Đề tài Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000

ẩn xác của bộ mã hóa kênh, có thể là bộ mã hóa mã xoắn hoặc mã khối. Biểu tượng mã được lặp lại, nhưng tùy thuộc vào tốc độ, một vài biểu tượng bị xóa. Lối ra của bộ ghép xen (interleaver) được trải phổ với mã Walsh, ánh xạ tới các biểu tượng điều chế, và nhân với các hệ số tích lũy (gain factor), kết quả là báo hiệu được gán nhãn Afund. Kênh phụ 1 và 2 và các kênh điều khiển được xử lý cũng theo cách đó, mặc dù chi tiết có thể khác biệt trong một số trường hợp. Ví dụ như, sự bỏ đi các biểu tượng không được thực hiện trên kênh điều khiển dành riêng. Tương tự, kênh hoa tiêu ngược R-PICH, có các chuỗi bit 0 (có giá trị thực là +1), được xử lý khác bởi vì nó không được mã hóa thành mã kênh, ghép xen theo ghép xen khối, hoặc nhân bởi mã Walsh. Tuy nhiên, một bit điều khiển công suất được thêm vào kênh hoa tiêu cho mỗi nhóm điều khiển công suất hoặc 16 bit điều khiển công suất trên một khung. Đề đơn giản, bỏ qua sự lặp lại này và chủ yếu quan tâm đến lối ra sau khi xử lý của các kênh này là Asub1, Asub2, Acont, and Ahoa tiêu. Kênh cơ bản và kênh phụ 1 được hợp lại tạo ra lối ra Q. Tương tự, các kênh còn lại được tập hợp riêng biệt, cho lối ra I. Chú ý rằng trong trường hợp này, các dãy kênh I và Q tạo nên bởi mã hóa QPSK là độc lập với nhau bởi vì nó được tạo ra từ các kênh khác nhau và không phải bởi việc chia dòng dữ liệu của một kênh thành hai dòng phụ. Các chuỗi I và Q được trải phổ bởi mã phức dưới dạng SI + jSQ, trong đó SI và SQ là do người dùng định nghĩa bởi vì nó được lấy từ mã mặt nạ 42-bit gán cho mỗi người dùng, các dãy PN hoa tiêu kênh I và kênh Q, và mã Walsh. Medium Access Layer ( MAC ) Giới thiệu Là giao diện giữa lớp vật lý, lớp phụ LAC và lớp trên cùng (upper layer).Lớp MAC điều khiển việc truy cập của các lớp cao hơn vào môi trường vật lý được chia sẽ bởi nhiều người sử dụng. Phân loại các thực thể chính Gồm 4 thực thể chính: Common channel multiplexing sublayer:Lớp con hợp nhất kênh dùng chung. Dedicated channel multiplexing sublayer:Lớp con hợp nhất kênh chuyên dụng. Signaling radio burst protocol (SRBP). Radio link protocol (RLP). Chức năng lớp MAC Hợp nhất các kênh logic về phía các kênh vật lý. Giải hợp nhất các kênh vật lý thành các kênh logic. Xử lý các gói dữ liệu. Xử lý việc báo hiệu trên kênh chung. Data Units Là 1 đại lượng logic của thông tin báo hiệu và dữ liệu được trao đổi giữa các khối chức năng ở lớp MAC, với lớp LAC hay lớp Upper. Có 2 loại là: Payload data unit (PDU) được dùng đề định rõ những data units được chấp nhận ở nơi cung cấp từ nơi yêu cầu gửi đến. Service data unit (SDU) được dùng đề định rõ những data units từ nơi cung cấp gửi đến nơi yêu cầu. Primitives Primitive là một dạng truyền tin giữa lớp chính và lớp con.Trong đó chứa thông tin truyền tải và thông tin điều khiển. Hai dạng primitive được sử dung nhiều nhất là: Request primitives được gởi từ dịch vụ yêu cầu đến dịch vụ cung cấp.Một thiết bị yêu cầu dùng request primitive để yêu cầu sự phục vụ hay một tài nguyên. Indication primitives được gởi từ dịch vụ cung cấp đến dịch vụ yêu cầu để thông báo thông tin mà dịch vụ yêu cầu đã được thực hiện. Một primitive có thể được viết dưới dạng: Layer/sublayer-Primitive_name.Primitive_Types (Parameters). Trong đó: Layer/sublayer là tên của dịch vụ cung cấp,chỉ có thể là PHY (physical layer) hoặc MAC (MAC sublayer). Primitive_name là tên riêng biệt của kênh. Primitive_Types là dạng primitive như request hay indication. Parameters là thông số được mang theo primitive như kích thước của dữ liệu. Ví dụ: Khi lớp phụ MAC yêu cầu lớp PHY truyền dữ liệu trên kênh F-CCCH,lớp phụ MAC gửi 1 prequest primitive đến lớp PHY: PHY-FCCCH.Request (sdu,…,num_bits). Lớp con hợp nhất Bao gồm kênh chung và kênh chuyên dụng có nhiệm vụ sắp xếp giữa các kênh vật lý và các kênh logic. Sự sắp xếp giữa kênh vật lý và kênh logic ở kênh xuôi. Kênh logic Kênh vật lý Kí hiệu Tên Kí hiệu Tên f-csch f-dsch f-dtch Forward common signaling channel Forward dedicaded signaling channel Forward dedicaded traffic channel F-SYNCH F-PCH F-CCCH F-BCCH F-CPCCH F-CACH F-DCCH F-FCH F-DCCH F-FCH F-SCH Sync channel Paging channel Forward common control channel Broadcast control channel Common power control channel Common assignment channel Forward dedicated control channel Forward fundamental channel Forward dedicated control channel Forward fundamental channel Forward supplemental channel Sự sắp xếp giữa kênh vật lý và kênh logic ở kênh ngược. Kênh logic Kênh vật lý Kí hiệu Tên Kí hiệu Tên r-csch r-dsch r-dtch Reverse common signaling channel Reverse dedicaded signaling channel Reverse dedicaded traffic channel R-ACH R-EACH R-CCCH R-DCCH R-FCH R-DCCH R-FCH R-SCH Access channel Enhanced access channel Reverse common control channel Reverse dedicated control channel Reverse fundamental channel Reverse dedicated control channel Reverse fundamental channel Reverse supplemental channel Khi truyền, lớp con MAC sẽ tập hợp các khối dữ liệu thành các SDU và gửi xuống cho lớp vật lý để truyền đi. Khi nhận, lớp con MAC sẽ nhận các SDU, phân chia thành các khối dữ liệu,và gửi lên các lớp cao hơn. Hình 9: minh họa ngõ vào và ngõ ra của multiflex sublayers. Quá trình hợp các khối dữ liệu thành SDU. Hình 10: quá trình hợp khối dữ liệu. Radio Link Protocol Chức năng: Phân phát và nhận các gói dữ liệu của người dùng. Điều khiển cách thức di chuyển các gói dữ liệu trên kênh chuyên dụng. Phát hiện lỗi và thông báo việc truyền lại nếu dữ liệu nhận bị lỗi. Các cơ chế phát hiện lỗi: Positive acknowledgement (ACK) :Nếu nhận gói dữ liệu không có lỗi thì phía nhận sẽ gửi tín hiệu ACK đến phía truyền xác nhận việc nhận đã thành công. Negative acknowledgement (NAK): Nếu nhận gói dữ liệu có lỗi thì phía nhận sẽ gửi tín hiệu NAK đến phía truyền xác nhận việc nhận chưa thành công. Retransmission:Có nhiệm vụ báo cho phía nhận phải truyền lại khi nhận được tín hiệu NAK. Việc phân phát và nhận các gói dữ liệu được đảm bảo nhờ các cơ chế này. Hình 11: Sơ đồ phân phát gói dữ liệu. Quá trình truyền ngược lại giữa phía truyền và phía nhận. Trong đó: a1,a2,….a15;b1,b2,…,b14 là các thời điểm truyền và nhận. SEQ là các chuỗi dữ liệu.