạng. Hình 1.9 Cấu trúc hệ thống cho HSCSD Để tăng tốc độ số liệu, người sử dụng có thể được cấp phát nhiều khe thời gian hơn, có thể kết hợp linh hoạt từ 1 đến 8 khe thời gian để đạt được tốc độ số liệu cực đại là 64kbps cho một người sử dụng. Giao diện vô tuyến của HSCSD thậm chí còn hỗ trợ tốc độ lên đến 8x14,4kbps, như vậy có thể đạt được đến tốc độ trên 100kbps. Hầu hết các chức năng của dịch vụ số liệu hiện nay được đặt tại IWF(Interworking Funtion _ Chức năng kết nối mạng) của tổng đài MSC và ở chức năng thích ứng đầu cuối TAF( Terminal Adaptation Funtion) của MS.Dịch vụ HSCSD sử dụng tính năng này. Kênh tốc độ cao chứa một số kênh con ở giao diện vô tuyến , các kênh con này được kết hợp thành luồng số ở IWF và TAF(hình 1.9). 26
  27. Một tính năng đặc biệt của HSCSD là nó hỗ trợ cả kết nối đối xứng lẫn không đối xứng (hình 1.10). Từ hình 1.10 ta thấy ở chế độ HSCSD đối xứng số khe phát từ BTS đến MS bằng số khe phát từ MS đến BTS đối với một người sử dụng. Ở chế độ không đối xứng , số khe phát từ BTS đến MS lớn hơn số khe phát theo chiều ngược lại đối với một người sử dụng. Chế độ phát không đối xứng thường sử dụng ở Internet khi cần nhiều khe để truyền nhanh số liệu ở đường xuống( khi trình duyệt chẳng hạn). Việc sử dụng điều chế 8 – PSK cho HSCSD cho phép đạt được tốc độ truyền số liệu cao hơn, tuy nhiên do sử dụng cơ chế chuyển mạch kênh nên hiệu suất sử dụng tài nguyên vô tuyến rất kém. Khả năng triển khai HSCSD bị hạn chế. HSCSD đối xứng. BTS đến MS 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 MS đến BTS 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 Đo HSCSD không đối xứng. BTS đến MS 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 MS đến BTS 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 Đo Hình 1.10 Biểu đồ thời gian cho HSCSD đối xứng và không đối xứng. 27
  28. 1.2.3.2 Dịch vụ gói vô tuyến chung GPRS. Dịch vụ gói vô tuyến chung GPRS hỗ trợ dịch vụ số liệu gói tốc độ cao cho GSM. GPRS khác HSCSD ở chỗ nhiều người sử dụng có thể sử dụng chung một tài nguyên vô tuyến, vì thế hiệu suất sử dụng tài nguyên vô tuyến rất cao. Một MS ở chế độ GPRS chỉ dàng được tài nguyên vô tuyến khi nó có số liệu cần phát và ở thời điểm khác người sử dụng khác có thể sử dụng chung một tài nguyên vô tuyến. Nhờ vậy băng tần được sử dụng rất hiệu quả. Cấu trúc của GPRS được cho ở hình 1.11. Một người sử dụng GPRS có thể sử dụng đến 8 khe thời gian để đạt được tốc độ đến hơn 100kbps. Tuy nhiên đây là tốc độ đỉnh, nếu nhiều người cùng sử dụng thì tốc độ bít sẽ thấp hơn. Vì lúc đầu GSM được thiết kế cho lưu lượng chuyển mạch kênh nên việc đưa dịch vụ chuyển mạch gói vào đòi hỏi phải bổ sung thêm thiết bị cho mạng (hình 1.11). Mạng GPRS kết nối với các mạng số liệu công cộng như IP và mang X.25. Nút hỗ trợ GPRS phục vụ (GPRSN) và nút hỗ trợ GPRS cổng(GGSN) thực hiện thu và phát các gói số liệu giữa các MS và các thiết bị đầu cuối số liệu cố định của mạng số liệu công cộng PDN. Các nút GGSN còn cho phép thu phát các gói số liệu đến các MS ở mang thông tin di động GSM khác. SMS-GMSC SM-SC SMS-IWMSC E C Gd D MSC/VLR HLR Gs Gr A Gc 28 Gb TE MT BSS SGSN GGSN PDN TE R Um Gn Gi Gp Gf Gn GGSN SGSN EIR Other PLMN Signalling Interface Signalling and Data Transfer Interface
  29. Hình 1.11 Cấu trúc hệ thống GPRS. EIR: Equipment Identity Register_Bộ ghi nhận dạng thiết bị. HLR: Home Location Register_Bộ đăng kí vị trí thường trú. SMS: Short Message Service_Dịch vụ bản tin ngắn. SGSN: Serving GPRS Support Node_Điểm hỗ trợ GPRS phục vụ. GGSN: Gateway GPRS Support Node_Điểm hỗ trợ GPRS cổng. MT: Mobile Terminal_Đầu cuối di động. PLMN:Public Land Mobile Network_Mạng di động mặt đất công cộng. PDN: Public Data Network_Mạng số liệu công cộng. BSS: Base Station System_Hệ thống trạm gốc. IWMSC: Interworking MSC_Kết nối giữa các MSC. GMSC: Gateway Mobiles Services Switching Center_Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng. Giao diện vô tuyến của GPRS sử dụng các tính năng cơ bản của giao diện vô tuyến GSM. Như vậy cả dịch vụ chuyển mạch kênh và dịch vụ chuyển mạch gói đều có thể sử dụng cùng sóng mang. Tuy nhiên mạng đường trục của GPRS được thiết kế sao cho không phụ thuộc vào giao diện vô tuyến. 30
  30. 1.2.3.3 Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM(EDGE) Nói chung cấu trúc EDGE giống như GPRS, tuy nhiên ở đây sử dụng điều chế nhiều trạng thái hơn vì thế có thể đạt được tốc độ truyền số liệu cao hơn. 1.2.4 Tổng kết quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động đến thế hệ thứ ba. Trong phần này ta sẽ tổng kết các nền tảng cong nghệ chính của thông tin di động thế hệ một đến thế hệ bavà quá trình phát triển của các nền tảng này đến nền tảng của thế hệ thứ ba. Để tiến tới thế hệ ba có thể thế hệ hai phải trải qua một giai đoạn trung gian , giai đoạn này gọi là thế hệ 2,5. Bảng 1.3 Tổng kết một số nét chính của các nền tảng công nghệ thông tin di động từ thế hệ một đến thế hệ ba. Hình 1.12 Tổng kết quá trình phát triển của các nền tảng hệ thống thông tin di động từ thế hệ một đến thế hệ ba. 31
  31. Bảng 1.3 Tổng kết các thế hệ thông tin di động Thế hệ Hệ thống. Dịch vụ chung. Chú thích. thông tin di động. Thế hệ 1 AMPS,TACS, NMT Tiếng thoại. FDMA,tương tự (1G) Thế hệ 2 GSM,IS-136,IS-95 Chủ yếu cho TDMA hoặc (2G) tiếng thoại, kết CDMA,số ,băng hợp với dịch vụ hẹp (8-13kbps) bản tin ngắn. Thế hệ GPRS,EDGE,cdma2000 Trước hết là TDMA(kết hợp trung gian 1x tiếng thoại có nhiều khe hoặc (2,5G) đưa thêm các nhiều tần số), dịch vụ số liệu CDMA, sử dụng gói. chồng lên phổ tần của thế hệ hai nếu không sử dụng phô’ tần mới,tăng cường truyền số liệu gói cho thế hệ hai. 32
  32. Thế hệ Cdma2000,W-CDMA Các dịch vụ CDMA,CDMA 3(3G) tiếng và số liệu kết hợp với gói được thiết TDMA, băng kế để truyền rộng (tới 2Mbps), tiếng và số liệu sử dụng chồng đa phương tiện. lấn lên thế hệ thứ Là nền tảng thật hai hiện có nếu sự của thế hệ không sử dụng thứ ba phổ tần mới. 33
  33. TACS W-CDMA GSM (900) GPRS NMT (900) GSM(1800) GSM(1900) IS-136 (1900) GPRS IS-95 cdma (J-STD-008) EDGE (900) IS-136 TDMA (800) AMPS IS-95 cdma (800) Cdma2000 Cdma2000 SMR IDEN (800) 1x Nx 1G 2G 2 ,5G 3G Hình 1.12 Tổng kết quá trình phát triển của các nền tảng thông tin di động từ thế hệ một đến thế hệ ba. Chương 2 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA2000. 2.1 Mở đầu. 34
  34. Lớp báo Lớp báo Lớp báo Dịch vụ Các dịch Dịch vụ Các lớp Các lớp hiệu kênh hiệu lớp hiệu lớp số liệu vụ thoại số liệu OSI(3-7) cao IS-95 cao,cdm cao khác gói mạch a2000 Lớp 2 báo Lớp 2 báo Lớp 2 báo Lớp 2 số Lớp 2 Lớp hai hiệu IS- hiệu hiệu khác liệu gói rỗng số liệu 95 cdma200 kênh 0 PLICF cho trường hợp MAC 1 PLICF cho trường hợp MAC 2 (chẳng hạn dịch vụ số liệu gói hoặc kênh. Lớp Các lớp OSI liên kết 2 PLICF đặc thù cho trường hợp PLICF đặc thù cho trường hợp MAC 1 MAC 2 Lớp con QoS và ghép kênh PLICF Lớp Lớp vật Lớp vật lý cdma2000 OSI 1 lý 35
  35. Hình 2.1 Cấu trúc các lớp của cdma2000. Các ký hiệu: . PLICF: (Physical Layer –Independent Convergence Funtion) chức năng hội tụ độc lập –lớp vật lý. . PLDCF: (Physical Layer –Dependent Convergence Funtion) chức năng hội tụ phụ thuộc –lớp vật lý. .Q oS: (Quality of Service) Quản lý chất lượng. Cdma2000 là một trong các tiêu chuẩn mạng truy nhập vô tuyến của ITM- 2000 cho thế hệ thứ ba, cdma2000 được chuẩn hoá theo chuẩn IS-2000, tiêu chuẩn này tương thích ngược với IS-95A và IS-95B (cdmaOne). Vì cdma2000 tương thích ngược với các mạng cdmaOne hiện có nên việc nâng cấp hoặc chuyển đổi từ các phần tử cố định của mạng cdmaOne có thể thực hiện theo từng giai đoạn. Việc nâng cấp hay chuyển đổi này bao gồm: BTS có các phiến phần tử kênh đa chế độ, BSC có khả năng định tuyến Ipvà đưa vào BDSN. Ở thế hệ 2,5 cdma2000 1x có độ rộng băng tần giống như 36
  36. cdmaOne(1,25MHz), vì thế việc nâng cấp từ cdmaOne đến hệ thống này hoàn toàn thuận lợi. Cdma2000 3x sử dụng băng tần gấp ba lần băng tần cdmaOne: 3x1,25MHz =3,75MHz. Việc chuyển từ 1x sang 3x cũng hoàn toàn thuận lợi, chỉ đòi hỏi việc ấn định lại băng tần. Một nét đặc biệt quan trọng củacdma2000 là nó không chỉ hỗ trợ kết nối hệ thống của IS-41 hiện được IS- 95 sử dụng mà hỗ trợ cả các yêu cầu kết nối của GSM-MAP. Điều này cho phép một nhà khai thác đồng thời hai hệ thống W-CDMA và cdma2000, tiến tới kết hợp hoặc phát triển một hệ thống kép. 2.2 Cấu trúc phân lớp của cdma2000. Cấu trúc phân lớp chung của cdma2000 được cho ở hình 2.1 và hình 2.2. 37
  37. Hình 2.2 Cấu trúc phân lớp tổng quát của cdma2000 2.2.1 Các lớp cao. Các lớp cao chứa các dịch vụ sau: 38
  38. Các dịch vụ thoại: Các dịch vụ thoại gồm truy nhập PSTN, các dịch vụ thoại di động – di động và thoại Internet. Các dịch vụ mang số liệu người sử dụng – đầu cuối: Các dịch vụ chuyển mọi dạng số liệu cho người sử dụng đầu cuối di động gồm: số liệu gói(IP chẳng hạn), các dịch vụ số liệu kênh(chẳng hạn các dịch vụ mô phỏng B-ISDN) và SMS. Các dịch vụ gói phù hợp với số liệu gói nối thông và không nối thông theo tiêu chuẩn công nghiệp bao gồm các giao thức trên cơ sở IP(chẳng hạn TCP và UDP) và giao thức nối thông theo nối thông (CLIP) của ISO/OSI. Các dịch vụ số liệu kênh mô phỏng các dịch vụ định hướng theo nối thông được định nghĩa theo tiêu chuẩn quốc tế như: truy nhập quay số dị bộ, fax, ISDN thích ứng tốc độ V.120 và các dịch vụ B-ISDN. Báo hiệu: Các dịch vụ điều khiển toàn bộ hoạt động của máy di động. 2.2.2 Lớp liên kết. Lớp liên kết đảm bảo thay đổi các mức độ tin cậy và các đặc tính của Q oS theo yêu cầu dịch vụ của các lớp cao hơn. Lớp này cung cấp hỗ trợ giao thức và cơ chế điều khiển cho các dịch vụ truyền tải số liệu và thực hiện tất cả các chức năng cần thiết để sắp xếp các nhu cầu của các lớp cao hơn vào các khả năng đặc thù và các đặc tính của lớp vật lý. Lớp liên kết được chia thàng các lớp con sau: Lớp con điều khiển truy nhập liên kết LAC (Link Access Control). 39
