Wcdma(tieng Viet)

Häc viÖn c«ng nghÖ b−u chÝnh viÔn th«ng Trung t©m ®μo t¹o b−u chÝnh viÔn th«ng I

HÖ thèng th«ng tin di ®éng w-CDMA (Tμi liÖu dμnh cho c¸c kho¸ båi d−ìng)

Biªn so¹n: KS. NguyÔn V¨n ThuËn

Hμ Néi 12/2004

§Ò c−¬ng bμI gi¶ng “ hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA” 1. Môc tiªu: Theo ®Þnh h−íng ph¸t triÓn m¹ng thÕ hÖ sau (NGN) cña VNPT, hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 (3G) sÏ ®−îc triÓn khai, cô thÓ lµ sÏ ph¸t triÓn theo lé tr×nh tõ hÖ thèng GSM hiÖn t¹i lªn hÖ thèng W-CDMA nh− trong hîp chuÈn IMT-2000. XuÊt ph¸t tõ ®Þnh h−íng nµy, tµi liÖu gi¶ng d¹y vÒ “ HÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA” ®−îc biªn so¹n nh»m cung cÊp cho häc viªn nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ hîp chuÈn IMT-2000, c«ng nghÖ W-CDMA vµ hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA. 2. §èi t−îng: Tµi liÖu kh«ng chØ ®Ó sö dông cho c¸c kho¸ båi d−ìng ng¾n h¹n mµ cßn cã thÓ sö dông cho c¸c c¸n bé kü thuËt ®ang c«ng t¸c trªn m¹ng l−íi cña VNPT vµ c¸c sinh viªn ngµnh §iÖn tö -ViÔn th«ng . 3. §é dμI cña tμI liÖu : Kho¶ng 150 trang ( dù kiÕn) 4. Néi dung: Ch−¬ng 1:Tæng quan vÒ th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 vµ hîp chuÈn IMT-2000 (10 trang) 1.1 Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn c¸c thÕ hÖ th«ng tin di ®éng 1.2 Hîp chuÈn IMT- 2000 Ch−¬ng 2: C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn v« tuyÕn trong W-CDMA (40 trang) 2.1 C«ng nghÖ tr¶i phæ W-CDMA (IMT-2000 CDMA-DS) 2.2 C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn c¬ b¶n trong W- CDMA 2.3 C¸c c«ng nghÖ ®Ó t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒn Ch−¬ng 3: M¹ng truy nhËp v« tuyÕn trong hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA (50 trang) 3.1 C¸c yªu cÇu vµ môc tiªu thiÕt kÕ ®èi víi hÖ thèng v« tuyÕn W-CDMA 3.2 CÊu tróc m¹ng truy nhËp v« tuyÕn 3.3 C¸c kªnh v« tuyÕn 3.4 C¸c thiÕt bÞ m¹ng truy nhËp v« tuyÕn 1

3.5 C¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng Ch−¬ng 4: C¸c kü thuËt xö lý ®a ph−¬ng tiÖn (40 trang) 4.1 Tæng quan 4.2 C¸c kü thuËt xö lý tÝn hiÖu ®a ph−¬ng tiÖn ( h×nh ¶nh, ©m thanh vµ tho¹i) 4.3 C¸c kü thuËt xö lý ®èi víi dÞch vô internet di ®éng 4.4 Kü thuËt xö lý tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖn Ch−¬ng 5: ViÔn c¶nh c«ng nghÖ cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA (10 trang) 5.1 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ v« tuyÕn 5.2 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ m¹ng 5.3 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ xö lý tÝn hiÖu 5. Gi¸o viªn biªn so¹n vμ hiÖu chØnh - Biªn so¹n: Nhãm gi¸o viªn V« tuyÕn cña Trung t©m§µo t¹o B−u chÝnh ViÔn th«ng 1 - HiÖu chØnh: C¸c Gi¶ng viªn cña Häc viÖn BCVT vµ Chuyªn viªn cña VNPT (dù kiÕn)

2

Lêi nãi ®Çu

Nhu cÇu trao ®æi th«ng tin lµ nhu cÇu thiÕt yÕu trong x· héi hiÖn ®¹i. C¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng víi kh¶ n¨ng gióp con ng−êi trao ®æi th«ng tin mäi lóc, mäi n¬i ®· ph¸t triÓn rÊt nhanh vµ ®ang trë thµnh kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong x· héi th«ng tin ngµy nay. B¾t ®Çu tõ c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ ®Çu tiªn ra ®êi vµo n¨m 1946, th«ng tin di ®éng ®· liªn tôc ph¸t triÓn vµ ®Õn nay c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 (3G) ®· ®−îc ®−a vµo khai th¸c th−¬ng m¹i ë nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi. ë ViÖt Nam, c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø ba còng ®· vµ sÏ ®−îc nhanh chãng triÓn khai. §èi víi c¸c nhµ khai th¸c m¹ng di ®éng GSM th× c¸i ®Ých 3G lµ c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng CDMA b¨ng réng (W-CDMA) theo chuÈn IMT-2000. XuÊt ph¸t tõ ®Þnh h−íng nµy, tµi liÖu gi¶ng d¹y vÒ “ HÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA” ®−îc biªn so¹n nh»m cung cÊp cho häc viªn nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ hîp chuÈn IMT-2000, c«ng nghÖ W-CDMA vµ hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA. Tµi liÖu kh«ng chØ ®Ó sö dông cho c¸c kho¸ båi d−ìng ng¾n h¹n mµ cßn cã thÓ sö dông lµm tµi liÖu tham kh¶o cho c¸c c¸n bé kü thuËt ®ang c«ng t¸c trªn m¹ng l−íi cña VNPT vµ c¸c sinh viªn ngµnh §iÖn tö -ViÔn th«ng . Tµi liÖu ®−îc chia lµm 5 ch−¬ng. Ch−¬ng 1 giíi thiÖu tæng quan vÒ qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng, so s¸nh lé tr×nh ph¸t triÓn lªn th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 tõ cdmaOne vµ GSM, sau cïng lµ phÇn kh¸i qu¸t vÒ hîp chuÈn IMT-2000. Ch−¬ng 2 ®Ò cËp ®Õn c¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn v« tuyÕn trong W-CDMA nh− c«ng nghÖ tr¶i phæ trùc tiÕp, c¸c c«ng nghÖ ®Ó t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒn. Ch−¬ng 3 tËp trung m« t¶ m¹ng truy nhËp v« tuyÕn trong hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA víi c¸c thiÕt bÞ m¹ng truy nhËp vµ thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng. Ch−¬ng 4 ®Ò cËp ®Õn c¸c néi dung s©u h¬n vÒ hÖ thèng W-CDMA ®ã lµ c¸c kü thuËt xö lý ®a ph−¬ng tiÖn nh− xö lý h×nh ¶nh, Internet di ®éng, tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖn. Cuèi cïng, ch−¬ng 5 giíi thiÖu ®Õn b¹n ®äc nh÷ng viÔn c¶nh c«ng nghÖ cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA. MÆc dï ®· hÕt søc cè g¾ng vµ ®· nhËn ®−îc nhiÒu ý kiÕn ®ãng gãp quÝ b¸u tõ c¸c chuyªn gia vµ c¸c ®ång nghiÖp, nh−ng cuèn s¸ch ch¾c ch¾n vÉn kh«ng

tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt, chóng t«i rÊt mong nhËn ®−îc ý kiÕn ®ãng gãp cña b¹n ®äc ®Ó cuèn s¸ch ®−îc hoµn chØnh h¬n. Mäi ®ãng gãp xin göi vÒ Trung t©m §µo t¹o B−u chÝnh ViÔn th«ng 1, ThÞ x· Hµ ®«ng, TØnh Hµ t©y. §iÖn tho¹i: 048549607.

Th¸ng 12 n¨m 2004 Trung t©m §μo t¹o B−u chÝnh ViÔn th«ng 1

Môc lôc Ch−¬ng 1: Tæng quan vÒ th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 vµ hîp chuÈn IMT-2000...................................................................................4 1.1 Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng.....................................4 1. 2. Tæng quan vÒ IMT-2000 .................................................................................9 1.2.1 Môc tiªu cña IMT-2000.................................................................................9 1.2.2 ChuÈn hãa IMT-2000...................................................................................11 1.2.3 B¨ng tÇn IMT-2000......................................................................................13 ch−¬ng 2: C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn v« tuyÕn W- CDMA ............15 2.1 C«ng nghÖ tr¶i phæ W- CDMA ......................................................................15 2.1.1 Nguyªn lý tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp (DS-CDMA)..........................................15 2.1.2 M· tr¶i phæ vµ ®ång bé m· tr¶i phæ.............................................................17 2.1.3 CÊu h×nh chøc n¨ng cña m¸y ph¸t vµ m¸y thu v« tuyÕn..............................18 2.1.4 øng dông −u ®iÓm cña c«ng nghÖ W-CDMA trong th«ng tin di ®éng........19 2.2 C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn c¬ b¶n trong W- CDMA...................................22 2.2.1 Ên ®Þnh m· tr¶i phæ hai líp vµ ®iÒu chÕ tr¶i phæ .........................................23 2.2.2 T×m nhËn « ...................................................................................................26 2.2.3 Truy nhËp ngÉu nhiªn ..................................................................................30 2.2.4 C¸c c«ng nghÖ ®Ó tho¶ m·n c¸c yªu cÇu vÒ chÊt l−îng kh¸c nhau trong truyÒn dÉn ®a tèc ®é.....................................................................................31 2.2.5 Ph©n tËp ®a d¹ng .........................................................................................44 2.3 C¸c c«ng nghÖ ®Ó t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒn trong W- CDMA ..........52 2.3.1 ThiÕt bÞ triÖt nhiÔu........................................................................................53 2.3.2 Ph©n tËp dµn anten thÝch øng .......................................................................59 ch−¬ng 3: M¹ng truy nhËp v« tuyÕn ........................................................66 3.1 C¸c yªu cÇu vµ môc tiªu thiÕt kÕ ®èi víi hÖ thèng v« tuyÕn W-CDMA ....66 3.2 CÊu tróc m¹ng truy nhËp v« tuyÕn................................................................67 3.2.1 C¸c ®Æc ®iÓm cña W-CDMA .......................................................................67 3.2.2 C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt c¬ b¶n cña W-CDMA ...............................................69

1

3.2.3 CÊu tróc cña m¹ng truy nhËp v« tuyÕn ........................................................72 3.2.4 C¸c c«ng nghÖ then chèt trong W-CDMA ..................................................73 3.2.5 Kü thuËt thu ph¸t song c«ng (hai chiÒu) ph©n chia theo thêi gian (TDD) vµ Kü thuËt thu ph¸t song c«ng ph©n chia theo tÇn sè (FDD) ..........................77 3.3 C¸c kªnh v« tuyÕn ...........................................................................................77 3.3.1 C¸c kªnh l«gÝc..............................................................................................80 3.3.2 C¸c kªnh truyÒn t¶i .....................................................................................80 3.3.3 C¸c kªnh kªnh vËt lý...................................................................................82 3.4 C¸c thiÕt bÞ m¹ng truy nhËp v« tuyÕn ...........................................................85 3.4.1 Tæng quan vÒ cÊu h×nh hÖ thèng thiÕt bÞ truy nhËp v« tuyÕn.......................85 3.4.2 BTS..............................................................................................................86 3.4.3 RNC .............................................................................................................91 3.4.4 MPE .............................................................................................................92 3.4.5 Anten BS ......................................................................................................94 3.5 C¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng........................................................................100 3.5.1 TriÓn khai c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng ....................................................100 3.5.2 C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt truy nhËp v« tuyÕn vµ c¸c c«ng nghÖ phÇn cøng ....103 3.5.3 UIM............................................................................................................109 3.5.4 C¸c c«ng nghÖ thiÕt bÞ hiÓn thÞ ..................................................................112 3.5.5 Giao diÖn ngoµi ..........................................................................................114 3.5.6 ViÔn c¶nh t−¬ng lai cña c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng...............................119 Ch−¬ng 4: C¸c kü thuËt xö lý ®a ph−¬ng tiÖn ...................................121 4.1 Tæng quan ......................................................................................................121 4.2 C¸c kü thuËt xö lý tÝn hiÖu ®a ph−¬ng tiÖn .................................................121 4.2.1 Xö lý h×nh ¶nh............................................................................................121 4.2.2 Xö lý ©m thanh vµ tho¹i .............................................................................128 4.2.3 C¸c hÖ thèng xö lý tÝn hiÖu ®a ph−¬ng tiÖn ...............................................133 4.3 C¸c kü thuËt xö lý ®èi víi dÞch vô Internet di déng...................................139 4.3.1 C¸c dÞch vô ISP di ®éng .............................................................................139 4.3.2 C¸c kü thuËt ph¸t t¸n th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn .........................................144 4.3.3 C¸c ng«n ng÷ ®¸nh dÊu néi dung ..............................................................148

2

4.3.4 ChuÈn hãa Internet di ®éng (WAP) ...........................................................151 4.4 C¸c kü thuËt xö lý tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖn................................................155 4.4.1 Tæng quan ..................................................................................................155 4.4.2 C¸c xu h−íng tiªu chuÈn hãa.....................................................................156 4.4.3 M« h×nh nguyªn lý.....................................................................................156 4.4.4 M« h×nh triÓn khai .....................................................................................157 4.4.5 Kü thuËt ph¸t tin qu¶ng b¸.........................................................................158 Ch−¬ng

5: ViÔn c¶nh c«ng nghÖ cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA.....................................................159

5.1. Tæng quan .....................................................................................................159 5.2. ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ v« tuyÕn..........................................................160 5.2.1 Ph−¬ng thøc TDD ......................................................................................160 5.2.2 Truy nhËp gãi ®−êng xuèng tèc ®é cao (HSPDA) .....................................163 5.3 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ m¹ng................................................................165 5.3.1 Th«ng tin gãi IP trong c¸c m¹ng th«ng tin di ®éng ...................................165 5.3.2 Xu h−íng c«ng nghÖ trong c¸c m¹ng IP...................................................166 5.3.3 TriÓn khai vµ cÊu h×nh m¹ng IP ho¸ hoµn toµn..........................................168 5.4 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ xö lý tÝn hiÖu...................................................169 5.4.1 C«ng nghÖ tr¸nh kÕt nèi chuyÓn tiÕp ........................................................170 5.4.2 C«ng nghÖ m· ho¸ ®a tèc ®é thÝch øng b¨ng réng (AMR-WB) ................171 5.4.3 TruyÒn th«ng ®a ph−¬ng tiÖn theo gãi .......................................................172 C¸c tõ viÕt t¾t ...................................................................................................175 Tµi liÖu tham kh¶o ..........................................................................................178

3

Ch−¬ng 1 Tæng quan vÒ th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 vμ hîp chuÈn IMT-2000

1.1 Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng

Th«ng tin di ®éng ®· ®−îc ®−a vµo sö dông ®Çu tiªn ë Mü n¨m 1946, khi ®ã nã chØ ®−îc sö dông ë ph¹m vi thµnh phè, hÖ thèng nµy cã 6 kªnh sö dông cÊu tróc « réng víi tÇn sè 150 MHz. MÆc dï c¸c kh¸i niÖm tÕ bµo, c¸c kh¸i niÖm tr¶i phæ, ®iÒu chÕ sè vµ c¸c c«ng nghÖ hiÖn ®¹i kh¸c ®−îc biÕt ®Õn h¬n 50 n¨m tr−íc ®©y, nh−ng cho ®Õn ®Çu nh÷ng n¨m 1960 dÞch vô ®iÖn tho¹i di ®éng tÕ bµo míi xuÊt hiÖn trong c¸c d¹ng øng dông vµ khi ®ã nã chØ lµ c¸c söa ®æi thÝch øng cña c¸c hÖ thèng ®iÒu vËn. C¸c hÖ thèng di ®éng ®Çu tiªn nµy cã Ýt tiÖn lîi vµ cã dung l−îng rÊt thÊp.Vµo nh÷ng n¨m 1980, hÖ thèng ®iÖn tho¹i di ®éng tÕ bµo ®iÒu tÇn song c«ng sö dông kü thuËt ®a truy nhËp ph©n chia theo tÇn sè xuÊt hiÖn, ®©y lµ hÖ thèng t−¬ng tù hay cßn gäi lµ hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø nhÊt (1G). Các hệ thống thông tin di ®éng tế bào tương tự næi tiÕng nhÊt lµ: hÖ thèng di động tiên tiến (AMPS), hÖ thèng di ®éng tiªn tiÕn b¨ng hÑp (NAMPS), hÖ thèng th«ng tin truy nhËp toµn diÖn (TACS) và Hệ thống NTT. H¹n chÕ cña c¸c hÖ thèng nµy lµ: ph©n bè tÇn sè h¹n chÕ, dung l−îng thÊp, tiÕng ån khã chÞu, kh«ng ®¸p øng ®−îc c¸c dÞch vô míi hÊp dÉn víi kh¸ch hµng v.v... Gi¶i ph¸p ®Ó lo¹i bá c¸c h¹n chÕ trªn lµ chuyÓn sang sö dông kü thuËt th«ng tin sè sö dông c¸c dÞch vô ®a truy nhËp míi. HÖ thèng ®a truy nhËp TDMA ®Çu tiªn ra ®êi trªn thÕ giíi lµ GSM. GSM ®−îc ph¸t triÓn tõ n¨m 1982, CEPT quy ®Þnh viÖc Ên ®Þnh tÇn sè dÞch vô viÔn th«ng Ch©u ©u ë b¨ng tÇn 900MHz. ë ViÖt Nam hÖ thèng th«ng tin di ®éng ®−îc ®−a vµo ho¹t ®éng vµo n¨m 1993, hiÖn ®ang ®−îc hai c«ng ty VMS vµ GPC khai th¸c rÊt hiÖu qu¶, míi ®©y Viettel lµ c«ng ty thø ba ®−a vµo khai th¸c hÖ thèng GSM trªn thÞ tr−êng th«ng tin di ®éng ViÖt nam. Song song víi sù ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng tÕ bµo nãi trªn, c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng h¹n chÕ cho m¹ng néi h¹t sö dông m¸y cÇm tay kh«ng d©y sè còng ®−îc nghiªn cøu ph¸t triÓn. Hai hÖ thèng ®iÓn h×nh cho lo¹i th«ng tin nµy lµ: DECT (Digital Enhanced cordless Telecoms) cña ch©u ¢u vµ PHS cña NhËt còng ®· ®−îc ®−a vµo khai th¸c. Ngoµi kü

4

thuËt TDMA, ®Õn n¨m 1995, CDMA ®−îc ®−a vµo sö dông ë mét sè n−íc. C¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng kü thuËt sè nãi trªn, sö dông ph−¬ng ph¸p truy nhËp TDMA nh− GSM (Ch©u ¢u), PDC ( NhËt) hoÆc ph−¬ng ph¸p truy nhËp CDMA theo chuÈn n¨m 1995 ( CDMA-IS95) ®Òu thuéc hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 2( 2G). Các hệ thống thông tin tế bào số có nhiều điểm nổi bật như chất lượng thông tin được cải tiến nhờ các công nghệ xử lý tín hiệu số khác nhau, nhiÒu dịch vụ mới (VD: các dịch vụ phi thoại), kü thuËt mã hóa được cải tiến, tương thích tốt hơn với các mạng số và phát huy hiệu quả dải phổ vô tuyến. Bảng 1.1 mô tả các thông số cơ bản của các tiªu chuẩn cho c¸c hệ thống thông tin tế bào số của Nhật Bản, Mỹ và Châu Âu. Ngoài chuẩn IS-95 dùa trªn c«ng nghÖ CDMA, tất cả các chuẩn khác đều dựa trên công nghệ TDMA. Bảng 1.1 Các thông số cơ bản của Hệ thống thông tin tế bào số PDC (Nhật Bản) Băng tÇn

Bắc Mỹ IS-54

800MHz/1,5 GHz

Khoảng cách tần số

50 kHz (xen kÏ 25kHz )

Cơ chế truy nhập

TDMA/FDD

Cơ chế mã hóa thoại

11,2 kbit/giây VSELP 5,6 kbit/giây PSI-CELPP

Ph−¬ng ph¸p điều chế

QPSK

IS-95 800 MHz

50 kHz (xen kÏ 25 kHz ) TDMA/FDD

1,25 MHz DSCDMA/FDD

Châu Âu GSM 900 MHz 400 kHz ( xen kÏ 200 kHz ) TDMA/FDD

13 kbit/ giây VSELP

8,5 kbit/ giây QCELP tốc độ biến thiªn 4 nÊc

22,8 kbit/ giây RPE-LTP-LPC 11,4 kbit/giây EVSI

QPSK

Hướng xuống: GMSK QPSK Hướng lên: OQPSK

* Chú thích: RPE: Mã hóa dự báo kích thích xung đều LTP: Mã hóa dự báo dài hạn LPC: Mã dự báo tuyến tÝnh; FDD: Song công chia tần số; và PSI-CELP: Dự báo tuyến tÝnh kích thích mã - Đổi đồng bộ ©m. §Ó ®¸p øng nhu cÇu ngµy cµng t¨ng cña kh¸ch hµng, hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø ba -IMT 2000 ®ang ®−îc nghiªn cøu sö dông. Kh¸c víi c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø nhÊt (t−¬ng tù) vµ thø 2 ( sè), hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ

5

thø 3 (3G) cã xu thÕ chuÈn ho¸ toµn cÇu vµ kh¶ n¨ng cung cÊp c¸c dÞch vô ë tèc ®é bÝt lªn tíi 2 Mb/s( cã thÓ sö dông truy cËp Internet, truyÒn h×nh vµ thªm nhiÒu dÞch vô míi kh¸c). §Ó ph©n biÖt víi hÖ thèng th«ng tin di ®éng b¨ng hÑp hiÖn nay, hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 cßn ®−îc gäi lµ hÖ thèng th«ng tin di ®éng b¨ng réng. Tõ n¨m 2001, c¸c hÖ thèng IMT-2000 sö dông c«ng nghÖ ®a truy nhËp ph©n chia theo m· b¨ng réng (W-CDMA) b¾t ®Çu ®−îc ®−a vµo khai th¸c. Lé tr×nh ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng lªn 3G ®−îc minh ho¹ ë h×nh 1.1.

cdmaOne IS-95B cdma One IS-95A

M¹ng lâi IS -41

cdma2000 1X cdma2000 1x EV-DV

TDMA

EDGE GSM

cdma2000 1x EV-DO

W-CDMA

GPRS

M¹ng lâi GSM 2G

3G

2,5G

* cdma2000 1xEV-DO : cdma2000 1xEV-Data Only ( cdma 2000 1X ph¸t triÓn lªn ChØ dµnh cho sè liÖu) ** cdma2000 1xEV-DV : cdma2000 1xEV-Data/Voice ( cdma 2000 1X ph¸t triÓn lªn - Dµnh cho c¶ sè liÖu vµ tho¹i)

H×nh 1.1 Lé tr×nh ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng lªn 3G

C¸c b¶ng d−íi ®©y giíi thiÖu tæng quan vÒ c¸c hÖ thèng ë thÕ hÖ 2,5G vµ 3G vµ nh÷ng ®Æc ®iÓm khi ph¸t triÓn lªn 3G theo hai h−íng chÝnh trong IMT-2000: Tõ GSM lªn 3G vµ tõ cdmaOne lªn 3G.

6

B¶ng 1.2 Tõ GSM lªn 3G Yªu cÇu thiÕt bÞ truyÒn sè liÖu gãi C¸c m¸y di ®éng cÇm tay

C¬ së h¹ tÇng thiÕt bÞ

NÒn t¶ng c«ng nghÖ

EDGE (C¸c tèc ®é sè liÖu bËc cao ®Ó ph¸t triÓn GSM ) C¸c m¸y di C¸c m¸y di C¸c m¸y di ®éng ®¬n mèt ®éng cÇm tay ®éng cÇm tay míi (mét chÕ ®é míi ho¹t ®éng) kh«ng cã kh¶ n¨ng xö lý sè liÖu gãi C¸c m¸y di ®éng cÇm tay C¸c m¸y cÇm GPRS cho tay EDGE sÏ phÐp lµm viÖc lµm viÖc ë tèc trªn m¹ng ®é lªn tíi 384 GPRS* vµ Kbit/s** trªn m¹ng trªn m¹ng c¸c vµ GSM ë tèc ®é EDGE sè liÖu 9,6 GPRS vµ ë tèc Kbit/s, ®©y lµ ®é 9,6 Kbit/s m¹ng c¸c m¸y CSD trªn GSM®©y lµ hai chÕ ®é c¸c m¸y CSD ho¹t ®éng. ba chÕ ®é ho¹t ®éng. Kh«ng cã kh¶ CÇn l¾p thªm CÇn thay ®æi c¬ n¨ng xö lý sè c¸c m« ®un së h¹ tÇng liÖu gãi xö lý sè liÖu m¹ng nhiÒu gãi míi trªn h¬n nÒn m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh C«ng nghÖ NÒn GSM CÇn söa ®æi GSM TDMA TDMA bæ nÒn t¶ng GSM hiÖn cã xung phÇn xö TDMA lý sè liÖu gãi. GSM CSD (GSM sè liÖu chuyÓn m¹ch kªnh)

GPRS (DÞch vô v« tuyÕn gãi chung)

IMT-2000 CDMA DS (W-CDMA)

C¸c m¸y di ®éng cÇm tay míi.

C¸c m¸y cÇm tay CDMA DS sÏ lµm viÖc ë tèc ®é lªn tíi 2Mbit/s*** trªn c¸c m¹ng 3G. C¸c m¸y nµy cã bèn chÕ ®é ho¹t ®éng

C¬ së h¹ tÇng míi kÕt nèi víi m¹ng hiÖn cã

C¬ së h¹ tÇng CDMA míi

*: Tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt ®èi víi GPRS lµ 171,2 Kbit/s, tuy nhiªn, trªn thùc tÕ hiÖn nay ch−a ®¹t ®−îc tèc ®é nµy mµ ®iÓn h×nh chØ ®¹t tèc ®é trªn d−íi 50Kbit/s . **: Tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt ®èi víi EDGE lµ 384 Kbit/s, tuy nhiªn, trªn thùc tÕ hiÖn nay chØ ®¹t ®−îc tèc ®é tèi ®a lµ 144 Kbit/s.

7

***: Tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt ®èi víi W-CDMA lµ 2Mbit/s, tuy nhiªn, trªn thùc tÕ hiÖn nay chØ ®¹t ®−îc tèc ®é tèi ®a lµ 384 Kbit/s. B¶ng 1.3 Tõ cdmaOne lªn 3G Yªu cÇu thiÕt bÞ truyÒn sè liÖu gãi

cdmaOne IS-95 A

C¸c m¸y Tiªu chuÈn di ®éng cÇm tay C¸c m¸y di ®éng cÇm tay theo chuÈn IS95A sÏ lµm viÖc trªn tÊt c¶ c¸c m¹ng t−¬ng lai: IS-95B, 1X vµ 3X ë tèc ®é 14,4 Kbit/s®©y lµ c¸c m¸y mét chÕ ®é ho¹t ®éng.

C¬ së h¹ Tiªu chuÈn tÇng thiÕt bÞ

cdmaOne IS-95 B

IMT-2000 IMT-2000 CDMA ®a sãng CDMA ®a sãng mang 3X mang 1X (MC 3X) (MC 1X)

C¸c m¸y di C¸c m¸y di ®éng theo ®éng theo chuÈn n¨m chuÈn 1X n¨m 2001 1999 C¸c m¸y di ®éng cÇm tay theo chuÈn IS95B sÏ lµm viÖc trªn m¹ng IS95A ë tèc ®é 14,4Kbit/s vµ trªn c¸c m¹ng IS-95B, 1X vµ 3X ë tèc ®é lªn tíi 114 kbit/s* ®©y lµ c¸c m¸y mét chÕ ®é ho¹t ®éng.

§−a thªm phÇn mÒm míi vµo BSC

C¸c m¸y di ®éng cÇm tay míi.

C¸c m¸y di ®éng cÇm tay 3X sÏ lµm viÖc trªn m¹ng IS95A ë tèc ®é 14,4Kbit/s, trªn m¹ng IS-95B ë tèc ®é lªn tíi 114 Kbit/s, trªn m¹ng 1X ë tèc ®é lªn tíi 307 kbit/s vµ trªn m¹ng 3X ë tèc ®é lªn tíi 2 Mbit/s*** ®©y lµ c¸c m¸y mét chÕ ®é ho¹t ®éng. 1X yªu cÇu phÇn CÇn söa ®æi cÊu mÒm míi trong tróc m¹ng chÝnh vµ bæ xung c¸c m¹ng chÝnh vµ card kªnh míi c¸c card kªnh t¹i tr¹m gèc míi t¹i tr¹m gèc. C¸c m¸y di ®éng cÇm tay 1X sÏ lµm viÖc trªn m¹ng IS95A ë tèc ®é 14,4Kbit/s, trªn m¹ng IS-95B ë tèc ®é lªn tíi 114 Kbit/s, trªn m¹ng 1X vµ 3X ë tèc ®é lªn tíi 307 kbit/s**®©y lµ c¸c m¸y mét chÕ ®é ho¹t ®éng.

NÒn t¶ng CDMA CDMA CDMA CDMA c«ng nghÖ *: Tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt ®èi víi IS-95B lµ 114 Kbit/s, tuy nhiªn, trªn thùc tÕ hiÖn nay míi ®¹t tèc ®é 64 Kbit/s .

8

**: Tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt ®èi víi cdma2000 1X lµ 307 Kbit/s, tuy nhiªn, trªn thùc tÕ hiÖn nay chØ ®¹t ®−îc tèc ®é tèi ®a lµ 144 Kbit/s. ***: Nh− ®· giíi thiÖu trong c¸c h×nh 8.16 vµ 8.17, cdma2000 3X bao gåm cdma2000 1xEV-DO vµ cdma2000 1xEV-DV. Trong ®ã, cdma2000 1xEV-DO cã tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt lªn tíi 2,4 Mbit/s trªn mét sãng mang 1,25 MHz riªng biÖt vµ cdma2000 1xEV-DV tÝch hîp tho¹i vµ sè liÖu trªn cïng mét sãng mang 1,25 MHz cã tèc ®é cao nhÊt trªn lý thuyÕt lªn tíi 4,8 Mbit/s. 1. 2. Tæng quan vÒ IMT-2000

1.2.1 Môc tiªu cña IMT-2000 Những nỗ lực trong nghiên cứu và phát triển đã được thực hiện cho IMT-2000 với mục đích cung cấp các dịch vụ đa phương tiện có chất lượng cao, tốc độ cao, khai thác một dải rộng các nội dung bao gồm thoại, số liệu và video trong môi trường di động. Hệ thống IMT-2000 có các mục tiêu sau : (1) Các dịch vụ thông tin các nhân nhê nâng cao hiệu suÊt phổ (Cá nhân hóa) Sự nâng cao hơn nữa hiệu quả sử dụng tần số và tối thiểu hóa đầu cuối sẽ cho phép thực hiện thông tin giữa "người với máy" và "máy với máy ". (2) Các dịch vụ thông tin xuyên suốt toàn cầu (Toàn cầu hóa) Người sử dụng sẽ có thể thông tin và nhận các dịch vụ đồng nhất ở bất cứ đ©u trên thế giới chỉ với một đầu cuối duy nhất. (3) Các dịch vụ đa phương tiện qua hệ thống truyền dẫn có tốc độ và chất lượng cao (Đa phương tiện) Việc sử dụng băng thông rộng hơn cho phép truyền với chất lượng và tốc độ cao một dung lượng lớn số liệu, hình ảnh tĩnh và video bên cạnh các kết nối thoại. Liên minh Viễn thông Châu Âu (ITU) đã đặt ra các yêu cầu đối với hệ thống truyền dẫn vô tuyến IMT-2000 để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện trong nhiều môi trường khác nhau như mô tả trong Bảng 1.2. Tốc độ truyền yêu cầu là 144 kbit/giây trong môi trường di chuyển tốc độ cao, 384 kbit/giây khi di chuyển ở các tốc độ thấp và 2Mbit/giây trong môi trường trong nhà. Hình 1.2 thể hiện các dịch vụ đa phương tiện trong th«ng tin di động do IMT2000 cung cấp trong các lĩnh vực kinh doanh, công cộng và cá nhân.

9

(1) Lĩnh vực kinh doanh Các dịch vụ thông tin di động đã được rất nhiều doanh nhân sử dụng ngay từ khi mới ra đời. Trong lĩnh vực kinh doanh, ngoài thông tin dữ liệu văn bản, IMT-2000 còn được sử dụng cho thông tin hình ảnh. Người ta rất trông đợi rằng các dịch vụ này sẽ giúp người sử dụng có thể thu nhận được một lượng lớn số liệu kinh doanh một cách kịp thời cũng như trao đổi thông tin một cách dễ dàng mọi nơi, mọi lúc. (2) Lĩnh vực công cộng Một ví dụ điển hình về các ứng dụng được sử dụng trong lĩnh vực công cộng là dịch vụ thông tin khẩn cấp đã sử dụng triệt để giá trị tiện lợi của các hệ thống di động trong việc giải quyết các trường hợp thảm họa. Các ứng dụng giám sát từ xa với vai trò hiện thực hóa việc thông tin liên lạc " từ máy đến máy " cũng được xem xét sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực công cộng. Bảng 1.4 Các yêu cầu đối với Hệ thống truyền dẫn vô tuyến IMT-2000 Trong nhà Tốc độ truyền (kbit/giây)

2048

Người di bộ

Trong xe ô tô

384

144

Các dịch vụ tiềm năng khác bao gồm các dịch vụ như sử dụng hệ thống di động như một phần của hệ thống giao thông vận tải thông minh (IST), sử dụng

i-mode cho

lái xe an toàn, các hệ thống phương tiện đường thủy dựa trên các mạng thông tin và các hệ thống cho người đi bộ. (3) Lĩnh vực cá nhân Lĩnh vực cá nhân đã trở thành một lÜnh vùc quan trọng ®èi víi hệ thống thông tin di động trong những năm gần đây. Với sự ra đời của IMT-2000, các hình thức tiên tiến của các dịch vụ Internet di dộng như i-mode dự kiến sẽ trở thành một phần cuả các ứng dụng cá nhân. Trong thông tin hình ảnh, điện thoại video đã xuất hiện, cùng lúc trong lĩnh vực thư tín, thư đa phương tiện đang được trông đợi cho phép người sử dụng có thể gửi kèm theo thư điện tử các bản tin hình ảnh và thoại. Còn đối với dịch vụ cung cấp thông tin, người ta đang hy vọng các dịch vụ cung cấp âm nhạc và hình ảnh sẽ được chấp nhận rộng rãi trên thị trường.

10

LÜnh vùc kinh doanh

LÜnh vùc c«ng céng

§iÖn tho¹i video

TruyÒn h×nh héi nghÞ

HÖ thèng t×m th«ng tin ®Þnh vÞ

Th−¬ng m¹i ®iÖn tö

Trung t©m d÷ liÖu

M¹ng th«ng tin di ®éng ®a ph−¬ng tiÖn

LÜnh vùc c¸ nh©n Th−¬ng m¹i ®iÖn tö

C¬ së d÷ liÖu dÞch vôth«ng tin

HÖ thèng cho ng−êi cao tuæi vµ y tÕ tõ xa

HÖ thèng th«ng tin khÈn cÊp

Nh¹c theo yªu cÇu HÖ thèng y T.V vµ Video tÕ tõ xa theo yªu cÇu S¸ch, b¸o ®iÖn tö T.V t−¬ng t¸c HÖ thèng tù häc t¹i gia

HÖ thèng gi¸m s¸t tõ xa

Game t−¬ng t¸c

H×nh 1.2 C¸c dÞch vô ®a ph−¬ng tiÖn trong th«ng tin di ®éng 1.2.2 ChuÈn hãa IMT-2000 Nghiên cứu về IMT-2000 đã được Bộ phận thông tin vô tuyến cña ITU (ITU-R) bắt đầu thực hiện từ năm 1985, ban đầu có tên là Hệ thống Viễn thông di động mặt đất công cộng tương lai (FPLMTS) nhằm đạt được những mục tiêu đã kể trên. Cùng với nghiên cứu này, Bộ phận chuẩn hóa Viễn thông cña ITU (ITU-T) đã coi việc nghiên cứu IMT-2000 là một nhiệm vụ quan trọng và đã tiến hành các nghiên cứu về các giao thức báo hiệu lớp trên, các nhận dạng, các dịch vụ, mã hóa thoại/hình ảnh, v.v…Tiếp theo các nghiên cứu này là các nghiên cứu về các thông số kỹ thuật chi tiết do Dự án đối tác thế hệ 3 (3GPP) thực hiện và những nỗ lực nhằm xây dựng sự thống nhất chung giữa các tổ chức hướng tới sự phát triển của một giao diện vô tuyến được chuẩn hóa. Các hoạt động chuẩn hóa IMT-2000 trong ITU-R ban đầu có tên là FPLMTS. ITU-R bắt đầu các nghiên cứu với việc làm rõ khái niệm hệ thống IMT-2000, bao gồm

11

cả các hệ thống vệ tinh và mặt đất. ITU-R đã thống nhất các kiến nghị liên quan đến các nguyên tắc và khái niệm cơ bản, tiếp theo là các kiến nghị về khung chung và các yêu cầu của IMT-2000. Sau đó, ITU-R bắt đầu chuẩn bị một kiến nghị về giao diện vô tuyến nhằm đáp ứng những yêu cầu đặt ra trong các kiến nghị này. Trước hết, ITU-R làm rõ những yêu cầu tối thiểu đối với giao diện vô tuyến IMT-2000. Bảng 1.4 mô tả những yêu cầu này. Đáp lại, các quốc gia và tổ chức được yêu cầu đề xuất một giao diện vô tuyến có thể thoả mãn các yêu cầu này vào tháng 6/1998. Ngoài ITU, cßn cã các quốc gia, khu vực và các tổ chức cũng tiến hành các nghiên cứu như ARIB của Nhật và ETSI. Kết quả là 10 hệ thống thông tin mặt đất và 06 hệ thống vệ tinh đã được đề xuất lên ITU-R, tất cả các đề xuất này sau đó đã được đánh giá bởi một nhóm đánh giá gồm nhiều nước và tổ chức khác nhau. Sau khi các hệ thống này được xác nhận là thỏa mãn yêu cầu của IMT-2000, các đặc tính chủ yếu của giao diện vô tuyến được cải tiến trên cơ sở xem xét các đặc tính tần số vô tuyến (RF) và các đặc tính băng gốc quan trọng. Những nỗ lực đồng thời xảy ra nhằm tạo dựng ®−îc sự thống nhất giữa những người chủ trương xây dựng một giao diện vô tuyến chuẩn, được thể hiện trong bản kiến nghị về các thông số cơ bản tháng 3/1999. Tại cuộc họp cuối cùng tháng 11/1999, ITU TG8/1 đã đạt được một thỏa thuận về kiến nghị đối với các thông số kỹ thuật chi tiết của giao diện vô tuyến, bao gồm các thông số liên quan đến các lớp cao hơn. Bản kiến nghị dự thảo này đã được chính thức thông qua như một bản kiến nghị của ITU tại Hội nghị RA-2000 tổ chức vào tháng 5/2000. Như mô tả trong hình 1.3 và 1.4, bản kiến nghị đã đưa ra các nội dung liên quan đến giao diện vô tuyến IMT-2000 như sau: 1. Chuẩn giao diện vô tuyến bao gồm các công nghệ CDMA và TDMA 2. CDMA bao gồm phương thức tr¶i phæ trực tiếp song công phân chia theo tần số (FDD), phương thức đa sóng mang FDD và phương thức song công phân chia theo thời gian (TDD). Tốc độ chip t−¬ng øng của phương thức tr¶i phæ trực tiếp FDD và đa sóng mang FDD là 3,84 Mc/s và 3,6864 Mc/s. 3. Nhóm TDMA bao gồm phương thức sóng mang đơn FDD và phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) / TDMA.

12

4. Mỗi công nghệ vô tuyến này phải có thể hoạt động trên hai mạng lõi 3G chính [ Ví dụ : phiên bản của GSM và ANSI-41 (Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ)] C¸c khuyÕn nghị nêu các thông số kỹ thuật của mỗi phương thức; trong đó phương thức tr¶i phæ trực tiếp được gọi là W-CDMA. CDMA Giao diện vô tuyến mặt đất IMT-2000

IMT-2000 CDMA Tr¶i phæ trực tiếp (3,84 Mc/s) IMT -2000 CDMA Đa sóng mang (3,6864 Mc/s) IMT-2000 CDMA TDD

TDMA

IMT-2000 Sóng mang đơn IMT-2000 FDMA/TDMA

Hình 1.3 Cấu hình giao diện vô tuyến IMT-2000

Giao diện vô tuyến

IMT-2000 CDMA trải phổ trực tiếp

IMT-2000 CDMA đa sóng mang

IMT-2000 CDMA TDD

IMT-2000 sóng mang đơn

IMT-2000 FDMA/ TDMA

Kết nối linh hoạt giữa giao diện vô tuyến và mạng lõi

Mạng lõi

GSM MAP tăng cường

ANSI-41 tăng cường

Cơ sở IP

H×nh 1.4 KÕt nèi gi÷a c¸c giao diÖn v« tuyÕn vµ c¸c m¹ng lâi 1.2.3 B¨ng tÇn IMT-2000 B¨ng tÇn cho IMT-2000 ®· ®−îc qui ®Þnh t¹i Héi nghÞ qu¶n lý v« tuyÕn thÕ giíi 92 (WARC-92) vµo n¨m 1992. Mét d¶i phæ 230 MHz trong b¨ng tÇn 2 GHz (18852025 MHz, 2110-2200 MHz) ®· ®−îc ph©n chia cho IMT-2000. Tuy nhiªn, sù bïng næ

13

nhu cÇu ®èi víi th«ng tin di ®éng vµ c¸c xu h−íng ®a ph−¬ng tiÖn trong th«ng tin di ®éng ®· khiÕn cho ITU-R dù ®o¸n vµo gi÷a n¨m 1999 vµ 2000 r»ng b¨ng tÇn IMT2000 sÏ trë nªn kh«ng ®ñ trong t−¬ng lai gÇn. §Æc biÖt, ITU-R dù b¸o sè thuª bao IMT-2000 sÏ ®¹t con sè 200 triÖu thuª bao trªn toµn thÕ giíi vµo n¨m 2010, ®ång thêi, ITU-R còng nhËn thÊy cÇn ph¶i ®¶m b¶o mét b¨ng tÇn chung toµn cÇu ®Ó ®¹t ®−îc gi¸ thµnh thÊp h¬n nhê viÖc sö dông chung c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi IMT-2000 trªn ph¹m vi toµn cÇu vµ ph¸t triÓn c¸c chØ tiªu kü thuËt chung cho c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi. ITU-R −íc tÝnh r»ng vµo n¨m 2010 sÏ thiÕu b¨ng th«ng kho¶ng 160MHz cho c¸c hÖ thèng th«ng tin mÆt ®Êt vµ 2 x 67 MHz cho c¸c hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh trªn thÕ giíi. §Ó ®¸p øng dù b¸o nµy, Héi nghÞ th«ng tin v« tuyÕn thÕ giíi 2000 (WRC-2000) ®· ®Ò xuÊt dµnh c¸c b¨ng tÇn 800 MHz

( 806-960 MHz), 1,7 GHz ( 1710-1885 MHz) vµ 2,5 GHz

(2500-2690 MHz) ®Ó sö dông cho IMT-2000 trªn thÕ giíi trong t−¬ng lai, cßn viÖc ph©n chia thÝch hîp c¸c tÇn sè trong c¸c b¨ng tÇn nµy bëi mçi quèc gia sÏ theo nhu cÇu trong n−íc vµ c¸c øng dông th−¬ng m¹i kh¸c.

14

ch−¬ng 2 C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn v« tuyÕn W- CDMA

2.1 C«ng nghÖ tr¶i phæ W- CDMA

2.1.1 Nguyªn lý tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp (DS-CDMA) Tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp (DS) ®−îc sö dông cho hÖ thèng di ®éng CDMA thÕ hÖ thø hai cña Mü, hÖ thèng CDMA-WLL cña NhËt vµ hiÖn ®ang ®−îc sö dông trong c¸c hÖ thèng di ®éng thÕ hÖ thø ba W-CDMA. Trong c¸c hÖ thèng tr¶i phæ DS, mét sè liÖu b¨ng gèc d¹ng nhÞ ph©n l−ìng cùc ®iÓn h×nh cã tèc ®é ký hiÖu (1/Ts) sÏ ®−îc nh©n víi mét chuçi nhÞ ph©n l−ìng cùc gi¶ ngÉu nhiªn cã tèc ®é "chip " (1/Tc) lín h¬n nhiÒu so víi tèc ®é ký hiÖu (TS = NTc). Nh− minh ho¹ kh¸i qu¸t trong h×nh 2.1, hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh nµy lµ tr¶i réng ®é réng b¨ng tøc thêi cña d¹ng sãng theo hÖ sè N, víi cïng mét møc c«ng suÊt tÝn hiÖu lµm cho mËt ®é phæ c«ng suÊt cña tÝn hiÖu trë nªn kh¸ thÊp vµ " gièng nh− t¹p ©m ". Trong h×nh 2.3, tr×nh bµy mét phæ RF ®¬n biªn, c«ng suÊt tÝn hiÖu ®−îc biÓu thÞ lµ PS = A1W = A0B, chøng tá r»ng mËt ®é phæ c«ng suÊt cña tÝn hiÖu tr¶i phæ gi¶m ®i mét hÖ sè A1/A0 = B/W =1/ N so víi møc khi kh«ng tr¶i phæ. T¹i phÝa m¸y thu, "qu¸ tr×nh gi¶i tr¶i phæ" (nh©n víi cïng mét chuçi nhÞ ph©n ®−îc dïng ®Ó tr¶i phæ ë phÝa m¸y ph¸t) vµ gi¶i ®iÒu chÕ sÏ kh«i phôc l¹i ®−îc sè liÖu b¨ng gèc nguyªn thuû, cho phÐp m¸y thu läc bá phÇn lín nhiÔu b¨ng réng. Gi¶ sö r»ng bé läc ®Çu vµo m¸y thu nhËn tÝn hiÖu cÇn thu cã ®é réng b¨ng W Hz ( nh− h×nh 2.3), th× m¸y thu còng thu c¶ c¸c nhiÔu trong ®é réng b¨ng nµy. Trong h×nh nµy, gi¶ thiÕt r»ng møc nhiÔu lµ No cã thÓ t−¬ng ®èi lín so víi møc thu lµm cho tû sè SNR cña tÝn hiÖu RF lµ (SNR)RF = A1 /No < 1. Nh−ng sau khi tr¶i phæ, ®é réng b¨ng cña tÝn hiÖu cÇn thu gi¶m ®Õn gi¸ trÞ ban ®Çu B, trong khi ®é réng b¨ng cña nhiÔu vÉn lµ W. Nh− vËy, qu¸ tr×nh läc ®èi víi ®é réng b¨ng tÇn tÝn hiÖu cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó lo¹i bá c«ng suÊt nhiÔu trong SNR cña sè liÖu b¨ng gèc. A0 B A0 A W = = N . 1 = .( SNR) RF N0 B (SNR)B¨ng gèc = N 0 B N 0

15

(2.1)

Phæ RF

§iÒu chÕ sãng mang

D¹ng sãng sè liÖu D¹ng sãng tr¶i phæ

a. PhÝa ph¸t cña hÖ thèng

Gi¶i tr¶i phæ vµ gi¶i ®iÒu chÕ

Läc

NhiÔu

D¹ng sãng sè liÖu ®· ®−îc kh«i phôc Phæ tÝn hiÖu sau gi¶i ®iÒu chÕ

b. PhÝa thu cña hÖ thèng

H×nh 2.1 HÖ thèng tr¶i phæ DS-CDMA

16

Mét ®é lîi xö lý N = W/B = tû sè cña tèc ®é chÝp / tèc ®é ký hiÖu vµ cßn ®−îc gäi lµ hÖ sè tr¶i phæ (SF) thÓ hiÖn møc ®é chèng nhiÔu b¨ng réng sÏ ®¹t ®−îc nhê sö dông qu¸ tr×nh trén (nh©n) vµ läc (t−¬ng quan). NÕu thu ®−îc mét b¶n sao bÞ trÔ cña tÝn hiÖu cÇn thu (tøc lµ mét thµnh phÇn sãng trong hiÖu øng nhiÒu tia ), qu¸ tr×nh trén bëi c¸c sãng tr¶i phæ ë m¸y thu kh«ng lµm gi¶m ®é réng b¨ng tÇn cña tÝn hiÖu nµy nÕu hµm t−¬ng quan cña d¹ng sãng tr¶i phæ cã c¸c thuéc tÝnh mong muèn nhÊt ®Þnh tho¶ m·n bëi c¸c chuçi gi¶ ngÉu nhiªn. Nh− vËy, hÖ thèng tr¶i phæ DS thu ®−îc mét ®é lîi xö lý chèng nhiÔu do hiÖn t−îng nhiÒu tia tõ tÝn hiÖu cÇn thu còng nh− chèng hiÖn t−îng jamming hoÆc nhiÔu tõ nh÷ng thuª bao kh¸c. Kh¶ n¨ng nµy cña hÖ thèng tr¶i phæ DS ®Ó t¸ch ra tÝn hiÖu cÇn thu vµ khö nhiÔu do hiÖn t−îng nhiÒu tia ®· ®−îc khai th¸c bëi mét kü thuËt thu gäi lµ " rake", kü thuËt nµy sÏ thu c¸c tia sãng ®Õn m¸y thu qua nhiÒu ®−êng kh¸c nhau (multipath) sö dông c¸c m¹ch ph¸t chuçi PN cã c¸c thêi gian trÔ kh¸c nhau, s¾p xÕp l¹i c¸c tia sãng nµy theo thêi gian vµ sau ®ã kÕt hîp chóng ®Ó thu ®−îc mét ®é lîi ph©n tËp ( kü thuËt thu rake sÏ ®−îc ®Ò cËp ®Õn ë phÇn sau). 2.1.2 M· tr¶i phæ vµ ®ång bé m· tr¶i phæ Cã mét sè yªu cÇu nhÊt ®Þnh ®èi víi c¸c m· tr¶i phæ, trong ®ã ®Æc biÖt quan träng lµ yªu cÇu: ®Ønh tù t−¬ng quan ph¶i nhän (®¹t cùc ®¹i t¹i mét ®iÓm) khi ®ång bé (dÞch thêi = 0) vµ ph¶i ®¹t cùc tiÓu t¹i c¸c ®iÓm kh¸c ( khi dÞch thêi kh¸c 0 vµ khi xÐt mèi t−¬ng quan gi÷a c¸c m· kh¸c nhau ë mäi thêi ®iÓm). Mét lo¹i m· ®¸p øng ®−îc yªu cÇu nµy lµ m· Gold, cÊu tróc cña bé m· nµy ®−îc tr×nh bµy trong h×nh 2.3, ®©y còng chÝnh lµ cÊu tróc bé m· ngÉu nhiªn ®−îc sö dông ë ®−êng xuèng cña W-CDMA. C¸c chuçi m· nµy cã chu kú b»ng hµm mò 2n ( n >= 3), trong ®ã c¸c sè 0 sÏ ®−îc thay b»ng c¸c sè "-1" vµ ®−îc gäi lµ c¸c m· Gold trùc giao. Cã mét lo¹i m· kh¸c còng lµ m· trùc giao ®ã lµ m· Walsh, m· nµy ®−îc t¹o ra bëi c¸c ma trËn Hadamard ( tham kh¶o tµi liÖu c«ng nghÖ CDMA cña dù ¸n JICA-PTTC1 ). Sè c¸c tõ m· Walsh vµ c¸c tõ m· Gold trùc giao b»ng víi ®é dµi cña mçi tõ m· vµ b»ng víi hÖ sè tr¶i phæ (SF) cña lo¹i m· ®ã. Do ®ã, sè c¸c m· tr¶i phæ cã thÓ ®−îc sö dông trong mét « sÏ bÞ giíi h¹n vµ kh«ng thÓ më réng dung l−îng hÖ thèng. §Ó cã thÓ sö dông cïng c¸c chuçi m· trùc giao lÆp l¹i trong mçi «, hai líp m· tr¶i phæ ®−îc sö dông b»ng viÖc kÕt hîp tr¶i phæ b»ng c¸c m· trùc giao víi tr¶i phæ b»ng c¸c m· ngÉu nhiªn (cã ®é dµi lín h¬n).

17

§Ó lÊy ra ®−îc c¸c sè liÖu tin tøc, thuª di ®éng ®Ých cÇn thùc hiÖn viÖc ®ång bé m· tr¶i phæ víi hai qu¸ tr×nh lµ t×m nhËn vµ b¸m ®ång bé, trong ®ã qu¸ tr×nh b¸m ®ång bé duy tr× ®Þnh thêi ®ång bé trong kho¶ng ± 1 chip so víi ®ång bé t×m nhËn ®−îc. Bé gi¶i tr¶i phæ cã thÓ lµ mét bé t−¬ng quan tr−ît. Trong W-CDMA, bé t−¬ng quan tr−ît th−êng ®−îc sö dông, trong khi MF th−êng ®−îc sö dông trong b−íc ®Çu tiªn cña qu¸ tr×nh t×m nhËn « ba b−íc ®−îc ®Ò cËp ë phÇn 2.2.2. §Ó b¸m ®ång bé, vßng kho¸ trÔ (DLL) th−êng ®−îc sö dông, trong ®ã viÖc x¸c ®Þnh lçi ®Þnh thêi ( ®−êng cong S) theo tham chiÕu tíi ®Ønh t−¬ng quan ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch dÞch ®Þnh thêi ®ång bé cña c¸c m· tr¶i phæ b»ng ± Δ ( th«ng th−êng, Δ = 1/2 ®é dµi chip) vµ ®iÒu chØnh ®Þnh thêi cña b¶n sao m· tr¶i phæ ®Ó gi¶m thiÓu lçi ®Þnh thêi. Trong m«i tr−êng th«ng tin di ®éng ®a ®−êng, c«ng suÊt thu vµ thêi gian trÔ thay ®æi rÊt kh¸c nhau trong mçi ®−êng truyÒn. ë m«i tr−êng nh− vËy, viÖc t×m nhËn ®−êng truyÒn th−êng dùa trªn th«ng tin vÒ ®é trÔ c«ng suÊt tÝn hiÖu . 2.1.3 CÊu h×nh chøc n¨ng cña m¸y ph¸t vµ m¸y thu v« tuyÕn 2.1.3.1 C¸c chøc n¨ng phÇn ph¸t C¸c chøc n¨ng cña phÇn ph¸t ®−îc m« t¶ d−íi ®©y. Sau khi m· ho¸, g¾n c¸c m· söa lçi vµ xö lý ®an xen, tÝn hiÖu tho¹i vµ sè liÖu ®−îc ®iÒu chÕ ë phÇn tr¶i phæ. Sau ®ã tÝn hiÖu ®−îc ®iÒu chÕ trùc giao vµ göi ®i trªn sãng mang ph¸t ®Õn m¸y ph¸t v« tuyÕn.

Sè liÖu ph¸t

M· ho¸

G¾n c¸c m· söa lçi §an xen

§iÒu chÕ tr¶i phæ

§iÒu chÕ trùc giao

M¸y ph¸t RF

H×nh 2.2 C¸c chøc n¨ng phÇn ph¸t trong hÖ thèng DS-CDMA

18

2.1.3.2 C¸c chøc n¨ng phÇn thu TÝn hiÖu thu ®−îc gi¶i ®iÒu chÕ trùc giao sau khi biÕn ®æi tÇn sè vµ lo¹i bá t¹p ©m. TiÕp theo, tÝn hiÖu thu ®−îc ®−a ®Õn phÇn xö lý tæng hîp quÐt (rake synthesizing), söa lçi vµ gi¶i xen kÏ, sau ®ã ®Õn phÇn gi¶i m· kªnh ®Ó thu l¹i tÝn hiÖu ban ®Çu. Sè liÖu thu (tõ m¸y thu v« tuyÕn )

Gi¶i ®iÒu chÕ trùc giao

Gi¶i tr¶i phæ

KÕt hîp tÝn hiÖu thu Rake Söa lçi Gi¶i ®an xen

Gi¶i m· kªnh

H×nh 2.3 C¸c chøc n¨ng phÇn thu trong hÖ thèng DS-CDMA 2.1.4 øng dông c¸c −u ®iÓm cña c«ng nghÖ W-CDMA trong c¸c hÖ thèng di ®éng (i) §iÒu chØnh c«ng suÊt ph¸t (TPC) HÖ thèng W-CDMA cung cÊp chøc n¨ng ®iÒu khiÓn c«ng suÊt hai chiÒu, chiÒu ®i(tõ BS tíi m¸y di ®éng ) vµ chiÒu vÒ ( tõ m¸y di ®éng tíi BS ) ®Ó n©ng cao dung l−îng, ®¶m b¶o dÞch vô tho¹i chÊt l−îng cao vµ c¸c lîi Ých kh¸c. Môc ®Ých cña viÖc ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ph¸t ë m¸y di ®éng lµ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ph¸t sao cho tÝn hiÖu ph¸t cña tÊt c¶ c¸c m¸y di ®éng trong cïng mét vïng phôc vô cã thÓ ®−îc thu víi mét c−êng ®é (c«ng suÊt) danh ®Þnh t¹i m¸y thu cña BS. Khi c«ng suÊt ph¸t cña tÊt c¶ c¸c m¸y di ®éng trong vïng phôc vô ®−îc ®iÒu khiÓn nh− vËy th× tæng c«ng suÊt thu t¹i m¸y thu cña BS b»ng c«ng suÊt thu danh ®Þnh nh©n víi sè m¸y di ®éng. CÇn ph¶i tèi −u ho¸ c¸c lîi Ých cña hÖ thèng W-CDMA b»ng c¸ch t¨ng sè l−îng c¸c cuéc gäi ®ång thêi trong mét b¨ng tÇn cho tr−íc. Dung l−îng hÖ thèng ®−îc t¨ng lªn tèi ®a khi tÝn hiÖu ph¸t cña m¸y di ®éng ®−îc thu bëi BS cã tû sè tÝn hiÖu trªn nhiÔu ë møc yªu cÇu tèi thiÓu nhê viÖc ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ph¸t ë m¸y di ®éng. ChÊt l−îng th«ng tin cña m¸y di ®éng sÏ gi¶m nÕu tÝn hiÖu cña m¸y di ®éng ®−îc thu bëi BS qu¸ yÕu. NÕu tÝn hiÖu cña m¸y di ®éng qu¸ khoÎ th× chÊt l−îng th«ng tin cña m¸y di ®éng sÏ ®−îc c¶i thiÖn nh−ng nhiÔu tíi c¸c m¸y di ®éng kh¸c cïng sö dông mét kªnh sÏ t¨ng lªn lµm cho chÊt l−îng cuéc gäi cña c¸c thuª bao kh¸c sÏ gi¶m nÕu nh− dung l−îng tèi ®a kh«ng gi¶m.

19

(ii) Kh¶ n¨ng t¸i sö dông tÇn sè TÊt c¶ c¸c BS ®Òu sö dông l¹i (t¸i sö dông) kªnh b¨ng réng trong hÖ thèng W-CDMA. Tæng l−îng nhiÔu trong tÝn hiÖu cña m¸y di ®éng thu nhËn tõ BS lµ tæng l−îng nhiÔu g©y ra bëi c¸c m¸y di ®éng kh¸c trong cïng BS vµ l−îng nhiÔu g©y ra bëi c¸c m¸y di ®éng ë c¸c BS l©n cËn. Nãi c¸ch kh¸c, mçi tÝn hiÖu cña mét m¸y di ®éng g©y nhiÔu tíi tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu cña c¸c m¸y di ®éng kh¸c. Tæng l−îng nhiÔu tõ tÊt c¶ c¸c m¸y di ®éng trong c¸c BS l©n cËn th× b»ng mét nöa tæng l−îng nhiÔu tõ c¸c m¸y di ®éng trong cïng mét BS. HiÖu suÊt t¸i sö dông tÇn sè cña BS v« h−íng lµ kho¶ng 65%. H×nh 2.4 miªu t¶ nhiÔu tõ c¸c BS l©n cËn theo %. L−îng nhiÔu tõ mçi BS trong vßng ngo¹i vi thø nhÊt t−¬ng øng víi 6% tæng l−îng nhiÔu. Nh− vËy tæng l−îng nhiÔu tõ vßng ngo¹i vi thø nhÊt lµ 6 lÇn 6%, tøc lµ 36 %, tæng l−îng nhiÔu do vßng thø hai vµ c¸c vßng ngoµi lµ nhá h¬n 4%. Trong tr−êng hîp anten BS cã ®Þnh h−íng ( tøc lµ anten sÐc t¬ 120o ) ®−îc sö dông th× l−îng nhiÔu trung b×nh gi¶m xuèng 1/3 v× mçi anten kiÓm so¸t Ýt ®i chØ cßn 1/3 sè l−îng m¸y di ®éng trong mét BS. Do ®ã, dung l−îng ®−îc cung cÊp bëi toµn bé hÖ thèng t¨ng lªn xÊp xØ 3 lÇn.

H×nh 2.4 NhiÔu tõ c¸c BS l©n cËn (iii) Cung cÊp linh ho¹t c¸c dÞch vô víi tèc ®é truyÒn dÉn thay ®æi Nhê c¸c kü thuËt ®iÒu chØnh c«ng suÊt ph¸t (TPC) vµ m· hãa nguån ®a tèc ®é mµ hÖ thèng W-CDMA cã mét sù t−¬ng quan linh ho¹t gi÷a sè thuª bao vµ cÊp dÞch vô. VÝ dô, ng−êi sö dông hÖ thèng cã thÓ t¨ng tæng sè kªnh kh¶ dông nÕu chÊp nhËn tû sè lçi

20

bÝt cao. Nhê chøc n¨ng nµy mµ cã thÓ tr¸nh ®−îc viÖc t¾c nghÏn cuéc gäi do t¾c nghÏn kªnh trong khi chuyÓn giao. Trong hÖ thèng TDMA sè vµ hÖ thèng t−¬ng tù th× cuéc gäi sÏ ®−îc Ên ®Þnh tíi ®−êng truyÒn kh¸c hoÆc sÏ x¶y ra t¾c nghÏn cuéc gäi trong tr−êng hîp t¾c nghÏn kªnh khi chuyÓn giao. Nh−ng trong hÖ thèng W-CDMA th× cã thÓ tho¶ m·n thªm sè cuéc gäi b»ng c¸ch chÊp nhËn t¨ng tû lÖ lçi bÝt cho tíi khi cuéc gäi kh¸c hoµn thµnh. HÖ thèng W-CDMA còng sö dông cÊp dÞch vô ®Ó cung cÊp dÞch vô chÊt l−îng cao (tèc ®é truyÒn dÉn cao ) theo gi¸ thµnh dÞch vô vµ Ên ®Þnh c«ng suÊt (dung l−îng ) cao h¬n cho ng−êi sö dông dÞch vô cao cÊp. Cã thÓ cung cÊp thø tù −u tiªn cao h¬n khi chuyÓn giao cho ng−êi sö dông dÞch vô cao cÊp so víi ng−êi sö dông dÞch vô th«ng th−êng. (iv) Thu hiÖu qu¶ c¸c tÝn hiÖu ®a ®−êng nhê kü thuËt thu RAKE C¸c m¸y thu trong W-CDMA sö dông kü thuËt thu ph©n tËp nhiÒu anten (thu RAKE). Trong kü thuËt nµy, khèi thu RAKE cã bé ®iÒu khiÓn ®a ®−êng ®Ó t¸ch ra d¹ng sãng PN nhê sö dông c¸c bé t−¬ng quan song song. M¸y di ®éng sö dông ba bé t−¬ng quan, cßn BS sö dông bèn bé t−¬ng quan. Nhê ®ã, khèi thu RAKE sÏ t×m thu tÝn hiÖu qua mçi ®−êng, tæ hîp vµ gi¶i ®iÒu chÕ tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu thu ®−îc. HiÖn t−îng pha ®inh cã thÓ x¶y ra trong mçi tÝn hiÖu thu nh−ng kh«ng cã sù t−¬ng quan gi÷a c¸c ®−êng thu. V× vËy, tæ hîp cña c¸c tÝn hiÖu thu ®−îc cã ®é tin cËy rÊt cao, v× kh¶ n¨ng x¶y ra hiÖn t−îng pha ®inh ®ång thêi trong tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu thu lµ cùc kú thÊp. NhiÒu bé t¸ch t−¬ng quan cho phÐp th«ng tin ®ång thêi víi hai BS ®Ó qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm cã sù tham gia (hç trî) cña m¸y di ®éng cã thÓ thùc hiÖn ®−îc. (v) ChuyÓn giao mÒm (ph©n tËp tr¹m gèc) cã sù tham gia cña m¸y di ®éng Nh− miªu t¶ trong h×nh 2.5, c¶ BS ban ®Çu vµ BS míi cïng tham gia vµo viÖc chuyÓn giao cuéc gäi ®èi víi chuyÓn giao mÒm. ViÖc chuyÓn giao cuéc gäi theo tr×nh tù: BS ban ®Çu, c¶ hai BS vµ BS míi. L−îc ®å nµy lµm tèi thiÓu ho¸ sù gi¸n ®o¹n cuéc gäi vµ lµm cho ng−êi sö dông kh«ng nhËn thÊy tr¹ng th¸i chuyÓn giao. Nh− vËy, trong khi hÖ thèng t−¬ng tù vµ hÖ thèng TDMA sè chÊp nhËn h×nh thøc chuyÓn giao " c¾t tr−íc khi nèi " th× ph−¬ng ph¸p chuyÓn giao mÒm cña hÖ thèng W-CDMA chän h×nh thøc " nèi tr−íc khi c¾t".

21

Sau khi thiÕt lËp cuéc gäi, m¸y di ®éng tiÕp tôc t×m tÝn hiÖu cña BS l©n cËn ®Ó so s¸nh c−êng ®é tÝn hiÖu cña « l©n cËn víi c−êng ®é tÝn hiÖu cña « ®ang sö dông. NÕu c−êng ®é tÝn hiÖu ®¹t tíi mét møc nhÊt ®Þnh nµo ®ã, tøc lµ m¸y di ®éng ®· di chuyÓn sang vïng phôc vô cña mét BS míi vµ qu¸ tr×nh chuyÓn giao cã thÓ b¾t ®Çu. M¸y di ®éng göi b¶n tin ®iÒu khiÓn tíi MSC ®Ó th«ng b¸o vÒ c−êng ®é tÝn hiÖu vµ sè hiÖu cña BS míi. Sau ®ã, MSC thiÕt lËp mét ®−êng truyÒn míi gi÷a m¸y di ®éng vµ BS míi vµ b¾t ®Çu qu¸ tr×nh chuyÓn giao trong khi vÉn gi÷ ®−êng truyÒn ban ®Çu. Trong tr−êng hîp m¸y di ®éng ®ang ë trong mét vïng chuyÓn giao gi÷a hai BS th× cuéc gäi ®−îc trî gióp bëi c¶ hai BS sao cho qu¸ tr×nh chuyÓn giao cã thÓ ®−îc thùc hiÖn mµ kh«ng cã hiÖn t−îng "ping- pong" gi÷a chóng. BS ban ®Çu ngõng trî gióp cho cuéc gäi khi kÕt nèi cuéc gäi víi BS míi ®· ®−îc thùc hiÖn thµnh c«ng.

H×nh 2.5 §−êng truyÒn trong qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm 2.2 C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn c¬ b¶n trong W- CDMA

W-CDMA chiÕm mét ®é réng b¨ng tÇn kho¶ng 5 MHz b»ng c¸ch øng dông c«ng nghÖ truy nhËp v« tuyÕn DS-CDMA víi c¸c ®Æc tÝnh ®· ®Ò cËp ë trªn. §é réng b¨ng tÇn lín h¬n t¹o cho W-CDMA cã kh¶ n¨ng ph©n chia vµ kÕt hîp c¸c tÝn hiÖu thu ®· truyÒn lan qua c¸c kªnh pha ®inh nhiÒu tia, gióp c¶i thiÖn chÊt l−îng thu nhê ph©n tËp thêi gian RAKE. ChÝnh nhê b¨ng th«ng réng mµ W-CDMA cã thÓ cho phÐp mét sè l−îng lín c¸c thuª bao th«ng tin ë tèc ®é cao, vÝ dô ë tèc ®é 64 vµ 384 kbit/s ( c¸c thö nghiÖm ®· cho thÊy truyÒn dÉn sè liÖu chÊt l−îng cao ë tèc ®é 2 Mbit/s còng cã thÓ thùc hiÖn ®−îc víi ®é réng b¨ng tÇn 5 MHz ). Ngoµi ra, cßn nhiÒu lîi Ých kh¸c cña b¨ng th«ng réng mµ W-CDMA cã thÓ khai th¸c cho c¸c c«ng nghÖ truy nhËp v« tuyÕn ®−îc tr×nh bµy d−íi ®©y.

