Xu hướng phát triển của hệ thống thông tin di động sau 3G

động khác cùng sử dụng một kênh sẽ tăng lên làm cho chất lượng cuộc gọi của các thuê bao khác sẽ bị giảm nếu như dung lượng tối đa không giảm. Việc đóng, mở mạch điều khiển công suất từ máy di động tới BS và điều khiển công suất từ BS tới máy di động sử dụng trong hệ thống CDMA được chỉ trên hình 3.8. Hình 3.8: Điều khiển công suất trong CDMA Mạch mở đường điều khiển công suất từ máy di động tới BS là chức năng hoạt động cơ bản của máy di động. Máy di động điều chỉnh ngay công suất phát theo sự biến đổi công suất thu được từ BS. Máy di động đo mức công suất thu được từ BS và điều khiển công suất phát tỷ lệ nghịch với mức công suất đo được. Mạch mở đường điều khiển công suất làm cho các tín hiệu phát của tất cả các máy di động được thu với cùng một mức tại BS. BS cung cấp chức năng mạch mở đường điều khiển công suất qua việc cung cấp cho các máy di động một hằng số định cỡ cho nó. Hằng số định cỡ liên quan chặt chẽ tới yếu tố tải và tạp âm của BS, độ tăng ích anten và bộ khuyếch đại công suất. Hằng số này được truyền đi từ BS tới máy di động như là một phần của bản tin thông báo. BS thực hiện chức năng kích hoạt đối với mạch đóng điều khiển công suất từ máy di động tới BS. Khi mạch đóng dẫn đến việc BS địch cỡ công suất mạch mở xác định của máy di động một cách tức thời để máy di động giữ được công suất phát tối ưu. BS so sánh tín hiệu thu được từ máy di động liên quan với giá trị ngưỡng biến đổi và điều khiển công suất tăng hay giảm sau mỗi khoảng thời gian 1,25 ms cho đến khi đạt kết quả. Việc định cỡ giá trị mạch đóng để bù cho giá trị xác định của mạch mở mà mạch mở này bù độ tăng ích chấp nhận được và suy hao truyền dẫn của các đường đi và đến giữa BS và máy di động. BS cung cấp việc điều khiển công suất từ BS tới máydi động nhờ việc quy định công suất này tương ứng với công suất đo được tại máy di động. Mục đích của việc điều khiển này là làm giảm công suất phát của máy di động khi rỗi hoặc ở vị trí tương đối gần BS, làm cho fading đa đường thấp và giảm hiệu ứng bóng râm hay làm giảm giao thoa đối với các BS khác. Do đó, công suất được cung cấp thêm đối với các vùng thu tín hiệu bị gián đoạn hoặc đối với máy di động ở xa có tỷ lệ lỗi cao. 3.5 Giao diện vô tuyến CDMA 3.5.1 Các kênh tuyến xuống Kênh hướng xuống bao gồm 64 kênh: 1 kênh dẫn đường (pilot), 1 kênh đồng bộ, một số kênh lưu lượng (max=55) và một số kênh nhắn tin (max=7) được chỉ ra như hình vẽ 3.3 ở trang sau. Trong sơ đồ cấu trúc kênh CDMA có 64 kênh dùng chung đồng thời giải tần số 1,23 MHz, các kênh đó được phân biệt với nhau bởi mã nhận dạng Walsh. Mỗi mã 64 chip trực giao nhau để cung cấp bộ nhận dạng đặc trưng duy nhất cho mỗi kênh hướng xuống và cung cấp ký hiệu điều chế cho đường truyền hướng lên. Các kênh dẫn đường và kênh đồng bộ phục vụ sự khởi tạo của MS. ở trạng thái chờ, MS cần đến các kênh nhắn tin phục vụ việc truy cập vào mạng để thiết lập cuộc gọi. Trạm gốc dùng sự lệch thời gian (time offset) của kênh dẫn đường để làm căn cứ cho MS nhận dạng kênh hướng xuống (có 512 lệch thời gian khác nhau). Mỗi trạm gốc có một giá trị lệch thời gian. Lệch thời gian được dùng trong quá trình chuyển giao Kênh hướng xuống 1,23 MHz Kênh dẫn đường Kênh đồng bộ Kênh nhắn tin 1 Kênh nhắn tin 7 Kênh lưu lượng 1 Kênh lưu lượng N Kênh lưu lượng 55 .. .... Điều khiển công suất MS Dữ liệu W0 W32 W1 W7 W8 W63 Hình 3.9 Kênh CDMA hướng xuống phát đi ở trạm gốc. Cứ mỗi khi MS bật nguồn, thì hệ kênh đồng bộ cung cấp cho MS các tin tức định thời và tin tức về cấu hình hệ thống. Kênh đồng bộ cũng dùng một mã trải phổ PN với cùng lệch thời gian như kênh dẫn đường và khung kênh đồng bộ (1200bit/s) có độ dài bằng chuỗi PN được dùng. Trên kênh đồng bộ còn có tin tức về tốc độ kênh nhắn tin và lệch thời gian của chuỗi PN dẫn đường. Trạm gốc dùng kênh nhắn tin để gửi tin tức mào đầu và tin tức nhận dạng thuê bao. Một khi MS đã có được tin tức từ kênh đồng bộ, thì MS điều chỉnh định thời của nó và bắt đầu theo dõi kênh nhắn tin (9600 hoặc 4800 bit/s). Kênh lưu lượng hướng xuống được dùng để truyền lưu lượng thuê bao hoặc báo hiệu phục vụ một cuộc gọi. Kênh lưu lượng bao gồm một phân kênh mang tin tức điều khiển công suất một cách liên tục (như một phần của hệ thống vòng kín điều khiển công suất). Kênh lưu lượng có các tốc độ truyền dẫn 9600, 4800 hay 1200bit/s tuỳ thuộc sự lựa chọn cho từng khung, mặc dù tốc độ điều chế ký hiệu giữ nguyên không đổi. 3.4.2 Các kênh tuyến lên Kênh CDMA hướng về được MS sử dụng khi thông tin với trạm gốc trong khi đang cùng sử dụng một băng tần chung với các MS khác, và được ấn định sử dụng trải phổ trực tiếp trước khi truyền đi. Kênh CDMA hướng về là liên kết hướng về (Reverse Link) từ trạm di động tới trạm gốc. Số liệu được truyền trên kênh CDMA hướng về được chia thành các khung có độ dài 20ms. Kênh CDMA hướng về gồm có các kênh truy nhập hướng về và kênh lưu lượng hướng về. Tất các dữ liệu được truyền trên kênh CDMA hướng về được mã hoá xoắn để thực hiện chống lỗi ngẫu nhiên, chèn để bảo vệ chống lại lỗi cụm, được điều chế bằng mã Walsh bao gồm một trong 64 chip dài, và được trải phổ dãy trực tiếp bởi mã dài với chu kỳ 242-1 chip trước khi được truyền đi. Kênh hướng lên 1,23 MHz Kênh truy nhập 1 Kênh truy nhập n Kênh lưu lượng 1 Kênh lưu lượng m ..... ..... 