  39. Lớp con điều khiển truy nhập môi trường MAC (Medium Access Control). Lớp con LAC quản lý các thông tin điểm đến điểm giữa các phần tử đồng cấp lớp cao và đảm bảo hỗ trợ nhiều giao thức lớp liên kết tin cậy từ đầu cuối – đầu cuối. Hệ thống cdma2000 gồm lớp con MAC linh hoạt và hiệu quả cho phép hỗ trợ nhiều trường hợp của một máy trạng thái tiên tiến, trong đó một trường hợp cho từng số liệu kênh hoặc mạch tích cực. Cùng với phần tử kiểm soát QoS, lớp con MAC thực hiện đa phương tiện phức tạp, các khả năng đa dịch vụ của của hệ thống vô tuyến 3G với các khả năng quản lý Q oS cho từng dịch vụ tích cực. Lớp con MAC đảm bảo ba chức năng quan trọng sau: Trạng thái điều khiển MAC: Các thủ tục để điều khiển truy nhập các dịch vụ số liệu (gói và kênh) đến pớp vật lý (gồm cả điều khiển va chạm giữa các dịch vụ từ một người sử dụng cũng như giữa các người sử dụng cạnh tranh). Truyền lỗ lực nhất: Truyền dẫn tin cậy một cách hợp lý trên đoạn truyền vô tuyến bằng giao thức liên kết vô tuyến RLP(Radio Link Protocol) để đảm bảo mức tin cậy lỗ lực nhất. 40
  40. Ghép kênh và diều khiển QoS: Ép buộc các mức QoS đã đàm phán bằng cách hoà giải các yêu cầu cạnh tranh và ưu tiên thích hợp các yêu cầu truy nhập. Lớp con MAC đảm bảo phân loại Q oS cho lớp con LAC (chẳng hạn các chế độ khai thác khác nhau). Nó có thể bị hạn chế bởi tính tương thích với thế hệ trước (chẳng hạn đối với lớp hai của báo hiệu IS-95B), nó có thể tương thích với các giao thức lớp liên kết khác (chẳng hạn để tương thích với giao diện vô tuyến không phải IS-95) hay để tương thích với các ngăn xếp giao thức đước ITU định nghĩa trong tương lai. MAC được chia thành: Chức năng hội tụ độc lập với lớp vật lý PLICF. Chức năng hội tụ phụ thuộc lớp vật lý PLDCF, chức năng này lại được chia thành: . PLDCF đặc thù. . Lớp con PLDCF ghép kênh và QoS. PLICF cung cấp dịch vụ cho lớp con LAC và bao gồm tất cả các thủ tục hoạt động MAC và các chức năng không phải duy nhất đối với lớp vật lý. Mỗi trường hợp của PLICF duy trì trạng thái dịch vụ cho dịch vụ tương ứng. PLICF sử dụng các dịch vụ do PLDCF cung cấp để thực hiện các hoạt động thông tin nhằm hỗ trợ dịch vụ lớp MAC. Các dịch vụ do PLICF sử dụng được 41
  41. định nghĩa như là tập các kênh logic để mang các kiểu thông tin số liệu hoặc điều khiển khác nhau. PLDCF thực hiện sắp xếp các kênh logic từ PLICF vào các kênh logic được hỗ trợ bởi lớp vật lý đặc thù. PLDCF thực hiện ghép kênh, phân kênh và phối hợp thông tin điều khiển với số liệu mang từ kênh điều khiển và kênh lưu lượng từ nhiều trường hợp của PLICF trong cùng một MS. PLDCF thực hiện các khả năng Q oS bao gồm quyết định các ưu tiên giữa các trường hợp cạnh tranh của PLICF và sắp xếp các yêu cầu Q oS từ các trường hợp khác nhau của PLICF và các yêu cầu dịch vụ lớp vật lý một cách thích hợp để truyền đi QoS cần thiết. Các chức năng chính của lớp con này là: Thực hiện sắp xếp cần thiết các kênh logic đơn giản từ PLICF vào các kênh logic được lớp vật lý hỗ trợ. Thực hiện mọi (tuỳ chọn) chức năng giao thức yêu cầu phát lặp tự động (ARQ) có liên kết chặt chẽ với lớp vật lý. Thực hiện một số chức năng mức thấp đặc thù lớp vật lý của IS-95B. Đối với cdma2000, bốn PLDCF ARQ đặc thù được định nghĩa: Giao thức liên kết vô tuyến (RLP): Giao thức này đảm bảo tạo dòng dịch vụ hiệu suất cao để thực hiện tốt nhất việc truyền số liệu giữa các thực thể PLICF đồng cấp. RLP bảo đảm cả chế độ hoạt động trong suốt lẫn không trong suốt. Ở chế độ không trong suốt, RLP sử dụng giao thức ARQ để phát lại các đoạn số liệu không được lớp vật lý truyền đúng, ở chế độ này RLP có thể đưa vào một độ trễ nhất định. Ở chế độ 42
  42. trong suốt, RLP không phát lại các đoạn số liệu bị mất, tuy nhiên RLP duy trì đồng bộ byte giữa phát và thu và thông báo cho thu biết các phần bị mất của dòng số liệu. RLP trong suốt không gây ra bất kỳ trễ truyền dẫn nào và rất lợi cho việc thực hiện các dịch vụ thoại ở RLp. Giao thức cụm vô tuyến (RBP): Giao thức này đảm bảo cơ chế để truyền các đoạn số liệu tương đối ngắn với truyền lỗ lực nhất trên kênh lưu lượng chung truy nhập phân chia (ctch). Khả năng này có lợi khi truyền một lượng nhỏ số liệu mả không cần đến thông tin bổ sung để thiết lập kênh lưu lượng riêng (dtch). Giao thức liên kết vô tuyến báo hiệu (SRLP): Giao thức này đảm bảo tạo luồng dịch vụ tốt nhất cho thông tin báo hiệu tương tự như RLP nhưng tối ưu cho kênh báo hiệu riêng (dsch). Giao thức cụm vô tuyến báo hiệu (SRPB): Giao thức này đảm bảo cơ chế để truyền các bản tin báo hiệu tương tự như RBP một cách lỗ lực nhất, nhưng tối ưu cho kênh báo hiệu chung (csch) và thông tin báo hiệu. RLDCF bao gồm một chức năng điều khiển truy nhập liên kết vô tuyến (RLAC) để hợp nhất RLP và RBP từ PLICF và điều phối truyền dẫn số liệu (lưu lượng hoặc báo hiệu) giữa RLP và RBP theo trạng thái hoạt động hiện thời của MAC ( chẳng hạn hạn chế sử dụng RBP trong trường hợp PLICF ở trạng thái ngủ của số liệu gói). 43
  43. Lớp con ghép kênh PLDCF và QoS điều phối ghép và phân kênh các kênh mã từ các trường hợp PLICF khác nhau. Nó thực hiện và ép buộc tôn trọng sự khác nhau giữa các trường hợp và sắp xếp các luồng số liệu, thông tin điều khiển lên nhiều kênh logic nhận được từ các trường hợp PLICF khác nhau vào các yêu cầu kênh logic, các tài nguyên và thông tin điều khiển từ lớp vật lý. Việc phát triển họ các tiêu chuẩn cdma2000 là sự kế thừa ở mức độ lớn nhất các cấu trúc phân lớp ở các tiêu chuẩn khác nhau. 2.3 Các kênh ở giao diện vô tuyến cdma2000. Sơ đồ truy nhập vô tuyến cùa cdma2000 có một số tăng cường so với hệ thống cdmaOne như sau: Kênh đường xuống: . Điều khiển công suất nhanh. . Điều chế QPSK. Đường lên: . Có thêm tín hiệu hoa tiêu cho phép giải điều chế nhất quán ở đường lên. . Trải phổ khoá chuyển pha lai ghép ở đường lên. 44
  44. Bảng 2.1 cho thấy sự so sánh các kênh vô tuyến giữa cdmaOne và cdma2000. Bảng 2.1 So sánh các kênh vô tuyến giữa IS-95B và cdma2000. Hệ thống Mô tả IS-95A Chủ yếu là thoại chuyển mạch kênh tốc độ 9,6kbps hoặc 14,4kbps 64 mã Walsh Tốc độ trải phổ 1: SR1 = 1,2288Mchip/s. IS-95B Chủ yếu là thoại, số liệu ở đường xuống, cải thiện chuyển giao. 64 mã Walsh. Tốc độ trải phổ 1: SR1 = 1,2288Mchip/s. Cdma2000 Tốc độ trải phổ 1: SR1 = 1,2288Mchip/s. 1x Thoại và số liệu gói ( số liệu gói qua kênh riêng ). 128 mã Walsh. Cdma2000 Tốc độ trải phổ 3: SR3 = 3,6864Mchip/s. 45
  45. 3x Chủ yếu số liêu. Tốc độ số liệu cao. 256 mã Walsh. 2.3.1Các qui ước ký hiệu kênh: 1.Qui ước kí hiệu kênh logic: Kênh logic là các kênh vật lý mang một thông tin cụ thể nào đó: có thể là thông tin về lưu lượng hay thông tin báo hiệu, điều khiển. Các kênh này được phân chia theo đường xuống từ BTS đến MS, (còn gọi là các kênh đi) và các kênh theo đường lên từ MS tới BTS, (còn gọi là các kênh về). Kí hiệu kênh logic bao gồm ba chữ thường tiếp theo sau là “ch”(kênh), một vạch ngang được sử dụng sau chữ cái đầu. Bảng 2.2 Qui ước ký hiệu kênh logic. Chữ thứ nhất Chữ thứ hai Chữ thứ ba 46
  46. f = đường d = riêng t = lưu lượng (Traffic). xuống(Forward). (Dedicated). s = báo hiệu (Signalling) R = đường lên c = chung (Reverse). (Common). 2.Qui ước kí hiệu kênh vật lý: Các kênh vật lý là các kênh tương ứng với tần số và mã kênh. Giống như kênh logic chữ đầu trong kí hiệu kênh vật lý chỉ thị phương của kênh, tuy nhiên kênh kênh vật lý được biểu thị bằng các chữ hoa. Bảng 2.3 dưới đây cho biết ký hiệu và ý nghĩa của tất cả các kênh vật lý ở cdma2000. Bảng 2.3 Qui ước ký hiệu kênh vật lý Tên kênh. Kênh vật lý. F/R-PICH Kênh hoa tiêu đường xuống / lên (Forward / Reverse Pilot Channel) F-SYNC Kênh đồng bộ đường xuống (Forward Sync Channel) 47
  47. F-TDPICH Kênh phân tập phát đường xuống (Forward Transmit Diversity Pilot Channel) F-PCH Kênh tìm gọi đường xuống (Forward Paging Channel) F-BCCH Kênh điều khiển quảng bá đường xuống (Forward Boardcast Control Channel) F-QPCH Kênh tìm gọi nhanh đường xuống (Forward Quick Paging Channel) F-CPCCH Kênh điều khiển công suất chung đường xuống (Forward Common Power Control Channel) F-CACH Kênh ấn định chung đường xuống (Forward Common Assignment Channel) F/R-CCCH Kênh điều khiển chung đường xuống / lên (Forward / Reverse Common Control Channel) F/R- Kênh điều khiển riêng đường xuống / lên (Forward / Reverse DCCH Dedicated Control Channel) F/R-FCH Kênh cơ bản đường xuống / lên (Forward / Reverse Fundamental Channel) 48
  48. F/R-SCH Kênh bổ sung đường xuống / lên (Forward / Reverse Supplemental Channel) R-ACH Kênh truy nhập đường lên (Reverse Access Channel) R-EACH Kênh truy nhập tăng cường đường lên (Reverse – Enhanced Access Channel) F-APICH Kênh hoa tiêu phân tập phát bổ sung đường xuống (Forward Auxiliary Transmit Diversity Pilot Channel) F/R-SCCH Kênh bổ sung mã đường xuống / lên (Forward / Reverse Supplemental Code Channel) 3.Một số kênh logic. Kênh lưu lượng chung (f/r-ctch): ctch là một kênh logic đường xuống hoặc lên được sử dụng để mang các cụm số liêu ngắn liên quan đến dịch vụ ở tiểu trạng thái cụm/ngủ của trạng thái ngủ. Kênh logic này là kênh điểm đến điểm và được ấn định trong thời gian của cụm ngắn. Nó cho phép dùng chung truy nhậpnhiều máy di động và nhiều trường hợp PLICF. 49
  49. Kênh MAC riêng (f/r-dmch-control): dmch-control là kênh logic đường lên hoặc xuống được sử dụng để mang các bản tin MAC. Đây là kênh logic điểm đến điểm được ấn định ở trạng thái tích cực và trạng thái giữ điều khiển của dịch vụ số liệu. Nó mang thông tin điều khiển riêng cho một trường hợp PLICF. Kênh MAC chung đường lên (r-cmch-control): là kênh logic đường lên được MS sử dụng khi dịch vụ số liệu ở tiểu trạng thái ngủ / rỗi của trạng thái ngủ hoặc trạng thái treo. Kênh logic này được sử dụng để mang các bản tin MAC. Được chia sẻ cho một nhóm di động với ý nghĩa là truy nhập đến kênh này được thực hiện trên cơ sở va chạm. Kênh MAC chung đường xuống (f-cmch-control): là kênh logic đường xuống được sử dụng bởi BS ở dịch vụ số liệu trong tiểu trạng thái ngủ / rỗi của trạng thái ngủ hoặc trạng thái treo. Kênh này được sử dụng để mang các bản tin MAC, đây là kênh điểm - đa điểm. Kênh báo hiệu riêng (dsch): dsch mang số liệu báo hiệu lớp cao riêng cho một trường hợp PLICF. Kênh báo hiệu chung (csch): csch mang số liệu báo hiệu lớp cao với truy nhập chung cho nhiều MS và nhiều trường hợp PLICF. 2.3.2 Ghép kênh logic lên kênh vật lý. Ghép kênh logic lên kênh vật lý được thực hiện ở lớp con ghép kênh của lớp MAC. Lớp con này bao gồm cả chức năng phát và thu. Chức năng phát nhận thông tin từ các nguồn khác nhau (báo hiệu lớp cao, các dịch vụ số liệu 50