Ở ví dụ này SEQ gồm 2 bit. D là khoảng thời gian delay. Có 4 gói dữ liệu được truyền đi vào các thời điểm a1,a2,a3,a4.Tại thời điểm b1,b2,b3,b4 nhận gói dữ liệu tương ứng SEQ 0,SEQ 1,SEQ 2,SEQ 3,SEQ 4.Nhưng tại thời điểm b2 gói dữ liệu bị lỗi,không nhận được.Do đó phía nhận gửi tín hiệu báo lỗi NAK 0 vào thời điểm b3 về phía truyền để yêu cầu gửi lại.Phía truyền phải đợi 1 khỏang thời gian delay D sau đó mới truyền tiếp. Trong mạng CDMA, RPL dùng từ 8 đến 12 bit truyền dữ liệu nên tốc độ truyền lên tới 2Mbit/s. Signaling radio burst protocol ( SRBP ) Điều khiển việc xử lý các tín hiệu báo hiệu trên kênh báo hiệu chung. Gồm có các kênh:F-SYNCH,F-PCH,F-CACH,F-CCCH,F-BCCH,R-ACH,R-EACH,R-CCCH. Chức năng: Tính toán và phát ra các thông số cần thiết cho việc truyền và nhận các tín hiệu báo hiệu. Hợp các SDU cho lớp vật lý để truyền đi trên các kênh vật lý. Cho phép nhận các SDU từ lớp vật lý gửi đến lớp con LAC. Hình 12: cách xử lý trên kênh F-CCCH tại trạm gốc. Link Access Control ( Lớp LAC ) Giới thiệu Là giao thức kết nối dữ liệu,đảm bảo việc phân phát dữ liệu giữa lớp upper và lớp con MAC ở mức độ chính xác cao nhất. Phân loại lớp con trong LAC Gồm có 5 lớp con: Authentication sublayer : Lớp con xác nhận. Addressing sublayer : Lớp con định địa chỉ. Automatic repeat request (ARQ) sublayer : Lớp con tự động lặp lai yêu cầu. Utility sublayer : Lớp con tiêu chuẩn hóa. Segmentation and reassembly (SAR) sublayer : Lớp con phân chia và hợp lại. Hình 13: các lớp con trong LAC. Authentication and addressing sublayer Xác nhận máy di động đang truy cập vào hệ thống. Xử lý thông tin địa chỉ của máy di động như số nhận diện (Mobile Identified Number). Sự xác nhận chỉ cần thiết khi máy di động lần đầu tiên truy cập vào hệ thống dùng kênh báo hiệu chung.Sau đó,máy di động dùng kênh chuyên dụng. Sự định địa chỉ chỉ cần thiết khi máy di động liên lạc với kênh báo hiệu chung. ARQ sublayer Có các cơ chế phát hiện lỗi,và truyền lại khi dữ liệu bị lỗi.Do đó đảm bảo việc phân phát dữ liệu xảy ra 1 cách chính xác nhất. Định rõ 2 dạng phân phát dữ liệu tới lớp upper: Assured delivery:Lớp LAC lập lại việc gửi dữ liệu tại những khoảng thời gian cố định đến khi nhận được tín hiệu ACK từ phía nhận.Nếu số lần truyền lại vượt qua số lần truyền định trước thì lớp LAC sẽ hủy bỏ việc truyền thêm nữa. Unassured delivery:Lớp LAC truyền dữ liệu nhưng phía nhận không gửi lại tín hiệu ACK.Do đó lớp LAC phải truyền dữ liệu nhiều lần.phía nhận sẽ phát hiện và giữ lại những dữ liệu giống nhau. Segmentation and Reassembly sublayer (SAR) Khi truyền, SAR phân chia các PDU thành những đoạn mà lớp MAC có thể truyền đi.Đồng thời tính ra các bit kiểm tra chu kỳ dư thừa (CRC) và gắn vào các PDU. Khi nhận,SAR sẽ hợp các đoạn nhận được từ lớp MAC thành các PDU và gửi đến các lớp con cao hơn.Ngoài ra,SAR kiểm tra các bit (CRC) để xác nhận dữ liệu nhận được là đúng. Xử lý các lớp con Báo hiệu chung ở kênh xuôi Quá trình này xảy ra ở trạm gốc và trạm di động. Khi trạm gốc (Base Station-BS) truyền dữ liệu báo hiệu chung đến trạm di động (Mobile station-MS) thì các lớp con của LAC sẽ thực hiện các bước xử lý như