0 N 32 0 M 62 Hình 3.10. Kênh CDMA hướng lên nhận ở trạm gốc. Chương IV công nghệ cdma 2000 4.1 Mở đầu CDMA 2000 là một trong các tiêu chuẩn mạng truy nhập vô tuyến của IMT-2000 cho thế hệ 3. CDMA 2000 được tiêu chuẩn hoá theo tiêu chuẩn IS-2000, tiêu chuẩn này tương thích ngược với IS-95A và IS-95B (CDMA One). Vì CDMA 2000 tương thích ngược với các mạng CDMA One hiện có nên việc nâng cấp hoặc chuyển đổi từ các phần tử cố định của mạng CDMA One có thể thực hiện theo từng giai đoạn. Việc nâng cấp hay chuyển đổi bao gồm: BTS có các phẩn tử kênh đa chế độ, BSC có khả năng định tuyến IP và đưa và PDSN(Packet Data Service Node: nút phục vụ số liệu gói). ậ thế hệ 2,5 CDMA 2000 1x có độ rộng băng tần giống như CDMA One(1,25MHz), vì thế việc nâng cấp từ CDMA One đến hệ thống này hoàn toàn thuận lợi. CDMA 2000 3x sử dụng băng tần gấp 3 băng tần CDMA One: 3x1,25 = 3,75 MHZ. Việc chuyển từ 1x sang 3x cũng hoàn toàn thuận lợi, chỉ đòi hỏi việc ấn định băng tần. Một nét đặc biệt quan trọng của CDMA 2000 là nó không hỗ trợ kết nối hệ thống của IS-41 hiện được IS-95 sử dụng mà hỗ trợ cả các yêu cầu kết nối cảu GSM-MAP. Điều này cho phép một nhà khai thác đồng thời hai hệ thống W-CDMA và CDMA 2000 tiến tới kết hợp hoặc phát triển một hệ thống kép. 4.2 Cấu trúc chung mạng cdma 2000 Việc xây dựng hệ thống cdma2000 1X hoặc 3X, yêu cầu nâng cấp các phần tử mạng truy nhập vô tuyến và mạng lõi của hệ thống hiện có. Điều quan trọng cán chú ý là cải tiến cho một nhà khai thác CDMA 2000 sẽ bắt đầu từ 1X lên 3X nếu nền tảng CDMA 2000 được thực hiện trong thời gian gần. Để xác định các phần tử mạng truy nhập vô tuyến và mạng lõi nào cần sử dụng cho việc thực hiện thành công một hệ thống cdma 2000 tốt nhất là bắt đầu với một sơ đồ mạng đơn giản của hệ thống CDMA One. Hinh 4.1 là hệ thống cdma One độc lập chứa vài BTS được đăng ký thường trú tới 2 BSC. Các BSC này không cùng vị trí với MSC nhưng tren thực tế MSC và BSC có thể đặt cùng vị trí tuỳ theo yêu cầu thực hiện kết nối và thoả thuận trong các hợp đông thương mại.Trên hình 4.1 thể hiện thanh ghi định vị thường trú(HLR) nhưng để đơn giản nhiều hệ thống hỗ trợ khác không được thể hiện. Đường kết nối từ các BTS và từ BSC tới MSC có thể thực hiện bằng các đường viba hoặc kết nối cố định. Hình 4.1 Cấu trúc mạng đơn giản của hệ thống CDMA One Tiếp theo là một ví dụ của mạng CDMA tổng quát như trên hình 4.2. Hai hình 4.1 và 4.2 thể hiện các phần tử mạng mới cần thực hiện để nâng cấp lên CDMA 2000 từ hệ thống CDMA One. Hình 4.2 không chỉ ra nên tảng cần nâng cấp. Tuy nhiên, hình 4.3 chỉ ra một loạt các nền tảng chủ yếu hoặc cần được nâng cấp hoặc cần thiết cho mạng CDMA mới, khi so sánh với hệ thống CDMA One. Hình 4.2 Cấu trúc hệ thống CDMA 2000 Các nâng cấp liên quan tới BTS và BSC mà có thể được thực hiện dễ dàng bằng việc thêm vào các modul, tuỳ theo hệ thống hạ tầng cơ sở đang sử dụng. Đối với hệ thống được xây dựng mới hoặc được nâng cấp từ hệ thống CDMA One, trọng tâm của các dịch vụ số liệu gói cho một mạng CDMA 2000 là nút dịch vụ số liệu gói (PDSN). Hình 4.3 Sự thay thế các phần tử mạng của hệ thông 2.5G và 3G 4.2.1 Nút dịch vụ số liệu gói (PDSN) PDSN là một phần tử mới trong hệ thống CDMA 2000. Vị trí của nó trong mạng CDMA 2000 được chỉ ra trong hình 4.2. Mục đích PDSN là hỗ trợ các dịch vụ số liệu gói và thực hiện các chức năng sau: Thiết lập, duy trì và kết nối các phiên giao thức điểm- điểm (PPP) với thuê bao. Hỗ trợ cả dịch vụ gói IP di động và cố định Thiết lập, duy trì và kết cuối các liên kết logic tới mạng vô tuyến (RN) thông qua giao diện gói vô tuyến(R-P). Khởi tạo việc nhận thực, chấp nhận nhận thực và thanh toán AAA cho khách hàng di động tới máy chủ AAA Thu các tham số dịch vụ cho khách hàng di động từ máy chủ AAA Định tuyến các gói tới hoặc từ các mạgn số liệu gói từ bên ngoài. Thu thập số liệu sử dụng được gửi tới máy chủ AAA. Dung lượng chung của PDSN được xác định bởi cả thông lượng lẫn số lượng phiên PPP đang được phục vụ. Dung lượng cụ thể của PDSN cũng phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng được sử dụng cũng như mật độ card cụ thể thực hiện điều đó. 4.2.2 Nhận thực, trao quyền, thanh toán (AAA) Máy chủ AAA là một thành phần mới của CDMA 2000. AAA tạo chức năng nhận thực, trao quyền và thanh toán ch o mạng số liệu gói kết hợp với CDMA 2000 và sử dụng giao thức dịch vụ người sử dụng quay số đến truy cập từ xa. Máy chủ AAA kết nối với PDSN thông qua IP(hình 4.2) và thực hiện chức năng chính sau: Nhận thực kết hợp với nối PPP và IP di động Trao quyền quản lý và phân phối khoá bảo mật Thanh toán 4.2.3 Máy chủ thường trú HA HA thực hiện nhiều nhiệm vụ: dò tìm dịch vụ của thuê bao di dộng khi nó di chuyển từ một vùng gói này sang vùng gói khác. Trong quá trình dò tìm máy di động, HA đảm bảo rằng các gói tự động được gửi đến máy di động. 4.2.4 Bộ định tuyến Bộ định tuyến được chỉ ra trong hình 4.2 và 4.3 có chức năng định tuyến các gói đến và từ rất nhiều thành phần mạng trong giới hạn một hệ thống CDMA 2000. Bộ định tuyến cũng có nhiệm vụ gửi và nhận các gói đến và từ một mạng nội bộ đến các phần tử ngoài mạng. 4.2.5 Thanh ghi địa chỉ thường trú HLR HLR được sử dụng trong các mạng IS-95 hiện có để lưu giữ thông tin thuê bao bổ xung, kết hợp với việc đưa ra các mạng dịch vụ số liệu gói. HLR thực hiện cùng một chức năng cho các dịch vụ gói như nó đang thực hiện cho dịch vụ thoại, trong đó nó lưu giữ các tuỳ chọn dịch vụ số liệu gói và các thiết bị đầu cuối cùng với các nhu cầu nền tảng truyền thống. Thông tin dịch vụ từ HLR được tải xuống thanh ghi định vị tạm trú VLR của chuyển mạch dạng kết hợp, trong thời gian xử lý đăng ký thành công. Quá trình này thực hiện giống như trong hệ thống IS-095 hiện có và các hệ thống 1G và 2G khác. 4.2.6 Trạm thu phát gốc BTS BTS có nhiệm vụ phân bổ tài nguyên, công suất và mã Wash cho thuê bao sử dụng. BTS cũng có thiết bị vô tuyến vật lý được dùng để phát và thu các tín hiệu CDMA 2000. BTS điều khiển giao diện giữa mạng CDMA 2000 và các khối thuê bao. BTS cũng điều khiển một số khía cạnh của hệ thống có liên quan trực tiếp đến chất lượng mạng: nhiều sóng mang khai thác từ trạm, công suất đường xuống(phân bổ mào đầu lưu lượng và chuyển giao mềm) và phân phối mã Wash. 4.2.7 Bộ điều khiển trạm gốc BSC có nhiệm vụ điều khiển mọi BTS nằm trong miền của nó. BSC định tuyến các gói tới và từ các BTS tới PDSN. Ngoài ra, BSC định tuyến lưu lượng ghép kênh phân chia theo thời gian(TDM) tới phần tử chuyển mạch và nó định tuyến số liệu gói tới PDSN. 4.3 Cấu trúc phân lớp của CDMA 2000 Cấu trúc phân lớp chung của CDMA 2000 được cho bời hình dưới: Báohiệu lớp 3 IS 95 Báo hiệu lớp cao hơn cdma 2000 Báo hiệu lớp cao hơn loại khác Dịch vụ dữ liệu gói Dịch vụ thoại Dịch vụ dữ liệu chuyển mạch Báo hiệu lớp 2 IS 95 Lớp 2 cdma 2000 Báo hiệu lớp 2 loại khác Dữ liệu gói lớp 2 X Dữ liệu