22

2.2.1 Ên ®Þnh m· tr¶i phæ hai líp vµ ®iÒu chÕ tr¶i phæ CÊu h×nh « dÞ bé cho phÐp hÖ thèng më réng liªn tôc vµ linh ho¹t tõ m«i tr−êng truyÒn lan ngoµi trêi ®Õn trong nhµ vµ kh«ng ph¶i ®ßi hái mét hÖ thèng ®Þnh vÞ toµn cÇu (GPS) hoÆc bÊt cø hÖ thèng ®ång bé ngoµi nµo. §Ó x©y dùng mét hÖ thèng c¸c « dÞ bé nh− vËy,W-CDMA ph¶i sö dông ®Õn kü thuËt Ên ®Þnh m· tr¶i phæ hai líp. Tøc lµ, W-CDMA thùc hiÖn tr¶i phæ kÐp sö dông mét m· ng¾n cã chu kú t−¬ng t¸c t−¬ng ®−¬ng víi ®é dµi ký hiÖu ( ®−îc gäi lµ m· ph©n kªnh trong 3 GPP v× m· ng¾n ®−îc sö dông ®Ó ph©n biÖt mçi kªnh vËt lý ë ®−êng xuèng) vµ mét m· ngÉu nhiªn cã chu kú t−¬ng t¸c dµi h¬n ®é dµi ký hiÖu. §èi víi m· ph©n kªnh th× c¸c m· trùc giao nh− m· Walsh vµ m· Gold trùc giao ®−îc øng dông. Ph−¬ng ph¸p Ên ®Þnh m· hÖ sè tr¶i phæ biÕn thiªn trùc giao (OVSF) còng ®−îc chÊp thuËn ®Ó ®¶m b¶o tÝnh trùc giao gi÷a c¸c kªnh víi mét SF kh¸c nhau (tøc lµ tèc ®é ký hiÖu). H×nh 2.6 minh ho¹ ph−¬ng ph¸p t¹o ra c¸c m· OVSF. B¾t ®Çu víi Cch,1,0 = (1) (SF=1), c¸c m· OVSF cã thÓ ®−îc t¹o ra mét c¸ch liªn tôc trong líp kÕ tiÕp ( tøc lµ gÊp ®«i SF ) dùa vµo qui luËt c¬ b¶n ®−îc biÓu diÔn bëi ph−¬ng tr×nh (5).

H×nh 2.6 Ph−¬ng ph¸p t¹o m· OVSF

(5)

ë líp SF = k, sè m· OVSF ®· t¹o ra lµ k vµ ®é trùc giao ®−îc duy tr× gi÷a c¸c m· cã tæng sè b»ng k. Ngoµi ra, tÝnh trùc giao cã thÓ ®−îc ®¶m b¶o ngay c¶ gi÷a hai m· OVSF trong c¸c líp kh¸c nhau chØ khi kh«ng m· nµo ®−îc lÊy ra tõ m· kh¸c ( tøc lµ

23

chóng cã mèi t−¬ng quan ph©n cÊp trong c©y m·). VÝ dô, tÝnh trùc giao lu«n ®−îc duy tr× gi÷a C ch,2,0 vµ C ch,4,2 kh«ng phô thuéc vµo mÉu ký hiÖu cña sè liÖu tin tøc. Khi m· C ch,2,0 ®−îc Ên ®Þnh, kh«ng mét tõ m· nµo ®−îc t¹o ra tõ tÇng thÊp h¬n cña c©y m· C ch,2,0

cã thÓ ¸p dông ®−îc ( ®©y lµ h¹n chÕ cña viÖc ph©n chia m· OVSF). ë ®−êng

xuèng, c¸c tÝn hiÖu ph¸t trªn c¸c kªnh tõ BS ®Õn MS lµ c¸c tÝn hiÖu truyÒn lan ®a ®−êng vµ cã thêi gian truyÒn lan kh¸c nhau do hiÖn t−îng ph¶n x¹ bëi c¸c c«ng tr×nh x©y dùng, c¸c toµ nhµ v.v... trªn c¸c ®−êng truyÒn lµ kh¸c nhau. C¸c kªnh vËt lý chia sÎ cïng mét ®−êng truyÒn lan sÏ cã cïng ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ pha vµ biªn ®é. V× thÕ viÖc sö dông c¸c m· OVSF gi÷a c¸c kªnh ghÐp ( c¸c kªnh vËt lý) chia sÎ chung mét ®−êng truyÒn t¹o ra kh¶ n¨ng ®¶m b¶o tÝnh trùc giao gi÷a c¸c kªnh ngay c¶ khi chóng kh«ng cã cïng SF ( tøc lµ tèc ®é ký hiÖu) ®Õn chõng nµo chóng cßn sö dông cïng ®−êng truyÒn lan. §©y lµ mét c¸ch cùc kú hiÖu qu¶ ®Ó ®¹t ®−îc c¸c ®Æc tÝnh thu chÊt l−îng cao. H×nh 2.7 cho thÊy c¸c ®Æc tÝnh BER trung b×nh cña MS ë ®−êng xuèng khi sö dông c¸c m· OVSF ®−îc t¹o ra theo ph−¬ng tr×nh (5) lµm c¸c m· ph©n kªnh. H×nh vÏ minh ho¹ c¸c ®Æc tÝnh BER trung b×nh cña mét kªnh ®¬n cã SF = 8 ( tèc ®é ký hiÖu = 512 ks/s) vµ mét kªnh ghÐp tèc ®é thÊp cã kh¶ n¨ng truyÒn dÉn víi SF biÕn thiªn bao gåm 8 kªnh cã SF = 64 ( tèc ®é ký hiÖu = 64 ks/s) trong mçi kªnh. KiÓu truyÒn lan ë ®©y lµ kiÓu hai tia (hai ®−êng) cã cïng c«ng suÊt trung b×nh vµ chÞu ¶nh h−ëng cña pha ®inh Rayleeeigh ®éc lËp víi nhau. H×nh vÏ còng minh ho¹ c¸c thuéc tÝnh cña truyÒn dÉn ®a m· trùc giao trªn 16 kªnh, trong ®ã SF = 64 vµ cã thÓ biÕn thiªn, c«ng suÊt nhiÔu lµ gièng nhau ®èi víi mçi kªnh. Trong tr−êng hîp SF biÕn thiªn vµ truyÒn dÉn ®a m· nh− ®· minh ho¹ trong h×nh vÏ, khi nhiÔu ®a ®−êng (nhiÒu tia) t¨ng th× Eb/No thu trung b×nh yªu cÇu ®Ó ®¹t ®−îc BER trung b×nh = 10-3 cÇn ph¶i t¨ng xÊp xØ 0,5 dB so víi mét kªnh ®¬n ( Eb/No lµ tû sè n¨ng l−îng bit trªn t¹p ©m nÒn ). Tuy nhiªn, c¸c ®Æc tÝnh cña truyÒn dÉn SF biÕn thiªn lµ rÊt gièng víi c¸c ®Æc tÝnh cña truyÒn dÉn ®a m· vµ h×nh vÏ cho thÊy r»ng tÝnh trùc giao ®−îc ®¶m b¶o trong cïng ®−êng truyÒn khi tèc ®é truyÒn nhanh h¬n gÊp 8 lÇn ( SF= 8). ViÖc −u tiªn sö dông SF biÕn thiªn gióp ®¹t ®−îc tû sè c«ng suÊt ®Ønh/trung b×nh ë phÝa ph¸t thÊp h¬n so víi ph−¬ng ph¸p truyÒn ®a m· vµ còng t¹o ra kh¶ n¨ng x©y dùng mét cÊu h×nh m¸y thu RAKE mét d·y t¹i ®Çu cuèi thu. Trong tr−êng hîp truyÒn

24

sè liÖu tèc ®é cao, khi ®ã kh«ng thÓ ®¹t ®−îc ®é tin cËy ngay c¶ khi SF ®−îc gi¶m xuèng ®Õn 4 hoÆc 8, lóc nµy ph−¬ng ph¸p truyÒn dÉn ®a m· sö dông c¸c kªnh m· ghÐp cña SF ®−îc øng dông. C¸c ph−¬ng ph¸p truyÒn dÉn SF biÕn thiªn vµ truyÒn dÉn ®a m· t¹o cho W-CDMA kh¶ n¨ng truyÒn tin mét c¸ch linh ho¹t trªn mét ph¹m vi réng tõ c¸c th«ng tin tèc ®é thÊp (b¨ng tÇn tho¹i ) ®Õn th«ng tin tèc ®é cao.

BER trung b×nh

NhiÒu thuª bao

Thuª bao ®¬n (R1 x 1)

Eb/No thu trung b×nh (dB)

H×nh 2.7 C¸c ®Æc tÝnh BER trung b×nh ë ®−êng xuèng sö dông c¸c m· OVSF H×nh 2.8 minh ho¹ qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ tr¶i phæ cho kªnh vËt lý riªng (DPCH) ë ®−êng lªn trong W-CDMA. DPCH bao gåm kªnh sè liÖu vËt lý riªng (DPDCH) ®−îc ghÐp vµo c¸c thµnh phÇn ®ång pha (I) vµ kªnh ®iÒu khiÓn vËt lý riªng (DPCCH) ®−îc ghÐp vµo c¸c thµnh phÇn pha vu«ng gãc (Q). DPDCH chøa c¸c bÝt tin m· ho¸ kªnh vµ DPCCH chøa c¸c bÝt hoa tiªu ®Ó −íc tÝnh kªnh, c¸c bÝt TPC ®−êng xuèng, c¸c bÝt chØ thÞ kÕt hîp khu«n d¹ng truyÒn t¶i (TFCI) vµ c¸c bÝt th«ng tin ph¶n håi (FBI) ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu khiÓn ph©n tËp ph¸t ë ®−êng xuèng. Qu¸ tr×nh tr¶i phæ cña c¸c m· ph©n kªnh ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch sö dông c¸c m· OVSF kh¸c nhau cho mçi chuçi sè liÖu ®−îc s¾p xÕp trªn mÆt ph¼ng pha I/Q. Qu¸ tr×nh tr¶i phæ phøc hîp ®−îc thùc hiÖn trªn chuçi sè liÖu tr¶i phæ ë kªnh I/Q b»ng c¸ch sö dông hai m· ngÉu nhiªn ®−îc t¹o ra bëi ph−¬ng ph¸p dÞch thêi gian, theo ph−¬ng tr×nh (6), SI = DICI - DQCQ

25

SQ = DICQ - DQCI

(6)

Trong ph−¬ng tr×nh (6), DI(Q) lµ thµnh phÇn I ( hoÆc Q) cña chuçi sè liÖu tr¶i phæ b»ng c¸c m· ph©n kªnh, ng−îc l¹i CI(Q) lµ thµnh phÇn I ( hoÆc Q) cña m· ngÉu nhiªn, GDPDCH vµ GDPCCH biÓu diÔn ®é lîi xö lý t−¬ng øng cña c¸c kªnh cña c¸c kªnh DPDCH vµ DPCCH. Lîi Ých cña tr¶i phæ phøc hîp lµ khi biªn ®é cña DPCCH kh¸c víi biªn ®é cña DPDCH ( tøc lµ GDPDCH # GDPCCH ) th× nã cã thÓ gi¶m c¬ b¶n gi¸ trÞ c«ng suÊt ®Ønh so víi ph−¬ng ph¸p thùc hiÖn tr¶i phæ trªn c¸c kªnh I vµ Q ®éc lËp víi nhau, trong khi tû sè c«ng suÊt ®Ønh trªn c«ng suÊt trung b×nh vÉn kh«ng ®æi. Trong ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ tr¶i phæ QPSK, sù dÞch pha cña chip sè liÖu sau tr¶i phæ trªn mÆt ph¼ng pha I/Q ( tøc lµ sù dÞch pha sau cïng cña sãng mang khi ®iÒu chÕ) cã thÓ thay ®æi 1800 so víi tÝn hiÖu gèc. Trong tr−êng hîp dÞch pha nh− vËy, ¶nh h−ëng cña mÐo phi tuyÕn trong khèi khuyÕch ®¹i (AMP) c«ng suÊt t¨ng, 3GPP qui ®Þnh sö dông ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ pha lai ghÐp (HPSK) ®Ó gi¶m kh¶ n¨ng dÞch pha 1800 nh− vËy vµ dÉn tíi ®Ó gi¶m ¶nh h−ëng cña mÐo phi tuyÕn trong khèi khuyÕch ®¹i c«ng suÊt.

H×nh 2.8 S¬ ®å kh¸i qu¸t qu¸ tr×nh tr¶i phæ phøc 2.2.2 T×m nhËn « Trong W-CDMA, khi thiÕt lËp mét ®−êng truyÒn v« tuyÕn gi÷a BS vµ MS, ®Çu tiªn MS sÏ thiÕt lËp ®ång bé m· tr¶i phæ ë ®−êng xuèng vµ sau ®ã gi¶i m· tin tøc kªnh qu¶ng (BCH) n»m trong kªnh vËt lý ®iÒu khiÓn chung c¬ b¶n (P-CCPCH) ë ®−êng xuèng. C¸c tÝn hiÖu ®−îc ph¸t trªn mét kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn (RACH) ë ®−êng lªn theo mét ®Þnh thêi ph¸t x¸c ®Þnh tr−íc. Sau ®ã, BS thiÕt lËp ®ång bé m· tr¶i phæ ë ®−êng lªn vµ gi¶i m· tin tøc RACH, ®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn ë c¶ ®−êng lªn vµ ®−êng xuèng.

26

Ngay sau khi bËt nguån hoÆc tr−íc khi b−íc vµo qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm hay khi ë trong chÕ ®é thu kh«ng liªn tôc ( chÕ ®é chê ), MS cÇn t×m ra « cã suy hao ®−êng truyÒn nhá nhÊt. Qu¸ tr×nh nµy sÏ t×m ra mét « víi mét m· ngÉu nhiªn ë kªnh hoa tiªu chung (CPICH) cã c«ng suÊt thu lín nhÊt ë ®−êng xuèng. Qu¸ tr×nh nµy ®−îc gäi lµ qu¸ tr×nh t×m nhËn « v× nã liªn quan ®Õn viÖc t×m ra c¸c « yªu cÇu ®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn. Mçi khi ®−êng truyÒn v« tuyÕn ®−îc thiÕt lËp b»ng c¸ch thiÕt lËp ®ång bé m· tr¶i phæ ë ®−êng xuèng, MS sÏ ph¸t RACH t¹i mét thêi ®iÓm x¸c ®Þnh tr−íc cã tham chiÕu víi ®Þnh thêi ë ®−êng xuèng, nh− vËy BS cã thÓ nhanh chãng thiÕt lËp ®ång bé m· tr¶i phæ bÊt chÊp ®é dµi cña m· tr¶i phæ, ®¬n gi¶n b»ng c¸ch t¸ch ®Þnh thêi ë qu¸ tr×nh ®ång bé m· tr¶i phæ trong kho¶ng thêi gian kh«ng cè ®Þnh ( kho¶ng thêi gian cña cöa sæ t×m kiÕm ®−êng lªn ) ®−îc x¸c ®Þnh bëi thêi gian trÔ truyÒn lan. Cã ba chÕ ®é t×m nhËn «: thø nhÊt lµ chÕ ®é t×m nhËn « ban ®Çu lµ chÕ ®é t×m nhËn c¸c « yªu cÇu ®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn khi MS bËt nguån, thø hai lµ chÕ ®é t×m nhËn « ®Ých chuyÓn giao tr−íc khi thùc hiÖn chuyÓn giao mÒm vµ cuèi cïng lµ chÕ ®é t×m nhËn c¸c « yªu cÇu ®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn trong tr−êng hîp thu kh«ng liªn tôc ë chÕ ®é chê. Nãi chung, viÖc ®ång bé c¸c m· tr¶i phæ yªu cÇu t¸ch ra møc t−¬ng quan trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®Þnh thêi ®èi víi ®é dµi ( sè chip) cña mçi vµ mäi m· tr¶i phæ ®Ó t×m vµ t¸ch ra c¸c ®iÓm ®ång bé. ë ®−êng xuèng, sè c¸c m· ®ång bé lµ mét bé m· cã gi¸ trÞ ®ñ lín , 512, ®Ó ®¶m b¶o Ên ®Þnh c¸c m· ngÉu nhiªn mét c¸ch linh ho¹t. Do ®ã, trong qu¸ tr×nh t×m nhËn « ban ®Çu, MS cÇn xö lý t×m kiÕm liªn tiÕp trªn 512 lo¹i m· ngÉu nhiªn ®Ó t×m ra m· ngÉu nhiªn cña « cã suy hao ®−êng truyÒn nhá nhÊt yªu cÇu ®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn, th«ng th−êng ®ã lµ mét qu¸ tr×nh cùc kú tèn thêi gian. Ng−îc l¹i, mét hÖ thèng ®ång bé gi÷a c¸c BS cã thÓ thùc hiÖn t×m nhËn « nhanh chãng b»ng c¸ch ¸p dông mét lo¹i m· ngÉu nhiªn tíi mçi « nhê qu¸ tr×nh dÞch thêi ë nh÷ng kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh. Víi ý t−ëng nh− vËy, ph−¬ng ph¸p t×m nhËn « ba b−íc ®· ®−îc ®Ò xuÊt ®Ó ®¶m b¶o t×m nhËn « nhanh chãng trong c¸c hÖ thèng BS dÞ bé. Trong 3 GPP, nhiÒu thay ®æi ®· ®−îc ®−a ra trong ph−¬ng ph¸p t¹o ra m· ®ång bé (SC).

27

2.2.2.1 Ph−¬ng ph¸p t×m nhËn « theo ba b−íc H×nh 2.9 tr×nh bµy l−u ®å ho¹t ®éng cña qu¸ tr×nh t×m nhËn « theo ba b−íc, cho phÐp t×m ra « cÇn ®Ó thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn. B¾t ®Çu t×m nhËn B−íc 1: T¸ch ®Þnh thêi thu SCH B−íc 2: T¸ch nhãm m· ngÉu nhiªn vµ t¸ch ®Þnh thêi m· ngÉu nhiªn KiÓm tra ®ång bé lÇn thø 2

B−íc 3 NhËn d¹ng m· ngÉu nhiªn

KiÓm tra (kiÓm tra ®ång bé v.v.. )

KÕt thóc t×m nhËn

H×nh 2.9 L−u ®å t×m nhËn « theo ba b−íc 2.2.2.2 T×m nhËn « l©n cËn trong thêi gian th«ng tin ë chÕ ®é tÝch cùc Qu¸ tr×nh t×m nhËn « l©n cËn trong thêi gian th«ng tin ë chÕ ®é tÝch cùc diÔn ra tr−íc khi thùc hiÖn chuyÓn giao mÒm vµ nã kh¸c víi qu¸ tr×nh t×m nhËn « ban ®Çu. Tuy nhiªn, còng gièng nh− trong tr−êng hîp t×m nhËn « ban ®Çu, qu¸ tr×nh t×m nhËn « theo ba b−íc còng cã thÓ ®−îc ¸p dông trong tr−êng hîp nµy. Dùa trªn ®Þnh thêi thu vµ c«ng suÊt thu trªn kªnh CPICH, qu¸ tr×nh nµy cho phÐp t×m ra ®−îc « l©n cËn cã c«ng suÊt thu lín thø hai vµ m· ngÉu nhiªn cña « ®ã. NÕu kh«ng t×m ®−îc « nh− vËy sau mét sè lÇn t×m kiÕm x¸c ®Þnh tr−íc th× qu¸ tr×nh t×m nhËn « ba b−íc sÏ ®−îc thùc hiÖn. Trong qu¸ tr×nh t×m nhËn « l©n cËn ë chÕ ®é tÝch cùc, mÆc dï sè « tham gia vµo qu¸ tr×nh nµy lµ nhá h¬n (kho¶ng 20) sè « trong qu¸ tr×nh t×m nhËn « ban ®Çu, nh−ng nhiÔu tõ kªnh chung vµ DPCH tõ « nguån chuyÓn giao cã ¶nh h−ëng cùc kú lín ®èi víi qu¸ tr×nh t×m ra « cã c«ng suÊt thu lín thø hai. Do ®ã, qu¸ tr×nh t×m nhËn « l©n cËn nµy chiÕm nhiÒu thêi gian t×m nhËn « h¬n qu¸ tr×nh t×m nhËn « ban ®Çu khi ph¶i tèn rÊt

28

nhiÒu thêi gian xö lý trung b×nh trong mçi b−íc ®Ó cè g¾ng lµm gi¶m ¶nh h−ëng cña nhiÔu. 2.2.2.3 T×m nhËn « l©n cËn trong chÕ ®é rçi Trong chÕ ®é thu kh«ng liªn tôc ( chÕ ®é rçi), mét thuËt to¸n ®· ®−îc sö dông ®Ó ®¹t ®−îc qu¸ tr×nh t×m nhËn « nhanh h¬n ph−¬ng ph¸p t×m nhËn « ba b−íc. H×nh 2.10 tr×nh bµy mét vÝ dô vÒ pha ®Þnh thêi ph¸t t−¬ng ®èi cña c¸c m· ngÉu nhiªn. ¤

(k)

lµ «

mµ qua ®ã ®−êng truyÒn v« tuyÕn hiÖn ®ang ®−îc thiÕt lËp, cßn c¸c « xung quanh ¤ (k) ®−îc biÓu diÔn b»ng ¤1 CPICH gi÷a ¤

(k)

(k)

, ¤2

(k)

v.v…§é lÖch ®Þnh thêi ph¸t cña c¸c m· ngÉu nhiªn

vµ c¸c « l©n cËn ®−îc biÓu diÔn b»ng Δk1 , Δk1 v.v… Tr−íc khi

chuyÓn ®Õn chÕ ®é chuyÓn giao mÒm, MS sÏ ®o ®é lÖch ®Þnh thêi cña m· ngÉu nhiªn ph¸t bëi CPICH gi÷a « nguån chuyÓn giao vµ « ®Ých chuyÓn giao vµ th«ng b¸o tíi « nguån chuyÓn giao. Th«ng th−êng, t¹i vÞ trÝ mµ MS ®o ®é lÖch ®Þnh thêi cña c¸c m· ngÉu nhiªn CPICH gi÷a c¸c « liªn quan ®Õn MS chÝnh lµ vÞ trÝ mµ t¹i ®ã ®é lÖch gi÷a møc thu CPICH cña « hiÖn ®ang thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn vµ c¸c « l©n cËn rít xuèng d−íi ng−ìng chuyÓn giao. V× thÕ, do nh÷ng chªnh lÖch vÒ thêi gian trÔ truyÒn lan, ®Þnh thêi thu cña m· ngÉu nhiªn gi÷a c¸c « ®−îc chØ ®Þnh ®o bëi MS còng thay ®æi. §Ó kh¾c phôc vÊn ®Ò nµy, ¤

(k)

sÏ tÝnh ®é lÖch trung b×nh vÒ ®Þnh thêi m· ngÉu

nhiªn CPICH víi ¤i (k) dùa trªn sè liÖu thu ®−îc tõ nhiÒu MS, ®Ó x¸c ®Þnh ®é lÖch ®Þnh thêi m· ngÉu nhiªn trung b×nh gi÷a ¤ (k) vµ ¤i (k). ¤

¤

M· 1 M· 2

¤

M·

¤

H×nh 2.10 T−¬ng quan ®Þnh thêi ph¸t cña c¸c m· ngÉu nhiªn ®−êng xuèng H×nh 2.11 minh häa l−u ®å ho¹t ®éng cña qu¸ tr×nh t×m nhËn « tèc ®é cao ë MS trong chÕ ®é rçi. Trong chÕ ®é rçi, MS thùc hiÖn t×m nhËn « th«ng qua qu¸ tr×nh t×m ra mét « cã CPICH víi møc thu lín nhÊt vµ thu kªnh t×m gäi (PCH) tõ « ®ã theo c¸ch

29

kh«ng liªn tôc. Nhê PCH, MS thu nhËn th«ng tin liªn quan ®Õn lo¹i m· ngÉu nhiªn cu¶ ¤

(k)

hoÆc ¤i

(k)

( gi¸ trÞ cùc ®¹i cña i= 20) còng nh− th«ng tin liªn quan ®Õn ®é lÖch

trong ®Þnh thêi m· ngÉu nhiªn CPICH gi÷a ¤ (k) vµ ¤i (k). Khi lo¹i m· ngÉu nhiªn cña « l©n cËn cÇn t×m vµ ®Þnh thêi thu trung b×nh CPICH t¹i MS lµ ®· biÕt th× qu¸ tr×nh t×m nhËn « l©n cËn cã thÓ ®−îc thùc hiÖn rÊt nhanh ( tr−êng hîp nµy t−¬ng øng víi tr−êng hîp pha cña m· cÇn t×m ®· biÕt bëi hÖ thèng ®ång bé gi÷a c¸c BS). Thu CCPCH Thu c¸c th«ng tin sau tõ c¸c « l©n cËn - B¶ng m· ngÉu nhiªn - §é dÞch ®Þnh thêi t−¬ng ®èi gi÷a c¸c m· ngÉu nhiªn

§o c«ng suÊt tÝn hiÖu thu ®−îc tõ c¸c « trong khu vùc chuyÓn giao

NhËn diÖn - M· ngÉu nhiªn - §Þnh thêi tÝn hiÖu thu cña « cã c«ng suÊt thu cùc ®¹i Th«ng b¸o tíi UTRAN M· ngÉu nhiªn ®· nhËn diÖn vµ ®Þnh thêi tÝn hiÖu thu ( ®¨ng ký ®Þnh vÞ)

H×nh 2.11 ThuËt to¸n t×m nhËn « tèc ®é cao trong chÕ ®é rçi 2.2.3 Truy nhËp ngÉu nhiªn Khi thiÕt lËp mét ®−êng truyÒn v« tuyÕn, MS thiÕt lËp ®−êng truyÒn v« tuyÕn ë ®−êng xuèng th«ng qua qu¸ tr×nh t×m nhËn « vµ ph¸t RACH cña ®−êng lªn ( t−¬ng øng víi kªnh vËt lý lµ kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn vËt lý -PRACH). Qu¸ tr×nh ph¸t PRACH bao gåm viÖc sö dông ALOHA ®· chia khe thêi gian: MS b¾t ®Çu ph¸t PRACH tõ mét sè dÞch thêi ®Þnh tr−íc, 15 trong sè ®ã ®−îc thiÕt lËp ë nh÷ng kho¶ng cã ®é dµi 5120 chip trong 2 khung v« tuyÕn ®−îc gäi lµ c¸c khe truy nhËp. Trong ®iÒu khiÓn truy nhËp ngÉu nhiªn, líp cao h¬n sÏ lùa chän nhãm kªnh con tõ c¸c nhãm dÞch vô truy nhËp ngÉu nhiªn ®Ó cã thÓ sö dông ®−îc bëi líp dÞch vô truy nhËp t−¬ng øng (ASC) vµ sö dông mét ký hiÖu ngÉu nhiªn ®−îc lùa chän tõ c¸c khe truy nhËp.

30

2.2.4 C¸c c«ng nghÖ ®Ó tho¶ m·n c¸c yªu cÇu vÒ chÊt l−îng kh¸c nhau trong truyÒn dÉn ®a tèc ®é 2.2.4.1 KiÓm so¸t lçi Cã hai ph−¬ng ph¸p ®Ó söa lçi lµ: m· hãa kªnh ( söa lçi thuËn-FEC) vµ yªu cÇu ph¸t l¹i tù ®éng (ARQ). Trong W-CDMA, sö dông ph−¬ng ph¸p m· hãa kªnh (FEC) do cã b¨ng th«ng réng nhê qu¸ tr×nh tr¶i phæ tÝn hiÖu b»ng c¸c m· ngÉu nhiªn, viÖc sö dông ph−¬ng ph¸p nµy cã thÓ lµm t¨ng thªm ®é lîi xö lý (so víi ®é lîi xö lý sau khi tr¶i phæ ). Cã ba lo¹i m· kiÓm so¸t lçi ®−îc sö dông trong W-CDMA lµ : m· khèi tuyÕn tÝnh hay cô thÓ lµ m· CRC, m· xo¾n vµ m· turbo. Trong ®ã m· CRC ®−îc sö dông ®Ó ph¸t hiÖn lçi, cßn hai m· cßn l¹i ®−îc sö dông ®Ó söa lçi (m· hãa kªnh). Trong phÇn nµy ta sÏ xÐt nguyªn lý c¬ b¶n cña c¸c lo¹i m· trªn vµ c¸c øng dông cña chóng trong W-CDMA. (1) C ¸ c m ∙ k i Ó m t r a b Ý t d − t h e o c h u k ú ( C R C ) HÖ thèng W-CDMA sö dông m· CRC ®Ó chØ thÞ chÊt l−îng cña mçi khung ®· ph¸t (trong ®ã chøa mét khèi bÝt th«ng tin). CRC lµ mét trong sè c¸c m· khèi phæ biÕn nhÊt. §èi víi CRC, c¸c bÝt th«ng tin ®−îc xö lý nh− mét sè nhÞ ph©n dµi. Sè nµy ®−îc chia bëi mét sè nguyªn tè duy nhÊt còng lµ sè nhÞ ph©n vµ phÇn d− ®−îc nèi vµo c¸c bÝt th«ng tin nh− c¸c bÝt d−. Khi thu ®−îc mét khung, m¸y thu thùc hiÖn cïng mét phÐp chia sö dông cïng mét −íc sè nguyªn tè vµ so s¸nh sè d− thu ®−îc víi sè d− ®· nhËn ®−îc trong khung. VÝ dô, sö dông −íc sè nguyªn tè lµ (1, 0, 1, 1). Ph−¬ng ph¸p nµy cã thÓ ®−îc hiÓu râ rµng h¬n nÕu chóng ta biÓu diÔn c¸c bÝt nhÞ ph©n ( hoÆc mét sè nhÞ ph©n ) d−íi d¹ng ®a thøc. VÝ dô, c¸c bÝt nhÞ ph©n hoÆc sè (1, 0, 1, 1) cã thÓ ®−îc biÓu diÔn bëi ®a thøc: g(x) = x3 + x + 1 trong ®ã mçi sè h¹ng trong ®a thøc t−¬ng øng víi mçi bÝt trong sè nhÞ ph©n. §a thøc g(x) lµ mét ®a thøc nguyªn tè. Gi¶ sö chóng ta cÇn t¹o ra mét m· khèi CRC (n, k) cô thÓ lµ m· ( 7,4 ) tøc lµ k= 4 hay tõ b¶n tin bèn bÝt (vÝ dô: 1, 0, 1, 0) ta cÇn t¹o ra mét tõ m· n = 7 bÝt trong ®ã cã 4

31

bÝt tin ®· cho vµ ba bÝt thªm vµo ( bÝt d−). §Ó thùc hiÖn viÖc nµy, tr−íc hÕt chóng ta chuyÓn ®æi b¶n tin thµnh d¹ng ®a thøc cña nã; tøc lµ: m(x) = x3 + x Sau ®ã, chóng ta dÞch b¶n tin ®i (n- k) vÞ trÝ. §iÒu nµy cã thÓ ®−îc thùc hiÖn rÊt dÔ dµng d−íi d¹ng ®a thøc b»ng c¸ch nh©n ®a thøc cña b¶n tin m (x) víi xn-k. Trong tr−êng hîp nµy, (n - k) = (7 - 4) = 3, nh− vËy chóng ta nh©n m (x) víi x3: x 3m(x) = x6 + x4 L−u ý r»ng ®a thøc nµy t−¬ng øng víi (1, 0, 1, 0, 0, 0, 0). C¸c bÝt d− cã thÓ thu ®−îc b»ng viÖc chia x3m (x) cho g(x), hoÆc: x6 + x4 = (x 3 + 1)(x 3 + x + 1) + (x + 1) trong ®ã (x6 + x4) lµ x 3 m(x), (x 3 + 1) lµ th−¬ng sè, (x3 + x + 1) lµ ®a thøc sinh g(x) vµ (x + 1) lµ sè d−. §a thøc d− (x + 1) biÓu diÔn c¸c bÝt d− ®Ó nèi thªm vµo b¶n tin (c¸c bÝt d− t−¬ng øng víi ®a thøc d− nµy lµ: 0, 1, 1) vµ chóng ta cã tõ m· CRC lµ 1010011. Nh− vËy, sè bÝt d− thªm vµo b¶n tin sÏ b»ng sè mò cao nhÊt cña ®a thøc sinh. Trong hÖ thèng W-CDMA, c¸c ®a thøc sinh cã thÓ ®−îc sö dông lµ: gCRC24(x) =x24+x23+x6+x5 +x+1 gCRC16(x) =x16+x12+x5 +1 gCRC12(x) =x12+x11+x3+x2 +x+1 gCRC8(x) =x8+x7+x4+x3 +x+1 C¸c ®a thøc sinh nµy ®−îc ¸p dông riªng víi mçi khung sè liÖu tèc ®é kh¸c nhau. (2) C¸c m∙ xo¾n C¸c m· khèi ®−îc gäi lµ c¸c m· kh«ng cã sù ghi nhí, víi ý nghÜa lµ tõ m· hoÆc c¸c bÝt d− thªm vµo chØ lµ mét hµm cña khèi bÝt hiÖn t¹i. Tr¸i l¹i, c¸c m· xo¾n ho¹t ®éng cã sù ghi nhí. §èi víi c¸c m· xo¾n, c¸c bÝt sau khi m· ho¸ lµ c¸c hµm cña c¸c bÝt th«ng tin vµ c¸c hµm cña ®é dµi giíi h¹n (constraint length). §Æc biÖt, mçi bÝt sau khi m· ho¸ ( t¹i ®Çu ra cña bé m· ho¸ xo¾n) lµ mét tæ hîp tuyÕn tÝnh cña mét sè bÝt th«ng tin tr−íc ®ã. §−êng truyÒn xuèng (tr¹m gèc tíi m¸y di ®éng) trong W-CDMA

32

sö dông m· xo¾n tû lÖ 1/2 ( mét bÝt ®Çu vµo cho ra hai bÝt ®Çu ra) vµ ®é dµi giíi h¹n K = 9. H×nh 2.12 tr×nh bµy s¬ ®å m· ho¸ xo¾n cho ®−êng truyÒn xuèng. Ban ®Çu, tÊt c¶ c¸c thanh ghi cã gi¸ trÞ lµ 0. Khi c¸c bÝt b¶n tin mi ®−îc ®−a vµo tõ bªn tr¸i, c¸c bÝt ®−îc rÏ nh¸nh ë c¸c tÇng kh¸c nhau vµ ®−îc céng l¹i ë bé céng m« ®un hai. Gi¸ trÞ cña tæng lµ gi¸ trÞ ®Çu ra cña bé m· ho¸ xo¾n. L−u ý r»ng do ®©y lµ mét bé m· ho¸ xo¾n tû lÖ 1/2 nªn hai bÝt ®−îc t¹o ra ®èi víi mçi chu kú xung nhÞp. Mét chuyÓn m¹ch ®¶o tr¹ng th¸i sÏ thay ®æi tr¹ng th¸i trªn c¶ hai ®iÓm ®Çu ra ®èi víi mçi chu kú xung nhÞp ®Çu vµo, do ®ã, tèc ®é ®Çu ra gÊp hai lÇn tèc ®é ®Çu vµo. §a thøc sinh cho hai bÝt ®Çu ra y'i vµ y"i (®−îc tr×nh bµy trong h×nh 2.12 ) còng cã thÓ ®−îc viÕt lµ: g’(x) = x8+x7+x5+x3+x2+x+1 g’’(x) = x8+ x4+ x3 + x2 + 1 HÖ thèng W- CDMA sö dông mét hÖ thèng m· ho¸ xo¾n kh¸c trªn ®−êng truyÒn lªn ( m¸y di ®éng tíi tr¹m gèc). V× m¸y di ®éng cã mét c«ng suÊt ph¸t h¹n chÕ nªn ®«i khi ®−êng truyÒn lªn cã thÓ lµ ®−êng truyÒn bÞ giíi h¹n. Do vËy, mét m· xo¾n hiÖu suÊt cao h¬n cã tû lÖ 1/3 vµ ®é dµi giíi h¹n K= 9 ®−îc sö dông. Trong tr−êng hîp nµy, ba bÝt ®−îc t¹o ra ®èi víi mçi bÝt ®Çu vµo vµ tèc ®é ®Çu ra gÊp ba lÇn tèc ®é ®Çu vµo. H×nh 2.13 tr×nh bµy s¬ ®å m· ho¸ xo¾n cho ®−êng truyÒn vÒ .

Bé céng m« ®un 2

Bé céng m« ®un 2

H×nh 2.12 M· ho¸ xo¾n trong hÖ thèng W- CDMA ( ®−êng truyÒn xuèng )

33

Bé céng m« ®un 2

Bé céng m« ®un 2

Bé céng m« ®un 2

H×nh 2.13 M· ho¸ xo¾n trong hÖ thèng W-CDMA ( ®−êng truyÒn lªn ) §Ó tham chiÕu, ®a thøc sinh cho ba bÝt ®Çu ra y'i , y"i, vµ y"'i lµ: g'(x) = x8+x7+x6+x5+x3+x2+1 g"(x) = x8+x7+x4 +x3+x+1 g"'(x) = x8+x5+x2+x+1 (3) M∙ Turbo H×nh 2.14 tr×nh bµy mét vÝ dô vÒ cÊu h×nh cña mét bé m· ho¸ vµ gi¶i m· Turbo. Bé m· ho¸ Turbo bao gåm hai bé m· ho¸ xo¾n theo ph−¬ng ph¸p ®Ö qui RSC1 vµ RSC2 vµ mét bé ®an xen Turbo bªn trong bé m· ho¸ Turbo. M¸y thu sÏ ®−a vµo bé gi¶i m· Turbo (t¸i t¹o) c¸c kªnh ®· ®an xen ®Õn tõ ®Çu ra cña bé thu RAKE quyÕt ®Þnh mÒm (y1, y2, y3). Trong thuËt to¸n gi¶i m· lÆp cña bé gi¶i m· Turbo th× bé gi¶i m· 1 sÏ tÝnh to¸n th«ng tin ra Le theo y1 , y2 vµ Le ph¶n håi. TiÕp theo, bé gi¶i m· 2 sÏ x¸c ®Þnh th«ng tin ra L theo y1, y3 vµ Le ®ång thêi ph¶n håi Le vÒ bé gi¶i m· 1 ®Ó lÆp l¹i qu¸ tr×nh trªn. Sau m phÐp lÆp, chuçi sè liÖu ph¸t sÏ ®−îc kh«i phôc bëi mét ng−ìng quyÕt ®Þnh (quyÕt ®Þnh cøng) theo tû lÖ l«ga gÇn ®óng (LLR) L(bk). LLR cho ra bÝt gi¶i m· bk. L(bk) ®−îc biÓu diÔn bëi ph−¬ng tr×nh sau: L(bk) = ln [P (bk= +1)/ P(bk = -1)] Trong ph−¬ng tr×nh nµy, P (bk= +1) vµ P(bk = -1) lµ c¸c xuÊt t−¬ng øng ®Ó bk= +1 vµ bk = -1 . Trong W-CDMA, m· ho¸ kªnh sö dông m· xo¾n cho truyÒn sè liÖu tèc ®é

34

thÊp vµ tÝn hiÖu tho¹i cßn m· turbo ®−îc sö dông cho truyÒn sè liÖu tèc ®é cao 64 kbit/s hoÆc 384 kbit/s . Gi¶i ®an xen Gi¶i m· §an xen

Sau m t−¬ng t¸c Gi¶i m·

Gi¶i ®an xen §an xen Bé gi¶i m· Turbo

Bé m· ho¸ Turbo

H×nh 2.14 CÊu h×nh cña bé m· ho¸ Turbo (4) ARQ Trong ph−¬ng ph¸p truyÒn l−u l−îng sè liÖu chuyÓn m¹ch gãi, kiÓm so¸t lçi ®Æc biÖt bëi ARQ lµ mét ®iÒu kiÖn tiªn quyÕt v× cÇn ph¶i ®¶m b¶o truyÒn kh«ng cã lçi. Ngoµi ra, nã cÇn ph¶i ®−îc sö dông kÕt hîp víi mét FEC ( gi¶i m· söa lçi b»ng FEC tr−íc khi ph¸t hiÖn lçi b»ng ARQ). H×nh 2.16 minh ho¹ nguyªn lý cña ARQ lai ghÐp. ARQ ®−îc sö dông trong ®iÒu khiÓn ®−êng truyÒn v« tuyÕn (RLC) theo 3GPP lµ ARQ lai ghÐp d¹ng c¬ b¶n I ( mét kü thuËt truyÒn l¹i mµ trong ®ã sè liÖu cña c¸c gãi ®−îc ph¸t l¹i lµ gièng nh− gãi gèc). T¹i ®iÓm ph¸t, ARQ d¹ng c¬ b¶n I ¸p dông m· ho¸ ph¸t hiÖn lçi vµ FEC víi chuçi tÝn hiÖu tin tøc ®Ó ph¸t. T¹i ®iÓm thu, gãi tin thu sÏ ®−îc gi¶i m· söa lçi, sau khi c¸c lçi ®−îc ph¸t hiÖn bëi c¸c m· ph¸t hiÖn lçi. NÕu t×m thÊy bÊt cø lçi nµo, gãi tin cã lçi sÏ bÞ bá ®i vµ yªu cÇu truyÒn l¹i ®−îc ph¶n håi tíi m¸y ph¸t. Qu¸ tr×nh nµy ®−îc lÆp l¹i ®Õn khi kh«ng ph¸t hiÖn ®−îc lçi nµo n÷a vµ nã t¹o ra kh¶ n¨ng truyÒn kh«ng cã lçi. Theo c¸ch nµy, ARQ d¹ng c¬ b¶n I sö dông FEC kÕt hîp víi ARQ ®Ó thùc hiÖn gi¶i m· söa lçi −u tiªn cho ph¸t hiÖn lçi, nhê ®ã cã thÓ gi¶m tû lÖ lçi gãi tin vµ c¶i thiÖn c¸c ®Æc tÝnh truyÒn dÉn. 2.2.4.2 Phèi hîp tèc ®é Phèi hîp tèc ®é cã nghÜa lµ lÆp hoÆc chÝch bá c¸c ký hiÖu ë kªnh truyÒn t¶i (TrCH) ®Ó ®¹t ®−îc tèc ®é ký hiÖu nh− nhau cho c¸c kªnh cã tèc ®é bÝt kh¸c nhau ë c¸c cÊu h×nh v« tuyÕn kh¸c nhau. Líp cao h¬n (trong cÊu tróc giao thøc) sÏ Ên ®Þnh thuéc tÝnh phèi hîp tèc ®é cho tõng kªnh truyÒn t¶i. Thuéc tÝnh nµy lµ b¸n cè ®Þnh vµ

35

chØ cã thÓ thay ®æi theo th«ng b¸o cña líp cao. Thuéc tÝnh phèi hîp tèc ®é ®−îc sö dông ®Ó tÝnh sè bÝt cÇn lÆp hoÆc trÝch bá. Trong W-CDMA, ta sÏ xÐt qu¸ tr×nh trÝch bá ®èi víi m· Turbo ®Ó lµm vÝ dô cho phèi hîp tèc ®é. TrÝch bá ®Ó phèi hîp tèc ®é ¸p dông riªng rÏ cho y vµ y’. TrÝch bá kh«ng ¸p dông cho x nªn cÇn t¸ch riªng c¸c chuçi bit x, y vµ y’. Chøc n¨ng ph©n t¸ch bÝt sÏ trong suèt ®èi víi c¸c TrCH kh«ng ®−îc m· hãa, c¸c kªnh TrCH m· hãa xo¾n vµ c¸c kªnh m· hãa Turbo ®−îc lÆp. Qu¸ tr×nh ph©n t¸ch bÝt vµ thu thËp ®−îc minh häa ë h×nh 2.15.

M· hãa kªnh r = 1/3

…111110101…

x

Ph©n t¸ch bit

y y’

…11x11010x… ThuËt to¸n phèi …11x11010x… hîp tèc ®é

H×nh 2.15 TrÝch bá c¸c kªnh TrCH ®−îc m· hãa Turbo

2.2.4.3 TPC nhanh dùa trªn phÐp ®o SIR (1) T¸c dông cña ®iÒu chØnh ( ®iÒu khiÓn) c«ng suÊt ph¸t ViÖc ®iÒu chØnh c«ng suÊt lµ rÊt cÇn thiÕt ®Ó mét hÖ thèng W-CDMA ho¹t ®éng tèt v× tÊt c¶ c¸c thuª bao W-CDMA ®Òu chia sÎ cïng mét b¨ng tÇn v« tuyÕn nhê viÖc sö dông c¸c m· t¹p ©m gi¶ ngÉu nhiªn vµ do ®ã mçi thuª bao ®−îc xem nh− t¹p ©m ngÉu nhiªn ®èi víi c¸c thuª bao kh¸c. Qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt ®−îc thùc hiÖn ®Ó gi¶i quyÕt bµi to¸n "xa-gÇn" vµ ®Ó t¨ng tèi ®a dung l−îng. §iÒu chØnh c«ng suÊt tøc lµ c«ng suÊt ph¸t tõ mçi thuª bao ®−îc ®iÒu chØnh ®Ó sao cho c«ng suÊt thu cña mäi thuª bao ë tr¹m gèc lµ b»ng nhau ( nÕu kh«ng kÓ ®Õn c¸c lo¹i t¹p ©m kh¸c mµ chØ xÐt ®Õn suy hao truyÒn lan v« tuyÕn th× qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt sÏ ®iÒu chØnh ®Ó thuª bao ë xa tr¹m gèc sÏ ph¸t c«ng suÊt lín h¬n thuª bao ë gÇn tr¹m gèc).

36

(2) §iÒu chØnh c«ng suÊt trªn ®−êng truyÒn vÒ (a) Th¨m dß truy nhËp Mét vÊn ®Ò cÇn ph¶i gi¶i quyÕt ngay trong viÖc ®iÒu chØnh c«ng suÊt ®ã lµ c«ng suÊt ph¸t ban ®Çu cña m¸y di ®éng. Tr−íc khi m¸y di ®éng thiÕt lËp liªn hÖ víi tr¹m gèc, m¸y di ®éng kh«ng thÓ ®−îc ®iÒu chØnh c«ng suÊt bëi tr¹m gèc. Nh− vËy, c©u hái ®Æt ra lµ khi m¸y di ®éng míi b¾t ®Çu thö truy nhËp vµo tr¹m gèc th× møc c«ng suÊt nµo m¸y di ®éng nªn sö dông ®Ó ph¸t yªu cÇu cña nã ? ë thêi ®iÓm nµy, tr¹m gèc vÉn ch−a t¹o ra sù liªn l¹c víi thuª bao di ®éng vµ tr¹m gèc kh«ng biÕt vÞ trÝ cña thuª bao di ®éng. Cã hai lùa chän: lùa chän thø nhÊt lµ m¸y di ®éng cã thÓ thö truy nhËp tíi tr¹m gèc víi mét c«ng suÊt cao. C«ng suÊt cao nh− vËy sÏ lµm t¨ng kh¶ n¨ng tr¹m gèc thu ®−îc yªu cÇu truy nhËp cña m¸y di ®éng. Tuy nhiªn, nh−îc ®iÓm cña viÖc ph¸t c«ng suÊt khëi ®Çu cao ®ã lµ c«ng suÊt nµy sÏ g©y nhiÔu tíi c¸c thuª bao kh¸c hiÖn ®ang ®−îc qu¶n lý trong «. Lùa chän thø hai lµ m¸y di ®éng cã thÓ yªu cÇu truy nhËp tr¹m gèc víi mét c«ng suÊt ph¸t thÊp. C«ng suÊt thÊp nh− vËy sÏ lµm gi¶m kh¶ n¨ng tr¹m gèc thu ®−îc yªu cÇu truy nhËp cña m¸y di ®éng. Nh−ng −u ®iÓm lµ m¸y di ®éng nµy sÏ kh«ng g©y nhiÔu nhiÒu tíi c¸c thuª bao kh¸c. Gi¶i ph¸p ®−îc chän lµ khi m¸y di ®éng míi b¾t ®Çu thö truy nhËp hÖ thèng nã ph¸t mét chuçi c¸c th¨m dß truy nhËp. C¸c th¨m dß truy nhËp lµ mét chuçi møc c«ng suÊt ph¸t t¨ng dÇn. M¸y di ®éng ph¸t th¨m dß truy nhËp ®Çu tiªn cña nã ë mét møc c«ng suÊt t−¬ng ®èi thÊp, sau ®ã nã ®îi mét ®¸p øng ph¶n håi tõ tr¹m gèc. NÕu sau mét kho¶ng thêi gian tuú ý m¸y di ®éng kh«ng thu ®−îc mét b¶n tin x¸c nhËn tõ tr¹m gèc th× m¸y di ®éng ph¸t th¨m dß truy nhËp thø hai víi mét c«ng suÊt h¬i cao h¬n. Qu¸ tr×nh nµy sÏ lÆp l¹i cho ®Õn khi m¸y di ®éng thu ®−îc b¶n tin x¸c nhËn ph¶n håi tõ tr¹m gèc. Ngoµi ra, m¸y di ®éng cßn sö dông møc c«ng suÊt nã thu ®−îc tõ tr¹m gèc ®Ó −íc tÝnh c«ng suÊt ban ®Çu cña nã. Nãi c¸ch kh¸c, nÕu m¸y di ®éng nhËn ®−îc mét tÝn hiÖu m¹nh tõ tr¹m gèc th× nã cho r»ng tr¹m gèc ë gÇn vµ nh− vËy nã sÏ ph¸t khëi ®Çu víi mét møc c«ng suÊt t−¬ng ®èi thÊp. NÕu m¸y di ®éng nhËn ®−îc mét tÝn hiÖu yÕu tõ tr¹m gèc th× nã cho r»ng tr¹m gèc ë xa vµ nh− vËy nã sÏ ph¸t khëi ®Çu víi mét møc c«ng suÊt t−¬ng ®èi cao.

37

(b) Vßng ®iÒu khiÓn më Qu¸ tr×nh ®· m« t¶ ë trªn ®−îc gäi lµ qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më, ®ã chØ lµ mét qu¸ tr×nh ho¹t ®éng ®iÒu khiÓn m¸y di ®éng vµ kh«ng liªn quan g× ®Õn tr¹m gèc. Qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn theo vßng më nµy diÔn ra liªn tôc sau khi tr¹m gèc x¸c nhËn yªu cÇu truy nhËp cña m¸y di ®éng vµ sau khi m¸y di ®éng b¾t ®Çu ph¸t trªn mét kªnh l−u l−îng. Sau khi mét cuéc gäi ®−îc thiÕt lËp vµ khi m¸y di ®éng di chuyÓn trong ph¹m vi «, suy hao ®−êng truyÒn gi÷a m¸y di ®éng vµ tr¹m gèc sÏ liªn tôc thay ®æi. KÕt qu¶ lµ c«ng suÊt thu t¹i m¸y di ®éng sÏ thay ®æi vµ ho¹t ®éng ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më sÏ liªn tôc gi¸m s¸t c«ng suÊt thu cña m¸y di ®éng pr vµ sÏ tiÕp tôc ®iÒu chØnh c«ng suÊt ph¸t cña m¸y di ®éng. Mét chó ý quan träng lµ qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më nh− ®· m« t¶ ë trªn dùa trªn sù −íc tÝnh suy hao ®−êng truyÒn ®i. Qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt nµy ®−îc sö dông ®Ó bï cho nh÷ng thay ®æi chËm vµ c¸c ¶nh h−ëng cña hiÖu øng che ch¾n (log-normal), trong ®ã cã mét sù t−¬ng quan gi÷a c¸c suy hao trªn ®−êng truyÒn ®i vµ ®−êng truyÒn vÒ. Tuy nhiªn, do c¸c ®−êng truyÒn ®i vµ vÒ th−êng sö dông c¸c tÇn sè kh¸c nhau (FDD), qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më lµ kh«ng ®ñ vµ qu¸ chËm ®Ó bï cho hiÖn t−îng pha ®inh Rayleigh nhanh. L−u ý r»ng hiÖn t−îng pha ®inh Rayleigh nhanh lµ phô thuéc vµo tÇn sè vµ x¶y ra trªn mçi kho¶ng nöa b−íc sãng. Nãi c¸ch kh¸c, do hiÖn t−îng pha ®inh Rayleigh nhanh lµ phô thuéc vµo tÇn sè, chóng ta kh«ng thÓ sö dông qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më ( trong ®ã gi¶ thiÕt suy hao trªn ®−êng truyÒn h−íng ®i b»ng víi suy hao ®−êng truyÒn h−íng vÒ ) ®Ó bï cho hiÖn t−îng pha ®inh Rayleigh nhanh. (c) Vßng ®iÒu khiÓn khÐp kÝn Qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn ®−îc sö dông ®Ó bï cho nh÷ng dao ®éng vÒ c«ng suÊt do hiÖn t−îng pha ®inh Rayleigh nhanh. Nã lµ mét vßng ®iÒu khiÓn khÐp kÝn trong ®ã liªn quan ®Õn c¶ tr¹m gèc vµ m¸y di déng. Mçi khi m¸y di ®éng chiÕm mét kªnh l−u l−îng vµ b¾t ®Çu th«ng tin víi tr¹m gèc, qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn sÏ ho¹t ®éng cïng víi qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më. Trong qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp,

38

tr¹m gèc liªn tôc gi¸m s¸t ®−êng truyÒn vÒ vµ ®o chÊt l−îng ®−êng truyÒn. NÕu chÊt l−îng ®−êng truyÒn nhËn ®−îc xÊu th× tr¹m gèc sÏ ra lÖnh cho m¸y di ®éng, qua ®−êng truyÒn ®i, ®Ó t¨ng c«ng suÊt. NÕu chÊt l−îng ®−êng truyÒn lµ qu¸ tèt th× cã nghÜa lµ c«ng suÊt trªn ®−êng truyÒn vÒ v−ît møc, trong tr−êng hîp nµy, tr¹m gèc sÏ ra lÖnh cho m¸y di ®éng gi¶m c«ng suÊt. VÒ mÆt nguyªn lý, tû lÖ lçi khung (FER) cã thÓ dïng ®Ó chØ thÞ vÒ chÊt l−îng ®−êng truyÒn. Nh−ng v× cÇn mét thêi gian dµi cho tr¹m gèc tÝch luü ®ñ c¸c bÝt ®Ó tÝnh to¸n FER nªn Eb/No ( hoÆc SIR) ®−îc sö dông lµm th«ng tin ®Ó chØ thÞ chÊt l−îng ®−êng truyÒn vÒ. Qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn trªn ®−êng truyÒn vÒ nh− sau: 1. Tr¹m gèc liªn tôc gi¸m s¸t Eb/No trªn ®−êng truyÒn vÒ 2. NÕu Eb/No lµ qu¸ cao ( tøc lµ nÕu nã v−ît qu¸ mét ng−ìng nhÊt ®Þnh) th× tr¹m gèc ra lÖnh cho m¸y di ®éng gi¶m c«ng suÊt ph¸t. 3. NÕu Eb/No lµ qu¸ thÊp ( tøc lµ nÕu nã rít xuèng d−íi mét ng−ìng nhÊt ®Þnh) th× tr¹m gèc sÏ ra lÖnh cho m¸y di ®éng t¨ng c«ng suÊt ph¸t. Tr¹m gèc göi c¸c lÖnh ®iÒu chØnh c«ng suÊt tíi m¸y di déng qua ®−êng truyÒn ®i. C¸c lÖnh ®iÒu chØnh c«ng suÊt ®−îc ®Æt trong d¹ng c¸c bÝt ®iÒu chØnh c«ng suÊt (PCBs). L−îng c«ng suÊt cña m¸y di ®éng t¨ng vµ gi¶m trªn mçi PCB th−êng lµ +1 dB vµ -1 dB. V× qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn lµ ®Ó chèng l¹i pha ®inh Rayleigh nhanh nªn ®¸p øng cña m¸y di ®éng víi c¸c lÖnh ®iÒu chØnh c«ng suÊt nµy cÇn ph¶i rÊt nhanh. V× lý do nµy, c¸c PCB ®−îc göi trùc tiÕp trªn kªnh l−u l−îng. Thùc tÕ lµ c¸c bÝt ®−îc Rót trém (Robbed) ra khái kªnh l−u l−îng ®Ó göi c¸c PCB nµy. Cã ba ®iÓm bæ sung cho qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn. C¸c bÝt ®iÒu chØnh c«ng suÊt kh«ng ®−îc b¶o vÖ chèng lçi. Do c¸c PCB ®−îc ghÐp vµo kªnh l−u l−îng h−íng ®i sau bé m· ho¸ xo¾n. V× thÕ, c¸c PCB kh«ng ®−îc b¶o vÖ chèng lçi. §iÒu nµy ®−îc thùc hiÖn ®Ó gi¶m trÔ cè h÷u khi gi¶i m· vµ t¸ch ra c¸c bÝt b¶o vÖ chèng lçi. CÇn nhí lµ ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn ®−îc sö dông ®Ó chèng l¹i hiÖn t−îng pha ®inh Rayleigh nhanh; c¸c PCB kh«ng ®−îc b¶o vÖ chèng lçi ®Ó m¸y di ®éng cã thÓ nhanh chãng thu l¹i PCB vµ ®iÒu chØnh c«ng

39

suÊt ph¸t cña nã cho phï hîp. HËu qu¶ lµ x¸c suÊt lçi bÝt ®èi víi kªnh phô ®iÒu chØnh c«ng suÊt cã thÓ cao h¬n so víi kªnh l−u l−îng nÕu kh«ng cã sù dù phßng ®Æc biÖt. §iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn cã mét vßng trong vµ mét vßng ngoµi. §Õn ®©y chóng ta míi chØ m« t¶ vßng trong cña qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng kÝn. TiÒn ®Ò cña qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn vßng trong lµ cã tån t¹i mét ng−ìng SIR ®−îc x¸c ®Þnh tr−íc bëi c¸c quyÕt ®Þnh t¨ng gi¶m c«ng suÊt ®−îc t¹o ra. Do chóng ta lu«n cè duy tr× mét FER cã thÓ chÊp nhËn ®−îc vµ do trong mét m«i tr−êng di ®éng kh«ng cã sù t−¬ng quan mét-mét gi÷a FER vµ E b/N o, nªn gi¸ trÞ ng−ìng E b/N o cÇn ph¶i ®−îc ®iÒu chØnh ®éng ®Ó duy tr× mét FER cã thÓ chÊp nhËn ®−îc. ViÖc ®iÒu chØnh ng−ìng Eb/No nµy ( ®· sö dông bëi ®iÒu chØnh c«ng suÊt vßng trong) ®−îc xem nh− vßng ngoµi cña qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn (xem h×nh 2.16). Qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn vßng ngoµi kh«ng ®−îc qui ®Þnh theo tiªu chuÈn vµ mçi nhµ s¶n xuÊt c¬ së h¹ tÇng tù do thùc hiÖn c¸c thuËt to¸n ®iÒu chØnh c«ng suÊt vßng ngoµi cña chÝnh hä. L−u ý r»ng c¸c thuËt to¸n nµy hÇu nh− lu«n lµ ®éc quyÒn cña nhµ s¶n suÊt .

Vßng trong 1. §o Eb/No Vßng Ngoμi §iÒu chØnh

Ng−ìng Eb/No

ng−ìng Eb/No

2. So s¸nh víi Eb/No ng−ìng 3. QuyÕt ®Þnh gi¸ trÞ PCB cÇn göi ®i

H×nh 2.16 Vßng ®iÒu khiÓn trong vµ vßng ®iÒu khiÓn ngoµi §iÓm cuèi cïng liªn quan tíi sù ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn trong qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm. Trong qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm mét m¸y di ®éng duy tr× liªn l¹c víi hai hoÆc ba tr¹m gèc khi nã chuyÓn tiÕp gi÷a chóng. Trong thêi gian chuyÓn giao mÒm, m¸y di ®éng thu c¸c lÖnh ®iÒu chØnh c«ng suÊt tõ hai hoÆc ba tr¹m gèc vµ c¸c lÖnh nµy cã thÓ cã sù xung ®ét (tøc lµ, mét tr¹m gèc cã thÓ yªu cÇu m¸y di ®éng t¨ng c«ng suÊt trong khi c¸c tr¹m gèc kh¸c l¹i cã thÓ yªu cÇu m¸y di ®éng gi¶m c«ng suÊt). Trong t×nh huèng nµy, m¸y di ®éng tu©n theo qui luËt sau: nÕu bÊt cø mét tr¹m gèc nµo ra lÖnh cho m¸y di ®éng gi¶m

40

c«ng suÊt, th× m¸y di ®éng sÏ gi¶m c«ng suÊt. M¸y di ®éng sÏ chØ t¨ng c«ng suÊt nÕu tÊt c¶ c¸c tr¹m gèc liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm ra lÖnh cho m¸y di ®éng t¨ng c«ng suÊt. (d) Qu¸ tr×nh thùc hiÖn vßng ®iÒu khiÓn më vµ vßng ®iÒu khiÓn khÐp kÝn C«ng suÊt ph¸t cña m¸y di ®éng lµ mét hµm cña qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më vµ vßng khÐp kÝn cña hÖ thèng. C¸c h×nh 2.17(a) vµ 2.17(b) chØ ra qu¸ tr×nh thùc hiÖn cña l−îc ®å ®iÒu chØnh c«ng suÊt ®−êng truyÒn vÒ. §èi víi qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng khÐp kÝn, tr¹m gèc cã toµn bé vßng ®iÒu khiÓn ngoµi vµ mét phÇn cña vßng ®iÒu khiÓn trong; m¸y di ®éng cã c¸c phÇn kh¸c cña vßng ®iÒu khiÓn trong. §èi víi qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt theo vßng më, toµn bé phÇn ®iÒu khiÓn theo vßng më n»m trong m¸y di ®éng. Trong h×nh 2.17(a), tr¹m gèc thu tÝn hiÖu ®−êng truyÒn vÒ tõ m¸y di ®éng. §Çu tiªn tr¹m gèc gi¶i ®iÒu chÕ vµ −íc tÝnh FER cña ®−êng truyÒn vÒ.

41

Anten thu

Anten ph¸t

Tr¹m gèc

M¸y ph¸t

Kªnh l−u l−îng h−íng ®i

¦íc tÝnh Eb/No ¦íc tÝnh

QuyÕt ®Þnh:

Vßng ngoμi NÕu gi¸ trÞ −íc tÝnh >

Eb/No

ng−ìng th× PCB = 1(-1dB). Gi¶i ®iÒu chÕ

¦íc tÝnh FER

ChØnh ng−ìng

NÕu gi¸ trÞ −íc tÝnh <

vßng ngoµi

Th«ng tin vÒ

ng−ìng th× PCB = 0(+1dB)

Ng−ìng Eb/No

chÊt l−îng

H×nh 2.17 (a) C¸c chøc n¨ng ®iÒu chØnh c«ng suÊt ®−êng truyÒn vÒ ®−îc thùc hiÖn bëi tr¹m gèc Anten thu

M¸y di ®éng

Anten ph¸t

Kªnh l−u l−îng h−íng vÒ

M¸y ph¸t Møc c«ng suÊt ph¸t (Pt) ®−îc sö dông trong chu kú 1,25 ms

Vßng khÐp kÝn

QuyÕt ®Þnh: NÕu PCB = 0 th× + 1 dB NÕu PCB = 1 th× - 1 dB

Tæng tÊt c¶ c¸c gi¸ trÞ hiÖu chØnh th¨m dß truy nhËp (dB)

C¸c bÝt kªnh l−u l−îng

−íc tÝnh c«ng suÊt thu tæng

H×nh 2.17 (b) C¸c chøc n¨ng ®iÒu chØnh c«ng suÊt ®−êng truyÒn vÒ ®−îc thùc hiÖn bëi m¸y di ®éng

42

Th«ng tin nµy trªn chÊt l−îng khung ®−êng truyÒn vÒ ®−îc dÉn tíi mét thiÕt bÞ tÝnh ng−ìng, ®Ó ®iÒu chØnh ng−ìng Eb/No dùa trªn chÊt l−îng khung thu ®−îc. §ång thêi, tr¹m gèc còng t¹o ra mét gi¸ trÞ Eb/No −íc tÝnh cña ®−êng truyÒn vÒ. Sau ®ã gi¸ trÞ Eb/No vµ gi¸ trÞ Eb/No −íc tÝnh ®−îc so s¸nh. NÕu gi¸ trÞ −íc tÝnh lín h¬n gi¸ trÞ ng−ìng th× Eb/No cña ®−êng truyÒn lµ cao h¬n gi¸ trÞ cÇn thiÕt ®Ó duy tr× mét chÊt l−îng khung tèt; theo ®ã mét PCB cã gi¸ trÞ 1 ®−îc göi ®i ®Ó ra lÖnh cho m¸y di ®éng gi¶m c«ng suÊt. NÕu gi¸ trÞ −íc tÝnh lµ nhá h¬n gi¸ trÞ ng−ìng th× Eb/No cña ®−êng truyÒn lµ thÊp h¬n gi¸ trÞ cÇn thiÕt ®Ó duy tr× mét chÊt l−îng khung tèt; theo ®ã mét PCB cã gi¸ trÞ 0 ®−îc göi ®i ®Ó ra lÖnh cho m¸y di ®éng t¨ng c«ng suÊt. C¸c PCB ®−îc ghÐp vµo kªnh l−u l−îng h−íng ®i vµ ®−îc ph¸t tíi m¸y di ®éng. VÒ phÝa m¸y di ®éng (xem h×nh 2.17(b)), m¸y di ®éng thu tÝn hiÖu ®−êng truyÒn ®i. Nã kh«i phôc PCB vµ dùa trªn PCB ®Ó ®−a ra quyÕt ®Þnh t¨ng c«ng suÊt lªn 1 dB hoÆc gi¶m c«ng suÊt ®i 1 dB. ViÖc quyÕt ®Þnh lµ sù hiÖu chØnh theo vßng khÐp kÝn. Sù hiÖu chØnh ®−îc kÕt hîp víi c¸c gi¸ trÞ ë vßng më vµ kÕt qu¶ sau khi kÕt hîp ®−îc dÉn ®Õn m¸y ph¸t ®Ó nã cã thÓ ph¸t ë mét møc c«ng suÊt phï hîp. (3) §iÒu chØnh c«ng suÊt trªn ®−êng truyÒn ®i Trong tr−êng hîp lý t−ëng, viÖc ®iÒu chØnh c«ng suÊt lµ kh«ng cÇn thiÕt trong ®−êng truyÒn ®i. Lý do lµ tr¹m gèc ®ang ph¸t tÊt c¶ c¸c kªnh nhÊt qu¸n trong cïng mét b¨ng tÇn RF. Tuy nhiªn, trong thùc tÕ, mét m¸y di ®éng riªng cã thÓ ë gÇn mét nguån nhiÔu nghiªm träng vµ ph¶i chÞu mét nhiÔu nÒn lín, hoÆc mét m¸y di ®éng cã thÓ chÞu mét suy hao ®−êng truyÒn lín trªn tÝn hiÖu tæng hîp thu ®−îc ngoµi t¹p ©m nhiÖt . Nh− vËy, viÖc ®iÒu chØnh c«ng suÊt h−íng ®i lµ vÉn cÇn thiÕt. Tuy nhiªn, nãi chung yªu cÇu ®iÒu chØnh c«ng suÊt ®èi víi ®−êng truyÒn ®i lµ kh«ng nghiªm ngÆt nh− yªu cÇu ®èi víi ®−êng truyÒn vÒ. Tiªu chuÈn qui ®Þnh m¸y di ®éng ph¶i b¸o c¸o ph¶n håi tíi tr¹m gèc chÊt l−îng cña ®−êng truyÒn ®i. M¸y di ®éng liªn tôc gi¸m s¸t FER cña ®−êng truyÒn ®i vµ nã b¸o c¸o FER nµy vÒ tr¹m gèc trong mét b¶n tin ®−îc gäi lµ b¶n tin b¸o c¸o phÐp ®o c«ng suÊt (PMRM). Nã cã thÓ göi b¶n tin nµy theo mét trong hai c¸ch sau: mét c¸ch lµ m¸y di ®éng b¸o c¸o th−êng kú PMRM vµ c¸ch thø hai lµ m¸y di ®éng chØ b¸o c¸o PMRM

43

khi FER v−ît qu¸ mét ng−ìng nhÊt ®Þnh. Tr¹m gèc nhËn biÕt chÊt l−îng cña ®−êng truyÒn ®i, sau ®ã cã thÓ ®iÒu chØnh c«ng suÊt ph¸t cña nã tíi m¸y di ®éng. ThuËt to¸n chÝnh x¸c cña qu¸ tr×nh x¸c ®Þnh c«ng suÊt mét lÇn n÷a l¹i tuú thuéc vµo c¸c nhµ s¶n xuÊt cÊu tróc h¹ tÇng riªng biÖt. Qu¸ tr×nh nµy hÇu nh− lu«n lµ ®éc quyÒn cña mçi nhµ s¶n xuÊt. 2.2.5 Ph©n tËp ®a d¹ng Trong c¸c hÖ thèng ®iÒu chÕ b¨ng hÑp nh− hÖ thèng FM t−¬ng tù ®· sö dông trong hÖ thèng di ®éng thÕ hÖ thø nhÊt th× hiÖn t−îng truyÒn lan ®a ®−êng ( nhiÒu tia sãng truyÒn theo c¸c ®−êng kh¸c nhau, hiÖn t−îng nµy cßn ®−îc gäi lµ hiÖn t−îng truyÒn lan nhiÒu tia) g©y ra nhiÒu hiÖn t−îng pha ®inh nghiªm träng. TÝnh nghiªm träng cña pha ®inh nhiÒu tia ®−îc gi¶m ®i trong ®iÒu chÕ b¨ng réng W-CDMA v× c¸c tÝn hiÖu truyÒn qua c¸c ®−êng kh¸c nhau ®−îc thu nhËn mét c¸ch ®éc lËp. Nh−ng hiÖn t−îng pha ®inh vÉn th−êng x¶y ra trong hÖ thèng nµy do kh«ng thÓ lo¹i bá hoµn toµn ®−îc hiÖn t−îng pha ®inh nhiÒu tia, v× khi hiÖn t−îng pha ®inh nhiÒu tia th−êng xuyªn x¶y ra th× bé gi¶i ®iÒu chÕ kh«ng thÓ xö lý tÝn hiÖu thu mét c¸ch ®éc lËp. Ph©n tËp lµ mét biÖn ph¸p tèt ®Ó lµm gi¶m pha ®inh, cã ba lo¹i ph©n tËp lµ ph©n tËp thêi gian, ph©n tËp tÇn sè vµ ph©n tËp kh«ng gian. Ph©n tËp thêi gian ®−îc thùc hiÖn nhê viÖc sö dông ph−¬ng ph¸p ®an xen vµ c¸c m· söa lçi (®· ®Ò cËp ë phÇn tr−íc). HÖ thèng W-CDMA thùc hiÖn ph©n tËp tÇn sè b»ng c¸ch tr¶i n¨ng l−îng tÝn hiÖu ra mét b¨ng tÇn réng trong khi pha ®inh lùa chän tÇn sè th−êng chØ cã ¶nh h−ëng trong mét ®é réng b¨ng tÇn 200300kHz. Ph©n tËp kh«ng gian hay ph©n tËp theo ®−êng truyÒn cã thÓ ®−îc thùc hiÖn theo ba c¸ch sau: - ThiÕt lËp nhiÒu ®−êng tÝn hiÖu (chuyÓn giao mÒm) ®Ó kÕt nèi m¸y di ®éng víi hai hoÆc nhiÒu BS. - Sö dông m«i tr−êng truyÒn lan ®a ®−êng nhê chøc n¨ng tr¶i phæ nh− m¸y thu quÐt (Rake receiver ) sÏ thu vµ tæ hîp c¸c tÝn hiÖu ph¸t víi c¸c thêi gian trÔ ph¸t kh¸c nhau. - §Æt nhiÒu anten t¹i BS. C¸c lo¹i ph©n tËp ®Ó n©ng cao chÊt l−îng cña hÖ thèng W- CDMA ®−îc tr×nh bµy trong h×nh 2.18 vµ ®−îc tãm t¾t nh− sau:

44

- Ph©n tËp thêi gian - Xen kÏ m·, m· ph¸t hiÖn vµ söa lçi. - Ph©n tËp tÇn sè - TÝn hiÖu b¨ng réng 5MHz . - Ph©n tËp kh«ng gian ( ph©n tËp theo ®−êng truyÒn ) - Sö dông hai anten thu t¹i BS, m¸y thu quÐt ®a ®−êng (RAKE) vµ kÕt nèi víi nhiÒu BS ( chuyÓn giao mÒm ).