hình vẽ.Chỉ có 4 lớp con của LAC liên quan bởi vì authentication sublayer được BS dùng để xác thực các máy di động. Hình 14: Quá trình báo hiệu chung ở kênh xuôi ở BS. Đầu tiên, upper layer gửi đơn vị tải dữ liệu xuống cho ARQ, ARQ sẽ thêm vào các trường xác nhận thích hợp nhất,và lớp con addressing sẽ thêm các bit định địa chỉ thích hợp nhất (địa chỉ của máy di động). Tiếp đến, một phần của LAC PDU được chuyển tới lớp con utility để hợp nhất các LAC PDU và thêm vào các chức năng có liên quan. Sau khi nhận các đơn vị dữ liệu, lớp con SAR tính ra mã CRC và đính kèm vào đơn vị dữ liệu. Khi dung lượng trên kênh vật lý đã sẵn sàng, nó sẽ báo hiệu cho SAR và SAR sẽ truyền các đoạn PDU xuống lớp MAC. Dữ liệu báo hiệu chung ở kênh xuôi được truyền trên kênh logic f-csch. Khi MS nhận tín hiệu từ BS, quá trình này xảy ra ngược lại như hình vẽ sau. Hình 15: Quá trình báo hiệu chung kênh xuôi ở MS. Báo hiệu chung ở kênh ngược Khi máy di động truyền tín hiệu trên kênh báo hiệu chung đến BS thì xảy ra các bước xử lý như hình vẽ sau.Trong đó tất cả các lớp con của lớp LAC đều được sử dụng. Hình 16 :Báo hiệu chung kênh ngược ở MS. Máy di động sử dụng lớp con authentication để gửi mã nhận dạng (MIN) đến BS. Đầu tiên, upper layer gửi đơn vị tải dữ liệu (PDU) xuống cho lớp con authentication.Tại đây,PDU được thêm vào mã xác minh. Sau đó chuyển xuống lớp con ARQ,ARQ sẽ thêm vào các trường xác nhận thích hợp nhất,và lớp con addressing sẽ thêm các bit định địa chỉ thích hợp nhất (địa chỉ của máy di động). Tiếp đến, một phần của LAC PDU được chuyển tới lớp con utility để hợp nhất các LAC PDU và thêm vào các chức năng có liên quan.Sau khi nhận các đơn vị dữ liệu, lớp con SAR tính ra mã CRC và đính kèm vào đơn vị dữ liệu. Khi dung lượng trên kênh vật lý đã sẵn sàng,nó sẽ báo hiệu cho SAR và SAR sẽ truyền các đoạn PDU xuống lớp MAC.Dữ liệu báo hiệu chung ở kênh ngược được truyền trên kênh logic r-csch. Khi BS nhận tín hiệu từ máy di động, quá trình này xảy ra ngược lại như hình vẽ sau. Hình 17 :Báo hiệu chung kênh ngược ở BS. Báo hiệu chuyên dụng ở kênh xuôi Hình vẽ sau minh họa việc xử lý khi BS truyền dữ liệu báo hiệu chuyên dụng đến máy di động. Trong trường hợp này chỉ liên quan đến ARQ,utility,SAR.Các lớp authentication và addressing không hoạt động vì mỗi máy di động khi nhận dữ liệu trên kênh chuyên dụng đã có sẵn mã nhận diện (mã Walsh), và máy di động không cần phải xác nhận BS. Hình 18 :Báo hiệu chuyên dụng kênh xuôi ở BS. Tại BS, upper layer gửi đơn vị tải dữ liệu (PDU) xuống cho lớp con ARQ,ARQ sẽ thêm vào các trường xác nhận thích hợp nhất. Tiếp đến, một phần của LAC PDU được chuyển tới lớp con utility để hợp nhất các LAC PDU và thêm vào các chức năng có liên quan. Sau khi nhận các đơn vị dữ liệu,lớp con SAR tính ra mã CRC và đính kèm vào đơn vị dữ liệu. Khi dung lượng trên kênh vật lý đã sẵn sàng, nó sẽ báo hiệu cho SAR và SAR sẽ truyền các đoạn PDU xuống lớp MAC. Dữ liệu báo hiệu chuyên dụng ở kênh xuôi được truyền trên kênh logic f-dsch. Hình 19 :Báo hiệu chuyên dụng kênh xuôi ở MS. Hình sau minh họa việc xử lý khi máy di động nhận dữ liệu báo hiệu