chuyển mạch lớp 2 Trường hợp 1: DPLICF cho MAC(thí dụ báo hiệu) Trường hợp 2: DPLICF cho MAC(thí dụ dịch vụ dữ liệu chuyển mạch hoặc gói) PLDCF dành riêng cho trường hợp 1 PLDCF dành riêng cho trường hợp 2 Phân lớp QoS và MUX PLDCF Lớp vật lý CDMA 2000 Hình 4.4 Cấu trúc phân lớp của CDMA 2000 4.3.1 Các lớp trên Cấu trúc lớp của CDMA 2000 được chỉ ra trên hình 4.4. Các lớp cao chứa 3 dịch vụ cơ bản: Dịch vụ thoại: gồm truy nhập PSTN, các dịch vụ thoaiị di động tới di động và thoại Internet Các dịch vụ mang số liệu người sử dụng đầu cuối: là dịch vụ phân phối mọi dạng số liệu của người sử dụng di động đầu cuối, bao gồm số liệu gói (ví dụ dịch vụ IP) dịch vụ số liệu kênh( ví dụ như dịch vụ mô phỏng kênh) và SMS. Các dịch vụ gói phù hợp với số liệu gói hướng kết nối và chi phí kết nối theo tiêu chuẩn công nghiệp bao gồm các giao thức dựa trên IP và các giao thức liên m ạng phi kết nối ISO/OSI. Các dịch vụ số liệu kênh mô phỏng các dịch vụ hướng kết nối được định nghĩa theo tiêu chuẩn quốc tế như các dịch vụ truy nhập quay số dị bộ, fax, ISDN tương thích tốc độ V.120 và B-ISDN. Báo hiệu: Các dịch vụ điều khiển mọi hoạt động của máy di động. 4.3.2.Các lớp dưới (lớp đoạn nối) Lớp liên kết cung cấp độ tin cậy và chất lượng dịch vụ QoS khác nhau theo yêu cầu của dịch vụ lớp cao. Nó cung cấp 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 ánh xạ cá nhu cầu truyền tải số liệu của lớp cao vào khả năng đặc trưng và các đặc tính của lớp vật lý. Lớp liên kết được chia thành các phân lớp: Phân lớp điều khiển truy nhập liên kết LAC: Quản lý các kênh thông tin điểm-điểm giữa các thực thể đồng cấp lớp cao và đưa ra một khuôn khổ để hỗ trợ các giao thức lớp liên kết tin cậy đầu cuối- đầu cuối khác nhau. Phân lớp điều khiển truy nhập phương tiện MAC: Thực hiện các khả năng đa dịch vụ, đa phương tiện đồng thời quản lý QoS cho từng dịch vụ tích cực.Phân lớp MAC có chức năng quan trong sau: Trạng thái điều khiển truy nhập đa phương tiện. Phân phối với nỗ lực cao nhất. Ghép kênh và điều khiển QoS. 4.3.3 Lớp vật lý Lớp vật lý cung cấp các dịch vụ mã hoá và điều chế cho một tập hợp các kênh logic được sử dụng bởi phân lớp PLDCF MUX và QoS. Các kênh vật lý được phân loại như sau: Các kênh vật ký riêng đường xuống/ đường lên (F/R-DPHCD) là tập hợp tất cả các kênh vật lý mang thông tin theo cách chuyên dụng, điểm tới điểm giữa BS và một MS. Các kênh vật lý chung đường xuống/ đường lên ( F/R-CPHCH) là tập hợp tất cả các kênh vật lý mang thông tin theo cách chia sẻ truy nhập, điểm tới điểm giữa BS và nhiều MS. Hình 4.5 các kênh vật lý CDMA 2000 Hình 4.6(a) Tổng quan các kênh vật lý dành riêng CDMA 2000 Hình 4.6(b) Tổng quan các kênh vật lý dành riêng CDMA 2000 Hình 4.7 Tổng quan các kênh vật lý chung CDMA 2000 4.4 các kênh của CDMA 2000 4.4.1.Các qui ước ký hiệu kênh Ký hiệu kênh logic bao gồm ba hoặc bốn chữ thường viết tắt,tiếp sau là “ch”(kênh), một gạch ngang được sử dụng sau chữ cái đầu.Chữ cái thứ tư dùng cho các kênh dùng chung.Bảng 4.8 dưới đây cho thấy qui ước ký hiệu kênh logic.(Thí dụ: Ký hiệu kênh lưu lượng riêng đường xuống là f-dtch) Ký tự đầu tiên Ký tự thứ hai Ký tự thứ ba f=đường xuống (Forward) r = đường lên (Reverse) d = riêng (Dedicated) c = chung (Common) t = lưu lượng (Traffic) m= điều khiển truy nhập phương tiện(MAC) s = báo hiệu (Signalling) Hình 4.8 Quy ước đặt tên kênh logic Một kênh vật lý được biểu thị bằng chữ cái hoa viết tắt (hình 4.9). Chữ cái đầu tiên trong tên kênh chỉ thị hướng của kênh Ký hiệu kênh Kênh vật lý F/R-FCH Kênh cơ bản đường lên/xuống Forward/Reverse Fundanmetal Channel F/R-SCCH Kênh mã bổ sung đường lên/xuống Forward/Reverse Supplemental Code Channel F/R-SCH Kênh bổ sung đường lên/xuống Forward/Reverse Supplemental Channel F/R-DCCH Kênh dành riêng đường lên/xuống Forward/Reverse Dedicated Control Channel F-PCH Kênh nhắn tin đường xuống Forward Paging 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/R-CCCH Kênh điều khiển chung đường lên/xuống Forward/Reverse Common Control Channel F-DAPICH Kênh hoa tiêu phụ dành riêng đường xuống Forward Dedicated Auxiliary Pilot Channel F-APICH Kênh hoa tiêu phụ đường xuống Forward Auxiliary Pilot Channel F/R-PICH Kênh hoa tiêu đường lên/xuống Forward/Reverse Pilot Channel F-SYNC Kênh đồng bộ đường xuống Forward Syschnchronous Channel F-TDPICH Kênh hoa tiêu phân tập phát đường xuống Forward Transmit Diversity Pilot Channel F-ATDPICH Kênh hoa tiêu phân tập phát phụ đường xuống Forward Auxiliary Transmit Diversity Pilot Channel F-BCCH Kênh quảng bá đường xuống Forward Broadcast Control Channel F-QPCH Kênh nhắn tin 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 Hình 4.9 Quy ước đặt tên kênh vật lý 4.4.2 Các kênh logic được PLICF sử dụng Kênh lưu riêng lượng (f/r-dtch) dtch là kênh logic đường lên hoặc đường xuống được sử dụng để mang số liệu của người sử dụng. Đây là kênh logic điểm-đến-đa điểm và được ấn định để sử dụng trong suốt thời gian của trạng thái tích cực của dịch vụ số liệu.Nó mang số liệu riêng cho một trường hợp PLICF. Kênh lưu lượng chung(f/r-ctch) ctch là một kênh logic đường lên hoặc đừơng xuống được sử dụng để mang các cụm số liệu ngắn liên quan đến dịch vụ số liệu ở tiểu trạng thái cụm/ngủ của trạng thái nghỉ.Kênh này được ấn định trong thời gian hiệu lực của cụm ngắn. Nó chia sẻ truy cập giữa nhiều máy di động hoặc nhiều trường hợp PLICF Kênh điều khiển truy nhập phương tiện riêng (f/r-dmtch _control) dmtch_control là kênh logic đường lên hoặc uống được sử dụng để mang các bản tin MAC. Kênh này là kênh điểm -tới -điểm và 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) r-cmch_control là kênh logic đường lên được MS sử dụng khi dịch vụ số liệu ở tiểu trạng thái nghỉ/rỗi của trạng thái nghỉ 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 tranh chấp. Kênh MAC chung đường xuống (f-cmch_control) f-cmch_control là kênh logic đường xuống được sử dụng bởi BS ở dịch vụ số liệu trong tiểu trạng thái nghỉ/rỗi của trạng thái nghỉ hoặc trạng thái treo.Kênh logic 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 chia xẻ truy nhập giữa nhiều máy di động hoặc nhiều trường hợp PLICF. 