Đề tài Mô hình lớp vật lý CDMA2000 kênh xuống

ô tuyến ωc trước khi truyền dẫn vô tuyến. Tần số thời gian Mã Hình 6 : Đa truy nhập phân chia theo mã - CDMA 17 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống Máy phát Kênh Máy thu Hình 7: Sơ đồ khối của một hệ thống DS-CDMA p(t) Usse data dm(t) cosωct drf(t) drf(t) m(t) rd(t) Baseband demod cosωct du(t) Trong quá trình truyền dẫn trên kênh truyền, tín hiệu bị gián đoạn bởi nhiễu đa đường, nhiễu ngẫu nhiên và các tín hiệu can nhiễu khác trên kênh truyền, kí hiệu là n(t). Tín hiệu thu rrf(t) sau đó được giải điều chế để thu được tín hiệu trải phổ băng gốc rm(t). Khâu xử lý cuối cùng là khôi phục trải phổ tín hiệu ban đầu rd(t). Tín hiệu băng gốc rm(t) thu được thành 3 loại theo các bộ giải điều chế tín hiệu trải phổ xử lý chúng. Loại tín hiệu thứ nhất là loại tín hiệu của người sử dụng cần thu. Loại thứ hai là của người sử dụng tín hiệu khác (trong trường hợp nhiều người sử dung), những tín hiệu này sẽ bị bộ giải điều chế loại bỏ, đây là tín hiệu trực giao với tín hiệu người sử dụng cần thu. Loại tín hiệu cuối cùng là tất cả các loại tín hiệu khác như: Tạp âm, can nhiễu….Những tín hiệu này làm gián đoạn tín hiệu cần thu. 1.4.3. MC –CDMA Các hệ thống trải phổ đa sóng mang là sự kết hợp của nguyên lý DS-SS truyền thống với kĩ thuật OFDM nhằm tận dụng hai kĩ thuật này. MS-SS được đề xuất trong thông tin di động thế hệ 3. Cá hệ thống DS-SS điển hình khắc phục được hiệu ứng đa đường và có khả năng phân b ệt tín hiệu tốt hơn so với hệ thống không sử dụng kĩ thuật trải phổ. Hệ thống này sử dụn làm gi những c i g máy thu Rake để tổng hợp tín hiệu đa đường. Nhìn chung các hệ thống này có thể ảm ảnh hưởng của các tín hiệu can nhiễu băng hẹp. Tuy nhiên, hệ thống DS-SS có nhược điểm sau: • Không hạn chế được hiệu ứng Doppler. 18 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống • Việc thực hiện thu và bám mã phức tạp và giá thành cao. • Máy thu Rake yêu cầu điều khiển liên tục các thành phần đa đường và cập nhật liên tục các hệ số thu. • Khi thực hiện sử dụng kĩ thuật CDMA, hiệu năng hệ thống bị suy giảm khi số lượng người sử dụng tăng do tương quan chéo không hoàn hảo giữa các mã trải phổ. Do vậy số thuê bao trong thực tế ít hơn nhiều so với lý thuyết. Các hệ thống đa sóng mang, đặc biệt là hệ thống OFDM có nhiều đặc tính mong muốn hơn so với hệ thống sử dụng một sóng mang. Nhiễu xuyên kí tự (ISI) có thể được giảm nhẹ do việc tăng khoảng thời gian truyền kí hiệu kết hợp với việc sử dụng khoảng bảo vệ. Do vậy, kĩ thuật OFDM là sự lựa chọn tốt cho ứng dụng có tốc độ bit cao trong môi trường truyền dẫn đa đường. Kĩ thuật đa sóng mang cho phép tận dụng phổ tần bằng cách sử dụng các sóng mang chồng lấn một phần và bằng cách gán các chòm sao tín hiệu và các tốc độ bit khác nhau cho mỗi sóng mang. Ngoài ra kĩ thuật này còn cho phép sử dụng băng tần không kề nhau để truyền dẫn tín hiệu. Nhược điểm của hệ thống này là: • Tính trực giao của các sóng mang có thể mất do dịch tần và những thay đổi nhanh của kênh truyền dẫn. Do vậy tồn tại