chuyên dụng từ BS.Tại đây,việc xử lý được thực hiện ngược lại. Báo hiệu chuyên dụng ở kênh ngược Hình 20 :Báo hiệu chuyên dụng kênh ngược ở MS. Lớp con LAC xử lý tín hiệu báo hiệu chuyên dụng ở hướng ngược tương tự như ở kênh xuôi, chỉ khác ở chỗ tín hiệu báo hiệu chuyên dụng truyền đi trên kênh r-dsch. Hình 21: Báo hiệu chuyên dụng kênh ngược ở BS. Sự tương tác giữa lớp chính và lớp phụ Các primitive được sử dụng để truyền đơn vị dữ liệu và tín hiệu điều khiển giữa các lớp với nhau.Đơn vị dữ liệu được truyền là một trong những thông số của primitive. Khi truyền: Hình 22:Sự tương tác của các primitive khi truyền dữ liệu. Các primitive được sử dụng: L2-Data.Request:được dùng khi layer 3 muốn gửi 1 PDU xuống lớp con LAC. MAC-SDUReady.Request:thông báo cho lớp MAC biết việc truyền PDU đã sẵn sàng. MAC-Availability.Indicator:thông báo cho lớp LAC biết khoảng trống trên kênh vật lý đã có sẵn cho việc truyền. MAC-Data.Request:thông báo cho lớp MAC nhận dữ liệu. Khi nhận: Các primitive được sử dụng: MAC-Data.Indication:được dùng khi MAC gửi các đoạn PDU cho SAR,thông báo cho LAC biết dữ liệu đã được nhận tại MAC và đang truyền đến LAC. L2-Data.Request:được dùng khi LAC gửi PDU đến layer 3,thông báo cho Upper layer nhận dữ liệu đã được xử lý tại LAC. Hình 23:Sự tương tác của các primitive khi truyền dữ liệu. Upper layer ( Lớp trên cùng ) Khối báo hiệu ( Signaling entity ) Khối báo hiệu là khối điều khiển hoạt động của hệ thống CDMA2000,thi hành những chức năng để thiết lập,duy trì và kết thúc 1 cuộc gọi. Hoạt động của khối báo hiệu có thể chia thành 2 khía cạnh là trạng thái và chức năng. Về mặt trang thái và trạng thái chuyển Khối báo hiệu sẽ thực hiện việc vào ra các trạng thái chính và phụ để xử lý 1 cuộc gọi. Gồm có 4 trạng thái là: Trạng thái ban đầu của MS (mobile station initialization state). Trạng thái nghỉ của MS(mobile station idle). Truy cập hệ thống(system access state). MS điều khiển trên kênh lưu thông(mobile station controls on the traffic channel). Về mặt chức năng: Khối báo hiệu điều khiển và thực hiện những năng cần thiết cho 1 cuộc gọi. Những chức năng gồm cả việc đăng kí,chuyển giao,điều khiển công suất. Xử lý cuộc gọi Khi bắt đầu gọi,máy di động đi vào trạng thái ban đầu.Ở trạng thái ban đầu,máy di động sẽ chọn và thu được 1 hệ thống. Sau khi thu được 1 hệ thống máy di động sẽ đi vào trạng thái nghỉ,chờ nhận được 1 trong 3 sự kiện xảy ra. Đó là tín hiệu trên kênh f-csch hay tín hiệu khởi phát 1 cuộc gọi hay tín hiệu thực hiện việc đăng kí trên kênh r-csch. Nếu nhận được một trong 3 tín hiệu trên thì máy di động sẽ truy cập vào hệ thống. Tại đây, máy di động gửi tín hiệu trên kênh r-csch và nhận tín hiệu trên kênh f-csch. Nếu việc phát ra 1 cuộc gọi thành công thì BS sẽ cung cấp 1 kênh lưu thông cho máy di động. Ở trạng thái này, máy di động sẽ liên lạc với BS thông qua kênh lưu thông này. Hình 24: Các trạng thái xảy ra tại máy di đông khi thực hiện 1 cuộc gọi. Nếu máy di động không thể đi vào trạng thái kế tiếp,nó sẽ trở lại trạng thái trước đó hoặc kết thúc cuộc gọi. Trạng thái ban đầu Máy di động phải đi qua lần lượt 4 