4.4.3 Các kênh vật lý liên kết đường xuống Kênh CDMA 2000 đường xuống bao gồm nhiều kênh vật lý. Cấu trúc kênh CDMA 2000 đường xuống được minh hoạ trong hình trang sau: Kênh ấn định chung Kênh tìm gọi nhanh 0-1 kênh diều khiển dành riêng 0-2 kênh bổ xung (các cấu hình vô tuyến 3-9) Kênh CDMA đường xuống đối với tốc độ trải phổ 1 và 3 (SR1 và SR3) Kênh điều khiển công suất chung Kênh hoa tiêu Kênh điều khiển chung Kênh đồng bộ Kênh lưu lượng Kênh quảng bá Kênh tìm gọi 0-1 kênh cơ bản Kênh điều khiển công suất 0-7 kênh mã bổ sung (Các cấu hình vô tuyến 1 –2) Kênh hoa tiêu phân tập phát Kênh hoa tiêu phụ Kênh hoa tiêu phân tập phát phụ SR: Spreading Rate= Tốc độ trải phổ Hình 4.10. Các kênh CDMA đường xuống Kênh hoa tiêu DX Các kênh đường xuống m ang thông tin giữa BS và MS đặc thù.; các kênh chung mang thông tin từ BS tới một tập MS theo cách từ điểm tới đa điểm. Hình 4.11 liệt kê các kênh này: Kênh vật lý Ký hiệu kênh Các kênh vật lý chung đường xuống( các kênh mào đầu và điều khiển) Kênh hoa tiêu đường xuống F-PICH Kênh tìm gọi đường xuống F-PCH Kênh đồng bộ đường xuống F-SYNC Kênh điều khiển chung đường xuống F-CCCH Kênh tìm gọi nhanh đường xuống F-QPCH Kênh hoa tiêu phân tập phát đường xuống F-TDPICH Kêh hoa tiêu phân tập phát phụ đường xuống F-ATDPICH Kênh điều khiển công suất chung đường xuống F-CPCCH Kênh ấn định chung đường xuống F-CACH Kênh quảng bá đường xuống F-BCH Các kênh vật lý dành riêng đường xuống Kênh hoa tiêu phụ dành riêng đường xuống F-DAPICH Kênh điều khiển dành riêng đường xuống F-DCCH Các kênh lưu lượng đường xuống: Cơ bản Bổ sung Mã bổ sung F-FCH F-SCH F-SCCH Hình 4.11 Các kênh đường xuống Lớp vật lý CDMA 2000 có sáu loại kênh riêng đường xuống: F-FCH: kênh cơ bản đường xuống. F-DCCH: kênh điều khiển dành riêng đường xuống. F-SCH: kênh bổ sung đường xuống. F-SCCH: kênh mã bổ sung đường xuống. F-CPCCH: kênh điều khiển công suất chung đường xuống. F-DAPICH: kênh hoa tiêu phụ dành riêng đường xuống. Kênh lưu lượng đườn xuống (F-TCH) cung cấp đặc tính lớp vật lý khác nhau( tốc độ trải phổ, điều chế kênh, tốc độ mã hoá, độ dài hàm Walsh và tập hợp các tốc độ phát). Các đặc tính này được biểu thị bởi tham số gọi là cấu hình vô tuyến(RC). Tham số này nhận dạng duy nhất các đặc tính lớp vật lý F-TCH. Bảng sau chỉ ra cấu hình vô tuyến đường xuống và tốc độ phát tương ứng trên kênh F-TCH. Loại kênh Tốc độ số liệu(kbps),FEC ,RC SR1 SR3 Kênh đồng bộ F-SYNH 1.2; mã chập,r=1/2 1.2; mã chập,r=1/3 Kênh nhắn tin F-PCH 9.6 hoặc 4.8 mã chập, r=1/2 Kênh quảng bá F-BCH 19.2 (ke 40ms) 9.6 (khe 80ms) hoặc 4.8 (khe 160 ms) mã chập,r=1/2 19.2 (ke 40ms) 9.6 (khe 80ms) hoặc 4.8 (khe 160 ms) mã chập,r=1/3 Kênh nhắn tin nhanh Q-PCH 4.8 hoặc 2.4 4.8 hoặc 2.4(MC) Kênh điều khiển công suất chung F-CPCCH 9.6 14.4 Kênh ấn định chung F-CACH 38.4(khung 5-10 hoặc 20ms) 19.2(khung 10 hoặc 20m s) mã chập, r=1/4 hoặc 1/2 38.4(khung 5-10 hoặc 20ms) 19.2(khung 20 ms) mã chập, r=1/3 Kênh điều khiển dành riêng đường xuống F-DCCH 9.6 (RC3 hoặc RC4) 14.4 (khung 20ms) hoặc 9.6(khung 5 ms) (RC5); mã chập r=1/4(RC3 hoặc RC5) r=1/2 (RC4) 9.6 (RC6 hoặc RC7) 14.4 (khung 20ms) hoặc 9.6(khung 5 ms) (RC8 hoặc RC9); mã chập r=1/6(RC6) r=1/3(RC7) r=1/4(RC8,20ms) r=1/3(RC8,5ms) r=1/2(RC9,20ms) r=1/3(RC9,5ms) Hinh 4.12 Các loại kênhđường xuống ứng với tốc độ trải phổ SR1 và SR3 RC1 và RC2 cung cấp khả năng tương thích 3G 1x với 2G cho nên một ô phục vụ cho máy di động 3G 1x cũng có thể phục vụ cho máy di động 2G. RC3, RC4 và RC5 hỗ trợ cho công nghệ 2G. RC3 có bộ giải mã mạnh hơn RC4 và yêu cầu Eb/Nt thấp hơn nên tăng dung lượng thoại đường xuống. Tuy nhiên,RC4 cung cấp gấp đôi số lượng mã Walsh so với RC3. Với ứng dụng thoại, RC3 và RC4 cung cấp công nghệ 3G cho bộ mã hoá tiếng 8 kbps và RC5 hỗ trợ bộ mã hoá tiếng 13kbps. Các loại kênh trên liên kết đường xuống SR1 và SR3 được cho bởi bảng sau: Loại kênh Số kênh tối đa SR1 SR3 Kênh hoa tiêu chung đường xuống F-PICH 1 1 Kênh hoa tiêu phân tập phát đường xuống F-TDPCIH 1 1 Kênh hoa tiêu phân tập phát phụ đường xuống F-ATDPICH - - Kênh hoa tiêu phụ đường xuống F-APICH - - Kênh đồng bộ đường xuống F-SYNCH 1 1 Kênh nhắn tin đường xuống F-PCH 7 0 Kênh quảng bá đường xuống F-BCH - - Kênh nhắn tin nhanh đường xuống F-QPCH 3 3 Kênh điều khiển công suất cung đường xuống F-CPCCH 7 7 Kênh ấn định chung đường xuống F-CACH 7 7 Kênh điều khiển chung đường xuống F-CCCH 7 7 Kênh điều khiển dành riêng đường xuống F-DCCH 1* 1* Kênh cơ bản đường xuống F-FCH 1* 1* Kênh mã bổ sung đường xuống F-SCCH (chỉ có RC1 và RC2) 7* 0 Kênh bổ sung đường xuống F-SCH (chỉ có RC3 và RC5) 2* 2* (* ứng với mỗi kênh đường xuống) Hình 4.13 Các loại kênh đường xuống ứng với tốc độ trải phổ SR1 và SR3 4.4.4 Các đặc điểm đường xuống: Đường xuống có tốc độ chip N*1.2288 Mcps trong đó N=1,3,6,9,12).N=1 thì trải phổ tương tự IS-95B sử dụng điều chế QPSK và điều khiển công suất vòng kín nhanh. Với N>1 thì sử dụng tùy chọn đa sóng mang.Phương pháp đa sóng mang 1.25MHz riêng (N=3,6,9,12). Mỗi sóng mang được trải phổ ở tốc độ 1.2288Mcps. 4.4.4.1 phân tập phát Sử dụng phân tập phát có thể làm giảm Eb/Nt yêu cầu(hoặc giảm công suất phát trên mỗi kênh) do đó tăng dung lượng của hệ thống. Phân tập phát co thể thuẹc hiện theo những cách sau: a. Phân tập phát sóng mang: có thể được thực hiện ở đường xuống đa sóng mang mà không có va chạm tại đầu cuối thuê bao, trong một tập con các sóng mang được phát trên một an ten. Đặc điểm chính của phương pháp đa sóng mang là: Các ký hiệu thông tin đã mã hoá được phân ra trên nhiều sóng mang 1,25 MHz. Phân tập tần số tương ứng với trải phổ tín hiệu trên toàn bộ băng tần Cả phân tập thời gian và tần số đều sử dụng bộ mã xoắn/ bộ lặp và đan xen. Máy thu RAKE thu năng lượng tín hiệu trên tất cả các băng tần. Điều khiển công suất nhanh. ở máy phát đa sóng mang 3*1.25MHz, chuỗi các ký hiệu mã hoá với sóng mang song song, mỗi luồng được trải phổ bằng một mã Walsh và một chuỗi mã giả ngẫu nhiên(PN) dài ở tốc độ 1,2288 Mcps. Tại đầu ra của máy phát có 3 sóng mang A, B, C (hình 4.14). Sau khi