mức độ can nhiễu cao giữa các sóng mang. • Phần tín hiệu đường bao của tín hiệu OFDM có dải động rất lớn. Do vậy nó rất nhạy cảm với khuyếch đại công suất không tuyến tính thông thường. Mục đích kết hợp hai kĩ thuật truyền dẫn DS-SS và OFDM là nhằm đạt được hiệu suất sử dụng băng tần trong hệ thống đa truy nhập với tính năng hoạt động tốt trong môi trường đa đường sử dụng máy thu có cấu hình đơn giản. Nói chung, ta có thể thực hiện MC-SS bằng cách trải phổ tín hiệu trong hệ thống đa sóng mang trong miền tần số hoặc miền thời gian. Ở trường hợp thứ nhất, ta thực hiện trải phổ dòng số liệu ban đầu và sau đó điều chế đa sóng mang. Trong trường hợp trải phổ trong miền thời gian, ta thực hiện theo trình tự ngược lại. Trong hệ thống MC-CDMA trải phổ được thực hiện trước khi điều chế, chiều dài của mã trải phổ trùng với sóng mang. 19 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống Sơ đồ khối máy phát của MC-CDMA cho hình dưới đây. Các tham số chính bao gồm: • ∆fsc: Khoảng cách giữa các sóng; • Tc: Chu kì chip; • W: Tổng băng tần; • PG: Tăng ích xử lý. Kí hiệu số liệu dk(n) của người sử dụng thứ k có chu kì là T được truyền trên tất cả sóng mang trong đó các người sử dụng khác nhau được gán các mã trực giao khác ( thực hoặc phức) ck = [ck(1)…..ck(N) với N là số lượng thuê bao. Khoảng cách sóng mang được chọn để đảm bảo tính trực giao giữa các sóng mang, cho phép phổ tần có thể chồng lấn Điều chế đa sóng mang N chip và N sóng mang a) trải phổ miền tần số ck(t) dk(t) sk(t) Điều chế đa sóng mang dk(t) sk(t) ck(t) b) trải phổ miền thời gian Hình 8: MC-CDMA exp(j2πfIt exp(j2πfIt)Ck(I) ∑ exp(j2πfNt) dk(t)=∑dk(n).p(t-nT) n sk(t) Dk(t) Ck(N) ∆fsc=fi+1 – fi = 1/T user k Tc = T/N W=(N+1)/T PG= N f1 f2 f3 fN N-1 sk(t) = dk(n).∑ck(i+1).exp[j2πi∆fsct] i=0 Hình 9: Máy phát MC đa sóng mang 20 t Є [nT.(n+1)T]. n Є Z Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống một phần lên nhau. Đại lượng sk(t) thể hiện đường bao phức của tín hiệu MC-CDMA (giả sử tất cả các dạng xung là hình chữ nhật). Máy thu MC-CDMA được cho trong hình dưới đây: Đối với các kênh truyền chọn lọc tần số, các sóng mang có thể phải chịu tổn hao lựa chọn tần số, máy phát có thể sửa thành M nhánh, mỗi nhánh có sơ đồ khối cho tương tự như sơ đồ khối hình trên. M nhánh sử dụng cùng một mã trải phổ nhưng truyền các dòng số liệu khác nhau (các nhánh được tạo ra sau khi chuyển đổi nối tiếp sang song song (S/P) số liệu của người dùng) và sử dụng nhiều bộ tần số sóng mang khác nhau. Theo cách này khoảng cách giữa các sóng mang sẽ bị giảm do chu kì kí tự trong mỗi nhánh tăng trong khi băng tần sử dụng không thay đổi. khi khoảng cách giữa các sóng mang giảm, tín hiệu phải chịu fading phẳng. Các đặc tính quan trọng của MC-CDMA: • Hệ thống MC-CDMA có hiệu năng tương tự như hệ thống DS-SS khi số người sử dụng thấp, và ngược lại khi số người sử dụng tăng hiệu năng của DS-SS suy giảm đáng kể so với hiệu năng của MC- CDMA. • MC-CDMA đạt được phân tập tần số do kí hiệu số liệu dk(n) được truyền trên tất cả sóng mang. • Các thành phần