trạng thái con sau để thu được 1 hệ thống: Xác định hệ thống:máy di động phải chọn lựa một hệ thống trong một nhóm tế bào của mạng tổ ong. Thu nhận trên kênh hoa tiêu:máy di động thực hiện việc giải điều chế và giành được 1 kênh hoa tiêu xuôi của hệ thống.Việc này phải được thực hiện trong 1 khoảng thời gian quy định (15 giây).Nếu thành công,máy di động sẽ đi vào trạng thái con tiếp theo.Nếu không thực hiện được thì máy di động phải quay lại trạng thái con phía trên. Thu nhận trên kênh đồng bộ:máy di động phải thu được 1 kênh đồng bộ và tín hiệu đồng bộ kênh (sync channel message) như pilot PN,system time,long code state.Những tín hiệu này cho phép máy di động giành được kênh báo hiệu chung như paging channel,forward common control channel,….Việc nhận tín hiệu đồng bộ kênh chỉ xảy ra trong 1 giây để đi vào trang thái con kế tiếp.Nếu không,máy phải trở lại trạng thái con trước đó. Điều chỉnh đúng lúc (timing change):máy di động sẽ đồng bộ hóa sự điều chỉnh và mã PN của chính nó với những mã khác trong hệ thống. Trạng thái nghỉ Máy di động phải giám sát tín hiệu gửi đi trên các kênh paging channel (F-PCH), quick paging channel (F-QPCH), F-CCCH, F-BCCH. Giám sát trên kênh F-PCH Máy di động phải giám sát 2 loại tín hiệu.Đó là tín hiệu đặc trưng cho từng máy di động và tín hiệu lan truyền cho tất cả máy di động. Có 2 phương thức giám sát là nonslotted và slotted.Ở phương thức nonslotted,máy di động phải giám sát kênh F-PCH tại mọi thời điểm.Ở phương thức slotted,máy di động chỉ giám sát kênh F-PCH tại những slot được ấn định sẵn. Giám sát trên kênh F-QPCH Phương thức giám sát slotted có điểm bất lợi. Khi BS muốn gửi 1 tín hiệu đến MS thì không thể gửi đi ngay mà phải đợi đúng slot đã được ấn định sẵn. Do đó, MS không thể nhận tín hiệu đó tức thì. Kênh F-QPCH được thêm vào để cải thiện điểm bất lợi trên.Máy di động chỉ cần giám sát những bit cho biết thứ tự trang nên tốn ít thời gian. Giám sát trên kênh F-CCCH và F-BCCH Kênh F-CCCH được dùng để truyền các tín hiệu riêng biệt cho từng máy di động. Kênh F-BCCH được dùng để truyền tín hiệu lan truyền của hệ thống cho toàn bộ máy di động. Tại 2 kênh này, máy di động sẽ dùng 2 phương thức giám sát là slotted và non slotted. Trạng thái truy cập hệ thống Máy di động gửi và nhận tín hiệu từ BS.Nếu chỉ nhận được tín hiệu trên kênh F-PCH,thì máy di động sẽ gửi tín hiệu trên kênh truy cập.Nếu chỉ nhận được tín hiệu trên kênh F-CCCH và kênh F-BCCH,thì máy di động sẽ gửi tín hiệu trên kênh truy cập mở rộng. Gồm có 7 trạng thái phụ: Trạng thái cập nhật thông tin phía trên (Update overhead information substate). Trạng thái đáp ứng trang (Page respone substate). Trạng thái hoàn thiện việc tạo ra 1 cuộc gọi (Mobile station origination attempt substate). Trạng thái đăng kí truy cập (Registration access substate). Trạng thái đáp ứng tín hiệu theo thứ tự(Mobile station order/message response substate). Trạng thái truyền tín hiệu(Mobile station message transmission substate). Trạng thái ưu tiên việc truy cập và hủy bỏ các kênh được ấn định (Priority access and channel assignment cancel substate). Hình 25:Sự chuyển