xử lý chuỗi các ký hiệu đã mã hoá với các sóng mang song song, các sóng mang sẽ được phát bởi nhiều anten nên gọi là phân tập phát đa sóng mang(MCTD). Trong MCTD, toàn bộ sóng mang được phân thành các tập con, mỗi tập con sóng mang được phát trên một anten, trong đó lọc tần số cung cấp tính trực giao gần như hoàn hảo giữa các anten. Điều này làm cải thiện phân tập tần số và do đó cũng tăng dung lượng đường xuống. b. Phân tập phát trải phổ trực tiếp: phân tập phát trực giao(OTD) được sử dụng để có thể được phân tập phát trải phổ trực tiếp( N=1). Các bit đã được mã hoá được tách ra thành hai luồng số liệu và phát qua anten riêng. Mỗi anten sử dụng một mã trực giao khác nhau để trải phổ. Điều này sẽ đảm bảo tính trực giao giữa 2 luồng số liệu ra và vì vậy nhiễu nội được loại khỏi fading phẳng. Hình 4.14 Máy phát đa sóng mang 3x 1.25 MHz 4.4.4.2: Điều chế trực giao Để giảm hoặc loại bỏ nhiễu nội ô mỗi kênh vật lý đường xuống được điều chế bởi mã Walsh. Để tăng số lượng mã Walsh có thể sử dụng thì thường điều chế QPSK trước khi trải phổ. Cứ hai bit thông tin được sắp xếp vào một ký hiệu QPSK. Do đó số lượng mã Walsh tăng gấp đôi so với ding BPSK(trước trải phổ). Độ dài mã Walsh thay đổi để đạt được các tốc độ bit thông tin khác nhau. Đường xuống có thể bị giới hạn do nhiễu giao thoa hoặc giới hạn do mã Walsh tuỳ thuộc vào môi trường khai thác và triển khai đặc thù. Khi xuất hiện giới hạn mã Walsh, có thể tạo thêm mã bằng cách nhân mã Walsh với hàm mặt nạ. Các mã được tạo ra theo cách này gọi là các hàm gần trực giao( không hoàn toàn trực giao). 4.4.4.3: Điều khiển công suất đường xuống. Điều khiển công suất đường xuống ở CDMA 2000 cơ bản là khác so với IS-95. Mục tiêu chính của nó là để tăng dung lượng cuộc gọi ở đường xuống bằng sự cải tiến sau: Điều khiển công suất đường xuống tốc độ cao. Điều khiển công suất vòng kín với đáp ứng thời gian nhanh Các bước điều khiển công suất thay đổi và được điều khiển bởi BS. Thuật toán điều khiển công suất nhanh đường xuống mơi(FFPC) ở đường xuống và điều khiển công suất cho các kênh F-FCH, F-SCH được sử dụng trong CDMA 2000. Các tiêu chuẩn chỉ rõ điều khiển công suất nhanh vòng kín hoạt động ở 800 Hz. Hai sơ đồ điều khiển công suất cho F-FCH và F-SCH được đề xuất: Điều khiển công suât kênh đơn: Cách này dựa trên hoạt động của kênh nào tốc độ cao hơn giữa F-FCH và F-SCH. Độ khuếch đại thiết lập cho kênh tốc độ thấp hơn được xác định dựa trên sự tương quan của nó vói kênh tốc độ cao hơn. Điều khiển công suất độc lập: trong trường hợp này, độ khuếch đại cho F-FCH và F-SCH được xác định riêng. MS thực hiện hai thuật toán vòng ngoài riêng và gửi hai lỗi bit đường xuống tới BS. 4.4.5 Các kênh vật lý 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 các kênh đường lên CDMA 2000 được cho như hình Các kênh vật lý đuờng lên bao gồm các kênh riêng để mang thông tin từ một MS đến BS và các kênh chung để mang thông tin từ nhiều MS đến BS. Có 6 cấu hình vô tuyến (RC) cho các kênh lưu lượng đường lên. Một MS thường hoạt động trong cấu hình RC1,RC3 hoặc RC5. Nó có thể hoạt động trong các cấu hình RC2, RC4 hoặc RC6. MS hoạt động trong cấu hình RC2 hỗ trợ RC1. MS hoạt động trong cấu hình RC4 hỗ trợ RC3. MS hoạt động cấu hình RC6 hỗ trợ RC5. Một MS không sử dụng RC1 hoặc RC2 đồng thời với RC3 hoặc RC4 trên các kênh lưu lượng đường lên. Bảng sau liệt kê các kênh vật lý đường lên: Các kênh vật lý Ký hiệu kênh Kênh vật lý chung đường lên Kênh truy nhập đường lên R-ACH Kênh truy nhập tăng cường đường lên R-EACH Kênh điều khiển chung đường lên(Chỉ 9.6 kbps) R-CCCH Kênh vật lý dành riêng đường xuống Kênh lưu lượng đường lên: Cơ bản Bổ sung Mã bổ sung R-FCH R-SCH R-SCCH * Kênh hoa tiêu đường lên(R-PICH) Kênh hoa tiêu là một tín hiệu trải phổ không điều chế dùng để giúp BS phát hiện một MS đang phát. R-PICH được sử dụng để bắt ban đầu, theo dõi thời gian, khôi phục tham khảo cho mày thu RAKE nhất quán và đo điều khiển công suất. * kênh con điều khiển công suất đường lên Kênh này cung cấp thông tin về chất lượng của đường xuống kênh lưu lượng đường xuống với tốc độ 1 bit trên m ỗi nhóm điều khiển công suất 1.25ms và được các kênh đường xuống sử dụng để điều khiển công suất của chúng. * Kênh truy nhập đường lên(R-ACH) MS sử dụng kênh này để thiết lập thông tin với BS để trả lời các bản tin PCH. * Kênh truy nhập tăng cường đường lên(EACH) MS sử dụng kênh này để khởi tạo thông tin với BS để trả lời các bản tin trực tiếp với MS. * Kênh điều khiển chung đường lên(R-CCCH) R-CCCH được sử dụng để phát các thông tin báo hiệu hoặc thông tin của người sử dụng tới BS khi T-TCH không sử dụng. * Kênh điều khiển riêng đường lên(R-DCCH) R-DCCH dùng để truyền các thông tin báo hiệu và của người sử dụng tới BS trong suốt cuộc gọi. * Kênh cơ bản đường lên(R-FCH) * Kênh bổ sung đường lên(R-SCH) 4.4.6 Đặc điểm kênh vật lý đường lên 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 tối thiểu hoá nhiễu giao thoa, cho phép tăng tầm phủ sóng ở tốc độ truyền dẫn thấp hơn và còn cho phép đan xen được thực hiện trên toàn bộ khung. BS sử dụng đa tia để tìm kiếm đa tia, bám, giải điều chế nhất quán cũng như để đo chất lượng của đường truyền để điều khiển công suất. Vì vậy độ tương quan của kênh hoa tiêu và các kênh số liệu vật lý có thể dễ dàng điều chỉnh mà không cần thay đổi cấu trúc khung hay mức công suất của một số ký hiệu trong khung. Trải phổ trực giao với chuỗi Walsh có độ dài khác nhau: MS sử dụng trải phổ trực gia khi phát trên kênh R-PICH, EACH, R-CCH hay RC3 -> RC5. Bảng sau chỉ rõ các hàm Wash được sử dụng cho các kênh đường lên: Loại kênh Hàm Walsh R-PICH EACH R-CCCH R-DCCH R-FCH R-SCH1 hoặc R-SCH2 hoặc ký hiệu cho hàm Walsh có độ dài N và được cấu tạo từ hàng m của ma trận Hadamard NxN với hàm 0 là Walsh 0 () hàm 1 là Walsh 1 Trong hàm Walsh m , các chip được phát từ chip m của hàng từ trái sang phải. Chuỗi trải phổ hàm Walsh được lắp với chu kỳ N/1,2288us cho SR3. Thích ứng tốc độ: Có vài phương pháp thích ứng tốc độ số liệu với tốc đọ trải phổ bằng hàm Walsh. Các phương pháp này bao gồm điều chỉnh tốc độ bằng cách chích bỏ ký