5MHz

Ph©n tËp thêi gian

Ph©n tËp kh«ng gian

H×nh 2.18 C¸c lo¹i ph©n tËp trong W-CDMA Ph©n tËp anten (ph©n tËp kh«ng gian ) cã thÓ ®−îc ¸p dông dÔ dµng cho c¶ c¸c hÖ thèng FDMA vµ TDMA. Ph©n tËp theo thêi gian cã thÓ ®−îc ¸p dông ®èi víi tÊt c¶ c¸c hÖ thèng sè cã tèc ®é m· truyÒn dÉn cao ®¸p øng ®−îc yªu cÇu cho thñ tôc söa lçi. Nh−ng c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c chØ cã thÓ ®−îc ¸p dông dÔ dµng trong hÖ thèng WCDMA. Ph¹m vi réng cña ph©n tËp kh«ng gian (ph©n tËp theo ®−êng truyÒn ) cã thÓ ®−îc cung cÊp bëi ®Æc tÝnh duy nhÊt cña chuçi trùc tiÕp ë hÖ thèng W-CDMA vµ møc ®é ph©n tËp cao sÏ ®em l¹i chÊt l−îng tèt h¬n trong m«i tr−êng nhiÔu di ®éng (EMI) lín. Bé ®iÒu khiÓn ®a ®−êng t¸ch ra d¹ng sãng PN nhê sö dông bé t−¬ng quan song song. M¸y di ®éng sö dông ba bé t−¬ng quan, cßn BS sö dông bèn bé t−¬ng quan. M¸y thu cã bé t−¬ng quan song song gäi lµ m¸y thu quÐt (m¸y thu RAKE), nã t×m thu tÝn hiÖu qua mçi ®−êng, tæ hîp vµ gi¶i ®iÒu chÕ tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu thu ®−îc. HiÖn t−îng pha ®inh cã thÓ x¶y ra trong mçi tÝn hiÖu thu nh−ng kh«ng cã sù t−¬ng quan gi÷a c¸c

45

®−êng thu. V× vËy, tæ hîp cña c¸c tÝn hiÖu thu ®−îc cã ®é tin cËy rÊt cao,v× kh¶ n¨ng x¶y ra hiÖn t−îng pha ®inh ®ång thêi trong tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu thu lµ cùc kú thÊp. NhiÒu bé t¸ch t−¬ng quan cho phÐp th«ng tin ®ång thêi víi hai BS ®Ó qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm cã sù hç trî cña m¸y di ®éng cã thÓ thùc hiÖn ®−îc. PhÇn d−íi ®©y sÏ giíi thiÖu chi tiÕt h¬n vÒ hai kü thuËt ph©n tËp kh«ng gian ®−îc sö dông trong W-CDMA lµ kü thuËt thu RAKE vµ kü thuËt chuyÓn giao mÒm. 2.2.5.1 Kü thuËt thu RAKE Trong c¸c hÖ thèng tÕ bµo W- CDMA, ®−êng truyÒn tõ tr¹m gèc trong « tíi m¸y di ®éng ( h−íng ®i ) sö dông mét m¸y thu quÐt gåm c¸c bé t−¬ng quan (Correlator) song song ( trong nhiÒu tµi liÖu cßn gäi lµ finger) vµ ®−êng truyÒn tõ m¸y di ®éng ®Õn tr¹m gèc còng sö dông mét m¸y thu nh− vËy nh−ng cã sè bé t−¬ng quan song song nhiÒu h¬n. ThuËt ng÷ quÐt "n bé t−¬ng quan " (n-finger ), cho biÕt sè c¸c ®−êng truyÒn cã thÓ ®−îc tæng hîp lµ n. C¸c m¸y thu quÐt lµm nhiÖm vô ph¸t hiÖn vµ ®o c¸c th«ng sè cña c¸c tÝn hiÖu ®a ®−êng ®Ó cã thÓ ®−îc sö dông cho thu ph©n tËp hoÆc cho c¸c môc ®Ých chuyÓn giao vµ kÕt hîp c¸c ®−êng tÝn hiÖu mét c¸ch nhÊt qu¸n ( tøc lµ ®ång bé tÝn hiÖu) sau khi gi¶i ®iÒu chÕ mçi tÝn hiÖu truyÒn theo mét ®−êng riªng ( tæng hîp sau khi t¸ch sãng ). ViÖc t¸ch vµ ®o c¸c th«ng sè cña c¸c tÝn hiÖu ®a ®−êng ®−îc thùc hiÖn bëi mét " bé thu t×m kiÕm " (searcher receiver) ®· ®−îc lËp tr×nh ®Ó so s¸nh c¸c tÝn hiÖu thu víi c¸c phÇn cña c¸c m· PN kªnh I vµ kªnh Q. C¸c sãng nhiÒu tia tíi m¸y thu g©y ra hiÖn t−îng tù khuÕch ®¹i t¹o thµnh c¸c ®Ønh t−¬ng quan x¶y ra t¹i c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhau. Mét gi¸ trÞ biªn ®é cña ®Ønh tû lÖ víi ®−êng bao cña tÝn hiÖu trªn ®−êng truyÒn vµ thêi gian cña mçi ®Ønh liªn quan tíi tÝn hiÖu ®Õn ®Çu tiªn, nh÷ng yÕu tè nµy ®em l¹i mét phÐp ®o vÒ ®é trÔ cña ®−êng truyÒn. Bëi vËy, trong thiÕt kÕ tiªu chuÈn bao giê còng ®Ò cËp tíi viÖc x¸c ®Þnh bÊt cø ®−êng truyÒn nµo ®ang tån t¹i. V× tÊt c¶ c¸c tr¹m gèc sö dông cïng c¸c m· PN I vµ Q chØ kh¸c nhau vÒ bï pha cña m· nªn kh«ng chØ c¸c tÝn hiÖu ®a ®−êng mµ cßn c¶ c¸c tr¹m gèc kh¸c sÏ ®−îc ph¸t hiÖn bëi sù t−¬ng quan ( trong mét "cöa sæ t×m kiÕm " kh¸c nhau cña c¸c thêi ®iÓm ®Õn) víi c¸c phÇn trong c¸c m· t−¬ng øng víi c¸c tr¹m gèc ®· ®−îc chän. Nh− vËy, bé thu t×m kiÕm cã thÓ l−u gi÷ mét b¶ng c¸c tÝn hiÖu ®a ®−êng m¹nh vµ/hoÆc c¸c tÝn hiÖu tr¹m

46

gèc ®Ó cã thÓ kÕt hîp ph©n tËp hoÆc ®Ó cho c¸c môc ®Ých chuyÓn giao. §Ó h÷u dông, b¶ng nµy cÇn ph¶i ghi thêi gian ®Õn, c−êng ®é tÝn hiÖu vµ bï m· PN t−¬ng øng. Trªn ®−êng truyÒn vÒ, m¸y thu cña tr¹m gèc ®−îc Ên ®Þnh ®Ó b¸m theo mét m¸y ph¸t di ®éng nhÊt ®Þnh sö dông c¸c thêi ®iÓm ®Õn vµ chuçi bï 0 (zero-offset ) trªn kªnh m· I vµ Q ®Ó x¸c ®Þnh viÖc t×m kiÕm c¸c tÝn hiÖu di ®éng tõ c¸c thuª bao liªn l¹c víi tr¹m gèc ®ã. Bé thu t×m kiÕm t¹i tr¹m gèc cã thÓ nhËn biÕt tÝn hiÖu cña m¸y di ®éng cÇn thu b»ng chuçi bï m· PN dµi ngÉu nhiªn ho¸ duy nhÊt cña nã, tr−íc khi b¾t ®Çu qu¸ tr×nh truyÒn dÉn sè liÖu hoÆc tho¹i trªn ®−êng truyÒn mét ®o¹n bÝt më ®Çu ®Æc biÖt ®−îc sö dông cho môc ®Ých ®ã. Khi tiÕn hµnh cuéc gäi, bé thu t×m kiÕm cã kh¶ n¨ng gi¸m s¸t c−êng ®é cña c¸c tÝn hiÖu ®a ®−êng tõ m¸y di ®éng ®Õn tr¹m gèc vµ sö dông nhiÒu h¬n mét ®−êng nhê viÖc kÕt hîp ph©n tËp.

Bé thu t−¬ng quan 1

TrÔ

Bé thu t−¬ng quan 2

TrÔ

Bé thu t−¬ng quan 3

TrÔ

Bé tæng hîp

Bé thu t×m kiÕm

H×nh 2.19 M¸y thu quÐt (Rake receiver) 2.2.5.2 Kü thuËt chuyÓn giao mÒm Trong m«i tr−êng th«ng tin di ®éng, khi mét thuª bao di chuyÓn tõ vïng phñ sãng cña mét tr¹m gèc tíi vïng phñ sãng cña mét tr¹m gèc kh¸c, mét qu¸ tr×nh chuyÓn giao x¶y ra ®Ó chuyÓn tiÕp ®−êng th«ng tin tõ mét tr¹m gèc ®Õn tr¹m tiÕp theo. HÖ thèng W- CDMA hç trî c¸c qu¸ tr×nh chuyÓn giao kh¸c nhau. ë phÇn nµy chóng ta sÏ t×m hiÓu vÒ c¸c qu¸ tr×nh chuyÓn giao nµy, ®Æc biÖt lµ qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm (soft handoff) vµ chuyÓn giao rÊt mÒm (softer handoff) cïng víi t¸c dông chèng pha ®inh cña c¸c qu¸ tr×nh chuyÓn giao nµy.

47

Thø nhÊt lµ qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm (soft handoff). Trong phÇn tr−íc, chóng ta ®· ®Ò cËp ng¾n gän lµ W-CDMA sö dông chuyÓn giao mÒm trong ®ã trong thêi gian chuyÓn giao mét m¸y di ®éng ®ång thêi duy tr× liªn l¹c víi hai hoÆc ba tr¹m gèc. Khi m¸y di ®éng di chuyÓn tõ « hiÖn t¹i ( « nguån ) tíi « tiÕp theo (« ®Ých ), sù liªn l¹c trªn kªnh l−u l−îng ®−îc duy tr× ®ång thêi víi c¶ hai «. H×nh 2.20(a) vµ h×nh 2.20(b) minh ho¹ c¸c ®−êng truyÒn ®ång thêi trong thêi gian chuyÓn giao mÒm. Trªn ®−êng truyÒn ®i ( xem h×nh 2.20(a)), m¸y di ®éng sö dông m¸y thu quÐt ®Ó gi¶i ®iÒu chÕ hai tÝn hiÖu riªng biÖt tõ hai tr¹m gèc kh¸c nhau. Hai tÝn hiÖu ®−îc kÕt hîp ®Ó t¹o ra mét tÝn hiÖu tæng hîp cã chÊt l−îng tèt h¬n. Trªn ®−êng truyÒn vÒ ( xem h×nh 2.20(b)), tÝn hiÖu ph¸t tõ m¸y di ®éng ®−îc thu bëi c¶ hai tr¹m gèc. Hai « thùc hiÖn gi¶i ®iÒu chÕ tÝn hiÖu riªng biÖt vµ göi c¸c khung ®· gi¶i ®iÒu chÕ ph¶n håi vÒ trung t©m chuyÓn m¹ch di ®éng (MSC). MSC chøa mét bé lùa chän ®Ó lùa chän khung tèt nhÊt trong sè c¸c khung ®−îc göi ph¶n håi vÒ. Thø hai lµ qu¸ tr×nh chuyÓn giao rÊt mÒm ( softer handoff ). Lo¹i chuyÓn giao nµy diÔn ra khi mét m¸y di ®éng di chuyÓn gi÷a hai bé lùa chän kh¸c nhau trong cïng mét «. Trªn kªnh h−íng ®i, m¸y di ®éng thùc hiÖn cïng qu¸ tr×nh kÕt hîp nh− trong chuyÓn giao mÒm. Trong tr−êng hîp nµy, m¸y di ®éng sö dông bé thu quÐt cña nã ®Ó kÕt hîp c¸c tÝn hiÖu thu ®−îc tõ hai cung (sector) kh¸c nhau. Tuy nhiªn, trªn ®−êng truyÒn vÒ, hai cung trong cïng mét « thu ®ång thêi hai tÝn hiÖu tõ m¸y di ®éng. C¸c tÝn hiÖu ®−îc gi¶i ®iÒu chÕ vµ kÕt hîp trong « vµ chØ mét khung ®−îc göi trë l¹i MSC. Thø ba lµ qu¸ tr×nh chuyÓn giao cøng (hard handoff ). HÖ thèng W-CDMA sö dông hai lo¹i chuyÓn giao cøng. ChuyÓn giao W-CDMA tíi W-CDMA diÔn ra khi m¸y di ®éng ®ang chuyÓn tiÕp gi÷a hai sãng mang W-CDMA ( tøc lµ hai kªnh tr¶i phæ ®−îc tËp trung ë c¸c tÇn sè kh¸c nhau). Qu¸ tr×nh chuyÓn giao cøng nµy còng cã thÓ diÔn ra khi m¸y di ®éng chuyÓn tiÕp gi÷a hai hÖ thèng cña hai nhµ khai th¸c kh¸c nhau. §«i khi qu¸ tr×nh chuyÓn giao W-CDMA tíi W-CDMA ®−îc gäi lµ chuyÓn giao D tíi D. MÆt kh¸c, qu¸ tr×nh chuyÓn giao tõ hÖ thèng W-CDMA tíi hÖ thèng t−¬ng tù diÔn ra khi mét cuéc gäi W-CDMA ®−îc chuyÓn giao tíi mét m¹ng t−¬ng tù. Qu¸ tr×nh nµy cã thÓ x¶y ra khi m¸y di ®éng di chuyÓn vµo mét khu vùc mµ ë ®ã cã dÞch vô t−¬ng tù nh−ng kh«ng cã W-CDMA. §«i khi qu¸ tr×nh chuyÓn giao tõ hÖ thèng W-CDMA tíi hÖ thèng t−¬ng tù ®−îc gäi lµ chuyÓn giao D tíi A.

48

§−êng truyÒn ®i MSC

¤ nguån

¤ ®Ých M¸y di ®éng kÕt hîp hai tÝn hiÖu

(a) ChuyÓn giao mÒm gi÷a hai tr¹m gèc - ®−êng truyÒn ®i §−êng truyÒn vÒ MSC

Lùa chän khung tèt nhÊt

Khung ®· gi¶i ®iÒu chÕ

Bé chän

¤ ®Ých

Khung ®· gi¶i ®iÒu chÕ

¤ nguån M¸y di ®éng

(b) ChuyÓn giao mÒm gi÷a hai tr¹m gèc - ®−êng truyÒn vÒ H×nh 2.20 ChuyÓn giao mÒm gi÷a hai tr¹m gèc Tr−íc khi chóng ta miªu t¶ chi tiÕt qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm, cÇn l−u ý mét ®iÒu rÊt quan träng lµ mçi cung (sÐc t¬) trong mét hÖ thèng W-CDMA ®−îc ph©n biÖt víi mét cung kh¸c bëi kªnh hoa tiªu cña cung ®ã. Nh− tr×nh bµy trong h×nh 2.21, kªnh hoa tiªu lµ mét trong sè bèn kªnh l«gic trªn ®−êng truyÒn ®i: Hoa tiªu, t×m gäi, ®ång bé vµ l−u l−îng. Kªnh hoa tiªu cã nhiÖm vô nh− mét " ®Ìn hiÖu " ®èi víi mçi cung vµ trî gióp cho m¸y di ®éng trong viÖc t×m nhËn c¸c kªnh l«gic kh¸c trong cïng mét cung. Kh«ng cã th«ng tin ®−îc chøa ®ùng trong kªnh hoa tiªu ngoµi m· PN ng¾n víi mét chuçi bï (chuçi «pset) ®Æc tr−ng ®−îc Ên ®Þnh cho riªng cung ®ã. L−u ý lµ khi mét chuçi PN céng víi mét chuçi bï nã sÏ trë thµnh mét chuçi PN kh¸c vµ chuçi PN bï nµy lµ trùc giao víi chuçi PN gèc. M· PN ®−îc ph¸t trªn kªnh hoa tiªu sö dông ®Æc tÝnh nµy ®Ó ph©n biÖt b¶n th©n nã víi c¸c cung kh¸c vµ c¸c tr¹m gèc kh¸c. Chuçi bï

49

cña mét chuçi PN kÕt hîp víi mét cung riªng ®−îc chØ ®Þnh b»ng th«ng sè PILOT PN cho cung ®ã.

C«ng suÊt

Kªnh l−u l−îng K (cho thuª bao K)

Kªnh l−u l−îng 2 (cho thuª bao 2) Kªnh l−u l−îng 1 (cho thuª bao 1) Kªnh ®ång bé Kªnh t×m gäi Kªnh hoa tiªu TÇn sè

H×nh 2.21 TÝn hiÖu tr¶i phæ ë ®−êng truyÒn ®i trong W-CDMA Mét thuËt ng÷ ®Æc biÖt ®−îc sö dông ®Ó m« t¶ SNR cña kªnh hoa tiªu: n¨ng l−îng chÝp trªn mËt ®é nhiÔu hoÆc Ec/Io. N¨ng l−îng chÝp (n¨ng l−îng trªn mét chÝp) kh¸c víi n¨ng l−îng bÝt trong ®ã "c¸c chÝp" liªn quan tíi c¸c chuçi PN ®−îc tr¶i phæ. V× kh«ng cã th«ng tin b¨ng gèc chøa ®ùng trong kªnh hoa tiªu, nªn kªnh hoa tiªu kh«ng cã qu¸ tr×nh gi¶i tr¶i phæ vµ c¸c bÝt kh«ng ®−îc kh«i phôc. Do ®ã, ®Ó m« t¶ c−êng ®é tÝn hiÖu cña kªnh hoa tiªu, tû sè S/N (SNR) hoÆc Ec/Io ®−îc sö dông. L−u ý r»ng do kªnh hoa tiªu kh«ng ®−îc gi¶i tr¶i phæ nªn Ec/Io duy tr× d−íi møc 1 trong phÇn lín thêi gian. Trong vÝ dô sau ®©y, chóng ta sÏ xem xÐt qu¸ tr×nh chuyÓn giao tõ « nguån tíi « ®Ých. Trong viÖc qu¶n lý qu¸ tr×nh chuyÓn giao, m¸y di ®éng l−u gi÷ trong bé nhí cña nã bèn danh s¸ch riªng cña c¸c sÐc t¬ trong tr¹m gèc d−íi d¹ng c¸c tËp danh s¸ch. Cã bèn lo¹i tËp danh s¸ch lµ tËp ho¹t ®éng (active set), tËp dù tuyÓn (candidate set ), tËp l©n cËn ( neighbor set ) vµ tËp d− (remaining set). TËp ho¹t ®éng (A) chøa c¸c kªnh hoa tiªu cña c¸c sÐc t¬ ®ang th«ng tin víi m¸y di ®éng trªn c¸c kªnh l−u l−îng. TËp dù tuyÓn chøa c¸c kªnh hoa tiªu cã Ec/Io ®ñ lín ®Ó lµm cho chóng trë thµnh c¸c kªnh dù tuyÓn ( cã thÓ chän ) cho chuyÓn giao.TËp l©n cËn (N) chøa c¸c kªnh hoa tiªu n»m trong danh s¸ch kªnh l©n cËn ( l¸ng giÒng ) cña sÐc t¬ ®ang phôc vô th«ng tin cho m¸y di ®éng. TËp d− (R) chøa tÊt c¶ c¸c kªnh hoa tiªu cßn l¹i trong hÖ thèng ®èi víi tÇn sè

50

sãng mang W-CDMA, trõ c¸c kªnh hoa tiªu ®ang n»m trong c¸c tËp ho¹t ®éng, dù tuyÓn vµ l©n cËn. Nh− tr×nh bµy trong h×nh 2.22, m¸y di ®éng di chuyÓn tõ vïng phñ sãng cña « nguån A tíi vïng phñ sãng cña « ®Ých B. Sau ®©y lµ mét chuçi c¸c b−íc trong qu¸ tr×nh chuyÓn giao nµy: 1. ë ®©y m¸y di ®éng chØ ®ang ®−îc phôc vô bëi « A vµ tËp ho¹t ®éng cña nã chØ chøa kªnh hoa tiªu A. M¸y di ®éng ®o tû sè Ec/Io cña kªnh hoa tiªu B vµ nhËn thÊy nã lín h¬n T_ADD. M¸y di ®éng göi mét b¶n tin ®o c−êng ®é kªnh hoa tiªu vµ chuyÓn kªnh hoa tiªu B tõ tËp l©n cËn tíi tËp dù tuyÓn. 2. M¸y di ®éng thu ®−îc mét b¶n tin ®iÒu khiÓn chuyÓn giao tõ « A. B¶n tin ®iÒu khiÓn ®Ó m¸y di ®éng b¾t ®Çu th«ng tin trªn mét kªnh l−u l−îng míi víi « B. 3. M¸y di ®éng chuyÓn kªnh hoa tiªu B tõ tËp dù tuyÓn tíi tËp ho¹t ®éng. Sau khi chiÕm ®−îc kªnh l−u l−îng h−íng ®i ®· ®−îc chØ ®Þnh trong b¶n tin ®iÒu khiÓn chuyÓn giao, m¸y di sÏ ®éng göi mét b¶n tin hoµn thµnh chuyÓn giao. Lóc nµy tËp ho¹t ®éng chøa hai kªnh hoa tiªu. 4. M¸y di ®éng ph¸t hiÖn ra kªnh hoa tiªu A hiÖn ®· bÞ rít xuèng d−íi ng−ìng T_DROP. M¸y di ®éng khëi ®éng bé ®Õm thêi gian rít møc. 5. Bé ®Õm thêi gian rít møc ®¹t ®Õn gi¸ trÞ T_TDROP. M¸y di ®éng sÏ göi ®i mét b¶n tin ®o c−êng ®é kªnh hoa tiªu. 6. M¸y di ®éng nhËn ®−îc mét b¶n tin ®iÒu khiÓn chuyÓn giao. B¶n tin nµy chØ chøa «pset PN cña « B. ¤pset PN cña « A kh«ng cã trong b¶n tin nµy. 7. M¸y di ®éng chuyÓn kªnh hoa tiªu A tõ tËp ho¹t ®éng tíi tËp l©n cËn vµ nã göi ®i mét b¶n tin hoµn thµnh chuyÓn giao. Cã mét ph−¬ng ph¸p kh¸c cã thÓ kÝch ho¹t qu¸ tr×nh ph¸t b¶n tin ®o c−êng ®é kªnh hoa tiªu bëi m¸y di ®éng. NÕu c−êng ®é cña mét kªnh hoa tiªu trong tËp dù tuyÓn v−ît qu¸ c−êng ®é cña mét kªnh hoa tiªu trong tËp ho¹t ®éng bëi sù so s¸nh ng−ìng T COMP x 0,5 dB gi÷a tËp ho¹t ®éng víi tËp dù tuyÓn, th× m¸y di ®éng sÏ göi b¶n tin ®o c−êng ®é kªnh hoa tiªu.

51

¤ nguån A

1 kªnh hoa tiªu (A) trong tËp ho¹t ®éng

¤ ®Ých B MS

2 kªnh hoa tiªu (A&B) trong tËp ho¹t ®éng *

1 kªnh hoa tiªu (B) trong tËp ho¹t ®éng

Kho¶ng c¸ch

* M¸y di ®éng trong tr¹ng th¸i chuyÓn giao H×nh 2.22 Qu¸ tr×nh chuyÓn giao. 2.3 C¸c c«ng nghÖ ®Ó t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒn trong W- CDMA

W-CDMA cã mét giao diÖn v« tuyÕn cho phÐp øng dông c¸c thiÕt bÞ triÖt nhiÔu vµ c¸c c«ng nghÖ thu vµ ph¸t ph©n tËp dµn anten thÝch øng ®Ó t¨ng h¬n n÷a dung l−îng truyÒn dÉn trong t−¬ng lai. ë ®−êng lªn, viÖc gi¶m MAI vµ MPI lµ rÊt quan träng ®Ó t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒn, kÕt hîp víi viÖc sö dông TPC nhanh-mét biÖn ph¸p hiÖu qu¶ nh»m gi¶m c«ng suÊt ph¸t cña MS ®Ó kÐo dµi tuæi thä cña pin vµ më réng vïng phñ sãng. MÆt kh¸c, ë ®−êng xuèng, yªu cÇu t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒn m¹nh h¬n ë ®−êng lªn v× viÖc t¶i xuèng (downloading) sè liÖu tèc ®é cao trªn Internet vµ c¸c dÞch vô qu¶ng b¸ ch¾c ch¾n sÏ ®−îc øng dông réng r·i. C¸c m· OVSF cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó ®¹t ®−îc tÝnh trùc giao trong cïng mét ®−êng truyÒn, nh−ng MPI tõ c¸c thuª bao tèc ®é cao sÏ g©y nhiÔu cùc kú lín ®Õn c¸c thuª bao tèc ®é thÊp (vÝ dô nh− th«ng tin tho¹i). Do ®ã, viÖc t¨ng h¬n n÷a dung l−îng ë ®−êng truyÒn xuèng lµ mét nhiÖm vô rÊt quan träng. C¸c c«ng nghÖ ®Ó thùc hiÖn ®iÒu nµy bao gåm c«ng nghÖ sö dông c¸c thiÕt bÞ triÖt nhiÔu (thiÕt bÞ triÖt nhiÔu ®a ®−êng) hoÆc c«ng nghÖ thu ph©n tËp dµn anten thÝch øng trong MS vµ c«ng nghÖ ph©n tËp ph¸t dµn anten thÝch øng ë BS. Trong sè ®ã, c«ng nghÖ ph©n tËp ph¸t dµn anten thÝch øng lµ mét c«ng nghÖ cã tÝnh

52

thùc tÕ vµ hiÖu qu¶ ®Ó t¨ng h¬n n÷a dung l−îng ®−êng truyÒn xuèng, nã kh«ng yªu cÇu ph¶i thay ®æi ®¸ng kÓ chøc n¨ng cña MS vµ cã thÓ ®−îc thùc hiÖn qua viÖc xö lý phÇn ph¸t t¹i phÝa BS. 2.3.1 ThiÕt bÞ triÖt nhiÔu 2.3.1.1 ThiÕt bÞ triÖt nhiÔu nhiÒu tÇng C¸c c«ng nghÖ hiÖu qu¶ ®Ó gi¶m MAI vµ MPI trong qu¸ tr×nh thu tÝn hiÖu ®−êng lªn t¹i BS gåm cã thiÕt bÞ triÖt nhiÔu vµ t¸ch sãng nhiÒu thuª bao hay cßn gäi lµ t¸ch sãng ®a thuª bao (MUD). §· cã rÊt nhiÒu b¸o c¸o nghiªn cøu vµ kÕt qu¶ ph¸t triÓn vÒ c¸c c«ng nghÖ nµy. H×nh 2.23 tr×nh bµy sù ph©n lo¹i c¸c thiÕt bÞ triÖt nhiÔu. Qu¸ tr×nh thu tÝn hiÖu cña mét thuª bao ®¬n kh«ng cÇn c¸c m· tr¶i phæ hoÆc th«ng tin vÒ tÝn hiÖu thu tõ c¸c thuª bao kh¸c. Bé läc trùc giao ®· ®−îc biÕt ®Õn do nã thùc hiÖn viÖc cËp nhËt b»ng c¸ch sö dông thuËt to¸n lçi b×nh ph−¬ng trung b×nh (ph−¬ng sai) cùc tiÓu ( MMSE) nhê ®ã b¶n sao m· tr¶i phæ ®−îc sö dông cho viÖc gi¶i tr¶i phæ sÏ trùc giao víi m· tr¶i phæ cña c¸c tÝn hiÖu ë c¸c thuª bao kh¸c (bao gåm c¶ c¸c tÝn hiÖu ®a ®−êng). MÆc dï bé läc trùc giao cã cÊu h×nh ®¬n gi¶n h¬n cÊu h×nh thu tÝn hiÖu cña nhiÒu thuª bao ®−îc bµn ®Õn ë phÇn sau, nh−ng vÊn ®Ò lµ bé läc nµy kh«ng thÓ øng dông ®−îc cho c¸c m· ngÉu nhiªn cã chu kú t−¬ng t¸c dµi h¬n ®é dµi cña ký hiÖu (c¸c m· dµi). Ng−îc l¹i, kü thuËt thu tÝn hiÖu cña nhiÒu thuª bao sö dông c¸c tÝn hiÖu thu vµ chuçi sè liÖu gi¶i m· cña c¸c thuª bao ®Ó gi¶m nhiÔu tõ c¸c thuª bao kh¸c theo c¸ch xö lý phô thuéc lÉn nhau, ®ã lµ mét ph−¬ng ph¸p phï hîp cho qu¸ tr×nh thu bëi BS. M¹ch gi¶i t−¬ng quan tÝnh to¸n ma trËn nghÞch ®¶o cña ma trËn t−¬ng quan chÐo cña m· tr¶i phæ sö dông cho thuª bao vµ nh©n nã víi c¸c tÝn hiÖu cña c¸c thuª bao sau khi gi¶i tr¶i phæ. MÆc dï ph−¬ng ph¸p nµy kh«ng chÞu t¸c ®éng bëi qu¸ tr×nh −íc tÝnh kªnh, nh−ng qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ma trËn nghÞch ®¶o vÉn trë nªn cùc kú phøc t¹p khi sè thuª bao t¨ng. Mét trong sè nh÷ng ph−¬ng ph¸p ®−îc ®Ò xuÊt lµ sö dông thiÕt bÞ triÖt nhiÔu nhiÒu tÇng (MSIC), thiÕt bÞ nµy t¹o ra b¶n sao MAI vµ MPI t¹i phÝa thu dùa trªn ®−êng bao phøc hîp pha ®inh thu −íc tÝnh theo tÝn hiÖu thu cña nhiÒu thuª bao vµ d÷ liÖu quyÕt ®Þnh, sau ®ã lo¹i bá chóng khái tÝn hiÖu thu ®Ó t¨ng SIR vµ c¶i thiÖn c¸c ®Æc tÝnh thu. MSIC gi¶m liªn tôc nhiÔu cña c¸c thuª bao kh¸c trong c¸c tÇng vµ lµ mét gi¶i ph¸p thùc tÕ. HiÖu suÊt cña MISC phô thuéc vµo ®é chÝnh x¸c cña m¸y thu trong kh¶ n¨ng t¹o ra b¶n sao cña c¸c tÝn hiÖu nhiÔu tõ c¸c thuª bao kh¸c. Do ®ã, ®¹t ®−îc qu¸

53

tr×nh −íc tÝnh kªnh víi ®é chÝnh x¸c cao vµ gi¶m c¸c lçi d÷ liÖu liÖu quyÕt ®Þnh trong c¸c kªnh pha ®inh ®a ®−êng ( pha ®inh nhiÒu tia) thùc tÕ lµ vÊn ®Ò rÊt quan träng. ThiÕt bÞ triÖt nhiÔu T¸ch thuª bao ®¬n Bé läc trùc giao

TuyÕn tÝnh T¸ch t−¬ng quan

T¸ch nhiÒu thuª bao

Phi tuyÕn

Bé triÖt nhiÔu nhiÒu tÇng

H×nh 2.23 Ph©n lo¹i c¸c thiÕt bÞ triÖt nhiÔu DS-CDMA Mét gi¶i ph¸p ®· ®−îc t¸n thµnh lµ sö dông thiÕt bÞ triÖt nhiÔu nhiÒu tÇng nhÊt qu¸n (COMSIC), thiÕt bÞ nµy cËp nhËt liªn tôc gi¸ trÞ −íc tÝnh kªnh ë mçi tÇng sö dông c¸c ký hiÖu hoa tiªu. COMSIC cËp nhËt liªn tôc gi¸ trÞ −íc tÝnh kªnh ®Ó chuçi tÝn hiÖu cã SIR tèt h¬n, trong ®ã nhiÔu ®−îc lo¹i bá t¹i mçi tÇng sö dông c¸c ký hiÖu hoa tiªu (trong tr−êng hîp lý t−ëng, viÖc lo¹i bá MAI sÏ lo¹i bá tÊt c¶ trõ c¸c tÝn hiÖu cña thuª bao). ViÖc cËp nhËt nµy cßn nh»m t¨ng ®é chÝnh x¸c trong qu¸ tr×nh −íc tÝnh kªnh vµ nhê ®ã c¶i thiÖn ®é chÝnh x¸c trong viÖc t¹o ra c¸c b¶n sao cña nhiÔu, gióp n©ng cao hiÖu qu¶ cña viÖc gi¶m nhiÔu vµ t¨ng dung l−îng ®−êng truyÒn. COMSIC cã thÓ ®−îc chia thµnh hai lo¹i: lo¹i nèi tiÕp (cßn ®−îc gäi lµ lo¹i liªn tôc) vµ lo¹i song song. H×nh 2.24a vµ 2.24b minh häa s¬ ®å khèi t−¬ng øng cña COMSIC lo¹i nèi tiÕp vµ lo¹i song song. C¶ hai lo¹i COMSIC ®Òu bao gåm c¸c khèi t¹o nhiÔu vµ −íc tÝnh kªnh nhiÒu tÇng (CEIGUs), khèi nµy thùc hiÖn xö lý −íc tÝnh kªnh trªn mçi ®−êng thuª bao, kÕt hîp c¸c tÝn hiÖu thu RAKE, quyÕt ®Þnh d÷ liÖu vµ t¹o ra c¸c b¶n sao cña nhiÔu. §Çu tiªn COMSIC lo¹i nèi tiÕp sÏ ®o SIR thu ®−îc t¹i ®Çu ra MF vµ xÕp h¹ng c¸c thuª bao dùa trªn SIR thu ®−îc theo thø tù gi¶m dÇn. CEIGU thùc hiÖn gi¶i ®iÒu chÕ vµ t¹o ra c¸c b¶n sao cña nhiÔu theo thø tù nµy, b¾t ®Çu tõ c¸c thuª bao cã thø h¹ng cao h¬n cã SIR thu lín h¬n. Gi¶ sö r»ng sè thuª bao lµ K vµ sè c¸c CEIGU trong mçi tÇng còng lµ K. TÝn hiÖu thu MF ë ®−êng truyÒn thø l ( 1 ≤ l ≤ Lk) cña thuª bao thø k ( 1≤ k ≤ K) trong ∧

tÇng thø p ( 1 ≤ p ≤ P ) lµ I(p) k,l , vµ gi¸ trÞ −íc tÝnh ®−îc lµ I (p)k,l. Trong tÇng ®Çu tiªn, b¶n sao nhiÔu cña c¸c thuª bao cã thø h¹ng cao h¬n cña thuª bao ®ang chiÕm kªnh

54

∧

I

(p) k,l

sÏ ®−îc lo¹i khái chuçi tÝn hiÖu thu vµ lo¹i khái tÝn hiÖu ®Çu vµo CEIGU cña thuª

bao ®ang chiÕm kªnh. TÝn hiÖu ®Çu vµo CEIGU cña thuª bao cã thø h¹ng thÊp nhÊt lµ tÝn hiÖu cßn l¹i sau khi lo¹i bá c¸c b¶n sao nhiÔu cña tÊt c¶ c¸c thuª bao ra khái tÝn hiÖu thu. Trong c¸c tÇng tiÕp theo, c¸c b¶n sao nhiÔu cña c¸c thuª bao kh¸c cã thø h¹ng cao h¬n thø h¹ng cña thuª bao ®ang chiÕm kªnh ®· ®−îc t¹o ra trong tÇng nµy sÏ ®−îc lo¹i khái chuçi tÝn hiÖu thu, ng−îc l¹i c¸c b¶n sao nhiÔu cña c¸c thuª bao cã thø h¹ng thÊp h¬n thuª bao ®ang chiÕm kªnh ®· ®−îc t¹o ra trong c¸c tÇng tr−íc sÏ ®−îc lo¹i bá t¹i chÝnh tÇng ®ang xÐt. B»ng c¸ch ®ã c¸c b¶n sao nhiÔu ®−îc t¹o ra cã sù tham chiÕu tíi ®Þnh thêi thu cña mçi ®−êng thu tæ hîp RAKE ®−îc −íc tÝnh bëi m¸y thu, gi¸ trÞ −íc tÝnh kªnh vµ d÷ liÖu quyÕt ®Þnh. Tuy nhiªn, c¸c b¶n sao nhiÔu còng bÞ ¶nh h−ëng xÊu bëi lçi, ®Æc biÖt lµ khi chóng ®· ®−îc t¹o ra víi c¸c lçi trong gi¸ trÞ −íc tÝnh kªnh. Do ®ã, mét gi¸ trÞ ®iÒu chØnh t¶i thùc tÕ nhá h¬n 1 ®−îc gäi lµ hÖ sè t¶i träng chèng nhiÔu (IRW) βp, ®−îc lÊy ra tõ b¶n sao tÝn hiÖu nhiÔu, gi¸ trÞ nµy ®−îc sö dông ®Ó lµm gi¶m ¶nh h−ëng cña c¸c lçi trong qu¸ tr×nh −íc tÝnh kªnh trong viÖc t¹o ra b¶n sao tÝn hiÖu nhiÔu vµ c¶i thiÖn c¸c ®Æc tÝnh BER trong COMSIC. Ng−îc l¹i, COMSIC d¹ng song song thùc hiÖn gi¶i ®iÒu chÕ vµ t¹o ra c¸c b¶n sao nhiÔu cho tÊt c¶ c¸c thuª bao theo c¸ch song song (®ång thêi). Trong tÇng ®Çu tiªn, tÝn hiÖu thu sÏ ®−îc ®−a th¼ng ®Õn CEIGU nh− trong tr−êng hîp thu RAKE dùa trªn MF. Trong c¸c tÇng tiÕp ∧

theo cña CEIGU, c¸c b¶n sao nhiÔu cña tÊt c¶ c¸c thuª bao kh¸c I (p-1)k,l ®· t¹o ra trong tÇng tr−íc ®ã sÏ ®−îc tham chiÕu víi c¸c tÝn hiÖu thu ®· ®−îc ®iÒu chØnh bëi hÖ sè IRW βp vµ c¸c tÝn hiÖu kÕt qu¶ sÏ ®−îc ®−a vµo. Nh− ®· gi¶i thÝch ë phÇn tr−íc, COMSIC d¹ng nèi tiÕp lÊy ra c¸c b¶n sao tÝn hiÖu nhiÔu cña c¸c thuª bao cã thø h¹ng cao h¬n thuª bao ®ang chiÕm dông kªnh tõ c¸c tÝn hiÖu thu ë ngay trong tÇng ®Çu tiªn, ®iÒu nµy cho phÐp t¹o ra c¸c b¶n sao nhiÔu cã ®é chÝnh x¸c cao h¬n so víi COMSIC d¹ng song song. V× thÕ, víi gi¶ thiÕt sè tÇng lµ b»ng nhau th× COMSIC d¹ng nèi tiÕp cã thÓ ®¶m b¶o c¸c ®Æc tÝnh BER cao h¬n so víi d¹ng song song. H¹n chÕ cña COMSIC d¹ng nèi tiÕp lµ nã ph¶i chÞu sù gia t¨ng ®¸ng kÓ thêi gian trÔ trong qu¸ tr×nh gi¶i ®iÒu chÕ khi sè thuª bao t¨ng v× nã thùc hiÖn gi¶i ®iÒu chÕ vµ t¹o ra c¸c b¶n sao nhiÔu theo trËt tù gi¶m dÇn cña c«ng suÊt thu. Khi c©n nh¾c ®Õn thêi gian trÔ trong qu¸ tr×nh gi¶i ®iÒu chÕ th× COMSIC d¹ng song song cã tÝnh thùc tÕ h¬n d¹ng nèi tiÕp.

55

Bé läc thÝch øng TÝn hiÖu thu tõ Anten

M¹ch ph¸t hiÖn møc

XÕp h¹ng kªnh TrÔ TÇng thø hai

TrÔ TÇng thø nhÊt TrÔ

TrÔ

Tíi tÇng tiÕp theo

CEIGU cho thuª bao 1

CEIGU cho thuª bao 1

CEIGU cho thuª bao K

CEIGU cho thuª bao K

(a) Lo¹i nèi tiÕp TÝn hiÖu thu tõ Anten

Tíi tÇng tiÕp theo TrÔ

TrÔ TÇng thø nhÊt

TÇng thø hai CEIGU cho thuª bao 1

CEIGU cho thuª bao 1

CEIGU cho thuª bao K

CEIGU cho thuª bao K

(b) Lo¹i song song

H×nh 2.24 CÊu h×nh cña thiÕt bÞ triÖt nhiÔu nhiÒu tÇng 2.3.1.2 ThiÕt bÞ triÖt nhiÔu nhiÒu tÇng −íc tÝnh kªnh t−¬ng t¸c Nh− ®· ®Ò cËp ë trªn, COMSIC d¹ng song song ph¶i t¹o ra c¸c b¶n sao nhiÔu dùa trªn viÖc thu MF vµ kh«ng cã bÊt cø qu¸ tr×nh lo¹i bá nhiÔu nµo ë tÇng ®Çu tiªn. Do ®ã, ®é chÝnh x¸c trong c¸c b¶n sao nhiÔu ®−îc t¹o ra bëi COMSIC d¹ng song song lµ kÐm h¬n COMSIC d¹ng nèi tiÕp, v× sù chÝnh x¸c trong qu¸ tr×nh −íc tÝn kªnh lµ thÊp h¬n vµ cã nhiÒu lçi trong viÖc quyÕt ®Þnh sè liÖu h¬n. Mét gi¶i ph¸p ®· ®−îc ®Ò xuÊt ®Ó gióp cho c¸c b¶n sao nhiÔu ®−îc t¹o ra bëi COMSIC d¹ng song song cã cïng ®é chÝnh x¸c

56

nh− ®−îc t¹o ra bëi COMSIC d¹ng nèi tiÕp ®ã lµ thùc hiÖn −íc tÝnh kªnh t−¬ng t¸c vµ quyÕt ®Þnh sè liÖu trong mçi tÇng sö dông c¸c ký hiÖu hoa tiªu vµ c¸c ký hiÖu sè liÖu ph¶n håi quyÕt ®Þnh cho COMSIC d¹ng song song. H×nh 2.25 minh häa cÊu h×nh cña CEIGU thùc hiÖn −íc tÝnh kªnh t−¬ng t¸c sö dông c¸c ký hiÖu hoa tiªu vµ sè liÖu ph¶n håi quyÕt ®Þnh tr−íc hoÆc sau qu¸ tr×nh gi¶i m· söa lçi. C¸c tÝn hiÖu ®Çu vµo MF TÝn hiÖu ®Çu vµo CEIGU ®èi víi Anten

KÕt hîp RAKE

§−êng §−êng

Sè liÖu

Gi¶i ®an xen

Gi¶i m· thuËt to¸n Viterbi

Bé −íc tÝnh kªnh

S¾p xÕp l¹i

§äc sè liÖu

M· ho¸ vµ ®an xen l¹i

C¸c b¶n sao nhiÔu cña mçi ®−êng truyÒn

H×nh 2.25 CÊu h×nh cña CEIGU ®Ó −íc tÝnh kªnh t−¬ng t¸c thu ®−îc qua h−íng truyÒn lan ®a ®−êng ®Çu tiªn cña thuª bao thø k trong tÇng thø p lµ c¸c tÝn hiÖu thu trong ®ã c¸c b¶n sao nhiÔu cña tÊt c¶ c¸c thuª bao kh¸c vµ c¸c b¶n sao nhiÔu cña c¸c tÝn hiÖu thu ®a ®−êng kh¸c tÝn hiÖu cña thuª bao ®ang chiÕm kªnh ®Òu ®−îc lo¹i bá. §Çu tiªn, qu¸ tr×nh −íc tÝnh kªnh ®−îc thùc hiÖn trªn mçi ®−êng sö dông c¸c ký hiÖu hoa tiªu ®−îc ®−a qua khèi kÕt hîp tÝn hiÖu thu RAKE. C¸c tÝn hiÖu ®· kÕt hîp RAKE ®−îc gi¶i xen kÏ vµ sau ®ã ®−îc gi¶i m· s÷a lçi. B−íc thø hai, sè liÖu quyÕt ®Þnh nhÞ ph©n sau khi gi¶i m· söa lçi ®−îc ®−a tíi m· hãa söa lçi vµ thùc hiÖn xen kÏ l¹i (m· hãa kªnh). Chuçi sè liÖu ra ®−îc sö dông ®Ó lÊy ra c¸c thµnh phÇn ®iÒu chÕ sè liÖu trong c¸c tÝn hiÖu ®Çu ra MF ( gi¶i ®iÒu chÕ). C¸c ký hiÖu sè liÖu tin tøc ®−îc céng víi c¸c ký hiÖu hoa tiªu ®Ó thùc hiÖn −íc tÝnh kªnh l¹i vµ sÏ ®−îc sö dông trong qu¸ tr×nh −íc tÝnh kªnh ®Ó t¹o ra c¸c b¶n sao nhiÔu vµ kÕt hîp RAKE. ViÖc lÆp l¹i qu¸ tr×nh −íc tÝnh kªnh cïng víi sö dông c¸c ký hiÖu hoa tiªu vµ chuçi sè liÖu ph¶n håi quyÕt ®Þnh sau khi gi¶i m· söa lçi sÏ h¹n chÕ tèi thiÓu c¸c lçi quyÕt ®Þnh, n©ng cao ®é chÝnh x¸c trong qu¸ tr×nh −íc tÝnh kªnh, gióp c¶i thiÖn triÖt ®Ó ®é chÝnh x¸c trong viÖc t¹o ra c¸c b¶n sao nhiÔu. ViÖc sö dông c¸c ký hiÖu sè liÖu quyÕt ®Þnh thö nghiÖm sau

57

khi kÕt hîp tÝn hiÖu thu RAKE lµm cho thêi gian trÔ trong qu¸ tr×nh xö lý tÝn hiÖu ng¾n h¬n khi sö dông sè liÖu quyÕt ®Þnh sau khi gi¶i m· s÷a lçi, nh−ng c¸c ®Æc tÝnh chèng nhiÔu sÏ bÞ gi¶m do cã nhiÒu lçi quyÕt ®Þnh sè liÖu. ViÖc øng dông qu¸ tr×nh −íc tÝnh kªnh t−¬ng t¸c trªn COMSIC d¹ng song song kÕt hîp víi sö dông c¸c ký hiÖu hoa tiªu vµ sè liÖu ph¶n håi quyÕt ®Þnh sau khi gi¶i m· söa lçi cho phÐp ®¹t ®−îc hiÖu qu¶ chèng nhiÔu t−¬ng ®−¬ng vµ thêi gian trÔ trong qu¸ tr×nh gi¶i ®iÒu chÕ ng¾n h¬n so víi COMSIC d¹ng nèi tiÕp. H×nh 2.26 cho thÊy sè thuª bao ®−îc chuÈn ho¸ bëi ®é lîi xö lý Pg øng víi tû sè Eb/N0 t¹i BER = 10-3 khi sö dông COMSIC d¹ng song song ba tÇng cã −íc tÝnh kªnh t−¬ng t¸c. Gi¶ sö kiÓu truyÒn lan sãng lµ hai ®−êng cã c«ng suÊt trung b×nh b»ng nhau vµ chÞu ¶nh h−ëng cña pha ®inh r¬ le ( Rayleigh fading) ®éc lËp t¹i tÇn sè fD = 80 Hz. §Ó so s¸nh, h×nh vÏ còng minh ho¹ c¸c ®Æc tÝnh cña ph−¬ng ph¸p thu kÕt hîp RAKE dùa trªn MF sö dông ph©n tËp kh«ng gian hai ®−êng. H×nh vÏ cho thÊy r»ng trong mét m«i tr−êng cã c«ng suÊt t¹p ©m thùc tÕ, c¸c ¶nh h−ëng cña COMSIC bÞ giíi h¹n trong viÖc t¨ng dung l−îng, ng−îc l¹i trong c¸c vïng cã c«ng suÊt nhiÔu cao h¬n vµ tû sè Eb/N0 lín th× dung l−îng cã thÓ t¨ng ®−îc rÊt nhiÒu. Lo¹i COMSIC t¹o ra c¸c b¶n sao nhiÔu dùa trªn qu¸ tr×nh −íc tÝnh kªnh chØ sö dông c¸c ký hiÖu hoa tiªu cã thÓ lµm t¨ng dung l−îng lªn xÊp xØ 1,6 lÇn so víi ph−¬ng ph¸p thu kÕt hîp RAKE dùa trªn MF. Lo¹i COMSIC cã −íc tÝnh kªnh t−¬ng t¸c ( hÖ sè t−¬ng t¸c = 2) kÕt hîp víi sö dông sè liÖu quyÕt ®Þnh sau khi gi¶i m· söa lçi céng thªm víi sö dông c¸c ký hiÖu hoa tiªu cã thÓ lµm t¨ng dung l−îng lªn kho¶ng 2,5 lÇn so víi ph−¬ng ph¸p thu kÕt hîp RAKE dùa trªn MF.

58

ICE sau khi gi¶i m· FEC (R=2) ICE sau khi kÕt hîp RAKE (R=2)

RAKE dùa trªn MF

Riªng tÝn hiÖu hoa tiªu

COMSIC lo¹i song song TÇng thø 3 Cã sö dông TPC vµ ph©n tËp kh«ng gian

Møc ph¸t Eb/No trung b×nh theo yªu cÇu (dB) ®Ó ®¹t BER = 10-3

H×nh 2.26 C¸c ®Æc tÝnh dung l−îng cña mét « ®éc lËp sö dông COMSIC d¹ng song song 2.3.2 Ph©n tËp dµn anten thÝch øng Nh− tr×nh bµy trong h×nh 2.27, ph©n tËp dµn anten thÝch øng bao gåm viÖc l¾p mét m¸y thu ph¸t cho dµn anten thÝch øng trong BS vµ nh©n c¸c tÝn hiÖu thu ®−îc tõ c¸c anten ®−êng lªn víi c¸c hÖ sè t¶i träng tèi −u sau ®ã kÕt hîp c¸c tÝn hiÖu l¹i. Ph−¬ng ph¸p nµy ®em l¹i mét mÉu bøc x¹ ®Þnh h−íng cã mét bóp sãng chÝnh ë h−íng mµ c¸c tÝn hiÖu cÇn thu ®Õn vµ mét chïm sãng ë h−íng mµ c¸c sãng nhiÔu ®Õn nh»m lµm v« hiÖu c¸c sãng nhiÔu, cho phÐp t¨ng tèi ®a SIR thu. Nhê ph−¬ng ph¸p nµy gióp lµm gi¶m MAI vµ t¨ng dung l−îng hÖ thèng ë ®−êng lªn. ë ®−êng xuèng, ph−¬ng ph¸p nµy bao gåm viÖc nh©n hÖ sè t¶i träng anten ph¸t ®· ®−îc t¹o ra mét c¸ch thÝch hîp t¹i BS cho mçi thuª bao víi c¸c tÝn hiÖu ph¸t cña mçi thuª bao, nh»m t¹o ra mét bóp sãng chÝnh ë h−íng cã c¸c tÝn hiÖu cÇn thu cña thuª bao vµ thùc hiÖn truyÒn theo c¸ch gi¶m nhiÔu ë h−íng cña c¸c thuª bao kh¸c. §iÒu nµy cho phÐp t¨ng dung l−îng hÖ thèng ë ®−êng xuèng.

59

Nót B Thuª bao tèc ®é cao Thuª bao tèc ®é thÊp

H×nh 2.27 Nguyªn lý cña ph−¬ng ph¸p ph©n tËp dµn anten thÝch øng 2.3.2.1 CÊu h×nh ph©n tËp dµn anten thÝch øng Ph©n tËp dµn anten thÝch øng lµ mét c«ng nghÖ xö lý qu¸ tr×nh thu thÝch øng (®−êng lªn) vµ ph¸t thÝch øng ( ®−êng xuèng) t¹i BS vµ ®−îc x©y dùng theo c¸ch ®Ó cã thÓ øng dông ®−îc cho giao diÖn v« tuyÕn W-CDMA ®−îc qui ®Þnh bëi 3 GPP. Ph©n tËp ph¸t dµn anten thÝch øng (AAA-TD) t¹o ra hÖ sè t¶i träng anten ph¸t b»ng c¸ch thùc hiÖn theo hÖ sè t¶i träng anten thu ®· t¹o ra t¹i khèi thu BS: (1) KiÓm ®Þnh m¹ch RF, thùc hiÖn bï c¸c ®é lÖch biªn ®é vµ pha gi÷a c¸c nh¸nh trong c¸c m¹ch thu ph¸t RF vµ (2) kiÓm ®Þnh tÇn sè sãng mang, thùc hiÖn bï cho nh÷ng gi¸ trÞ xª dÞch trong hÖ sè t¶i träng cña anten ph¸t ë h−íng bóp sãng chÝnh vµ bóp sãng v« hiÖu g©y ra bëi sù kh¸c nhau trong tÇn sè sãng mang gi÷a ®−êng lªn vµ ®−êng xuèng ( ®Æc biÖt trong FDD, tÇn sè sãng lµ kh«ng gièng nhau ®èi víi ®−êng lªn vµ ®−êng xuèng). H×nh 2.28 tr×nh bµy cÊu h×nh khèi cña BS thùc hiÖn ph©n tËp thu vµ ph¸t dµn anten thÝch øng. C¸c tÝn hiÖu thu ®−îc bëi mçi anten ë ®−êng lªn ®−îc giíi h¹n vÒ ®é réng b¨ng tÇn vµ ®−îc khuyÕch ®¹i nhê mét m¹ch thu RF vµ sau ®ã ®−îc ®iÒu chØnh hÖ sè t¶i träng b»ng hÖ sè t¶i anten thu phøc hîp vµ ®−îc kÕt hîp t¹i khèi thu ph©n tËp dµn anten thÝch øng nhÊt qu¸n (CAAAD). Sau ®ã tÝn hiÖu sÏ ®−îc ®−a tíi qu¸ tr×nh −íc tÝnh c¸c dao ®éng vÒ pha vµ biªn ®é g©y ra bëi pha ®inh trong mçi ®−êng truyÒn vµ kÕt hîp RAKE. Sau ®ã, c¸c tÝn hiÖu ®· kÕt hîp RAKE ®−îc ®−a tíi phÇn gi¶i xen kÏ vµ gi¶i m· s÷a lçi ®Ó kh«i phôc chuçi sè liÖu ph¸t. MÆt kh¸c, t¹i khèi m¸y ph¸t cña BS, c¸c tÝn hiÖu sÏ ®−îc m· ho¸ kªnh (FEC), xen kÏ, ®iÒu chÕ QPSK vµ nh©n víi c¸c hÖ sè t¶i träng anten ph¸t phøc hîp råi ®−a ®Õn qu¸ tr×nh tr¶i phæ. Sau ®ã, tÝn hiÖu sÏ ®−îc ®æi tÇn vµ khuyÕch ®¹i t¹i khèi ph¸t RF ®Ó ph¸t ®i.

60

Nh− ®· tr×nh bµy trong h×nh 2.28, c¸c hÖ sè t¶i träng anten thu ®−îc t¹o ra trong khèi thu CAAAD bÞ ¶nh h−ëng bëi c¸c dao ®éng vµ pha vµ biªn ®é gi÷a c¸c nh¸nh trong m¹ch thu RF, ngoµi ra c¸c hÖ sè nµy cßn bÞ ¶nh h−ëng bëi gãc tíi vµ c«ng suÊt thu trung b×nh cña c¸c sãng cÇn thu vµ c¸c sãng nhiÔu ë cuèi cña anten. H¬n n÷a, hÖ sè t¶i träng anten ph¸t ®−îc t¹o ra trong khèi xö lý tÝn hiÖu sè b¨ng gèc bÞ ¶nh h−ëng bëi c¸c dao ®éng vÒ pha vµ biªn ®é trong m¹ch ph¸t RF ®Õn tËn ®Çu ra trong m¸y ph¸t. Thuª bao K Thuª bao 2 Thuª bao 1 M¸y thu RF

M¸y ph¸t RF

Gi¶i ®an xen

Thu ph©n tËp CAAA

§iÒu chÕ QPSK

Tr¶i phæ

Sè liÖu thu Gi¶i m· theo thuËt to¸n Viterbi Sè liÖu ph¸t

§an xen

M· xo¾n

KiÓm ®Þnh tÇn sè sãng mang §o hÖ sè kiÓm ®Þnh m¹ch RF

KiÓm ®Þnh m¹ch RF

H×nh 2.28 S¬ ®å khèi tæng qu¸t hÖ thèng ph©n tËp dµn anten thÝch øng 2.3.2.2 CÊu h×nh khèi thu CAAAD H×nh 2.29 tr×nh bµy cÊu h×nh khèi cña khèi thu CAAAD. Khi hÖ sè t¶i träng cña anten thu t¹o ra ë ®−êng lªn theo ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc sö dông lµm hÖ sè t¶i träng cho anten ph¸t ë ®−êng xuèng th× dµn anten thÝch øng vµ khèi thu kÕt hîp RAKE sÏ cã c¸c chøc n¨ng kh¸c nhau. Nãi ng¾n h¬n, c¸c mÉu bøc x¹ chïm sãng ®−îc ph¸t ra bëi dµn anten thÝch øng sÏ ®−îc ®iÒu khiÓn ®Ó ®¹t ®−îc tû sè SIR thu trung b×nh cùc ®¹i, chø kh«ng b¸m theo c¸c gi¸ trÞ dao ®éng tøc thêi cña kªnh. MÆt kh¸c, khèi thu RAKE sÏ nèi theo sau khèi ph¸t mÉu bøc x¹ chïm sãng vµ lµm t¨ng tèi ®a SIR thu tøc thêi b»ng c¸ch thùc hiÖn kÕt hîp hÖ sè t¶i träng ®iÒu chØnh víi ®−êng bao tÝn hiÖu thu pha ®inh. Khèi thu CAAAD bao gåm: MF, khèi ph¸t mÉu bøc x¹ chïm sãng, khèi thu kÕt hîp RAKE nhÊt qu¸n vµ khèi ®iÒu chØnh hÖ sè t¶i träng anten. Chuçi tÝn hiÖu thu cña mçi nh¸nh anten ®−îc gi¶i tr¶i phæ b»ng b¶n sao c¸c m· gi¶i tr¶i phæ ®· ®−îc ®ång bé

61

víi ®Þnh thêi thu ®a ®−êng cña mçi thuª bao theo −íc tÝnh. TÝn hiÖu gi¶i tr¶i phæ ®−îc ®iÒu chØnh vµ kÕt hîp theo hÖ sè t¶i träng cña anten thu, sau ®ã, qu¸ tr×nh −íc tÝnh kªnh ®−îc thùc hiÖn sö dông c¸c ký hiÖu hoa tiªu. Gi¸ trÞ −íc tÝnh kªnh ®−îc sö dông ®Ó bï cho nh÷ng thay ®æi vÒ pha g©y ra bëi pha ®inh cña ký hiÖu sè liÖu tin tøc ë mçi ®−êng vµ t¹o ra qu¸ tr×nh kÕt hîp víi tû lÖ cùc ®¹i (MRC). Trong khèi ®iÒu chØnh hÖ sè t¶i träng cña anten, hÖ sè t¶i träng cña anten thu ®−îc cËp nhËt b»ng c¸ch sö dông mét thuËt to¸n thÝch øng, nhê ®ã c¸c tÝn hiÖu thu kÕt hîp RAKE sÏ cã møc lçi b×nh ph−¬ng trung b×nh (MSE) cùc tiÓu. §Ó t¨ng thªm ®é héi tô cña hÖ sè t¶i anten, c¸c ký hiÖu hoa tiªu vµ c¸c ký hiÖu sè liÖu ph¶n håi quyÕt ®Þnh sau khi gi¶i m· söa lçi sÏ ®−îc sö dông lµm c¸c tÝn hiÖu tham chiÕu. C¸c hÖ thèng th«ng tin tÕ bµo ®ßi hái chøc n¨ng b¸m hÖ sè t¶i träng (weighttracking) anten ®Ó cã thÓ b¸m theo c¸c MS di chuyÓn nhanh víi ®é chÝnh x¸c cao. Th«ng th−êng, rÊt khã ®Ó b¸m theo c¸c MS di chuyÓn nhanh chØ b»ng ph−¬ng ph¸p cËp nhËt hÖ sè t¶i träng anten thu sö dông mét thuËt to¸n thÝch øng, mét ph−¬ng ph¸p hai b−íc ®Ó b¸m hÖ sè t¶i träng anten thu tèc ®é cao ®· ®−îc ®−a ra, trong ®ã sö dông gi¸ trÞ ®o SIR ë mçi vÞ trÝ kÕt hîp víi thuËt to¸n thÝch øng. Ph−¬ng ph¸p nµy cã kh¶ n¨ng b¸m theo nh÷ng thay ®æi trong gãc tíi cña c¸c tÝn hiÖu víi tèc ®é gãc lªn tíi 340/s ( tèc ®é t¹i vÞ trÝ c¸ch BS 100 m lµ xÊp xØ 220 km/h). Cho Tæng hîp RAKE

−íc tÝnh kªnh PSA

Gi¶i ®an xen

Gi¶i m· (Turbo)

Tæng hîp RAKE

Cho

§Çu ra bé thu RAKE §an xen

§iÒu khiÓn t¶i Anten

C¸c ký TÝn hiÖu tham chiÕu hiÖu hoa tiªu

H×nh 2.29 CÊu h×nh khèi thu CAAAD

62

M· ho¸ xo¾n (Turbo)

Sè liÖu ®−îc kh«i phôc

H¬n n÷a, ë ®−êng lªn, cÇn thu c¸c gãi tin ng¾n nh− c¸c RACH. Qu¸ tr×nh thu nhiÒu chïm sãng víi mét hÖ sè t¶i träng anten cè ®Þnh ( kho¶ng 12 chïm sãng ) ®· ®−îc t×m ra ®Ó phï hîp cho nhiÖm vô thu c¸c gãi tin ng¾n víi ®é dµi b¶n tin kho¶ng 10 hoÆc 20 ms, thay cho ph−¬ng ph¸p thu CAAAD. Sè c¸c dµn chÊn tö anten thùc tÕ lµ cùc kú nhá so víi sè c¸c thuª bao truyÒn tÝn hiÖu tho¹i (tèc ®é thÊp) cã thÓ chøa ®−îc trong mçi sÐc t¬. Khi sè c¸c chïm sãng bÞ v« hiÖu cã thÓ ®−îc t¹o ra phô thuéc vµo sè dµn chÊn tö anten th× khã t¹o ra ®−îc c¸c chïm sãng v« hiÖu trong gãc tíi cña c¸c tÝn hiÖu tõ mçi thuª bao tèc ®é thÊp. V× thÕ, c¸c mÉu bøc x¹ chïm sãng ®−îc ph¸t ra trong khèi thu CAAAD sÏ ®em l¹i quyÒn −u tiªn trong viÖc ph¸t ra c¸c chïm sãng ®Ó lµm v« hiÖu c¸c tÝn hiÖu trong gãc tíi cña c¸c tÝn hiÖu thuéc c¸c thuª bao tèc ®é cao, c«ng suÊt ph¸t lín. MÆt kh¸c, ë ®−êng xuèng, chÊt l−îng thu cña c¸c thuª bao tèc ®é thÊp phô thuéc vµo kh¶ n¨ng gi¶m nhiÔu ®Õn tõ c¸c thuª bao kh¸c ( ®Æc biÖt lµ c¸c thuª bao tèc ®é cao). Do ®ã, ë ®−êng xuèng, qu¸ tr×nh TPC nhanh dùa trªn phÐp ®o SIR còng ®−îc sö dông nh»m môc ®Ých gi¶m nhiÔu tõ c¸c thuª bao tèc ®é cao. HÖ sè t¶i träng anten ph¸t cña c¸c thuª bao tèc ®é thÊp ®−îc ph¸t ë h−íng cña c¸c thuª bao tèc ®é cao sÏ ®−îc ®iÒu chØnh ®Ó sao cho cã mét chïm sãng v« hiÖu ë h−íng nµy. §iÒu nµy dÉn ®Õn kÕt qu¶ lµ cã Ýt nhiÔu tõ nhiÒu thuª bao tèc ®é thÊp trong h−íng cña c¸c thuª bao tèc ®é cao, cïng víi viÖc sö dông TPC tèc ®é cao cho phÐp c¸c thuª bao tèc ®é cao ph¸t víi c«ng suÊt thÊp h¬n. C¸c thuª bao tèc ®é cao cã thÓ gi¶m h¬n n÷a c«ng suÊt ph¸t b»ng c¸ch thùc hiÖn ph¸t víi mét hÖ sè t¶i träng anten h−íng tíi c¸c kªnh cña chóng. Qu¸ tr×nh gi¶m c«ng suÊt ph¸t nh− vËy ë c¸c thuª bao tèc ®é cao gióp gi¶m nhiÔu tíi c¸c thuª bao tèc ®é thÊp vµ t¨ng dung l−îng hÖ thèng. 2.3.2.3 C¸c kÕt qu¶ kiÓm tra t¹i hiÖn tr−êng H×nh 2.30 miªu t¶ c¸c kÕt qu¶ kiÓm tra ngoµi hiÖn tr−êng vÒ c¸c ®Æc tÝnh BER trung b×nh theo c«ng suÊt thu trung b×nh cña BS cho MS 1, lÊy SIR thu trung b×nh lµm c¸c tham sè khi ph−¬ng ph¸p thu CAAAD bèn anten ®−îc sö dông ë ®−êng lªn ( kho¶ng c¸ch anten = λ/2, trong ®ã lµ b−íc sãng cña tÝn hiÖu sãng mang ®−êng lªn). Anten BS cã ®é cao xÊp xØ 50 m vµ chØ cã anten mét sÐc t¬ víi gãc bøc x¹ sãng lµ 1200 ®−îc sö dông trong bµi ®o nµy. MS1 (tr¹m di ®éng ®Ých) ®· di chuyÓn víi vËn tèc trung b×nh 30 km/h däc theo khu vùc ®o kiÓm trong ®ã gãc tíi (DOA) cña c¸c tÝn hiÖu ë

63

kho¶ng c¸ch 600 ®Õn 850 m so víi BS ®−îc thay ®æi trong kho¶ng 100. Trong lÇn ®o kiÓm ®Çu tiªn, mét ®Õn hai ®−êng truyÒn ®· ®−îc quan s¸t, trong khi ë lÇn thö sau hai ®Õn ba ®−êng truyÒn ®· ®−îc t¸ch sãng trong ®ã ®é lÖch vÒ c«ng suÊt thu trung b×nh lµ xÊp xØ 3 dB. Trong khi ®ã, DOA cña MS 2(tr¹m di ®éng nhiÔu) ®−îc cè ®Þnh lµ 400, kho¶ng c¸ch ®Õn BS xÊp xØ 600m. MS 2 hÇu nh− trong tÇm nh×n th¼ng víi BS vµ c¸c tÝn hiÖu cña mét ®−êng ®−îc quan s¸t. §Ó so s¸nh, h×nh vÏ minh häa c¸c ®Æc tÝnh cña qu¸ tr×nh thu ph©n tËp kh«ng gian bèn anten ( kho¶ng c¸ch anten = 10 λ) cã MRC. Nh− ®· minh häa trong h×nh vÏ, ph−¬ng ph¸p thu CAAAD triÖt nhiÔu rÊt hiÖu qu¶, ®Æc biÖt lµ khi c«ng suÊt nhiÔu lín vµ khi sö dông CAAAD th× c«ng suÊt thu yªu cÇu ®Ó ®¹t ®−îc BER = 10-3 ®· gi¶m ®−îc xÊp xØ 8 ®Õn 10 dB so víi ph−¬ng ph¸p thu ph©n tËp kh«ng gian MRC.