dịch tần của tín hiệu có thể khôi phục được nhờ sử dụng máy thu Rake trong miền tần số để tổng hợp năng lượng tín hiệu rải rác trong miền tần số. Tính chất này cho phép tín hiệu chịu được hiệu ứng Doppler. ∑ ∫ (*) T ∫ (*) T …… . exp(-j2πfIt) ξk(I) dk.n r(t) exp(-j2πfNt) ξk(N) hình 10 : Máy thu MC-CDMA 21 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống • Theo lý thuyết tại đầu thu tất cả các phương pháp tổng hợp và cân bằng có thể được sử dụng trong miền tần số: Tổng hợp tỉ số cực đại (MRC), tổng hợp hệ số tăng ích cân bằng (EGC), tách sóng nhiều người sử dụng (MUD)……… • Đối với kênh lựa chọn tần số, tính trực giao giữa những người sử dụng có thể bị mất do phân chia khoảng cách không đều giữa các sóng mang. Vì vậy hệ thống MC-CDMA phù hợp hơn với đường xuống. Khi đó, tại một máy thu nhất định việc thu tín hiệu được thực hiện trên cùng một kênh truyền. Ngược lại với đường lên MUD có thể được sử dụng để loại bỏ nhiễu giữa các người sử dụng. • Việc đồng bộ trong MC-CDMA không cần tách biệt ra thành hai pha: thu mã và bám mã. 22 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống CHƯƠNG II MÔ HÌNH LỚP VẬT LÝ CDMA2000- KÊNH XUỐNG 2.1. Quá trình mã hoá và điều chế cho kênh lưu lượng 2.1.1. Mã hoá CRC Mã khối là mã phát hiện và hiệu chỉnh một số giới hạn lỗi mà không cần phát lại. Trong hệ thống thông tin di động CDMA dùng mã vòng CRC (Cyclic Redundance Check) để tính kiểm tra dư vòng hay để chị thị chất lượng khung ở các khung bản tin. Mã vòng là tập con của mã khối tuyến tính, bộ mã hoá được đặc trưng bằng bộ tạo mã cứ k bít thông tin vào thì bộ mã hoá cho ra một từ mã là n bít, trong đó n-k là các bít thông tin kiểm tra CRC được bổ xung vào k bit đầu vào bộ mã hoá này có tỉ lệ là Rc=k/n ở mã này từ mã được rút ra từ hai đa thức: Là đa thức tạo mã g(D) bậc n-k và đa thức bản tin a(D) trong đó D là toán tử trễ. Từ mã được tính toán như sau: • Nhân đa thức bản tin a(D) với Dn-k • Chia tích a(D)n-k nhận được ở trên cho đa thức tạo mã để được phần dư là b(D) • Kết hợp phần dư với tích trên ta được từ mã sau:c(D)=a(D)Dn-k+b(D) Trong hệ thống thông tin di động CDMA2000 các đa thức sau được tạo mã để tính toán CRC có thể là: ¾ gCRC 6(D)= D6+D5+D2+D+1 ¾ gCRC 8(D)= D8+D7+D4+D3+D+1 ¾ gCRC 12(D)=D12+D11+D10+D9+D8+D4+D+1 2.1.2. Mã xoắn Dữ liêụ vào được lưu giữ trong bộ đệm có độ dài xác định. Lối ra là một tổ hợp của dữ liệu vào và các dữ liệu trong bộ đệm, việc mã hoá được tiến hành liên tục theo các bước dịch của dòng dữ liệu mà không theo từng cụm như mã khối. Trong mã xoắn một khối n bít mã tạo ra không chỉ phụ thuộc vào k bit bản tin đầu mà còn phụ thuộc vào cả các bít bản tin của khối trước đó. Mã xoắn được xác định bằng các thông số sau: 23 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống • Tỉ lệ mã r=k/n • Độ dài hữu hạn K (phụ thuộc vào số phần tử nhớ của thanh ghi dịch tạo nên bộ mã hoá). Mỗi bộ mã xoắn gồm một thanh ghi dịch tạo thành từ các phần tử nhớ, các đầu ra của các phần tử nhớ được cộng với nhau theo một quy luật nhất định để tạo nên các chuỗi mã, sau đó