giao giữa các trạng thái phụ trong trạng thái truy cập hệ thống. Trạng thái MS điều khiển trên kênh lưu thông Ở trạng thái này,mobile trao đổi thông tin với BS thông qua kênh xuôi và kênh ngược. Bao gồm 3 trạng thái phụ: Trạng thái ban đầu của kênh lưu thông: Máy di động kiểm tra việc nhận kênh xuôi chính xác hay không và bắt đầu truyền tín hiệu trên kênh ngược. Trạng thái kênh lưu thông:Máy di động tiến hành trao đổi thông tin người dùng,tín hiệu báo hiệu với BS.Thực hiện các chức năng như giám sát trên kênh lưu thông,điều khiển công suất,chuyển giao. Trạng thái phóng thích:Máy di động kết thúc cuộc gọi và trở lại trạng thái ban đầu. Truyền gói dữ liệu Có ba phương thức truyền gói dữ liệu là phương thức tích cực (Active Mode), phương thức điều khiển sự nắm giữ (Control Hold Mode),và phương thức ngủ (Dormant Mode). Phương thức tích cực Gói dữ liệu và tín hiệu báo hiệu chuyên dụng được trao đổi 1 cách linh hoạt giữa MS và BS.Ví dụ khi kênh hoa tiêu ngược chưa được mở thì dữ liệu có thể truyền đi thông qua kênh phụ. Phương thức điều khiển sự nắm giữ Gói dữ liệu của người dùng không được trao đổi giữa MS và BS vì kênh hoa tiêu được đóng lại để chống nhiễu nhưng kênh điều khiển chuyên dụng hoạt động. Hệ thống duy trì sự điều khiển ở lớp MAC, điều khiển công suất,và lưu những thông số của cuộc gọi để gói dữ liệu kế tiếp được truyền ngay lập tức. Phương thức ngủ Không xảy ra sự trao đổi dữ liệu hay tín hiệu báo hiệu giữa MS và BS.Dữ liệu được giữ lại và các giao thức tương đồng được duy trì. Thiết lập kênh Khi máy di động nhận 1 cuộc gọi từ BS. Khi máy di động thực hiện 1 cuộc gọi. Khi máy di động gửi gói dữ liệu. Để truyền dữ liệu với tốc độ cao,BS hay MS sẽ gửi tín hiệu yêu cầu kênh bổ sung. Khi BS gửi tín hiệu yêu cầu kênh bổ sung. Khi MS gửi tín hiệu yêu cầu kênh bổ sung Hoạt động của hệ thống thông tin di động CDMA2000 Đa truy cập ( Multiple Access ) Khái niệm Khái niệm đa truy cập dùng để chỉ số lượng người được phép chia sẻ chung một kênh truyền. Hai cách truy cập truyền thống là đa truy cập theo tấn số ( FDMA) và đa truy cập theo khe thời gian ( TDMA). FDMA ( Frequency Division Multiple Access ) Trong cách truy cập theo tần số, dải tần số chia theo khe. Mỗi người sử dụng được cấp một khe tần số. Sử dụng FDMA đòi hỏi hệ thống sử dụng bộ lọc tốt. Kênh xuống. Kênh lên Hình 26:Mô hình phân chia các khe tần số. TDMA ( Time Division Multiple Access ) Trong đa truy cập theo thời gian, dải tần số không bị chia ra nhưng người sử dụng được cho phép sử dụng dải tần số này trong khoảng thời gian được cho trước, tại một thời điểm, hay nói cách khác là người sử dụng gắn với một khe thời gian nhất định. Do đó TDMA đòi hỏi tính đồng bộ của những người dùng. Hình 27: Mô hình phân chia các khe thời gian. CDMA ( Code Division Mutiple Access ) CDMA( code division multiple access). Phương pháp đa truy cập theo mã này khác với 2 cách truyền thống là không cấp tần số hay khe thời gian khi sử dụng mà câp cả hai cho người sử dụng một cách tức thời. Để sử dụng phương pháp này người ta sử dụng phương pháp trải phổ (spread spectrum). Trong trường hợp này, người