  50. và dịch vụ thoại) và tạo ra các đơn vị số liệu dịch vụ ( SDU) lớp vật lý để truyền dẫn. Chức năng thu của lớp này phân tách thông tin nhận được ở các SDU lớp vật lý và chuyển đến các thực thể tương ứng (báo hiệu lớp cao, các dịch vụ số liệu và dịch vụ thoại). 2.4 Các kênh vật lý đường xuống. 2.4.1 Cấu trúc các kênh vật lý đường xuống. Kênh cdma2000 đường xuống bao gồm nhiều kênh vật lý. Cấu trúc kênh cdma2000 được cho ở hình 2.3. Từ cấu trúc kênh ta thấy BS phát nhiều kênh chung cũng như một số kênh riêng cho thuê bao trong vùng phủ của nó. Mỗi kênh cdma2000 được ấn định một kênh lưu lượng đường xuống như sau: Một kênh F-FCH. 0-7 kênh F-SCH cho các cấu hình RC1 và RC2. 0-2 kênh F-SCH cho các cấu hình từ RC3 đến RC9. Các đặc tính cấu hình vô tuyến RC(Radio Configuration) lưu lượng đường xuống cho ở bảng 2.4. 51
  51. Bảng 2.4 Các đặc tính cấu hình vô tuyến đối với kênh lưu lượng đường xuống. Cấu Tốc độ trải Tốc độ số liệu, sửa lỗi thuận và các đặc tính chung. hình vô phổ liên tuyến quan 1 1 Các tốc độ số liệu 1200,2400,4800 và 9600bps với R=1/2, trải phổ BIT/SK trước các kí hiệu. 2 1 Các tốc độ số liệu 1800,3600,7200 và 14400bps với R=1/2, trải phổ BIT/SK trước các kí hiệu 3 1 Các tốc độ số liệu1200,1350,1500,2400,2700,4800, 9600,19200,38400,76800 và 153600bps với R=1/4, các ký hiệu QPSK trải phổ trước, cho phép TD 4 1 Các tốc độ số liệu1200,1350,1500,2400,2700,4800, 9600,19200,38400,76800,153600 và 307200bps với R=1/2, các ký hiệu QPSK trải phổ trước, cho phép TD 52
  52. 5 1 Các tốc độ số liệu 1800,3600,7200,14400,28800, 57600,115200 và 230400 bps với R=1/4, trải phổ QPSK trước các kí hiệu, cho phép TD 6 3 Các tốc độ số liệu1200,1350,1500,2400,2700,4800, 9600,19200,38400,76800,153600 và 307200bps với R=1/6, các ký hiệu QPSK trải phổ trước. 7 3 Các tốc độ số liệu1200,1350,1500,2400,2700,4800, 9600,19200,38400,76800,153600,307200 và 614400bps với R=1/3, trải phổ QPSK trước các kí hiệu 8 3 Các tốc độ số liệu 1800,3600,7200,14400,28800, 57600,115200,230400 và 460800bps với R=1/4(20ms) hay R=1/3(5ms), trải phổ QPSK trước các kí hiệu. 9 3 Các tốc độ số liệu 1800,3600,7200,14400,28800, 57600,115200,230400,460800,518400 và 1036800bps với R=1/2(20ms) hay R=1/3(5ms), trải phổ QPSK trước các kí hiệu. 53
  53. Đối với cấu hình vô tuyến từ 3 đến 9 cũng cho phép các kênh điều khiển dành riêng đường xuống và kênh cơ bản đường xuống có khuân dạng 5ms, 9600bps. Các ký hiệu: . TD: Transmit Diversity_Phân tập phát, có thể trải phổ thời gian không gian STS hoặc phân tập phát trực giao OTD. . R: Tỷ lệ mã. Kênh cdma2000 đường xuống với tốc độ trải phổ 1 và 3 (SR1 và SR3) Ấn Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh Kênh định điều hoa điều đồng lưu quảng tìm tìm kênh khiển tiêu khiển bộ lượng bá gọi gọi công chung (SR1) nhanh chun suất g chung Kênh hoa Kênh hoa Kênh hoa Kênh hoa tiêu tiêu phân tiêu phụ tiêu phân đường tập phát tập phát xuống phụ 0-1 kênh 0-1 Kênh con 0-7 các kênh mã 0-2 các kênh bổ điều khiển kênh điều khiển bổ sung (các sung (các cấu dành riêng cơ bản công suất cấu hình vô hình vô tuyến tuyến 1-2) 3-9) Hình 2.3 Các kênh cdma2000 đường xuống. 54
  54. Số các kênh cdma2000 đường xuống được cho ở bảng 2.5. Bảng 2.5 Số kênh vật lý đường xuống của cdma2000 Các kiểu kênh (SR1) Số kênh cực đại Kênh hoa tiêu đường xuống F-PICH 1 Kênh hoa tiêu phân tập phát đường xuống F-TDPICH 1 Kênh đồng bộ đường xuống F-SYNC 1 Kênh tìm gọi đường xuống F-PCH 7 Kênh điều khiển quảng bá đường xuống F-BCCH 8 Kênh tìm gọi nhanh đường xuống F-QPCH 3 Kênh điều khiển công suất chung đường xuống F- 4 CPCCH Kênh ấn định chung đường xuống F-CACH 7 Kênh điều khiển chung đường xuống F-CCCH 7 55
  55. Kênh điều khiển riêng đường xuống F-DCCH 1 trên một F-TCH Kênh cơ bản đường xuống F-FCH 1 trên một F-TCH Kênh mã bổ sung đường xuống F-SCCH chỉ cho RC1 7 trên một F-TCH và RC2 Kênh bổ sung đường xuống F-SCH chỉ cho RC3, RC4 2 trên một F-TCH và RC5 Các kiểu kênh (SR3) Số kênh cực đại Kênh hoa tiêu đường xuống F-PICH 1 Kênh đồng bộ đường xuống F-SYNC 1 Kênh điều khiển quảng bá đường xuống F-BCCH 8 Kênh tìm gọi nhanh đường xuống F-QPCH 3 Kênh điều khiển công suất chung đường xuống F- 4 CPCCH Kênh ấn định chung đường xuống F-CACH 7 56
  56. Kênh điều khiển chung đường xuống F-CCCH 7 Kênh điều khiển riêng đường xuống F-DCCH 1 trên một F-TCH Kênh cơ bản đường xuống F-FCH 1 trên một F-TCH Kênh mã bổ sung đường xuống F-SCCH chỉ cho RC1 2 trên một F-TCH và RC2 Kênh hoa tiêu đường xuống F-PICH: đây là kênh phát quảng bá liên tục để cung cấp thông tin định thời và pha. Hoa tiêu chung là một tín hiệu không được điều chế, trải phổ chuỗi trực tiếp bằng hàm Walsh 0, F- PICH được dùng chung cho tất cả các kênh lưu lượng và được dùng để: . Cung cấp pha chuẩn cho giải điều chế nhất quán tại máy thu MS. . Phát hiện các tia đa đường để ấn định các ngón của RAKE đến đa đường mạnh nhất. . Bắt ô. . Cung cấp phương tiện so sánh cường độ tín hiệu giữa các trạm gốc để chuyển giao. 57
  57. Bằng kênh hoa tiêu chung có thể phát tín hiệu hoa tiêu mà không cần thông tin bổ sung cho từng người sử dụng. Hệ thống sử dụng hoa tiêu chung có thể đạt được hiệu quả cao hơn hệ thống sử dụng hoa tiêu cho từng người sử dụng. Đối với lưu lượng thoại, hoa tiêu chung có thể đảm bảo đánh giá kênh tốt hơn và cần ít thông tin bổ sung hơn, vì thế cải thiện được chất lượng thu. Ngoài ra no co thể đảm bảo tìm kiếm tốt hơn và hoạt động chuyển giao tốt hơn. Kênh hoa tiêu phụ đường xuống F-APICH: F-APICH là một tín hiệu không điều chế trải phổ chuỗi trực tiếp được phát liên tục từ BTS. F- APICH được sử dụng cho các ứng dụng tạo búp anten và các búp hẹp. Các búp hẹp có thể được sử dụng để tăng vùng phủ cho một vùng địa lý đặc biệt hoặc tăng dung lượng ở các vùng này. Kênh hoa tiêu phân tập phát phụ đường xuống F-ATDPICH: Đây là một kênh liên kết với kênh hoa tiêu phụ F-APICH. F-APICH và F- ATDPICH cung cấp chuẩn pha để tách sóng nhất quán các kênh cdma đường xuống liên kết với kênh hoa tiêu phụ và thực hiện phân tập phát. Kênh hoa tiêu phân tập phát đường xuống F-TDPICH:là một tín hiệu không điều chế trải phổ trực tiếp, được phát liên tục từ BTS để hỗ trợ phân tập phát. F-TDPICH cung cấp pha chuẩn để tách sóng nhất quán tại MS cho các kênh cdma đường xuống sử dụng phân tập phát. Kênh đồng bộ đường xuống F-SYNC: đây là một kênh mã được các MS trong vùng phủ sóng của BS sử dụng để bắt bản tin đồng bộ lúc đầu. Có hai kiểu kênh F-SYNC là F-SYNC chia sẻ và F-SYNC băng rộng. F- SYNC đảm bảo dịch vụ cho cả hai hệ thống IS-95B và cdma2000, khi sử dụng F-SYNC ở kênh IS-95B bị trồng lấn. Còn F-SYNC băng rộng được điều chế trên toàn bộ băng thông, F-SYNC lúc này được điều chế 58
  58. như là một kênh chung đường xuống (F-CPHCH). Chế độ này áp dụng cho cả cấu hình chồng lấn và không chồng lấn. Các bít kênh đồng bộ Sắp xếp điểm tín hiệu. Khuếch (tất cả 0) 0→+1 đại kênh. XI 1→ -1 0 XQ Các bít kênh Bộ mã Lặp ký Bộ Sắp Khuếch đồng bộ, 32 hoá hiệu đan xếp đại kênh. bit trên xoắn (thừa xen điểm X khung R=1/2 số 2x) (128 tín I 26,666 ms, K=1/9 ký hiệu. tốc độ số hiệu) 0→+1 liệu 1→ -1 1,2kbps. 4,8kbps 0 XQ Các bít Bộ mã Lặp ký Bộ Sắp Khuếch kênh hoá hiệu đan xếp đại kênh. tìm xoắn (thừa xen điểm X gọi. R=1/2 số 2x) (384 tín I K=1/9 ký hiệu. hiệu) 0→+1 Bộ lấy 1→ -1 mẫu Bits/20ms Tốc độ số liệu(kbps) Thừa số 0 XQ 96 4,8 2 192 9,6 1 Bộ tạo mã dài Mặt nạ mã dài cho kênh tìm gọi. (1,2288Mchip/s) Hình 2.4 cdma2000 F-PICH, F-SYNC và F-PCH cho SR1. Kênh tìm gọi đường xuống F-PCH: Đây là một kênh mã ở đường xuống của kênh cdma2000 dùng để phát thông tin điều khiển và tìm gọi từ BS đến MS. Một BS của cdma2000 có thể có rất nhiều kênh tìm gọi. Kênh tìm gọi dùng để phát thông tin điều khiển và các bản tin tìm gọi từ BS 59
  59. đến các máy di động và làm việc ở tốc độ 9,6 hay 4,8kbps (giống như IS-95). F-PCH mang các bản tin bổ sung, cong nhận, ấn định kênh, các yêu cầu trạng thái và cập nhật SSD(Secret Shared Data_số liệu chia sẻ bí mật) từ BS đến MS. Có hai kiểu kênh tìm gọi là F-PCH chia sẻ và F- PCH băng rộng, F-PCH đảm bảo dịch vụ cho cả hai hệ thống là IS-95B và cdma2000, khi sử dụng F-PCh ở kênh IS-95B bị chồng lấn. F-PCH băng rộng được điều chế như một kênh riêng biệt trong F-CPHCH, chế độ này áp dụng cho cả cấu hình chồng lấn và không chồng lấn. Hình 2.4 và 2.5 cho thấy các kênh F-PICH, F-SYNC, và F-PCH đối với SR1 và SRN (N≥3). Các bít kênh đồng bộ Sắp xếp điểm tín hiệu. Khuếch (tất cả 0) 0→+1 đại kênh. XI 1→ -1 0 XQ Các bít kênh Bộ mã Lặp ký Bộ Sắp Khuếch đồng bộ, 32 hoá hiệu đan xếp đại kênh. bit trên xoắn (thừa xen điểm khung R=1/2 số 2x) (128 tín YI i 26,666 ms, K=1/9 ký hiệu. tốc độ số hiệu) 0→+1 liệu 1→ -1 1,2kbps. 0 YQ i 4,8kbps 4,8kbps i=1,2,3: Ký hiệu cho sóng mang. Các chỉ thị kênh tìm gọi Lặp ký Ký hiệu Sắp xếp Khuếch nhanh, tốc độ chỉ thị 9.6 hiệu điều chế. điểm tín đại kênh. hoặc 4,8kbps, tốc độ số (thừa số hiệu. +1 cho liệu 4,8 hoặc 2,4kbps. 3x hoặc phép chỉ thị, X 6x) 0 ngược lại. 28,8kbps 60