hiệu và chuỗi lặp. Phương pháp thiết kế là: đầu tiên sử dụng tốc độ thấp, nhưng không giảm tỷ lệ mã dưới r=1/4 vì độ lợi của tốc độ thấp hơn sẽ rất khó và sẽ tăng đáng kể độ phức tạp khi thực hiện bộ giải mã. Các búp sóng phụ ở phia phổ tần thấp: Hệ thống CDMA 2000 đạt được các búp phụ phổ tần thấp với bộ khuếch đại công suất MS không lý tưởng bằng cách phân chia kênh vật lý đường lên thành hai kênh I và kênh Q sử dụng trải phổ PN bằng cách nhân phức. Các kênh số liệu độc lập: Hai loại kênh số liệu vật lý(R-FCH và R-SCH) được sử dụng ở đường lên để có thể thích ứng với các dịch vụ đặc biệt. Việc sử dụng R-FCH và R-SCH cho phép hệ thống có thể tối ưu hoá cho các dịch vụ hoạt động đồng thời. Các kênh này được mã hoá và đan xen riêng, có thể có các mức công suất phát và có các điểm đặt FER (tỷ lệ lỗi khung cho phép) khác nhau. Điều khiển công suât đường lên có 3 thành phần điều khiển công suất đừơng 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 trừ suy hao đường truyền từ MS đến BS và xử lý nhanh fading rất chậm. Điều khiển công suất vòng kín bao gồm một vòng hồi tiếp 800bit/s từ BS đến MS để thiết lập công suất phát ở MS. Điều khiển công suất vòng kín bù trừ 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 công suất ở Bs để duy trì FER mong muốn. 4.4.7 Sắp xếp kênh logic lên kênh vật lý Sự sắp xếp kênh logic lên kênh vật lý không tương ứng một-một mà theo cách nhiều kênh logic từ nhiều dịch vụ khác nhau được sắp xếp lên một kênh vật lý. Việc ghép kênh này được thực hiện tại PLCDF và phân lớp QoS. Hình dưới chỉ ra cấu trúc kênh mô phỏng theo dịch vụ mang cho các dịch vụ kênh và gói. Hình 4.16 Cấu trúc kênh mô phỏng theo dịch vụ mạng 4.4.7.1Các kênh đường xuống Kênh riêng đường xuống: sự sắp xếp của kênh logic lên kênh vật lý được cho trong bảng 4.17 . Bảng này chỉ ra thuộc tính của mỗi kênh vật lý chẳng hạn như tốc độ cố định hoặc thay đổi, cỡ khung của kênh vật lý và khả năng chia xẻ kênh. Các dịch vụ thoại: Chế độ V1 không sử dụng F-SCH và F-DCCH. Trong chế độ này, báo hiệu lớp cao hơn(f-dsch), các khung thoại(f-dtch) và thông tin điều khiển công suất được ghép kênh trên kênh F-FCH. Trong chế độ này F-FCH duy trì phát triển liên tục ở đường xuống và điều khiển công suất vòng ngoài. Sử dụng chế độ V2 để cung cấp dịch vụ chất lượng thoại cao hơn bằng cách phát các khung báo hiệu lớp cao hơn trên F-DCCH. Trong chế độ này, F-FCH duy trì tính liên tục của đường xuống và điều khiển công suất vòng ngoài. Các dịch vụ số liệu gói: (chế độ P1) được cung cấp ở đường xuống nhờ sử dụng các kênh F-FCH và F-SCH. Các bản tin báo hiêu lớp cao hơn (f-dsch), bản tin MAC (f-dmch) và các khung số liệu của người sử dụng(f-dtch) được ghép kênh theo thời gian vào kênh F-FCH. Trong chế độ này, điều khiển truy nhập phương tiện được thực hiện tập trung vì các bản MAC được phát trên F-FCH mà kênh này thường sử dụng trong chuyển giao mềm để đảm bảo độ tin cậy khi phân phát số liệu cho các bản tin báo hiệu lớp cao hơn. Trong chế độ này thường sử dụng các khung 5ms để mang các bản tin MAC ngắn. F-SCH mang các khung RLP tốc độ cao chứa số liệu gói và việc phát trên F-SCH luôn được thực hiện theo kế hoạch ở chế độ này. Các khung RLP tốc độ thấp có thể được tải trên F-FCH. Trong chế độ này F-FCH duy trì tính liên tục của đường xuống và điều khiển công suất vòng ngoài. Chế độ P3 là các dịch vụ số liệu luân phiên , nó tương tự như chế độ P1 ở chỗ các bản tin báo hiệu lớp cao hơn (f-dsch), các bản tin MAC(f-dmch) và các khung số liệu của người sử dụng( f-dtch) được ghếp kênh theo thời gian trên một kênh vật lý.Tuy nhiên kênh vật lý này là F-DCCH (không phải F-FCH), nó có thể chuyển giao mềm (soft handoff) hoặc không. Vì vậy có thể thực hiện điều khiển MAC theo cách tập trung hoặc phân tán. Để đảm bảo việc trộn báo hiệu với các khung RLP hay các thông tin báo hiệu lớp cao hơn, FDCCH có thể hoạt động theo hai cỡ khung đồng thời(5ms và 20 ms). F-SCH mang các khung RLP đã được lập thời biểu ở tốc độ cao có chứa số liệu gói cũng như các khung RLP tốc độ thấp hơn. Tốc độ của các khung tốc độ thấp hơn trên kênh F-SCH có thể được xác định một cách linh động, nhưng tốc độ phát của các khung hoạt động theo thời biểu tốc độ cao trên F-SCH phải được xác định từ trước nhờ sử dụng bản tin MAC. F-DCCH duy trì tính liên tục của đường xuống và điều khiển công suất vòng ngoài, do đó trong chế độ này F-DCCH không thể dùng chung. Chế độ P3 được sử dụng để tối ưu hoá các dịch vụ gói với khả năng hỗ trợ điều khiển lớp MAC một cách phân tán (tức là kênh vật lý mang f-dmch có thể hoạt động với một tập tích cực đã được giảm xuống trong khi thông tin báo hiệu lớp cao hơn được mang tên kênh vật lý với một tập tích cực đầy đủ). Trong chế độ này, F-FCH chủ yếu được sử dụng để phát các bản tin lớp cao hơn với độ trễ thấp, độ tin cậy cao. F-FCH sẽ mang bit thông tin điều khiển công suất, có thể dùng chung F-DCCH để sử dụng nguồn mã Walsh hiệu quả hơn. F-DCCH mang báo hiệu MAC(f-dmch) và có thể không chuyển giao mềm( soft handoff).Có thể thực hiện điều khiển lớp MAC theo cách tập trung hoặc phân tán. Trong chế độ này, F-SCH mang khung RLP tốc độ cao có chứa số liệu gói và phát trên kênh F-SCH luôn được lập biểu. Tốc độ phát của F-SCH được xác định trước nhờ sử dụng các bản tin MAC. Các khung RLP tốc độ thấp hơn có thể được mang trên F-FCH. Trong chế độ này, F-FCH duy trì tính liên tục của đường lên và điều khiển công suất vòng ngoài. Các dịch vụ thoại và gói đồng thời. Chế độ VP1 cung cấp các dịch vụ số liệu thoại và gói đồng thời bằng cách ghép các kênh báo hiệu lớp cao hơn (f-dsch) các bản tin MAC (f-dmch), các khung thoại (f-dtch) và các khung RLP tốc độ thấp (d-dtch) trên kênh vật lý F-FCH. Điều khiển lớp MAC được thực hiện theo cách tập trung. Để hỗ trợ việc trộn báo hiệu MAC với các khung RPL hoặc các thông tin báo hiệu lớp cao hơn, F-FCH có thể hoạt động theo hai cỡ khung đồng thời (5 và 20 ms). Trong chế độ này, F-SCH mang các khung RLP tốc độ cao có chứa số liệu gói và phát trên kênh F-SCH luôn được lập lịch . F-FCH sẽ duy trì tính liên tục của đường xuống và điều khiển