4 Anten, 2 thuª bao Eb/No thu trung b×nh cña UE 1 = 25 dB SIR thu trung b×nh

BER trung b×nh

Ph©n tËp kh«ng gian víi MRC

§o t¹i hiÖn tr−êng §o t¹i phßng thÝ nghiÖm

C«ng suÊt thu trung b×nh (dBm)

H×nh 2.30 C¸c ®Æc tÝnh BER trung b×nh sö dông ph−¬ng ph¸p thu CAAAD khÐp kÝn ë ®−êng lªn H×nh 2.31 minh häa c¸c kÕt qu¶ kiÓm tra t¹i hiÖn tr−êng vÒ c¸c ®Æc tÝnh BER trung b×nh theo c«ng suÊt thu trung b×nh cña MS sö dông AAA-TD ë ®−êng xuèng. C¸c ®Æc tÝnh ®· thu ®−îc víi gi¶ thiÕt r»ng SIR thu trung b×nh b»ng 0 dB ®èi víi MS 1 ë ®−êng lªn vµ SIR ph¸t = -5 dB, -10 dB vµ -12 dB ®èi víi MS 1 tr−íc khi nh©n víi hÖ

64

sè t¶i träng anten ë ®−êng xuèng. C¸c ®iÒu kiÖn vÒ DOA vµ c¸c tham sè kh¸c kÕt hîp víi MS1 vµ MS2 trong bµi ®o nµy lµ gièng nh− trong h×nh 2.30. §Ó so s¸nh, h×nh vÏ còng minh häa c¸c ®Æc tÝnh thu ®−îc bëi qu¸ tr×nh ph¸t víi mét anten. H×nh vÏ cho thÊy r»ng ph¸t mét anten dÉn ®Õn viÖc t¨ng lçi nÒn do MPI cña sãng nhiÔu c«ng suÊt ph¸t cao khi SIR cña tÝn hiÖu ph¸t gi¶m, ng−îc l¹i viÖc sö dông AAA-TD c¶I thiÖn c¬ b¶n c¸c ®Æc tÝnh BER. Ngay c¶ khi MS 1 di chuyÓn víi vËn tèc trung b×nh 30 km/s th× bóp sãng chÝnh trong mÉu bøc x¹ ph¸t vÉn cã thÓ b¸m theo sù di chuyÓn cña MS1, ®iÒu ®ã chøng tá AAA-TD gi¶m nhiÔu hiÖu qu¶ cho c¸c thuª bao tèc ®é cao.

BER trung b×nh

4 Anten, 2 thuª bao Eb/No trung b×nh ®−êng lªn = 25 dB ®èi víi UE 1 SIR trung b×nh ®−êng lªn = 0dB ®èi víi UE1

§o t¹i phßng thÝ nghiÖm §o t¹i hiÖn tr−êng

C«ng suÊt thu trung b×nh (dBm)

H×nh 2.31 C¸c ®Æc tÝnh BER trung b×nh sö dông AAA-TD ë ®−êng xuèng

65

ch−¬ng 3 M¹ng truy nhËp v« tuyÕn

3.1 C¸c yªu cÇu vμ môc tiªu thiÕt kÕ ®èi víi hÖ thèng v« tuyÕn W-CDMA

Trong ch−¬ng 1, phÇn 1.2 ®· m« t¶ vÒ c¸c yªu cÇu ®èi víi IMT-2000 bao gåm tÝnh linh ho¹t, tÝnh kinh tÕ vµ c¸c kh¶ n¨ng truyÒn sè liÖu tèc ®é cao. Yªu cÇu ho¹t ®éng tèi thiÓu vÒ tèc ®é truyÒn dÉn lµ 2 Mbit/s ë m«i tr−êng trong nhµ, 384 kbit/s trong chÕ ®é ®i bé vµ 144 kbit/s ë chÕ ®é di chuyÓn b»ng xe. §èi víi hÖ thèng v« tuyÕn, ph−¬ng ph¸p ®a truy nhËp ph©n chia theo m· b¨ng réng ( W-CDMA)-ph−¬ng ph¸p cã thÓ thùc hiÖn tèt c¸c yªu cÇu ®· nªu- ®−îc ®Ò xuÊt lµm giao diÖn v« tuyÕn, ®iÒu nµy ®· dÉn tíi c¸c nç lùc trong viÖc chuÈn hãa vµ ph¸t triÓn hÖ thèng. §iÓm ®¸ng chó ý cña IMT-2000 lµ nã mang tÝnh toµn cÇu h¬n c¸c chuÈn kh¸c vµ nhiÒu nç lùc nghiªn cøu m¹nh ®· ®−îc tiÕn hµnh ®Ó hîp c¸c chuÈn cã tÝnh c¹nh tranh kh¸c nhau trong qu¸ tr×nh chuÈn hãa, IMT-2000 cã vai trß rÊt quan träng trong viÖc ph¸t triÓn mét giao diÖn v« tuyÕn chung toµn cÇu ®Ó ®¶m b¶o sù chia sÎ c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi. Nh− ®· ®Ò cËp trong phÇn 1.2.2 ë ch−¬ng 1, W-CDMA ®· ®−îc phª chuÈn lµ mét trong c¸c giao diÖn trong khuyÕn nghÞ cña tæ chøc viÔn th«ng quèc tÕ (ITU), trong ®ã nã ®−îc gäi lµ hÖ thèng tr¶i phæ trùc tiÕp IMT-2000. Trªn thùc tÕ, c«ng nghÖ nµy ®−îc mong ®îi sö dông réng ë B¾c Mü, ch©u ¢u vµ ch©u ¸. VÒ c¸c dÞch vô, mét trong nh÷ng môc tiªu chÝnh lµ cung cÊp ®Çy ®ñ c¸c chøc n¨ng ®a ph−¬ng tiÖn trong thÕ giíi th«ng tin di ®éng. Kh¶ n¨ng truyÒn dÉn tèc ®é cao sÏ sím biÕn môc tiªu nµy thµnh kh¶ thi ®èi víi hÖ thèng di ®éng W-CDMA. Theo IMT-2000, giao diÖn v« tuyÕn vµ hÖ thèng v« tuyÕn ph¶i cã kh¶ n¨ng thÝch nghi víi c¸c tèc ®é truyÒn sè liÖu kh¸c nhau, cung cÊp ®ång thêi nhiÒu dÞch vô vµ ®¸p øng ®−îc c¶ c¸c dÞch vô chuyÓn m¹ch gãi (PS) còng nh− c¸c dÞch vô chuyÓn m¹ch kªnh (CS). W-CDMA lµ mét ph−¬ng thøc hiÖu qu¶ ®Ó ®¸p øng tèt c¸c yªu cÇu nµy. Kh«ng phô thuéc vµo sù thay ®æi c¸c thÕ hÖ, viÖc sö dông hiÖu qu¶ tµi nguyªn tÇn sè vÉn lµ vÊn ®Ò rÊt quan träng ®èi víi c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng. Nã cßn trë nªn ®Æc biÖt quan träng trong IMT-2000 v× yªu cÇu xö lý truyÒn sè liÖu tèc ®é cao.

66

B¨ng tÇn sö dông theo IMT-2000 lµ b¨ng tÇn 2GHz, do b¨ng tÇn nµy lµ cao h¬n so víi b¨ng tÇn 800 MHz sö dông trong c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø hai (2G) nªn vÒ mÆt lý thuyÕt th× viÖc thiÕt kÕ c¸c « cã b¸n kÝnh lín lµ khã h¬n do suy hao truyÒn lan sãng. H¬n n÷a, c¸c yªu cÇu vÒ thiÕt kÕ ®−êng truyÒn còng nghiªm ngÆt h¬n do nhu cÇu truyÒn tin lín h¬n cho c¸c dÞch vô sè liÖu tèc ®é cao lµm t¨ng c¸c yªu cÇu vÒ c«ng suÊt ph¸t. Do ®ã, viÖc x©y dùng mét hÖ thèng cã tÝnh kinh tÕ trë thµnh mét môc tiªu quan träng trong kÕ ho¹ch ph¸t triÓn nh»m ®¶m b¶o vïng phñ sãng t−¬ng ®−¬ng víi cïng mét sè tr¹m gèc nh− hÖ thèng di ®éng 2G hiÖn cã. §Ó lµm ®−îc ®iÒu nµy ®ßi hái ph¶i øng dông nhiÒu c«ng nghÖ kh¸c nhau. Ch−¬ng nµy sÏ xem xÐt l¹i c¸c ®Æc tÝnh cña W-CDMA theo c¸c môc tiªu ®· ®Ò cËp ë trªn, còng nh− kiÕn tróc hÖ thèng vµ c¸c c«ng nghÖ then chèt. Ch−¬ng nµy còng miªu t¶ c¸c ®Æc tÝnh giao diÖn cña m¹ng truy nhËp v« tuyÕn theo chuÈn vµ cÊu h×nh thiÕt bÞ m¹ng v« tuyÕn (NE) trong hÖ thèng thùc tÕ. 3.2 CÊu tróc m¹ng truy nhËp v« tuyÕn

3.2.1 C¸c ®Æc ®iÓm cña W-CDMA W-CDMA cã c¸c ®Æc ®iÓm sau ®©y. (i) HiÖu suÊt sö dông tÇn sè cao VÒ nguyªn t¾c, dung l−îng tiÒm n¨ng cña hÖ thèng ®−îc xem nh− gièng nhau ngay c¶ khi c¸c c«ng nghÖ ®a truy nhËp nh− TDMA vµ FDMA ®−îc øng dông. Trong khi CDMA th−êng ®−îc coi lµ cã hiÖu suÊt sö dông tÇn sè cao, ®iÒu nµy nªn ®−îc hiÓu theo nghÜa lµ trong CDMA rÊt dÔ ®Ó n©ng cao hiÖu suÊt sö dông tÇn sè. VÝ dô, CDMA cã thÓ ®¹t ®−îc mét møc hiÖu suÊt ch¾c ch¾n nhê sö dông kü thuËt ®iÒu chØnh c«ng suÊt ph¸t chÝnh x¸c, ng−îc l¹i TDMA sÏ ph¶i sö dông ®Õn kü thuËt ph©n chia kªnh ®éng cùc kú phøc t¹p ®Ó ®¹t ®−îc cïng møc hiÖu suÊt nh− vËy. ViÖc sö dông c¸c c«ng nghÖ c¬ b¶n cña hÖ thèng CDMA theo ®óng c¸ch sÏ ®em l¹i hiÖu suÊt sö dông tÇn sè cao cho hÖ thèng. (ii) DÔ qu¶n lý tÇn sè Do CDMA cho phÐp c¸c « l©n cËn chia sÎ cïng mét tÇn sè nªn kh«ng cÇn cã qui ho¹ch tÇn sè. Ng−îc l¹i, trong c¸c hÖ thèng sö dông FDMA vµ TDMA cÇn ph¶i ®Æc

67

biÖt chý ý ®Õn qui ho¹ch tÇn sè, cã nhiÒu khã kh¨n liªn quan ®Õn qui ho¹ch tÇn sè do vÞ trÝ l¾p ®Æt c¸c tr¹m trong thùc tÕ th−êng dÉn tíi viÖc ph¶i xÐt ®Õn nh÷ng mÉu truyÒn lan sãng bÊt qui t¾c vµ c¸c ®Æc tÝnh ®Þa h×nh phøc t¹p. CÇn ph¶i chó ý r»ng c¸c qui ho¹ch tÇn sè kh«ng hoµn chØnh sÏ lµm gi¶m hiÖu suÊt sö dông tÇn sè. CDMA kh«ng cÇn cã qui ho¹ch tÇn sè nh− thÕ. (iii) C«ng suÊt ph¸t cña m¸y di ®éng thÊp Nhê cã qu¸ tr×nh tù ®iÒu chØnh c«ng suÊt ph¸t (TPC) mµ hÖ thèng W-CDMA cã thÓ gi¶m ®−îc tû sè Eb/No ( t−¬ng ®−¬ng víi tû sè tÝn hiÖu trªn nhiÔu) ë møc chÊp nhËn ®−îc, ®iÒu nµy kh«ng chØ lµm t¨ng dung l−îng hÖ thèng mµ cßn lµm gi¶m c«ng suÊt ph¸t yªu cÇu ®Ó kh¾c phôc t¹p ©m vµ nhiÔu. ViÖc gi¶m nµy ®ång nghÜa víi gi¶m c«ng suÊt ph¸t yªu cÇu ®èi víi m¸y di ®éng. Nã lµm gi¶m gi¸ thµnh vµ cho phÐp ho¹t ®éng trong mét vïng réng h¬n víi c«ng suÊt thÊp khi so víi hÖ thèng TDMA hoÆc hÖ thèng t−¬ng tù cã cïng c«ng suÊt. Ngoµi ra, viÖc gi¶m c«ng suÊt ph¸t yªu cÇu sÏ lµm t¨ng vïng phôc vô vµ gi¶m sè l−îng BS yªu cÇu khi so víi c¸c hÖ thèng kh¸c. Mét −u ®iÓm lín h¬n xuÊt ph¸t tõ qu¸ tr×nh tù ®iÒu chØnh c«ng suÊt ph¸t trong hÖ thèng W-CDMA lµ nã lµm gi¶m c«ng suÊt ph¸t trung b×nh. Trong ®a sè tr−êng hîp th× m«i tr−êng truyÒn dÉn lµ thuËn lîi ®èi víi W-CDMA. Trong c¸c hÖ thèng b¨ng hÑp th× c«ng suÊt ph¸t cao lu«n lu«n ®−îc yªu cÇu ®Ó kh¾c phôc hiÖn t−îng pha ®inh theo thêi gian. Trong hÖ thèng W-CDMA, c«ng suÊt trung b×nh cã thÓ gi¶m v× c«ng suÊt yªu cÇu chØ ®−îc ph¸t ®i bëi viÖc ®iÒu khiÓn c«ng suÊt vµ c«ng suÊt ph¸t chØ t¨ng khi x¶y ra pha ®inh. (iv) Sö dông c¸c tµi nguyªn v« tuyÕn mét c¸ch ®éc lËp trong ®−êng lªn vµ ®−êng xuèng Trong CDMA, rÊt dÔ ®Ó cung cÊp mét cÊu h×nh kh«ng ®èi xøng gi÷a ®−êng lªn vµ ®−êng xuèng. VÝ dô, trong c¸c hÖ thèng truy nhËp kh¸c nh− TDMA sÏ rÊt khã ®Ó ph©n chia c¸c khe thêi gian cho ®−êng lªn vµ ®−êng xuèng cña mét thuª bao ®éc lËp víi c¸c thuª bao kh¸c. Trong FDMA, rÊt khã ®Ó thiÕt lËp cÊu h×nh kh«ng ®èi xøng cho ®−êng lªn vµ ®−êng xuèng v× ®é réng b¨ng tÇn sãng mang cña ®−êng lªn vµ ®−êng xuèng sÏ ph¶i hay ®æi. Ng−îc l¹i, trong CDMA, hÖ sè tr¶i phæ (SF) cã thÓ ®−îc thiÕt lËp ®éc lËp gi÷a ®−êng lªn vµ ®−êng xuèng ®èi víi mçi thuª bao vµ nhê ®ã cã thÓ thiÕt lËp c¸c tèc ®é kh¸c nhau ë ®−êng lªn vµ ®−êng xuèng. §iÒu nµy cho phÐp sö dông hiÖu

68

qu¶ c¸c tµi nguyªn v« tuyÕn ngay c¶ trong c¸c lo¹i h×nh th«ng tin kh«ng ®èi xøng nh− truy nhËp Internet. Khi kh«ng ph¸t sè liÖu th× tµi nguyªn v« tuyÕn kh«ng bÞ chiÕm dông; do ®ã, nÕu mét thuª bao chØ thùc hiÖn truyÒn tin ë trªn ®−êng lªn vµ mét thuª bao kh¸c chØ thùc hiÖn truyÒn tin ë trªn ®−êng xuèng th× c¸c tµi nguyªn v« tuyÕn ®−îc sö dông t−¬ng ®−¬ng tµi nguyªn cho mét cÆp ®−êng truyÒn lªn vµ xuèng. Th«ng th−êng, TDMA vµ FDMA sÏ ph¶i ph©n chia hai cÆp tµi nguyªn v« tuyÕn trong c¸c tr−êng hîp nh− vËy. C¸c thuéc tÝnh b¨ng réng cña W-CDMA cho hiÖu suÊt cao h¬n trong c¸c mÆt sau. (i) NhiÒu tèc ®é sè liÖu B¨ng th«ng réng cho phÐp truyÒn dÉn tèc ®é cao. Nã còng cho phÐp cung cÊp cã hiÖu qu¶ c¸c dÞch vô khi cã sù kÕt hîp c¸c dÞch vô tèc ®é thÊp vµ c¸c dÞch vô tèc ®é cao. VÝ dô, trong TDMA, c¸c tèc ®é truyÒn dÉn kh¸c nhau cã thÓ ®−îc cung cÊp b»ng c¸ch thay ®æi sè khe thêi gian ®−îc ph©n chia, nh−ng ë tèc ®é thÊp nh− tèc ®é khi chØ truyÒn tÝn hiÖu tho¹i cña m¸y di ®éng vÉn yªu cÇu cïng møc c«ng suÊt ®Ønh nh− møc c«ng suÊt yªu cÇu cho c¸c dÞch vô tèc ®é cùc ®¹i. (ii) C¶i thiÖn c¸c gi¶i ph¸p chèng hiÖu øng pha ®inh nhiÒu tia C«ng nghÖ thu ph©n tËp RAKE ( thu b»ng nhiÒu anten) gióp n©ng cao chÊt l−îng tÝn hiÖu thu b»ng c¸ch t¸ch riªng c¸c tÝn hiÖu nhiÒu tia thµnh c¸c tÝn hiÖu mét tia ®Ó thu vµ kÕt hîp l¹i. Khi b¨ng th«ng réng sÏ c¶i thiÖn gi¶i ph¸p truyÒn lan sãng vµ c«ng suÊt thu yªu cÇu sÏ kh«ng cÇn cao v× hiÖu qu¶ ph©n tËp ®−êng truyÒn lµm sè ®−êng truyÒn t¨ng lªn. §iÒu nµy gióp gi¶m c«ng suÊt ph¸t vµ t¨ng dung l−îng. (iii) Gi¶m tû lÖ gi¸n ®o¹n tÝn hiÖu B¨ng th«ng réng lµm gia t¨ng tèc ®é bÝt trong kªnh ®iÒu khiÓn vµ t¹o ra kh¶ n¨ng gi¶m tû lÖ bÞ gi¸n ®o¹n tÝn hiÖu thu, nhê ®ã, m¸y di ®éng cã thÓ thu c¸c tÝn hiÖu ë møc thÊp trong chÕ ®é rçi ®Ó tiÕt kiÖm nguån. §iÒu nµy gióp kÐo dµi thêi gian chê cña pin ë m¸y di ®éng. 3.2.2 C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt c¬ b¶n cña W-CDMA B¶ng 3.1 tr×nh bµy c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt c¬ b¶n cña W-CDMA.

69

B¶ng 3.1 C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt c¬ b¶n cña W-CDMA B¶ng 3.1 C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt c¬ b¶n CDMA tr¶i phæ trùc tiÕp cña W-CDMA Ph−¬ng thøc truy nhËp Ph−¬ng thøc truyÒn 2 chiÒu (song c«ng)

FDD

§é réng b¨ng th«ng

5 MHz

Tèc ®é chÝp

3,84 Mc/s

Kho¶ng c¸ch sãng mang

200 kHz

Tèc ®é sè liÖu

~ 2 Mbit/s

§é dµi khung sè liÖu

10, 20, 40, 80 ms

M· hiÖu chØnh lçi

M· Turbo, m· xo¾n

Ph−¬ng thøc ®iÒu chÕ sè liÖu

§−êng xuèng: QPSK, ®−êng lªn BPSK

Ph−¬ng thøc ®iÒu chÕ tr¶i phæ

§−êng xuèng: QPSK, ®−êng lªn HPSK

HÖ sè tr¶i phæ (SF)

4 ~ 512

Ph−¬ng thøc ®ång bé gi÷a c¸c tr¹m gèc

DÞ bé (còng cã thÓ sö dông chÕ ®é ®ång bé)

Ph−¬ng ph¸p m· hãa tho¹i

AMR ( 1,95 kbit/s-12,2 kbit/s)

Ghi chó: AMR: M· hãa nhiÒu tèc ®é thÝch øng; BPSK: ®iÒu chÕ pha hai tr¹ng th¸I; FDD: Song c«ng ph©n chia tÇn sè; HPSK: §iÒu chÕ pha hçn hîp (lai); QPSK: §iÒu chÕ pha bèn tr¹ng th¸i. Ban ®Çu, HiÖp héi kinh doanh vµ c«ng nghÖ v« tuyÕn (ARIB) vµ ViÖn tiªu chuÈn viÔn th«ng ch©u ¢u (ETSI) ®· chñ tr−¬ng x©y dùng c¸c hÖ thèng v« tuyÕn tËp trung trªn sãng mang 5 MHz vµ còng cã thÓ bao gåm c¶ c¸c sãng mang 10 MHz vµ 20 MHz. Dù ¸n ®èi t¸c thÕ hÖ thø ba ( 3GPP) tËp trung hoµn thiÖn c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt cho ®é réng b¨ng tÇn 5 MHz vµ xãa bá c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt cho c¸c b¨ng tÇn kh¸c. §iÒu nµy cã thÓ lý gi¶i lµ do thùc tÕ th× sãng mang cã b¨ng tÇn 5 MHz lµ ®ñ ®Ó ®¹t ®−îc tèc ®é truyÒn dÉn 2 Mbit/s mÆc dï b¨ng tÇn 20 MHz sÏ hiÖu qu¶ h¬n cho viÖc truyÒn sè liÖu ë tèc ®é nµy, chø kh«ng ph¶i do môc tiªu cña 3GPP lµ hoµn thiÖn c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt chi tiÕt cµng nhanh cµng tèt. V× thÕ, phiªn b¶n hiÖn t¹i vÒ c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt ®−îc

70

®−a ra bëi 3GPP vµ c¸c tiªu chuÈn cña ARIB vµ ETSI chØ giíi h¹n ë ®é réng b¨ng tÇn 5 MHz. ChÕ ®é kh«ng ®ång bé (dÞ bé) ®−îc ¸p dông gi÷a c¸c BS sÏ t¹o ra kh¶ n¨ng kh«ng cÇn ph¶i ®ång bé chÆt chÏ gi÷a tÊt c¶ c¸c BS vµ nh− vËy sÏ cho phÐp triÓn khai linh ho¹t c¸c BS. Nhê viÖc thiÕt kÕ, còng cã thÓ ¸p dông chÕ ®é ®ång bé gi÷a c¸c BS. §é dµi khung c¬ b¶n lµ 10 ms vµ còng cã thÓ cã c¸c ®é dµi kh¸c nh− trong b¶ng 3.1 do sö dông kü thuËt xen kÏ. Ph−¬ng thøc ®iÒu chÕ sè liÖu lµ ®iÒu chÕ pha bèn tr¹ng th¸i (QPSK) cho ®−êng xuèng vµ ®iÒu chÕ pha hai tr¹ng th¸i (BPSK) cho ®−êng lªn. Ph−¬ng thøc ®iÒu chÕ pha hçn hîp (HPSK) ®−îc ¸p dông cho ®iÒu chÕ tr¶i phæ ë ®−êng lªn. Qu¸ tr×nh t¸ch sãng dùa trªn ph−¬ng ph¸p t¸ch sãng nhÊt qu¸n cã sù trî gióp cña ký hiÖu hoa tiªu. §èi víi ®−êng xuèng, c¸c ký hiÖu hoa tiªu ®−îc ghÐp theo thêi gian ®Ó gi¶m thiÓu ®é trÔ trong qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt ph¸t (TPC) vµ ®¬n gi¶n hãa c¸c m¹ch thu trong m¸y di ®éng. §èi víi ®−êng lªn, c¸c ký hiÖu hoa tiªu ®−îc tr¶i phæ bëi c¸c m· tr¶i phæ kh¸c víi sè liÖu vµ ®−îc ghÐp vu«ng pha (I/Q) víi sè liÖu. §iÒu nµy ®¶m b¶o cho qu¸ tr×nh truyÒn dÉn lµ liªn tôc ngay c¶ khi thùc hiÖn truyÒn víi tèc ®é cã thÓ thay ®æi vµ gi¶m thiÓu c¸c ®Ønh trong d¹ng sãng truyÒn. §ã còng lµ mét c¸ch hiÖu qu¶ ®Ó gi¶m ¶nh h−ëng cña c¸c tr−êng ®iÖn tõ vµ gi¶m c¸c yªu cÇu ®èi víi m¹ch khuyÕch ®¹i trong m¸y di ®éng. SF biÕn thiªn ®−îc ¸p dông ®Ó thu ®−îc c¸c tèc ®é truyÒn dÉn kh¸c nhau. §èi víi ®−êng xuèng, hÖ sè tr¶I phæ biÕn thiªn trùc giao ( OVSF) ®−îc øng dông. §a m· còng cã thÓ ®−îc sö dông. C¸c m· xo¾n ®−îc sö dông ®Ó m· hãa kªnh. §èi víi sè liÖu tèc ®é cao, c¸c m· Turbo ®−îc sö dông. Ph−¬ng thøc ký hiÖu hoa tiªu ®−îc ¸p dông hiÖu qu¶ cho vßng ®iÒu chØnh c«ng suÊt nhanh khÐp kÝn trong ®−êng xuèng. Ngoµi ra, c¸c ký hiÖu hoa tiªu chung sö dông ®Ó gi¶i ®iÒu chÕ c¸c kªnh chung còng cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó gi¶i ®iÒu chÕ c¸c kªnh riªng.

71

3.2.3 CÊu tróc cña m¹ng truy nhËp v« tuyÕn H×nh 3.1 minh häa cÊu tróc hÖ thèng cña W-CDMA. M¹ng truy nhËp v« tuyÕn (RAN) bao gåm thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn m¹ng v« tuyÕn (RNC) vµ nót B, m¹ng nµy ®−îc nèi víi m¹ng lâi (CN) qua giao diÖn Iu. Theo 3GPP, RAN ®−îc xem nh− m¹ng truy nhËp v« tuyÕn mÆt ®Êt UMTS (UTRAN).

M¹ng lâi M¹ng truyM¹ng nhËplâi v« tuyÕn

Nót B

Nót B

Nót B

Nót B

H×nh 3.1 CÊu tróc m¹ng RNC cã chøc n¨ng qu¶n lý c¸c tµi nguyªn v« tuyÕn vµ ®iÒu khiÓn nót B, vÝ dô nh− nã thùc hiÖn ®iÒu khiÓn chuyÓn giao. Nót B lµ nót l«gic cã chøc n¨ng thu vµ ph¸t v« tuyÕn, nã cßn ®−îc gäi lµ tr¹m thu ph¸t gèc (BTS). Giao diÖn gi÷a nót B vµ RNC ®−îc gäi lµ Iub. Giao diÖn gi÷a c¸c RNC còng ®−îc qui ®Þnh víi tªn gäi lµ Iur. §©y lµ mét giao diÖn l«gic ®Ó cã thÓ thùc hiÖn ®Êu nèi vËt lý gi÷a c¸c RNC. Tuy nhiªn, c¸c ph−¬ng ph¸p truyÒn dÉn lu©n phiªn cã thÓ ®−îc øng dông nh− mét kÕt nèi vËt lý qua m¹ng lâi (CN). Nót B phñ sãng cho mét hoÆc nhiÒu «. NÕu BS ®−îc ph©n chia sÐc t¬ bëi c¸c anten ®Þnh h−íng th× mçi sÐc t¬ còng ®−îc xem nh− mét « nhá. Nót B ®−îc kÕt nèi víi thiÕt bÞ thuª bao (UE) qua giao diÖn v« tuyÕn. PhÇn nµy sÏ tËp trung m« t¶ c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt tiªu chuÈn, cÊu h×nh thiÕt bÞ sÏ ®−îc th¶o luËn chi tiÕt trong phÇn 3.4.

72

3.2.4 C¸c c«ng nghÖ then chèt trong W-CDMA W-CDMA sö dông c¸c c«ng nghÖ ®Æc biÖt sau ®©y. 3.2.4.1 Sö dông chÕ ®é kh«ng ®ång bé gi÷a c¸c BS vµ ph©n chia m∙ ®−êng xuèng ChÕ ®é kh«ng ®ång bé (dÞ bé) ®−îc ¸p dông khi kh«ng cÇn duy tr× mét qu¸ tr×nh ®ång bé chÝnh x¸c gi÷a tÊt c¶ c¸c BS. Nã ®−îc sö dông nh»m môc ®Ých ®¶m b¶o dÔ dµng triÓn khai phñ kÝn sãng bëi c¸c BS cho c¶ m«i tr−êng truyÒn sãng trong nhµ vµ ngoµi trêi. H×nh 3.2 minh häa qu¸ tr×nh ph©n chia m· tr¶i phæ ®−êng xuèng cho c¸c hÖ thèng dÞ bé. Hai bé m· tr¶i phæ ®−îc sö dông lµ: bé m· ngÉu nhiªn vµ bé m· ph©n kªnh. M· ngÉu nhiªn lµ mét m· ®−îc g¸n cho mét « ®Ó nhËn diÖn «, m· nµy cã ®é dµi khung sè liÖu lµ 10 ms (dµi h¬n m· ph©n kªnh) vµ nã xö lý c¸c tÝn hiÖu nhiÔu tõ c¸c « kh¸c nh− t¹p ©m. M· ph©n kªnh ®Ó nhËn biÕt mçi thuª bao vµ tËp c¸c m· trùc giao

Líp m· ph©n kªnh

Líp m· ngÉu nhiªn

®−îc sö dông trong mçi «.

H×nh 3.2 Ph©n chia m· ®−êng xuèng trong chÕ ®é dÞ bé gi÷a c¸c BS ChÕ ®é ®ång bé sÏ Ên ®Þnh mét m· t−¬ng øng víi mét m· ngÉu nhiªn tíi mçi « theo chÕ ®é ghÐp ®Þnh thêi, tøc lµ sö dông viÖc dÞch ®Þnh thêi (time-shifting) cho mét mÉu m· ®¬n. Ng−îc l¹i, chÕ ®é dÞ bé sÏ Ên ®Þnh nhiÔu mÉu theo sè c¸c m· ngÉu nhiªn. Trong tr−êng hîp nµy, cÇn cã mét sè qu¸ tr×nh ®Ó gióp UE nhËn biÕt ®−îc nã thuéc vÒ « nµo. HÖ thèng tu©n theo qu¸ tr×nh ba b−íc, c«ng nghÖ t×m nhËn « tèc ®é cao ®· lµm

73

gi¶m c¬ b¶n thêi gian t×m kiÕm « cña UE vµ t¹o ra tÝnh kh¶ thi cho chÕ ®é dÞ bé gi÷a c¸c BS. H×nh 3.3 cho thÊy c¬ chÕ cña ph−¬ng ph¸p t×m nhËn « tèc ®é cao theo ba b−íc.

SCH s¬ cÊp ( m· ngÉu nhiªn dïng chung)

¤ ¤ ¤ SCH thø cÊp

§Çu ra bé läc thÝch øng

B−íc 1: T¸ch SCH s¬ cÊp = ThiÕt lËp ®ång bé khe thêi gian vµ ®ång bé ký hiÖu B−íc 2: T¸ch SCH thø cÊp = ThiÕt lËp ®ång bé khung vµ nhËn d¹ng nhãm m· ngÉu nhiªn B−íc 3: NhËn d¹ng m· ngÉu nhiªn = NhËn d¹ng «

H×nh 3.3 C¬ chÕ t×m nhËn « nhanh theo ba b−íc 3.2.4.2 TruyÒn dÉn OVSF §Ó cung cÊp c¸c dÞch vô ®a ph−¬ng tiÖn, cÇn ph¶i cã ph−¬ng thøc hiÖu qu¶ ngay c¶ khi cã sù kÕt hîp c¸c dÞch vô ë c¸c tèc ®é kh¸c nhau, tõ c¸c tèc ®é cao ®Õn c¸c tèc ®é thÊp. §èi víi ®−êng xuèng, m· tr¶i phæ OVSF ®−îc øng dông, c¸c m· trong bé m· nµy ®−îc t¹o ra trùc giao víi nhau dï cho SF ( tøc lµ ®é dµi m·) lµ kh¸c nhau. §iÒu nµy cho phÐp cung cÊp c¸c dÞch vô cã tèc ®é bÝt kh¸c nhau qua c¸c kªnh trùc giao víi nhau. 3.2.4.3 CÊu tróc hoa tiªu Qu¸ tr×nh t¸ch sãng nhÊt qu¸n cã sù trî gióp cña ký hiÖu hoa tiªu ®−îc ¸p dông kh«ng chØ víi ®−êng xuèng mµ víi c¶ ®−êng lªn. C¸c ký hiÖu hoa tiªu trong ®−êng xuèng ®−îc ghÐp theo thêi gian víi c¸c ký hiÖu sè liÖu ®Ó gi¶m thiÓu ®é trÔ cho TPC vµ ®¬n gi¶n hãa qu¸ tr×nh thu trong UE. Ký hiÖu hoa tiªu ®· sö dông cho c¸c kªnh riªng ghÐp theo thêi gian trong ®−êng xuèng còng cã hiÖu qu¶ trong qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt ph¸t (TPC ) nhanh ë ®−êng xuèng.

74

MÆt kh¸c, ®èi víi ®−êng lªn c¸c ký hiÖu sè liÖu ®−îc ghÐp vu«ng pha (I/Q) víi c¸c ký hiÖu hoa tiªu. Hay nãi c¸ch kh¸c, chóng ®−îc ®iÒu chÕ BPSK vµ ®−îc kÕt hîp ë hai tr¹ng th¸i pha 0 vµ π/2. §iÒu nµy lµm cho c¸c qu¸ tr×nh truyÒn dÉn tèc ®é biÕn thiªn ë ®−êng lªn ®−îc liªn tôc vµ kh«ng thay ®æi bÊt th−êng. Nã còng gi¶m thiÓu hÖ sè ®Ønh trong d¹ng sãng truyÒn dÉn vµ gi¶m bít c¸c yªu cÇu cho bé khuyÕch ®¹i ph¸t trong UE. H×nh 3.4 lµ s¬ ®å kh¸i qu¸t vÒ qu¸ tr×nh ghÐp sè liÖu vµ c¸c ký hiÖu hoa tiªu. Sè liÖu

Hoa tiªu §−êng xuèng

LÖnh TPC §o Hoa tiªu §−êng lªn Sè liÖu

H×nh 3.4 CÊu tróc hoa tiªu §èi víi ®−êng xuèng, CPICH ®· ®−îc sö dông ®Ó gi¶i ®iÒu chÕ c¸c kªnh chung còng ®−îc sö dông ®Ó gi¶i ®iÒu chÕ c¸c kªnh riªng. C¸c ký hiÖu hoa tiªu riªng ®−îc ghÐp trªn c¸c kªnh riªng còng lµ mét gi¶i ph¸p h÷u hiÖu ®Ó ®¶m b¶o kh¶ n¨ng më réng, kh¶ n¨ng øng dông c¸c anten thÝch nghi vµ c¸c c«ng nghÖ kh¸c ®Ó ph¸t triÓn h¬n n÷a. 3.2.4.4 Ph−¬ng ph¸p truy nhËp gãi Khi mµ truyÒn gãi trë thµnh kü thuËt then chèt ®èi víi c¸c dÞch vô 3G th× nhiÒu nghiªn cøu kh¸c nhau ®· ®−îc tiÕn hµnh trªn c¸c c«ng nghÖ truyÒn.W-CDMA chän gi¶i ph¸p sö dông hÖ thèng cã kh¶ n¨ng chuyÓn ®æi thÝch øng gi÷a c¸c kªnh chung vµ c¸c kªnh riªng theo l−u l−îng sè liÖu. H×nh 3.5 tr×nh bµy c¬ chÕ truyÒn gãi. Khi l−îng sè liÖu cÇn truyÒn lín th× viÖc Ên ®Þnh kªnh riªng DPCH lµ hiÖu qu¶ h¬n vµ c«ng suÊt sö dông lµ thÊp nhÊt nhê qu¸ tr×nh TPC. Ng−îc l¹i, khi l−îng sè liÖu cÇn truyÒn nhá vµ l−u l−îng thay ®æi ®ét biÕn th× viÖc sö dông mét kªnh chung sÏ hiÖu qu¶ h¬n. Trong ph−¬ng ph¸p nµy, hÖ thèng sÏ chuyÓn ®æi thÝch øng gi÷a c¸c kªnh chung vµ c¸c kªnh riªng theo l−u l−îng sè liÖu.

75

Sè liÖu ph¸t §−êng xuèng

Kªnh vËt lý chung

Khi l−îng sè liÖu ph¸t xuèng d−íi mét ng−ìng nhÊt ®Þnh, nã chuyÓn tíi kªnh chung

Khi l−îng sè liÖu ph¸t v−ît qu¸ mét ng−ìng nhÊt ®Þnh, nã chuyÓn tíi kªnh riªng

Kªnh truy nhËp ®−êng xuèng Kªnh vËt

lý riªng Sö dông c«ng suÊt ph¸t cùc tiÓu nhê TPC vµ ngõng ph¸t khi kh«ng cã sè liÖu

Kªnh riªng

§−êng lªn

Kªnh vËt lý chung

Kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn Kªnh vËt

lý riªng Kªnh riªng

H×nh 3.5 TruyÒn gãi tin thÝch øng theo c¸c kªnh chung vµ kªnh riªng C¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c còng ®−îc sö dông, bao gåm ph−¬ng ph¸p dïng kªnh chia sÎ (chung) ®−êng xuèng, trong ®ã mét kªnh ®−êng xuèng ®−îc chia sÎ bëi nhiÒu thuª bao. C¸c kªnh riªng tèc ®é thÊp ®−îc g¾n vµo kªnh chia sÎ ®−êng xuèng. C¸c kªnh ®iÒu khiÓn vËt lý (CCH) trªn c¸c kªnh riªng nµy thùc hiÖn viÖc ®iÒu khiÓn vµ chØ ra th«ng tin cÇn ®Ó gi¶i m· kªnh chia sÎ. Kªnh chia sÎ ®−êng xuèng ®−îc tin cËy ®Ó truyÒn sè liÖu tèc ®é cao ë ®−êng xuèng mét c¸ch hiÖu qu¶. 3.2.4.5 C¸c m∙ Turbo VÒ c¸c m· söa lçi, c¸c nghiªn cøu ®· tËp trung vµo viÖc øng dông c¸c m· turbo víi th«ng tin di ®éng, c¸c m· nµy ®−îc x¸c nhËn lµ cã hiÖu suÊt söa lçi cao ®èi víi c¸c qu¸ tr×nh truyÒn dÉn ë tèc ®é t−¬ng ®èi cao. 3.2.4.6 TPC §èi víi ®−êng lªn, TPC lµ mét chøc n¨ng cÇn thiÕt ®Ó chèng l¹i hiÖu øng xa-gÇn trong CDMA tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp (DS-CDMA), tû sè c«ng suÊt tÝn hiÖu trªn nhiÔu (SIR) dùa trªn TPC ®−îc ¸p dông. §èi víi ®−êng xuèng, TPC ¸p dông cïng chu tr×nh nh− ®èi víi ®−êng lªn, qu¸ tr×nh TPC cµng nhµnh th× cµng hiÖu qu¶ trong viÖc c¶i thiÖn hiÖu suÊt ®−êng xuèng.

76

3.2.4.7 Ph©n tËp truyÒn dÉn Mét sè c«ng nghÖ ph©n tËp truyÒn dÉn ®· ®−îc nghiªn cøu vµ sau ®ã ®−îc ¸p dông ®Ó n©ng cao hiÖu suÊt gåm: ph−¬ng ph¸p ph©n tËp anten ph¸t chuyÓn m¹ch thêi gian (TSTD) vµ ph©n tËp anten ph¸t dùa trªn m· khèi thêi gian-kh«ng gian (STTD) d¹ng vßng më-trong ®ã kh«ng sö dông vßng hèi tiÕp; vµ hai ph−¬ng ph¸p nµy ë d¹ng vßng kÝn trong ®ã cã sö dông vßng håi tiÕp. TSTD chuyÓn ®æi anten ph¸t trong mçi khe, ng−îc l¹i STTD c¶i thiÖn hiÖu qu¶ söa lçi nhê viÖc ngÉu nhiªn hãa c¸c lçi t¹i ®iÓm thu b»ng c¸ch m· hãa sè liÖu gièng nhau vµ göi ®ång thêi chóng tíi hai anten ph¸t. D¹ng vßng kÝn, ®−îc ¸p dông víi c¸c kªnh riªng sÏ lµm gi¶m ¶nh h−ëng cña pha ®inh b»ng c¸ch ®iÒu chØnh pha sãng mang ph¸t ra tõ hai anten theo tÝn hiÖu tham chiÕu ph¶n håi tõ UE t¹i ®iÓm thu. 3.2.5 Kü thuËt thu ph¸t song c«ng (hai chiÒu) ph©n chia theo thêi gian (TDD) vµ Kü thuËt thu ph¸t song c«ng ph©n chia theo tÇn sè (FDD) Ph−¬ng thøc song c«ng trong W-CDMA lµ FDD. Tuy nhiªn, 3GPP ph¸t triÓn c¸c chØ tiªu kü thuËt cña W-CDMA ( tøc lµ UTRA FDD) kh«ng giíi h¹n víi mèt FDD. Nã còng ph¸t triÓn c¸c chØ tiªu kü thuËt cho TDD, UTRA TDD. Mèt TDD ®−îc ph¸t triÓn theo h−íng cã nhiÒu ®Æc tÝnh chung víi FDD. Trong thùc tÕ, c¸c giao thøc líp cao h¬n lµ gièng nhau trong FDD vµ TDD. C¸c th«ng sè c¬ b¶n ë líp 1 cña TDD còng gièng nh− trong FDD. VÝ dô nh− tèc ®é chÝp, ®é dµi khung, c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ, vµ c¸c th«ng sè kü thuËt then chèt kh¸c cïng gièng nhau trong c¶ hai mèt. Cã hai tïy chän liªn quan ®Õn tèc ®é chÝp lµ 3,84 Mc/s vµ 1,28 Mc/s ( tøc lµ 1/3 cña 3,84 Mc/s). Tham kh¶o phÇn 5.2 ®Ó biÕt c¸c chi tiÕt kü thuËt trong mèt TDD. 3.3 C¸c kªnh v« tuyÕn

H×nh 3.6 minh häa kiÕn tróc giao thøc cña giao diÖn v« tuyÕn cho c¸c hÖ thèng W-CDMA bao gåm ba líp: líp vËt lý (líp 1: L1), líp liªn kÕt d÷ liÖu (líp 2: L2) vµ líp m¹ng ( líp 3: L3). Líp 2 cã thÓ ®−îc chia thµnh hai líp nhá lµ: líp ®iÒu khiÓn truy nhËp ph−¬ng tiÖn (MAC) vµ líp ®iÒu khiÓn liªn kÕt v« tuyÕn (RLC). RLC cã chøc n¨ng ®iÒu khiÓn ph¸t l¹i vµ mét sè chøc n¨ng kh¸c. MÆt ph¼ng giao diÖn ®iÒu khiÓn (mÆt C) cã chøc n¨ng truyÒn c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, ng−îc l¹i, mÆt ph¼ng giao diÖn thuª bao (mÆt U) cã chøc n¨ng truyÒn c¸c tin tøc cña thuª bao. Giao thøc héi tô sè liÖu gãi

77

( PDCP) vµ ®iÒu khiÓn ®a ®Þa chØ/ qu¶ng b¸ (BMC) cña líp 2 chØ cã thÓ sö dông cho mÆt ph¼ng giao diÖn thuª bao ( mÆt U). Th«ng tin mÆt U

§iÒu khiÓn

§iÒu khiÓn

§iÒu khiÓn

B¸o hiÖu mÆt C

Kªnh l«gic

Kªnh truyÒn t¶i

H×nh 3.6 CÊu tróc giao thøc Líp 3 bao gåm líp con ( ph©n líp) ®iÒu khiÓn tµi nguyªn v« tuyÕn (RRC) kÕt thóc t¹i RAN vµ c¸c líp cao h¬n kÕt thóc t¹i CN ( vÝ dô nh− ®iÒu khiÓn cuéc gäi (CC), qu¶n lý di ®éng (MM)). Do tËp trung nghiªn cøu vµo giao diÖn truy nhËp v« tuyÕn nªn ch−¬ng nµy chØ chó träng miªu t¶ líp con RRC trong líp 3. §Ó xö lý linh ho¹t c¸c d¹ng dÞch vô kh¸c nhau vµ c¸c kh¶ n¨ng gäi héi nghÞ, giao diÖn v« tuyÕn ®−îc cÊu tróc dùa trªn ba líp kªnh c¬ b¶n: c¸c kªnh vËt lý, c¸c kªnh truyÒn t¶i vµ c¸c kªnh l«gic. C¸c h×nh elip trªn h×nh 3.6 biÓu thÞ ®iÓm truy nhËp dÞch vô (SAP) gi÷a c¸c líp vµ c¸c líp con. SAP gi÷a RLC vµ MAC cung cÊp c¸c kªnh l«gic, ®ã lµ c¸c kªnh ®−îc cung cÊp tõ líp con MAC ®Õn líp con RLC. C¸c kªnh l«gic ®−îc ph©n lo¹i theo chøc n¨ng cña c¸c tÝn hiÖu truyÒn dÉn vµ c¸c ®Æc tÝnh l«gic cña chóng, vµ ®−îc gäi tªn theo néi dung th«ng tin mµ nã truyÒn. SAP gi÷a RLC vµ líp vËt lý L1 cung cÊp c¸c kªnh truyÒn t¶i, ®ã lµ c¸c kªnh ®−îc cÊp tõ líp vËt lý ®Õn líp con MAC. C¸c kªnh truyÒn t¶i ®−îc ph©n lo¹i theo

78

khu«n d¹ng truyÒn vµ ®−îc ®Þnh râ ®Æc tÝnh theo c¸ch truyÒn vµ lo¹i th«ng tin ®−îc truyÒn qua giao diÖn v« tuyÕn. C¸c kªnh vËt lý ®−îc ph©n lo¹i theo c¸c chøc n¨ng cña líp vËt lý vµ ®−îc nhËn biÕt bëi m· tr¶i phæ, sãng mang vµ d¹ng pha ®iÒu chÕ cña ®−êng lªn ( pha I, pha Q). ViÖc ghÐp vµ ph¸t c¸c kªnh truyÒn t¶i trªn c¸c kªnh vËt lý t¹o ra c¸c kh¶ n¨ng: ghÐp tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn víi tÝn hiÖu sè liÖu cña c¸c thuª bao, ghÐp vµ ph¸t tÝn hiÖu sè liÖu cña c¸c thuª bao kÕt hîp víi ®a truy nhËp. ViÖc liªn kÕt c¸c kªnh l«gic víi mét kªnh truyÒn t¶i ®¬n còng ®em l¹i kh¶ n¨ng truyÒn dÉn hiÖu qu¶ h¬n. ViÖc xÕp kªnh truyÒn t¶i víi kªnh vËt lý ®−îc tiÕn hµnh trong líp vËt lý, ng−îc l¹i, viÖc xÕp kªnh l«gic víi kªnh truyÒn t¶i ®−îc tiÕn hµnh trong líp con MAC. H×nh 3.7 cho thÊy qu¸ tr×nh s¾p xÕp ®−îc diÔn ra nh− thÕ nµo gi÷a c¸c kªnh vËt lý chÝnh, c¸c kªnh truyÒn t¶i vµ c¸c kªnh l«gic.

BCH (Kªnh th«ng tin qu¶ng b¸) PCCPCH (Kªnh vËt lý ®iÒu khiÓn chung s¬ cÊp)

BCCH (Kªnh ®iÒu khØÓn qu¶ng b¸)

FACH (Kªnh truy nhËp ®−êng xuèng) PCH (Kªnh t×m gäi)

PCCH (Kªnh ®iÒu khØÓn t×m gäi)

PRACH (Kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn vËt lý)

RACH (Kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn)

CCCH (Kªnh ®iÒu khØÓn chung)

DPCH (Kªnh vËt lý riªng)

DCH (Kªnh riªng)

DCCH (Kªnh ®iÒu khØÓn riªng)

PDSCH (Kªnh vËt lý chung ®−êng xuèng)

DSCH (Kªnh chung ®−êng xuèng)

DTCH (Kªnh l−u l−îng riªng)

SCCPCH (Kªnh vËt lý ®iÒu khiÓn chung thø cÊp)

C¸c kªnh vËt lý

C¸c kªnh truyÒn t¶i

C¸c kªnh l«gic

H×nh 3.7 S¾p xÕp gi÷a c¸c kªnh vËt lý chÝnh, c¸c kªnh truyÒn t¶i vµ c¸c kªnh l«gic Kªnh vËt lý riªng (DPCH) bao gåm kªnh sè liÖu vËt lý riªng (DPDCH) vµ kªnh ®iÒu khiÓn vËt lý riªng (DPCCH). DPDCH lµ mét kªnh ®Ó truyÒn sè liÖu, tr¸i l¹i DPCCH ®−îc g¾n víi DPDCH ®Ó thùc hiÖn chøc n¨ng ®iÒu khiÓn líp 1 nh− TPC. C¸c kªnh vËt lý kh¸c ®−îc minh häa trong h×nh 3.7 bao gåm kªnh ®ång bé (SCH), kªnh hoa tiªu chung (CPICH), kªnh chØ thÞ chiÕm dïng (AICH) vµ kªnh chØ thÞ t×m gäi

79

(PICH). SCH ®−îc sö dông ®Ó t×m kiÕm «. CPICH lµ kªnh dïng cho viÖc ph¸t c¸c ký hiÖu hoa tiªu ®Ó gi¶i ®iÒu chÕ kªnh vËt lý ®iÒu khiÓn chung (CCPCH) vµ còng ®−îc sö dông ®Ó c¶i thiÖn qu¸ tr×nh gi¶i ®iÒu chÕ cña c¸c kªnh riªng còng nh− c¸c kªnh chung. AICH ®−îc sö dông ®Ó truy nhËp ngÉu nhiªn. PICH ®−îc øng dông ®Ó ®Ó c¶i thiÖn tû lÖ thu gi¸n ®o¹n gi÷a c¸c UE trong viÖc truyÒn dÉn c¸c tÝn hiÖu t×m gäi. C¸c chi tiÕt vµ øng dông cña c¸c kªnh truyÒn t¶i, c¸c kªnh vËt lý vµ c¸c kªnh l«gic ®−îc m« t¶ d−íi ®©y. 3.3.1 C¸c kªnh l«gÝc Ng−êi ta ®Þnh nghÜa mét bé c¸c kªnh l«gic kh¸c nhau sö dông cho c¸c dÞch vô truyÒn sè liÖu kh¸c nhau ë líp con MAC. C¸c kªnh l«gic cã thÓ ®−îc chia thµnh hai nhãm chñ yÕu lµ: nhãm kªnh ®iÒu khiÓn vµ nhãm kªnh l−u l−îng. Nhãm kªnh ®iÒu khiÓn bao gåm: - Kªnh ®iÒu khiÓn qu¶ng b¸ - BCCH. - Kªnh ®iÒu khiÓn nh¾n tin - PCCH. - Kªnh ®iÒu khiÓn dµnh riªng - DCCH. - Kªnh ®iÒu khiÓn chung - CCH. - Kªnh ®iÒu khiÓn ph©n chia kªnh - SHCCH, - Kªnh ®iÒu khiÓn riªng cho ODMA - OCCH. - Kªnh ®iÒu khiÓn chung cho ODMA - OCCCH. Nhãm kªnh l−u l−îng bao gåm: - Kªnh l−u l−îng dµnh riªng- DTCH. - Kªnh l−u l−îng chung - CTCH. 3.3.2 C¸c kªnh truyÒn t¶i C¸c kªnh truyÒn t¶i cã nhiÖm vô truyÒn th«ng tin gi÷a ph©n líp MAC vµ líp vËt lý. C¸c kªnh truyÒn t¶i ®−îc ph©n lo¹i chung hoÆc thµnh hai nhãm: C¸c kªnh riªng vµ c¸c kªnh chung.

80

3.3.2.1 C¸c kªnh truyÒn t¶i dµnh riªng C¸c kªnh truyÒn t¶i dµnh riªng (DCH) lµ mét kªnh thùc hiÖn viÖc truyÒn th«ng tin ®iÒu khiÓn vµ th«ng tin thuª bao gi÷a UTRAN vµ UE. DCH ®−îc truyÒn trªn toµn bé « hoÆc chØ truyÒn trªn mét phÇn « ®ang sö dông. Th«ng th−êng chØ cã mét kªnh truyÒn dÉn dµnh riªng sö dông cho ®−êng lªn hoÆc ®−êng xuèng ë chÕ ®é TDD hoÆc FDD. 3.3.2.2 C¸c kªnh truyÒn t¶i chung MÆc dï chøc n¨ng chñ yÕu cña tõng kªnh truyÒn t¶i chung cã thÓ kh«ng nhÊt thiÕt lµ ph¶i gièng nhau ë hai chÕ ®é FDD vµ TDD nh−ng chóng cã cïng mét vµi chøc n¨ng vµ dÊu hiÖu c¬ b¶n. B¶ng 3.2 kh¸i qu¸t c¸c ®Æc ®iÓm chñ yÕu ë hai chÕ ®é. C¶ FDD vµ TDD ®Òu cã mét sè kªnh truyÒn t¶i gièng nhau, tuy nhiªn FDD kh«ng cã kªnh dïng chung ®−êng lªn (USCH) vµ TDD kh«ng cã kªnh gãi chung (CPCH). Kªnh truyÒn t¶i CPCH ë FDD thùc hiÖn c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn c«ng suÊt cÇn thiÕt, c¸c lÖnh nµy kh«ng ®−îc yªu cÇu ë TDD. Ng−îc l¹i USCH thùc hiÖn c¸c lÖnh cÇn thiÕt ë TDD mµ kh«ng ®−îc yªu cÇu ë FDD. B¶ng 3.2 C¸c ®Æc ®iÓm chñ yÕu cña c¸c kªnh truyÒn t¶i chung FDD TDD BCH- Kênh quảng bá BCH- Kênh quảng bá Kênh truyền t¶i đường xuống đ−ợc dùng cho hệ thống quảng bá và thông tin cụ thể về ô BCH thường được truyền trên toàn bộ ô. FACH – Kênh truy nhập đường xuống FACH – Kênh truy nhập đường xuống Kênh truyền t¶i đường xuống truyền thông tin điều khiển tới trạm di động khi hệ thống biết được định vị ô của trạm di động. ë FDD, FACH có thể được truyền trên toàn bộ ô hoặc chỉ trên một phần ô đang sử dụng và nó có thể ®−îc sö dông ®Ó truyÒn lÖnh điều khiển công suất chậm. Ở TDD, nó có thể truyền các gói tin ngắn của người sử dụng. PCH-Kênh tìm gọi PCH-Kênh tìm gọi Kênh truyền t¶i đường xuống thường được truyền trên toàn bộ «, được dùng để truyền thông tin điều khiển tới trạm di động khi hệ thống không biết vị trí « của trạm di động. Ở FDD quá trình truyền PCH được kết hợp với quá trình truyền các chỉ thị tìm gọi của lớp vật lý để hỗ trợ các quy trình ở chế độ chờ một cách có hiệu quả. RACH- Kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH- Kênh truy nhập ngẫu nhiên Kênh truyền t¶i đường lên, thường thu được từ toàn bộ ô, thực hiện truyền thông tin điều khiển từ trạm di động. Ở FDD, RACH được đặc trưng bởi nguy cơ xung đột (collision risk) và bởi việc sử dụng điều khiển công suất vòng mở sử dụng cho việc truyền dẫn. Ở TDD, nó cũng có thể truyền các gói tin ngắn của người sử dụng.

81

CPCH- Kênh gói chung CPCH- Kênh gói chung Kênh truyền t¶i đường lên kết hợp với Kênh truyền t¶i đường lên được dùng một kênh riêng đường xuống tạo ra các chung bởi một vài UE thực hiện truyền số lệnh điều khiển CPCH (ví dụ dừng liệu điều khiển dành riêng hoặc lưu lượng. khẩn cấp). Nó được đặc trưng bởi nguy cơ xung đột ban đầu và việc sử dụng điều khiển công suất vòng trong cho viÖc truyền dẫn. DSCH- Kênh dùng chung đường DSCH- Kênh dùng chung đường xuống xuống Kênh truyền t¶i đường xuống được dùng chung bởi một vài UE, thực hiện truyền số liệu điều khiển dành riêng hoặc lưu lượng. Ở FDD nó được kết hợp với một vài kênh DCH đường xuống. Nó có thể được truyền trên toàn bộ ô hoặc chỉ trên một phần ô đang sử dụng. 3.3.3 C¸c kªnh kªnh vËt lý Trong phÇn nµy chóng ta ph©n tÝch cÊu tróc kªnh vËt lý ë chÕ ®é FDD. C¸c kªnh vËt lý trong FDD cã d¹ng cÊu tróc líp nh− c¸c khung v« tuyÕn vµ c¸c khe thêi gian. Khung v« tuyÕn lµ mét khèi xö lý bao gåm 15 khe thêi gian cã chiÒu dµi 38.400 chip, vµ khe thêi gian lµ mét khèi chøa c¸c tr−êng bit, cã chiÒu dµi 2.560 chip. CÊu h×nh khe thêi gian biÕn ®æi tuú thuéc tèc ®é bit cña kÖnh vËt lý. V× thÕ sè bit trªn mét khe cã thÓ kh¸c nhau ®èi víi c¸c kªnh vËt lý t−¬ng øng víi mét m·, mét tÇn sè sãng mang cô thÓ, vµ trªn ®−ênglªn sÏ cã thªm mét thµnh phÇn quan hÖ pha (0 hoÆc π/2). C¸c kªnh vËt lý ®−îc ph©n lo¹i dùa trªn hai ®Æc tr−ng. •

Kªnh ®−êng lªn vµ ®−êng xuèng.

•

Kªnh dµnh riªng vµ kªnh chung.

3.3.3.1 C¸c kªnh vËt lý ®−êng lªn (1) C¸c kªnh vËt lý dµnh riªng ®−êng lªn Cã hai kiÓu kªnh vËt lý dµnh riªng lªn: kªnh sè liÖu vËt lý dµnh riªng (DPDCH) vµ kªnh ®iÒu khiÓn vËt lý dµnh riªng (DPCCH). C¸c kªnh vËt lý dµnh riªng ®−êng lªn cã m· I/Q ghÐp kªnh cho tõng khung v« tuyÕn. DPDCH truyÒn kªnh truyÒn dÉn DCH, cßn DPCCH truyÒn th«ng tin ®iÒu khiÓn L1 nh−: C¸c bit hoa tiªu ®Ó hç trî ®¸nh gi¸ viÖc x¸c ®Þnh kªnh trong qu¸ tr×nh ph¸t hiÖn t−¬ng quan, c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ph¸t - TPC, th«ng tin ph¶n håi - FBI, vµ mét bé chØ thÞ kÕt hîp ®Þnh d¹ng truyÒn dÉn TFCI. TFCI th«ng b¸o cho phÝa thu viÖc kÕt hîp ®Þnh d¹ng truyÒn dÉn tøc thêi cña c¸c

82

kªnh truiyÒn dÉn (®−îc ghÐp vµo kªnh DPDCH ®−êng lªn) ®Ó truyÒn mét c¸ch ®ång thêi. Cã mét vµ chØ mét kªnh DPCCH ®−êng lªn trªn mét liªn kÕt v« tuyÕn. Tuy nhiªn cã thÓ kh«ng cã, cã mét hoÆc mét vµi kªnh DPDCH ®−êng lªn trªn mçi liªn kÕt v« tuyÕn. Cã hai kiÓu kªnh vËt lý dµnh riªng ®−êng lªn, v× thÕ mét kªnh cã chøa tr−êng TFCI (vÝ dô: ®èi víi mét vµi dÞch vô ®ång thêi) vµ mét kiÓu kh«ng chøa TFCI (vÝ dô ®èi víi c¸c dÞch vô tèc ®é cè ®Þnh). ë chÕ ®é nÐn, c¸c khe DPCCH ®−îc ®Þnh d¹ng víi c¸c tr−êng TFCI bÞ thay ®æi. Cã hai d¹ng khe nÐn cã thÓ cã cho mçi d¹ng khe danh ®Þnh. Chóng ®−îc ®¸nh nh·n lµ A vµ B vµ viÖc lùa chän chóng tuú thuéc vµo sè khe ®−îc truyÒn trªn tõng khung ë chÕ ®é nÐn. Khi chØ cã mét kªnh DPCCH trªn mét liªn kÕt v« tuyÕn, th× cã mét vµi kªnh DPDCH song song sö dông c¸c m· kªnh kh¸c nhau cã thÓ ®−îc truyÒn theo ph−¬ng thøc ®a m· (multi-code) trªn c¸c kªnh vËt lý dµnh riªng ®−êng lªn. (2) C¸c kªnh vËt lý chung ®−êng lªn C¸c kªnh vËt lý chung ®−êng lªn ®−îc chia thµnh hai lo¹i: • Kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn vËt lý - PRACH: mang th«ng tin cña kªnh giao vËn RACH. • Kªnh gãi chung vËt lý - PCPCH: mang th«ng tin cña kªnh giao vËn CPCH 3.3.3.2 C¸c kªnh vËt lý ®−êng xuèng C¸c kªnh vËt lý ®−êng xuèng bao gåm : 1 kªnh vËt lý dµnh riªng, 1 kªnh ph©n chia vµ 5 kªnh ®iÒu khiÓn chung C¸c kªnh ®iÒu khiÓn chung • C¸c kªnh hoa tiªu chung – CPICH • Kªnh vËt lý dµnh riªng ®−êng xuèng – DPCH • Kªnh ph©n chia vËt lý ®−êng xuèng – DSCH • Kªnh hoa tiªu chung chÝnh vµ dù phßng – CPICH • Kªnh vËt lý ®iÒu khiÓn chung chÝnh vµ dù phßng – CCPCH • Kªnh ®ång bé – SCH

83

(1) C¸c kªnh vËt lý dµnh riªng ®−êng xuèng ChØ cã kªnh vËt lý dµnh riªng ®−êng xuèng (DPCH ®−êng xuèng) ph¸t sè liÖu dµnh riªng ®−îc t¹o ra tõ líp 2 vµ líp cao h¬n, trong bé ghÐp trung gian víi th«ng tin ®iÒu khiÓn t¹o ra t¹i líp 1 (®−îc hiÓu lµ c¸c bit hoa tiªu, c¸c lÖnh TPC vµ TFCI tïy chän). (2) C¸c kªnh vËt lý ®−êng xuèng chung a. Kªnh hoa tiªu chung (CPICH ) §ã lµ mét kªnh vËt lý ®−êng xuèng tèc ®é cè ®Þnh (30kb/s, SF=256) thùc hiÖn truyÒn chuçi bit/ ký tù x¸c ®Þnh tr−íc. Trong ph©n tËp ph¸t, trªn bÊt kú kªnh ®−êng xuèng nµo, kh«ng cã ®iÒu khiÓn c«ng suÊt vßng kÝn hoÆc hë, CPICH cã thÓ ®−îc ph¸t tõ hai anten sö dông cïng m· kªnh vµ m· ngÉu nhiªn b. Kªnh hoa tiªu chung s¬ cÊp vµ thø cÊp (P-CPICH ) B¶ng 3.3 minh ho¹ c¸c ®Æc ®iÓm chÝnh cña P-CPICH. B¶ng 3.3 C¸c ®Æc ®iÓm chÝnh cña P- CPICH C¸c ®Æc ®iÓm cña P-CPICH s¬ cÊp

C¸c ®Æc ®iÓm cña P-CPICH thø cÊp

P-CPICH th−êng sö dông cïng mét m· kªnh

S-CPICH sö dông m· kªnh tïy ý ë SF=256

M· ngÉu nhiªn c¬ së ngÉu nhiªn hãa kªnh P-CPICH

M· ngÉu nhiªn c¬ së hoÆc bËc hai ngÉu nhiªn hãa kªnh S-CPICH

Mçi « chØ cã mét P-CPICH

Mét « cã thÓ chøa kh«ng, mét hoÆc mét vµi kªnh S-CPICH.