  60. Hình 2.5 cdma2000 F-PICH, F-APICH, F-SCH và F-QPCH cho SR3 Kênh tìm gọi nhanh F-QPCH: là một tịn hiệu trải phổ được điều chế tắt bật phát đi từ BTS để thông báo cho MS trong chế độ chia khe ở trạng thái rỗi việc có xuất hiện kênh điều khiển chung đường xuống F-CCCH hay kênh tìm gọi F-PCH trong khung tiếp theo của kênh này hay không. F-QPCH cho phép tăng thời gian sử dụng acqui của MS bằng cách giảm thời gian phân tích các tìm gọi không dành cho nó. MS giám sát F-QPICH và khi cờ chỉ thị được lập nó sẽ tìm kiếm bản tin tìm gọi. Có tổng số ba kênh F- QPICH trên mỗi đoạn ô, F-QPICH là một kiểu kênh tìm gọi mới được BS sử dụng khi nó cần tiếp xúc với MS ở chế độ chia khe, sử dụng kênh này cho phép giảm thời gian chính thức MS và nhờ vậy tăng tuổi thọ acqui của MS. F-QPICH sẽ chứa bản tin một bit là bản tin tìm gọi nhanh để chỉ thị MS theo dõi khe thời gian dành cho nó trên kênh tìm gọi sẽ được cung cấp ngay lập tức, bản tin tìm gọi nhanh có thể được phát dài đến 80ms trước khi phát bản tin tìm gọi để báo cho trạm di động chuẩn bị thu kênh tìm gọi. Cấu trúc kênh F-QPICH được cho ở hình 2.5. 61
  61. Kênh ấn định chung đường xuống F-CACH: là một kênh chung đường xuống được BTS sử dụng để công nhận MS khi MS này truy nhập kênh R-EACH và trong trường hợp của chế độ truy nhập dành trước để phát địa chỉ kênh điều khiển chung đường lên R-CCCH và kênh con điều khiển công suất chung liên kết. Kênh điều khiển chung đường xuống F-CCCH: F-CCCH là một kênh được sử dụng để truyền thông tin điều khiển số từ BS đến một hay nhiều MS. F-CCCH truyền các bản tin điều khiển lớp 3và MAC từ BS đến MS như: các bản tin tìm gọi, số liệu và báo hiệu. F-CCCH có thể có các kích cỡ kênh như 5ms,10ms,và 20ms, các kích cỡ này phụ thuộc vào môi trường khai thác. Kênh điều khiển công suất chung đường xuống F-CPCCH: là một kênh con trên kênh F-CCCH được BTS sử dụng để điều khiển công suất MS khi MS này làm việc ở chế độ truy nhập có điều khiển công suất trên kênh truy nhập tăng cường đường lên R-EACH hay ở chế độ truy nhập ấn định trên kênh điều khiển chung đường lên R-CCCH. Kênh quảng bá chung đường xuống F-BCCH: đây là một kênh tìm gọi được dành riêng cho các bản tin điều khiển bổ sung và cho các bản tin quảng bá của SMS. Nhờ vậy các bản tin bổ sung cho điều khiển của kênh tìm gọi được chuyển sang một kênh quảng bá riêng. Biện pháp này cải thiện thời gian khởi đầu MS và hiệu quả trong việc truy nhập hệ thống. Ngoài ra nhờ việc giảm số lượng bản tin trên kênh F-PCH nên dung lượng tìm gọi tăng. F-BCCH có mã Walsh cố định được truyền đến MS trên kênh F-SYNC. 62
  62. Kênh lưu lượng đường xuống F-TCH:là một hay nhiều mã được sử dụng để truyền tải lưu lượng và báo hiệu của người sử dụng từ BTS đến MS như các kênh F-DCCH, F-SCH và F-SCCH. Kênh điều khiển riêng đường xuống F-DCCH: là một bộ phận của kênh lưu lượng đường xuống được sử dụng để truyền dẫn số liệu mức cao, thông tin điều khiển và thông tin điều khiển công suất từ BTS đến MS. Kênh này thay cho kênh lưu lượng thông thường ở chế độ ghép báo hiệu với lưu lượng sơ cấp (Dim and Burst) và chỉ có báo hiệu (Blank and Burst). Nó được sử dụng để điều khiển các cuộc gọi. F-DCCH hỗ trợ các khung 5ms và 20ms ở tốc độ vào bộ mã hoá 9,6kbps hay tốc độ thay đổi linh hoạt. Cấu hình kênh F-DCCH được cho ở hình 2.6. Kênh mã bổ sung đường xuống F-SCCH: là một bộ phận của kênh lưu lượng đường xuống cấu hình RC1 và RC2, được sử dụng kết hợp với F- FCH trong kênh lưu lượng này để cung cấp các dịch vụ số liệu tốc độ cao cho truyền dẫn số liệu mức cao hơn. Kênh con điều khiển công suất đường xuống: là một kênh con trên F- FCH hoặc F-DCCH được BTS sử dụng để điều khiển công suất của MS khi MS này làm việc trên kênh lưu lượng đường lên. Các ký hiệu điều chế Cộng chỉ Cộng 8 Bộ mã hoá Đan xen Các bít kênh thị chất bit đuôi xoắn khối điều khiển riêng lượng mã hoá. R=1/4, W đường xuống. khung. K=9 63 Số bít /khung Số bít Tốc độ số liệu(kbps) Các ký hiệu Tốc độ ký hiệu(ks/s) 24bit/5ms 16 9,6 192 38,4 172bit/20ms 12 9,6 768 38,4 1 đến 172bit/20ms 12 hay 16 1,05 đến 9,55 768 38,4
  63. Hình 2.6 Kênh điều khiển riêng đường xuống F-DCCH cho RC3. Cộng Cộng Bộ mã Lặp ký Trích Bộ Các ký chỉ thị 8 dành hoá hiệu. bỏ ký đan hiệu điều Các bít chất trước/ xoắn hiệu. xen chế kênh lượng 8bit hay khối. W khung đuôi Turbo. mã hoa. Số bít trên Số bit Tốc độ kbps R Thừa số Xoá Số ký hiệu Tốc độ ks/s chu kì đan xen 24bit/20ms 16 9,6 1/4 1 Không 192 38,4 16bit/20ms 6 1,5 1/4 8 1 từ 5 768 38,4 40bit/20ms 6 2,7 1/4 4 1 từ 9 768 38,4 80bit/20ms 8 4,8 1/4 2 Không 768 38,4 172bit/20ms 12 9,6 1/4 1 Không 768 38,4 360bit/20Nms 16 19,2/N 1/4 1 Không 1536 76,8/N 744bit/20Nms 16 38,4/N 1/4 1 Không 3072 153,6/N 1512bit/20Nms 16 76,8/N 1/4 1 Không 6144 307,2/N 3048bit/20Nms 16 153,6/N 1/4 1 Không 12288 614,4/N Lưu ý: 1. Chu kì đan xen là chu kì đan xen cho đa khung khi sử dụng đan xen đa khung và ngược lại. N là số khung trong 20ms liên tiếp mà ở đó thực hiện đan xen(N=1,2 hay 4). 2. Khung 5ms chỉ được sử dụng cho kênh cơ bản đường lên và kênh cơ bản đường lên chỉ sử dụng từ 16 đến 172bit kênh trên chu kì đan xen. 3.Với mã hoá xoắn các bit dành riêng trên các bit đuôi mã hoá đảm bảo đuôi mã hoá. Với mã hoá Turbo hai bit đầu tiên trong số các bit này là bit dành riêng còn 6 bit còn lại được thay thế bằng một đuôi được tạo ra bên trong. 4. Mã hoá Turbo có thể sử dụng cho các kênh bổ sung đường lên với 360 bit hoặc hơn với chu kì đan xen, ngược lại thì sử dụng mã xoắn với K=9. 64
  64. Hình 2.7 Cấu trúc F-FCH và F-SCH cho RC3, RS1. Kênh cơ bản đường xuống và kênh bổ sung đường xuống: Kênh cơ bản đường xuống F-FCH là một bộ phận của kênh lưu lượng đường xuống để mang tín hiệu ghép của số liệu tốc độ cao và thông tin điều khiển công suất. Kênh bổ sung đường xuống F-SCH( kênh bổ sung đường xuống) cũng là một bộ phận của kênh lưu lượng đường xuống cho các cấu hình vô tuyến từ RC3 đến RC9, được sử dụng kết hợp với F-FCH hoặc F- DCCH trong kênh lưu lượng này để cung cấp các dịch vụ tốc độ số liệu cao cho việc truyền dẫn số liệu ở mức cao hơn. Các kênh F-FCH và F-SCH dùng để truyền lưu lượng thoại và gói. Giống như IS-95, kênh này được phát ở tốc độ thay đổi và vì thế nó đòi hỏi bộ phát hiện tốc độ ở máy thu. Một máy di động có thể được ấn định đến hai kênh F- SCH ở các tốc độ số liệu khác nhau từ 9,6 đến 64kbps. Mỗi kênh F-FCH hợac F-SCH được phát trên một kênh mã trực giao khác nhau và sử dụng kích cỡ khung tương ứng là 20ms và 5ms. Cấu trúc kênh lưu lượng (F-FCH và F- SCH) cho RS1 như hình 2.7. Trước khi đưa lên trải phổ các bit kênh vật lý đường xuống thường phân thành hai luồng I và Q, sau khi phân luồng thì I và Q được đưa lên bộ sắp xếp tín hiệu rồi sau đó đưa vào trải phổ. 65
  65. 2.4.2 Đặc điểm chung của kênh cdma đường xuống. 2.4.2.1 Truyền dẫn đơn và đa sóng mang. Đường xuống hỗ trợ tốc độ chip Nx1,2288Mchip/s trong đó N=1,3,6,12. Đối với N=1 thì trải phổ giống như IS-95B, tuy nhiên điền chế QPSK và điều khiển công suất vòng kínnhanh được sử dụng. Đối với N >1, có hai tuỳ chọn là đa sóng mang MC và trải phổ trực tiếp DS, phương pháp đa sóng mang phân các kí hiệu điều chế vào N sóng mang 1,25MHz (N=3,6,9,12). Mỗi sóng mang được trải phổ bằng tốc độ chip 1,2288Mchip/s. Phương pháp trải phổ trực tiếp với N >1 phát các kí hiệu điều chế trên một sóng mang duy nhất được trải phổ bằng tốc độ chip Nx1,2288Mchip/s (N=3,6,9,12). 2.4.2.2 Phân tập phát. Phân tập phát cho phép giảm tỉ số Ebr / N0’ yêu cầu hay công suất phát yêu cầu trên kênh và nhờ vậy tăng dung lượng hệ thống. Có thể thực hiện phân tập phát theo hai cách sau: Phân tập phát đa sóng mang MCTD (Multicarrier Transmit Diversity): Phân tập phát được thực hiện trên đường xuống nhiều sóng mang, trong đó một tập con sóng mang được phát trên một anten. Các đặc tính chính của phương pháp phân tập đa sóng mang là: 66
  66. . Các ký hiệu thông tin sau mã hoá được phân chia lên nhiều sóng mang 1,25MHz . Phân tập tần số tương ứng với trải phổ trên toàn bộ độ rộng băng tần. . Cả phân tập thời gian và phân tập tần số đều sử dụng bộ mã hoá, lặp kí hiệu và đan xen. . Máy thu RAKE thu năng lượng từ tất cả các băng. . Có thể ấn định chung một mã Walsh cho kênh đường xuống ở tất cả các sóng mang. . Điều khiển công suất nhanh. Ở máy phát đa sóng mang 3x1,25MHz các kí hiệu thông tin nối tiếp sau mã hoá được chia thành ba luồng song song và mỗi luồng được trải phổ bằng một mã Walsh và một chuỗi PN dài tốc độ 1,2288Mchip/s. Có ba sóng mang A,B,C được tạo ra ở đầu ra của máy phát. Sau khi sử lý các kí hiệu đã mã hoá nối tiếp bằng các sóng mang song song, đa sóng mang được đa anten phát, phân tập kiểu này được gọi là phân tập phát đa sóng mang MCTD. Ở MCTD mỗi tập con sóng mang được phát trên một anten troong đó lọc tần số đảm bảo tính trực giao gần như hoàn hảo giữa các anten, quá trình này đảm bảo cải thiện phân tập nên tămg dung lượng đường xuống. 67
  67. Phân tập phát trải phổ trực tiếp: có thể sử dụng phân tập phát trực giao OTD (Orthogonal Transmit Diversity) để đảm bảo phân tập phát cho trải phổ trực tiếp. Các bit sau mã hoá được chia thành hai luồng số liệu và được phát bằng hai anten cách biệt. Mỗi một anten có cách trải phổ trực giao riêng, điều này đảm bảo tính trực giao giữa hai luồng ra, vì thế loại bỏ được hiện tượng tự giao thoa do pha đinh phẳng. Lưu ý rằng bằng cách phân tách các bit sau mã hoá vào hai luồng riêng biệt, số mã hiệu dụng trên mỗi người sử dụng vẫn giống như trường hợp không sử dung OTD. Trong trường hợp này một kênh hoa tiêu bổ sung được sử dụng cho anten bổ sung. Phân tập trải phổ không gian thời gianSTS: Tất cả các kí hiệu kênh đường xuống được phát trên nhiều anten và được trải phổ bằng hàm Walsh bù hay hàm trực giao QOF. 2.4.2.3 Điều chế trực giao: Để giảm hoặc loại bỏ nhiễu giao thoa trong cùng ô, mỗi kênh vật lý đường xuống được điều chế bằng một mã Walsh. Có thể sử dụng điều chế BIT/SK hoặc QPSK trước trải phổ. Để tăng thêm số mã Walsh sử dụng, điều chế QPSK được sử dụng trước khi trải phổ. Cứ hai bit thông tin được sắp xếp vào một kí hiệu QPSK, vì thế số mã Walsh có thể tăng gấp đôi so với BIT/SK (trải phổ trước). Độ dài mã Walsh thay đổi để đạt được các tốc độ bit thông tin khác nhau. Đường xuống có thể bị giới hạn bởi nhiễu giao thoa hay mã Walsh, phụ thuộc vào triển khai đặc thù hoặc vào môi trường khai thác. Khi xảy ra giới hạn mã Walsh, có thể tạo ra mã Walsh bổ sung bằng cách nhân các 68