công suất vòng ngoài. Chế độ VP2 cũng cung cấp dịch vụ số liệu thoại và gói đồng thời. Để cung cấp dịch vụ thoại kết hợp dịch vụ số liệu gói có chất lượng cao hơn, các bản tin MAC (f-dmch) báo hiệu lớp cao hơn(f-dsch) được mang tên F-DCCH. Điều khiển lớp MAC có thể thực hiện theo cách phân tán( nêú F-DCCH không được chuyển giao mềm). F-FCH sẽ mang các bit điều khiển công suất. F-DCCh có thể được dùng chung để sử dụng nguồn mã Walsh hiệu quả hơn. Để hỗ trợ việc xáo trộn báo hiệu lớp MAC với các khung RLP hoặc thông tin báo hiệu lớp cao hơn, F-DCCH có thể hoạt động ở 2 cỡ khung đồng thời 5 và 20ms. F-SCH mang các khung RLP được lập thời biểu ở tốc độ cao có chưa số liệu gói cũng như các khung RLPcó tốc độ thấp hơn. Các khung RLP có thể được phát trên kênh F-SCH để tránh khả năng tranh chấp giữa các khung RLP tốc độ thấp và các khung thoại trên kênh F-FCH. F-FCH sẽ duy trì tính liên tục của đường xuống và điều khiển công suất vòng ngoài. Các kênh chung đường xuống. Khi cả F-DCCH và F-FCH đều không được ấn định cho MS hoặc F-PCH hoặc F-CCCH sẽ được sử dụng để mang báo hiệu lớp cao hơn và các bản tin MAC tới MS. Các bản tin phát trên kênh này phải được mã hoá và phải bao gồm ID của trạm di động MS hoặc nhận dạng của dịch vụ gói và cả hai kênh F-PCH và F-CCH đều là kênh điểm-tới-đa điểm tức là không có sự tương ứng một-một giữa ID của kênh này với ID của MS. Ngoài các thông tin điều khiển (các báo hiệu lớp cao hơn hoặc báo hiệu lớp MAC), các cụm số liệu ngắn (SBD) cũng có thể được phát trên F-PCH hoặc F-CCCH. Bảng sau đây chỉ ra sự sắp xếp của kênh logic chugn đường xuống lên các kênh vật lý chung đường xuống. Các kênh vật lý đường xuống Các kênh logic đường xuống Mô tả Kênh điều khiển chung (F-CCCH) hoặc kênh nhắn tin (F-PCH) f-cssh Các bản tin báo hiệu lơp trên f-ctch Các khung RBP f-cmch Các bản tin điều khiển truy nhập phương tiện Kênh hoa tiêu chung - Hoa tiêu chung Kênh hoa tiêu phụ - Hoa tiêu phụ Kênh đồng bộ - Thông tin kênh đồng bộ Hình 4.17 Ghép các kênh logic chung đường xuống vào các kênh vật lý chung đường xuống 4.4.7.2. các kênh đường lên các kênh riêng đường lên: Sự săp xếp của các kênh logic lên kênh vật lý đường lên được cho trong bảng dưới đây. Bảng này chỉ ra thuộc tính của mỗi kênh vật lý chẳng hạn như tốc độ cố định hoặc thay đổi, cỡ khung của kênh vật lý. Các dịch vụ thoại. Chế độ V1 không sử dụng kênh R-SCH và R-DCCH. Trong chế độ này, báo hiệu lớp cao hơn (r-dsch), khung thoai(r-dtch) và thông tin điều khiển công suất được ghép kênh vào R-FCH. Chế độ V2 cung cấp dịch vụ thoại chât lượng cao nhờ sử dụng phát các khung báo hiệu lớp cao hơn kênh R-DCCH. Tuy nhiên, nếu MS không cung cấp đủ công suất để phát trên R-DCCH thì thông tin báo hiệu lớp cao hơn có thể phát trên kênh R-FCH. Các dịch vụ gói: Chế độ P1 được cung cấp trên đường lên nhờ sử dụng kênh R-FCH và R-SCH. Các bản tin báo hiệu lớp cao hơn(r-dsch), các bản tin điều khiển truy nhập phương tiện(r-dmch), các khung số liệu của người sử dụng(r-dtch) được ghép kênh theo thời gian vào kênh R-FCH. Để hỗ trợ việc trộn báo hiệu điều khiển truy nhập phương tiện với các khung RLP hoặc thông tin báo hiệu lớp cao hơn, R-FCH có thể hoạt động thoe 2 cỡ khung 5 và 20ms. R-SCH mang các khung RLP tốc độ cao chứa số liệu gói, việc phát trên kênh nay luôn được lập thời biểu. Các khung RLP tốc độ thấp hơn được phát trên kênh R-FCH. Trong chế độ P2, các bản tin báo hiệu lớp cao hơn(r-dsch), các bản tin điều khiển truy nhập phương tiện(r-dmch), các khung số liệu cảu người sử dụng(r-dtch) được ghép kênh theo thời gian vào kênh R-DCCH. Để hỗ trợ việc trộn báo hiệu điều khiển truy nhập phương tiện hoặc thông tin báo hiệu lớp cao hơn, R-FCH có thể hoạt động thoe hai cỡ khung. R-SCH mang các khung RLP tốc độ cao đã được lập thòi biểu có chứa số liệu cũng như các khung RLP tốc độ thấp hơn. R-FCH chủ yếu được sử dụng để mang các bản tin báo hiệu của lớp cao hơn cũng như thông tin điều khiển công suất với độ trễ thấp và độ tin cậy cao.R-DCCH mang báo hiệu điều khiển truy nhập phương tiện(r-dmch). R-SCH mang các khung RLP tốc đọ cao có chứa số liệu gói và việc phát trên kênh này luôn được lập biểu. Có thể phát các khung tốc độ thấp hơn trên kênh R-FCH. Dịch vụ số liệu thoại và gói đồng thời Chế độ VP1 cung cấp dịch vụ số liệu thoại và gói đồng thời ghép các báo hiệu lớp cao hơn(r-dsch), các bản tin điều khiển truy nhập phương tiên, các khung thoại (r-dtch), và có thể các khung tốc độ thấp (r-dtch) vào các kênh R-FCH. Để hỗ trợ việc trộn báo hiệu điều khiển truy nhập phương tiện với các khung RLP hoặc thông tin báo hiệu lớp cao hơn, R-FCH có thể hoạt động theo 2 cỡ khung 5 và20ms. Trong chế độ này, R-SCH mang các khung RLP tốc độ cao chứa số liệu gói, và việc phát trên kênh này luôn được lập biểu. Trong chế độ VP2, các bản tin điều khiển truy nhập phương tiện (r-dmch) và có thể cả thông tin báo hiệu của lớp cao hơn được phát trên kênh R-DCCH.Tuy nhiên nếu MS không cung cấp đủ công suất để phát trên kênh R-DCCH thì thông tin báo hiệu của lớp cao có thể được phát trên kênh R-FCH. Để hỗ trợ việc trộn báo hiệu lớp cao hơn, R-FCH có thể hoạt động trên 2 cỡ khung 5 và 20ms. R-SCH mang các khung RLP tốc độ cao đã được lập thời biểu có chứa số liệu gói cũng như các khung RLP tốc độ thấp hơn. Có thể phát các khung RLP tốc độ thấp trên kênh R-SCH để tránh khả năng va chạm giữa cá khung thoại và các khung RLP tốc độ thấp trên R-FCH. Các kênh chung đường lên Khi cả kênh R-DCCH và R-ACH không ấn định cho MS(trong trạng thái treo hay nghỉ) thì R-ACH hoặc R-CCCH sẽ được sử dụng để vận chuyển các bản tin báo hiệu của lớp cao hơn và các bản tin điều khiển truy nhâp phương tiện. Các bản tin phát trên kênh này có thể được mật mã hoá và phải kem theo ID của máy di động(MS) hoặc nhận của dịch vụ gói thì không có sự tương ứng một-một giữa nhận dạng của kênh R-ACH và kênh R-CCCH với ID của MS. Ngoài các thông tin điều khiển (báo hiệu của lớp cao hơn và lớp điều khiển truy nhập phương tiện), các cụm số liệu ngắn cũng có thể được phát trên R-ACH hoặc R-CCCH. Bảng dưới đây chỉ sự sắp xếp của các kênh logic