các chuỗi này được ghép xen với nhau để tạo nên chuỗi mã đầu ra, các bộ mã xoắn được sử dụng ở CDMA 2000. • Bộ mã xoắn r=1/2,K=9, g0=[753], g1=[ 561] • Bộ mã xoắn r=1/3, K=9, g0=[557], g1=[663], g2=[711] • Bộ mã xoắn r=1/4,K=9, g0=[765], g1=[671],g2=[513], g3=[473] Bộ mã xoắn: g0 c0 c1 g1 Hình 11: Bộ mã hoá xoắn với tỉ lệ r =1/4 và k = 9 Hình trên đây là sơ đồ bộ mã xoắn (4,1,8) tương ứng với tỉ lệ mã hoá là 1/4 và độ dài hạn chế là 9. Các kết nối từ tầng FF đến bộ cộng modul 2 tương ứng được xác định bằng đa thức sinh. Mỗi một bộ cộng có một đa thức sinh tương ứng. Trong đa thức sinh các bit ‘0’ biểu thị không có kết nối, còn các bit ‘1’ biểu thị có kết nối.. c3 c2 các kí hiẹu mã (Đầu ra) g3 g2 24 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống 2.1.3. Lặp kí hiệu mã Các kí hiệu mã ở đầu ra của bộ mã hoá hiệu chỉnh lỗi thuận sẽ được chỉ ra trong bảng dưới đây: Các kí hiệu mã ở đầu ra của bộ mã hoá hiệu chỉnh lỗi thuận sẽ được chỉ ra trong bảng dưới đây: Mã kênh Số kí hiệu mã sau lặp /kí hiệu mã Kênh truy nhập(chỉ cho tốc độ trải phổ 1) 2 Kênh truy nhập cải tiến 4 (9600bps) 2 (19200bps) 1 (38400bps) Kênh điều khiển chung đường lên 4 (9600bps) 2 (19200bps) 1 (38400bps) Kênh điều khiển riêng đường lên 2 RC 1 hay 2 8 (1200bps hay 1800 bps) 4 (2400bps hay 3600bps) 2 (4800bps hay 7200bps) 1 (9600bps hay 14400bps) Kênh cơ bản đường lên RC 3,4,5 hay 6 16 (1500bps hay 1800bps) 8 (2700bps hay 3600 bps) 4 (4800bps hay 7200bps) 2 (9600bps hay 14400bps) Kênh mã bổ sung đường lên (RC 1 hay 1 25 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống 2) Kênh bổ sung đường lên 1 2.1.5. Đan xen khối trong CDMA2000: Đối với các kênh đồng bộ, các kênh tìm gọi, các kênh quảng bá, kênh ấn định chung, kênh điều khiển chung và các kênh lưu lượng đường xuống, tất cả các kí hiệu sau lặp và chích bỏ (nếu có) sẽ được đan xen khối. Các kí hiệu đầu vào lần lượt được viết vào bộ đan xen khối theo địa chỉ từ “0” đến kích thước khối N-1. Các kí hiệu sau đan xen được đọc ra theo trình tự hoán vị từ địa chỉ Ai như sau: Ai= 2m( i mod j ) + BROm([i/j]) Trong đó : i= 0 đến N-1 [x] biểu thị số nguyên lớn nhất nhỏ hơn x và BROm(y) biểu thị giá trị m bít đảo của y (ví dụ BRO3(6) =3 ) Các thông số của bộ đan xen : m và j được quy định trong bảng dưới đây: Kích thước đan xen m J 48 4 3 96 5 3 192 6 3 384 6 6 768 6 12 1532 6 24 26 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống 3072 6 48 6144 7 48 12288 7 96 2.2. Kĩ thuật điều chế và trải phổ 2.2.1. Kĩ thuật điều chế ¾ Khối điều chế QPSK: Chuỗi dữ liệu ban đầu là d(t) = d0,d1,d2 ….gồm các xung lưỡng cực (là các giá trị của di=± 1 tương ứng với giá trị nhị phân “0” hoặc “1” ) được đưa tới bộ chuyển đổi nối tiếp sang song song và chia thành hai dòng dữ liệu dI(t) và dQ(t) với: dI(t) = d0 ,d2 ,d4….