P-CPICH ®−îc ph¸t qu¶ng b¸ trªn toµn bé «

S-CPICH cã thÓ ®−îc truyÒn trªn toµn bé « hoÆc chØ trªn mét phÇn cña «

Nã còng lµ mét nhiÔu pha mÆc ®Þnh (default) cho tÊt c¶ c¸c kªnh vËt lý ®−êng xuèng kh¸c

C¸c líp cao h¬n th«ng b¸o cho UE khi CPICH bËc hai ®−îc sö dông lµ nhiÔu pha.

84

c. Kªnh vËt lý ®iÒu khiÓn chung s¬ cÊp (P-CCPCH) CCPCH s¬ cÊp lµ mét kªnh vËt lý ®−êng xuèng víi tèc ®é cè ®Þnh (30kb/s, SF=256) truyÒn h×nh BCH, nã kh¸c víi DPCH ®−êng xuèng ë chç nã kh«ng truyÒn c¸c lÖch TPC hoÆc c¸c bit hoa tiªu. d. Kªnh vËt lý ®iÒu khiÓn chung thø cÊp (S-CCPCH) Cã hai kiÓu kªnh CCPCH: mét cã TFCI vµ mét kh«ng cã TFCI truyÒn FACH vµ PCH. Do UTRAN x¸c ®Þnh khi nµo TFCI cã thÓ ®−îc truyÒn nÕu nã ®−îc ñy nhiÖm bëi tÊt c¶ c¸c UE hç trî sö dông TFCI . Tèc ®é CCPCH thø cÊp cã thÓ gièng víi DPCH ®−êng xuèng. e. Kªnh ®ång bé (SCH) Kªnh ®ång bé (SCH) lµ mét tÝn hiÖu ®−êng xuèng sö dông trong qu¸ tr×nh dß t×m khe, bao gåm hai kªnh con: SCH s¬ cÊp vµ thø cÊp. (f) Kªnh vËt lý chia sÎ chung ®−êng xuèng (PDSCH) Ng−êi sö dông dïng chung PDSCH ( kªnh truyÒn dÉn ph©n chia ®−êng xuèng DSCH), d−¹ trªn viÖc ghÐp m·. V× DSCH th−êng kÕt hîp nã víi mét hoÆc vµi kªnh DCH nªn còng cã thÓ kÕt hîp PDSCH víi mét hoÆc vµi DPCH ®−êng xuèng. ChÝnh x¸c h¬n, cã thÓ kÕt hîp tõng khung v« tuyÕn PDSCH víi mét kªnh DPCH ®−êng xuèng. 3.4 C¸c thiÕt bÞ m¹ng truy nhËp v« tuyÕn

3.4.1 Tæng quan vÒ cÊu h×nh hÖ thèng thiÕt bÞ truy nhËp v« tuyÕn PhÇn 3.2.3 ®· giíi thiÖu vÒ cÊu tróc tiªu chuÈn. PhÇn nµy sÏ m« t¶ cô thÓ c¸c vÝ dô vÒ cÊu h×nh hÖ thèng vµ cÊu h×nh thiÕt bÞ dùa trªn cÊu tróc l«gic. H×nh 3.8 cho thÊy mét vÝ dô vÒ cÊu h×nh hÖ thèng W-CDMA. ThiÕt bÞ truy nhËp v« tuyÕn bao gåm: UE, BTS, thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn m¹ng v« tuyÕn (RNC) vµ thiÕt bÞ xö lý tÝn hiÖu ®a ph−¬ng tiÖn (MPE). MÆc dï BTS ®−îc gäi lµ nót B, mét nót l«gic vÒ mÆt cÊu tróc, nh−ng nã vÉn ®−îc xem nh− mét BTS vÒ mÆt vËt lý trong h×nh vÏ nµy. C¸c chøc n¨ng xö lý tÝn hiÖu cña MPE cã thÓ ®−îc ®Æt trong RNC nh− mét phÇn cña RNC vÒ mÆt cÊu tróc, tuy nhiªn, thiÕt bÞ xö lý tÝn hiÖu ®a ph−¬ng tiÖn (MPE) ®−îc miªu t¶ nh− mét thiÕt bÞ riªng biÖt trong cÊu h×nh m¹ng nµy. Mét sè chøc n¨ng xö lý tÝn hiÖu cña m¹ng lâi (CN)

85

còng ®−îc ®Æt chung trong MPE, vµ MPE ®−îc nèi tíi tæng ®µi néi h¹t nh− minh häa trong h×nh 3.8. M¹ng lâi (CN) lµ mét vÝ dô vÒ cÊu h×nh vËt lý tÝch hîp cña CS vµ PS sö dông chÕ ®é truyÒn dÞ bé (ATM). VÞ trÝ cÊu tróc

M¹ng truy nhËp v« tuyÕn (RAN)

M¹ng lâi (CN)

Nót B VÝ dô ®iÓn h×nh vÒ cÊu h×nh vËt lý hÖ thèng Tr¹m thu ph¸t gèc (BTS) ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn m¹ng v« tuyÕn (RNC) Tr¹m thu ph¸t gèc (BTS) ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn m¹ng v« tuyÕn (RNC) Tr¹m thu ph¸t gèc (BTS)

Tæng ®µi néi h¹t Chøc n¨ng chuyÓn m¹ch kªnh Chøc n¨ng chuyÓn m¹ch gãi

Tæng ®µi néi h¹t

ThiÕt bÞ xö lý ®a ph−¬ng tiÖn (MPE)

H×nh 3.8 CÊu h×nh hÖ thèng v« tuyÕn W-CDMA (vÝ dô) 3.4.2 BTS 3.4.2.1 CÊu h×nh chøc n¨ng H×nh 3.9 cho thÊy cÊu h×nh chøc n¨ng cña BTS. BTS bao gåm mét bé khuyÕch ®¹i thu v« tuyÕn ngoµi trêi (OA-RA), mét thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t bé khuyÕch ®¹i thu v« tuyÕn ngoµi trêi (OA-RA-SC), mét bé khuyÕch ®¹i c«ng suÊt ph¸t vµ mét thiÕt bÞ ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ (MDE). MDE gåm c¸c m« ®un chøc n¨ng nh− m¸y thu/ph¸t (TRX), thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn, giao diÖn tèc ®é cao (highway) vµ khèi xö lý tÝn hiÖu b¨ng gèc (BB). AMP, OA-RA vµ TRX ®−îc l¾p ®éc lËp cho mçi sÐc t¬, cßn c¸c m« ®un chøc n¨ng kh¸c cña MDE ®−îc dïng chung cho c¸c sÐc t¬.

86

3.4.2.2 C¸c chØ tiªu kü thuËt c¬ b¶n cña BTS B¶ng 3.4 tr×nh bµy c¸c chØ tiªu kü thuËt v« tuyÕn c¬ b¶n cña BTS. C¸c chØ tiªu kü thuËt nµy tu©n theo chuÈn TS25.104 vÒ “ Thu, ph¸t v« tuyÕn UTRA(BS)FDD” vµ TS.25.141 vÒ “ KiÓm tra tr¹m gèc (FDD)” ®−îc x©y dùng bëi nhãm chØ tiªu kü thuËt ®Çu cuèi (TSG) vµ nhãm ho¹t ®éng RAN (WG) trong 3GPP. C¸c chØ tiªu cao h¬n ®ang ®−îc x©y dùng ®Ó t¨ng sè sãng mang vµ dung l−îng kªnh, gi¶m c«ng suÊt tiªu thô vµ t¹o ra c¸c m¹ch cã ®é tÝch hîp cao h¬n n÷a. 3.4.2.3 C¸c c«ng nghÖ then chèt trong mçi khèi chøc n¨ng C¸c khèi chøc n¨ng c¬ b¶n cña BTS ®−îc miªu t¶ kh¸i qu¸t d−íi ®©y. Anten

Bé khuyÕch ®¹i (AMP)

M¸y thu ph¸t (TRX) Khèi xö lý tÝn hiÖu b¨ng gèc Sè liÖu thuª bao

Khèi ®iÒu khiÓn

§iÒu khiÓn, gi¸m s¸t tõ xa

Sè liÖu ®iÒu khiÓn

Gia diÖn cao tèc (HWY)

Tíi RNC

H×nh 3.9 CÊu h×nh chøc n¨ng cña BTS ( vÝ dô) AMP AMP khuyÕch ®¹i c«ng suÊt cña c¸c ë tÝn hiÖu ®Çu ra cña MDE ( c¸c tÝn hiÖu ®· ghÐp m· ®a truy nhËp, c¸c sãng mang) lªn møc yªu cÇu t¹i ®Çu vµo anten. HÖ sè khuyÕch ®¹i kho¶ng 40 ®Õn 50 dB. Do c¸c chØ tiªu kü thuËt cña 3GPP yªu cÇu ph¶i tháa m·n mét ACLR lµ 45 dB víi sãng mang 5 MHz khi ph¸t ®a sãng mang vµ ®a m· nªn cÇn cã mét AMP chung ®é tuyÕn tÝnh rÊt cao. C¸c c«ng nghÖ ®Ó chèng mÐo d¹ng sãng cho c¸c AMP bao gåm c«ng nghÖ tù ®iÒu chØnh vµ lµm mÐo tr−íc. KhuyÕch ®¹i tù ®iÒu chØnh ( h×nh 3.10) lµ c«ng nghÖ cã −u thÕ h¬n do hiÖu suÊt chèng mÐo cao.

87

ViÖc gi¶m kÝch th−íc cña AMP cã thÓ ®¹t ®−îc b»ng c¸ch chÕ t¹o mét AMP chung tháa m·n c¸c yªu cÇu nµy. Kü thuËt lµm mÐo tr−íc còng ®−îc mong ®îi ®Ó ®¹t hiÖu suÊt cao h¬n.

Bé khuyÕch ®¹i chÝnh

M¹ch ph¸t ký hiÖu hoa tiªu

Bé phèi ghÐp ®Þnh h−íng

Bé phèi ghÐp ®Þnh h−íng

Bé khuyÕch ®¹i chÝnh Bé khuyÕch ®¹i phô M¹ch ®iÒu chØnh vÐct¬

M¹ch vßng ph¸t hiÖn mÐo tÝn hiÖu

Bé phèi ghÐp ®Þnh h−íng

M¹ch ®iÒu khiÓn

M¹ch vßng lo¹i bá mÐo tÝn hiÖu M¹ch t¸ch ký hiÖu hoa tiªu

H×nh 3.10 CÊu h×nh c¬ b¶n cña bé khuyÕch ®¹i tù ®iÒu chØnh B¶ng 3.4 C¸c chØ tiªu kü thuËt c¬ b¶n cña BTS C¸c môc

C¸c chØ tiªu

HÖ thèng truy nhËp v« tuyÕn B¨ng tÇn thu/ph¸t Kho¶ng c¸ch tÇn sè thu/ph¸t Kho¶ng c¸ch sãng mang Tèc ®é chip Tèc ®é ký hiÖu (symbol) Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ Ph−¬ng ph¸p gi¶i ®iÒu chÕ Tèc ®é truyÒn sè liÖu C«ng suÊt ph¸t cùc ®¹i

DS-CDMA FDD B¨ng tÇn IMT-2000 190MHz Dßng quÐt sãng mang 200 kHz 3,84 Mc/s 7,5 ks/s~ 960 ks/s §iÒu chÕ sè liÖu: QPSK, ®iÒu chÕ tr¶i phæ: QPSK T¸ch sãng nhÊt qu¸n cã hç trî cña tÝn hiÖu hoa tiªu Tèi ®a 384 kbit/s ( 2 Mbit/s) 20W± 2dB/sãng mang/sect¬ (10W± 2dB/sãng mang/sect¬/anten khi ph©n tËp ph¸t) ± 0,05 ppm hoÆc nhá h¬n 5MHz hoÆc nhá h¬n (99% ®é réng b¨ng th«ng)

§é æn ®Þnh tÇn sè §é réng b¨ng th«ng chiÕm dông Tû lÖ c«ng suÊt nhiÔu sang kªnh l©n cËn (ACLR)

§é nh¹y tham chiÕu

Sãng mang 5 MHz: 45 dB hoÆc cao h¬n/§é réng b¨ng 3,84MHz Sãng mang 10MHz: 50 dB hoÆc cao h¬n/ §é réng b¨ng 3,84 MHz Tèc ®é d÷ liÖu 12,2 kbit/s Møc tÝn hiÖu ®Çu vµo: -121 dBm Tû lÖ lçi bÝt 10-3 hoÆc thÊp h¬n

88

OA-RA vµ OA-RA-SC Bé khuyÕch ®¹i thu sö dông trong OA-RA th−êng bao gåm c¸c bé khuyÕch ®¹i t¹p ©m thÊp (LNA) m¾c song song ®Ó t¨ng ®é tin cËy. HÖ sè khuyÕch ®¹i kho¶ng 40 dB. V× ®−îc l¾p ngoµi trêi nªn c¸c OA-RA ®Òu cã c¸c bé phËn b¶o vÖ chèng sÐt. H×nh 3.11 tr×nh bµy mét vÝ dô vÒ mét cÊu h×nh kÕt nèi OA-RA trong mét tr¹m cã sö dông ph©n tËp ph¸t. Do ®é suy hao thÊp nªn bé läc thu vµ khèi song c«ng nhá ®−îc sö dông. Anten thu ph¸t

Khèi song c«ng

Bé läc t¸ch nguån

Anten thu ph¸t

Khèi song c«ng

VÝ dô cÊu h×nh cña tr¹m cã ph©n tËp ph¸t

H×nh 3.11 CÊu h×nh c¬ b¶n cña bé khuyÕch ®¹i thu v« tuyÕn ngoµi trêi (OA-RA) TRX TRX biÕn ®æi c¸c tÝn hiÖu ph¸t tr¶i phæ b¨ng gèc tõ d¹ng sè sang d¹ng t−¬ng tù, biÕn ®æi chóng thµnh c¸c tÝn hiÖu cao tÇn ( RF) nhê ®iÒu chÕ pha bèn tr¹ng th¸i, t¸ch sãng theo ph−¬ng ph¸p nhÊt qu¸n c¸c tÝn hiÖu thu tõ OA-RA, biÕn ®æi chóng tõ tÝn hiÖu t−¬ng tù sang tÝn hiÖu sè vµ gøi chóng ®Õn BB. Mçi sÐc t¬ cã mét TRX ®éc lËp. Nã cã cÊu h×nh dù phßng víi mét TRX vµ TRX dù phßng sÏ ®−îc tù ®éng chuyÓn sang tr¹ng th¸i ho¹t ®éng trong tr−êng hîp cã bÊt cø sù cè nµo. Mét tñ TRX cã thÓ ®Æt m¸y thu ph¸t cho 6 sÐct¬. BB BB lµ mét khèi chøc n¨ng thùc hiÖn: hiÖu chØnh lçi tr−íc (FEC), ®ãng khung, ®iÒu chÕ sè liÖu, ®iÒu chÕ tr¶i phæ víi c¸c tÝn hiÖu ph¸t. §èi víi tÝn hiÖu thu BB thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng: gi¶i tr¶i phæ, ®ång bé chip, gi¶i m· hiÖu chØnh lçi, t¸ch/ghÐp sè

89

liÖu, MRC trong qu¸ tr×nh chuyÓn giao tõ sÐc t¬ ®Õn sÐc t¬ vµ mét sè b−íc xö lý tÝn hiÖu kh¸c. Ng−îc víi TRX, cã phÇn cøng riªng biÖt cho mçi sÐc t¬, tµi nguyªn phÇn cøng cña tÊm m¹ch (card) xö lý tÝn hiÖu b¨ng gèc cã thÓ ®−îc ph©n chia cho bÊt kú sÐc t¬ hoÆc sãng mang nµo. ViÖc chia sÎ tÊm m¹ch nµy trong BTS cho phÐp ph©n chia linh ho¹t c¸c kªnh ®Ó phï hîp víi c¸c dÞch vô vµ l−u l−îng kh¸c nhau. Ngay c¶ víi mét BTS thÕ hÖ ®Çu tiªn ®· cã thÓ cung cÊp kh¶ n¨ng xö lý b¨ng gèc cho trªn 720 kªnh tho¹i trong mét ng¨n m¸y, ®iÒu nµy cho phÐp BTS ho¹t ®éng t¹i dung l−îng kªnh v« tuyÕn lín nhÊt víi mét cÊu h×nh ba sÐc t¬, hai sãng mang. C¸c nghiªn cøu s©u h¬n ®ang ®−îc tiÕn hµnh ®Ó ®¹t ®−îc mËt ®é cao h¬n, c«ng suÊt tiªu thô thÊp h¬n, nh»m t¨ng dung l−îng nhiÒu h¬n. Giao diÖn cao tèc (Highway) BTS vµ RNC ®−îc nèi víi nhau qua mét ®−êng truyÒn 2 Mbit/s hoÆc mét ®−êng mega-link ATM. ViÖc truyÒn dÉn sè liÖu ®iÒu khiÓn vµ sè liÖu thuª bao víi hiÖu suÊt cao cã ®−îc nhê c«ng nghÖ truyÒn dÉn ATM. Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn Khèi nµy thùc hiÖn chøc n¨ng ph¸t/thu c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cuéc gäi ®Õn/tõ RNC, qu¶n lý c¸c kªnh v« tuyÕn vµ thiÕt lËp/gi¶i phãng c¸c kªnh v« tuyÕn. PhÇn mÒm ®iÒu khiÓn (CC, gi¸m s¸t b¶o d−ìng vµ ®iÒu khiÓn) vµ c¸c th«ng sè hÖ thèng kh¸c cã thÓ ®−îc l−u tr÷ trong mét bé nhí qua thÎ nhí, nhê ®ã viÖc n©ng cÊp phÇn mÒm cã thÓ qu¶n lý t¹i mét trung t©m. Chøc n¨ng ë c¸c tÇng vµ phÇn mÒm øng dông còng ®−îc ph©n líp ®Ó cho phÐp ph¸t triÓn c¸c øng dông ®éc lËp víi nhau gióp cho viÖc n©ng cao hoÆc c¶i tiÕn chøc n¨ng dÔ dµng h¬n. Chøc n¨ng giao diÖn b¶o d−ìng lµ mét chøc n¨ng tiªu chuÈn nh− KiÕn tróc ng¾t yªu cÇu theo môc tiªu chung (CORBA). HÖ thèng còng cã chøc n¨ng n¹p ch−¬ng tr×nh khëi ®Çu (IPL) vµ chøc n¨ng truyÒn tÖp tõ xa vµ cã kh¶ n¨ng gi¸m s¸t vµ ®iÒu khiÓn tr¹ng th¸i cña c¸c tÊm m¹ch ®−îc l¾p trong BTS còng nh− gi¸m s¸t vµ ®iÒu khiÓn th«ng tin tr¹m ngoµi BTS vµ thiÕt bÞ ngo¹i vi th«ng qua mét giao diÖn ®iÒu khiÓn/gi¸m s¸t bªn ngoµi.

90

3.4.3 RNC RNC cã c¸c chøc n¨ng: Xö lý tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, khai th¸c vµ b¶o d−ìng (O&M), t¸ch/ghÐp kªnh chung, chuyÓn m¹ch ATM, chuyÓn giao-ph©n tËp v.v…RNC ®−îc nèi tíi tæng ®µi néi h¹t MPE vµ BTS, thùc hiÖn ®iÒu khiÓn kÕt nèi ®−êng truyÒn v« tuyÕn vµ ®iÒu khiÓn chuyÓn giao. H×nh 3.12 minh häa cÊu h×nh cña RNC vµ mçi chøc n¨ng cña RNC theo khèi. B¶ng 3.5 m« t¶ tãm t¾t c¸c nhiÖm vô xö lý cña mçi khèi chøc n¨ng. CÇn ph¶i chó ý r»ng h×nh 3.12 lµ mét s¬ ®å khèi chøc n¨ng. Thùc tÕ, cã thÓ ghÐp nhiÒu chøc n¨ng trªn mét cÊu h×nh phÇn cøng hoÆc phÇn mÒm. RNC cÇn cã kh¶ n¨ng thÝch nghi linh ho¹t víi c¸c vïng phôc vô, tõ c¸c thµnh phè cã mËt ®é l−u l−îng cao ®Õn c¸c vïng ngo¹i « víi mËt ®é l−u l−îng thÊp h¬n. Do ®ã, nã cÇn cã kh¶ n¨ng xö lý thÊp nhÊt lµ hµng chôc ngh×n cuéc gäi giê bËn (BHCA), kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch Ýt nhÊt lµ vµi Gbit/s, kh¶ n¨ng qu¶n lý hµng t¸ BTS vµ cÇn cã ®ñ ®é linh ho¹t ®Ó thÝch øng víi c¸c thiÕt kÕ cho c¸c vïng kh¸c nhau. VÒ kh¶ n¨ng xö lý kÕt nèi cuéc gäi còng cÇn h−íng tíi ®¶m b¶o c¶ cho chøc n¨ng O&M. V× thÕ RNC cã mét chøc n¨ng giao diÖn O&M tiªu chuÈn gièng nh− CORBA.

§Þnh tuyÕn IP

§Þnh tuyÕn IP

H×nh 3.12 CÊu h×nh chøc n¨ng cña RNC

91

B¶ng 3.5 Kh¸i qu¸t vÒ c¸c khèi chøc n¨ng cña RNC Tªn

Chøc n¨ng

ATM-SW

ChuyÓn m¹ch ATM

BTSIF

Giao diÖn BTS

Switch IF

Giao diÖn chuyÓn m¹ch

MPE IF

Giao diÖn MPE

PAGE

Khèi xö lý tÝn hiÖu nh¾n tin

FCM

M« ®un ®ång bé xung nhÞp khung

DHT

Trung kÕ chuyÓn giao ph©n tËp

AAL2

T¸ch vµ ghÐp tÕ bµo AAL2

CNT

Khèi ®iÒu khiÓn

PRC

Khèi xö lý

SDM

M« ®un d÷ liÖu hÖ thèng

DB

Khèi ch−¬ng tr×nh gì rèi (Debugger)

HD

æ ®Üa cøng

MSU

Khèi kÕt cuèi b¸o hiÖu di ®éng

BSU

Khèi kÕt cuèi b¸o hiÖu BTS

ISU

Khèi kÕt cuèi b¸o hiÖu giao diÖn Iu

RSU

Khèi kÕt cuèi b¸o hiÖu RNC

MPSU

Khèi kÕt cuèi b¸o hiÖu MPE

OSU

Khèi kÕt cuèi b¸o hiÖu hÖ ®iÒu hµnh

Router IF

Giao diÖn ®Þnh tuyÕn IP ®Ó gi¸m s¸t

M-MUX

GhÐp MAC

DCI

Giao diÖn nguån xung nhÞp sè

EMC

Khèi ®iÒu khiÓn khÈn (dù phßng)

3.4.4 MPE MPE cã c¸c chøc n¨ng xö lý tÝn hiÖu gãi bao gåm chøc n¨ng chuyÓn ®æi giao thøc cho sè liÖu PS, còng nh− c¸c chøc n¨ng xö lý tÝn hiÖu tho¹i ®Ó chuyÓn ®æi sè liÖu tho¹i tõ d¹ng nhiÒu tèc ®é thÝch øng (AMR) sang d¹ng tÝn hiÖu PCM. Nh− ®· minh häa trong h×nh 3.9 ë phÇn 3.4.1, chøc n¨ng xö lý tÝn hiÖu gãi lµ mét phÇn cña RAN vµ chøc

92

n¨ng RNC ®−îc thùc hiÖn trong MPE, lµ mét thiÕt bÞ vËt lý riªng biÖt. Do vËy, qu¸ tr×nh xö lý tÝn hiÖu gãi ®−îc tiÕn hµnh qua kÕt nèi víi c¸c RNC. C¸c tµi nguyªn phÇn cøng cho qu¸ tr×nh xö lý tÝn hiÖu ®−îc tËp trung trong MPE vµ cã thÓ ®−îc chia sÎ cho c¸c RNC. C¸c chøc n¨ng xö lý tÝn hiÖu ®èi víi c¸c dÞch vô chuyÓn m¹ch kªnh nh− xö lý tÝn hiÖu tho¹i ®−îc xem nh− c¸c chøc n¨ng cña m¹ng lâi (CN) trong c¸c tiªu chuÈn kü thuËt vµ v× thÕ chóng ®−îc thùc hiÖn víi sù tham gia cña tæng ®µi néi h¹t. Khi MPE lµ mét khèi phÇn cøng tÝch hîp c¸c chøc n¨ng xö lý tÝn hiÖu cña RAN vµ CN th× nã cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn c¶ hai chøc n¨ng trong mét khèi thiÕt bÞ ®¬n lÎ. H×nh 3.13 minh häa cÊu h×nh chøc n¨ng cña MPE. Nã cho thÊy cÊu h×nh chøc n¨ng chø kh«ng h¼n lµ cÊu h×nh phÇn cøng. B¶ng 3.6 m« t¶ v¾n t¾t c¸c chøc n¨ng ®−îc thùc hiÖn bëi mçi khèi chøc n¨ng. MPE ph¶i cã kh¶ n¨ng xö lý Ýt nhÊt hµng tr¨m ngh×n BHCA, kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch thÊp nhÊt lµ vµi Gbit/s vµ kh¶ n¨ng xö lý cho hµng t¸ RNC, ®Ó ®¸p øng linh ho¹t víi c¸c vïng kh¸c nhau. Bus trong hoÆc chuyÓn m¹ch

RMSU SPU cè ®Þnh

CÊp nguån Cung cÊp xung nhÞp

H×nh 3.13 CÊu h×nh chøc n¨ng cña MPE

93

B¶ng 3.6 Kh¸i qu¸t c¸c chøc n¨ng cña mçi khèi chøc n¨ng trong MPE Tªn CNT RMSU SV-CNT SPU HW Bus bªn trong (Internal bus) hoÆc khèi chuyÓn m¹ch CLK Khèi nguån OSU EMC

M« t¶ Khèi ®iÒu khiÓn Khèi kÕt cuèi b¸o hiÖu RNC/MMS Khèi ®iÒu khiÓn-gi¸m s¸t Khèi xö lý tÝn hiÖu Khèi Highway ( kÕt cuèi ®−êng truyÒn RNC/MMS) Khèi truyÒn dÉn tÝn hiÖu bªn trong thiÕt bÞ Xung nhÞp (t¹o ra c¸c bÝt xung nhÞp chuÈn) CÊp nguån Khèi kÕt cuèi b¸o hiÖu hÖ ®iÒu hµnh Khèi ®iÒu khiÓn khÈn (dù phßng)

MMS: DÞch vô tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖn 3.4.5 Anten BS 3.4.5.1 Anten BS cho IMT-2000 IMT-2000 sö dông b¨ng tÇn 2 GHz vµ nã cÇn cã c¸c anten BS míi tiªn tiÕn h¬n. Do ®ã, c¸c anten BS ®−îc thiÕt kÕ víi c¸c yªu cÇu nhá gän ( ®−êng kÝnh anten nhá h¬n) ®Ó gi¶m thiÓu khã kh¨n vÒ c¬ khÝ khi l¾p ®Æt anten. ViÖc ph©n chia tÇn sè còng nh»m môc ®Ých gi¶m sè l−îng anten cÇn l¾p ®Æt. C¸c mÉu bøc x¹ ®Þnh h−íng theo sÐct¬ ë c¸c anten BS trong IMT-2000 còng ®−îc thiÕt kÕ ®Æc biÖt ®Ó phï hîp víi dung l−îng thuª bao. H×nh 3.14 so s¸nh sù t−¬ng quan gi÷a sè sÐct¬ vµ dung l−îng thuª bao trong W-CDMA víi mÉu bøc x¹ cña anten ph©n chia sÐc t¬ lý t−ëng, trong ®ã ®é ®Þnh h−íng ®−îc ký hiÖu b»ng f(θ), h×nh vÏ nµy cho thÊy dung l−îng thuª bao t¨ng tû lÖ thuËn víi sè sÐc t¬. Tuy nhiªn, dung l−îng thuª bao trong thùc tÕ sÏ nhá h¬n tr−êng hîp anten ph©n chia sÐc t¬ lý t−ëng kho¶ng 20 % do cã nhiÔu chång lÊn ë khu vùc l©n cËn cña c¸c sÐc t¬. §é réng bóp sãng gi¶ ®Þnh trong c¸c cÊu h×nh ph©n chia 3 sÐc t¬ vµ 6 sÐc t¬ t−¬ng øng lµ 1200 vµ 600.

94

Dung l−îng thuª bao t−¬ng ®èi

Nöa ®é réng b¨ng tÇn

Sect¬ lý t−ëng

1 sect¬

3 sect¬

6 sect¬

H×nh 3.14 Sè sÐct¬ vµ dung l−îng thuª bao H×nh 3.15 minh häa sù t−¬ng quan gi÷a cÊu tróc anten vµ ®é réng bóp sãng. Trong tr−êng hîp A, mét anten l−ìng cùc ®−îc ®Æt ë gi÷a mét mÆt ph¶n x¹ ph¼ng (kho¶ng c¸ch víi anten = 0,25 b−íc sãng) vµ ®é réng bóp sãng lµ 1200 víi ®é réng mÆt ph¶n x¹ b»ng 0,7 b−íc sãng. Bóp sãng kh«ng thÓ hÑp h¬n n÷a ngay c¶ khi ®é réng cña mÆt ph¶n x¹ t¨ng. Trong tr−êng hîp B, hai anten l−ìng cùc ®−îc ®Æt c¸ch nhau 0,5 b−íc sãng trªn mét mÆt ph¶n x¹ ph¼ng vµ c¸c sãng ®−îc kÕt hîp cã cïng pha vµ biªn ®é ( kho¶ng c¸ch víi anten = 0,25 b−íc sãng). §é réng bóp sãng kho¶ng 600 vµ nã gÇn nh− ®éc lËp víi ®é réng cña mÆt ph¶n x¹. Khi ®é réng bóp sãng kh«ng phô thuéc vµo ®é réng mÆt ph¶n x¹ cña anten th× cã thÓ sö dông mét mÆt ph¶n x¹ cã ®é réng b»ng 0,5 b−íc sãng ®Ó gi¶m b¸n kÝnh anten, nh−ng thùc tÕ ®é réng nµy ph¶i b»ng 0,7 ®Õn 1 b−íc sãng do ph¶i xÐt ®Õn tû lÖ sãng bøc x¹ ng−îc tõ mÆt tr−íc ®Õn mÆt sau cña anten. Trong tr−êng hîp C, mÆt ph¶n x¹ cã d¹ng h×nh b¸n trô, víi mét anten l−ìng cùc ®−îc ®Æt ë t©m. Trong tr−êng hîp nµy ®é réng cña mÆt ph¶n x¹ tû lÖ víi ®é më (®−êng kÝnh) cña anten. Nh− minh häa trong h×nh vÏ, ®−êng kÝnh anten cµng lín th× bóp sãng cµng hÑp. VÝ dô, cã thÓ t¹o ra mét bóp sãng cã gãc më 1200 b»ng mét mÆt ph¶n x¹ cã ®−êng kÝnh b»ng 0,25 b−íc sãng, cã nghÜa lµ b¸n kÝnh anten ®· gi¶m so víi tr−êng hîp A. H¬n n÷a, cã thÓ t¹o ra mét bóp sãng cã gãc më 600 b»ng mét mÆt ph¶n x¹ cã ®−êng kÝnh b»ng 0,8 b−íc sãng, tøc lµ xÊp xØ kÝch th−íc anten trong tr−êng hîp B. Th«ng th−êng, cÊu tróc anten trong c¸c tr−êng hîp A vµ B ®−îc bao bäc bëi mét vßm ra®a lµm b»ng chÊt ®iÖn m«I (radome) ®Ó c¶i thiÖn ®é cøng c¬ khÝ, n©ng cao ®é bÒn trong c¸c ®iÒu kiÖn thêi tiÕt, gi¶m søc giã v.v…Do ®ã, c¸c kÝch th−íc cña anten th«ng

95

th−êng ®−îc x¸c ®Þnh dùa trªn b¸n kÝnh t−¬ng ®−¬ng. §Ó thiÕt kÕ mét anten BS víi bóp sãng cã gãc më 1200 th× h×nh vÏ cho thÊy r»ng cÊu tróc anten trong tr−êng hîp C lµ

§é réng bóp sãng

nhá nhÊt.

H×nh b¸n trô

§é réng mÆt ph¶n x¹ (b−íc sãng)

H×nh 3.15 §é réng mÆt ph¶n x¹ vµ ®é réng bóp sãng §é réng bóp sãng còng cã thÓ ®−îc ®iÒu chØnh b»ng c¸ch ®Æt mÆt ph¶n x¹ ë mét gãc ®Ó t¹o thµnh anten ph¶n x¹ gãc. C¸c anten ph¶n x¹ gãc cã thÓ gi¶m ®é réng bóp sãng bëi gãc hÑp h¬n vµ nh− vËy cã thÓ tèi −u hãa kÝch th−íc anten (®−êng kÝnh anten nhá h¬n) ®èi víi mçi ®é réng bóp sãng. 3.4.5.2 Ph©n chia tÇn sè C¸c anten theo chuÈn IMT-2000 cÇn cã b¸n kÝnh nhá h¬n ®Ó gi¶m ¶nh h−ëng cña søc giã. Nh− ®· ®Ò cËp ë phÇn tr−íc, cã mét c¸ch thùc hiÖn ®iÒu nµy lµ gi¶m mét c¸ch hiÖu qu¶ sè anten cÇn l¾p ®Æt b»ng c¸ch c¸ch céng h−ëng nhiÒu tÇn sè trªn mét anten. Trong tµi liÖu nµy sÏ giíi thiÖu mét lo¹i anten nh− vËy ®ang ®−îc c«ng ty NTT DoCoMo sö dông cho m¹ng di ®éng W-CDMA t¹i NhËt B¶n. Lo¹i anten nµy cã thÓ sö dông ®−îc ®ång thêi cho c¶ ba b¨ng tÇn 900MHz, 1,5 GHz (hai b¨ng tÇn ®· vµ ®ang sö dông cho hÖ thèng di ®éng PDC cña NhËt) vµ 2GHz (b¨ng tÇn IMT-2000). MÆc dï, b¨ng tÇn 1,5 GHz lµ ®Æc tr−ng riªng cña hÖ thèng di ®éng PDC cña NhËt, b¨ng tÇn nµy kh«ng cã trong hÖ thèng di ®éng GSM ®ang sö dông t¹i ViÖt nam, nh−ng chóng t«i muèn th«ng qua lo¹i anten cña NTT DoCoMo ®Ó giíi thiÖu cÊu tróc vµ c¸c ®Æc tÝnh chung cña c¸c anten ho¹t ®éng ®a b¨ng tÇn. Tr−íc hÕt, chóng ta sÏ t×m hiÓu vÒ anten ba b¨ng tÇn cã ®é réng bóp sãng 1200. NTT DoCoMo ®· nç lùc nghiªn cøu ®Ó chÕ t¹o anten cã bóp sãng 1200 cã thÓ ho¹t

96

®éng ë b¨ng tÇn 2 GHz dùa trªn cÊu tróc anten hai b¨ng tÇn hiÖn cã ®−îc thiÕt kÕ cho hÖ thèng PDC nh− trong h×nh 3.16. H×nh 3.17 lµ ®å thÞ ®é réng bóp sãng theo tÇn sè cña lo¹i anten ba b¨ng tÇn, h×nh vÏ nµy cho thÊy cã thÓ ®¹t ®−îc ®é réng bóp sãng 1200 ë c¶ b¨ng tÇn 2GHz. Trong khi c¸c anten ph¶n x¹ gãc th−êng cã xu h−íng t¹o ra c¸c bóp sãng hÑp h¬n ë c¸c tÇn sè cao h¬n th× cÊu tróc anten nµy kh¸ ®Æc biÖt v× c¸c thuéc tÝnh vÒ ®é réng bóp sãng lµ t−¬ng ®èi æn ®Þnh víi c¸c tÇn sè. CÊu tróc anten nµy ®¶m b¶o cho ®−êng kÝnh h×nh trô t−¬ng ®−¬ng lµ kh«ng thay ®æi so víi lo¹i anten dïng cho hÖ thèng PDC nhê viÖc g¾n thªm c¸c chÊn tö ký sinh cho b¨ng 2GHz trªn mÆt tr−íc cña anten hai b¨ng tÇn. −u ®iÓm cña cÊu tróc nµy lµ ¸p lùc g©y ra bëi søc giã lµ kh«ng ®æi ngay c¶ khi thay anten. Ngoµi ra, mét mÆt ph¶n x¹ vµ mét ng¾n m¹ch chÊn tö ký sinh mét phÝa ®−îc g¾n vµo c¶ hai ®Çu cña mçi chÊn tö bøc x¹ nh»m gi¶m suy hao ph¶n håi trong b¨ng tÇn 900 MHz. ChÊn tö ký sinh ( §èi víi b¨ng tÇn 2 GHz)

ChÊn tö ®Ó ®iÒu chØnh trë kh¸ng ( ChØ dïng cho b¨ng tÇn 0,9 GHz)

Anten 2 tÇn sè (0,9/1,5 GHz)

MÆt ph¶n x¹ §−êng kÝnh h×nh trô t−¬ng ®−¬ng

H×nh 3.16 CÊu tróc cña anten ba b¨ng tÇn cã ®é réng bóp sãng 1200

97

§é réng bóp sãng

TÇn sè (GHz)

H×nh 3.17 C¸c ®Æc tÝnh tÇn sè cña anten ba b¨ng tÇn cã ®é réng bóp sãng 1200 H×nh 3.18 minh häa suy hao ph¶n håi øng víi c¸c tÇn sè, nã cho thÊy hiÖn t−îng céng h−ëng x¶y ra trong mçi b¨ng tÇn. C¸c anten BS ®−îc sö dông trong thùc tÕ cho hÖ thèng PDC cã 26 chÊn tö ®Æt c¸ch ®Òu nhau 200mm. Tr¸i l¹i, trong c¸c hÖ thèng W-CDMA, anten BS cã 36 chÊn tö ®Æt c¸ch nhau 150 mm ®Ó gi¶m nh÷ng thay ®æi vÒ hÖ sè khuyÕch ®¹i do lÖch bóp sãng. §é më cña anten lµ 5,4 m vµ hÖ sè khuyÕch ®¹i hiÖu dông lµ 20 dBi ( b¨ng 2 GHz) kh«ng kÓ ®Õn suy hao do ®−êng truyÒn sãng vµ nh÷ng suy hao kh¸c.

Suy hao ph¶n x¹

Møc yªu cÇu

TÇn sè (GHz)

H×nh 3.18 C¸c ®Æc tÝnh suy hao ph¶n håi cña anten ba b¨ng tÇn cã ®é réng bóp sãng 1200 H×nh 3.19 minh häa cÊu tróc cña mét anten ba b¨ng tÇn cã ®é réng bóp sãng 600 vµ 1200 . Mét anten PDC cã ®é réng bóp sãng 1200 ( 3 sÐc t¬), trong khi mét anten IMT-2000 cã ®é réng bóp sãng lµ 600 ( 6 sÐc t¬). Mét mÆt ph¶n x¹ gåm hai hÖ thèng

98

anten. MÆt ph¶n x¹ ®−îc sö dông chung, c¸c c¹nh cña nã ®−îc uèn vu«ng gãc ®Õn ®é cao kho¶ng 20mm, kho¶ng c¸ch so víi mÆt ph¶n x¹ lµ 70mm ®èi víi b¨ng 0,9 GHz vµ 1,5 GHz vµ 37,5 mm ®èi víi b¨ng 2 GHz, ®é réng cña mÆt ph¶n x¹ lµ 140 mm ®Ó ®¶m b¶o ®é réng bóp sãng 1200 ë b¨ng tÇn 0,9GHz vµ 1,5 GHz vµ 600 ë b¨ng 2 GHz. ChÊn tö ký sinh 1,5 GHz

ChÊn tö ký sinh ®Ó ®iÒu chØnh ®é ®Þnh h−íng

ChÊn tö bøc x¹ 0,9 GHz

ChÊn tö bøc x¹ 2 GHz

Vßng che ch¾n MÆt ph¶n x¹

H×nh 3.19 CÊu tróc cña anten ba b¨ng tÇn cã ®é réng bóp sãng 600/ 1200 Trong thùc tÕ, nhiÒu chÊn tö cïng ®−îc l¾p cho hai hÖ thèng anten trªn cïng mét mÆt ph¶n x¹, c¸c chÊn tö bøc x¹ t−¬ng øng cña chóng cã t¸c ®éng ng−îc nhau vÒ mÆt ®Þnh h−íng. §Æc biÖt, ®é ®Þnh h−íng trong b¨ng tÇn 2 GHz sÏ gi¶m c¬ b¶n ë h−íng ± 900 so víi h−íng bøc x¹ chÝnh, do dßng ®iÖn c¶m øng trong c¸c chÊn tö bøc x¹ cña c¸c b¨ng tÇn 0,9 GHz vµ 1,5 GHz. MÆt kh¸c, c¸c chÊn tö bøc x¹ trong b¨ng tÇn 2 GHz còng cã ¶nh h−ëng rÊt Ýt ®Õn ®é ®Þnh h−íng vµ suy hao ph¶n håi trong c¸c b¨ng tÇn 0,9 GHz vµ 1,5 GHz. C¸c chÊn tö ký sinh ®−îc l¾p ®Æt gi÷a c¸c chÊn tö bøc x¹ trong c¸c b¨ng tÇn 0,9 GHz vµ 1,5 GHz ®Ó c¶i thiÖn ®é ®Þnh h−íng trong b¨ng tÇn 2 GHz. CÊu tróc anten nµy gióp c¶i thiÖn ®é ®Þnh h−íng. H×nh 3.20 minh häa c¸c ®Æc tÝnh suy hao ph¶n håi theo tÇn sè. Anten 0,9 GHz/1,5 GHz ®¹t ®−îc c¸c ®Æc tÝnh céng h−ëng kÐp nh− trong h×nh 3.20a nhê viÖc l¾p c¸c chÊn tö ký sinh trªn mÆt tr−íc cña c¸c chÊn tö bøc x¹. C¸c chÊn tö ký sinh còng ®−îc l¾p trªn mÆt tr−íc cña c¸c chÊn tö bøc x¹ ®èi víi b¨ng tÇn 2 GHz ®Ó hç trî cho mét b¨ng tÇn sãng mang réng h¬n, nhê ®ã cã thÓ ®¹t ®−îc c¸c ®Æc tÝnh suy hao ph¶n håi rÊt Ên t−îng nh− trong h×nh 3.20b.

99

Suy hao ph¶n x¹ (dB)

Suy hao ph¶n x¹ (dB)

Møc yªu cÇu

Møc yªu cÇu

TÇn sè (GHz) (b) 2 GHz

TÇn sè (GHz) (a) 0,9/1,5 GHz

H×nh 3.20 C¸c ®Æc tÝnh suy hao ph¶n håi cña anten ba b¨ng tÇn cã ®é réng bóp sãng 600/ 1200 3.5 C¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng

3.5.1 TriÓn khai c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng C¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng thÕ hÖ 3 rÊt ®a d¹ng vÒ chñng lo¹i, tõ c¸c kiÓu thiÕt bÞ di ®éng cÇm tay, c¸c lo¹i card PC dµnh riªng cho th«ng tin sè liÖu, ®iÖn tho¹i thÊy h×nh cã thÓ hiÓn thÞ h×nh ¶nh video, cho tíi c¸c lo¹i PDA (Personal Digital Assistant). Trong khi tÝnh ®a d¹ng vÒ chñng lo¹i nµy cã thÓ ®−îc ph©n lo¹i dùa vµo sù kÕt hîp c¸c tÝnh n¨ng cña chóng th× c¸c ®Æc tÝnh ®¸ng quan t©m cña thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng 3G bao gåm tÝnh n¨ng ®a ph−¬ng tiÖn vÒ phÇn cøng (vÝ dô nh− mµn h×nh), kh¶ n¨ng truyÒn dÉn trong giao diÖn v« tuyÕn vµ kh¶ n¨ng ®¸p øng nhiÒu øng dông ®a ph−¬ng tiÖn. H×nh 3.21 m« t¶ mét vÝ dô vÒ kh¶ n¨ng truyÒn dÉn cña giao diÖn v« tuyÕn trªn trôc hoµnh vµ tÝnh n¨ng ®a ph−¬ng tiÖn cña phÇn cøng (vÝ dô nh− mµn h×nh) trªn trôc tung. H×nh vÏ cho thÊy, ngay c¶ ®èi víi c¸c kiÓu ®iÖn tho¹i cÇm tay mµ tr−íc ®ã ®Òu tËp trung vµo tÝnh n¨ng tho¹i truyÒn thèng th× ngµy nay còng cÇn nhu cÇu rÊt ín vÒ n©ng cao tèc ®é truyÒn dÉn do cµi ®Æt c¸c øng dông th− ®iÖn tö vµ tr×nh duyÖt Web nh− imode. MÆc dï c¸c camera vµ bé m· hãa video dµnh cho c¸c dÞch vô video cã thÓ vÉn ch−a thùc sù cÇn thiÕt.

100

TÝnh n¨ng ®a ph−¬ng tiÖn ( vÝ dô mµn hiÓn thÞ)

Mµn hiÓn thÞ cho PDA cã hç trî video + CODEC Video + Camera

D¹ng PDA

Mµn hiÓn thÞ lín cã hç trî Video + CODEC Video + Camera

D¹ng Videophone

HiÓn thÞ h×nh ¶nh tÜnh + CODEC tho¹i

D¹ng ®iÖn tho¹i di ®éng

N©ng cao c¸c tÝnh n¨ng ®a ph−¬ng tiÖn

Kh«ng cã mµn hiÓn thÞ (vÝ dô sö D¹ng dµnh riªng dông kÕt hîp víi cho sè liÖu c¸c PC)

§Çu cuèi SOHO N©ng cao kh¶n¨ng truyÒn §Çu cuèi trªn xe

Kh¶ n¨ng truyÒn dÉn v« tuyÕn ( vÝ dô: truyÒn gãi) §−êng xuèng §−êng lªn

H×nh 3.21 Mèi quan hÖ gi÷a c¸c kh¶ n¨ng truyÒn dÉn v« tuyÕn vµ c¸c tÝnh n¨ng ®a ph−¬ng tiÖn §iÒu t¹o nªn sù kh¸c biÖt gi÷a c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi 3G so víi bÊt kú thiÕt bÞ ®Çu cuèi nµo kh¸c, ®ã lµ kh¶ n¨ng truyÒn tèc ®é cao. Tuy nhiªn, cÇn cã sù c©n b»ng gi÷a tèc ®é truyÒn (kÐo theo nh÷ng ®ßi hái cao vÒ phÇn cøng nh− bé nhí vµ kh¶ n¨ng xö lý), kÝch th−íc cña thiÕt bÞ ®Çu cuèi vµ kh¶ n¨ng di ®éng. Víi c«ng nghÖ W-CDMA, nhiÒu dßng ®iÖn tho¹i ®i ®éng hy väng sÏ ®¹t tèc ®é lªn tíi 384 Kbit/s, dÔ dµng ®¹t ®−îc truyÒn gãi tèc ®é 384 Kbit/s v× viÖc t¨ng tèc ®é t¶i xuèng Ýt cã ¶nh h−ëng ®Õn phÇn cøng nhê truyÒn dÉn b¨ng réng. Trong c¸c m«i tr−êng mµ ë ®ã ®ßi hái tèc ®é ®−êng truyÒn lªn nhanh h¬n, th× cÇn cã c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi kh¸c nh− SOHO (Small Office Home Office) vµ thiÕt bÞ ®Çu cuèi trªn ph−¬ng tiÖn giao th«ng nh− trong h×nh 3.22, vÝ dô: c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi ®−îc kÕt nèi víi nhau nhê mét m¸y chñ vµ nhiÒu m¸y tÝnh cßn c¸c hÖ thèng dÉn ®−êng cho xe h¬i ®−îc kÕt nèi víi nhau qua Bluetooth vµ LAN (Local Area Network). C¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi nµy Ýt bÞ h¹n chÕ h¬n vÒ kÝch th−íc vµ gi¸ thµnh vµ nhê ®ã cã thÓ t¨ng tèc ®é truyÒn ®−êng lªn theo nhu cÇu.

101

H×nh 3.22 m« t¶ c¸c øng dông ®−îc cµi ®Æt trong thiÕt bÞ ®Çu cuèi trªn trôc hoµnh vµ tÝnh n¨ng ®a ph−¬ng tiÖn trªn trôc tung. ThËm trÝ nÕu tÝnh n¨ng ®a ph−¬ng tiÖn vÒ phÇn cøng cña thiÕt bÞ ®Çu cuèi ( vÝ dô nh− mµn h×nh) lµ cao th× mäi tiÒm n¨ng vÉn kh«ng thÓ ®−îc ®¸nh gi¸ cao nÕu kh«ng cã c¸c dÞch vô øng dông nhiÒu chøc n¨ng. Theo h×nh 3.22 thiÕt bÞ ®Çu cuèi cã tÝnh n¨ng ®a ph−¬ng tiÖn v−ît tréi sÏ cã nhiÒu øng dông h¬n. §Æc biÖt lµ ®iÖn tho¹i video vµ c¸c lo¹i PDA kh«ng chØ ®ßi hái mµn h×nh ®é ph©n gi¶i cao cã hç trî video, mµ cßn cÇn cã bé nhí lín vµ kh¶ n¨ng xö lý cao v× chóng thu c¸c dÞch vô cao cÊp nh− video vµ cã nhiÒu øng dông. Kh¶ n¨ng ®a ph−¬ng tiÖn ( vÝ dô mµn hiÓn thÞ) HiÓn thÞ cho PDA Hç trî Video + CODEC Video + Camera

D¹ng PDA

Mµn hiÓn thÞ lín cã hç trî Video + CODEC Video + Camera

D¹ng Videophone

HiÓn thÞ h×nh ¶nh tÜnh + CODEC tho¹i

D¹ng Mobilephone

HiÓn thÞ ®¬n gi¶n + CODEC tho¹i

Kh«ng hiÓn thÞ

§Çu cuèi SOHO

D¹ng dµnh riªng cho sè liÖu Ph¸t video

Tho¹i

Cµi ®Æt c¸c øng dông (vÝ dô)

Kh«ng cµi c¸c øng dông

H×nh 3.22 Mèi quan hÖ gi÷a kh¶ n¨ng ®a ph−¬ng tiÖn vµ c¸c øng dông hç trî

102

H×nh 3.23 Giíi thiÖu mét sè lo¹i ®iÖn tho¹i di ®éng W-CDMA

H×nh 3.23 VÝ dô vÒ mét sè c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng W-CDMA 3.5.2 C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt truy nhËp v« tuyÕn vµ c¸c c«ng nghÖ phÇn cøng 3.5.2.1 C¸c ®Æc tÝnh thu ph¸t cña UE vµ vÝ dô vÒ mét sè cÊu h×nh phÇn cøng Nh− ®· tr×nh bµy ë phÇn tr−íc, c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi W-CDMA rÊt ®a d¹ng vÒ chñng lo¹i. Tuy nhiªn, c¸c ®Æc tÝnh truy nhËp v« tuyÕn ®Òu ph¶i t−¬ng thÝch víi 3GPP. B¶ng 3.7 vµ 3.8 cho thÊy c¸c ®Æc tÝnh thu vµ ph¸t v« tuyÕn chñ yÕu cña UE. B¶ng 3.7 C¸c ®Æc tÝnh phÇn ph¸t cña UE C¸c tham sè TÇn sè ph¸t Tèc ®é kÝ hiÖu

§Æc tÝnh 1920 MHz ~ 1980 MHz 15~960 ks/s Ph©n kªnh BPSK (§−êng xuèng: QPSK) Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ NgÉu nhiªn HPSK(§−êng xuèng: QPSK) Lo¹i 3 +24 dBm C«ng suÊt ra cùc ®¹i UE Lo¹i 4 +21 dBm Lçi tÇn sè ±0,1 ppm víi c¸c sãng mang BS cã AFC thu C«ng suÊt ph¸t ra tèi thiÓu -50dBm/3,84 MHz §é réng b¨ng tÇn chiÕm dông 5MHz Tû lÖ c«ng suÊt rß sang kªnh B¨ng réng 5 MHz -33dBc l©n cËn (ACLR) B¨ng réng 10 MHz -43 dBc -36dBm/1kHz 9kHz≤f<150kHz -36dBm/10kHz 150kHz≤f<30MHz Bøc x¹ gi¶ (bøc x¹ c¸c thµnh -36dBm/100kHz 30MHz≤f<1GHz phÇn tÇn sè hµi) -30dBm/1MHz 1GHz≤f<12,75GHz 1893,5 MHz≤f<1919,6GHz -41dBm/300 kHz

103

B¶ng 3.8 C¸c ®Æc tÝnh phÇn thu cña UE C¸c tham sè TÇn sè thu §é nh¹y tham chiÕu

§Æc tÝnh 2110 MHz ~ 2170 MHz DPCH Ec

Møc vµo cùc ®¹i C«ng suÊt ®Çu vµo tæng §é chän läc kªnh l©n DPCH_Ec cña sãng mong muèn cËn Sãng nhiÔu tõ kªnh l©n cËn (ACS) DPCH_Ec cña sãng mong muèn C¸c ®Æc tÝnh khãa Sãng mang rçi 10MHz kªnh Sãng mang rçi 15MHz DPCH_Ec cña sãng mong muèn §¸p øng hµi C«ng suÊt sãng nhiÔu kh«ng ®iÒu chÕ 9kHz≤f<1 GHz Bøc x¹ hµi Rx

1GHz ≤ f < 12,75GHz 1920 MHz ≤ f < 1980MHz 2110 MHz ≤ f < 2170MHz

-117 dBm -25 dBm -103 dBm -52 dBm -114 dBm -56dBm -44dBm -114 dBm -44 dBM 57dBm/100kHz -47dBm/1MHz -60dBm/3,84 MHz -60dBm/3,84 MHz

H×nh 3.24 minh häa mét vÝ dô vÒ cÊu h×nh phÇn cøng cña UE cã nh÷ng ®Æc tÝnh v« tuyÕn sau. C«ng suÊt ra cùc ®¹i cña UE: C¸c ®Æc tÝnh 3GPP quy ®Þnh: Lo¹i 1: +33 dBm; lo¹i 2: +27 dBm; lo¹i 3:+24 dBm vµ lo¹i 4: +21dBm ( vÝ dô, t¹i NhËt B¶n, c«ng suÊt ra cùc ®¹i UE tu©n theo luËt V« tuyÕn lµ: +24dBm). Bøc x¹ c¸c thµnh phÇn hµi v« tuyÕn: §Æc tÝnh nµy chñ yÕu tu©n theo khuyÕn nghÞ SM.329 cña ITU-R. Ngoµi ra, møc bøc x¹ hµi cßn ®−îc quy ®Þnh bëi c¸c ®Æc tÝnh cña 3GPP. §é nh¹y tham chiÕu: §©y lµ quy ®Þnh vÒ c«ng suÊt thu yªu cÇu ®Ó ®¹t ®−îc BER=10-3 dùa trªn qu¸ tr×nh thu mét kªnh ®o tham chiÕu, ®ã lµ kªnh DTCH 12,2 kbit/s vµ kªnh DCCH 2,5kbit/s ®−îc ghÐp trªn mét kªnh DL DPCH 30kbit/s. Theo kÕt qu¶ m« pháng th× tû sè Eb/No yªu cÇu (bao gåm c¶ hÖ sè khuÕch ®¹i m· hãa kªnh) trong kªnh nµy lµ 5,3dB. Gi¸ trÞ thu yªu cÇu lµ -117 dBm khi NF = 9dB. §é chän läc kªnh l©n cËn (ACS- Adjacent Channel Selectivity): ACS th−êng ®−îc ®Þnh nghÜa lµ tû sè c«ng suÊt cña sãng mong muèn trªn c«ng suÊt cña sãng nhiÔu (dBc). Trong c¸c hÖ thèng 3GPP, ph¶i tÝnh ®Õn t¸c dông cña ®é lîi tr¶i phæ ®èi víi c¸c

104

sãng nhiÔu vµ theo c¸c chØ tiªu kü thuËt th× tû sè c«ng suÊt cña sãng mong muèn trªn c«ng suÊt cña sãng nhiÔu ph¶i ®¹t 51dBc. C¸c phÇn kh¸c Micro

MOD trùc giao

Tr¶i phæ Gi¶i tr¶i phæ M¹ch t¹o T¸ch sãng m· Tæng hîp M¹ch t−¬ng quan tÇn sè

Song c«ng

Codec tho¹i

Codec kªnh Loa IC nguån Codec video

§ång hå

DEM trùc giao PhÝm Chøc n¨ng truyÒn v« tuyÕn Chøc n¨ng øng dông

CPU

Mµn hiÓn thÞ

Giao diÖn bªn ngoµi

H×nh 3.24 VÝ dô vÒ cÊu h×nh cña UE Ngoµi c¸c ®Æc tÝnh thu ph¸t nãi ®Õn ë trªn, cßn cã c¸c ®Æc tÝnh thu trong ®iÒu kiÖn m«i tr−êng cã pha ®inh, c¸c ®Æc tÝnh v« tuyÕn khi sö dông chøc n¨ng giao diÖn v« tuyÕn ( líp 1) vµ c¸c ®Æc tÝnh v« tuyÕn cña UE liªn quan ®Õn c¸c chøc n¨ng cÇn ®Ó ®iÒu khiÓn giao diÖn v« tuyÕn , ®−îc m« t¶ trong b¶ng 3.9. Liªn quan ®Õn c¸c ®Æc tÝnh v« tuyÕn UE t−¬ng øng víi c¸c chøc n¨ng cÇn ®Ó ®iÒu khiÓn giao diÖn v« tuyÕn, b¶ng 3.10 biÓu thÞ c¸c tham sè cÇn ®o khi lµm b¸o c¸o c¸c tham sè v« tuyÕn trong UE.

105

B¶ng 3.9 C¸c ®Æc tÝnh chøc n¨ng cña UE C¸c ®Æc tÝnh thu trong m«i tr−êng pha ®inh vµ c¸c ®Æc tÝnh v« tuyÕn sö dông chøc n¨ng giao diÖn v« tuyÕn ( líp 1) - Gi¶i ®iÒu chÕ DCH d−íi c¸c ®iÒu kiÖn lan truyÒn kh¸c nhau, gåm pha ®inh nhiÒu tia vµ dao ®éng ®−êng truyÒn ®éng. - Gi¶i ®iÒu chÕ DCH khi sö dông nhiÒu lo¹i ph©n tËp truyÒn dÉn . - Thùc hiÖn gi¶i ®iÒu chÕ DCH vµ kh¶ n¨ng phèi hîp c¸c lÖnh TPC khi c¸c tÝn hiÖu thu ®Õn tõ nhiÒu BTS trong qu¸ tr×nh chuyÓn giao mÒm. - §iÒu khiÓn c«ng suÊt “vßng trong” vµ “vßng ngoµi”. - Gi¶i ®iÒu chÕ DCH khi chÕ ®é nÐn ®−îc kÝch ho¹t

C¸c ®Æc tÝnh v« tuyÕn cña UE liªn quan ®Õn c¸c chøc n¨ng cÇn cã ®Ó ®iÒu khiÓn giao diÖn v« tuyÕn - Thùc hiÖn lùa chän l¹i « - ChuyÓn giao mÒm vµ chuyÓn giao cøng - Truy nhËp ngÉu nhiªn - §Þnh thêi ph¸t vµ ®Þnh thêi thu - §o ®¹c

B¶ng 3.10 C¸c tham sè cÇn ®o vÒ UE • • • • • • •

CPICH RSCP CPICH Ec/Io Kªnh truyÒn t¶i BLER C«ng suÊt ph¸t cña UE §é trÔ tÝn hiÖu gi÷a SFN-CFN §é trÔ tÝn hiÖu gi÷a SFN-SFN §é trÔ tÝn hiÖu gi÷a UE-RX-TX

C¸c tham sè kü thuËt cña phÇn cøng sau ®©y cÇn ph¶i ®−îc gi¶i quyÕt ®Ó ®¶m b¶o c¸c chøc n¨ng v« tuyÕn cña UE trong W-CDMA: • §é mÐo thÊp, khuÕch ®¹i c«ng suÊt (AMP) hiÖu qu¶ cao; • M¸y ph¸t ph¶i nhanh, chÝnh x¸c vµ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt cã d¶i ®éng lín. • §ång bé víi tÝn hiÖu ph¸t cña BS th«ng qua thuËt to¸n t×m nhËn « nhanh (d¶i ®éng thu vµ MF). • M¸y thu cã ®é nh¹y cao trong ®iÒu kiÖn m«i tr−êng “ Pha ®inh nhiÒu tia” ( thu RAKE). • §é æn ®Þnh tÇn sè cao (chøc n¨ng AFC).

106

3.5.2.2 C¸c c«ng nghÖ tiÕt kiÖm n¨ng l−îng (nguån) C¸c thiÕt bÞ UE ®ang bÞ giíi h¹n theo c¸c yªu cÇu: nhÑ, nhá gän vµ thêi gian ho¹t ®éng cña pin dµi. Qua nhiÒu n¨m, ®· cã nhiÒu nç lùc nghiªn cøu ®Ó gi¶m kÝch th−íc thiÕt bÞ vµ gi¶m c«ng suÊt tiªu thô. C¸c kü thuËt tiÕt kiÖm n¨ng l−îng ®· ®−îc ¸p dông vµo hÖ thèng v« tuyÕn, ch¼ng h¹n nh− kü thuËt ®iÒu khiÓn thu ng¾t qu·ng. W-CDMA ®ßi hái c¸c chøc n¨ng xö lý tÝn hiÖu phøc t¹p h¬n c¸c hÖ thèng th«ng th−êng ®Ó cung cÊp nhiÒu dÞch vô vµ øng dông h¬n ë tèc ®é cao. Tuy nhiªn, kÝch th−íc cña pin l¹i cÇn ph¶i t−¬ng ®−¬ng víi kÝch th−íc cña pin ë ®iÖn tho¹i th«ng th−êng do yªu cÇu nhá gän. MÆc dï gÇn ®©y ®· cã rÊt nhiÒu nç lùc nghiªn cøu ®Ó lµm cho pin máng h¬n, nhÑ h¬n vµ dung l−îng t¨ng (®· cã c¸c lo¹i pin míi nh»m ®¸p øng c¸c yªu cÇu nµy nh− pin ion lithium vµ pin polyme lithium), nh−ng ®iÒu quan träng lµ ph¶i cã ph−¬ng ¸n tiÕt kiÖm n¨ng l−îng trong mçi khèi thiÕt bÞ cña UE bao gåm: khèi RF, khèi xö lý tÝn hiÖu b¨ng gèc vµ mµn h×nh hiÓn thÞ- ®Ó sao cho c¸c thiÕt bÞ di ®éng 3G kh«ng thua kÐm g× c¸c thiÕt bÞ di ®éng 2G vÒ mÆt thêi gian sö dông vµ kÝch th−íc. (1) TiÕt kiÖm n¨ng l−îng trong c¸c khèi thiÕt bÞ C¸c khèi thiÕt bÞ phÇn ph¸t W-CDMA thùc hiÖn qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh c«ng suÊt (TPC) rÊt chÆt chÏ ®Ó gi¶m nhiÔu vµ t¨ng dung l−îng. Qu¸ tr×nh TPC còng cã t¸c dông lµm gi¶m c«ng suÊt tiªu thô ë m¸y di ®éng, tuy nhiªn, TPC kh«ng thÓ lµm gi¶m mÐo vµ t¨ng hiÖu suÊt khi c«ng suÊt ®¹t cùc ®¹i trong bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt (AMP), yÕu tè quyÕt ®Þnh ®Ó t¨ng thêi gian ®µm tho¹i vµ n©ng cao hiÖu suÊt tæng. §Ó kh¾c phôc nh÷ng h¹n chÕ ®ã, nh»m ®¹t c«ng suÊt ph¸t víi ®é tuyÕn tÝnh vµ hiÖu suÊt cùc ®¹i, c¸c hîp chÊt GaAs vµ c¸c nguyªn tè l−ìng cùc SiGe ®· ®−îc sö dông trong viÖc chÕ t¹o AMP. C¸c khèi thiÕt bÞ phÇn thu Do c¸c tÝn hiÖu ®iÒu chÕ tr¶i phæ b¨ng réng cÇn ®−îc ®ång bé vµ gi¶i ®iÒu chÕ víi ®é nh¹y cao nªn ph¶i ®¹t ®−îc hÖ sè NF thÊp ë phÝa ®Çu vµo t−¬ng tù. V× W-CDMA ho¹t ®éng dùa trªn chÕ ®é song c«ng (®−êng thu vµ ®−êng ph¸t kh¸c nhau) hoµn toµn nªn c¸c lo¹i chuyÓn m¹ch RF suy hao nhá vµ nhiÒu thiÕt bÞ kh¸c kh«ng thÓ sö dông chung ®−îc cho c¶ phÇn ph¸t vµ phÇn thu gièng nh− ë c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi TDMA.