  68. mã Walsh với các hàm mặt chắn. Các mã tạo ra như vậy là các hàm tựa trực giao. 2.4.2.4 Điều khiển công suất. Thuật toán điều khiển công suất nhanh mới FFPC (Fast Forward Power Control) cho đường xuống và điều khiển công suất cho F-FCH và F-SCH được sử dụng ở cdma2000. Các tiêu chuẩn qui định điều khiển công suất vòng kín nhanh ở 800Hz, hai mô hình điều khiển công suất được đề xuất cho F- FCH và F-SCH là: Điều khiển công suất kênh đơn: Sơ đồ này dựa trên chất lượng của kênh tốc độ cao giữa F-FCH và F-SCH, việc thiết lập khuếch đại cho kênh tốc độ thấp được xác định trên quan hệ với kênh tốc độ cao. Điều khiển công suất độc lập: Trong trường hợp này, các hệ số khyếch đại cho các kênh F-FCH và F-SCH được xác định độc lập. MS có thể sử dụng hai thuật toán vòng ngoài cách biệt (với chỉ tiêu Ebr / N0’khác nhau) và phát hai bit lỗi đường xuống Ebr / N0’ cho trạm gốc. 2.5 Các kênh vật lý đường lên. 2.5.1 Cấu trúc kênh vật lý đường lên. 69
  69. Kênh cdma đường lên (kênh 1,25MHz hay 3,69MHz được BS thu. Kênh Kênh lưu Khai thác Khai thác Khai thác kênh lưu truy lượng kênh truy kênh điều lượng đường lên nhập. đường lên nhập tăng khiển chung (RC3 đến RC6). (RC1 cường. đường lên hay 2). Kênh cơ bản Kênh hoa tiêu Kênh hoa tiêu Kênh hoa tiêu đường lên. đường lên đường lên đường lên Kênh mã bổ sung Kênh truy nhập Kênh điều khiển Kênh điều khiển đường lên từ 0-7 tăng cường. chung đường lên. riêng đường lên 0 hoặc 1. Kênh cơ bản đường lên 0 hoặc 1. Kênh bổ sung đường lên 0 đến 2. Kênh con điều khiển công suất Hình 2.8 Cấu trúc kênh cdma đường lên. Cũng như kênh đường xuống, kênh đường lên đường lên của cdma2000 rất khác với kênh đường lên ở IS-95. Một trong các khác biệt chính được tăng cường cho kênh đường lên của cdma2000 là sự bổ sung kênh hoa tiêu đường lên. Các kênh vật lý đường lên bao gồm các kênh riêng để mang thông tin từ MS đến BS và các kênh chung để mang thông tin từ nhiều MS đến BS. Cấu trúc của kênh đường lên cho ở hình 2.8. 70
  70. Sự tăng cường kênh đường lên cho phép UE phát nhiều kênh mã để truyền số liệu tốc độ cao. Cấu hình tối thiểu gồm một kênh hoa tiêu đường lên R- PICH, cho phép BS giải điều chế nhất quán và một kênh cơ bản đường lên (R- FCH) để truyền thoại. Để phát mã số liệu và báo hiệu có bổ sung thêm các kênh như: kênh bổ sung đường lên R-SCH và kênh điều khiển riêng đường lên R-DDCH. Các đặc tính cấu hình vô tuyến cdma đường lên được cho ở bảng 2.6, số kênh vật lý đường lên cực đại được cho ở bảng 2.7. Bảng 2.6 Các đặc tính cấu hình vô tuyến kênh cdma đường lên. Cấu Tốc độ trải phổ Tốc độ số liệu, sửa lỗi thuận và các đặc tính hình liên quan chung vô tuyến 1 1 Các tốc độ số liệu 1200,2400,4800 và 9600bps với R=1/3, điều chế trực giao cơ số 64. 2 1 Các tốc độ số liệu 1800,3600,7200 và 14400bps với R=1/2, điều chế trực giao cơ số 64. 3 1 Các tốc độ số liệu 1200,1350,1500,2400,2700, 4800,9600,19200,38400,76800 và 153600bps 71
  71. với R=1/4; 307200bps với R=1/2, điều chế BIT/SK với một hoa tiêu. 4 1 Các tốc độ số liệu 1800,3600,7200,14400,28800, 57600,115200,230400bps với R=1/4, điều chế BIT/SK với một hoa tiêu. 5 3 Các tốc độ số liệu 1200,1350,1500,2400,2700, 4800,9600,19200,38400,76800 và 153600bps với R=1/4; 307200 và 614400bps với R=1/3, điều chế BIT/SK với một hoa tiêu. 6 3 Các tốc độ số liệu 1800,3600,7200,14400,28800, 57600,115200,230400 và 460800bps với R=1/4, 103680bps với R=1/2, điều chế BIT/SK với một hoa tiêu. Đối với cấu hình vô tuyến từ 3 đến 9 cũng cho phép các kênh điều khiển dành riêng đường lên và kênh cơ bản đường lên có khuân dạng 5ms và 9600bps. 72
  72. Bảng 2.7 Số kênh vật lý đường lên cực đại. Các kiểu kênh (SR1) Số kênh cực đại Kênh hoa tiêu đường lên R-PICH 1 Kênh truy nhập đường lên R-ACH 1 Kênh truy nhập tăng cường đường lên R-EACH 1 Kênh điều khiển chung đường lên R-CCCH 1 Kênh điều khiển riêng đường lên R-DCCH 1 Kênh cơ bản đường lên R-FCH 1 Kênh mã bổ sung đường lên R-SCH chỉ cho RC1 và RC2 7 Kênh bổ sung đường lên R-SCH 2 Các kiểu kênh RS3 Số kênh cực đại Kênh hoa tiêu đường lên R-PICH 1 Kênh truy nhập tăng cường đường lên R-EACH 1 73
  73. Kênh điều khiển chung đường lên R-CCCH 1 Kênh điều khiển riêng đường lên R-DCCH 1 Kênh cơ bản đường lên R-FCH 1 Kênh bổ sung đường lên R-SCH 2 Kênh truy nhập đường lên R-ACH: R-ACH được các MS sử dụng để liên lạc với BTS cho bản tin báo hiệu ngắn như: khởi đầu cuộc gọi, trả lời tìm gọi, đăng ký. R-ACH là các kênh truy nhập ngẫu nhiên được chia khe. Kênh số liệu truy nhập tăng cường R-EACH: số liệu ở chế độ truy nhập cơ sở hoặc ở chế độ truy nhập có điều khiển công suất được phát trên kênh R-EACH, cón số liệu ở kênh truy nhập dành trước được phát ở kênh R-CCCH. Kênh điều khiển chung đường lên R-CCCH: là một bộ phận của kênh cdma đường lên được sử dụng để truyền thông tin điều khiển số từ một hay nhiều MS đến một BTS. R-CCCH có thể làm việc ở chế độ truy nhập dành trước hay ở chế độ truy nhập ấn định. Nó có thể được điều khiển công suất hay chỉ định và hỗ trợ chuyển giao mềm trong chế độ truy nhập dành trước. 74
  74. Cũng như kênh chung R-ACH, kênh chung này được sử dụng để truyền các bản tin MAC và lớp 3 từ MS tới BTS. R-CCCH khác R-ACH ở chỗ nó cung cấp nhiều khả năng hơn R-ACH. Chẳng hạn, R-CCCH hỗ trợ các thủ tục truy nhập cần thiết cho việc khai thác hiệu quả số liệu gói ở trạng thái treo. R-ACH và R-CCCH là các kênh đa truy nhập vì MS phát mà không cần BTS cho phép. R-ACH và R-CCCH hỗ trợ kiểu cơ chế ALOHA chia khe với xác suất bắt cao hơn do các tính chất của kênh cdma(nhiều người sử dụng phát đồng thời). Tại một tần số được ấn định có thể có một hay nhiều kênh truy nhập, các kênh truy nhập được ấn định bởi các mã PN dài khác nhau. Kênh hoa tiêu đường lên R-PICH: là một tín hiệu không được điều chế, trải phổ trực tiếp và được MS phát liên tục. R-PICH cung cấp chuẩn pha cho giải điều chế nhất quán của BTS và có thể cung cấp phương tiện để đo cường độ tín hiệu kênh hoa tiêu cho các kênh đường lên gồm: một gia trị tham khảo và thông tin điều khiển công suất đường xuống được ghép chung. Thông tin điều khiển công suất ghép theo thời gian gọi là kênh con điều khiển công suất. 75
  75. Hoa tiêu (giá trị +1) MUX A Đưa đến khối sắp Một bit điều Lặp ký hiệu xếp IQ. khiển công suất 384 N Copi trên PCG; 16 bit N=1 hoặc 3 Tuỳ theo điều khiển công tốc độ trải phổ SR1 hay suất trên khung. SR3. Điều khiển công Hoa tiêu suất 384N PN chip 1 nhóm điều khiển công suất (PCG); 4 nhóm 184N PN chip. Hình 2.9 Cấu trúc kênh hoa tiêu đường lên. Kênh con điều khiển công suất trên kênh R-PICH được MS sử dụng để điều khiển công suất BTS khi BTS này làm việc trên kênh lưu lượng đường xuống với các cấu hình vô tuyến từ RC3 đến RC9. Kênh con này cung cấp thông tin về chất lượng đường xuống ở tốc độ một bit trên nhóm điều khiển công suất PCG (Power Control Group). Sự lặp điều khiển công suất có nghĩa là giá trị một bit này không thay đổi trong khoảng thời gian lặp ký hiệu. Bit điều khiển công suất sử dụng phần cuối cùng của mỗi nhóm PCG. Ký hiệu hoa tiêu +1 và các ký hiệu điều khiển công suất ghép chung đều được phát với cùng một mức công suất. Các ký hiệu điều khiển công suất cơ số hai được thể hiện bằng các giá trị ±1. R-PICH được sử dụng để bắt ban đầu, bám thời gian, khôi phục chuẩn nhất quán cho máy thu RAKE và đo công suất. 76
  76. Kênh lưu lượng đường lên: là kênh lưu lượng để truyền báo hiệu và số liệu từ MS đến BTS. Đối với cấu hình RC1 đến RC2, kênh lưu lượng đường lên bao gồm một kênh R-FCH và đến 7 kênh R-SCH. Đối với cấu hình từ RC3 đến RC6 kênh lưu lượng đường lên gồm một kênh R- FCH, một kênh R-DDCH hoặc cả hai và tới hai kênh R-SCH. Kênh điều khiển riêng đường lên R-DCCH: là một bộ phận của kênh lưu lượng đường lên được sử dụng để truyền số liệu mức cao và thông tin điều khiển từ MS đến BTS. Phụ thuộc vào hoàn cảnh phục vụ kênh R-DCCH, R-FCH và R-SCH được sử dụng hoặc không sử dụng. Mỗi kênh vật lý được trải phổ bằng một chuỗi mã Walsh để bảo đảm phân kênh trực giao cho các kênh logic. Kênh cơ bản đường lên R-FCH: là một bộ phận của kênh lưu lượng dùng để mang số liệu tốc độ cao và thông tin điều khiển từ MS đến BTS. R-FCH hỗ trợ các khung 5ms và 20ms. Cấu trúc kênh RC1 và RC2 (20ms) đảm bảo các tốc độ Rs1 hoặc RS2 phát triển từ IS-95B. Các khung 5ms cung cấp 24 bit thông tin trên khung với 16 bit CRC. Trong mỗi khung 20ms, có thể phát một khung 20ms hoặc 4 đoạn khung 5ms trong đoạn khung 20ms. R- 77
  77. FCH được truyền ở các tốc độ khác nhau cho các cấu hình vô tuyến khác nhau. Kênh bổ sung đường lên R-SCH: là một bộ phận của kênh lưu lượng đường lên trong cấu hình từ RC3 đến RC6, hoạt động kết hợp với R- FCH trong kênh lưu lượng đường lên này để cung cấp các dịch vụ tốc độ số liệu cao cho truyền dẫn số liệu mức cao hơn. R-SCH có thể làm việc ở các chế độ khác nhau. Chế độ thứ nhất được sử dụng cho các tốc độ không quá 14,4kbps và sử dụng phát hiện mù (không có thời biểu hoặc thông tin tốc độ). Ở chế độ thứ hai BS biết được thông tin tốc độ, R-SCH được sử dụng cho các cuộc gọi số liệu và có thể hoạt động ở các tốc độ khác nhau. 2.5.2 Sắp xếp lên luồng I,Q và trải phổ. Các kênh R-SCH, R-PICH, R-DCCH được sắp xếp lên kênh số liệu đồng pha I. R-FCH, R-SCH, R-CCCH/R-EACH được sắp xếp lên kênh số liệu vuông góc Q. Sau đó các số liệu I và Q được trải phổ, ở đây sử dụng phương pháp trải phổ chuỗi PN kiểu nhân phức. 2.5.3 Đặc điểm chung của kênh cdma2000 đường lên. 78