(là các bit chẵn ) dQ(t) = d1 ,d3 ,d5…(là các bit lẻ ) Do đó tốc độ dữ liệu của mỗi chuỗi dI(t) và dQ(t) bằng một nửa tốc độ chuỗi nguyên thuỷ ban đầu d(t). Mỗi chuỗi bit đi vào một bộ điều chế cân bằng. Chuỗi dI(t) điều chế biên độ hàm cosin với biên độ + 1 hoặc – 1. Điều này tương đương với việc dịch pha hàm cosin đi 00 hoặc 1800. Tưong tự chuỗi dQ(t) điều chế biên độ hàm sin cho ta tín hiệu trực giao với hàm cosin. Tổng của hai thành phần trực giao này chính là tín hiệu QPSK. Tín hiệu này có thể được viết như sau: Bộ chuyển đổi nối tiếp /song song ∑ √2P . cos(ω0t) dI(t) Dịch pha π/2 Dữ liệu Tín hiệu QPSK d(t) NRZ dQ(t) Hình 12: Bộ điều chế QPSK 27 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống St(t) = dI(t).√2P .cos(ω0t) + dQ(t).√2P.sin(ω0t) (1.11) Hoặc: St(t) = √2P .cos(ω0t + θd(t)) (1.12) Trong đó góc pha θd(t) phụ thuộc vào 1 trong 4 tổ hợp có thể có của dI(t) và dQ(t) các giá trị này là: θd(t) = π/4 ,3π/4 ,5π/4 ,7π/4. ¾ Khối giải điều chế : Bộ chia công suất √2P.cos(ω0t) Dịch pha π/2 Lọc Lọc Triger Triger Chuyển đổi song song/nối tiếp Tín hiệu Bộ khôi phục điều chế dI(t) Hình 13:Khối giải điều chế QPSK Dũ liệu Vì tín hiệu được điều chế pha nên việc giải điều chế phải được thực hiện bằng một tín hiệu dao động chuẩn tại chỗ. Tuy nhiên, ở hệ thống sử dụng phương pháp điều chế QPSK, thông tin nhận được từ bộ tách sóng pha duy nhất là không đầy đủ vì hai nguyên nhân. - Cosθd(t) không chỉ ra θd(t) là dương hay âm. - Biên độ tín hiệu ra bộ tách sóng pha tỉ lệ với biên độ của tín hiệu thu được cũng như với cosθd(t). Do đó từ biên độ của tín hiệu bộ tách sóng pha không thể tách ra được thông tin nếu không so sánh nó với biên độ thu được. Cả hai vấn đề này được giải quyết nhờ bộ nguồn trộn và bộ lọc thứ 2 so pha với một dao động chuẩn khác. Đúng như các mong muốn đặc 28 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống tính tốt nhất thu được trong trường hợp nếu như dao động chuẩn thứ 2 trực giao với dao động chuẩn thứ nhất. Kết quả tách sóng pha ở hai kênh cùng pha I và Q được mô tả như sau: SI(t) = thành phần tần số thấp của [2.cos(ω0t + θd(t).cos (ω0t) ] SQ(t) = thanh phần tần số thấp của [2.cos(ω0t + θd(t).sin(ω0t) ] Bộ tách sóng pha thứ hai không chỉ giải quyết tính chất không xác định giữa pha âm và pha dương mà còn khắc phục cần thiết trong chuẩn biên độ. Tất cả các cách có thể dựa vào cực tính của tín hiệu ở đầu ra của bộ tách sóng pha chứ không dựa vào biên độ. Cụ thể là nếu bit đầu tiên trong hai bit bằng “0” nếu góc pha là dương (0 hoặc π/2) và bằng 1 trong trường hợp ngược lại. Do đó bit đầu tiên của tín hiệu hoàn toàn được xác định nhờ vào cực của sinθd(t) tức là tín hiệu ra của bộ tách sóng thứ hai (kênh cầu phương). Tương tự bit thứ 2 của tín hiệu bằng 1 nếu pha bằng π/2 hoặc bằng π, điều đó cho ta thấy rằng cực của tín hiệu bộ tách sóng pha thứ nhất (kênh cùng pha) chứa đựng thông tin cần thiết để xác định thông tin thứ hai. 2.2.2. Kĩ thuật trải phổ trực tiếp sử dụng phương pháp điều chế QPSK Tín hiệu vào d(t) được chia làm hai đường và nhân với tín hiệu trải phổ là c1(t) và c2(t) sau đó tiếp tục được điều chế dịch pha, tín hiệu dạng ra có dạng sau: S(t) = s1(t) + s2(t)= d(t).c2(t).A.cos (ω0t) + d(t).c1(t).A.sin (ω0t) = A.cos ( ω0t +θ(t)) Trong đó : d(t).c1(t)=√2 .cos θ(t) d(t).c2(t)=√2 .sin θ(t) do đó