107

Do vËy, c¸c khèi thiªt bÞ thu ph¸t kÕt hîp ®−îc thiÕt kÕ trªn c¬ së kÕt hîp gi÷a mét bé läc ®iÖn m«i hay mét khèi song c«ng b¨ng réng sö dông c«ng nghÖ läc SAW víi mét bé läc ph¸t/thu. §Ó t¨ng ®−îc thêi gian chê th× ®ßi hái bé RF ph¶i h¹n chÕ viÖc t¨ng dßng ®iÖn trong bé khuÕch ®¹i t¹p ©m thÊp (LNA) ë phÝa thu ®Ó cã ®−îc ®é khuÕch ®¹i ®ñ bï cho suy hao. Ngoµi ra, ng−êi ta ®ang nghiªn cøu vÒ kh¶ n¨ng chuyÓn ®æi thu ph¸t mét c¸ch trùc tiÕp, vÒ phÇn mÒm v« tuyÕn vµ c¸c c«ng nghÖ kh¸c ®Ó tÝch hîp c¸c linh kiÖn RF, nh»m lµm gi¶m h¬n n÷a kÝch th−íc vµ c«ng suÊt tiªu thô cña thiÕt bÞ. W-CDMA cßn ®ßi hái c¸c kü thuËt gi¶i ®iÒu chÕ nhanh th«ng qua c¸c MF, kü thuËt t×m nhËn «, qu¸ tr×nh gi¶i tr¶i phæ ngay c¶ trong chÕ ®é thu ng¾t qu·ng nh− ®−îc m« t¶ ë phÇn sau. Do nh÷ng ®ßi hái nµy lµm t¨ng dßng ®iÖn thu nªn viÖc tiÕt kiÖm n¨ng l−îng tiªu thô dùa chñ yÕu vµo viÖc kiÓm so¸t tØ mØ cña bé xö lý tÝn hiÖu sè (DSP), bé xö lý trung t©m (CPU) vµ c¸c m¹ch tÝch hîp cì lín (LSI) b¨ng gèc. ViÖc quan träng ®Çu tiªn lµ ph¶i gi¶m dßng nÒn (dßng tèi) khi bé thu t¾t. Muèn vËy ph¶i gi¶m dßng rß vµ cã thiÕt kÕ tiÕt kiÖm n¨ng l−îng cho giao diÖn gi÷a nh÷ng thiÕt bÞ b¨ng gèc nh− CPU, DSP vµ bé nhí. ViÖc thø hai lµ ph¶i qu¶n lý c«ng suÊt cña c¸c m¹ch trong mçi linh kiÖn. Ch¼ng h¹n nh− cung cÊp ®iÖn võa ®ñ cho DSP vµ CPU theo tiÕn tr×nh gi¶i ®iÒu chÕ trong qu¸ tr×nh thu ng¾t qu·ng vµ chuyÓn sang chÕ ®é chê khi chÕ ®é thu t¾t (VÝ dô gi¶m hoÆc dõng tÇn sè ®ång hå, t¾t nguån cung cÊp cho RF, rót ng¾n thêi gian khëi ®éng). Ng−êi ta ®ang nç lùc s¶n xuÊt ra c¸c IC ®iÒu khiÓn c«ng suÊt, ®iÒu khiÓn nguån ®iÖn cho mçi bé phËn nhê CPU vµ c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn cung cÊp tÝn hiÖu ®ång hå. Ngoµi nh÷ng nç lùc kÓ trªn, ®Ó gi¶m n¨ng l−îng tiªu thô cho thiÕt bÞ v« tuyÕn, còng cÇn ph¶i tiÕt kiÖm n¨ng l−îng tiªu thô cho mµn h×nh hiÓn thÞ. VÊn ®Ò ®Æt ra lµ ph¶i gi¶m c«ng suÊt tiªu thô bëi m¹ch ®iÒu khiÓn mµn h×nh ®Ó cho phÐp t¨ng dßng tiªu thô bëi mµn h×nh mµu kÝch th−íc lín h¬n vµ cho phÇn xö lý video. §Ó gi¶m c«ng suÊt tiªu thô trong chÕ ®é chê, mµn h×nh ®−îc chuyÓn thµnh mµn h×nh “con” vµ chÕ ®é hiÓn thÞ ®−îc thay ®æi. (2) §iÒu khiÓn thu ng¾t qu·ng C«ng nghÖ thu ng¾t qu·ng cho phÐp chØ kÝch ho¹t UE khi nã cÇn thu c¸c tÝn hiÖu tõ BS ®Ó cho pin ®−îc tiÕt kiÖm. ë W-CDMA, ng−êi ta sö dông kªnh PICH ®Ó thu ng¾t

108

qu·ng, nh»m c¶i thiÖn viÖc kÐo dµi thêi gian sö dông pin cña UE ë chÕ ®é “rçi”, BS göi nh÷ng PI trong thêi gian ng¾n ®Ó th«ng b¸o cho UE biÕt nÕu cã cuéc gäi tíi. B×nh th−êng, ë chÕ ®é rçi, UE chØ thu tÝn hiÖu ®Þnh thêi cña PI vµ khi nã ®−îc th«ng b¸o vÒ mét cuéc gäi kÕt cuèi bëi PI, nã chuyÓn sang chÕ ®é thu PCH ®−îc ghÐp lªn c¸c kªnh S-CCPCH ®i kÌm víi kªnh PICH. Liªn quan ®Õn chu kú thu ng¾t qu·ng, c¸c ®iÒu kiÖn ho¹t ®éng cña hÖ thèng ph¶i ®−îc thiÕt kÕ sao cho c©n b»ng ®−îc hiÖu qu¶ cña viÖc t¨ng thêi gian chê (nhê gi¶m c«ng suÊt thu) vµ thêi gian trÔ ®iÒu khiÓn kÕt nèi khi cã cuéc gäi. ë chÕ ®é rçi, viÖc ph¸t hiÖn møc c«ng suÊt trªn c¸c « l©n cËn ®−îc tiÕn hµnh ®ång thêi ®Ó sao cho ph¸t hiÖn ®−îc « mµ MS di chuyÓn tíi. V× viÖc tiÕt kiÖm nguån trong qu¸ tr×nh t×m kiÕm « lµ rÊt quan träng cho nªn qu¸ tr×nh nµy ®−îc ®¬n gi¶n hãa b»ng c¸ch qu¶ng b¸ m· ngÉu nhiªn (scrambling) cña « l©n cËn trong th«ng tin qu¶ng b¸ vµ th«ng tin ®Þnh thêi. 3.5.3 UIM Trong c¸c hÖ thèng di ®éng, th«ng tin thuª bao ph¶i ®−îc viÕt trong ®iÖn tho¹i di déng ®Ó cho nã cã thÓ ®−îc nhËn d¹ng nh»m kiÓm so¸t c¸c cuéc gäi tíi vµ tÝnh c−íc ®µm tho¹i. ITU gäi c¸c ph−¬ng tiÖn ghi nhí th«ng tin thuª bao lµ M«®un (thÎ) nhËn d¹ng thuª bao (UIM) trong c¸c khuyÕn nghÞ cho c¸c hÖ thèng IMT-2000. UIM lµ mét thÎ (card) IC cã chøa mét CPU. HiÖn cã hai kiÓu thÎ trªn thÞ tr−êng : kiÓu thø nhÊt cã kÝch th−íc b»ng mét thÎ tÝn dông th«ng th−êng vµ kiÓu thø hai cã kÝch th−íc mét khe c¾m chØ chøa mét thÎ ®Çu cuèi máng ®Ó gi¶m nhá kÝch cì. UIM hiÖn ®ang ®−îc sö dông ë c¸c hÖ thèng GSM, ®−îc gäi lµ thÎ (m« ®un) nhËn d¹ng thuª bao (SIMSubcriber Identify Module). Trong c¸c hÖ thèng di ®éng 2G ®−îc th−¬ng m¹i hãa ë NhËt B¶n, hoÆc trong hÖ thèng di ®éng CDMA-2000 cña SPT hiÖn nay ë ViÖt nam, th«ng tin vÒ thuª bao ®−îc l−u trong bé nhí kh«ng thay ®æi ®−îc trªn chÝnh ®iÖn tho¹i di ®éng. ë nh÷ng hÖ thèng nµy, cÇn cã mét thiÕt bÞ chuyªn dïng míi ghi vµ xãa ®−îc th«ng tin cña thuª bao. Cã hai lý do chÝnh ®Ó sö dông UIM: thø nhÊt lµ cã thÓ dÔ dµng thay míi ®iÖn tho¹i di ®éng vµ thø hai lµ tÝnh b¶o mËt cao. NÕu th«ng tin cña thuª bao ®−îc l−u trªn chÝnh ®iÖn tho¹i di ®éng th× ng−êi sö dông kh«ng thÓ thay míi ®iÖn tho¹i di ®éng cña

109

m×nh khi háng hãc cho ®Õn khi th«ng tin thuª bao cña m×nh ®−îc ghi l¹i trªn mét ®iÖn tho¹i di ®éng míi b»ng mét dông cô chuyªn dông. Ng−îc l¹i, UIM cho phÐp ng−êi sö dông thay ®æi ®iÖn tho¹i di ®éng bÊt cø khi nµo m×nh muèn, chØ b»ng mét thao t¸c ®¬n gi¶n lµ lÊy SIM ra vµ l¾p vµo chiÕc ®iÖn tho¹i míi. Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc ®¸nh gi¸ cao kh«ng chØ trong tr−êng hîp ®iÖn tho¹i bÞ háng mµ cßn cã t¸c dông khi ng−êi sö dông cã nhiÒu m¸y ®iÖn tho¹i di ®éng (mét ®iÖn tho¹i di ®éng, 1 PDA cã kh¶ n¨ng ®µm tho¹i, v.v...), UIM cho phÐp thay ®æi thiÕt bÞ ®Çu cuèi mét c¸ch linh ho¹t. C¸c thÎ IC cã cÊu tróc v÷ng tr·i ®Ó chèng l¹i viÖc tÊn c«ng b»ng ®iÖn vµ c¬ häc vµo kh¶ n¨ng b¶o mËt (tøc lµ chóng cã kh¶ n¨ng m¹nh ®Ó chèng nghe trém) vµ cÇn ph¶i cã sè nhËn d¹ng c¸ nhËn (PIN) lµ mét d¹ng mËt khÈu ®Ó cã thÓ truy nhËp hoÆc thay ®æi d÷ liÖu ®· l−u. Hai tÝnh n¨ng SIM vµ PIN nµy ®¶m b¶o vÊn ®Ò b¶o mËt ®−îc gi÷ ë cÊp ®é rÊt cao. Ngoµi th«ng tin vÒ thuª bao, UIM cßn l−u danh b¹ ®iÖn tho¹i, sè ®iÖn tho¹i cña ng−êi sö dông, tin nh¾n SMS, tÝnh c−íc phÝ, v.v... Mét sè chøc n¨ng quan träng n÷a cña UIM lµ kh¶ n¨ng nhËn thùc. Chøc n¨ng nµy ®Ó chøng minh r»ng ng−êi sö dông lµ mét thuª bao hîp lÖ khi ®¸p øng yªu cÇu cña m¹ng. Trong c¸c hÖ thèng th«ng th−êng, chøc n¨ng nµy cã ngay trong ®iÖn tho¹i di ®éng. UIM kh«ng chØ cung cÊp chøc n¨ng nh− vËy mµ cßn kiÓm tra r»ng yªu cÇu ®ã ®Õn tõ mét m¹ng hîp lÖ, cho phÐp c¶ ®Çu cuèi vµ m¹ng x¸c nhËn lÉn nhau (chøc n¨ng nhËn thùc hai chiÒu). UIM cã c¸c ®Æc tÝnh ®−îc tiªu chuÈn hãa chÆt chÏ sao cho nhiÒu lo¹i thÎ kh¸c nhau cã thÓ lµm viÖc ®−îc víi nhiÒu lo¹i thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng. ThÎ IC kiÓu tiÕp xóc ®−îc quy ®Þnh bëi tiªu chuÈn ISO (ISO 7816) vµ c¸c chøc n¨ng thÎ UIM trong c¸c hÖ thèng IMT-2000 ®−îc tu©n theo quy ®Þnh 3GPP. Cã thÓ thay ®æi gi÷a UIM vµ UE b»ng c¸ch thùc hiÖn th«ng tin nèi tiÕp b¸n song c«ng. Khi tèc ®é truyÒn c¬ së lµ 9600bit/s, vÉn cã thÓ t¨ng tèc ®é truyÒn lªn 1115000 bit/s trªn c¬ së dµn xÕp tèc ®é truyÒn dÉn. Cã hai kiÓu giao thøc truyÒn dÉn: truyÒn ký tù kh«ng ®ång bé (giao thøc T=0) vµ truyÒn khèi kh«ng ®ång bé (T=1), c¶ hai giao thøc nµy cÇn ®−îc hç trî bëi chÝnh ®iÖn tho¹i di ®éng. H×nh 3.25 m« t¶ cÊu tróc cña mét thÎ IC th«ng th−êng. EEPROM lµ mét bé nhí kh«ng thay ®æi ®−îc, cã thÓ ®−îc ghi l¹i b»ng ®iÖn, l−u tr÷ th«ng tin thuª bao, danh b¹

110

®iÖn tho¹i vµ d÷ liÖu kh¸c. ROM, kh«ng thÓ ghi l¹i ®−îc, l−u tr÷ c¸c ch−¬ng tr×nh CPU ®Ó qu¶n lý card vµ c¸c thuËt to¸n m· hãa ®Ó nhËn thùc. H×nh 3.26 cho thÊy cÊu tróc file trong UIM . ë ®©y kh«ng cung cÊp mét gi¶i thÝch chi tiÕt nµo, v× néi dung vµ ý nghÜa cña mçi file ®−îc x¸c ®Þnh bëi 3GPP, cßn ph−¬ng thøc truy nhËp file ®−îc m« t¶ bëi quy ®Þnh cña ISO. C¸c thÎ IC rÊt cã thÓ ®−îc dïng ®Ó qu¶n lý th«ng tin thÎ tÝn dông hoÆc t−¬ng tù, v× chóng cã tÝnh b¶o mËt cao. Trong t−¬ng lai, UIM cã thÓ cã chøc n¨ng thÎ tÝn dông vµ l−u tr÷ th«ng tin thanh to¸n ®iÖn tö ®Ó cho phÐp ®iÖn tho¹i di ®éng thiÕt lËp tµi kho¶n b»ng ®iÖn tö mµ vÉn cã tÝnh b¶o mËt cao. EEPROM L−u tr÷ th«ng tin vÒ thuª bao vµ c¸c sè liÖu kh¸c

ROM L−u tr÷ ch−¬ng tr×nh vµ thuËt to¸n mËt m· Qu¶n lý I/O

RAM Bé nhí t¹m thêi ®Ó xö lý sè liÖu CPU

Qu¶n lý bé nhí

H×nh 3.25 CÊu tróc thÎ IC

ADF(AID)

MF EF_DIR

EF_IMSI

EF_ICCID

C¸c kho¸ EF

DF-TELECOM EF_ADN

EF_LOCI

EF_EXT1

Danh b¹ DF

Danh b¹ DF EF_ADN

H×nh 3.26 CÊu tróc file UIM

111

3.5.4 C¸c c«ng nghÖ thiÕt bÞ hiÓn thÞ 3.5.4.1 Mµn h×nh tinh thÓ láng b¸n dÉn (LCD) C¸c kiÓu ®iÖn tho¹i di ®éng gÇn ®©y ®−îc trang bÞ mét LCD nhá (nh−ng kh¸ lín víi ®iÖn tho¹i di ®éng) ®Ó hç trî c¸c dÞch vô Internet nh− i-mode. V× ®iÖn tho¹i ®−îc nu«i nhê vµo pin nªn linh kiÖn cña nã ph¶i tháa m·n nh÷ng yªu cÇu kh¾t khe vÒ tiªu thô ®iÖn n¨ng. V× lý do nµy c¸c lo¹i mµn h×nh LCD STN ( Super Twisted Nematic), tiªu thô ®iÖn n¨ng thÊp nhÊt, ®· ®−îc sö dông trong ®iÖn tho¹i di ®éng. LCD STN lµ lo¹i mµn h×nh c¶i tiÕn cña mµn h×nh LCD ma trËn thô ®éng. Th−êng th× mµn h×nh LCD STN gåm c¸c phÇn tö tinh thÓ láng, lo¹i cã cÊu tróc xo¾n “Twisted”, n»m trªn mét tÊm kÝnh máng. ë tr¹ng th¸i b×nh th−êng, ¸nh s¸ng bÞ ph©n cùc xuyªn th¼ng qua c¸c tinh thÓ nµy, ®−a ra mét h×nh ¶nh râ nÐt. Tuy nhiªn, khi sö dông mét tr−êng ®iÖn tö, c¸c tinh thÓ nµy sÏ bÞ mÊt cÊu tróc xo¾n, ¸nh s¸ng kh«ng thÓ ®i qua lµm cho mµn h×nh bÞ ®en. Nãi chung, c¸c mµn h×nh LCD ma trËn thô ®éng th−êng kÐm h¬n c¸c mµn h×nh LCD ma trËn tÝch cùc nh− c¸c LCD dùa trªn Transistor mµng máng (TFT) vÒ mÆt tèc ®é ®¸p øng vµ ®é t−¬ng ph¶n mµu s¾c. Tuy nhiªn, LCD kiÓu STN lµ ®ñ ®Ó ®¸p øng cho c¸c dÞch vô Internet di ®éng ®−îc cung cÊp trong c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng 2G v× phÇn lín c¸c dÞch vô nµy ®Òu ®−îc sö dông ®Ó truyÒn th«ng tin d¹ng v¨n b¶n. B¶ng 3.11 so s¸nh c¸c ®Æc tÝnh cña c¸c lo¹i mµn h×nh LCD. MÆt kh¸c, W-CDMA kh«ng chØ hç trî c¸c dÞch vô truyÒn tin d¹ng v¨n b¶n mµ cßn cã c¸c dÞch vô gi¶i trÝ gåm dÞch vô truyÒn video vµ game chÊt l−îng cao, c¸c mµn h×nh nµy ®ßi hái cã tèc ®é ®¸p øng kh«ng lín h¬n 60 ms. Th«ng th−êng tèc ®é ®¸p øng cña mµn h×nh LCD kiÓu STN xÊp xØ kho¶ng 400ms, ch−a kÓ ®Õn sè mµu nghÌo nµn. Mét gi¶i ph¸p phï hîp cho hÖ thèng W-CDMA lµ c¸c mµn h×nh ma trËn tÝch cùc, lo¹i cã tèc ®é ®¸p øng nhá h¬n 60ms vµ ®é t−¬ng ph¶n mµu s¾c râ nÐt. HÇu hÕt c¸c mµn h×nh ma trËn tÝch cùc lµ LCD kiÓu TFT, lo¹i cã tèc ®é ®¸p øng nhanh vµ cã kh¶ n¨ng hiÓn thÞ nhiÒu mµu. Tuy nhiªn, vÊn ®Ò lµ ë chç lµ c«ng suÊt tiªu thô cña nã gÊp 40 lÇn so víi STN. Gi¶i ph¸p cho vÊn ®Ò nµy lµ c¶i tiÕn mµn h×nh LCD kiÓu TFD. CÇn chó ý r»ng LCD kiÓu TFT ®¹t ®−îc ®é t−¬ng ph¶n s¾c nÐt vµ thêi gian ®¸p øng nhanh nhê cã mét TFT ë mçi ¶nh ®iÓm n¬i mµ c¸c ®iÖn cùc bao trïm lªn nhau vµ ®iÒu khiÓn tõng ®iÓm ¶nh nhê sù dÞch chuyÓn transistor nµy. C¸c LCD kiÓu TFD ®−îc t¹o ra b»ng viÖc thay thÕ c¸c TFT trong LCD kiÓu TFT b»ng c¸c TFD, gióp cho ®¸p øng nhanh h¬n vµ

112

®é t−¬ng ph¶n râ nÐt ngang víi TFT. C¸c LCD kiÓu TFD cã mét m¹ch ®iÒu khiÓn sè nh»m môc ®Ých ®¹t ®−îc c«ng suÊt tiªu thô thÊp h¬n. HiÖn nay, nh÷ng mµn h×nh nµy chØ tiªu thô 4mW khi hiÓn thÞ ¶nh tÜnh, −u ®iÓm h¬n so víi c¸c LCD kiÓu STN. B¶ng 3.11 C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt cña c¸c lo¹i mµn h×nh ®iÖn tho¹i di ®éng c¬ b¶n HÖ thèng

LCD d¹ng STN LCD d¹ng Si-TFT b¸n trong suèt TFD b¸n v« ®Þnh trong suèt 120x160 ®iÓm 160x240 ®iÓm 560x220 Sè ®iÓm ¶nh ®iÓm 256 mµu 4096 mµu 260.000 Sè mµu mµu 10:1 15:1 5:1 §é t−¬ng ph¶n §é ph¶n x¹ §é s¸ng 30% 700 800 Gãc nh×n 60 ms 50 ms Thêi gian ®¸p 400 ms øng 4 mW 80 mW C«ng suÊt tiªu 2 mW thô

Ghi chó:

Si-TFT ®a tinh thÓ nhiÖt ®é thÊp 852x 222 ®iÓm 260.000 mµu _ _ vµi μs 440 mW

TFD: Thin Film Diode ( §ièt mµng máng) Si-TFT: Transistor mµng máng Silic

3.5.4.2 Mµn h×nh cã hÖ thèng quang ®iÖn (EL-Electro Luminescence) H¹n chÕ cña c¸c mµn h×nh LCD mµu b¸n dÉn lµ nã ph¶i cã ®é s¸ng nÒn, lµm t¨ng c«ng suÊt tiªu thô vµ rÊt khã cã thÓ lµm tÊm phim nhÑ h¬n, máng h¬n. Gi¶i ph¸p kh¶ quan nhÊt cho vÊn ®Ò nµy lµ mét lo¹i mµn h×nh sö dông hÖ thèng quang ®iÖn (EL) lµm nguån s¸ng. §óng nh− c¸i tªn cña nã, EL ph¸t ra ¸nh s¸ng vµ ng−êi ta sö dông nh÷ng vËt liÖu ph¸t ra ¸nh s¸ng mµu ®á, xanh da trêi, xanh l¸ c©y, lµm cho EL cã thÓ m« pháng ®−îc ¶nh mµu ®Çy ®ñ. CÊu tróc c¬ b¶n cña EL gièng nh− ®ièt ph¸t quang (LED) vµ nã cã thÓ ®¸p øng nhanh h¬n tinh thÓ láng-lµ lo¹i tinh thÓ dùa vµo sù bè trÝ l¹i ph©n tö. C¸c ®Çu cuèi di ®éng W-CDMA ®· b¾t ®Çu tÝch hîp EL ®Ó ®¹t ®−îc tèc ®é ®¸p øng μs. Ng−êi ta hy väng ®©y lµ mét gi¶i ph¸p tèt ®Ó gi¶m ®é dµy vµ träng l−îng cña nh÷ng lo¹i mµn h×nh lín. 3.5.4.3 C¸c vÊn ®Ò trong t−¬ng lai vµ viÔn c¶nh cña c«ng nghÖ mµn h×nh Víi c¸c ®iÖn tho¹i di ®éng W-CDMA, c¸c mµn h×nh kiÓu ma trËn tÝch cùc lµ ph−¬ng ¸n phï hîp nhÊt. Tuy nhiªn, viÖc gi¶m h¬n n÷a c«ng suÊt tiªu thô lµ viÖc rÊt cÇn lµm trong t−¬ng lai. Thùc tÕ, c¸c nç lùc vÉn ®ang ®−îc tiÕn hµnh ®Ó mµn h×nh LCD

113

kiÓu STN cã thêi gian ®¸p øng nhanh h¬n v× ®èi víi lo¹i mµn h×nh nµy th× dÔ dµng ®¹t ®−îc c«ng suÊt thiªu thô thÊp h¬n, vµ theo mét vµi b¸o c¸o th× c¸c mµn h×nh LCD kiÓu STN cã c¸c ®Æc tÝnh t−¬ng tù nh− c¸c mµn h×nh ma trËn tÝch cùc ®· ®−îc ph¸t triÓn. C¸c mµn h×nh EL ®· ®−îc ph¸t triÓn thµnh mµn h×nh máng h¬n, cã kh¶ n¨ng thay thÕ hoµn toµn c¸c mµn h×nh LCD bëi c¸c tÝnh n¨ng gi¶m c«ng suÊt tiªu thô, t¨ng ®é s¸ng vµ kÐo dµi tuæi thä cña vËt liÖu h÷u c¬. 3.5.4.4 Ng«n ng÷ ®¸nh dÊu siªu v¨n b¶n tÝch hîp (CHTML) dùa trªn c¸c tr×nh duyÖt cùc nhá (Micro-Browser) Tr×nh duyÖt i-mode ®−îc viÕt b»ng mét ng«n ng÷ m« t¶ gäi lµ ng«n ng÷ ®¸nh dÊu siªu v¨n b¶n tÝch hîp (CHTML-Compact Hyper Text Markup Language). CHTML lµ mét tËp con cña HTML, mét ng«n ng÷ tiªu chuÈn ®−îc sö dông trong c¸c tr×nh duyÖt Internet dùa trªn PC. CHTML ®−îc thiÕt kÕ ®Ó ho¹t ®éng mét c¸ch hiÖu qu¶ trong m«i tr−êng di ®éng, cã tÝnh ®Õn kh¶ n¨ng cña c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng vµ c¸c ®Æc tr−ng cña giao diÖn v« truyÕn. VÝ dô, dung l−îng bé nhí cña ®iÖn tho¹i di ®éng lµ h¹n chÕ do viÖc triÓn khai vµ giµng buéc vÒ gi¸ c¶: c¸c m¸y ®iÖn tho¹i PDC cã bé nhí 1 hoÆc 2Mbyte cßn ®iÖn tho¹i W-CDMA cã hç trî video ®−îc hy väng lµ sÏ ®¹t kho¶ng 5 Mbytes bé nhí. Tèc ®é xung nhÞp CPU còng bÞ h¹n chÕ so víi c¸c m¸y PC do møc tiªu thô ®iÖn, v× thÕ, tèc ®é nµy ®−îc dù kiÕn trong kho¶ng tõ 30-50MHz vµo n¨m 2002. Ngoµi viÖc bÞ giíi h¹n vÒ kh¶ n¨ng xö lý th× c¸c ®iÖn tho¹i di ®éng chØ cã sè phÝm rÊt Ýt vµ mét vµi phÝm ®iÒu khiÓn. XuÊt ph¸t tõ c¸c ®Æc tÝnh nµy, CHTML ®· xo¸ bá bít mét sè chøc n¨ng ®· hç trî trong HTML vµ h¹n chÕ sù ®iÒu h−íng cña tr×nh duyÖt chØ b»ng phÝm UP/DOWN. ViÖc ®¬n gi¶n ho¸ nµy lµm cho tr×nh duyÖt i-mode th©n thiÖn h¬n víi ng−êi sö dông. Kh¸i niÖm thiÕt kÕ c¬ b¶n nµy ®· ®−îc chuyÓn sang c¸c m¸y ®iÖn tho¹i W-CDMA. 3.5.5 Giao diÖn ngoµi 3.5.5.1 Vai trß cña m¸y ®iÖn tho¹i di ®éng vµ giao diÖn ngoµi M¸y ®iÖn tho¹i di ®éng lµ mét trong rÊt Ýt c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi mµ ng−êi sö dông lu«n lu«n mang theo. Vai trß cña ®iÖn tho¹i di ®éng ®ang ngµy cµng trë nªn quan träng vµ ®a d¹ng ho¸ nh− ®−îc m« pháng trong h×nh 3.27. B¶ng 3.12 lµ mét vÝ dô vÒ vai trß cña ®iÖn tho¹i di ®éng.

114

Camera sè C¸c øng dông gia dông th«ng minh

Sö dông trªn xe

§iÖn tho¹i di ®éng M¸y b¸n hµng Ki«t th«ng tin

H×nh 3.27 KÕt nèi víi c¸c thiÕt bÞ bªn ngoµi kh¸c nhau B¶ng 3.12 C¸c chøc n¨ng vµ giao diÖn cña ®iÖn tho¹i di ®éng Vai trß cña ThiÕt bÞ kÕt nèi ®iÖn tho¹i M«®un v« PDA, PC vµ c¸c tuyÕn thiÕt bÞ gia dông th«ng minh ThiÕt bÞ l−u tr÷ PDA, PC vµ ®iÖn néi dung/PIM tho¹i di ®éng

KiÓu néi dung

VÝ dô øng dông

C©u lÖnh AT, d÷ TruyÒn th«ng PC, tr×nh liÖu thuª bao duyÖt Web, truyÒn dÉn video vµ tho¹i C¸c file ®èi t−îng Trao ®æi thÎ th−¬ng m¹i , trao ®æi danh b¹ ®iÖn tho¹i vµ trao ®æi c¸c file kh¸c nhau “VÝ ®iÖn tö” / ThiÕt bÞ ®Çu cuèi Gi¸ trÞ ®iÖn tö, sè Tµi kho¶n thanh to¸n ThiÕt bÞ ®Çu POS vµ m¸y b¸n liÖu nhËn thùc nh− mét vÝ ®iÖn tö hoÆc cuèi nhËn thùc hµng tù ®éng mét thÎ tÝn dông

(1) øng dông nh− mét m«®un v« truyÕn Khi kÕt nèi víi c¸c PC hoÆc PDA, ®iÖn tho¹i di ®éng cã thÓ ®−îc dïng cho viÖc truy nhËp Internet/Intranet ®Ó göi vµ nhËn th− ®iÖn tö hoÆc duyÖt c¸c Website. TruyÒn dÉn video vµ tho¹i thêi gian thùc yªu cÇu mét giao diÖn t−¬ng tù hoÆc mét giao diÖn sè ®ång bé. (2) øng dông nh− mét thiÕt bÞ qu¶n lý th«ng tin c¸ nh©n (PIM) vµ l−u tr÷ néi dung. Mét sè lo¹i m¸y ®iÖn tho¹i di ®éng sè thÕ hÖ thø 2 (2G) cã kh¶ n¨ng trao ®æi thÎ th−¬ng m¹i vµ th«ng tin danh b¹ ®iÖn tho¹i víi PC, PDA vµ c¸c ®iÖn tho¹i di ®éng kh¸c

115

th«ng qua mét giao diÖn hång ngo¹i. Ngoµi c¸c chøc n¨ng nµy, ®iÖn tho¹i di ®éng W-CDMA cßn cã kh¶ n¨ng trao ®æi th«ng tin nh− tin nh¾n (mail) vµ c¸c URL. (3) øng dông nh− vÝ ®iÖn tö vµ thiÕt bÞ ®Çu cuèi nhËn thùc. Khi ®iÖn tho¹i di ®éng ®−îc sö dông thay thÕ cho thÎ th−¬ng m¹i hoÆc vÝ ®iÖn tö th× rÊt cÇn ph¶i cung cÊp mét giao diÖn an toµn ®Ó b¶o vÖ c¸c gi¸ trÞ ®iÖn tö vµ d÷ liÖu nhËn thùc. Ngoµi c¸c lo¹i giao diÖn ®· nªu ë trªn, mét giao diÖn bªn ngoµi cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó gi¸m s¸t tr¹ng th¸i cña ®iÖn tho¹i di ®éng, giao diÖn nµy cã thÓ kh«ng kh¶ dông víi ng−êi dïng. 3.5.5.2 C¸c yªu cÇu ®èi víi giao diÖn ngoµi cña c¸c m¸y ®iÖn tho¹i di ®éng W-CDMA Giao diÖn bªn ngoµi cña c¸c m¸y di ®éng W-CDMA ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu sau: Tèc ®é: Giao diÖn v« tuyÕn W-CDMA cung cÊp tèc ®é truyÒn dÉn cùc ®¹i 384kbit/s (2Mbit/s ë m«i tr−êng trong nhµ trong t−¬ng lai). Giao diÖn bªn ngoµi ph¶i ®ñ nhanh ®Ó cã thÓ khai th¸c tèi ®a tèc ®é truyÒn dÉn cña giao diÖn v« tuyÕn. Møc tiªu thô c«ng suÊt: Do ®iÖn tho¹i di ®éng ®−îc mang theo ng−êi vµ ®−îc cÊp nguån b»ng pin nªn c«ng suÊt tiªu thô cña ®iÖn tho¹i di ®éng ph¶i lµ nhá nhÊt thËm chÝ ngay c¶ víi c¸c giao diÖn bªn ngoµi cã tèc ®é nhanh h¬n. KÝch th−íc: Bé nèi vµ m«®un giao diÖn ngoµi ph¶i nhá ®Ó dÔ dµng di chuyÓn vµ cÊu tróc ®iÖn tho¹i di ®éng kh«ng bÞ yÕu. TÝnh linh ho¹t: Giao diÖn ngoµi nµy ph¶i cã ®Æc ®iÓm gièng giao diÖn ngoµi kÕt nèi tíi c¸c PC, PDA vµ nhiÒu lo¹i thiÕt bÞ bªn ngoµi kh¸c. 3.5.5.3 Ph©n lo¹i, ®Æc tÝnh vµ c¸c øng dông cña giao diÖn ngoµi B¶ng 3.13 ChØ ra c¸c ®Æc tÝnh cña c¸c lo¹i giao diÖn kh¸c nhau. D÷ liÖu liªn kÕt hång ngo¹i (IrDA): Giao diÖn hång ngo¹i ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c m¸y tÝnh x¸ch tay vµ c¸c PDA. Th«ng tin di ®éng IrDA (IrMC) ®−îc x¸c ®Þnh nh− mét chuÈn th«ng tin cho c¸c m¸y ®iÖn tho¹i di ®éng. Víi ®iÖn tho¹i di ®éng,

116

chuÈn nµy ®−îc ¸p dông cho mét giao diÖn (thiÕt bÞ vµ thÊu kÝnh) mµ cã thÓ truyÒn th«ng qua kho¶ng c¸ch kho¶ng 30cm, nh»m gi¶m c«ng suÊt tiªu thô. IrDA yªu cÇu truyÒn dÉn tÇm nh×n th¼ng, nã phï hîp cho viÖc ph¸t d÷ liÖu ng¾n mét c¸ch an toµn mµ kh«ng cÇn thiÕt lËp ®Ých truyÒn th«ng nh− viÖc trao ®æi thÎ th−¬ng m¹i. Blutooth: Lµ mét giao diÖn v« tuyÕn míi. ViÖc sö dông d¶i tÇn y khoa (ISM) cña nã lµm gi¶m th«ng l−îng do t¸c ®éng cña nhiÔu, nh−ng viÖc suy gi¶m th«ng l−îng do nhiÔu b¨ng hÑp sÏ ®−îc giíi h¹n khi thùc hiÖn viÖc “nh¶y tÇn “ qua c¸c khe rÊt hÑp. Theo mét trËt tù kÕt nèi, giao diÖn nµy cho phÐp nhiÒu thiÕt bÞ ®Çu cuèi hç trî Bluetooth ®−îc kÕt nèi th«ng qua mét m¹ng. V× thÕ, nã phï hîp cho héi nghÞ ®iÖn tö vµ c¸c m¹ng gia ®×nh n¬i mµ kÕt nèi nhiÒu thiÕt bÞ gia dông th«ng minh. B¶ng 3.13 C¸c ®Æc tÝnh cña c¸c lo¹i giao diÖn kh¸c nhau

IrDA

Tèc ®é truyÒn (cùc ®¹i) 1 Mb/s 4 Mb/s

Ph¹m vi øng dông chÝnh truyÒn (cùc ®¹i) 0,3 m Trao ®æi ®èi t−îng (øng dông (thÎ th−¬ng m¹i, di ®éng) danh b¹ ®iÖn tho¹i, v.v...) 10m TruyÒn dÉn tho¹i/ sè liÖu, LAN (vÝ dô héi nghÞ ®iÖn tö, m¹ng gia ®×nh)

Bluetooth

0,7Mb/s

IEEE 802.11b

11 Mb/s

50m

USB

12 Mb/s

5m

RS-232

115,2 kb/s

XÊp xØ 15m (phô thuéc vµo ®iÖn ¸p sö dông)

H¹n chÕ

- Ph¹m vi truyÒn ng¾n - Yªu cÇu tÇm nh×n th¼ng - ChÊt l−îng kÐm do nhiÔu. - Khã kh¨n víi mét ®Ých truyÒn th«ng cô thÓ - Yªu cÇu nhËn thùc LAN v« tuyÕn - ChÊt l−îng kÐm (truyÒn dÉn sè liÖu) do nhiÔu. - C«ng suÊt tiªu thô lín - Yªu cÇu nhËn thùc

TruyÒn dÉn sè liÖu - Yªu cÇu c¸p kÕt vµ ©m nh¹c nèi - Kh«ng thÓ kÕt nèi trong víi c¸c thiÕt bÞ USB TruyÒn dÉn sè liÖu - Yªu cÇu c¸p kÕt nèi - Tèc ®é truyÒn dÉn thÊp

117

IEEE802.11b: Lµ giao diÖn th−êng ®−îc sö dông cho m¹ng LAN kh«ng d©y. Tuy nhiªn, sÏ kh«ng phï hîp khi ¸p dông c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt cña nã lµm giao diÖn ®iÖn tho¹i di ®éng do c«ng suÊt tiªu thô lín. USB (Universal Serial Bus): Lµ giao diÖn ®Ó kÕt nèi víi PC b»ng mét thiÕt bÞ ngo¹i vi. C¸c tiªu chuÈn bé nèi ARIB chØ ®Þnh ng−êi sö dông USB mét c¸ch mÆc ®Þnh v× tèc ®é vµ kh¶ n¨ng cña nã phï hîp ®Ó ph¸t d÷ liÖu ®ång bé sè. Theo mét trËt tù kÕt nèi, USB dùa trªn kÕt nèi tr¹m chñ, kÕt nèi kiÓu nµy cã mét vµi thiÕu sãt, vÝ dô: camera sè vµ c¸c thiÕt bÞ nh− vËy kh«ng thÓ kÕt nèi trùc tiÕp nÕu ®iÖn tho¹i di ®éng ®−îc cÊu h×nh nh− mét USB. RS-232C: §©y lµ mét giao diÖn rÎ tiÒn nh−ng cùc kú linh ho¹t. Nã lµ mét giao diÖn kÕ thõa cho c¸c PC vµ còng ®−îc sö dông trong c¸c thiÕt bÞ ®o vµ thiÕt bÞ ®Çu cuèi. Tuy nhiªn, khi kÕt nèi víi ®iÖn tho¹i di ®éng IMT-2000, øng dông cña nã bÞ h¹n chÕ do tèc ®é truyÒn dÉn cùc ®¹i cña nã chØ lµ 115,2 Kb/s. 3.5.5.4 ViÔn c¶nh t−¬ng lai cña c¸c giao diÖn ngoµi HiÖn nay, kh«ng cã c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt cho c¸c giao diÖn ngoµi cña ®iÖn tho¹i di ®éng IMT-2000 ®−îc qui ®Þnh bëi 3GPP, chóng ®−îc nghiªn cøu ngoµi riªng. 3GPP gi÷ quan ®iÓm nµy ®Ó c¸c giao diÖn bªn ngoµi cã thÓ ®−îc chän mét c¸ch tù do, h¬n lµ qui ®Þnh ch¾c ch¾n c¸c c«ng nghÖ giao diÖn v× chóng ®ang ®−îc ®a d¹ng ho¸ vµ tiÕn bé rÊt nhanh. Tuy nhiªn, sÏ rÊt tiÖn lîi nÕu cã mét giao diÖn ngoµi cho ®iÖn tho¹i di ®éng ®−îc tiªu chuÈn ho¸, xem trªn thùc tÕ vÒ vai trß cña ®iÖn tho¹i di ®éng nh− mét thiÕt bÞ ®Çu cuèi c¸ nh©n ®ang cµng ngµy trë nªn quan träng. Tr−íc kia, c¸c thiÕt bÞ kÕt nèi víi ®iÖn tho¹i di ®éng chñ yÕu lµ c¸c PC vµ PDA nh−ng trong t−¬ng lai, nhu cÇu cho viÖc trao ®æi d÷ liÖu víi c¸c thiÕt bÞ gia dông th«ng minh vµ c¸c kièt th«ng minh th«ng qua ®iÖn tho¹i di ®éng sÏ t¨ng. Nh− ®· m« t¶ trong b¶ng 3.13, mçi lo¹i giao diÖn ®Òu cã −u ®iÓm vµ nh−îc ®iÓm riªng, cho nªn sÏ lµ hiÖu qu¶ khi sö dông mçi lo¹i giao diÖn nµy trong mét ph¹m vi mµ c¸c −u ®iÓm cña nã lµ tréi h¬n. C¸c ®iÖn tho¹i di ®éng nªn cã 2 hoÆc 3 lo¹i giao diÖn vµ trang bÞ chøc n¨ng chuyÓn tõ giao diÖn nµy sang giao diÖn kh¸c b»ng mét thao t¸c ®¬n gi¶n cña ng−êi sö dông hoÆc qu¸ tr×nh tù ®éng nhËn diÖn.

118

3.5.6 ViÔn c¶nh t−¬ng lai cña c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng KÕt qu¶ cña c¸c nç lùc ®Ó t¹o ra c¸c ®iÖn tho¹i di ®éng nhá h¬n vµ c«ng suÊt tiªu thô Ýt h¬n lµ nh÷ng c¶i tiÕn ®¸ng kÓ. Qu¸ tr×nh c¶i tiÕn b¾t ®Çu tõ “®iÖn tho¹i di ®éng ®Ó nãi thµnh ®iÖn tho¹i di ®éng ®Ó sö dông”. Cho ®Õn nay, ta nªn dïng thuËt ng÷ thiÕt bÞ ®Çu cuèi di déng thay cho ®iÖn tho¹i di ®éng v× ®iÖn tho¹i di ®éng kh«ng cßn ®¬n thuÇn chØ hç trî chøc n¨ng tho¹i mµ chóng kÕt hîp mét lo¹t c¸c chøc n¨ng cña thiÕt bÞ ®Çu cuèi th«ng tin. HiÖn nay, c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng cã c¶ chøc n¨ng th−¬ng m¹i ®iÖn tö (mét hÖ thèng mua b¸n s¶n phÈm th«ng qua thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng), bæ sung thªm chøc n¨ng cho i-mode, thËm trÝ c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng nµy cßn cã thÓ ®ãng vai trß cña chiÕc ®iÒu khiÓn ®iÒu hoµ. C¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng ®−îc mong ®îi ®Ó lµm cho cuéc sèng tiÖn lîi h¬n víi ng−êi sö dông theo mét phong c¸ch riªng cña hä. Mét xu h−íng kh¸c lµ c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng hiÖn ®· ®−îc sö dông gièng nh− c¸c PC, vÝ dô chóng ®· ®−îc ®æi thµnh nÒn t¶ng cña c¸c øng dông gi¶i trÝ, chuyÓn tõ c¸c game ®¬n ®iÖu (chØ lµ c¸c ®−êng cong) thµnh c¸c game ®a ph−¬ng tiÖn. ThËt lµ kh«ng cÇn thiÕt khi nãi r»ng dÞch vô Internet di ®éng còng bao gåm trong c¸c tÝnh n¨ng nµy. H×nh 3.28 chØ ra h−íng ph¸t triÓn cña c¸c c«ng nghÖ thiÕt bÞ ®Çu cuèi theo c¸c dÞch vô cung cÊp. Nh− minh ho¹ trong h×nh nµy, c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng ph¶i kh«ng ngõng ®−îc thu nhá vµ yªu cÇu c«ng suÊt tiªu thô thÊp ®Ó n©ng cao tÝnh tiÖn lîi cho ng−êi sö dông. VÊn ®Ò c«ng suÊt tiªu thô ®−îc hy väng lµ sÏ ®−îc gi¶i quyÕt dÇn dÇn th«ng qua tiÕn tr×nh ph¸t triÓn LSI (®ang ph¸t triÓn réng r·i trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y) vµ c«ng nghÖ ph¸t triÓn n¨ng l−îng cao, pin mËt ®é cao, bæ sung thªm c¸c c«ng nghÖ kÕt nèi tr×nh bµy ë phÇn 3.5. Trong t−¬ng lai th× vÊn ®Ò quan träng ®Æt ra lµ: Lµm thÕ nµo ®Ó mét luîng lín sè liÖu trong hÖ thèng W-CDMA ®−îc thao t¸c vµ ®iÒu khiÓn chØ b»ng mét ®iÖn tho¹i di ®éng nhá? Nãi c¸ch kh¸c, viÖc c¶i tiÕn c¸c giao diÖn mang tÝnh nh©n b¶n trong thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng hoÆc c¸c giao diÖn víi c¸c thiÕt bÞ kh¸c ®ang ngµy cµng trë nªn cÊp thiÕt. Mét vËt së h÷u gi¶n ®¬n lµ chiÕc ®iÖn tho¹i di ®éng cã thÓ ®em ®Õn cho con ng−êi c¶m gi¸c an toµn vµ yªn b×nh trong suy nghÜ nÕu c¸c c«ng nghÖ IT vµ c¸c hÖ thèng b¶o an ®−îc ph¸t triÓn h¬n n÷a trong c¸c øng dông cho c¸c hÖ thèng giao th«ng, bÖnh viÖn vµ c¸c c¬ së h¹ tÇng x· héi kh¸c. ThiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng ®−îc hy väng lµ sÏ ®ãng mét vai trß quan träng trong ®êi sèng cña con ng−êi.

119

PhÇn mÒm v« tuyÕn HÖ ®iÌu hµnh tiªu chuÈn §a ph−¬ng tiÖn

Ph¸t triÓn phÇn mÒm øng dông

TÝnh nh©n b¶n

ThiÕt bÞ ®Çu cuèi linh ho¹t

ThÎ th«ng minh C«ng nghÖ biªn dÞch tù ®éng

C¸c c«ng nghÖ nhËn diÖn giäng nãi C¸c c«ng nghÖ t¸c nh©n C¸c c«ng nghÖ b¶o mËt

§Þnh vÞ ( th«ng tin vÒ vÞ trÝ )

Dung l−îng nguån lín h¬n C¸c c«ng nghÖ linh kiÖn v« tuyÕn

C«ng suÊt tiªu thô thÊp h¬n vµ kÝch th−íc nhá h¬n

H×nh 3.28 H−íng ph¸t triÓn cña c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng t−¬ng lai

120

Ch−¬ng 4 C¸c kü thuËt xö lý ®a ph−¬ng tiÖn

4.1 Tæng quan

PhÇn nµy tr×nh bµy 3 vÊn ®Ò chÝnh: 1. Xö lý tÝn hiÖu: C«ng nghÖ, ®Æc ®iÓm vµ xu h−íng cña ph−¬ng ph¸p m· ho¸ h×nh ¶nh (MPEG-4), m· ho¸ tho¹i nhiÒu tèc ®é thÝch øng(AMR) vµ c«ng nghÖ 3G324M. MPEG-4 ®−îc xem lµ c«ng nghÖ then chèt ®èi víi hîp chuÈn ITM-2000, ®−îc ph¸t triÓn ®Ó dïng cho th«ng tin di ®éng, MPEG-4 ®−îc chuÈn ho¸ dùa trªn nÒn t¶ng cña c¸c ph−¬ng ph¸p ®· cã tr−íc. M· ho¸ tho¹i AMR: ®−îc thiÕt kÕ ®Ó sö dông trong nhiÒu ®iÒu kiÖn kh¸c nhau, khi ë trong nhµ hay ngay c¶ khi di chuyÓn, víi chÊt l−îng tuyÖt vêi. 3G-324M ®−îc 3GPP chän lµ c«ng nghÖ hÖ thèng thiÕt bÞ ®Çu cuèi ®Ó thùc hiÖn c¸c dÞch vô nghe nh×n. 2. C¸c dÞch vô ISP di ®éng sö dông m¹ng IMT-2000, nh÷ng vÊn ®Ò liªn quan khi cung cÊp c¸c dÞch vô nµy (ph−¬ng ph¸p ph¸t t¸n th«ng tin, c¸c xu h−íng cña ng«n ng÷ ®¸nh dÊu néi dung). 3. Ph−¬ng h−íng chuÈn ho¸ cña diÔn ®µn WAP ( chÞu tr¸ch nhiÖm hoµn thiÖn chuÈn truy nhËp Internet tõ m¹ng kh«ng d©y), c¸c xu h−íng kü thuËt vµ chuÈn ho¸ cña chøc n¨ng nÒn t¶ng chung cÇn thiÕt cho viÖc më réng c¸c øng dông trong t−¬ng lai. 4.2 C¸c kü thuËt xö lý tÝn hiÖu ®a ph−¬ng tiÖn

4.2.1 Xö lý h×nh ¶nh Ph−¬ng ph¸p m· ho¸ h×nh ¶nh MPEG-4 ®−îc sö dông trong c¸c dÞch vô ®a ph−¬ng tiÖn IMT2000 kh¸c nhau nh− ®iÖn tho¹i video vµ truyÒn video. PhÇn nµy giíi thiÖu c¸c kü thuËt vµ ®Æc tr−ng cña c¸c ph−¬ng ph¸p m· ho¸ h×nh ¶nh ®· ra ®êi tr−íc chuÈn MPEG-4. 4.2.1.1 C«ng nghÖ m∙ ho¸ phÇn tö ¶nh Th«ng th−êng, c¸c tÝn hiÖu h×nh ¶nh chøa kho¶ng100Mb/s th«ng tin, dùa trªn nh÷ng ®Æc tÝnh cña h×nh ¶nh cã nhiÒu ph−¬ng thøc xö lý ®· ®−îc ph¸t triÓn nh−: Ph−¬ng ph¸p dù ®o¸n bï chuyÓn ®éng gi÷a c¸c khung h×nh (IMCP), ph−¬ng ph¸p biÕn

121

®æi cosin rêi r¹c (DCT), ph−¬ng ph¸p m· ho¸ ®é dµi biÕn thiªn (VLC). C¸c ph−¬ng ph¸p nµy cßn ®−îc gäi lµ c¸c c«ng nghÖ xö lý phÇn tö ¶nh. Ph−¬ng ph¸p dù ®o¸n bï chuyÓn ®éng gi÷a c¸c khung h×nh (IMCP) H×nh 4.1 minh ho¹ ý t−ëng c¬ b¶n cña ph−¬ng ph¸p m· ho¸ dù ®o¸n bï chuyÓn ®éng (IMCP). IMCP lµ kü thuËt m· ho¸ ®é lín vµ h−íng chuyÓn ®éng cña mét phÇn tö ¶nh hiÖn t¹i (x¸c ®Þnh b»ng c¸ch so s¸nh c¸c h×nh ¶nh tr−íc vµ sau ¶nh hiÖn t¹i) thay v× m· ho¸ tõng ¶nh (khung h×nh). H−íng vµ ®é lín chuyÓn ®éng (vect¬ chuyÓn ®éng) thay ®æi theo c¸c khèi trong mçi ¶nh. V× vËy, mét ¶nh ®−îc chia thµnh c¸c khèi (block) cã kÝch th−íc 16x16 ®iÓm ¶nh ( ®−îc gäi lµ khèi ¶nh lín ) ®Ó x¸c ®Þnh ®−îc vect¬ chuyÓn ®éng cña mçi khèi. Sù kh¸c nhau gi÷a c¸c khèi ¶nh lín trªn h×nh ¶nh hiÖn t¹i vµ trªn h×nh ¶nh tr−íc ®ã ®−îc gäi lµ sai sè dù ®o¸n ®−îc. DTC ®−îc øng dông ®Ó m· ho¸ sù kh¸c nhau nµy.

Khung h×nh kÕ tiÕp

Khung h×nh hiÖn t¹i

( Cã sù kh¸c nhau vÒ sù dÞch chuyÓn cña ®¸m khãi vµ m¸y bay)

H×nh 4.1 ý t−ëng c¬ b¶n cña ph−¬ng ph¸p m· ho¸ dù ®o¸n bï chuyÓn ®éng gi÷a c¸c khung h×nh DCT Mçi h×nh ¶nh trong video ®−îc biÓu diÔn lµ tæng hîp cña c¸c thµnh phÇn ¶nh tõ ®¬n gi¶n (thµnh phÇn tÇn sè thÊp) ®Õn phøc t¹p (thµnh phÇn tÇn sè cao). Nh− ®· biÕt, th«ng tin chñ yÕu tËp trung ë c¸c thµnh phÇn tÇn sè thÊp - ®ãng vai trß quan träng ®èi víi thÞ gi¸c. Sau khi thùc hiÖn DCT, ng−êi ta t¸ch lÊy c¸c thµnh phÇn tÇn sè quan träng ë ®Çu cuèi ®Ó nÐn th«ng tin. Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc ¸p dông réng r·i v× viÖc chuyÓn ®æi th«ng tin h×nh ¶nh sang miÒn tÇn sè-kh«ng gian cã thÓ ®−îc tiÕn hµnh mét c¸ch hiÖu qu¶.

122

Trong thùc tÕ, DCT ®−îc ¸p dông víi mçi block cña mét khung h×nh (8x8 ®iÓm ¶nh). Trong h×nh 4.2, “ai” lµ hÖ sè DCT. HÖ sè nµy ®−îc l−îng tö ho¸ vµ lµm trßn ®Õn mét møc l−îng tö, sau ®ã ®−îc m· ho¸ theo ph−¬ng ph¸p m· ho¸ ®é dµi biÕn thiªn (VLC). H×nh 4.2 minh ho¹ kh¸i qu¸t vÒ DCT.

H×nh 4.2 Kh¸i niÖm vÒ DCT

Khung h×nh kÕ tiÕp

VLC VLC ®−îc dïng ®Ó nÐn th«ng tin dùa vµo tÝnh chÊt bÊt th−êng cña c¸c gi¸ trÞ tÝn hiÖu (phÇn tö ¶nh) ®Çu vµo. Ph−¬ng ph¸p nµy ph©n chia c¸c m· ng¾n cho c¸c gi¸ trÞ tÝn hiÖu xuÊt hiÖn th−êng xuyªn vµ m· dµi cho c¸c gi¸ trÞ tÝn hiÖu xuÊt hiÖn Ýt th−êng xuyªn h¬n. 4.2.1.2 VÞ trÝ cña c¸c ph−¬ng ph¸p m∙ ho¸ h×nh ¶nh ®éng (video) kh¸c nhau C¸c ph−¬ng ph¸p m· ho¸ h×nh ¶nh ®éng theo tiªu chuÈn quèc tÕ bao gåm: H.261, MPEG-1, MPEG-2, H.263 vµ MPEG-4. H×nh 4.3 tr×nh bµy c¸c ph¹m vi øng dông cña mçi ph−¬ng ph¸p. PhÇn d−íi ®©y sÏ miªu t¶ c¸ch øng dông c¸c c«ng nghÖ m· ho¸ phÇn tö ¶nh ®· giíi thiÖu ë trªn trong mçi ph−¬ng ph¸p ®Ó t¨ng hiÖu suÊt nÐn vµ sù kh¸c nhau vÒ chøc n¨ng cña c¸c ph−¬ng ph¸p m· ho¸ h×nh ¶nh ®éng nµy.

ChÊt l−îng

Cao

ThÊp

H×nh 4.3 Sù t−¬ng quan gi÷a MPEG-4 vµ c¸c tiªu chuÈn kh¸c

123

M∙ ho¸ Video H.261 Lµ chuÈn Quèc tÕ ®Çu tiªn cho m· ho¸ h×nh ¶nh video, chuÈn ho¸ bëi ITU-T n¨m 1990, ®−îc dïng trong dÞch vô tho¹i thÊy h×nh ISDN, héi nghÞ truyÒn h×nh. H.261 ¸p dông tÊt c¸c c«ng nghÖ m· ho¸ phÇn tö ¶nh ®· giíi thiÖu ë phÇn trªn, ®ã lµ: 1. Dù ®o¸n vect¬ chuyÓn ®éng cña mét khèi 16x16 ®iÓm ¶nh ®Ó thùc hiÖn IMCP. 2. DTC ®−îc øng dông ®Ó m· ho¸ sù kh¸c nhau (lçi dù ®o¸n ®−îc) gi÷a c¸c khèi cña khung h×nh hiÖn t¹i vµ kÕ tiÕp (mçi khèi cã kÝch th−íc 8x8 ®iÓm ¶nh). §èi víi c¸c vïng h×nh ¶nh cã sù thay ®æi lín v−ît qu¸ ng−ìng chÊt l−îng cña lçi dù ®o¸n ®−îc th× ph−¬ng ph¸p IMCP kh«ng ®−îc sö dông, thay vµo ®ã ng−êi ta sö dông ph−¬ng ph¸p DTC víi c¸c khèi 8x8 ®iÓm ¶nh ®Ó t¨ng hiÖu qu¶ m· ho¸. 3. Thùc hiÖn VLC riªng biÖt cho vect¬ chuyÓn ®éng thu ®−îc tõ IMPC vµ kÕt qu¶ cña DCT. H.261 ®−îc ¸p dông cho camera truyÒn h×nh th«ng th−êng vµ mµn gi¸m s¸t. C¸c d¹ng tÝn hiÖu TV (khung vµ dßng quÐt) theo c¸c tiªu chuÈn khu vùc vÒ hÖ truyÒn h×nh trªn thÕ giíi lµ kh¸c nhau, ®Ó phôc vô th«ng tin liªn l¹c mang tÝnh quèc tÕ c¸c d¹ng tÝn hiÖu nµy ph¶i ®−îc chuyÓn thµnh mét ®Þnh d¹ng trung gian. §Þnh d¹ng trung gian nµy cã tªn lµ ®Þnh d¹ng trung gian chóng (CIF) víi ®Æc tÝnh: “352x288 ®iÓm ¶nh , sè h×nh trªn gi©y lín nhÊt lµ 30 ". M∙ ho¸ video MPEG-1/MPEG-2 MPEG-1 ®−îc chuÈn ho¸ bëi ISO/IEC vµo n¨m 1993 dïng cho c¸c ph−¬ng tiÖn l−u tr÷ d÷ liÖu h×nh ¶nh (CD-ROM) víi tèc ®é kho¶ng 1,5Mbit/s. MPEG-1 ®¸p øng ®−îc yªu cÇu xö lý thêi gian thùc, v× thÕ cã thÓ ¸p dông ®−îc c¸c c«ng nghÖ míi víi c¸c kh¶ n¨ng nh−: t×m kiÕm ngÉu nhiªn. VÒ c¬ b¶n MPEG-1 còng gièng nh− H.261 nh−ng cã thªm c¸c tÝnh n¨ng míi sau: 1. NÕu H261 dù ®o¸n c¸c vect¬ chuyÓn ®éng tõ nh÷ng h×nh ¶nh tr−íc ®ã ®Ó thùc hiÖn IMCP (dù ®o¸n xu«i ) th× MPEG-1 cã thªm kh¶ n¨ng dù ®o¸n tõ c¸c h×nh ¶nh sau (dù ®o¸n ng−îc ) nhê c¸c ®Æc tÝnh cña c«ng cô l−u tr÷. Thªm vµo ®ã, MPEG-1 thùc hiÖn so s¸nh c¸c lçi dù ®o¸n ®−îc tõ c¸c ph−¬ng

124

ph¸p dù ®o¸n xu«i, ng−îc vµ gi¸ trÞ trung b×nh cña 2 ph−¬ng ph¸p nµy sau ®ã lÊy gi¸ trÞ nhá nhÊt ®Ó t¨ng tû lÖ nÐn. 2. Trong khi H261 dù ®o¸n c¸c vector chuyÓn ®éng trong c¸c ®¬n vÞ 1 ®iÓm ¶nh, MPEG-1 dù ®o¸n trong c¸c ®¬n vÞ 0,5 ®iÓm ¶nh b»ng c¸c t¹o ra mét h×nh ¶nh néi suy th«ng qua gi¸ trÞ trung b×nh cña c¸c ®iÓm ¶nh liÒn kÒ nhau. Dù ®o¸n chuyÓn ®éng ®a khung víi h×nh ¶nh néi suy cho phÐp n©ng cao tû lÖ nÐn. Víi c¸c kh¶ n¨ng míi nµy MPEG-1 ®−îc dïng réng r·i nh− bé m· ho¸ vµ ®äc video cho c¸c m¸y tÝnh c¸ nh©n. MPEG-2 ®−îc chuÈn ho¸ bëi ISO/IEC vµo n¨m 1996 vµ ®−îc sö dông cho viÔn th«ng, th«ng tin qu¶ng b¸ vµ l−u tr÷ h×nh ¶nh víi tèc ®é 3-20Mbit/s. Trong thùc tÕ, MPEG-2 ®−îc dïng réng r·i cho truyÒn h×nh sè, truyÒn h×nh ®é ph©n gi¶i cao (HDTV), DVD. MPEG-2 thõa h−ëng c¸c ®Æc tÝnh cña MPEG-1 vµ cã thªm c¸c ®Æc tÝnh sau: 1. Kh¶ n¨ng m· ho¸ mét c¸ch hiÖu qu¶ h×nh ¶nh xen kÏ dïng trong c¸c tÝn hiÖu TV th«ng th−êng. 2. TÝnh n¨ng ®iÒu chØnh kÝch th−íc, chÊt l−îng h×nh ¶nh theo ý muèn b»ng c¸ch chØ kh«i phôc l¹i mét phÇn d÷ liÖu ®· ®−îc m· ho¸. V× c¸c ®Æc tÝnh ®−îc thªm vµo cho c¸c môc sö dông kh¸c nhau nªn ph¶i b¶o ®¶m tÝnh t−¬ng thÝch cña c¸c d÷ liÖu ®−îc m· ho¸. MPEG-2 ®· ®−a vµo kh¸i niÖm míi lµ “profile” vµ “level” ®Ó ph©n líp sù kh¸c nhau cña c¸c chøc n¨ng vµ sù phøc t¹p viÖc xö lý. M∙ ho¸ Video H.263 §−îc chuÈn ho¸ bëi ITU-T n¨m 1996, lµ ph−¬ng ph¸p m· ho¸ h×nh ¶nh víi tèc ®é bit cùc thÊp 28,8Kb/s, kÕ thõa c¸c ®Æc tÝnh míi cña chuÈn MPEG-1. C¸c tÝnh n¨ng c¬ b¶n b¾t buéc cña H263 lµ: Dù ®o¸n bï chuyÓn ®éng gi÷a c¸c khung h×nh trong c¸c ®¬n vÞ 0,5 ®iÓm ¶nh, m· ho¸ VLC. Ngoµi ra, c¸c tuú chän nh−: Dù ®o¸n bï chuyÓn ®éng gi÷a c¸c khung h×nh cho c¸c khèi 8x8 ®iÓm ¶nh, gi¶m nhiÔu khèi trong c¸c h×nh ¶nh v.v... còng ®−îc thªm vµo.

125

H263 hiÖn t¹i ®−îc dïng trong mét sè c¸c thiÕt bÞ phôc vô héi nghÞ truyÒn h×nh, ®iÖn tho¹i thÊy h×nh trong ISDN. 4.2.1.3 M∙ ho¸ video MPEG-4 MPEG-4 ®−îc ISO/IEC ph¸t triÓn dùa trªn nh÷ng −u ®iÓm cña H263 cña ITU-T vµo n¨m 1999 , bao gåm kh¶ n¨ng chèng lçi cao. Víi MPEG-2 ®−îc x©y dùng chñ yÕu dïng cho viÖc xö lý h×nh ¶nh trong c¸c m¸y tÝnh c¸ nh©n, truyÒn h×nh sè vµ th«ng tin tèc ®é cao. Ngoµi c¸c dÞch vô kÓ trªn, MPEG4 ®−îc chuÈn ho¸ víi sù tËp trung ®Æc biÖt vµo c¸c øng dông viÔn th«ng nãi chung vµ th«ng tin di ®éng nãi riªng. MPEG-4 ®−îc ®¸nh gi¸ lµ c«ng nghÖ then chèt cho c¸c dÞch vô ®a ph−¬ng tiÖn: video-th−, truyÒn video còng nh− ®iÖn tho¹i video trong ITM2000. Th«ng tin - §iÖn tho¹i di ®éng video - §iÖn tho¹i di ®éng cã thÓ truyÒn h×nh héi nghÞ

M¸y tÝnh - Th− Video - Th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn theo yªu cÇu - Internet di ®éng

Th«ng tin qu¶ng b¸ - T.V di ®éng - Ph¸t t¸n th«ng tin di ®éng ( Video vµ ©m thanh)

H×nh 4.4 Ph¹m vi øng dông cña MPEG-4 Profile vµ Level §Ó ®¶m b¶o kh¶ n¨ng ho¸n ®æi vµ t−¬ng t¸c cña d÷ liÖu ®−îc m· ho¸ ®èi víi c¸c øng dông kh¸c nhau, c¸c chøc n¨ng cña MPEG-4 ®−îc ph©n líp theo profile (líp chøc n¨ng) cßn møc ®é phøc t¹p tÝnh to¸n ®−îc ph©n líp theo level (møc) nh− trong MPEG2. C¸c líp chøc n¨ng ®−îc ®Þnh nghÜa gåm: Líp ®¬n gi¶n (Simple), líp lâi (Core), líp chÝnh (Main) vµ líp ®¬n gi¶n më réng (Simple Scalable) trong ®ã líp ®¬n gi¶n ®Þnh nghÜa c¸c chøc n¨ng c¬ b¶n. VD: Dù ®o¸n bï chuyÓn ®éng ®a khung víi 8x8 ®iÓm ¶nh trong H 263 n»m trong líp ®¬n gi¶n.

126

Víi líp ®¬n gi¶n , c¸c h×nh ¶nh QCIF víi kÝch th−íc b»ng 1/4 cña CIF ®−îc xö lý ë møc 0 vµ 1 cßn CIF ë møc 2. C¸c tiªu chuÈn ITM 2000 Tiªu chuÈn cho ®iÖn tho¹i thÊy h×nh 3GPP 3G-324M trong ITM2000 ®ßi hái c¸c chøc n¨ng c¬ b¶n trong H263 nh− lµ ph−¬ng thøc m· ho¸ h×nh ¶nh b¾t buéc vµ khuyÕn nghÞ sö dông MPEG-4 víi Simple profile vµ level 0. Simple profile bao gåm c¸c c«ng cô chèng lçi: 1. §ång bé l¹i : H¹n chÕ lçi truyÒn dÉn b»ng c¸ch chÌn m· ®ång bé l¹i vµo trong d÷ liÖu VLC vµ x¾p xÕp m· nµy vµo vÞ trÝ hîp lý ë trong khung d÷ liÖu. V× th«ng tin tiªu ®Ò nèi tiÕp ngay sau m· ®ång bé l¹i ®Ó x¸c ®Þnh c¸c tham sè m· ho¸ nªn cho phÐp d÷ liÖu ®−îc kh«i phôc l¹i nhanh chãng tõ tr¹ng th¸i cña c¸c lçi m· ho¸. 2. Ph©n chia d÷ liÖu: DÊu lçi b»ng c¸ch chÌn m· ®ång bé SC vµo ranh giíi gi÷a c¸c lo¹i d÷ liÖu. VD: nhê chÌn SC vµo gi÷a d÷ liÖu cña vect¬ chuyÓn ®éng vµ hÖ sè DCT, vect¬ chuyÓn ®éng cã thÓ ®−îc truyÒn ®i mét c¸ch chÝnh x¸c ngay c¶ khi mét lçi bit bÞ lÉn vµo phÇn hÖ sè DCT. 3. VLC nghÞch (RVLC) : Cã thÓ gi¶i m· c¸c d÷ liÖu theo c¶ hai chiÒu, ®−îc ¸p dông ®èi víi hÖ sè DCT. Víi c«ng cô nµy, tÊt c¶ c¸c khèi ®iÓm ¶nh lín (macro) ®Òu cã thÓ ®−îc gi¶i m· trõ c¸c khèi n»m gi÷a c¸c lçi bit sÏ bÞ bá qua. Kh«ng gi¶i m· → bá

Gi¶i m·

Lçi (a) Gi¶i m· mét chiÒu víi m· ®é dµi biÕn thiªn th«ng th−êng Gi¶i m·

Kh«ng gi¶i m· → bá

Lçi Lçi (b) Gi¶i m· hai chiÒu víi RVLC

Gi¶i m· ng−îc

H×nh 4.5 VÝ dô vÒ qu¸ tr×nh gi¶i m· RVLC Víi nh÷ng ®Æc ®iÓm trªn, MPEG-4 líp chøc n¨ng ®¬n gi¶n- møc 0 t¹o thµnh mét CODEC rÊt ®¬n gi¶n phï hîp cho th«ng tin di ®éng.

127

4.2.2 Xö lý ©m thanh vµ tho¹i 4.2.2.1 ThuËt to¸n CELP Cã ba ph−¬ng ph¸p m· ho¸ tho¹i th«ng dông lµ: m· ho¸ d¹ng sãng ©m (waveform), m· ho¸ giäng nãi (vocoder) vµ m· ho¸ kÕt hîp (Hybrid). M∙ ho¸ d¹ng sãng ©m: Gièng nh− PCM vµ APCM, m· ho¸ d¹ng sãng ©m thùc hiÖn m· ho¸ d¹ng sãng tÝn hiÖu ë møc chÝnh x¸c nhÊt cã thÓ, kh«ng phô thuéc vµo tÝnh chÊt tù nhiªn cña tÝn hiÖu nªn khi tèc ®é bit ®ñ lín th× chÊt l−îng lµ tèt nhÊt (16kbit/s), tuy nhiªn khi tèc ®é bÝt gi¶m th× chÊt l−îng sÏ gi¶m ®i rÊt nhanh chãng. M∙ ho¸ giäng nãi: Ph−¬ng ph¸p nµy dùa vµo mét m« h×nh t¹o tiÕng nãi vµ ph©n tÝch, m· ho¸ c¸c tham sè cña m« h×nh nµy. MÆc dï ph−¬ng ph¸p nµy cho phÐp tèc ®é bit thÊp (2kbit/s), nh−ng rÊt khã ®Ó c¶i thiÖn chÊt l−îng tiÕng nãi ngay c¶ khi tèc ®é bÝt ®−îc n©ng cao v× chÊt l−îng tiÕng nãi phô thuéc rÊt lín vµo m« h×nh t¹o tiÕng nãi. M∙ ho¸ kÕt hîp: Lµ ph−¬ng ph¸p kÕt hîp hai ph−¬ng ph¸p trªn. Ph©n tÝch c¸c tham sè cña bé t¹o tiÕng nãi vµ m· ho¸ d¹ng sãng ®èi víi phÇn th«ng tin cßn l¹i. CELP lµ ph−¬ng ph¸p m· ho¸ tiªu biÓu cho ph−¬ng ph¸p nµy vµ ®−îc dïng réng r·i trong th«ng tin di ®éng. H×nh 4.6 m« t¶ mét bé t¹o tiÕng nãi trong ph−¬ng ph¸p m· ho¸ CELP. Bé m· ho¸ vµ gi¶i m· CELP cã cïng cÊu tróc bªn trong. Bé gi¶i m· gåm cã: bé läc tæng hîp dù ®o¸n tuyÕn tÝnh vµ hai bé tham chiÕu (b¶ng m·) t¹o tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn bé läc. Bé läc ®ãng vai trß nh− khoang miÖng t¸i t¹o l¹i phæ cña tÝn hiÖu tiÕng nãi, tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®ãng vai trß nh− ©m thanh cña thanh qu¶n. CELP t¸i t¹o l¹i hÖ thèng ph¸t ©m cña con ng−êi.