chung đường lên vào các kênh vật lý chung đường lên: Các kênh vật lý đường lên Các kênh logic đường lên Mô tả Kênh truy nhập chung (R-CCH) hoặc kênh truy nhập (R-ACH) r-csch Các bản tin báo hiệu lớp trên r-csch* Các khung RBP r-cmch Các bản tin điều khiển truy nhập phương tiện Hoa tiêu - Hoa tiêu Pc Các bit điều khiển công suất Hình 4.18 Ghép các kênh logic đường lên vào các kênh vật lý đường lên chương v xu hướng phát triển của hệ thống thông tin di động sau 3G 5.1: Những hạn chế của hệ thống 3G và những yếu tố thúc đẩy 4G Mạng 3G tạo ra bước tiến triển lớn trong sự tiến triển của thông tin di động cá nhân. Trên thực tế, mạng 3G có khả năng hỗ trợ lại hình dịch vụ internet di động đa phương tiện với chất lượng dịch vụ cải thiện đáng kể so với hệ thống 2,5G. Giao diện vô tuyến WCDMA được thiết kế để hỗ trợ vùng phủ cải thiện dung lượng cao với tốc độ bit trung bình (384kbps) trong trường hợp trong nhà. Việc ghép kênh thống kê ở giao diện vô tuyến cũng cải thiện đáng kể hiệu suất ở chế đọ truyền dẫn chuyển mạch gói. Tuy nhiên hệ thống 3G cũng có một số hạn chế sau: Việc đạt được tốc độ truyền số liệu cao là rất khó đối với công nghệ CDMA do can nhiễu giữa các dịch vụ. Khó có thể tạo ra một dải đầy đủ các dịch vụ đa tốc độ với yêu cầu về hiệu năng Qó khác nhau do những hạn chế đối với mạng lõi gây ra bởi tiêu chuẩn giao diện vô tuyến. Ngoài ra, dải tần ở băng tần 2GHz dành cho hệ thống 3G sẽ sớm bị lão hoá và có những ràng buộc khi kết hợp chế độ song công phân chia theo tần số và thời gian. Vào năm 2010, sự phát triển công nghệ sẽ hướng vào các hệ thống vô tuyến tích hợp. Hệ thống vô tuyến tích hợp sẽ trở nên phổ biến giống như các hệ vi xử lý tích hợp ngày nay. Các hệ thống này tương tác với nhau tạo nên mạng khu vực trong nhà(HAN). Các thiết bị giống như vậy xuất hiện trong các phương tiện giao thông mạng(mạng VAN) và trong các hệ thống sở hữu cá nhân (PAN)... Những chip này phục vụ với tư cách là phương tiện thông tin cự ly ngắn giữa các vật thể và các thiết bị, hỗ trợ các tính năng giám sát và điều khiển trong hầu hết các trường hợp không cần có sự can thiệp của người sử dụng. Khi một người di chuyển trong những môi trường như vậy, các kết nối cự ly ngắn sẽ cho phép thông tin cá nhân di chuyển cùng với anh ta, phòng khách sạn tự động thay đổi nhiệt độ, chương trình tivi, cường độ ánh sáng phù hợp với sở thích của anh ta. Tuy nhiên, việc tích hợp những kết nối như vậy với mạng truy cập vô tuyến diện rộng sẽ làm xuất hiện những khái niệm dịch vụ có hiệu quả hơn nữa như: các thiết bị di động truy nhập mạng diện rộng, các thiết bị cảm biến và các thông tin truy nhập đại diện cho người sử dụng để thực hiện những mong muốn của anh ta. Những dịch vụ như vậy tất nhiên sẽ phải phù hợp với các dịch vụ của hệ thống 3G như: Gửi/nhận thư điện tử Truy nhập Internet Giao dịch qua mạng(thương mại điện tử) Các dịch vụ thông tin dựa trên vị trí Truy nhập các cơ sở dữ liệu công ty Chuyển tệp kích thước lớn Các dịch vụ nói trên tăng thêm nhu cầu truy nhập thông tin và nhu cầu đối vói việc giao dịch thương mại cũng như các dịch vụ thông tin dựa trên vị trí. Tất cả các dịch vụ đó yêu cầu tốc độ bit cao. Từ những phân tích trên đây, có thể thấy rằng hệ thống 4G sẽ yêu cầu linh động cao để có khả năng hỗ trợ cho: Lưu lượng người sử dụng Các giao diện vô tuyến và các loại đầu cuối Các môi trường truyến dẫn vô tuyến Các loại hình chất lượng dịch vụ Các đặc tính di động Để có thể đáp ứng những yêu cầu như vậy, hệ thống 4G phải linh động và có khả năng thích nghi ở mọi khía cạnh. Do vậy đối với hệ thống này phần mềm có vai trò quan trọng hơn cơ sở hạ tầng phần cứng. Việc tích hợp cũng là một xu hướng chính của hệ thống 4G, đặc biệt là tích hợp giữa mạng truy nhập vô tuyến với các phần tử mạng lõi. Các yếu tố thúc đẩy chính của hệ thống 4G sẽ là: Sự đa dạng của thiết bị Các ứng dụng thương mại điện tử và các ứng dụng phụ thuộc vị trí Sự mở rộng các thủ tục IP để thực hiện đặc tính di động và phạm vi rộng QoS Yếu tố cá nhân và bảo mật Các giao diện vô tuyến và kết nối mạng động. Các cơ chế cải thiện vùng phủ sóng Việc sử dụng phổ tần động và cải thiện phổ tần. 5.2: viễn cảnh đối với hệ thống 4G Các yếu tố tác động đến hệ thống thông tin di động trong tương lai thể hiện trên hình sau: Sự đa dạng các thiết bị người dùng Truy nhập di động mọi nơi Các dịch vụ hội tụ toàn phần Các mạng tư hành Tính phụ thuộc vào phần mềm 2010 Hình 5.1 Nhứng yếu tố chủ chốt đối với hệ thống 4G Các dịch vụ hội tụ toàn phần: người sử dụng sẽ có thể truy nhập một phạm vi rộng các loại hình dịch vụ và ứng dụng rất thuận tiện và an toàn. Các dịch vụ này chiều theo sở thích cá nhân của người sử dụng. Truy nhập di động mọi nơi: Chế độ truy nhập chiếm ưu thế sẽ là chế độ di động cho tất cả các dịch vụ thông tin thoại, phần lớn các dịch vụ thông tin số liệu tốc độ cao và một phần các dịch vụ quảng bá và giải trí. Truy nhập di động đối với các dịch vụ thương mại sẽ trở nên bình thường thay thế cho các dịch vụ hiện tại. Sự đa dạng của thiết bị người sử dụng: Người tiêu dùng sẽ có điều kiện lựa chọn một số lượng lớn các thiết bị di động giá thành thấp để thực hiện truy nhập một cách thuận tiện và thông suốt. Các thiết bị tương tác với người sử dụng theo cách đa cảm biến bao gồm không chỉ lời nói, thính giác, thị giác mà còn các giác quan khác, các số liệu sinh học và môi trường liên quan trực tiếp đến ứng dụng. Các thiết bị đặc biệt dành cho người tàn tật sẽ trở nên phổ biến hơn. Các mạng tự trị: Các hệ thống này là các mạng tự động thích nghi có khả năng tự quản lý cấu hình để phù hợp với yêu cầu thay đổi của người sử dụng đối với cả dịch vụ và dung lượng. Việc sử dụng có hiệu quả phổ tần vô tuyến là một yếu tố thiết yếu đối với các hệ thống này. Việc tự động và tự quản lý sẽ là tiêu chuẩn của hệ thống đó. Tính phụ thuộc vào phần mềm: Các tác tử di động thông minh sẽ tồn tại trong mạng và ở thiết bị của người sử dụng. Các tác tử di động này sẽ hoạt động ở tất cả các lớp từ việc quản lý những sở thích cá nhân của người sử dụng đến việc tổ chức và tái cấu hình các phẩn tử chính trong mạng.