θ(t) = - arctang (c2(t).d(t)/c1(t).d(t)) π/4 nếu c1(t).d(t)=1,c2(t).d(t)=1 3π/4 nếu c1(t).d(t)=1,c2(t).d(t)=-1 5π/4 nếu c1(t).d(t)=-1,c2(t).d(t)=-1 29 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống 7π/4 nếu c1(t).d(t)=-1,c2(t).d(t)=1 Vậy tín hiệu S(t) có thể nhận bốn trạng thái pha khác nhau : π/4, 3π/4 ,5π/4 ,7π/4 Khối giải điều chế : Nguyên lý giải điều chế: Giả thiết tín hiệu thu được với trễ truyền dẫn là Td và tạp âm là n(t): S(t-Td)=A.d(t-Td).c1(t-Td).cos(ω0(t-Td))+A.d(t-Td).c2(t-Td).sin(ω0(t-Td))+n(t) (1) Các tín hiệu trước bộ cộng là: X(t) = {A.d(t-Td).c1(t-Td).cos (ω0(t-Td)) + A.d(t-Td).c2(t-Td).sin(ω0(t-Td))+ n(t) }.c1(t- T’d).2 cos((ω0 + ωif).(t- Td )+ φ) (2) BPSK BPSK ∑ c1(t-Td) A.cos(ω0t) S1(t) Dữ liêu d(t) S(t) S2(t) A.sin(ω0t) c2(t-Td) Hình 14:Sơ đồ khối điều chế 30 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống Y(t) ={A.d(t-Td).c1(t-Td).cos (ω0(t-Td)) + A.d(t-Td).c2(t-Td).sin(ω0(t-Td))+ n(t) }.c1(t- T’d).2 sin((ω0 + ωif).(t- Td )+ φ) (3) Nếu bỏ qua thành phần tạp âm và ngẫu nhiên ta thu được: X(t) = {A.d(t-Td).c1(t-Td).cos (ω0(t-Td)) + + A.d(t-Td).c2(t-Td).sin(ω0(t-Td)) }. c1(t-T’d).2cos((ω0 + ωif).(t- Td )) (4) Y(t) ={A.d(t-Td).c1(t-Td).cos (ω0(t-Td)) + + A.d(t-Td).c2(t-Td).sin(ω0(t-Td)) }. c1(t-T’d).2sin((ω0 + ωif).(t- Td ) (5) Giả sử mã trải phổ phía thu đồng bộ với phía phát tức là Td =T’d thì: c1(t – Td).c1(t – Td’) = c2(t – Td).c2(t – Td’) =1 (6) Ngoài ra đây là hai mã ngẫu nhiên độc lập nên: c1(t – Td). c2(t – Td’) = c1(t – Td’). c2(t – Td) = 0 (7) Với giả thiết đó ta nhận được phương trình như sau: X(t) = A.d(t-Td). cos (ω0(t-Td). 2 cos((ω0 + ωif).(t- Td )) = A.d(t-Td).{cos((2ω0 + ωif).(t- Td )) + cos(ωif(t- Td ))} (8) c1(t-Td) c2(t-Td) 2cos [ (ω0+ωif)t+φ] 2sin [(ω0+ωif)t+φ] Y(t) ∑ Lọc thông dải Bộ giải điều chế fa X(t) Dữ liệu Hình 15:Sơ đồ khối giải điều chế 31 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống Y(t) =A.d(t-Td). sin(ω0(t-Td). 2sin((ω0 + ωif).(t- Td )) = A.d(t-Td).{- cos((2ω0 + ωif).(t- Td )) + cos(ωif(t- Td ))} Tín hiệu ở đầu bộ cộng là : X(t) + Y(t) = 2A.d(t – Td). cos(ωif(t- Td )) Sau khi cho qua bộ lọc ta nhận được dữ liệu ban đầu. 2.3. Mã giả tạp âm và mã Walsh. 2.3.1. Tìm hiểu dãy mã PN: Trong các hệ thống CDMA mã giả ngẫu nhiên có tác dụng là trải phổ của tín hiệu điều chế thành tín hiệu có băng tần lớn hơn rồi truyền đi, và phân biệt những người dùng khác nhau trong một băng tần truyền dẫn chung. Mã PN không phải là ngẫu nhiên mà chúng là dãy xác định và có chu kì. Trong các hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp(DSSS) dạng sóng của trải phổ giả tạp âm là một hàm thời gian của một chuỗi PN. Các chuỗi này có biểu hiện rất giống các chuỗi ngẫu nhiên đối với người quan sát bình thường tuy nhiên chúng phải được tạo ra một cách xác định, có chu kì xác định để thực hiện trao đổi thông tin hữu ích trên đường thông tin trải phổ. Để đạt được điều đó các mã trải phổ phải có những thuộc tính sau: • Tính cân đối: Trong một chu kì của dãy, số lượng các bit ‘1’ và ‘0’ khác nhau nhiều nhất là 1, hay