  78. Dạng sóng liên tục: Hoa tiêu liên tục và dạng sóng kênh số liệu liên tục được sử dụng cho tất cả các tốc độ số liệu. Dạng sóng liên tục giảm thiểu giao thoa đối với các thiết bị y tế và cho phép tăng tầm phủ ở các tốc độ bit thấp. Dạng sóng liên tục cón cho phép đan xen để nhận được toàn bộ lợi ích từ phân tập thời gian khung. BS sử dụng hoa tiêu để tìm đường đa tia, bám, giải điều chế nhất quán và đo chất lượng đường truyền cho mục đích điều khiển công suất. Sử dụng các kênh trực giao cho hoa tiêu và các kênh khác, nhờ vậy có dễ dàng điều chỉnh mức công suất của kênh hoa tiêu và các kênh số liệu mà không làm thay đổi cấu trúc khung hoặc mức công suất của một ký hiệu trong khung. Các kênh trực giao với các chuỗi Walsh độ dài khác nhau: Hệ thống CDMA2000 sử dụng các kênh trực giao cho kênh hoa tiêu và các kênh số liệu vật lý khác. Đây là các kênh trực giao được trang bị các chuỗi Walsh có độ dài khác nhau, trong đó các kênh tốc độ cao hơn có chuỗi Walsh ngắn hơn. Chuỗi ngắn cho phép chứa các tốc độ bit cao đầu ra bộ mã hóa. Thích ứng tốc độ: Cần có một số phương pháp để thích ứng tốc độ số liệu với tốc độ vào của bộ trải phổ Walsh. Các phương pháp này bao gồm điều chỉnh tốc độ mã bằng cách trích bỏ, lặp ký hiệu và lặp chuỗi. Phương pháp thiết kế như sau: trước hết thử sử dụng mã tôc độ thấp, nhưng không giảm tỷ lệ dưới ¼ vì độ lợi của các tốc độ thấp sẽ rất nhỏ và độ phức tạp bộ giải mã tăng. Các búp bên phổ thấp: Hệ thống CDMA2000 đạt được các búp bên phổ thấp với các bộ khuếch đại không lý tưởng bằng cách phân chia kênh 79
  79. vật lý vào các kênh I và Q và sử dụng phương pháp trải phổ PN bằng cách nhân phức. Các kênh số liệu độc lập: Hai kênh số liệu vật lý(R-FCH và R-SCH) được sử dụng trên đường lên có thể thích ứng với một kiểu dịch vụ. Việc sử dụng R-FCH và R-SCH cho phép tối ưu hệ thống cho nhiều dịch vụ đồng thời. Các kênh này được mã hóa riêng được ghép xen và có thể có mức công suất phát khác nhau cũng như điểm thiết lập FER khác nhau. Điều khiển công suất đường lên : Có 3 thành phần điều khiển công suất đường lên: vòng hở, vòng kín và vòng ngoài. Điều khiển công suất vòng hở thiết lập công suất phát trên cơ sở công suất thu được ở MS. Điều khiển công suất vòng hở bù suy hao đường truyền từ MS đến BS và xử lý fading rất chậm. Điều khiển công suất vòng kín bao gồm một vòng hồi tiếp 800 bit/s từ BS đến MS để thiết lập công suất phát ở MS. Điều khiển công suất vòng kín bù fading từ trung bình đến nhanh và sự thiếu chính xác khi điều khiển công suất vòng hở. Điều khiển công suất vòng ngoài được thực hiện đặc biệt để điều chỉnh ngưỡng điều khiển công suất ở BS để duy trì FER mong muốn. Kênh điều khiển riêng tách biệt: Đường lên có một kênh điều khiển riêng, trực giao liên tục, công suất thấp và tốc độ thấp. Điều này cho phép cấu trúc kênh điều khiển riêng không ảnh hưởng các cấu trúc khung kênh hoa tiêu và kênh vật lý khác. Độ dài khung: Hệ thống CDMA2000 sử dụng các khung 5 ms và 29 ms cho thông tin điều khiển ở các kênh điều khiển riêng và cơ bản,và sử dụng các khung 20 ms cho các kiểu số liệu khác(gồm cả thoại). Đan xen và lặp chuỗi được thực hiện trên toàn khung. Điều này bảo đảm cải 80
  80. thiện phân tập thời gian ở các hệ thống sử dụng các khung ngắn. Các khung 20 ms được sử dụng cho thoại, các khung ngắn hơn sẽ giảm trễ thoại nhưng sẽ gây giảm chất lượng giải điều chế do khoảng ghép xen lớn. 2.5.4 Quản lý mã Walsh. Bảng 2.8 qui định các hàm Walsh để trải phổ trực giao cho các kênh cdma đường lên. Bảng 2.8 Các hàm Walsh cho các kênh cdma2000 đường lên. Kiểu kênh Hàm Walsh 32 Kênh hoa tiêu đường lên W0 8 Kênh điều khiển chung đường lên W2 16 Kênh điều khiển riêng đường lên W8 16 Kênh cơ bản đường lên W4 2 4 Kênh bổ sung đường lên 1 W1 hay W2 81
  81. 4 8 Kênh bổ sung đường lên 2 W2 hay W6 8 Kênh truy nhập tăng cường. W2 82
  82. Phần II BÁO HIỆU TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA2000. Chương 3 BÁO HIỆU TRONG LỚP 2. 3.1 Mô hình khái niệm về lớp con LAC. Các lớp, các lớp con, các SAP, các vấn đề căn bản và các tham số được trình bày thông qua việc xây dựng mô hình phân lớp do đó khó có thể làm sáng tỏ tất cả các vấn đề khi được yêu cầu trình bày một cách rõ ràng. Tuy nhiên, sự quan sát hoạt động của các trạm di động và các trạm gốc cùng với các đặc điểm kỹ thuật của chúng có thể mô tả một cách thích hợp bằng sự tương tác giữa chúng thông qua các phần tử cơ sở và các mô hình cấu trúc khác đã được đề cập đến. Báo hiệu LAC trong cdma2000 được xây dựng theo mô hình sau: Các lớp giao thức:Lớp con LAC cung cấp các dịch vụ cho lớp 3. Các SDU được truyền giữa lớp 3 và lớp con LAC. Lớp con LAC thực hiện 84
  83. việc đóng gói các SDU vào các LAC PDU một cách thích hợp, nơi đây sảy ra quá trình phân đoạn và tái hợp lại cũng như việc truyền các phân đoạn PDU đã được đóng gói đến lớp con MAC. Các lớp con:Quá trình xử lý bên trong lớp con LAC được thực hiện một cách tuần tự cùng với việc xử lý các thực thể và chuyển chúng vào dạng thức của LAC PDU từng phần một cho tới khi được một gói hoàn chỉnh. Các kênh logic: Các SDU và các PDU được xử lý và được truyền dọc theo các đường chức năng mà không nhất thiết phải cho các lớp cao hơn nhận biết về các đặc tính vô tuyến của kênh vật lý. 3.1.1 Kiến trúc chung. Kiến trúc chung về báo hiệu trong cdma2000 được cho ở hình sau. Hình 3.1 Kiến trúc chung –báo hiệu cdma2000. 3.1.2 Các lớp con giao thức. 85
  84. Khi một đơn vị số liệu được tạo ra hay thu được đi qua ngăn xếp giao thức, nó được xử lý lần lượt bởi các lớp con giao thức khác nhau. Mỗi lớp con theo qui định sẽ chỉ xử lý các trường liên quan đến chức năng qui định của mình. Chẳng hạn lớp con ARQ chỉ tác động lên các trường liên quan đến công nhận và thực hiện việc phát hiện sự thu lặp hoặc phát lại.Mặt phẳng điều khiển có thể cấm hoặc cho phép lớp con giao thức. Quá trình tổng quát xử lý các đơn vị số liệu ở lớp báo hiệu 2 được cho ở hình sau: Hình 3.2 Xử lý đơn vị số liệu LAC. 3.1.3 Các kênh logic. 86
  85. Ở mặt phẳng báo hiệu lớp 3 việc phát và thu các thông tin báo hiệu trên các kênh logic. Kênh logic thông thường được đặc trưng bởi tính đơn hướng (đường xuống hoặc lên), nhưng trong một số trường hợp nó có thể ghép hoặc đi cặp với một kênh logic mang lưu lượng liên tục ở phương ngược lại. Các hệ thống IS-2000 sử dụng các kiểu kênh logic sau đây để mang thông tin báo hiệu: f-csch/r-csch (kênh báo hiệu chung đường xuống/lên). f-dsch/r-dsch (kênh báo hiệu riêng đường xuống/lên). Các kênh báo hiệu được phân loại theo: thông tin được mang cho một hay nhiều đối tượng, thông tin mang ở dây là thông tin báo hiệu hay thông tin của người sử dụng, phương truyền (đường xuống hay lên) và theo các tiêu chuẩn khác. Ở hệ thống IS-2000 các kênh báo hiệu được định nghĩa cho các mục đích sau: Đồng bộ. Quảng bá và tìm gọi. Báo hiệu chung (đường lên và xuống). Truy nhập (đường lên). Báo hiệu riêng. 87
  86. Hình 3.3 Cấu trúc kênh logic đường xuống. Có thể nhiều đối tượng cùng sử dụng chung một kênh logic (chẳng hạn có thể có thể có nhiều kênh truy nhập đường lên). Vì lưu lượng trên một kênh logic phải được mang ở kênh vật lý, nên phải tồn tại các liên kết giữa các kênh logic và kênh lưu lượng. Mối liên hệ này gọi là sắp xếp mapping. Kênh logic có thể sử dụng riêng và cố định một kênh vật lý (chẳng hạn kênh đồng bộ), hoặc có thể sử dụng riêng nhưng tạm thời một kênh vật lý (chẳng hạn các chuỗi thăm dò liên tiếp của kênh r-sch được phát ở các kênh truy nhập vật lý 88
  87. khác nhau), hoặc có thể sử dụng chung một kênh vật lý với các kênh logic khác (đòi hỏi các chức năng ghép các PDU để thực hiện sắp xếp lên kênh vật lý). Trong một số trường hợp một kênh logic có thể sắp xếp lên một kênh logic khác. Hai hay nhiều kênh được hoà nhập vào một kênh logic để mang các dạng lưu lượng khác nhau (chẳng hạn kênh logic tìm gọi và kênh quảng bá là kênh báo hiệu chung đường xuống được sắp xếp trên một kênh logic chung để mang thông tin báo hiệu). Vì tại một thời điểm một kênh logic chỉ có thể mang một PDU, nên ở lớp 3 bảo đảm phát lần lượt. Các hình sau cho thấy kênh logic của IS-2000 ở các đường lên và đường xuống. Ở các hình này tất cả các dạng sắp xếp đều được xét: cố định, tạm thời (các kênh truy nhập đường lên), ghép kênh logic vào kênh vật lý (giữa dsch và dtch cho cả đường lên và xuống) hay giữa kênh logic với kênh logic (kênh quảng bá, tìm gọi và kênh báo hiệu chung). 89
  88. Hình 3.4 Cấu trúc kênh logic đường lên. 3.1.4 Các giao diện. 3.1.4.1 Giao diện với lớp 3. 90
  89. Giao diện giữa lớp 3 và lớp 2 là một điểm truy nhập dịch vụ SAP. Tại SAP, lớp 3 và lớp 2 trao đổi các đơn vị số liệu dịch vụ SDU và thông tin điều khiển giao diện thông qua các khối trạng thái và điều khiển bản tin MCSB để thiết lập trạng thái hoạt động cơ sở. Dạng thức chung của một bản tin cơ sở là: L2- . ( , MCSB) Các tham số tuỳ chọn data_unit và MCSB lần lượt đề cập đến các loại SDU được trao đổi và loại bản tin MCSB. 3.1.4.1.1 Khối trạng thái và điều khiển bản tin MCSB. MCSB là một khối tham số dùng định nghĩa cho trạng thái cơ sở, chứa đựng các thông tin liên quan về các bản tin lớp 3 cũng như các chỉ dẫn làm thế nào để xử lý các bản tin hoặc làm thế nào để truyền tiếp bản tin này đi hoặc đã làm thế nào để nhận các bàn tin nay về, tất cả các tiến trình này có thể được xử lý ở lớp con LAC hoặc lớp con MAC hoặc cả hai. Trong hướng phát bản tin MCSB được thu từ lớp 3 và được loại bỏ ở lớp con SAR. Trong hướng nhận bản tin MCSB được phát đi từ lớp con SAR và được truyền ngược lên thông qua ngăn xếp đến lớp 3. MCSB là một khái niệm cấu trúc, ta có thể hình dung MCSB chứa đựng các thông tin như là: 91
  90. MSG_TAG: Nếu như một bản tin được phát đi trong khi nó thu được bản tin trả lời cho bản tin truyền đi trước nó thì MSG_TYPE của bản tin đã truyền đi trước này sẽ được lưu trữ. Chiều dài của một SDU. Một trường hợp nhận dạng duy nhất được kết hợp với một bản tin để có khả năng nhận ra bản tin thông qua bản thông báo của quá trình phát/khôn phát hoặc phục hồi lại. Đối với một bản tin có thể được báo nhận tại lớp con LAC (ví dụ:trong trường hợp phát ở chế độ chắc chắn hoặc ở chế độ không chắc chắn). Đối với bản thông báo khi yêu cầu được phát. Nhận dạng địa chỉ của bản tin. Đối với các SDU được phát tới lớp 3 mà bị trùng lặp(trong trường hợp lớp con LAC không loại bỏ được SDU bị lặp lại này). Số liệu cần thiết cho thủ tục nhận thực (ví dụ trường CHARi của bản tin khởi tạo). Phân loại các bản tin SDU một cách thích hợp( ví dụ các bản tin đăng kí, các bản tin khởi tạo ) vì khi xử lý các bản tin tại lớp con LAC thì dễ gây ra lỗi về kiểu của bản tin SDU được truyền. Trạng thái mã hoá của các kênh logic, loại mã hoá, chỉ số tuần tự mã hoá và mã hoá CRC 8-bit được tính cho bản tin SDU được truyền. Trao đổi thời gian hệ thống CDMA với khung nơi đã thu bit đầu tiên và bit cuối cùng của bản tin. 92