128

C«ng suÊt Phô ©m (vßm miÖng)

Thanh ©m (d©y thanh qu¶n)

Nguån ©m (giäng nãi)

Phæ giäng nãi

TÇn sè D¹ng sãng cña giäng nãi

Phæ tin tøc

Bé läc tæng hîp Nguån phô ©m

Th«ng tin kÝch thÝch

H×nh 4.6 C¸ch t¹o giäng nãi trong ph−¬ng ph¸p m· ho¸ CELP

PhÇn tiÕp theo m« t¶ c¸c kü thuËt c¬ b¶n ®−îc dïng trong CELP. Ph©n tÝch dù ®o¸n tuyÕn tÝnh. Dùa vµo tÝnh t−¬ng quan t¹m thêi cña tÝn hiÖu tho¹i vµ dù ®o¸n tÝn hiÖu dùa vµo c¸c tÝn hiÖu tr−íc ®ã. Sù kh¸c nhau gi÷a tÝn hiÖu dù ®o¸n ®−îc vµ tÝn hiÖu gèc gäi lµ phÇn d− dù ®o¸n. M· ho¸ CELP tÝnh to¸n ®é t−¬ng quan cña c¸c tÝn hiÖu tho¹i vµ hÖ sè dù ®o¸n tuyÕn tÝnh αi. BËc cña hÖ sè dù ®o¸n trong b¨ng tÇn tho¹i th«ng th−êng chØ lµ 10. V× vËy khã x¸c ®Þnh sù æn ®Þnh cña bé läc, c¸c hÖ sè cña bé läc ®−îc chuyÓn ®æi thµnh c¸c hÖ sè t−¬ng ®−¬ng vµ hÖ sè æn ®Þnh, vÝ dô nh− c¸c hÖ sè ph¶n håi, sau ®ã ®−îc l−îng tö ho¸ ®Ó truyÒn ®i. Bé gi¶i m· t¹o thµnh mét bé läc tæng hîp víi hÖ sè truyÒn dÉn αi ®iÒu khiÓn bé läc vµ phÇn d− dù ®o¸n t¸i t¹o tÝn hiÖu tho¹i. §Æc tÝnh tÇn sè cña bé läc t−¬ng ®−¬ng víi ®−êng bao phæ tÝn hiÖu tho¹i. Bé läc t¶i theo ®é nh¹y (Perceptual Weighing Filter) CELP m· ho¸ tÝn hiÖu b»ng c¸ch t×m c¸c mÉu vµ ®é lín trong mçi b¶ng m· (codebook) sao cho lçi gi÷a tÝn hiÖu tho¹i tæng hîp vµ tÝn hiÖu tho¹i ®Çu vµo lµ nhá nhÊt, kü thuËt nµy ®−îc gäi lµ ph©n tÝch b»ng tæng hîp (A-b-S) lµ mét trong nh÷ng ®Æc tÝnh cña CELP.

129

Hµm truyÒn Bé läc dù ®o¸n tuyÕn tÝnh

Thêi gian

PhÇn d− dù ®o¸n Bé läc ®¶o

Bé läc tæng hîp

Gi¸ trÞ dù ®o¸n C¸c th«ng sè dù ®o¸n

H×nh 4.7 Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch dù ®o¸n tuyÕn tÝnh B¶ng m∙ t−¬ng thÝch B¶ng m· t−¬ng thÝch l−u tr÷ c¸c tÝn hiÖu kÝch thÝch tr−íc ®ã trong bé nhí vµ thay ®æi chóng mét c¸ch linh ®éng. NÕu tÝn hiÖu kÝch thÝch lµ tuÇn hoµn, gièng nh− tiÕng nãi, tÝn hiÖu kÝch thÝch cã thÓ ®−îc biÓu diÔn hiÖu mét c¸ch hiÖu qu¶ khi sö dông b¶ng m· v× tÝn hiÖu nµy lÆp l¹i t¹i ®Ønh chu kú t−¬ng øng víi ®Ønh cña giäng nãi. 4.2.2.2 C¸c c«ng nghÖ ngo¹i vi dïng trong th«ng tin di ®éng Trong th«ng tin di ®éng, c¸c c«ng nghÖ ngo¹i vi ®−îc ¸p dông ®Ó ®¸p øng ®−îc víi c¸c ®iÒu kiÖn ®Æc biÖt nh−: sö dông c¸c ®−êng truyÒn v« tuyÕn, sö dông dÞch vô c¸c dÞch vô ngoµi trêi hoÆc trong khi di chuyÓn. C«ng nghÖ söa lçi M· söa lçi dïng ®Ó söa c¸c lçi do qu¸ tr×nh truyÒn dÉn t¹o ra trªn c¸c kªnh v« tuyÕn. Ph−¬ng ph¸p söa lçi ®−êng truyÒn lùa chän bÝt (BS-FEC) hay ph−¬ng ph¸p chèng lçi kh«ng ®ång ®Òu ( UEP) söa lçi kh¸ hiÖu qu¶ v× chóng sö dông c¸c m· söa lçi víi c¸c kh¶ n¨ng kh¸c nhau phô thuéc vµo ®é nh¹y víi lçi cña bit th«ng tin m· ho¸ tho¹i. C«ng nghÖ Èn lçi NÕu mét lçi kh«ng thÓ söa ®−îc b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p trªn, hoÆc th«ng tin bÞ mÊt th× kh«ng thÓ gi¶i m· chÝnh x¸c ®èi víi tÝn hiÖu thu. Trong tr−êng hîp nµy th× phÇn bÞ lçi cña tÝn hiÖu tho¹i ®−îc t¸i t¹o b»ng phÐp néi suy gi¸ trÞ dùa vµo c¸c th«ng tin tho¹i ®· biÕt, ®Ó gi¶m thiÓu sù suy gi¶m chÊt luîng tho¹i. §©y lµ c«ng nghÖ Èn lçi. C¸c

130

gi¸ trÞ ®−îc néi suy bao gåm: hÖ sè dù ®o¸n tuyÕn tÝnh, chu kú ©m ®é vµ hÖ sè khuÕch ®¹i. C¸c gi¸ trÞ nµy cã møc ®é t−¬ng quan vÒ thêi gian rÊt cao. TruyÒn dÉn gi¸n ®o¹n TruyÒn dÉn gi¸n ®o¹n (DTX) kh«ng göi hoÆc göi rÊt Ýt th«ng tin trong kho¶ng thêi gian kh«ng cã tÝn hiÖu tho¹i. §iÒu nµy rÊt hiÖu qu¶ ®Ó tiÕt kiÖm pin cña c¸c m¸y di ®éng vµ gi¶m nhiÔu. Bé t¸ch tÝn hiÖu tho¹i tÝch cùc (VAD) sö dông c¸c th«ng sè tho¹i ®Ó x¸c ®Þnh lóc nµo cã tÝn hiÖu tho¹i, lóc nµo kh«ng. Trong kho¶ng lÆng th× nhiÔu nÒn ®−îc t¹o ra (dùa trªn th«ng tin c¬ b¶n vÒ nhiÔu nÒn) gåm mét l−îng th«ng tin nhá h¬n th«ng tin tho¹i nh»m lµm gi¶m ®é "mÊt tù nhiªn" cña tÝn hiÖu g©y ra bëi DTX. TriÖt t¹p ©m Nh− ®· ®Ò cËp ë phÇn 4.2.2.1, do thuËt to¸n CELP sö dông m« h×nh ph¸t ©m giäng nãi cña con ng−êi nªn nã ®ßi hái qu¸ tr×nh triÖt t¹p ©m (kh«ng ph¶i giäng nãi cña con ng−êi) ®Ó c¶i thiÖn chÊt l−îng tho¹i. 4.2.2.3 M∙ hãa tho¹i ®a tèc ®é thÝch øng (AMR) trong IMT-2000 Tiªu chuÈn hãa Víi sù thµnh lËp cña ñy ban nghiªn cøu IMT-2000 trong HiÖp héi c«ng nghiÖp vµ th−¬ng m¹i v« tuyÕn (ARIB) n¨m 1997, NhËt B¶n trë thµnh mét trong nh÷ng n−íc ®Çu tiªn trªn thÕ giíi b¾t ®Çu tiªu chuÈn hãa bé CODEC cho hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3. Nhãm ®Æc tr¸ch cho vÊn ®Ò nµy, d−íi sù chØ ®¹o cña Uû ban nghiªn cøu IMT2000, ®−îc giao nhiÖm vô lùa chän CODEC cho IMT-2000. Do cã vµi ph−¬ng ph¸p m· hãa tho¹i ®−îc c¸c c«ng ty thµnh viªn cña nhãm ®Ò xuÊt nªn ng−êi ta ®· ph¸c th¶o ra quy tr×nh ®¸nh gi¸ vµ ®¸nh gi¸ s¬ bé. Trong qu¸ tr×nh thö nghiÖm, dù ¸n hîp t¸c 3G (3GPP) ®−îc h×nh thµnh vµo cuèi n¨m 1998 víi sù tham gia cña ARIB, Uû ban c«ng nghÖ th«ng tin (TTC), HiÖp héi ngµnh viÔn th«ng (TIA) vµ ViÖn tiªu chuÈn viÔn th«ng Ch©u ¢u (ETSI) v.v... Cuèi cïng, 3GPP ®· thèng nhÊt lùa chän thuËt to¸n m· ho¸ tho¹i AMR lµ mét thuËt to¸n m· ho¸ tho¹i b¾t buéc theo chuÈn cña 3GPP. Tæng quan vÒ thuËt to¸n AMR lµ mét ph−¬ng thøc m· hãa tho¹i ®a tèc ®é dùa trªn c¬ së ACELP. Ph−¬ng ph¸p nµy cung cÊp 8 chÕ ®é m· hãa tõ 12,2 kbit/s ®Õn 4,75 kbit/s (12,2 kbit/s,

131

10,2 kbit/s, 7,95 kbit/s, 7,4 kbit/s, 6,7 kbit/s, 5,9 kbit/s, 5,15 kbit/s vµ 4,75 kbit/s). Trong ®ã 12,2kbit/s, 7,4kbit/s vµ 6,7kbit/s cã cïng thuËt to¸n víi c¸c kü thuËt m· hãa tho¹i ®· ®−îc tiªu chuÈn hãa gièng c¸c tiªu chuÈn khu vùc kh¸c. VÒ c¬ b¶n thuËt to¸n nµy gièng víi G.729 vµ cã mét sè ph¸t minh míi vÒ ®a tèc ®é. ChiÒu dµi khung ®−îc cè ®Þnh ë 20ms ë mäi chÕ ®é. Kh¶ n¨ng ®a tèc ®é ®¹t ®−îc b»ng c¸ch thay ®æi sè l−îng khung phô vµ sè bit l−îng tö. C¸c hÖ sè dù b¸o tuyÕn tÝnh ®−îc ph©n tÝch 2 lÇn trªn mçi khung ë tèc ®é 12,2kbit/s. ë chÕ ®é kh¸c, viÖc ph©n tÝch ®−îc thùc hiÖn mét lÇn trªn mçi khung vµ l−îng tö hãa vect¬ ®−îc thùc hiÖn trªn mçi sè ®−îc chia sau khi thùc hiÖn dù b¸o ë vïng LSD. ChÊt l−îng H×nh 4.8 m« t¶ mét phÇn ®¸nh gi¸ vÒ AMR, do DoCoMo thùc hiÖn dùa trªn qui tr×nh ®o kiÓm cña ARIB vµ ®Ö tr×nh lªn 3GPP. Qu¸ tr×nh ®o kiÓm ®−îc thùc hiÖn trong ®iÒu kiÖn BER cña W-CDMA ®Æt ë 0,1%. KÕt qu¶ cho thÊy 12,2 kbit/s lµ tèt h¬n bÊt kú tèc ®é m· hãa nµo vµ nã cho thÊy −u ®iÓm h¬n h¼n so víi c¸c ph−¬ng ph¸p m· hãa kh¸c cã tèc ®é bÝt t−¬ng ®−¬ng. Ngoµi ra, chÊt l−îng cña AMR ®· ®−îc b¸o c¸o ë tiªu chuÈn TR 26.975 cña 3GPP. Gi¸ trÞ trung b×nh Bé m· ho¸ tho¹i tèc ®é biÕn thiªn n©ng cao

H×nh 4.8 KÕt qu¶ ®¸nh gi¸ chÊt l−îng cña AMR Sö dông cho c¸c øng dông Tho¹i-Phi tho¹i AMR ®−îc chän lµm thuËt to¸n m· hãa tho¹i b¾t buéc cho 3G-324 M, nghÜa lµ cho c¸c dÞch vô tho¹i ®a ph−¬ng tiÖn chuyÓn m¹ch kªnh cña 3GPP, do AMR cã cÊu tróc linh ho¹t vµ chÊt l−îng tuyÖt h¶o. Tæ chøc ®Æc nhiÖm kü thuËt Internet (IETF)

132

còng quy ®Þnh ra mét ®Þnh d¹ng t¶i giao thøc thêi gian thùc (RTP) ®Ó ¸p dông AMR vµo VoIP. Do ®ã, ngoµi c¸c dÞch vô tho¹i IMT-2000, AMR còng ®−îc sö dông rÊt réng r·i. Xu h−íng t−¬ng lai Th¸ng3/2001, 3GPP cÊp phÐp cho AMR b¨ng réng (AMR-WB) lµ mét phiªn b¶n b¨ng réng h¬n (lªn tíi 7kHz) cña AMR. Phiªn b¶n nµy ®· t−¬ng thÝch víi ph−¬ng ph¸p m· hãa tho¹i b¨ng réng cña ITU-T. ITU-T còng ®ang nghiªn cøu tiªu chuÈn m· hãa tho¹i 4kbit/s cã chÊt l−îng t−¬ng ®−¬ng víi c¸c ®−êng ®iÖn tho¹i chuyÓn m¹ch c«ng céng. MÆt kh¸c, kh¶ n¨ng øng dông VoIP hoÆc m· hãa tho¹i vµo c¸c dÞch vô còng ®−îc tÝch cùc th¶o luËn, ®Ó cung cÊp c¸c dÞch vô tho¹i chÊt l−îng t−¬ng ®−¬ng víi c¸c m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh trªn nÒn m¹ng IP, c¨n cø vµo thùc tr¹ng c¸c m¹ng th«ng tin ®−îc ®Þnh h−íng theo IP. Ng−êi ta ®ang tiÕn hµnh tiªu chuÈn hãa m¹ng VoIP theo c¸c tæ chøc nh−: M¹ng phèi hîp IP vµ viÔn th«ng cña ETSI, tho¹i IP cña IETF (IPTEL) vµ truyÒn t¶i ©m thanh/h×nh ¶nh (AVT). Trong lóc ®ã, 3 GPP tiÕp tôc tiªu chuÈn hãa cïng víi nh÷ng tæ chøc nµy ®Ó ph¸t triÓn IP qua c¸c m¹ng di ®éng. 4.2.3 C¸c hÖ thèng xö lý tÝn hiÖu ®a ph−¬ng tiÖn 4.2.3.1 Qu¸ tr×nh tiªu chuÈn hãa H×nh 4.9 m« t¶ lÞch sö ph¸t triÓn cña viÖc chuÈn hãa quèc tÕ c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi nghe nh×n. H320 lµ khuyÕn nghÞ vÒ c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi nghe nh×n dµnh cho N-ISDN theo ITU-T n¨m 1990. KhuyÕn nghÞ nµy rÊt thµnh c«ng trong viÖc ®¶m b¶o tÝnh n¨ng kÕt nèi gi÷a c¸c thiÕt bÞ cña nhiÒu nhµ cung cÊp kh¸c nhau, ®ãng gãp vµo viÖc ph¸t triÓn dÞch vô truyÒn h×nh héi nghÞ vµ tho¹i video. Sau khuyÕn nghÞ nµy, B-ISDN, c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi vµ hÖ thèng m¹ng PSTN vµ IP ®−îc nghiªn cøu ®−a ®Õn viÖc ra ®êi c¸c khuyÕn nghÞ H.310 vµ H324, H.323 vµo n¨m 1996. Víi sù ph¸t triÓn bïng næ cña th«ng tin di ®éng vµ c¸c ho¹t ®éng tiªu chuÈn hãa cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3, dÉn ®Õn c¸c nghiªn cøu cña ITU-T vÒ thiÕt bÞ ®Çu cuèi nghe nh×n cho m¹ng th«ng tin di ®éng vµo n¨m 1995. C¸c nghiªn cøu dùa theo h−íng më réng khuyÕn nghÞ H234 cho PSTN vµ ®−a tíi sù ra ®êi cña H.324 phô lôc C vµo th¸ng 2/1998. H.324 phô lôc C n©ng cÊp kh¶ n¨ng chèng lçi khi truyÒn dÉn trªn c¸c kªnh v« tuyÕn.

133

Do H.324-phô lôc C ®−îc thiÕt kÕ theo tiªu chuÈn môc ®Ých chung, kh«ng dµnh riªng cho mét h×nh thøc th«ng tin di ®éng cô thÓ nµo vµ ®−îc coi nh− lµ më réng cña H.324, cho nªn nã cã c¸c tham sè kü thuËt kh«ng hoµn toµn phï hîp víi IMT-2000. §Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy, nhãm hµnh ®éng CODEC-3GPP ®· chän ph−¬ng ph¸p m· ho¸ h×nh ¶nh vµ ©m thanh b¾t buéc (CODEC) víi chÕ ®é ho¹t ®éng tèi −u cho c¸c ®ßi hái cña IMT-2000 nh− ®−îc miªu t¶ trong tiªu chuÈn 3G-324M cña 3GPP n¨m 1999. Nh÷ng CODEC tèi −u cho thÕ hÖ 3G ®−îc chän trong qu¸ tr×nh nµy kh«ng bÞ h¹n chÕ bëi tiªu chuÈn nµy cña ITU. C¸c ®iÖn tho¹i thÊy h×nh sÏ ®−îc sö dông ë W-CDMA ®Òu t−¬ng thÝch víi 3G-324M. ThÕ hÖ thø hai

ThÕ hÖ thø nhÊt

M¹ng t−¬ng tù

M¹ng di ®éng

ThÕ hÖ thø ba ?

§Çu cuèi chung

Chó thÝch M¹ng Tªn khuyÕn nghÞ (thêi gian )

H×nh 4.9 LÞch sö cña c¸c tiªu chuÈn vÒ thiÕt bÞ ®Çu cuèi nghe nh×n 4.2.3.2 CÊu h×nh thiÕt bÞ ®Çu cuèi 3G-324M 3G-324M ®Æt ra c¸c th«ng sè kü thuËt cho thiÕt bÞ ®Çu cuèi th«ng tin nghe nh×n cho IMT-2000, kÕt hîp tèi −u c¸c khuyÕn nghÞ ITU-T vµ c¸c tiªu chuÈn quèc tÕ kh¸c. Tiªu chuÈn nµy thóc ®Èy sù ph¸t triÓn c¸c thiÕt bÞ chøc n¨ng cung cÊp cho th«ng tin nghe nh×n còng nh− c¸c giao thøc th«ng tin bao trïm toµn bé luång th«ng tin. Do cã c¸c ph−¬ng thøc truyÒn dÉn ghÐp tho¹i vµ video vµo mét kªnh th«ng tin di ®éng vµ c¸c tin nh¾n ®iÒu khiÓn ®−îc trao ®æi ë mçi giai ®o¹n th«ng tin nªn ng−êi ta sö

134

dông H.223, vµ H.245. 3G-324M còng thóc ®Èy c¸c ph−¬ng ph¸p hiÖu qu¶ ®Ó ph¸t b¶n tin ®iÒu khiÓn khi cã c¸c lçi truyÒn dÉn. H×nh 4.10 ph¸c häa mét cÊu h×nh thiÕt bÞ ®Çu cuèi 3G-324M. Tiªu chuÈn 3G324M nµy ®−îc ¸p dông vµo CODEC tho¹i/video, khèi ®iÒu khiÓn th«ng tin vµ khèi ghÐp kªnh ®a ph−¬ng tiÖn. CODEC tho¹i ®ßi hái hç trî AMR nh− lµ mét chøc n¨ng b¾t buéc cßn CODEC video yªu cÇu ®−êng truyÒn c¬ së H.263 nh− lµ mét kh¶ n¨ng b¾t buéc víi sù hç trî cña MPEG-4. Trong H.223 phô lôc B, c¶i thiÖn kh¶ n¨ng chèng lçi lµ yªu cÇu b¾t buéc cña bé ghÐp kªnh ®a ph−¬ng tiÖn.

Ph¹m vi øng dông 3G-324 M Vµo/ra Video

CODEC Video

Vµo/ra tho¹i

Codec tho¹i AMR

Sè liÖu/øng dông

TruyÒn sè liÖu

§iÒu khiÓn hÖ thèng

§iÒu khiÓn ®Çu cuèi H245

Ph¹m vi kh«ng øng dông 3G-324 M

TrÔ ®−êng thu

Ph©n /ghÐp ®o¹n

GhÐp ®a ph−¬ng tiÖn H 223 phô lôc B

M¹ng IMT-2000

§iÒu khiÓn truyÒn l¹i

§iÒu khiÓn cuéc gäi

H×nh 4.10 CÊu h×nh thiÕt bÞ ®Çu cuèi 3G-324M 4.2.3.3 M∙ hãa ®a ph−¬ng tiÖn. Trong khi nhiÒu kü thuËt m· hãa ph−¬ng tiÖn cã thÓ ®−îc sö dông trong 3G-324M b»ng c¸ch thay ®æi kh¶ n¨ng thiÕt bÞ th«ng qua c¸c thñ tôc ®iÒu khiÓn th«ng tin vµ thay ®æi viÖc cµi ®Æt CODEC dùa trªn viÖc thiÕt lËp c¸c kªnh l«gic, th× 3G-324M còng ®Æt ra mét sè c¸c CODEC b¾t buéc tèi thiÓu ®Ó ®¶m b¶o kh¶ n¨ng t−¬ng t¸c gi÷a c¸c ®Çu cuèi kh¸c nhau. Víi CODEC tho¹i, 3G-324M yªu cÇu lo¹i ®a tèc ®é n©ng cao, cã cïng CODEC víi dÞch vô tho¹i c¬ b¶n nh−ng yªu cÇu b¾t buéc ph¶i tÝnh ®Õn viÖc ®¬n gi¶n hãa cho

135

s¶n xuÊt thiÕt bÞ ®Çu cuèi. Cßn G.723.1 khuyÕn nghÞ mét CODEC tèi −u, ®−îc x¸c ®Þnh nh− mét CODEC b¾t buéc trong H.324. Víi CODEC video, 3G-324M yªu cÇu lo¹i CODEC nh− ë H.263 (kh«ng kÓ c¸c tÝnh n¨ng tïy chän) lµ CODEC b¾t buéc. Nã còng quy ®Þnh cô thÓ vµ khuyÕn nghÞ sö dông video MPEG-4 trong tr−êng hîp cã lçi truyÒn dÉn trong th«ng tin di ®éng. 4.2.3.4 GhÐp kªnh ®a ph−¬ng tiÖn Tin nh¾n, tho¹i, video, d÷ liÖu thuª bao ®−îc ghÐp vµo mét ®−êng truyÒn cña mét chuçi bit bëi mét bé ghÐp ®a ph−¬ng tiÖn (MUX) ®Ó truyÒn dÉn. PhÝa thu cÇn ph¶i t¸ch th«ng tin khái tr×nh tù bit nhËn ®−îc sao cho phï hîp. Vai trß cña MUX hµm chøa c¸c dÞch vô truyÒn dÉn tïy theo kiÓu th«ng tin (nh− chÊt l−îng dÞch vô-QoS vµ t¹o khung). H.223, kü thuËt ghÐp kªnh ®a ph−¬ng tiÖn dµnh cho H.324, tháa m·n c¸c yªu cÇu ë trªn nhê sö dông cÊu tróc hai tÇng gåm mét tÇng thÝch nghi vµ mét tÇng ghÐp. Trong th«ng tin di ®éng, cÇn cã yªu cÇu vÒ gi¶m lçi khi ghÐp kªnh ®a ph−¬ng tiÖn ngoµi nh÷ng yªu cÇu kÓ trªn. Ch¼ng h¹n, H.324 phô lôc C cã nh÷ng phÇn më réng vÒ H.223 ®Ó hç trî th«ng tin di ®éng. PhÇn më réng nµy cho phÐp chän ®−îc møc nhiÔu gi¶m tïy theo ®Æc tÝnh truyÒn dÉn b»ng c¸ch thªm vµo H.223 nh÷ng c«ng cô lo¹i bá nhiÔu. HiÖn t¹i ng−êi ta ®Æt ra bèn møc: tõ møc 0 ®Õn møc 3. Møc 1,2,3 ®−îc x¸c ®Þnh trong H.223 phô lôc A, B vµ C. §Ó ®¶m b¶o tÝnh t−¬ng t¸c, mét ®Çu cuèi cã mét møc nhÊt ®Þnh th× ph¶i cho phÐp c¶ c¸c møc thÊp h¬n. Trong 3G-324M , yªu cÇu møc 2 lµ b¾t buéc. C¸c phÇn sau ®©y m« t¶ ®Æc tÝnh cña c¸c møc tõ 0 ®Õn 2. Møc 0 Ba tÇng thÝch nghi (AL) ®−îc x¸c ®Þnh t−¬ng øng víi kiÓu cña c¸c tÇng cao h¬n: 1. AL1: Dµnh cho th«ng tin d÷ liÖu ng−êi sö dông vµ th«ng tin ®iÒu khiÓn. KiÓm so¸t lçi ®−îc thùc hiÖn ë tÇng cao h¬n. 2. AL 2: Dµnh cho tho¹i. Cã thÓ thªm vµo: Ph¸t hiÖn lçi vµ c¸c sè tr×nh tù. 3. AL 3: Dµnh cho video. Cã thÓ thªm vµo: Ph¸t hiÖn lçi vµ c¸c sè tr×nh tù. Ngoµi ra cßn cã yªu cÇu lÆp tù ®éng (ARQ).

136

TÇng ghÐp kÕt hîp c¶ ghÐp theo thêi gian vµ ghÐp theo gãi ®Ó ®¶m b¶o trÔ thÊp vµ hiÖu qu¶ cao. GhÐp gãi ®−îc dïng trong c¸c ph−¬ng tiÖn cã tèc ®é bit thay ®æi, vÝ dô video. GhÐp theo thêi gian ®−îc dïng khi yªu cÇu ph¶i cã ®é trÔ thÊp, vÝ dô tho¹i. Ng−êi ta dïng 1 cê ®iÒu khiÓn liªn kÕt d÷ liÖu møc cao (HDLC) 8 bit ®Ó lµm cê ®ång bé trong khung ghÐp. C¸c bit “0” ®−îc chÌn vµo d÷ liÖu th«ng tin ®Ó cê nµy kh«ng n»m trong d÷ liÖu th«ng tin. Do ®é nhÊt qu¸n cña c¸c byte kh«ng ®−îc duy tr× cho nªn viÖc dß t×m ®ång bé ph¶i ®−îc thùc hiÖn t¹i mçi bit. Møc 1. §Ó c¶i thiÖn ®Æc tÝnh ®ång bé khung trong tÇng ghÐp, cê ®ång bé cña khung nµy ®−îc thay ®æi tõ cê HDLC 8 bit sang chuçi gi¶ ngÉu nhiªn 16 bit. ViÖc chÌn bit “0” ®−îc lo¹i bá ®Ó ®¶m b¶o ®é thèng nhÊt trong khung, cho phÐp dß t×m ®ång bé theo mçi nhãm byte. Møc 2 Møc 1 ®−îc thay ®æi ®Ó c¶i thiÖn ®Æc tÝnh ®ång bé vµ kh¶ n¨ng kh¾c phôc lçi cña th«ng tin tiªu ®Ò b»ng c¸ch thªm vµo tr−êng chiÒu dµi t¶i träng vµ ¸p dông m· söa lçi vµo phÇn tiªu ®Ò khung. Ngoµi ra cßn cã c¸c tr−êng tuú chän ®−îc thªm vµo ®Ó c¶i thiÖn kh¶ n¨ng söa lçi côm cña th«ng tin tiªu ®Ò. 4.2.3.5 §iÒu khiÓn ®Çu cuèi 3G-324M sö dông H 245 lµm giao thøc ®iÒu khiÓn ®Çu cuèi gièng nh− H.324. H.245 ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c tiªu chuÈn ®Çu cuèi ®a ph−¬ng tiÖn cña ITU-T cho nhiÒu m¹ng kh¸c nhau còng nh− trong 3G-324M vµ H 324. H 245 còng mang l¹i lîi thÕ khi thiÕt kÕ c¸c cæng cña c¸c kiÓu m¹ng kh¸c nhau. H245 cã c¸c chøc n¨ng sau: (1) QuyÕt ®Þnh chñ hay tí: chñ vµ tí ®−îc x¸c ®Þnh khi b¾t ®Çu truyÒn th«ng. (2) Kh¶ n¨ng th−¬ng l−îng: ®−îc hç trî bëi mçi ®Çu cuèi ®Ó cã ®−îc th«ng tin trong chÕ ®é truyÒn dÉn vµ chÕ ®é m· ho¸ mµ cã thÓ ®−îc thu vµ gi¶i m· bëi ®Çu cuèi bªn kia.

137

(3) B¸o hiÖu kªnh logic: më vµ ®ãng c¸c kªnh logic vµ thiÕt lËp c¸c th«ng sè sö dông. Còng cã thÓ thiÕt lËp mèi quan hÖ gi÷a c¸c kªnh l«gic. (4) Khëi t¹o vµ söa ®æi b¶ng ghÐp kªnh: thªm vµo vµ xo¸ ®i d÷ liÖu ®· nhËp vµo vµ ra khái b¶ng ghÐp kªnh. (5) Yªu cÇu thiÕt lËp chÕ ®é cho tho¹i, video vµ d÷ liÖu ng−êi sö dông: ®iÒu khiÓn viÖc truyÒn dÉn cña ®Çu cuèi bªn kia. (6) X¸c ®Þnh trÔ m¹ch vßng: cho phÐp ®o ®¹c ®−îc trÔ vßng: Còng cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó x¸c nhËn ho¹t ®éng cña ®Çu cuèi kia. (7) KiÓm tra ®Êu vßng (8) LÖnh vµ ghi chó: c¸c yªu cÇu vÒ chÕ ®é th«ng tin vµ luång ®iÒu khiÓn vµ c¸c b¸o c¸o tr¹ng th¸i cña giao thøc. §Ó cung cÊp c¸c chøc n¨ng nµy, H.245 quy ®Þnh c¸c b¶n tin ®Ó ph¸t vµ quy ®Þnh giao thøc ®iÒu khiÓn sö dông c¸c b¶n tin nµy. 4.2.3.6 Multilink (§a ®−êng) Mét trong nh÷ng ®Æc ®iÓm kh¸c biÖt cña IMT-2000 lµ tÝnh n¨ng ®a cuéc gäi cña nã, cho phÐp nhiÒu cuéc gäi ®−îc thiÕt lËp t¹i cïng mét thêi ®iÓm. Víi chøc n¨ng nµy, th«ng tin nghe nh×n chÊt l−îng cao cã thÓ cã ®−îc b»ng c¸ch sö dông ®ång thêi nhiÒu kªnh vËt lý. §Ó thùc hiÖn ®−îc th× ph¶i cã truyÒn dÉn nhiÒu ®−êng, mét ph−¬ng thøc truyÒn dÉn lµm t¨ng sè kªnh vËt lý vµ lÊy chóng lµm 1 kªnh l«gic. §Ó tho¶ m·n yªu cÇu nµy, c¸c nghiªn cøu tiªu chuÈn ho¸ ®−îc ITU-T H324 phô lôc C vÒ truyÒn dÉn ®a ®−êng quy ®Þnh, dÉn ®Õn sù ra ®êi cña H.324 phô lôc H (giao thøc ®a ®−êng di ®éng) vµo th¸ng 11/2000. TÝnh n¨ng nµy còng ®−îc quy ®Þnh nh− lµ mét lùa chän trong 3G-324M ®Ó cho nã cã thÓ ®−îc sö dông lµm tiªu chuÈn. H.324 phô lôc H cho phÐp tíi 8 kªnh cã cïng tèc ®é bit ®−îc tæng hîp. H324. phô lôc H quy ®Þnh c¸c thñ tôc th«ng tin ®a ®−êng, cÊu tróc khung ®iÒu khiÓn ®−îc trrao ®æi t¹i thêi ®iÓm thiÕt lËp th«ng tin, cÊu tróc khung ®Ó truyÒn d÷ liÖu vµ ph−¬ng thøc ghÐp sè liÖu vµo c¸c khung ®a ®−êng.

138

4.3 C¸c kü thuËt xö lý ®èi víi dÞch vô Internet di déng

4.3.1 C¸c dÞch vô ISP di ®éng 4.3.1.1 Giíi thiÖu chung Khi sö dông m¹ng ®iÖn tho¹i cè ®Þnh (m¹ng PSTN hoÆc ISDN) ®Ó truy nhËp Internet, nh×n chung viÖc truy nhËp ®−îc thiÕt lËp b»ng mét kÕt nèi tõ m¹ng cè ®Þnh nµy tíi mét ISP. MÆt kh¸c, khi truy nhËp Internet tõ m¹ng ®iÖn tho¹i di déng, vÒ c¬ b¶n c¬ chÕ kÕt nèi gièng nh− khi thùc hiÖn th«ng qua mét ISP. Trong c¶ hai tr−êng hîp, ISP cung cÊp cho ng−êi sö dông c¸c dÞch vô th«ng tin kh¸c nhau ®Ó trao ®æi: th− ®iÖn tö, th«ng tin gi÷a c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng hoÆc m¸y tÝnh PC vµ Internet,... b»ng c¸c øng dông Internet nh− c¸c trang Web. PhÇn nµy m« t¶ chi tiÕt c¸c kiÓu dÞch vô ®−îc cung cÊp nh− lµ mét phÇn cña c¸c dÞch vô ISP ®Ó kÕt nèi tíi Internet th«ng qua m¹ng th«ng tin di ®éng (sau nµy sÏ gäi lµ dÞch vô ISP di ®éng), còng nh− cÊu h×nh vµ c¸c chøc n¨ng ®−îc sö dông ®Ó t¹o nªn c¸c dÞch vô nµy. 4.3.1.2 C¸c dÞch vô th«ng tin ®−îc cung cÊp bëi ISP di ®éng DÞch vô portal (“Portal: Cæng th«ng tin ®iÖn tö tÝch hîp lµ ®iÓm truy cËp tËp trung vµ duy nhÊt, tÝch hîp c¸c kªnh th«ng tin, c¸c dÞch vô vµ øng dông, ph©n phèi tíi ng−êi sö dông th«ng qua mét ph−¬ng th−c thèng nhÊt vµ ®¬n gi¶n trªn nÒn t¶ng Web ”) lµ mét phÇn cña c¸c dÞch vô th«ng tin ®−îc cung cÊp bëi ISP di ®éng, portal cã chøc n¨ng nh− mét lèi vµo ®Ó truy nhËp tíi internet vµ t×m kiÕm c¸c trang Web. Nh×n chung, mét sè ISP cung cÊp dÞch vô portal trªn chÝnh nÒn t¶ng m¹ng cña hä cßn c¸c ISP kh¸c th× sö dông c¸c portal site ®éc lËp nh− Yahoo. Tuy nhiªn, hiÖn t¹i cã rÊt Ýt c¸c portal site ®éc lËp cung cÊp dÞch vô portal ®−îc thiÕt kÕ ®Æc biÖt cho c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng. ViÖc cung cÊp dÞch vô portal nh− mét phÇn cña dÞch vô ISP di ®éng lµ cÊp thiÕt ®Ó n©ng cao tÝnh tiÖn Ých cho ng−êi sö dông ®iÖn tho¹i di ®éng. ISP di ®éng còng hç trî mét lo¹i h×nh dÞch vô th«ng tin kh¸c lµ dÞch vô th− ®iÖn tö. DÞch vô th− ®iÖn tö ®−îc cung cÊp bëi ISP di ®éng mµ cã hç trî viÖc trao ®æi th− gi÷a c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng hoÆc mét thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng vµ mét gãi kÕt hîp (PC),.. kÕt nèi tíi mét ®iÖn tho¹i cè ®Þnh. DÞnh vô th− ®iÖn tö di ®éng gåm c¸c chøc n¨ng ®−îc thiÕt kÕ ®Ó n©ng cao sù tiÖn lîi. Khi mét dÞch vô ISP di ®éng nhËn ®−îc mét th− ®iÖn tö tõ ng−êi göi, ®iÖn tho¹i di ®éng ®Ých ®−îc gäi ra. NÕu ®iÖn tho¹i

139

di ®éng ®Ých ®· s½n sµng nhËn th− ®iÖn tö, dÞch vô ISP di ®éng nµy sÏ tù ®éng truyÒn th− ®iÖn tö tíi m¸y ®iÖn tho¹i ®ã. DÞch vô thø ba lµ kÕt nèi víi Internet. Th«ng th−êng, dÞch vô nµy cho phÐp ng−êi sö dông truy nhËp ®Õn mét trang Web qua URL mµ kh«ng cÇn ph¶i truy nhËp vµo portal ®· nªu ë trªn. DÞch vô thu thËp c−íc cho phÇn gi¸ trÞ gia t¨ng lµ dÞch vô thø t−. DÞch vô nµy qu¶n lý c¸c thuª bao tham gia hay tho¸t khái c¸c trang Web gi¸ trÞ gia t¨ng (premium Websites) vµ thu phÝ sö dông ®¹i diÖn cho c¸c nhµ cung cÊp c¸c trang Web gi¸ trÞ gia t¨ng nµy. 4.3.1.3 CÊu h×nh ISP di ®éng H×nh 4.11 lµ cÊu h×nh cña mét ISP di ®éng, bao gåm: Giao diÖn m¹ng Mét giao diÖn ®Ó kÕt nèi víi ®iÓm truy cËp cña m¹ng th«ng tin di ®éng. Bøc t−êng löa (Firewall) - Firewall cho kªnh thuª riªng (leased lines): Thùc hiÖn quyÒn ®iÒu khiÓn truy nhËp tõ trang Web nÕu kÕt nèi ®Õn nhµ cung cÊp ®−îc thùc hiÖn b»ng kªnh thuª riªng. Chøc n¨ng cña nã lµ h¹n chÕ quyÒn truy nhËp c¸c trang Web tõ ISP di ®éng. - Firewall cho internet: Thùc hiÖn quyÒn ®iÒu khiÓn truy nhËp tõ internet. Firewall nµy còng chuyÓn giao c¸c th− ®iÖn tö ®Çu vµo qua internet. M¸y chñ Web (WWW Server) HiÓn thÞ c¸c menu ®Ó truy nhËp ®Õn c¸c trang Web kh¸c nhau. WWW server còng hç trî My Portal. §Æc ®iÓm nµy cho phÐp ng−êi sö dông tù ®iÒu chØnh c¸c trang Web ®Ó hiÓn thÞ trªn menu. M¸y chñ th− ®iÖn tö (Mail Server) Qu¶n lý c¸c account th− ®iÖn tö, g¸n gi¸ trÞ mÆc ®Þnh cho acount th− ®iÖn tö vµ chÊp nhËn c¸c yªu cÇu thay ®æi account th− ®iÖn tö.

140

M¸y chñ tin nh¾n (Message Server) Mét hép tin nh¾n dµnh cho th− ®iÖn tö vµ tin nh¾n qu¶ng b¸ (®−îc tr×nh bµy ë phÇn sau). Göi th«ng b¸o th− ®iÖn tö ®Õn cho thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng khi server nhËn ®−îc mét th− ®iÖn tö. C¸c b¶n tin l−u l¹i nµy sÏ bÞ xãa khi thêi gian chØ ®Þnh ®· hÕt hoÆc viÖc truyÒn dÉn ®−îc x¸c nhËn. Trung t©m th«ng tin ISP di ®éng

M¹ng IMT-2000 §iÓm truy nhËp

Giao diÖn kªnh

Kªnh thuª riªng hÆc LAN

Server WWW

Server th− ®iÖn tö

Server qu¶n lý thuª bao

Server tin nh¾n

Server qu¶n lý truy nhËp

Server ph¸t tin qu¶ng b¸

Server sè liÖu tiÕp thÞ

ThiÕt bÞ ®Çu cuèi b¶o d−ìng

Cung cÊp trang Web Kªnh v.v… thuª riªng

H×nh 4.11 CÊu h×nh ISP di ®éng M¸y chñ ph©n phèi th«ng tin qu¶ng b¸ (Push Information Distribution Server) Khi th«ng tin tõ nhµ cung cÊp trang Web ®−îc ph©n phèi tíi nhiÒu ng−êi sö dông ®ång thêi gièng nh− mét tin nh¾n qu¶ng b¸, mét b¶n tin ®¬n lÎ nhËn tõ nhµ cung cÊp trang Web ®−îc ghi vµo trong c¸c hép tin nh¾n cña nhiÒu ng−êi sö dông, v× thÕ c¸c yªu cÇu xö lý gi¶m xuèng. §Çu cuèi b¶o d−ìng (Maintenance Terminal) NhËn vµ göi c¸c th«ng tin cÇn thiÕt ®Ó gi¸m s¸t vµ b¶o d−ìng mçi server trong ISP di ®éng. M¸y chñ qu¶n lý thuª bao (Subscriber Management Server) Qu¶n lý c¸c th«ng tin thuª bao cho ISP di ®éng. Server nµy còng qu¶n lý th«ng tin cam kÕt vµ hñy bá cña c¸c trang Web gi¸ trÞ gia t¨ng. M¸y chñ qu¶n lý lçi (Log Management Server) Thu thËp lçi hÖ thèng cña mçi server nh»m phôc vô cho ho¹t ®éng qu¶n lý.

141

4.3.1.4 C¸c chøc n¨ng cña ISP di ®éng (1) C¸c chøc n¨ng ®Ó triÓn khai c¸c dÞch vô Portal (a) Chøc n¨ng thiÕt lËp kÕt nèi gi÷a dÞch vô Portal vµ c¸c trang Web Chøc n¨ng nµy thiÕt lËp c¸c liªn kÕt tíi nhiÒu trang Web kh¸c nhau tõ portal site ®−îc cung cÊp bëi ISP di ®éng. Ngoµi ra, ®©y còng lµ chøc n¨ng thùc hiÖn ®¨ng ký tªn cña trang Web vµ c¸c URL ®−îc liªn kÕt víi menu portal site l−u tr÷ trong WWW server cña ISP di ®éng. (b) Chøc n¨ng kÕt nèi tíi trang Web Chøc n¨ng nµy hiÓn thÞ c¸c portal site ®−îc cung cÊp bëi dÞch vô ISP di ®éng vµ cho phÐp ng−êi sö dông truy nhËp ®Õn nhiÒu trang Web kh¸c nhau liªn kÕt tíi portal site nµy. Yªu cÇu giao thøc truyÒn file siªu v¨n b¶n HTTP ®Æt ra cho mét thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng lµ ph¶i ®−îc chÊp nhËn bëi WWW server th«ng qua mét giao diÖn m¹ng, cßn tr¸ch nhiÖm cña HTTP lµ quay trë vÒ mçi thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng ®Ó hiÓn thÞ portal side nµy. NÕu mét liªn kÕt tíi trang Web ®−îc t¹o ra trªn Portal site ( trong i-mode, c¸c site kh¸c nhau ®−îc hiÓn thÞ trªn menu mµ c¸c liªn kÕt nµy ®−îc kÕt nèi tíi), trang Web nµy ®−îc truy nhËp qua kªnh thuª riªng hoÆc internet dùa trªn URL mµ ®iÓm neo (anchor) ®Õn mét nguån th«ng tin cña nã ®· ®−îc t¹o ra (c) Chøc n¨ng ®¨ng ký “My Portal” Chøc n¨ng nµy cho phÐp ng−êi sö dông tù ®iÒu chØnh c¸c trang Web hiÓn thÞ trªn Portal site. Víi c¸c trang Web gi¸ trÞ gia t¨ng còng hç trî viÖc ®¨ng ký My Portal nh− c¸c hîp ®ång ph¶i tr¶ tiÒn tr−íc vµ qu¶n lý c¸c site tïy thuéc vµo viÖc thu thËp c−íc ®¹i diÖn cho nhµ cung cÊp. Ngoµi ra chøc n¨ng nµy còng chØ ra c¸c ®iÒu kiÖn ®Ó ph©n phèi b¶n tin qu¶ng b¸ . Sau khi viÖc truy nhËp ®Õn trang Web ®−îc thiÕt lËp b»ng c¸c thñ tôc kÕt nèi ®· ®Ò cËp ë trªn, c¸c trang Web nµy sÏ cung cÊp c¸c chØ dÉn lµm thÕ nµo ®Ó ®¨ng ký tíi mét site trong My Portal(víi c¸c site gi¸ trÞ gia t¨ng, c¸c ®iÒu kiÖn giµng buéc b»ng hîp ®ång ®−îc ®−a ra vµo lóc nµy). Cïng thêi ®iÓm khi ®ang yªu cÇu mËt khÈu (password) ®Ó nhËn thùc ng−êi sö dông, mét truy nhËp ®−îc thiÕt lËp l¹i víi WWW server cña ISP di ®éng. MËt khÈu n¹p vµo ®−îc chuyÓn tíi server qu¶n lý thuª

142

bao th«ng qua WWW server. Server qu¶n lý thuª bao thùc hiÖn nhËn thùc ng−êi sö dông vµ c¸c b»ng chøng kh¸c. NÕu d÷ liÖu lµ ®¸ng tin cËy, mét th«ng b¸o viÖc ®¨ng ký thµnh c«ng ®−îc göi tíi thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng th«ng qua WWW server vµ giao diÖn m¹ng vµ còng t¹i thêi ®iÓm nµy, viÖc nhËn thùc thµnh c«ng còng ®−îc th«ng b¸o cho trang Web. (2) C¸c chøc n¨ng dÞch vô th− ®iÖn tö (a) TruyÒn th− gi÷a c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng Yªu cÇu truyÒn th− tõ thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng ng−êi göi ®−îc nhËn thùc bëi server qu¶n lý thuª bao. Sau khi account th− ®Ých ®−îc x¸c nhËn bëi server th− ®iÖn tö th× b¶n tin nµy sÏ ®−îc l−u tr÷ t¹i server tin nh¾n. Server tin nh¾n th«ng b¸o cho thiÕt bÞ ®Çu cuèi ng−êi nhËn sù thu b¶n tin vµ b¶n tin ®−îc ph©n phèi nÕu thiÕt bÞ ®Çu cuèi nµy ®· s½n sµng. Khi thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng ng−êi nhËn göi mét th«ng b¸o x¸c nhËn thu, b¶n tin nµy sÏ bÞ xãa khái server tin nh¾n. NÕu thiÕt bÞ ®Çu cuèi kh«ng s½n sµng ®Ó nhËn b¶n tin th× server tin nh¾n sÏ t¹m thêi l−u tr÷ b¶n tin nµy l¹i vµ göi nã cïng víi c¸c b¶n tin kh¸c tíi thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng lÇn tiÕp theo . (b) TruyÒn th− tõ c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng tíi internet Chøc n¨ng nµy chuyÓn tiÕp tin nh¾n th− tõ thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng tíi internet th«ng qua giao diÖn m¹ng vµ firewall (firewall cho internet). (c) NhËn th− tõ internet b»ng thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng Chøc n¨ng nµy ®Ó server kiÓm tra th«ng tin account th− ®Ých cña b¶n tin göi ra tõ internet qua firewall (firewall cho internet) vµ l−u tr÷ chóng trong server tin nh¾n. TiÕn tr×nh xö lý tiÕp theo t−¬ng tù nh− tiÕn tr×nh “TruyÒn th− gi÷a c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng”. (d) Ph©n phèi tin nh¾n qu¶ng b¸. Chøc n¨ng nµy chØ ph©n phèi c¸c b¶n tin tháa m·n c¸c ®iÒu kiÖn ®· ®¨ng ký tr−íc bëi ng−êi sö dông. Server qu¶n lý thuª bao kiÓm tra ®Ých cña b¶n tin nhËn ®−îc tõ Internet, sau ®ã b¶n tin nµo ®−îc ph©n phèi tíi hép tin nh¾n t−¬ng øng trªn server tin nh¾n b»ng server ph©n phèi th«ng tin qu¶ng b¸

143

4.3.1.5 Nh÷ng th¸ch thøc ®èi víi c¸c ISP di ®éng Cuèi cïng, nh÷ng th¸ch thøc trong viÖc triÓn khai dÞch vô portal sÏ ®−îc th¶o luËn d−íi ®©y nh− mét phÇn cña c¸c vÊn ®Ò cÇn gi¶i quyÕt bëi c¸c ISPdi ®éng trong t−¬ng lai Mét trong c¸c vÊn ®Ò cÇn ®−îc xem xÐt khi c¸c ISP di ®éng cung cÊp dÞch vô portal ®Ó cho phÐp ng−êi sö dông truy nhËp ®Õn c¸c trang Web kh¸c nhau mét c¸ch thuËn tiÖn thËm chÝ víi mét kÝch th−íc mµn h×nh h¹n chÕ cña m¸y ®iÖn tho¹i di ®éng. Trong khi c¸c dÞch vô portal cho dÞch vô Internet dùa trªn PC th−êng cung cÊp c¸c chøc n¨ng ®Ó hiÓn thÞ mét danh s¸ch c¸c trang Web th«ng qua viÖc t×m kiÕm mét tõ khãa th× mµn h×nh hiÓn thÞ cña m¸y ®iÖn tho¹i di ®éng l¹i th−êng qu¸ nhá ®Ó hiÓn thÞ tÊt c¶ c¸c kÕt qu¶ t×m kiÕm ®−îc. V× thÕ, vÝ dô trong chÕ ®é i-mode, m¸y di ®éng sÏ hiÓn thÞ mét menu theo cÊu tróc ph©n cÊp thay v× viÖc t×m kiÕm tõ khãa ®Ó cho phÐp truy nhËp ®Õn tíi c¸c trang Web. Tuy nhiªn, nÕu sè l−îng trang Web ®· liªn kÕt tíi menu nµy lµ qu¸ lín th× cÊu tróc ph©n cÊp cña menu còng sÏ trë nªn qu¸ phøc t¹p ®èi víi ng−ê sö dông ®Ó t×m kiÕm c¸c trang Web mong muèn. Do ®ã, mét trong nh÷ng thö th¸ch t−¬ng lai cÇn ®−îc gi¶i quyÕt lµ nghiªn cøu mét portal chøc n¨ng chØ cã ë c¸c ®iÖn tho¹i di ®éng ®Ó cho phÐp ng−êi sö dông t×m kiÕm c¸c trang Web mét c¸ch dÔ dµng vµ nhanh chãng h¬n. 4.3.2 C¸c kü thuËt ph¸t t¸n th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn 4.3.2.1 Giíi thiÖu chung vÒ server ph¸t t¸n th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn Kh¸c víi l−îng th«ng tin kh¸ nhá nh− tho¹i vµ v¨n b¶n ®−îc xö lý b»ng ph−¬ng tiÖn th«ng tin th«ng th−êng th× mét luîng lín th«ng tin sè nh− h×nh ¶nh vµ ©m thanh ®−îc gäi lµ th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn. Khi th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn gåm v¨n b¶n, h×nh ¶nh vµ ©m thanh ®−îc tæ chøc vµ cung cÊp nh− mét ®¬n vÞ so¹n th¶o vµ ®−îc gäi lµ c¸c "néi dung". C¸c néi dung ®−îc t¹o vµ cung cÊp nh− chØ ra trong h×nh 4.12. PhÇn sau sÏ m« t¶ chi tiÕt thªm vÒ vÊn ®Ò nµy.

144

H×nh ¶nh Dùng l¹i vµ ph¸t néi dung

Ng«n ng÷ ®¸nh dÊu

NhËn thùc

¢m thanh

C¸c néi dung

H×nh ¶nh Ph−¬ng ph¸p m· ho¸

M· ho¸

Gi¶i m·

¢m thanh

HÖ thèng x©y dùng néi dung

§Þnh d¹ng file

Bé xö lý th«ng tin

Giao thøc

VÝ dô Server ph¸t th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn

Bé xö lý th«ng tin PhÇn mÒm m¸y di ®éng

H×nh 4.12 CÊu h×nh cña Server ph¸t t¸n th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn B−íc ®Çu tiªn lµ t¹o ra c¸c néi dung b»ng hÖ thèng s¶n xuÊt néi dung. HÖ thèng nµy gåm mét bé m· hãa ®Ó sè hãa vµ m· hãa h×nh ¶nh vµ ©m thanh, mét c«ng cô so¹n th¶o cã kh¶ n¨ng t¹o ra c¸c néi dung b»ng viÖc kÕt hîp h×nh ¶nh vµ ©m thanh. C¸c kü thuËt m· hãa h×nh ¶nh vµ ©m thanh ®· ®−îc tr×nh bµy chi tiÕt t¹i phÇn 4.2. Ng«n ng÷ ®¸nh dÊu, lµ c¸ch chØ dÉn lµm thÕ nµo ®Ó tæ chøc th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn vµ diÔn ®¹t chóng nh− c¸c néi dung, ®−îc gi¶i thÝch cô thÓ t¹i phÇn 4.3.3 B−íc tiÕp theo lµ l−u tr÷ c¸c file ®Çu ra cña bé m· hãa vµ c«ng cô so¹n th¶o trong server ph©n phèi th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn vµ ph©n ph¸t chóng tíi c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi dùa trªn c¸c yªu cÇu tõ c¸c thiÕt bÞ nµy. ThiÕt bÞ ®Çu cuèi nhËn néi dung nµy thùc hiÖn gi¶i m· ®Ó ph¸t l¹i h×nh ¶nh vµ ©m thanh theo ®Þnh d¹ng tr−íc khi m· hãa. Sau ®ã c¸c néi dung ®−îc cÊu h×nh l¹i råi ph¸t l¹i. Cã hai kü thuËt ph¸t t¸n gi÷a server ph©n phèi th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn vµ mét m¸y ®iÖn tho¹i di ®éng lµ kü thuËt t¶i xuèng (download) vµ kü thuËt ph¸t liªn tôc (streaming). Kü thuËt download t¶i tÊt c¶ c¸c néi dung vµo m¸y ®iÖn tho¹i di ®éng tr−íc khi ph¸t l¹i chóng trªn m¸y di ®éng. Kü thuËt streaming ph¸t c¸c néi dung theo thø tù liªn tiÕp trong khi c¸c néi dung nµy ®ang ®−îc göi tíi ®iÖn tho¹i di ®éng. Kü thuËt download chiÕm thêi gian chê ®îi l©u h¬n v× nã t¶i xuèng tÊt c¶ c¸c néi dung cã thÓ ®−îc ph©n phèi mét c¸ch h¹n chÕ. V× toµn bé c¸c néi dung ®· ph©n ph¸t cã thÓ ®−îc l−u tr÷, chóng cã thÓ ®−îc t¸i t¹o l¹i nÕu viÖc b¶o vÖ b¶n quyÒn kh«ng ®−îc

145

¸p dông. MÆt kh¸c, kü thuËt streaming sÏ mÊt Ýt thêi gian h¬n tr−íc khi c¸c néi dung nµy ®−îc ph¸t l¹i, c¸c néi dung ®−îc chia ra vµ ®−îc göi trong c¸c ®¬n vÞ nhá vµ ®−îc ph¸t l¹i mét c¸ch tuÇn tù. Thêi gian chê ®îi lµ tæng cña thêi gian truyÒn dÉn vµ thêi gian l−u t¹i bé ®Öm cña c¸c ®¬n vÞ. Tuy nhiªn, kü thuËt nµy kh«ng phï hîp cho viÖc l−u tr÷ vµ t¸i t¹o c¸c néi dung ®· ph©n ph¸t. Kü thuËt download yªu cÇu mét giao thøc truyÒn th«ng tin cËy gi÷a server ph¸t t¸n th«ng tin vµ mét thiÕt bÞ ®Çu cuèi mÆc dï trÔ truyÒn dÉn trong mét ph¹m vi nµo ®ã cã thÓ ®−îc bá qua. C¸c thñ tôc truyÒn dÉn ®¸p øng ®−îc yªu cÇu nµy gåm HTTP trªn TCP/IP vµ FTP, hiÖn ®ang ®−îc sö dông réng r·i trªn internet. Nh− chØ ra trong h×nh 4.13, HTTP lµ mét giao thøc cÊu tróc ®−îc thùc hiÖn trªn TCP/IP . Sau khi d÷ liÖu mÊt do lçi truyÒn dÉn ®−îc söa l¹i b»ng chøc n¨ng cña TCP/IP, viÖc download ®−îc thùc hiÖn b»ng HTTP. TÖp tin (file) nµy ®−îc t¹o bëi thiÕt bÞ ®Çu cuèi t¶i xuèng tõ server theo thø tù gi÷a thiÕt bÞ ®Çu cuèi vµ server, thiÕt bÞ ®Çu cuèi nµy göi mét yªu cÇu tíi HTTP GET vµ server ®¸p øng b»ng HTTP PUT. MÆt kh¸c, víi kü thuËt streaming, c¸c gi¶i ph¸p tõ c¸c nhµ cung cÊp kh¸c nhau nh− C«ng nghÖ Media Windows cña Microsoft vµ Real System cña Real Network lµ t−¬ng thÝch víi nhau t¹o ra mét tiªu chuÈn cho internet cã tªn lµ de facto. IETF ®· so¹n th¶o mét yªu cÇu chó gi¶i (RFC) cho giao thøc truyÒn d÷ liÖu media theo thêi gian thùc (RTSP)c¸c server cho phÐp nghe nh¹c xem phim trùc tuyÕn ®Òu sö dông giao thøc nµy, ng−êi sö dông kh«ng thÓ dowload nã mµ chØ cã thÓ nghe hoÆc xem trùc tuyÕn- nh− mét kü thuËt streaming. ThiÕt bÞ thuª bao

Server ph¸t th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn

HTTP nhËn ( yªu cÇu t¶i xuèng) HTTP ®¸p øng ( yªu cÇu t¶i xuèng) Líp 2 Líp 1 CÊu tróc giao thøc

Tr×nh tù vÝ dô

H×nh 4.13 CÊu tróc giao thøc HTTP vµ vÝ dô vÒ tr×nh mét tr×nh tù

146

RTSP sö dông cÊu tróc giao thøc nh− tr×nh bµy trong h×nh 4.14. Kü thuËt ph¸t liªn tôc (Streaming) yªu cÇu trÔ truyÒn dÉn thÊp vµ viÖc bÞ mÊt gãi tin cã thÓ ®−îc bá qua trong mét giíi h¹n nµo ®ã. §Ó ®¸p øng ®−îc yªu cÇu nµy, RTSP ®−îc thùc hiÖn trªn giao thøc truyÒn gãi kh«ng tin cËy th«ng qua viÖc truyÒn l¹i ( UDP) vµ trªn giao thøc thêi gian thùc (RTP)- giao thøc ®−îc thiÕt kÕ cho truyÒn dÉn thêi gian thùc th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn nh− ©m thanh, h×nh ¶nh, v.v...Giao thøc ®iÒu khiÓn RTP (RTCP), giao thøc th«ng b¸o cho ng−êi göi tr¹ng th¸i nhËn cña h×nh ¶nh vµ ©m thanh ®−îc truyÒn b»ng RTP ®Ó qu¶n lý chÊt l−îng dÞch vô, ®−îc bæ sung thªm cho RTP. RTSP lµ mét thñ tôc truyÒn th«ng cho phÐp qu¶n lý c¸c phiªn liªn l¹c ®a ph−¬ng tiÖn. Víi RTSP, nã cã thÓ thùc hiÖn c¸c yªu cÇu kh¸c nhau nh− t¹m dõng hoÆc ph¸t liªn tôc h×nh ¶nh vµ ©m thanh, hoÆc tua nhanh vµ ph¸t chËm. Kü thuËt ph¸t liªn tôc dùa trªn RTSP sö dông mét tr×nh tù mµ server chuÈn bÞ truyÒn dÉn víi "SET UP " ®· ®−îc t¹o ra bëi thiÕt bÞ ®Çu cuèi, b¾t ®Çu qu¸ tr×nh truyÒn dÉn víi "PLAY" vµ kÕt thóc qu¸ tr×nh truyÒn dÉn b»ng "TEARDOWN". ThiÕt bÞ ®Çu cuèi thuª bao

M¸y chñ ph¸t th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn

SETUP (ChuÈn bÞ ph¸t liªn tôc)

PLAY (b¾t ®Çu ph¸t liªn tôc)

Líp 2 TEARDOWN (kÕt thóc ph¸t liªn tôc)

Líp 1

Tr×nh tù vÝ dô

CÊu tróc giao thøc

H×nh 4.14 CÊu tróc giao thøc RTSP/RTP vµ vÝ dô vÒ tr×nh tù 4.3.2.2 C¸c ph−¬ng ph¸p l−u tr÷ th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn Nh− ®· ®Ò cËp ë phÇn 4.3.2.1, ®Ó ph¸t t¸n th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn, tr−íc hÕt néi dung th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn ®−îc t¹o ra bëi hÖ thèng s¶n xuÊt néi dung, råi l−u tr÷ trong server ph¸t t¸n th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn, sau ®ã ®−îc ph¸t t¸n ®Õn ng−êi sö dông. HÖ thèng s¶n xuÊt néi dung vµ server ph¸t t¸n th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn truyÒn c¸c néi

147

dung th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn theo mét ®Þnh d¹ng file cô thÓ. NÕu ph−¬ng ph¸p download ®−îc dïng ®Ó truyÒn th«ng tin gi÷a server ph¸t t¸n th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn vµ ®Çu cuèi di ®éng th× thiÕt bÞ ®Çu cuèi sÏ gäi c¸c néi dung ra tõ file nhËn ®−îc b»ng HTTP vµ ph¸t l¹i chóng. C¸c ®Þnh d¹ng file cho th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn lµ "Advanced Streaming Format" cña Microsoft vµ "Quick Time" cña Apple th−êng ®−îc sö dông. MPEG4 chØ ra ®Þnh d¹ng file MPEG4 (MP4) nh− mét ®Þnh d¹ng chuÈn. H×nh 4.15 lµ mét vÝ dô cña ®Þnh d¹ng file MP4. MP4 l−u tr÷ th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn nh− h×nh ¶nh vµ ©m thanh trong vïng "mdat" theo mét khu«n d¹ng tù do vµ kho¶ng thêi gian gi÷a c¸c th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn, kÝch th−íc d÷ liÖu, gi¸ trÞ kho¶ng trèng tõ phÇn ®Çu cña file vµ c¸c th«ng tin kh¸c trong vïng "moov". Mçi vïng bao gåm c¸c cÊu tróc ®Þnh h−íng ®èi t−îng ®−îc gäi lµ c¸c nguyªn tö vµ mçi nguyªn tö ®−îc nhËn d¹ng b»ng c¸c thÎ (tag) vµ ®é dµi.

C¸c khèi truy nhËp ©m thanh, video, OD,BITF, ®Æt thêi gian vµ ®an xen …C¸c ph©n ®o¹n kh¸c

H×nh 4.15 §Þnh d¹ng file MP4 4.3.3 C¸c ng«n ng÷ ®¸nh dÊu néi dung 4.3.3.1 Ng«n ng÷ ®¸nh dÊu siªu v¨n b¶n tÝch hîp cao (Compact HTML). HTML tÝch hîp cao (tõ ®©y vÒ sau gäi lµ CHTML) lµ mét ng«n ng÷ ®¸nh dÊu trang ®−îc thiÕt kÕ cho c¸c thiÕt bÞ th«ng tin nhá nh− ®iÖn tho¹i di ®éng vµ CHTML lµ mét tËp con cña HTML 2.0, HTML 3.2, HTML 4.0. CHTML kh«ng hç trî c¸c chøc n¨ng ®−îc cung cÊp bëi HTML nh− JPEC, b¶ng, khung, h×nh ¶nh, b¶n ®å, ®a ph«ng ch÷ vµ c¸c kiÓu mµu vµ h×nh ¶nh c¬ b¶n còng nh− c¸c kiÓu b¶ng biÓu. CÊu tróc cña mét tµi liÖu CHTML th× gièng nh− HTML, b¾t ®Çu b»ng thÎ tag vµ kÕt thóc b»ng tag ®Ó chØ ra r»ng tµi liÖu nµy ®−îc viÕt trong CHTML. Th«ng tin tiªu ®Ò (nh− tùa ®Ò cña trang vµ c¸c th«ng tin vÒ server) ®−îc viÕt

148

gi÷a vµ cßn néi dung ®−îc hiÓn thÞ trªn mµn h×nh gi÷a vµ (H×nh 4.16). CHTML cung cÊp c¸c kh¶ n¨ng ®Ó liªn kÕt tíi mét sè ®iÖn tho¹i ®−îc gäi lµ "Phoneto" vµ ®Ó sö dông c¸c phÝm sè trªn ®iÖn tho¹i di ®éng ®−îc gäi lµ "Easy Focus". Phoneto thùc hiÖn mét cuéc gäi tíi sè ®iÖn tho¹i ®· thiÕt lËp liªn kÕt b»ng c¸ch kÝch vµo ®−êng liªn kÕt nµy khi sè ®iÖn tho¹i nµy ®−îc lùa chän. Ng«n ng÷ ®¸nh dÊu trang cho dÞch vô i-mode (i-mode t−¬ng thÝch víi HTML), dÞch vô ®−îc khai tr−¬ng bëi NTT DoCoMo n¨m 1999, lµ dùa trªn CHTML.

HiÓn thÞ nh− HTML

H×nh 4.16 CHTML vµ ¶nh mµn h×nh 4.3.3.2 WML Ng«n ng÷ ®¸nh dÊu kh«ng d©y (WML) lµ ng«n ng÷ ®¸nh dÊu trang ®−îc sö dông trong WAP phiªn b¶n 1.0. WML ®−îc dùa trªn ng«n ng÷ ®¸nh dÊu thiÕt bÞ cÇm tay (HDML) cña Phone.com. Sau ®ã phiªn b¶n nµy ®−îc n©ng cÊp tõ WAP 1.0 lªn 1.1 ®Æt tªn cô thÓ cho HDML ®· ®−îc söa vµ ®−îc c¨n chØnh b»ng HTML. Mét ®Æc ®iÓm kü thuËt then chèt cña WML lµ c¸c néi dung ®−îc m« t¶ b»ng c¸c kh¸i niÖm gäi lµ “card” vµ “deck” mµ cho phÐp nhiÒu mµn h×nh download cïng mét lóc. H×nh 6.20 chØ ra phÇn gi÷a <wml> vµ (gäi lµ deck) ®−îc t¶i xuèng cïng mét lóc. PhÇn gi÷a vµ trong deck nµy th× ®−îc gäi lµ card cÊu thµnh mét mµn h×nh. §Ó gép nhiÒu mµn h×nh th× nhiÒu card ph¶i ®−îc viÕt trong mét deck. Mçi card ®−îc nhËn d¹ng b»ng mét thuéc tÝnh id.