sử dụng được cấp một đoạn mã duy nhất có tốc độ xung clock lớn hơn rất nhiều so với tốc độ dữ liệu. Chuỗi PN này điều chế dữ liệu người dùng và kết quả điều chế pha tại nơi nhận. Chỉ những máy thu có đoạn mã PN giống nhau mới thu được dữ liệu. Thủ tục thu và phát tín hiệu theo mô hình CDMA Tín hiệu số liệu thoại phía phát được mã hóa, lặp, chèn và được nhân với sóng mang có tần số fo và mã PN. Tín hiệu đã được điều chế đi qua một bộ lọc băng thông có độ rộng băng 1.25Mhz sau đó phát ra qua sóng anten. Ở đầu thu sóng mang và mã PN của tín hiệu thu được từ anten được đưa đến bộ tương quan qua bộ lọc băng thông rộng và số liệu thoại được tách ra để tái tạo nhờ sử dụng bộ tách chèn và giải mã. Trải phổ Khái niệm Thông tin trải phổ là một hệ thống thông tin để truyền đi các tín hiệu nhờ trải phổ của các tín hiệu số liệu thông tin có sử dụng mã với độ rộng băng lớn hơn độ rộng băng của tín hiệu thông tin ( chưa nhân với mã). Các mã độc lập với các tín hiệu thông tin, giá trị các mã là -1 và 1 để có thể tái tạo lại tại đầu thu. Hình 28: Mô hình nhân nguồn tín hiệu. X(t) : dữ liệu. C(t) : tín hiệu trải phổ. M(t) : tín hiệu thông tin được truyền đi. Hình 29: Sơ đồ tín hiệu trong quá trình trải phổ. Hình vẽ trên biểu diễn quá trình nhân của hai tín hiệu vào x(t) và c(t) để đưa ra tín hiệu m(t). Những bit của tín hiệu trải phổ gọi là chip. Tb đặc trưng cho chu kỳ một bit dữ liệu, Tc là chu kỳ của một chip. Tốc độ chip 1/Tc thường được sử dụng để miêu tả cho một hệ thống trải phổ. Spreading Factor (SF) hay ( Processing Gain (PG) ) đặc trưng cho số chip chứa trong một bit dữ liệu. PG = SF = Tb/Tc PG càng cao thì càng có nhiều đoạn mã được cấp cho một kênh tần số. Phân loại Có 3 phương pháp trải phổ: Trải phổ chuỗi trực tiếp( SDSS). Trải phổ nhảy tần( FHSS). Trải phổ dịch thời gian( THSS). Trong thực tế phương pháp trải phổ chuỗi trực tiếp thường được sử dụng nhất. Đặc điểm Sử dụng phương pháp trải phổ có một số ưu điểm: Mật độ phổ công suất thấp. Khi tín hiệu được trải phổ thành dải tần số rộng, mật độ phổ công suất thấp do đó hệ thống truyền thông không mất chất lượng. Chống nhiễu. Bảo mật thông tin do không ai biết mã PN này. Có khả năng truy xuất ngẫu nhiên vì người sử dụng có thể bắt đầu việc phát tín hiệu tại bất kỳ thời điểm nào. Chuỗi PN ( Pseudo – Noise Sequence ) Phân loại Gồm 2 loại: Mã trực giao : Mã Walsh. Mã không trực giao : Chuỗi M , mã Gold , mã Kasami. Tính chất Chuỗi mã PN được xây dựng từ số 2 mức. Hàm tương quan là hàm nhận biết mức độ giồng nhau các chuỗi PN.Nếu hàm tương quan có giá trị lớn tín hiệu chuỗi PN càng giống nhau và ngược lại.Để đạt được tín hiệu tốt hay độ nhiễu thấp thì giá trị hàm tương quan này phải nhỏ. Các chuỗi PN trực giao nhau khi hàm tương quan này đạt giá trị bằng 0.Nhưng thực tế rất khó để các chuỗi trực giao hoàn toàn do đó trong hệ thống thường xuất hiện nhiễu gọi là nhiễu MAI( hay còn gọi là nhiễu đa truy cập.). Do đó vần đề lớn trong thiết kế là làm giảm nhiễu đã đề cập. Nguyên lý trải phổ trong CDMA2000 Trong quá trình đa truy nhập theo đoạn mã, mỗi người sử dụng sẽ được cấp đoạn mã PN duy nhất tại đ