  91. Các chỉ dẫn truyền cho lớp con LAC giống như việc hướng dẫn làm thế nào để truyền một bản tin cùng với sự ưu tiên của nó (trước, sau, hoặc bằng cách truyền ngắt quãng để truyền một bản tin khác có độ ưu tiên cao hơn.), một chỉ dẫn liên quan đến việc giám sát bản tin và Các chỉ dẫn về trạng thái không bình thường từ lớp con LAC. Chỉ thị về việc thu được hay không thu được các PDU báo nhận lớp 2 theo yêu cầu. Chỉ thị về một báo nhận cho một PDU thu được trước đó đã được gửi tiếp đi và đã báo nhận cho nơi gửi nó đến. Khi thu được một PDU trên kênh f-csch, một chỉ thị báo về việc có hoặc không có một đường truy nhập cho một PDU đang được truyền trên kênh r-csch đã tới đích bằng cách xét kết quả của quá trình xử lý trường ARQ của PDU thu được. Kênh vật lý mà trên đó các bản tin được truyền dẫn. Lớp LAC sử dụng thông tin này để chỉ rõ tham số kiểu kênh ‘channel_type’ bởi MAC khởi đầu. Chỉ thị về một cuộc gọi khẩn cấp. Khi một trạm di động xác định được bản tin là cuộc gọi khẩn cấp thì nó sẽ thiết lập chỉ thị cuộc gọi khẩn cấp lên. 3.1.4.1.2 Giao diện cơ sở. 93
  92. Một nhóm các trạng thái hoạt động cơ sở được định nghĩa để truyền thông tin giữa lớp 2 và lớp 3 như sau: Tên : L2-Data.Request Kiểu: Yêu cầu Hướng: Từ lớp 3 xuống lớp 2 Các tham số: SDU, MCSB Hành động: SDU được truyền đến lớp 2 thông qua giao diện vô tuyến Tên: L2-Data.Comfirm Kiểu: Xác nhận Hướng: Từ lớp 2 sang lớp 3 Tham số: MCSB Hành động: Xác nhận thông qua MCSB rằng SDU đã được truyền đi trước đó được báo nhận tại lớp 2 thông qua trường địa chỉ đến lớp 3. Tên: L2-Data.Indication Kiểu: Chỉ thị 94
  93. Hướng: Từ lớp 2 sang lớp 3 Các tham số: SDU, MCSB Hành động: SDU thu được tiếp tục được truyền cho lớp 3 Tên: L2-Condition.Notification Kiểu: Chỉ thị Hướng: Từ lớp 2 đến lớp 3 Các tham số: MCSB Hành động: Lớp 3 được thông báo về một sự kiện có liên quan (ví dụ như tình trạng không bình thường) được phát hiện ra tại lớp 2. Chi tiết về điều này được chỉ rõ thông qua MCSB Tên: L2-Supervision.Request Kiểu: Yêu cầu Hướng: Từ lớp 3 sang lớp 2 Các tham số: MCSB Hành động: Lớp 2 thực hiện một lệnh điều khiển được yêu cầu từ lớp 3 (ví dụ như một lệnh xoá yêu cầu truyền lại của một bản tin, hoặc một lệnh để thiết lập chỉ số tuần tự của bản tin, chỉ số 95
  94. báo nhận và sử dụng định thời để chống lại sự trùng lặp các bản tin.) 3.1.4.2 Giao diện với lớp con MAC. Giao diện giữa lớp con LAC và lớp con MAC cũng là một điểm truy nhập dịch vụ SAP. Tại SAP, lớp con LAC và lớp con MAC trao đổi các LAC PDU hoặc đóng gói các đoạn PDU lại và trao đổi các thông tin điều khiển giao diện thông qua dạng thức của một danh sách các tham số. Dạng thức chung của một câu lệnh cơ sở là: MAC- . ( ) Sự phát đi hoặc thu về bởi lớp con MAC không bảo đảm là truyền dẫn theo nhóm hay riêng biệt. Một LAC PDU hoặc đoạn PDU đã đóng gói được đưa ra để truyền đi hoặc được thu vào, nó được truyền hoặc phát đi ngay lập tức(vào một thời điểm thì chỉ có thực hiện một hành động là phát hay thu) bởi lớp con MAC trừ khi có yêu cầu khác. Lớp con MAC truyền và phân phát các LAC PDU cũng như đóng gói các đoạn PDU trong nhóm được thu vào, trừ khi có chỉ thị nào khác. Các LAC PDU thu được và các đoạn PDU đã đóng gói có chứa lỗi thì không được phát hiện bởi các lớp thấp hơn. 3.1.4.2.1 Giao diện cơ sở. 96
  95. Một nhóm các trạng thái hoạt động cơ sở được định nghĩa để truyền thông tin giữa lớp con LAC và lớp con MAC như sau: Tên: MAC-SDUReady.Request (channel_type, P, seqno, scheduling_hint) Kiểu: Yêu cầu Hướng: Lớp con LAC đến lớp con MAC Hành động: Các yêu cầu miêu tả lệnh là một chuỗi các bản báo cáo có thể của các phân mảnh của một gói PDU và có thể cung cấp thông tin cần thiết cho việc lập danh mục truyền của các phân mảnh này. Tên: MAC-Data.Request (channel_type, data, size) Kiểu: Yêu cầu Hướng: Lớp con LAC đến lớp con MAC Hành động: PDU đã đóng gói được truyền thông qua giao diện vô tuyến. Các câu lệnh không có gói PDU và kích cỡ tham số thiết lập là 0 chỉ ra rằng lớp con LAC không có dữ liệu để truyền nữa. 97
  96. Tên: MAC-Data.Indication (channel_id, channel_type, data, size, system_time, physical_channel_id) Kiểu: Chỉ thị Hướng: Lớp con MAC đến lớp con LAC Hành động: PDU thu được được phân phát đến lớp con LAC. Câu lệnh không bao gồm một PDU gói có thể được sử dụng để báo hiệu các lỗi thu được. Tên: MAC-Availability.Indication(channel_type,max_size, system_time) Kiểu: Chỉ thị Hướng: Từ lớp con MAC đến lớp con LAC Hành động: Lớp con LAC được báo về kích cỡ tối đa của gói PDU mà có thể được truyền vào đơn vị truyền dẫn của lớp thấp hơn tiếp theo. (ví dụ như Frame) Các câu lệnh cũng có thể được sử dụng để báo hiệu ý nghĩa của các ranh giới thời gian (ví dụ như sự bắt đầu hoặc kết thúc của một khe thời gian). Tên: MAC-AccessFailure.Indication (reason, acceptable_rate) 98
  97. Kiểu: Chỉ thị Hướng: Từ lớp con MAC đến lớp con LAC Hành động: Lớp con LAC được thông báo khi lớp con MAC xác định rằng một PDU không thể truyền được trên kênh r-csch. Định nghĩa các tham số: channel_type:được thiết lập trong “khung 5ms FCH/DCCH”, “khung 20ms FCH/DCCH”, “khung F-CCCH”, “khung F-BCCH”, “khung R- CCCH”, “Khung F-PCH”, “Khung R-SYNC”, “khung R-ACH” hoặc “khung ENHANCED ACCESS”. size được thiết lập để nói lên số lượng bit trong các gói PDU hoặc số lượng các phân mảnh trong gói PDU (nếu như tham số data được thể hiện) P là một giá trị được sử dụng để kiểm tra sự tồn tại trên các kênh R- ACH, R-EACH và R-CCCH. seqno là tổng số thăm dò thâm nhập ở bên trong luồng con cố gắng thâm nhập của R-ACH, R-EACH và R-CCCH. scheduling-hint được sử dụng để chỉ thị việc ghép các lớp con của lớp MAC sao cho các phân mảnh ưu tiên của gói PDU chống lại các kiểu ghép kênh lưu lượng khác. data là một phân mảnh của gói PDU. 99
  98. system_time là thời gian được tính vào lúc lớp vật lý thu được bit đầu tiên của một khung lớp vật lý mà khung này chứa các bit thông tin hoặc là vào lúc khung bắt đầu được truyền đi. physical_channel_id là một nhận dạng duy nhất của kênh vật lý khi dữ liệu được thu bởi lớp vật lý. max_size là giá trị tối đa có thể được của tham số size trong câu lệnh cơ sở MAC-Data.Request. reason được thiết lập thì tương ứng với “hết giờ”, “mất kênh” hoặc “tốc độ truyền không đủ”. acceptable_rate để thiết lập tốc độ truyền tức thời tối đa mà có thể được sử dụng để truyền dẫn trong trường hợp reason luôn được thiết lập là “tốc độ truyền không đủ”. Khi lớp con LAC có một PDU được truyền đi, nó yêu cầu MAC- SDUReady.Request cơ sở mang thông tin về kích cỡ gói DPU và một số thông tin khác như là: kiểu, chỉ số tuần tự, các thông tin cần thiết cho việc thiết lập chương trình ( như là quyền ưu tiên chẳng hạn) Lớp con MAC sử dụng các thông tin này để thực hiện truyền dẫn. Nếu như một MAC- SDUReady.Request cơ sở tiếp theo được thu vào trước khi lớp con MAC hoàn thành việc truyền PDU tương ứng với MAC-SDUReady.Request hiện hành, thì yêu cầu mới này sẽ loại yêu cầu trước nó ra, hướng mà PDU trước đó đang truyền sẽ bị ngắt tạm thời và thay vào đó là việc truyền PDU mới này. Với mỗi khả năng của đơn vị truyền tải lớp vật lý tiếp theo (ví dụ như là khung chẳng hạn) lớp con MAC yêu cầu MAC-Availability.Indication cơ sở thông báo các bit như thế nào mới có thể được tryuền đi bởi đơn vị truyền tải. 100
  99. Lớp con MAC đáp ứng ngay lập tức với một lệnh MAC-Data.Request cơ sở mang theo dữ liệu với kích thước nhỏ hơn hoặc bằng với giá trị được chỉ ra trong MAC-Availability.Indication. Nếu ở đây không có nhiều dữ liệu để truyền tải mà MAC- Availability.Indication cơ sở đã được thu thì lớp con LAC sẽ đáp ứng lại bằng MAC-Data.Request cơ sở với tham số size được thiết lập bằng 0. Các hiệu lệnh lớp con MAC dùng để truyền tải các PDU đã được hoàn tất. Trên hướng thu, lớp con MAC yêu cầu MAC-Data.Indication cơ sở vào bất cứ lúc nào, khi mà nó thu được một gói PDU và phân phát gói này đi. 3.1.5 Mô tả chức năng. Lớp con LAC thi hành các chức năng trên các kênh riêng biệt như sau: Phân phát các SDU đến các thực thể ngang hàng lớp 3 có sử dụng kỹ thuật ARQ khi cần thiết để cung cấp khả truyền tải một cách tin cậy. Xem thêm lớp con ARQ ở phía dưới. Thu thập và xác định tính hợp lệ của các PDU một cách đúng đắn, thích hợp cho việc truyền các SDU. Xem thêm lớp con Utility ở bên dưới. Phân đoạn các gói PDU thành các phân mảnh gói PDU có kích thước thích hợp cho truyền tải bởi lớp con MAC. Xem thêm về lớp con SAR ở phía dưới. 101
  100. Lắp các phân mảnh gói PDU thành các gói PDU. Xem thêm về lớp con SAR ở phía dưới. Điều khiển thâm nhập thông qua sự nhận thực “global challenge”. Theo khái niệm, một số các bản tin nhận thực bị hỏng trên một kênh chung sẽ không được phân phát đến các lớp cao hơn để tiếp tục xử lý. Xem thêm phần lớp con nhận thực ở bên dưới. (một vài kiểu nhận thực là một thành phần chức năng của lớp 3 trong khi một số khác lại là thành phần chức năng của lớp 2. Cụ thể, kiểu nhận thực “global challenge” được đặt tại lớp 2 bởi vì nó có thể được xem xét và kết hợp với việc thâm nhập. ) 3.1.5.1 Sự hoạt động trên kênh r-csch. Hình 3.5 sẽ chỉ ra một ví dụ về cấu trúc của lớp con LAC cho kênh logic r- csch: Bản tin được truyền bởi trạm di động trên kênh r-csch hoạt động như sau: Tại SAP, lớp 3 yêu cầu L2-Data.Request cơ sở mang một SDU và một MCSB kết hợp đến lớp con LAC. SDU và MCSB được đưa đến lớp con nhận thực, nơi đây sẽ thiết lập các trường nhận thực trạm của di động và đưa chúng vào SDU, tạo thành đơn vị số liệu giao thức (PDU) LAC khởi đầu. 102