149

Card WML cã 4 lo¹i lµ “view text” (xem v¨n b¶n), “enter text” (nhËp vµo néi dung v¨n b¶n), “select” (chØ chän mét tõ mét danh s¸ch c¸c lùa chän), “multieslect” ( chän tõ 2 trë lªn trong mét danh s¸ch c¸c lùa chän). Víi ®u«i <setvar> th× c¸c gi¸ trÞ biÕn thiªn cña bèn lo¹i card nµy cã thÓ ®−îc chØ râ. ViÖc chuyÓn ®æi gi÷a c¸c card ®−îc m« t¶ b»ng ®u«i <do> ®Ó sö dông c¸c khãa mÒm, ®u«i ®Ó chØ ra liªn kÕt siªu v¨n b¶n, vµ thuéc tÝnh ontimer ®Ó chuyÓn ®æi tù ®éng víi bé ®Õm thêi gian. (C¸c card cã thÓ hiÓu gièng nh− c¸c phÇn tö c¬ b¶n trong mét øng dông Window nh− : nót bÊm – button(command), « nhËp text (text box) , list box, list view, commbo v.v…) WML hç trî mét giao diÖn øng dông ®iÖn tho¹i (Telephony Application Interface) ®−îc gäi lµ Wireless Telephony APL cho phÐp ng−êi sö dông gäi ®Õn mét sè ®iÖn tho¹i hiÓn thÞ ®−îc, ®Æt tªn lµ Phoneto trong CHTML. 4.3.3.3 XHTML HTML më réng (Extensible HTML-XHTML) lµ mét ng«n ng÷ ®¸nh dÊu néi dung míi thay thÕ cho HTML ®−îc khuyÕn nghÞ bëi W3C vµo th¸ng 1/2000, HTML ®−îc ®Þnh nghÜa l¹i trong ng«n ng÷ ®¸nh dÊu më réng (XML). Víi XHTM, mét ®Þnh nghÜa linh ®éng c¸c kiÓu phÇn tö, m« t¶ cÊu tróc d÷ liÖu mét c¸ch chÝnh x¸c ®· rÊt khã kh¨n víi HTML th× nay ®· trë nªn dÔ dµng víi XML, t¨ng c−êng ®é mÒm dÎo vµ më réng cña c¸c néi dung m« t¶. Ngoµi ra XHTML còng cã thÓ sö dông ®å thÞ vect¬ vµ ng«n ng÷ tÝch hîp ®a ph−¬ng tiÖn ®ång bé hãa (SMIL), SMIL cho phÐp ®ång bé hãa víi h×nh ¶nh video, tho¹i vµ v¨n b¶n, n©ng cao ®é diÔn c¶m cña néi dung h¬n HTML. XHTML sö dông c¸c ®u«i HTML ®Ó m« t¶ néi dung nh− mét tµi liÖu XML ®óng có ph¸p. §iÒu nµy lµ cÇn thiÕt ®Ó m« t¶ kho¶ng trèng cña tªn trong phÇn tö html, mét phÇn tö gèc trong tµi liÖu, ®Ó chØ ra r»ng c¸c "®u«i" trong tµi liÖu tu©n theo XHTML nh− ®−îc chØ ra d−íi ®©y Sù m«®un hãa cña XHTML theo c¸ch d−íi ®©y lµm cho tËp tag míi cã thÓ ®−îc g¸n mét c¸ch dÔ dµng. ý t−ëng nµy lµ chia c¸c XHTML tag thµnh vµi m«®un vµ t¹o ra

150

mét tag míi b»ng viÖc kÕt hîp c¸c m«®un. §Þnh nghÜa kiÓu tµi liÖu (DTD) cña XHTML 1.1 lµ mét bé s−u tËp c¸c khai b¸o m«®un (gäi lµ b»ng) ®−îc sö dông. Mét tËp tag XHTML ®iÓn h×nh cho c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi th«ng tin quy −íc lµ XHTML Basic khuyÕn c¸o bëi W3C vµo th¸ng 12/2000. XTML Basic bao gåm c¸c m«®un sau: Structure (CÊu tróc), Basic Text (V¨n b¶n c¨n b¶n), Hypertext (Siªu v¨n b¶n), List, Basic Forms (khu«n d¹ng c¬ b¶n), Basic Tables (C¸c b¶ng c¬ b¶n), Image (H×nh ¶nh), Object (®èi t−îng), Meta information (siªu th«ng tin), Liknk and Base. Víi WAP thÕ hÖ tiÕp theo, ng«n ng÷ ®¸nh dÊu sÏ ®−îc cÊu tróc ®Ó sö dông XHTML Basic lµm cèt lâi. 4.3.4 ChuÈn hãa Internet di ®éng (WAP) 4.3.4.1 Giíi thiÖu chung DiÔn ®µn WAP (WAP Forum) ®−îc thµnh lËp vµo thµng 1/1998 bëi 4 h·ng Phone.com (b©y giê lµ Openware), Nokia, Motorola vµ Ericsson. Sè l−îng c¸c c«ng ty thµnh viªn ®· ®¹t con sè 641 vµo th¸ng 1/2001 (thµnh viªn chÝnh thøc: 251 c«ng ty, c¸c c«ng ty liªn kÕt: 390). §èi t−îng chÝnh cña diÔn ®µn nµy lµ t¹o ra mét nhãm c¸c ®Æc ®iÓm kü thuËt tiªu chuÈn hãa më vµ mang tÝnh toµn cÇu cho viÖc sö dông dÞch vô Internet tõ m¹ng kh«ng d©y. WAP Forum ®· kÕt hîp c¸c phÇn tiªu chuÈn kh¸c cña internet vµ m¹ng ®iÖn tho¹i nh− W3C, IETF, ECMA (HiÖp héi c¸c nhµ s¶n xuÊt m¸y tÝnh Ch©u ¢u), 3GPP1/2, ETSI vµ MITF (DiÔn ®µn truy nhËp dÞch vô Internet di ®éng) ®Ó ph¸t triÓn c¸c ®Æc ®iÓm kü thuËt nµy. NTT DoCoMo gia nhËp Forum nµy ngay sau lÔ kh¸nh thµnh cña nã vµ ®· ®· ®ãng gãp nhiÒu ho¹t ®éng tÝch cùc víi vai trß lµ mét trong sè 13 thµnh viªn ñy ban tõ 10/1998. Víi sù ra ®êi cña GPRS vµ c¸c dÞch vô IMT-2000 ®ßi hái ph¶i ph¸t triÓn mét phiªn b¶n míi vÒ c¸c ®Æc ®iÓm cña WAP, t−¬ng thÝch víi m¹ng di ®éng thÕ hÖ tiÕp theo. §Ó ®¸p øng yªu cÇu ®ã, WAP Forum ®· b¾t ®Çu viÖc ph¸t triÓn c¸c ®Æc tÝnh míi cho WAP thÕ hÖ tiÕp theo ®Ó cã thÓ t−¬ng thÝch víi m¹ng di ®éng thÕ hÖ míi (WAPNG), tËp trung chñ yÕu ®Ó ®¹t ®−îc sù héi tô víi internet. PhÇn nµy sÏ tr×nh bµy c¸c thµnh tùu ph¸t triÓn trong thêi gian gÇn ®©y cña WAP Forum. §Çu tiªn lµ c¸c ®Æc tÝnh cña WAP hiÖn cã (WAP 1.X) vµ c¸c kh¶ n¨ng míi

151

®−îc thùc hiÖn trong t−¬ng lai. Sau ®ã, c¸c yªu cÇu ®èi víi m¹ng thÕ hÖ tiÕp theo sÏ ®−îc tãm t¾t bëi mét sè th«ng tin cËp nhËt vÒ tiÕn tr×nh ph¸t triÓn c¸c ®Æc tÝnh cña WAP thÕ hÖ sau. 4.3.4.2 Tæng quan vÒ c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt cña WAP hiÖn t¹i WAP 1.0 ra ®êi vµo th¸ng 6/1998. Víi sù ra ®êi cña WAP 1.1 , cÊu tróc c¬ b¶n cña WAP ®−îc x¸c ®Þnh. Tõ ®ã c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt nµy ®· ®−îc n©ng cÊp 2 lÇn. §Ó ph©n biÖt nh÷ng ®Æc tÝnh cña WAP hiÖn cã víi WAP thÕ hÖ sau, WAP hiÖn cã th−êng ®−îc xem nh− WAP 1.X. H×nh 6.22 m« pháng m« h×nh cÊu tróc cña WAP 1.X WAP 1.0 gåm c¸c phÇn tö c¬ b¶n nh− c¸c giao thøc, ng«n ng÷ ®¸nh dÊu vµ script. Khu«n mÉu cña tiªu chuÈn nµy ®−îc tæ chøc cïng víi sù ph¸t triÓn cña WAP 1.1, phiªn b¶n nµy ®· cã vµi c¶i tiÕn so víi phiªn b¶n tr−íc. Ngµy nay phiªn b¶n nµy ®−îc hç trî bëi rÊt nhiÒu MS lµ WAP1.1. WAP 1.2 ®−îc xuÊt b¶n th¸ng 1/2000 ®· cã bæ sung thªm c¸c kh¶ n¨ng míi nh− ph¸t tin qu¶ng b¸ vµ m«®un nhËn d¹ng v« tuyÕn (WIM). Phiªn b¶n tiÕp theo phiªn b¶n nµy ®−îc ph¸t hµnh hai lÇn trong mét n¨m (th¸ng 1 vµ th¸ng 12), phiªn b¶n míi nhÊt ngµy nay lµ WAP 2.0. Nh÷ng ®Æc tÝnh kü thuËt nµy ®· ®−îc phæ biÕn réng r·i trªn c¸c trang Web cña WAP Forum. CÊu tróc cña WAP 1.X cã hai ®Æc tr−ng: mét lµ c¸c giao thøc v« tuyÕn ®−îc tèi −u hãa vµ hai lµ WML ®−îc lùa chän.

M¸y kh¸ch WAP

Gateway WAP

Tr×nh duyÖt WML

M¸y chñ gèc

Giao thøc biÕn ®æi sang nhÞ ph©n

C¸c néi dung

M¹ng v« tuyÕn CGI: Giao diÖn Gateway chung WAP: Giao thøc øng dông v« tuyÕn WML: Ng«n ng÷ ®¸nh dÊu v« tuyÕn ( ng«n ng÷ ®¸nh dÊu)

H×nh 4.17 M« h×nh cÊu tróc cña WAP 1.X

152

4.3.4.3 C¸c yªu cÇu ®èi víi WAP thÕ hÖ sau WAP 1.X ®−îc tèi −u hãa ®Ó kÕt nèi tíi internet vµ m¹ng kh«ng d©y víi c¸c ®iÒu kiÖn giµng buéc cña viÖc truyÒn dÉn kh«ng d©y, vÝ dô nh− tèc ®é thÊp, trÔ lín vµ kÕt nèi kh«ng æn ®Þnh. ViÖc tèi −u hãa nµy lµ hiÖu qu¶ ®èi víi mét kÕt nèi chuyÓn m¹ch kªnh vµ dÞch vô tin nh¾n ng¾n (SMS) -dÞch vô ®−îc øng dông ®Çu tiªn bëi WAP 1.X. Tuy nhiªn, dÞch vô GPRS ®· ®−îc giíi thiÖu ë Ch©u ¢u vµo mïa ®«ng n¨m 2000 vµ dÞch vô IMT-2000 ®· ®−îc b¾t ®Çu ë NhËt vµo mïa xu©n n¨m 2001. Nh÷ng m¹ng thÕ hÖ tiÕp theo nµy ®−îc ®Æc tr−ng bëi dung l−îng truyÒn dÉn tèc ®é cao. ITM-2000 hç trî tèc ®é truyÒn d÷ liÖu lªn tíi 384kbit/s, nhanh gÊp 40 lÇn so víi truyÒn th«ng d÷ liÖu GSM (9,6 kbit/s). MÆc dï chóng ta ®Òu nhËn thÊy r»ng sù më réng nhanh chãng cña Internet trong WAP lµ ch×a khãa cho sù ph¸t triÓn trong t−¬ng lai nh−ng c¸c c¸c øng dông vµ c¸c giao thøc hiÖn t¹i cña nã chØ ®−îc tèi −u hãa cho m¹ng truyÒn dÉn kh«ng d©y, ®iÒu nµy g©y ra thêi gian trÔ lín khi s¸t nhËp c¸c øng dông hoÆc c«ng nghÖ Internet. ViÖc tèi −u hãa cho truyÒn dÉn v« tuyÕn lµ cÇn thiÕt khi tèc ®é truyÒn dÉn bÞ giíi h¹n gi÷a 9,6 vµ 14,4kbit/s, tuy nhiªn cho ®Õn nay th× ®©y kh«ng cßn lµ mét yªu cÇu n÷a khi mµ tèc ®é truyÒn dÉn cao h¬n lµ kh¶ thi. Tuy nhiªn viÖc héi tô víi internet vÉn lµ mét trong nh÷ng yªu cÇu cÊp b¸ch. Tõ c¸c vÊn ®Ò ®· nªu ë trªn, NTT DoCoMo ®· ®Ò xuÊt mét WAP thÕ hÖ sau, WAP mang c¸c −u ®iÓm cho viÖc héi tô víi m¹ng Internet, t¹i WAP Forum vµo th¸ng 12/1999 víi sù hîp t¸c cña Ericssion. ViÖc ®Ò xuÊt nµy ®· khëi ®éng qu¸ tr×nh nghiªn cøu nh÷ng yªu cÇu ®èi víi WAP-NG trong nh÷ng n¨m sau nµy, vµ c¸c ®Æc ®iÓm nªu d−íi ®©y ®· ®−îc nhÊt trÝ cao. Sù héi tô víi internet C¸c ®Æc tÝnh Internet hiÖn cã ®· ®−îc ®Þnh nghÜa bëi IETF/W3C sÏ ®−îc t−¬ng thÝch trong WAP nhiÒu nhÊt ®Ó cã thÓ dÔ dµng héi tô. §iÒu nµy cho phÐp sö dông c¸c néi dung vµ øng dông cña Internet trªn m¹ng kh«ng d©y mÊt Ýt thêi gian h¬n. MÆt kh¸c c¸c thµnh tùu cña WAP cã thÓ ®−îc ph¶n ¸nh trªn internet ®Ó ®ãng gãp cho sù ph¸t triÓn cña nã

153

Sù héi tô víi m¹ng ®iÖn tho¹i WAP chiÕm mét vÞ trÝ n¬i mµ ba c«ng nghÖ m¹ng lµ: m¹ng d÷ liÖu kh«ng d©y, m¹ng ®iÖn tho¹i vµ internet ®−îc tÝch hîp. WAP vµ c¸c c«ng nghÖ ®iÖn tho¹i ®−îc cung cÊp bëi c¸c tæ chøc nh− ETSI, 3GPP, 3GPP2 cÇn ®−îc lµm cho t−¬ng thÝch víi nhau. Sù ph¸t triÓn th¼ng tõ WAP 1.X lªn c¸c phiªn b¶n cao h¬n WAP thÕ hÖ tiÕp theo ph¶i lµ kÕt qu¶ cña mét cuéc c¸ch m¹ng tõ WAP hiÖn t¹i. §Ó thuËn tiÖn vµ an toµn cho con ®−êng ph¼ng chuyÓn tõ WAP 1.X lªn phiªn b¶n míi h¬n th× kh¶ n¨ng t−¬ng thÝch l¹i víi phiªn b¶n cò ph¶i ®−îc nghiªn cøu cÈn thËn. 4.3.4.4 Tæng quan vÒ WAP thÕ hÖ sau HiÖn t¹i, viÖc ph¸t triÓn c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt cña WAP thÕ hÖ sau theo c¸ch hîp t¸c gi÷a nhiÒu nhµ s¶n xuÊt kh¸c nhau xuÊt ph¸t tõ nhiÒu ®Ò xuÊt cña NTT DoCoMo. §Ó tháa m·n hai yªu cÇu cña WAP-NG lµ ph¸t triÓn c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt mét c¸ch nhanh chãng ®Ó ®¸p øng kÞp c¸c nhu cÇu cña thÞ tr−êng vµ ®Ó tr¸nh sù gi¶m sót chøc n¨ng so víi c¸c ®Æc tÝnh hiÖn cã, NTT DoCoMo ®· ®Ò xuÊt ph−¬ng ¸n lµ chia tiÕn tr×nh xö lý ra lµm nhiÒu b−íc vµ b¾t ®Çu lµm viÖc víi c¸c ®Æc tÝnh cèt lâi t¹i b−íc 1. PhÇn sau sÏ tr×nh bµy tãm t¾t c¸c tiÕn tr×nh trong mçi WG liªn quan ®Õn viÖc dù th¶o c¸c ®Æc tÝnh cèt lâi ë b−íc 1. CÊu tróc V× WAP 1.X sö dông mét giao thøc riªng ®−îc tèi −u hãa cho truyÒn dÉn v« tuyÕn, mét gateway ®−îc thiÕt lËp gi÷a m¸y chñ vµ m¸y kh¸ch lµm nhiÖm vô chuyÓn ®æi giao thøc. MÆc dï WAP-NG sÏ ®−îc bæ sung thªm mét ng¨n IP gäi lµ HTTP, an ninh líp truyÒn t¶i (TLS) vµ TCP/IP nh−ng cïng mét cÊu tróc gateway nh− WAP hiÖn cã sÏ ®−îc duy tr× do viÖc ®iÒu chØnh giao thøc cho truyÒn dÉn v« tuyÕn vÉn gi÷ nguyªn hiÖu qu¶. H×nh 4.18 lµ mét cÊu tróc cña WAP thÕ hÖ sau.

154

M¸y kh¸ch

TCP v« tuyÕn

Gateway WAP

M¸y chñ

TCP v« tuyÕn

M¹ng v« tuyÕn ( vÝ dô GPRS/3G) GPRS: DÞch vô v« tuyÕn gãi chung HTTP: Giao thøc truyÒn siªu v¨n b¶n IP: Giao thøc liªn m¹ng (Internet) TCP: Giao thøc ®iÒu khiÓn truyÒn TLS : An ninh líp truyÒn t¶i

WAE: M«i tr−êng øng dông v« tuyÕn WAP: Giao thøc øng dông v« tuyÕn XHTML: Ng«n ng÷ ®¸nh dÊu siªu v¨n b¶n më réng

H×nh 4.18 Giao thøc WAP thÕ hÖ sau C¸c øng dông WAP thÕ hÖ sau sÏ chÊp nhËn XHTML, mét phiªn b¶n cña HTML ®−îc ®Þnh d¹ng l¹i. W3C ®ang lµm viÖc trªn sù m«®un hãa XHTML 1.1 vµ sÏ chÊp nhËn XHTML Basic nh− cèt lâi cña ng«n ng÷ ®¸nh dÊu thÕ hÖ sau. C¸c chøc n¨ng cña HTML t−¬ng thÝch i-mode hiÖn nay còng sÏ ®−îc hç trî trong ng«n ng÷ ®¸nh dÊu thÕ hÖ sau b»ng viÖc bæ sung mét tËp hîp con cho ®iÖn tho¹i di ®éng tõ b¶ng kiÓu xÕp tÇng (CSS). C¸c giao thøc C¸c giao thøc Internet chuÈn chØ ra bëi IETF sÏ ®−îc chÊp nhËn. T¹i líp truyÒn t¶i, líp chøc n¨ng TCP (TCP Profile) kh«ng d©y sÏ ®−îc sö dông ®Ó thùc hiÖn viÖc ®iÒu chØnh trªn TCP cho m«i tr−êng truyÒn dÉn kh«ng d©y. C¸c kü thuËt ®iÒu chØnh kh¸c nhau, ®¶m b¶o tÝnh t−¬ng t¸c víi TCP mµ kh«ng cÇn ®iÒu chØnh, ®· ®−îc ®Ò xuÊt cho IETF. Kü thuËt nµy ®−îc sö dông ®Ó ®Þnh nghÜa nh− mét líp chøc n¨ng. T¹i líp øng dông, HTTP 1.1 ®· sö dông trªn WAP, sÏ ®−îc chÊp nhËn. 4.4 C¸c kü thuËt xö lý tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖn

4.4.1 Tæng quan Tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖn lµ kü thuËt truyÒn th«ng ®a ph−¬ng tiÖn sö dông c«ng nghÖ truyÒn dÉn kiÓu "l−u tr÷ vµ truyÒn tiÕp" ®−îc gäi lµ nh¾n tin. Kü thuËt nµy kh¸c biÖt víi c¸c kü thuËt truyÒn th«ng thêi gian thùc, nh− ®iÖn tho¹i h×nh vµ héi nghÞ tõ xa, lµ c¸c d¹ng th«ng tin trùc tiÕp. Th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn tÝch hîp nhiÒu th«ng tin truyÒn th«ng ®¹i chóng bao gåm v¨n b¶n, video, h×nh ¶nh vµ tho¹i trong mét ®¬n vÞ

155

theo mét khu«n d¹ng cô thÓ. Khu«n d¹ng MINE lµ mét kiÓu khu«n d¹ng tin nh¾n ®iÓn h×nh. 4.4.2 C¸c xu h−íng tiªu chuÈn hãa Tiªu chuÈn hãa dÞch vô tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖn (MMS) trªn m¹ng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ tiÕp theo ®−îc ®−a ra bëi 3GPP vµ WAP Forum. PhÇn nµy sÏ tr×nh bµy tæng quan vÒ c¸c xu h−íng cña 3GPP.N¨m 1999, 3GPP ®· qui ®Þnh c¸c yªu cÇu c¬ b¶n cña dÞch vô MMS. 4.4.3 M« h×nh nguyªn lý M« h×nh nguyªn lý cña cÊu tróc MMS ®−îc m« pháng ë h×nh 4.19. Toµn bé c¸c phÇn tö chøc n¨ng ®−îc yªu cÇu ®Ó cung cÊp cho dÞch vô MMS ®−îc coi nh− m«i tr−êng MMS (MSSE). C¸c phÇn tö chÝnh cña MMSE bao gåm MMS server ®Ó l−u tr÷ vµ xö lý tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖn, MMS relay ®Ó chuyÓn tiÕp c¸c b¶n tin gi÷a hÖ thèng tin nh¾n vµ c¬ së d÷ liÖu ng−êi sö dông MMS ®Ó gi÷ l¹i th«ng tin liªn quan ®Õn ng−êi sö dông còng nh− lý lÞch vµ vÞ trÝ hiÖn t¹i cña hä. Mét øng dông c− tró trªn ®iÖn tho¹i di ®éng hoÆc mét thiÕt bÞ ®−îc kÕt nèi víi ®iÖn tho¹i di ®éng ®Ó cung cÊp cho ng−êi sö dông c¸c kh¶ n¨ng nh− göi, nhËn, xãa c¸c tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖn, ®−îc gäi lµ MMS user agent. L−u b¶n tin

C¬ së d÷ liÖu thuª bao

M¹ng di ®éng A (2G)

Hép th− M¸y kh¸ch th− ®iÖn tö h÷u tuyÕn

M¹ng IP/Internet M¹ng di ®éng A (3G) M¹ng di ®éng B

PhÇn øng dông MMS chuyÓn giao trªn thuª bao

MMSE: Nhãm phÇn tö chøc n¨ng cung cÊp dÞch vô MMS MMS Server: Xö lý vµ l−u tr÷ tin nh¾n ®a ph−¬ng tiÖn MMS Relay: ChuyÓn tiÕp tin nh¾n gi÷a c¸c hÖ thèng nh¾n tin MMS User Database: C¬ së d÷ liÖu th«ng tin liªn quan ®Õn ng−êi sö dông MMS User Agent: PhÇn øng dông MMS trªn ®iÖn tho¹i di ®éng

H×nh 4.19 M« h×nh nguyªn lý cña cÊu tróc MMS

156

4.4.4 M« h×nh triÓn khai 3GPP MMS chØ ra hai m« h×nh triÓn khai. Mét dùa trªn c«ng nghÖ IP, mét dùa trªn c«ng nghÖ WAP. M« h×nh triÓn khai dùa trªn IP M« h×nh triÓn khai IP dùa trªn c¸c giao thøc tiªu chuÈn IP ®−îc quy ®Þnh bëi IETF. M« h×nh nµy yªu cÇu l¾p ®Æt Gateway IP ®Ó thùc hiÖn chuyÓn ®æi gi÷a giao thøc kh«ng d©y vµ giao thøc m¹ng cè ®Þnh nh− chØ ra trong h×nh 4.20. C¸c giao thøc truyÒn th− ®¬n gi¶n (SMTP), POP3, IMAP4 vµ HTTP ®−îc sö dông nh− giao thøc chuyÓn ®æi gi÷a MMS User Agent vµ MMS Relay, phôc thuéc vµo dÞch vô. M« h×nh triÓn khai dùa trªn WAP Giao thøc chuyÓn ®æi b¶n tin trong m« h×nh triÓn khai WAP trong h×nh 4.21 dùa trªn c¸c tiªu chuÈn ®−îc quy ®Þnh bëi WAP Forum vµ IETF. Giao thøc phiªn v« tuyÕn (WSP) ®−îc sö dông nh− mét giao thøc chuyÓn ®æi gi÷a MMS User Agent vµ WAP gateway. HTTP lµ giao thøc ®−îc sö dông gi÷a WAP gateway vµ MMS relay.

Intranet

ThiÕt bÞ ®Çu cuèi Gateway dùa trªn IP

PhÇn øng dông MMS trªn thuª bao

M¸y chñ th− ®iÖn tö

M¸y chñ MMS

MMS UI C¸c øng dông MMS Th«ng tin MMS Giao thøc truyÒn TCP ( tèi −u) IP ( v« tuyÕn)

ChuyÓn tiÕp MMS

Khung øng dông b¶n tin

KiÓu øng dông MMS C¸c b¶n tin

T¶i giao thøc b¶n tin A Giao thøc truyÒn MM

TCP ( tèi −u) IP (v« tuyÕn)

Giao thøc truyÒn MM TCP IP

Gatway dùa trªn IP

ChuyÓn tiÕp MMS

M¸y chñ MMS

H×nh 4.20 M« h×nh triÓn khai dùa trªn IP

157

ThiÕt bÞ ®Çu cuèi Gateway dùa trªn WAP

C¸c øng dông MMS Th«ng tin MMS

M¸y chñ MMS

Khung øng dông b¶n tin

KiÓu øng dông MMS T¶i giao thøc b¶n tin A

C¸c b¶n tin

Giao thøc truyÒn t¶i

Giao thøc truyÒn MM

C¸c líp chuyÓn tiÕp

C¸c líp chuyÓn tiÕp

C¸c dÞch vô v« tuyÕn

C¸c dÞch vô v« tuyÕn

PhÇn øng dông MMS trªn thuª bao

ChuyÓn tiÕp MMS

Gateway WAP

ChuyÓn tiÕp MMS

Giao thøc truyÒn MM

M¸y chñ MMS

H×nh 4.21 M« h×nh triÓn khai dùa trªn WAP

4.4.5 Kü thuËt ph¸t tin qu¶ng b¸ Cèt lâi cña c«ng nghÖ MMS bao gåm kh¶ n¨ng t−¬ng thÝch vµ ph¸t tin qu¶ng b¸. PhÇn nµy gi¶i thÝch tãm t¾t sù ph¸t tin qu¶ng b¸. Ph¸t tin qu¶ng b¸ lµ kh¶ n¨ng th«ng b¸o cho User Agent th«ng tin tõ MMSE mµ kh«ng theo mét yªu cÇu nµo tõ User Agent. Sù ph¸t tin qu¶ng b¸ trong MMS bao gåm viÖc th«ng b¸o vµ ph©n phèi b¶n tin ®a ph−¬ng tiÖn. ViÖc th«ng b¸o lµ ®Ó b¸o cho ng−êi sö dông biÕt ®· ®Õn ®Ých khi b¶n tin ®Õn MMS server. ViÖc ph©n phèi b¶n tin ®a ph−¬ng tiÖn lµ chøc n¨ng ph©n phèi b¶n tin tù ®éng tíi user agent theo cµi ®Æt cña ng−êi sö dông. MMS phiªn b¶n 1999 quy ®Þnh giao thøc WAP Push lµ mét giao thøc cho sù ph¸t tin qu¶ng b¸.

158

Ch−¬ng 5 ViÔn c¶nh c«ng nghÖ cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng W-CDMA

5.1. Tæng quan

Như đã thảo luận trong các chương trước, Hệ thống Viễn thông di động quốc tế 2000 (IMT-2000) đang hoạt động và phát triển sau những nghiên cứu về hệ thống thông tin di động tương lai từ năm 1985. IMT-2000 dự kiến sẽ phát triển hơn nữa, trở thành một hệ thống đa dạng và tiên tiến nhằm đáp ứng nhu cầu và tÝnh cÊp thiÕt ngày càng tăng. Những cố gắng để hệ thống IMT-2000 trở nên hoµn thiÖn hơn đang được ITU và nhiều tổ chức khác tiếp tục thực hiện. Một tổ chức trực thuộc Bộ phận chuẩn hoá viễn thông trong liên minh viễn thông quốc tế (ITU–T), có tên lµ IMT-SSG (Nhóm nghiên cứu đặc biệt) đã bắt đầu nghiên cứu về những viễn cảnh của IMT-2000. Trong ITU-R, Nhóm nghiên cứu (WP) 8F đang tiến hành những nghiên cứu phát triển và hoµn thiÖn IMT-2000 sau khi Nhóm nhiệm vụ (TG) 8/1 hoàn thành nhiệm vụ của mình. Dự án Đối tác Thế hệ 3 (3GPP) đang thực hiện nghiên cứu phiªn b¶n 4/5 với mục tiêu đạt được sự hội tụ với những c«ng nghÖ của giao thức Internet (IP) và cung cấp các dịch vụ đa phương tiện IP, c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu ®· ®−îc ¸p dông ®Ó xây dựng phiªn b¶n Release99- phiên bản đầu tiên của Đặc tả IMT-2000. Đặc biệt, các công nghệ hướng tới thông tin gói nhanh hơn và có chất lượng cao hơn với thông tin IP sẽ thu hút sự quan tâm trong nhiều lĩnh vực. Một số công nghệ nh− vËy đã được đưa vào øng dông với các thông số tiêu chuẩn đã được thông qua trªn c¸c băng tần ®· phân bổ, như cơ chế truyền dẫn song công phân chia theo thời gian (TDD) phù hợp cho lưu lượng không đối xứng. Mặt khác, các tổ chức cũng nỗ lực nâng cao các đặc tính và chất lượng của IMT-2000, bao gồm các công nghệ truyền dẫn vô tuyến dành cho truyền dẫn gói tốc độ cao, các công nghệ mạng định hướng IP, các công nghệ xử lý tín hiệu liên quan đến CODEC âm thanh/ thoại có độ phân giải cao và truyền dẫn gói. Chương này sẽ xem xét một số công nghệ tương lai hiện đang được nghiên cứu nhằm giúp cho IMT-2000 phát triển hơn nữa.

159

5.2. ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ v« tuyÕn

5.2.1 Ph−¬ng thøc TDD IMT-2000 CDMA TDD đã được ITU chấp nhận là một trong những công nghệ truyền dẫn vô tuyến cho IMT-2000, cïng với phương thức ®a truy nhập phân chia theo mã băng rộng (W-CDMA) song công phân chia theo tần số (FDD). Sự chuẩn hoá phương thức này đang được thực hiện trong 3GPP song song với W-CDMA. Ph−¬ng thøc TDD dự kiến sẽ phát triển sau khi W-CDMA ra đời, đặc biệt ở Châu Âu, nơi băng tần dành cho TDD đã được phân bổ cho các nhµ khai th¸c viÔn th«ng. Hình 5.1 so sánh nguyên lý của CDMA TDD víi FDD. Trong khi FDD phân chia các kênh hướng lên (®−êng lªn) và hướng xuống (®−êng xuèng) theo tần số th× TDD phân chia mỗi khung (10 miligiây) thành 15 khe trên trục thời gian và phân bổ mỗi kênh hướng lên và hướng xuống theo mỗi khe thêi gian. FDD và TDD giống nhau ở chỗ các kênh được mã ho¸ bằng các mã trải phổ. Do đó, TDD có các đặc tính sau: 1. FDD cần một cặp băng tần cho hướng lên và hướng xuống. Ngược lại, TDD có thể được sö dụng víi c¸c băng tần không theo cÆp, có nghĩa là điều kiện cho việc sử dụng các băng tần sẽ linh hoạt hơn. 2. Do các khe thời gian có thể được phân bổ tự do cho hướng lên và hướng xuống nên hiệu quả truyền có thể được đảm bảo khi lượng thông tin ở hướng lên không cân bằng với lượng thông tin ở hướng xuống. 3. FDD có thể hoạt động với các trạm gốc không đồng bộ. TDD đòi hỏi sự đồng bộ gi÷a c¸c trạm gốc để tránh nhiễu. 4. FDD có thể nén công suất phát ở mức thấp do việc phát liên tục. Ng−îc l¹i, TDD có công suất phát đỉnh cao do phát theo côm tin ( ph¸t tøc thêi). Thời gian trễ truyền dẫn cũng không được vượt quá kho¶ng thêi gian b¶o vÖ giữa các khe, điều này khiến cho việc phủ sóng cho cả một vùng rộng gặp nhiều khó khăn. 5. Các đặc tả tiêu chuẩn của CDMA TDD và W-CDMA (FDD) cña 3GPP có rất nhiều điểm chung (Lớp 2 và các lớp cao hơn hoàn toàn giống nhau, Lớp

160

1 cũng được thiết kế với mức độ giống nhất có thể, ví dụ: cùng tốc độ chip,

M·

cấu trúc khung, v.v…) TÇn sè

§−êng xuèng

§−êng lªn

§−êng xuèng

§−êng xuèng

Thêi gian

M·

TÇn sè

§−êng xuèng

§−êng lªn Thêi gian

H×nh 5.1 Nguyªn lý cña CDMA FDD vµ TDD Nhờ những đặc tính này, TDD phù hợp với hệ thống hỗ trợ thông tin dữ liệu trong một khu vực hẹp hơn là với một hệ thống thông tin tế bào có phạm vi bao phủ mét quèc gia. Do có nhiều điểm chung với W-CDMA, TDD có thể được sử dụng trong một hệ thống kÐp cùng với W-CDMA có cấu hình hệ thống bổ sung cho WCDMA. 1 Khe

1 Khe

Kho¶ng b¶o vÖ (96 chip) TÝn hiÖu gi÷a khe (512 chip)

H×nh 5.2 VÝ dô vÒ cÊu tróc khung cña IMT-2000 CDMA TDD Hình 5.2 mô tả ví dụ về cấu trúc khung CDMA TDD theo 3GPP. Mỗi khung được chia thành 15 khe thời gian và một tín hiệu gi÷a khe được chèn vào giữa mỗi khe

161

để đồng bộ và giải điều chế. Có ít nhất 1 khe được gán víi một kênh hướng xuống bao gồm Kênh đồng bộ (SCH) và Kênh điều khiển chung (CCCH). Các khe khác có thể được gán cho hướng lên hoặc hướng xuống. Bảng 5.1 mô tả các thông số cơ bản của CDMA TDD theo 3GPP. Hướng lên sử dụng các hệ số trải phổ khác nhau để nén hệ số đỉnh của các tín hiệu phát, trong khi hướng xuống sử dụng truyền dẫn đa mã vì nó cho phép đơn giản hoá quá trình nhận. Để đạt được tốc độ dữ liệu khoảng 8 kbit/giây với 1 khe và một mã, SF không được lín hơn 16. Tốc độ chip, cấu trúc khung, ph−¬ng ph¸p hiệu chỉnh lỗi hướng đi (FEC), mã hoá thoại, v.v… giống với W-CDMA. Bảng 5.1 Các thông số cơ bản của IMT-2000 CDMA TDD Th«ng sè Tốc độ chip Khe thời gian Hệ số trải phổ Độ dài tÝn hiÖu gi÷a khe Sửa lỗi hướng đi Bộ mã hoá/giải mã thoại

§Æc tÝnh 3,84 Mc/s 15 khe/ khung Hướng lên: (1), 2, 4, 8,16 Hướng xuống: (1), 16 512, 256 chip Kết hợp các mã turbo và mã xoắn AMR

* Chú thích: AMR= đa tốc độ thích ứng CDMA TDD có thể sử dụng các công nghệ truyền dẫn vô tuyến độc nhất bằng cách khai thác SF nhỏ và sử dụng cùng tần số cho hướng lên và hướng xuống. Dưới đây là các công nghệ chính của CDMA TDD. 5.2.1.1 C¸c kü thuËt chèng nhiÔu Trong CDMA TDD việc thực hiện các kỹ thuật chèng nhiễu trên điện thoại di động tương đối dễ dàng do SF nhỏ. Trong khi 3GPP thiết lập một cấu trúc khe sử dụng việc tách dò điểm ghép (joint detection) ®Ó chèng nhiễu, ngoµi ra, thiÕt bÞ khử đa hướng (multi-path canceller) cũng được coi là một hứa hẹn ®Ó chèng nhiÔu hướng xuống.

162

5.2.1.2 §iÒu khiÓn c«ng suÊt ph¸t theo vßng më (TPC) Trong FDD, qu¸ tr×nh TPC theo vòng kÝn thùc hiÖn điều khiển công suất phát của các trạm di động (MS) dùa trªn c¸c lÖnh từ trạm gốc là rÊt quan trọng đối với c¸c MS, vì các ®−êng truyền giữa hướng lên và hướng xuống lµ khác nhau do chóng sö dông các tần số khác nhau. Trong TDD, điện thoại di động có thể sử dụng TPC theo vòng mở, trong ®ã viÖc quyết định công suất ph¸t hướng lên dựa trên công suất thu hướng xuống, do TDD sử dụng chung mét tần số ở cả hai hướng truyÒn, dẫn đến suy hao truyÒn lan sãng ë trªn hai h−íng truyÒn lµ gièng nhau. TPC vòng mở có thể điều khiển mức thu của các tín hiệu hướng lên nhưng không thể ước tính chất lượng tín hiệu theo SIR, tỷ lệ lỗi bit (BER) v.v… Do ®ã, TDD còng phụ thuộc vào c¸c kỹ thuật thu, các cơ chế như điều khiÓn vòng ngoài v.v… giống như trong trường hợp FDD. 5.2.2 Truy nhËp gãi ®−êng xuèng tèc ®é cao (HSPDA) HSDPA ®ang được nghiên cứu như một ph−¬ng thøc truyền dẫn gói nhanh hơn cho IMT-2000 nhằm cung cấp tốc độ đỉnh ®−êng xuống nhanh hơn, trễ truyền dẫn nhỏ hơn và thông lượng cao hơn. Dưới đây là các đặc điểm kỹ thuật chính của HSPDA. 5.2.2.1 CÊu tróc kªnh Về cơ bản, một kênh vật lý được sử dụng chung bởi nhiều điện thoại di dộng bằng cách phân chia theo thời gian, như trong trường hợp kênh vật lý chung ®−êng xuống (PDSCH). Hàng loạt thuật toán có thể được xét khi quyết định thuª bao di động mà thông tin cần truyền tới tại một thời điểm nhất định: ®ã có thể là thuª bao di động yêu cầu tốc độ truyền dẫn cao nhất dựa trên ph−¬ng ph¸p mã hoá và ®iều chế tương thích (AMC) được mô tả trong phần sau hoặc có thể lµ bÊt cø thuª bao nµo được quyết định khi xét b×nh ®¼ng giữa các thuª bao. 5.2.2.2 M∙ ho¸ vµ ®iÒu chÕ t−¬ng thÝch (AMC) AMC là một ph−¬ng thøc truyền dẫn làm thay đổi ph−¬ng thøc điều chế và tốc độ FEC một cách nhanh chóng và tương thích theo sự biến đổi của môi trường truyền lan sãng. Trong môi trường truyền lan sãng thuận tiện, một ph−¬ng thøc điều chế nhanh hơn được áp dụng và tốc độ FEC được tăng lên để làm tăng tốc độ truyền. Đặc biệt, điện thoại di động (hoặc BS) sÏ ®o trạng thái ®−êng truyền xuống của mỗi MS

163

theo ®Þnh kú. Trên cơ sở kết quả ®o ®−îc, BS sÏ xác định điện thoại di động mà thông tin nên được truyền tới và tốc độ truyền tối ưu ở mỗi khoảng thêi gian xen kÏ. Để hỗ trợ tốc độ truyền dẫn cao hơn, các cơ chế điều chế đang được nghiên cứu không chỉ bao gồm ®iÒu chÕ pha 4 tr¹ng th¸i (QPSK) nh− hiện nay mà còn có ®iÒu chÕ pha 8 tr¹ng th¸i (8PSK), ®iÒu biªn trùc giao16 møc ( 16QAM) và cả 64QAM. Tốc độ mã hoá ®ang được xem xét giữa ¼ và ¾. Hình 5.3 minh hoạ ví dụ về hoạt động của AMC, cho thÊy AMC được sử dụng như thế nào khi tin tøc được truyền tới hai điện thoại di động cùng lúc. Trong trường hợp ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ph¸t (TPC) nhanh, tốc độ truyền dẫn cần phải được kiểm soát thường xuyên để thÝch øng víi nh÷ng thay đổi trong môi trường truyền lan. ViÖc kiểm soát tốc độ truyền dÉn theo nh÷ng kho¶ng thời gian ®Þnh kú đang được nghiªn cøu vì độ chính xác của phÐp đo môi trường truyền lan do điện thoại di động hoặc BS thực hiện có ảnh hưởng lớn đến hiÖu suÊt của cơ chế truyền dẫn.

Cao ChÊt l−îng v« tuyÕn

M¸y di ®éng 1

M¸y di ®éng 2

Tèc ®é truyÒn

Cao

Thêi gian

Kho¶ng xen kÏ

TruyÒn sè liÖu tíi m¸y di ®éng 1 TruyÒn sè liÖu tíi m¸y di ®éng 2

H×nh 5.3 VÝ dô vÒ øng dông AMC 5.2.2.3 Yªu cÇu lÆp tù ®éng hçn hîp (H-ARQ) Các nghiên cứu vÒ ứng dụng yêu cầu lặp tự động hỗn hợp (H-ARQ; xem phần 2.2.4.1) -một cơ chế truyền dẫn kết hợp ARQ với quá trình FEC- đang được tiến hành

164

m¹nh mÏ. Nút ®Çu cuối tiềm năng trên Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN) dành cho H-ARQ là nút B hoÆc Bé ®iều khiển mạng vô tuyến (RNC). Tuy nhiên, khi xét ®Õn tác động tíi chất lượng truyền dÉn và dung lượng bộ nhớ của điện thoại di động, các nghiên cứu đang thiên về Nút B là nút đầu cuối do khả năng rút ngắn độ trễ truyền dẫn. 5.3 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ m¹ng

5.3.1 Th«ng tin gãi IP trong c¸c m¹ng th«ng tin di ®éng Cả hai công nghệ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói được mạng di động hiện tại hỗ trợ đều dựa trên qu¸ tr×nh điều khiển di động được thực hiện với sự tham chiếu tới cùng mét số điện thoại đầu cuối di động và c¸c công nghệ định tuyến. Theo ®ã, thông tin gói chØ đóng vai trò như một phương tiện truy nhập internet, phối hợp mạng cục bộ (LAN) với các mạng IP bên ngoài khác bằng cách tạo đường truyền gói bªn trong mạng chứ không định tuyến trực tiếp các gói IP của người sử dụng (hình 5.4). M¹ng di ®éng

§−êng hÇm (th«ng suèt) Giao thøc Giao thøc th«ng suèt th«ng suèt Giao thøc ®Þnh tuyÕn

TÝch hîp LAN/Internet

Giao thøc ®Þnh tuyÕn

H×nh 5.4 Th«ng tin gãi di ®éng trong IMT-2000 Tuy nhiên, gần đây, thông tin IP đang ngày càng chiếm ưu thế về lưu lượng. Vì vậy, định tuyến trực tiếp và điều khiÓn sự lưu ®ộng của các gói IP là một biện pháp hiệu quả để đạt được một ph−¬ng thøc truyÒn tải có mức tương quan cao với hệ thống thông tin IP và phù hợp để điều phối và cung cấp các ứng dụng IP khác nhau trong các mạng di động. Bằng cách hiÖu chỉnh cơ chế truyền tải cơ bản cho phù hợp với Internet,

165

các công nghệ IP đang đạt được những tiến bộ nhanh chóng, nâng cao khả năng tạo ra các dịch vụ mới kÕt hợp với Internet. Do ®ã, một mạng trên cơ sở các chức năng vµ mục đích dưới đây đang được nỗ lực xây dựng, nhằm tích hợp tất cả các loại h×nh thông tin bao gồm thoại với IP vµ nhanh chóng triÓn khai, cung cấp nhiÒu lo¹i h×nh dịch vụ. 1. Giả thiết rằng trong tương lai, sau những tiến bộ trong thông tin IP, tất cả các thiết bị đầu cuối sẽ là thiÕt bÞ đầu cuối IP, lóc ®ã mạng phải có các chức năng để thực hiện định tuyến và điều khiển lưu động trực tiếp theo địa chỉ IP của người sử dụng. 2. Các chức năng truyền tải và chuyển mạch dựa trên phần cứng nhằm đạt được công suất lớn hơn và tốc độ nhanh hơn cần phải được tách biệt với các chức năng điều khiển dựa trên phần mềm với mục đích đa dạng và linh hoạt. Với chøc n¨ng nh− vËy, thiết bị có thể được phân tán và phân bổ thích hợp theo khả năng của mỗi loại và các chức năng mở rộng, bổ sung chỉ ®−îc cung cÊp cho thiết bị khi cÇn. 3. Với yªu cÇu cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau trong tương lai, việc cung cấp và triển khai các dịch vụ nhanh chóng là rất quan trọng. Để thực hiện được điều này, giao diện ứng dụng mở (API mở) cần phải được áp dụng. 5.3.2 Xu h−íng c«ng nghÖ trong c¸c m¹ng IP. Để xây dựng một mạng IP với các mục đích và chức năng đã đề cập ở phần trước, các vấn đề kỹ thuật sau ®©y cần phải được giải quyết. 1. Nghiên cứu kiến trúc mạng hoàn chỉnh được IP hoá toàn bộ từ điểm cuèi tới điểm cuèi , không nhất thiết phải gắn với cấu hình truyền thống dựa trên mạng truy nhập vô tuyến (RAN) và mạng lõi (CN). 2. Thiết lập một cơ chế điều khiển di động IP dựa trên các địa chỉ IP không cần sử dụng số thuê bao điện thoại di động. 3. Thực hiện kiểm soát chất lượng dịch vụ từ điểm cuối tới điểm cuối (QoS) và thông tin thời gian thực bao gồm thoại và video trên cơ sở các công nghệ ứng dụng đó.

166

4. Thiết lập một cơ chế báo hiệu qua IP cho điều khiển kết nối Thoại qua IP (VoIP), v.v… 5. Nghiên cứu biện pháp áp dụng một kiến trúc tách biệt hệ thống điều khiển ra khỏi hệ thống chung và kiểm tra hiệu quả của sự tách biệt. 6. øng dụng API mở đối với hệ thống điều khiển và nghiên cứu các dịch vụ đa phương tiện IP kết hợp với Internet dựa trên øng dông đó. Phần dưới đây sẽ đề cập đến các công nghệ di động IP đã nhắc đến ở điểm 2, công nghệ VoIP ở điểm 3 và 4, và API mở ở điểm 5 và 6. 5.3.2.1 C«ng nghÖ di ®éng IP Các mạng thông tin gói di động hiện tại thực hiện điều khiển di động trên cơ sở các số ®iÖn tho¹i di ®éng sử dụng thanh ghi ®Þnh vÞ (LR) gièng như trong mạng chuyển mạch kênh. Nói cách khác, sự di chuyển của MS được theo dõi và ghi vào LR vµ ®ịa chỉ IP của các cuộc gọi đến từ những mạng IP bên ngoài được chuyển đổi thành số điện thoại tại gateway, sau đó được chuyển tiếp tới vị trí được nhận dạng bởi LR. Ngược lại, một mạng dựa trên IP sẽ yêu cầu các chức năng điều khiển di động sử dụng địa chỉ IP. Một biện pháp ®Ó thực hiện di động IP là sử dụng IP động đang được tæ chøc kü thuËt Internet (IETF) t¸n thµnh. Tuy nhiên, IP động được dự kiến sẽ hiện thực hoá tính ®éng của các địa chỉ IP ( c¸c ®Þa chØ IP ®éng ) và thực hiện điều khiển di động một cách phân tán. Do viÖc điều khiển di động nhanh phải được đảm bảo khi øng dụng cho một mạng di động trong thêi ®iÓm chuyÓn giao nªn việc thiết lập một cơ chế di động IP phù hợp với các mạng di động, tÝch hợp nhiÒu chức năng là rÊt cần thiết. 5.3.2.2 Thoo¹i qua IP (VoIP) Sự tiến bộ trong c¸c hệ thống thông tin IP đã làm gia tăng nhu cầu phải hỗ trợ không chỉ dữ liệu máy tính mà còn cả thoại, video và các lo¹i h×nh th«ng tin thời gian thực khác xuÊt ph¸t tõ các mạng điện thoại và c¸c hÖ thèng th«ng tin qu¶ng b¸ (ph¸t thanh, truyÒn h×nh). Kiểm soát QoS là một công nghệ giúp thực hiện được điều này và các công nghệ nổi bật bao gồm c¸c dịch vụ tích hợp (Intserv) và c¸c dịch vụ khác biệt (Diffserv). Cần phải kiểm tra xem liệu c¸c lo¹i h×nh th«ng tin thêi gian thùc có thể ho¹t ®éng hiệu quả trong các mạng thông tin di động qui mô lớn hay không và liệu chúng có thể đảm bảo thông tin tin cậy kể cả trong trường hợp nghẽn mạch và các điều kiện không bình thường khác hay không. Một trở ngại quan trọng cần giải quyết là

167

ph¶i xây dựng kỹ thuật QoS cho phép thông tin IP truyÒn qua hệ thống chuyển mạch kênh vẫn được sử dụng cho th«ng tin thoại truyÒn thèng. Để thực hiện được VoIP, cần phải có một cơ chế báo hiệu cho phép trao đổi dung l−îng giữa c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi và mạng và kiểm tra sự kết nối an toàn với QoS đảm bảo. Các giao thức giúp đạt được điều này bao gồm H.323 và Giao thức khởi tạo phiên làm việc (SIP). Hiện tại 3GPP thực hiện các nghiên cứu theo hướng sử dụng SIP. 5.3.3 TriÓn khai vµ cÊu h×nh m¹ng IP ho¸ hoµn toµn Hình 5.5 cho thấy kiến trúc một mạng IP hoá hoàn toàn theo qui định trong R4/R5 của 3GPP. Mặc dù R4/R5 cố gắng thực hiện toàn bộ c¸c chức năng truyền dẫn qua truyền tải IP nh−ng phạm vi CS và PS vẫn được tách riêng và hệ thống chuyển mạch gói vẫn dựa trên Dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS). Chức năng di động của nó vÉn dựa trên cơ chế điều khiển di động hiện tại và vẫn còn nhiều vấn đề cần được nghiên cứu liên quan đến sự ra đời của di động IP chẳng hạn nh− IP ®ộng. Một trong những đặc tính đáng chú ý nhất là cơ chế cung cấp dịch vụ đa phương tiện IP phối hợp với Internet gọi là Phân hệ đa phương tiện IP (IMS).

C¸c øng dông vµ dÞch vô

M¹ng b¸o hiÖu hiÖn t¹i

M¹ng IP ®a ph−¬ng tiÖn

C¸c PLMN kh¸c

MiÒn PS

M¹ng bªn ngoµi/ m¹ng PSTN M¹ng di ®éng mÆt ®Êt c«ng céng M¹ng ®iÖn tho¹i chuyÓn m¹ch c«ng céng C¸c øng dông vµ dÞch vô

H×nh 5.5 KiÕn tróc m¹ng IP ho¸ hoµn toµn theo 3 GPP ( chuÈn R4/5) Hình 5.6 minh ho¹ mét vÝ dô vÒ cấu hình của một mạng định tuyến IP hoá hoµn toàn, kết hợp các công nghệ IP đã được giải thích ở trên. Cổng phương tiện (MG) cung

168

cấp chức năng kết nối mạng điện thoại cố định hoặc RAN hiện tại với IP CN (chuyển đổi gói IP, mã hoá, v.v…). IP CN gồm có một bộ định tuyến IP được gọi là Bộ định tuyến lõi (CR). Mạng định tuyến IP được trang bị một nút cã các chức năng Home Agent (HA) và Foreign Agent (FA) và cung cấp các chức năng IP di động. Hệ thống điều khiển bao gồm CA, FS, v.v… và được tách riêng khỏi hệ thống truyền tải về mÆt cÊu trúc. Nhiệm vụ quan trọng trong tương lai là đánh giá toµn diÖn việc ứng dụng IP trong các mạng di động và tiến tới một mạng IP chính thức kế tiếp của 3GPP R5. T¸ch hÖ thèng truyÒn t¶i vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn øng dông API më

§¶m b¶o QoS

API më

API më

ThiÕt bÞ ®Çu cuèi SIP

RAN hiÖn t¹i

Router lâi

Router lâi

M¹ng th«ng tin cè ®Þnh

ThiÕt bÞ ®Çu cuèi H.323 RAN dùa trªn IP ? M¸y di ®éng IP TÝch hîp ? M¹ng ®Þnh tuyÕn IP §¹t ®−îc tÝnh di ®éng IP

FS: M¸y chñ ®Æc tr−ng CA: PhÇn xö lý cuéc gäi MG: Gateway ®a ph−¬ng tiÖn HA: PhÇn xö lý th−êng tró FA: PhÇn xö lý giao diÖn víi ISP AAA: NhËn thùc, cÊp phÐp, vµ tÝnh c−íc

H×nh 5.6 Tæng quan vÒ cÊu h×nh m¹ng di ®éng dùa trªn IP 5.4 ViÔn c¶nh vÒ c¸c c«ng nghÖ xö lý tÝn hiÖu

Như đã đề cập trong chương trước, có hai loại bộ mã hoá/ giải mã (CODEC) được qui định trong Release99 của 3GPP: CODEC cho các dịch vụ thoại cơ bản và CODEC cho điện thoại video. Các thông số này ban đầu do Nhóm đặc tả kỹ thuật 3GPP xây dựng. Hiện tại, các nghiên cứu đang được thực hiện nhằm nâng cao chất lượng và tăng cường các chức năng cho các phiên bản 3GPP tương lai. Dưới đây là các công nghệ chính.

169

5.4.1 C«ng nghÖ tr¸nh kÕt nèi chuyÓn tiÕp (Tandem) Các kết nối như trong hình 5.7 xuất hiện trong kết nối di động tíi di động được coi là kết nối tandem cña CODEC. Chóng ta ®· biÕt khi có một kết nối tandem, qu¸ tr×nh mã hoá và giải mã diễn ra 2 lần hoặc nhiều hơn dẫn đến sù suy giảm chất lượng do méo lượng tử trong CODEC. Sự suy giảm chất lượng thể hiện đặc biệt rõ ở nh÷ng ph−¬ng ph¸p mã hoá với tốc độ bit thấp. C«ng nghÖ hoạt động kh«ng cã kÕt nèi tandem (TFO) và C«ng nghÖ hoạt động không có chuyển ®æi mã (TrFO) được chuẩn hoá trong 3GPP Release 4 là các công nghệ để tránh các kết nối tandem, có thể được ứng dụng khi sö dông cïng mét CODEC. Ngoài việc tránh sự suy giảm chất lượng, TFO và TrFO còn có thể giúp sử dụng một cách có hiệu quả các tài nguyên mạng và hạn chế sự gia tăng ®é trễ.

Nót B

Nót B

§−êng truyÒn PCM 64 kbit/s

M· ho¸

Gi¶i m·

M· ho¸

Gi¶i m·

H×nh 5.7 Tandem

Nót B

Nót B

§−êng truyÒn PCM 64 kbit/s C¸c mÉu tho¹i gèc

C¸c mÉu tho¹i ®· ®−îc nÐn C¸c bit ®iÒu khiÓn C¸c b¶n tin TFO

H×nh 5.8 TFO

§iÒu khiÓn chuyÓn ®æi m· Nót B

Nót B

H×nh 5.9 TrFO

170

Sự khác biệt giữa TFO và TrFO tuỳ thuộc vào việc có bộ chuyển mã (TC) trong tuyến thông tin hay không. Trong TFO, những TC giao tiếp với CODEC sử dụng bit cã ý nghÜa nhá nhất trong ®−êng truyÒn PCM 64kbit/s và ánh xạ thông tin mã hóa vào những bit cã ý nghÜa nhá nhất (hình 5.8). Ngược lại, trong TrFO, Máy chủ trung tâm chuyển mạch di động (MSC-Server) giao tiếp với CODEC và thực hiện định tuyến bằng cách loại TC ra khỏi tuyến thông tin để truyền gói Iu UP mang thông tin đã mã hoá trực tiếp tới RNC ở phía kia (h×nh 5.9). Do TFO và TrFO được mạng điều khiển nªn người sử dụng không cần biết đến chúng. 5.4.2 C«ng nghÖ m· ho¸ ®a tèc ®é thÝch øng b¨ng réng (AMR-WB) Các dịch vụ truyền âm thanh chất lượng cao trong đó có dịch vụ cung cấp âm nhạc qua Internet đang ph¸t triÓn nhanh chóng. Hiện tại, các tiêu chuẩn mã hoá quốc tế ®· được qui định để cung cấp âm nhạc với chất lượng tương đương víi ®Üa tÝch hîp mËt ®é cao (CD), bao gồm c¸c tiªu chuÈn cña Tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn/ Uỷ ban kỹ thuật điện tử quốc tế (ISO/IEC), nhóm chuyên gia hình ảnh động (MPEG)1, 2, 4, v.v…Các tiêu chuẩn này chủ yếu sử dụng tần số lấy mẫu 48 kHz (tần số phát lại 24 kHz) để đáp ứng việc phát lại nhạc chất lượng cao với tốc độ bit xấp xỉ 48 kbit/s – 128 kbit/s (hình 5.10). Mặt khác, c«ng nghÖ m· ho¸ đa tốc độ thích øng b¨ng hÑp (AMRNB)- một CODEC AMR dành cho các dịch vụ thoại đã được đÒ cập tới trong chương trước-có khả năng áp dụng cho băng tần ph¸t l¹i 3,4 kHz và chuyên dành cho mã hoá

B¨ng tÇn (kHz)

thoại víi tèc ®é bit từ 4,75 kbit/s ®Õn 12,2 kbit/s.

M· ho¸ ©m thanh

Tèc ®é bÝt (kbit/s/ch)

H×nh 5.10 Ph¹m vi øng dông cña CODEC ©m thanh/tho¹i

171

Với mục đích xoá bá sù ng¨n cách vÒ phạm vi øng dông cña hai tiêu chuẩn này, qu¸ tr×nh chuẩn hoá AMR-WB đang được tiến hành. Qu¸ tr×nh chuẩn hoá này được nghiên cứu như một cơ chế mã hoá thoại băng rộng (băng tần ph¸t l¹i 7 kHz) có thể được sử dụng chung giữa kênh UTRAN 3G, kênh GSM tốc độ ®Çy ®ñ (22,8 kbit/s), kênh EDGE pha II và kênh GSM đa khe (n*22,8 kbit/giây). Các yêu cầu trong đó có yêu cầu về chất lượng được chỉ ra trong bảng 5.2 và một thuật toán với tốc độ bit xấp xỉ 6,6 đến 23,85 kbit/s đã được 3GPP thông qua tháng 3/2001. Bảng 5.2: Các yêu cầu đối với AMR-WB Yêu cầu

Ghi chú

xấp xỉ từ 1,2 tới 2,8 Yªu cÇu vÒ bộ 15 kword RAM 18 kword ROM lần AMR-NB nhớ Phải vượt vÒ tû sè C/I 13dB so víi Chất lượng G.722-48k vµ G.722-56 k trong ®iÒu kiÖn giả thiết không có lỗi 5.4.3 TruyÒn th«ng ®a ph−¬ng tiÖn theo gãi Như đã đề cập trong chương trước, IMT-2000 có thể cung cấp nhiều ứng dụng da phương tiện khác nhau như điện thoại video. Do những giíi hạn trong hiệu quả sử dụng kênh, truyền thông đa phương tiện sẽ chủ yếu được cung cấp trong các kết nối CS có tiªu ®Ò hạn chế, đặc biệt trong thời gian đầu khai thác dịch vụ. Tuy nhiên, việc sử dụng đa phương tiện trªn giao thức IP ®−îc hy väng sÏ phát triển m¹nh trong tương lai, do khả năng tương thích của chúng với các ứng dụng đa phương tiện trên Internet. 3GPP đang nghiên cứu các giao thức đa phương tiện và các CODEC với dự kiến đưa ra các công nghệ đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) khác nhau bao gồm Phân hệ IM trong CN. Các hoạt động chuẩn hóa th«ng tin đa phương tiện trên cơ sở các giao thức IP ®ang ®−îc ®Èy m¹nh như ho¹t ®éng chuẩn hóa giao thức truyền tải cña IETF và chuÈn ho¸ viÖc cung cÊp c¸c dịch vụ cña Tæ chøc diễn đàn th«ng tin đa phương tiện vô tuyến (WMF). Các hoạt động cña 3GPP tập trung chủ yếu vào ph−¬ng ph¸p mã hoá thích øng với các đặc tÝnh truyền dẫn của các hệ thống 3G.

172

M¸y kh¸ch Streaming C¸c m¸y chñ cung cÊp néi dung

L−u tr÷ néi dung

M¹ng lâi UMTS

M¹ng IP

C¸c th«ng tin vÒ thiÕt bÞ ®Çu cuèi vµ thuª bao

M¸y kh¸ch Streaming

H×nh 5.11 CÊu h×nh luång tin (liªn tôc) gãi Hai loại CODEC đa phương tiện gói đang được 3GPP nghiên cứu có tên là CODEC đa phương tiện gói cho thoại thời gian thực, tương tác và CODEC cho luồng th«ng tin ( th«ng tin liªn tôc) theo gói. Lo¹i CODEC thứ hai chuyên dùng cho luồng th«ng tin nghe nhìn, ví dụ như hệ thống được minh hoạ ở hình 5.11. Như minh ho¹ trong hình 5.12, kh¶ n¨ng hoạt động gióp x¸c ®Þnh các lo¹i CODEC và những ®Æc tÝnh c¬ b¶n cña chóng không chỉ bao gồm c¸c CODEC cho thoại, video và âm thanh mà còn c¸c CODEC cho truyền văn bản, hình ảnh tĩnh, ngôn ngữ tích hợp đa phương tiện đồng bộ (SMIL),các ngôn ngữ tả cảnh vµ cung cÊp các giao thức đầu cuối gi÷a c¸c lo¹i CODEC. Để phục vụ cho lớp truyền tải th× khả năng tương thích với các tiêu chuẩn của IETF như giao thức truyền tải thời gian thực (RTP), giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực (RTCP), giao thức phân luồng thời gian thực (RTSP) đặc biệt được coi trọng. Trong tương lai, thông tin đa phương tiện giữa nhiều lo¹i thiết bị đầu cuối sử dụng Internet sẽ trở thành hiện thực.

173

§iÒu khiÓn tr×nh diÔn

C¸c kh¶ n¨ng cña thiÕt bÞ ®Çu cuèi

Giao diÖn thuª bao

C¸c giao Thøc FFS

Bé gi¶i m· h×nh ¶nh Bé gi¶i m· ®å ho¹ vÐc t¬ V¨n b¶n Bé gi¶i m· ©m thanh Bé gi¶i m· tho¹i

Khu«n d¹ng t¶i

§Çu ra ©m thanh

Bè côc kh«ng gian vµ thêi gian

HiÓn thÞ ®å ho¹

§ång bé

Bé gi¶i m· Video

Trao ®æi kh¶ n¨ng §iÒu khiÓn phiªn Lùa chän néi dung

Ph¹m vi cña 3GPP PSS

H×nh 5.12 C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt cña CODEC cho luång tin gãi

174

C¸c tõ viÕt t¾t AMPS: Advanced Mobile Phone System HÖ thèng ®iÖn tho¹i di ®éng tiªn tiÕn BS: Base Station Tr¹m gèc BTS: Base Transceiver Station Tr¹m thu ph¸t gèc C/I: Carrier / Interference Tû sè sãng mang trªn nhiÔu CDMA: Code Division Multiple Access §a truy nhËp ph©n chia theo m· CODEC: Coding and Decoding M· ho¸ vµ gi¶i m· CRC: Cyclic Redundance Check KiÓm tra c¸c bÝt d− theo chu kú DS: Direct Sequence Chuçi trùc tiÕp DS-SS: Direct Sequence - Spread Spectrum Tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp Eb/No: Energy of a bit / Noise N¨ng l−îng cña mét bÝt/t¹p ©m Ec/Io : Energy of a chip/ Interference N¨ng l−îng cña mét chip/nhiÔu EMI: Environment Mobile Interference NhiÔu m«i tr−êng di ®éng ERP: Effective Radiative Power C«ng suÊt bøc x¹ hiÖu dông EVRC: Enhanced Variable Rate Coding Ph−¬ng ph¸p m· ho¸ tèc ®é thay ®æi n©ng cao FDMA: Frequency Division Multiple Access §a truy nhËp ph©n chia theo tÇn sè FEC: Forward Error Correction HiÖu chØnh lçi thuËn FER: Frame Error Rate Tû lÖ lçi khung FH: Frequency Hopping Nh¶y tÇn

175

FM: Frequency Modulation §iÒu tÇn (t−¬ng tù) FSK: Frequency Shift Keying Kho¸ dÞch tÇn ( ®iÒu tÇn trong kü thuËt sè) GOS : Grade of Service CÊp dÞch vô GSM: Global System for Mobile HÖ thèng toµn cÇu cho th«ng tin di ®éng ID : Identification NhËn d¹ng INIT- PWR: Initial Power C«ng suÊt khëi ®Çu MAHO: Mobile Assisted Hand Off ChuyÓn giao cã sù hç trî cña m¸y di ®éng MS: Mobile Station Tr¹m di ®éng MSC: Mobile Services Switching Center Trung t©m chuyÓn m¹ch c¸c dÞch vô di ®éng (tæng ®µi cho hÖ thèng di ®éng) NAMPS: Narrow Advanced Mobile Phone System HÖ thèng ®iÖn tho¹i di ®éng tiªn tiÕn b¨ng hÑp NOM-PWR: Nominal Power C«ng suÊt danh ®Þnh PCB: Power Control Bit BÝt ®iÒu khiÓn c«ng suÊt PCG: Power Control Group Nhãm bÝt ®iÒu khiÓn c«ng suÊt PCS: Power Control Subchannel Kªnh phô ®iÒu khiÓn c«ng suÊt PDC: Personal Digital Cellular HÖ thèng th«ng tin di ®éng sè c¸ nh©n (cña NhËt) PILOT INC: Pilot Increase T¨ng kªnh hoa tiªu PMRM: Power Measurement Report Message B¶n tin b¸o c¸o phÐp ®o c«ng suÊt PN: Pseudorandom Noise T¹p ©m gi¶ ngÉu nhiªn PSK: Phase Shift Keying §iÒu chÕ pha

176

PWR STEP: Power Step B−íc (®iÒu khiÓn) c«ng suÊt QCELP: Qualcom Code Excited Linear Prediction Ph−¬ng ph¸p m· ho¸ (tho¹i) dù ®o¸n tuyÕn tÝnh kÝch thÝch b»ng m· cña Qualcom QPSK: Quadrature Phase Shift Keying §iÒu chÕ pha cÇu ph−¬ng RF: Radio Frequency TÇn sè v« tuyÕn (cao tÇn) SNR ( S/N): Signal to Noise Ratio Tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m SU: Subscriber Unit Khèi thuª bao T_ADD : Threshold Add T¨ng ng−ìng TACS: Total Access Communication System HÖ thèng th«ng tin truy nhËp toµn diÖn TCOMP : Threshold Compare Ng−ìng so s¸nh TDMA: Time Division Multiple Access §a truy nhËp ph©n chia theo thêi gian T_DROP: Threshold Drop Gi¶m ng−ìng (tÝn hiÖu) WLL: Wireless Local Loop M¹ch vßng v« tuyÕn néi h¹t

177

Tμi liÖu tham kh¶o

1. W-CDMA Mobile Communications System, John Wiley & Sons LTD, 2002. 2. CDMA Systems Engineering Handbook , Artech House , 1998 3. CDMA RF System Engineering, Artech House , 1998 4. TIA/EIA-95-B, Global Engineering Documents-USA, 1999 5. CDMA General, NEC, 2001 6. Radio Network Planning For CDMA Systems , NEC, 2001 7. W-CDMA introduction, NEC,20001 8. IMT-2000 Project, trang web www.IMT-2000.org , 2002 9. HÖ thèng th«ng tin di ®éng 3G vµ xu h−íng ph¸t triÓn, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt, 2004 10. Th«ng tin di ®éng thÕ hÖ 3, Nhµ xuÊt b¶n B−u ®iÖn, 2001 11. CDMA 2000, TS NguyÔn Ph¹m Anh Dòng, 2001 12. ATM & CDMA technology (C«ng nghÖ ATM vµ CDMA), LGIC & VNPT (S¸ch song ng÷ ), 1996

178