  101. PDU và MCSB sau đó được gửi đến lớp con ARQ, nơi đây sẽ thiết lập các trường báo nhận cho trạm di động một cách phù hợp căn cứ vào các thông tin sẵn có trên MCSB. Những trường này đã được thêm vào PDU. . Nếu lớp con ARQ được yêu cầu gửi một báo nhận cho PDU thu được và lớp 3 chỉ thị rằng nó không nhận được đáp ứng tại lớp 3 cho PDU thu được này, lớp con ARQ sẽ gửi một PDU báo nhận duy nhất để báo nhận cho PDU đã thu được. . Nếu lớp con ARQ được yêu cầu để gửi một báo nhận cho PDU đã thu được và lớp 3 chỉ thị rằng nó đã nhận được đáp ứng về PDU đã thu được này, lớp con ARQ bao gồm cả báo nhận trên sóng mang PDU được đáp ứng từ lớp 3. Hình 3.5 Kiến trúc giao thức: r-csch. 103
  102. PDU và MCSB tiếp tục được gửi đến lớp con địa chỉ Addressing, nơi đây sẽ thiết lập trường địa chỉ của trạm di động với một giá trị thích hợp và đưa chúng vào PDU. PDU và MCSB được đưa tiếp vào lớp con Utility, nơi đây nó sẽ sắp xếp MSG_TAG trong MCSB lên trường MSG_TYPE của PDU. Lớp con Utility còn tập hợp các trường bản tin đo kênh hoa tiêu trạm di động và đưa chúng vào PDU. Mỗi khi truyền lại, thiết lập cũ về các trường bản tin có thể được thay thế bởi một thiết lập mới. Khi đó, PDU được độn thêm vào bởi vì chiều dài của nó là một số nguyên lần các Octets cộng với hai bit bằng cách gắn vào thêm từ 0 -7 bit mang giá trị ‘0’ nếu cần thiết. Hành động này đã hoàn thành cấu trúc của PDU. Nếu xuất hiện lỗi, lớp con LAC có thể báo cho lớp 3 biết bằng L2- Condition.Notification cơ sở. PDU và MCSB tiếp tục được gửi đến lớp con SAR, tại đây sảy ra quá trình tính toán các tham số chiều dài và CRC cho PDU. PDU được đóng gói một cách hợp lý bằng việc xác định tham số chiều dài trước sau đó mới thêm vào tham số CRC. Tính chất của câu lệnh MAC-SDUReady.Request cơ sở trước đây là lớp con SAR chỉ thị cho lớp con MAC rằng nó đang có một PDU sẵn sàng để truyền trên kênh r-csch. Nếu trạm di động cho phép chỉ có báo hiệu r- csch trên kênh thâm nhập thì DPU được đưa đến lớp con MAC trên kênh thâm nhập. Nếu trạm di động cho phép báo hiệu r-csch trên kênh truy nhập tăng cường thì PDU được đưa đến lớp con MAC trên kênh thâm nhập tăng cường. Thông tin được truyền thông qua câu lệnh cơ sở này có thể được sử dụng bởi lớp con MAC để quyết định có cần tới MAC-Availability.Indication cơ sở hay không (nếu sử dụng thì mất bao nhiêu thời gian). Lớp con LAC cũng có thể thu MAC- 104
  103. AccessFailure.Indication cơ sở để nhận các chỉ thị cho nó như là: các điều kiện được định rõ hoặc các sự kiện mà ngăn cản sự truyền dẫn thành công đã xảy đến. Lớp con SAR chờ đợi để thu MAC-Availability.Indication từ lớp con MAC từ đó nhận ra các chỉ thị có thể có, thời gian truyền, và dung lượng của một khung kênh vật lý nơi có thể mang toàn bộ nội dung của LAC-PDU. Mỗi khi thu được một lệnh cơ sở, lớp con SAR tập hợp phân mảnh của gói PDU lại và gửi đi lệnh MAC-Data.Request cơ sở. Nếu lớp con SAR không có gì để truyền mà vẫn còn nhận được MAC- Availability.Indication cơ sở nó sẽ đáp ứng lại bằng một lệnh MAC- Data.Request cơ sở với trường chỉ thị độ dài được thiết lập bằng 0. Bản tin thu được bởi trạm di động trên kênh r-csch hoạt động như sau: Trong một khe thời gian của r-csch, lớp con SAR thu chỉ một phân mảnh gói PDU và liên kết với danh sách tham số từ lớp con MAC thông qua MAC-Data.Indication cơ sở (Nếu lớp con MAC nhận ra rằng một khung mà nó thu được bị lỗi thì nó có thể thông báo đến lớp con SAR thông qua MAC-Data.Indication cơ sở, hoặc nó có thể dừng việc gửi nội dung của khung này và các khung tiếp theo của nó đến khe thời gian của r-csch, hoặc là cả hai). Trong lúc thu được phân mảnh đầu tiên, thì chiều dài của gói PDU đã được định rõ. Tất cả các phân mảnh thu được một cách tuần tự, được nối lại với nhau theo chiều dài mong đợi hoặc cho tới khi khe thời gian của r-csch kết thúc. Nếu CRC thoả mãn, các tham số chiều dài và CRC sẽ được loại bỏ và PDU được đưa đến lớp con Utility. Nếu CRC không thoả mãn thì các tham số PDU và SAR sẽ được loại bỏ. ( Chiều dài của một PDU được ghi lại trước tiên trong MCSB). 105
  104. MCSB được tạo ra. Lớp con Utility xếp MSG_TYPE vào MSG_TAPE trong lớp 3 một cách thích hợp. PDU và MCSB được đưa đến lớp con địa chỉ Addressing, nơi đây sẽ nhận ra và xử lý địa chỉ của trạm di động để phát đi một bản tin. Một địa chỉ cụ thể được tạo ra trong lớp con ARQ và lớp con nhận thực cho trạm di động. Trường địa chỉ được lấy ra khỏi PDU. PDU và MCSB được gửi tới lớp con ARQ để gắn vào địa chỉ di động. Sau khi xử lý, các trường ARQ được lấy ra khỏi PDU. Một nhận dạng duy nhất được tạo ra bao gồm cả nhận dạng của trạm di động là MSG_TAG và chỉ thị hành động, chúng được kết hợp với bản tin trong MCSB. Phần còn lại của PDU và MCSB được gửi tới lớp con nhận thực. Lớp con nhận thực lựa chọn và lấy ra các trường nhận thực của trạm di động từ PDU, sau đó tiến hành sử lý chúng. Nếu nhận thực bị sai, thì PDU có thể bị huỷ đi mà không cần phải phát chúng đến các lớp cao hơn. Trong một số trường hợp nó có thể mong muốn được thi hành chức năng nhận thực một cách song song với các chức năng của lớp cao hơn thông qua bản tin được mang trong PDU. Nếu lỗi nhận thực sảy ra chậm hơn, lớp con nhận thực có thể phát một lệnh L2_Condition.Notification cơ sở đến lớp 3 chỉ rõ số nhận dạng duy nhất của bản tin đã được nhận thực một cách không đúng đắn. Cuối cùng SDU lớp 3 và MCSB kết hợp được đưa đến lớp 3 tại SAP thông qua lệnh L2-Data.Indication cơ sở. 106
  105. 3.1.5.2 Sự hoạt động trên kênh f-csch. Hình sau đây sẽ chỉ ra một ví dụ về cấu trúc của lớp con LAC cho kênh logic f-csch: Hình 3.6 Kiến trúc giao thức: f-csch. Bản tin được truyền bởi trạm di động trên kênh f-csch hoạt động như sau: 107
  106. Bản tin lớp 3 (LAC SDU) và MCSB kết hợp được đưa đến lớp con LAC thông qua L2-Data.Request cơ sở. MCSB kết hợp chỉ ra kênh logic f- csch thích hợp (đồng bộ, quảng cáo, báo hiệu chung) được sử dụng cho LAC SDU và một kênh vật lý để mang kênh logic này (ví dụ như kênh vật lý nhắn tin hoặc kênh vật lý quảng bá mang kênh logic quảng bá, kênh vật lý nhắn tin và kênh vật lý điều khiển chung hướng về mang kênh logic báo hiệu chung). MCSB có thể chỉ thị rằng có một bản tin cần được truyền trên nhiều kênh vật lý. Với các bản tin được gửi trên các kênh logic đồng bộ, quảng bá và một số bản tin khác được gửi trên kênh báo hiệu chung (kênh báo hiệu mang địa chỉ cho từng trạm di động riêng biệt) được lớp con LAC đóng gói theo cách mỗi một SDU được đưa vào một PDU. PDU tương ứng được lắp ráp lại như sau: . Nếu một PDU được gửi trên kênh báo hiệu chung thì lớp con ARQ sẽ thêm vào các trường báo nhận một cách thích hợp cho PDU đang mang bản tin. PDU và MCSB được gửi đến lớp con địa chỉ Addressing. . Nếu một PDU được gửi trên kênh báo hiệu chung thì lớp con địa chỉ Addressing sẽ thêm vào các tham số địa chỉ trạm di động một cách thích hợp cho PDU mang bản tin. PDU và MCSB được đưa đến lớp con tiện ích Utility. . Nếu lớp con tiện ích hoàn thành việc tập hợp PDU(lựa chọn một cách thích hợp dạng thức của PDU theo giao thức) và gắn MSG_TAG vào MSG_TYPE. Sau đó PDU được độn bằng cách 108
  107. gắn vào 0-7 bít ‘0’khi cần thiết vào sau để chuyển đến lớp con SAR một số nguyên lần các octets cộng thêm hai bit. Với các bản tin mang địa chỉ cho các trạm di động khác với bản tin gói chung (ví dụ như bản tin yêu cầu, bản tin ấn định kênh, bản tin ấn định kênh mở rộng, bản tin nhắn tin chung ) thì lớp con LAC sẽ đóng gói từ một hoặc nhiều SDU cùng loại vào một PDU riêng biệt. PDU được đóng gói một cách đúng đắn như sau: . Lớp 3 gửi một trong các LAC SDU (mẩu tin) đến một PDU một cách tuần tự và chỉ thị cho lớp con LAC khi mà nó đã gửi tất cả các mẩu tin vào trong cùng một PDU riêng biệt. Về bản tin gói chung: o Lớp 3 gửi một mẩu tin có chiều dài khác không cho mỗi một trạm di động –mẩu tin nhắn tin địa chỉ trong một số trường hợp, ngược lại một bản tin có chiều dài là 0 cho mỗi một mẩu tin nhắn tin quảng bá trong một số trường hợp khác. o Khi lớp 3 chỉ thị cho lớp con LAC nơi mà nó đã gửi tất cả các mẩu tin, trong một số trường hợp khác tất cả các mẩu tin này được đưa vào trong một bản tin đơn nhất, nó gửi các trường GPM chung đến lớp con LAC. Lớp con ARQ thêm vào các trường báo nhận thích hợp trên một mẩu tin. Mẩu tin và MCSB được gửi đến lớp con địa chỉ Addressing. . Lớp con địa chỉ Addressing thêm vào các tham số địa chỉ trạm di động một cách thích hợp thông qua một mẩu tin. Mẩu tin và MCSB lại được gửi đến lớp con tiện ích Utility. 109
  108. . Lớp con tiện ích Utility thu thập các mẩu tin để đặt vào trong một PDU riêng biệt. Khi nó thu được một chỉ thị từ lớp 3, nó sẽ đóng gói tất cả các mẩu tin cùng loại được chỉ thị bởi lớp 3 vào trong một PDU riêng biệt, lựa chọn dạng thức thích hợp của PDU dựa vào giao thức, và sắp xếp MSG_TAG vào MSG_TYPE. Lớp con tiện ích bao gồm các mẩu tin trong một PDU có cùng yêu cầu mà chúng đã thu được từ lớp 3. Nếu PDU tương ứng với một bản tin nhắn tin chung, thì lớp con tiện ích sẽ tạo ra phần mào đầu cho bản tin sử dụng các trường GPM chung. Sau đó, PDU được độn bằng 0-7 bit ‘0’ khi cần thiết vào sau để chuyển đến lớp con SAR một số nguyên lần các octets cộng thêm hai bit. PDU và MCSB được gửi đến lớp con SAR. Với bản tin nhắn tin chung (có thể mang địa chỉ cho nhiều trạm di động) thì lớp con LAC đóng gói một hoặc nhiều SDU cùng kiểu vào một hoặc nhiều PDU. Các PDU được hình thành như sau: . Lớp 3 gửi một trong các LAC SDU (mẩu tin) vào trong một bản tin một cách tuần tự và chỉ thị cho lớp con LAC khi mà nó đã gửi tất cả các mẩu tin vào trong bản tin. Lớp 3 gửi một mẩu tin có chiều dài khác không cho mỗi một mẩu tin nhắn tin địa chỉ của trạm di động. Lớp 3 gửi một mẩu tin có chiều dài khác không cho mỗi một mẩu tin nhắn tin quảng bá tăng cường. Lớp 3 gửi một bản tin có chiều dài bằng không cho mỗi một bản tin báo hướng đi của trạm di động. Khi lớp 3 chỉ thị cho lớp con LAC rằng nó đã gửi tất cả các mẩu tin vào trong cùng một bản tin, nó cũng gửi các trường UPM chung đến lớp con LAC. Lớp 3 chỉ có thể gửi duy nhất các trường UMP và không gửi bất kì một mẩu tin nào khác. 110