xác suất xuất hiện số bit ‘1’ và ‘0’ là như nhau. • Tính chạy: Một bước chạy là một dãy các số 1 liên tiếp hoặc các số 0 liên tiếp. Độ dài của bước chạy là số bít trong bước chạy. Trong tất cả các bước chạy của một chu kì chuỗi, để thoả mãn tính chạy cần có 1/2 số bước chạy có độ dài là 1, 1/4 số bước chạy có độ dài là 2, 1/8 số bước chạy có độ dài là 3 tổng quát có 1/2r bước chạy có độ dài là r vơi r < n-1 và 1/2n-1 bước chạy có độ dài n với n là số phần tử nhớ. • Tính tương quan: 32 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống Khi so sánh theo kiểu số hạng:so sánh số hạng của một dãy với chính dãy ấy nhưng bị dịch đi. Dãy có tính tương quan tôt nếu như số hạng giống nhau khác số số hạng khác nhau không quá một chỉ số đếm. 2.2.3. Mã Walsh Các kênh CDMA hướng đi và về được trải phổ trực giao bởi hàm Walsh. Có 64 hàm Walsh trực giao với nhau, mỗi hàm Walsh có chu kì 64 bit và là một trong 64 hàng của ma trận Hadamard 64. ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡= HH HHH mm mm m2 H1 =0, m=0; H2 = ; m=1; ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ 10 00 H4 = ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ HH HH 22 22 = ⎥⎥ ⎥⎥ ⎦ ⎤ ⎢⎢ ⎢⎢ ⎣ ⎡ 0110 1100 1010 0000 ... Tiếp tục như vậy ta được ma trân H64. Các từ mã Hadamard mang tính trực giao. 64 hàng của từ mã Hadamard là 64 hàm Walsh. 2.4. Các kênh trong CDMA2000 2.4.1. Lớp vật lý Lớp vật lý đảm bảo cung cấp các dịch vụ mã hoá và các dịch vụ điều chế cho một tập các kênh logic được sử dụng bởi phân lớp QoS và MUX của PLDCF. Các kênh vật lý được phân loại như sau: • Các kênh vật lý đường xuống/đường lên (F/R-DPHCH) là tập hợp tất cả các kênh vật lý mang thông tin theo cách chuyên dụng, điểm -tới- điểm giữa BS và một MS 33 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống • Các kênh vật lý chung đường xuống /đường lên (F/R-CPHCH) là tập hợp tất cả các kênh vật lý mang thông tin theo cách chia sẻ truy nhập, điểm tới đa điểm giưã BS và nhiều MS Hoa tiêu bổ trợ riêng (F-DAPICH) Hình 17: Các kênh đường xuống lớp vật lý CDMA2000 Kênh ấn định chung (F-CACH) Hoa tiêu (F-PICH) Tìm gọi (F-PCH) Trạm gốc MS Bổ xung (F-CSH) Cơ sở (F-FCH) Đồng bộ (F-SYNC) Tìm gọi nhanh (F-QPCH) Mã Bổ xung (F-CSH) Quảng bá (F-BCH) Điều khiển riêng (F-DCCH) Hoa tiêu phân tập phát bổ trợ(FATDPICH) Điều khiển công suất chung(F- CPCCH) Hoa tiêu phân tập phát(F-TDPICH) Điều khiển chung (F-CCCH) 34 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống F-DPHCH F-TDPICH Kênh hoa tiêu phân tập phát đường xuống* F-PICH Kênh hoa tiêu đường xuống F-ATDPICH Kênh điều khiển riêng đường xuống F-CCHT (Kênh vật lý chung đường xuống) (Loại kênh chung đường xuống) F-PCH Kênh tìm gọi F-SYCH Kênh đồng bộ F-QPCH Kênh tìm gọi nhanh* F-CACH Kênh ấn định chung đường xuống* F-BCH Kênh quảng bá đường xuống* F-CCCH Kênh điều khiển chung đường xuống F-CPCCH Kênh điều khiển công suất chung đường xuống* * Là loại kênh mới có trong cdma2000 Hình 18:Tổng quan các kênh vật lý chung CDMA2000 – Kênh xuống F-DPHCH (Kênh vật lý riêng đường xuống) F-DPHCH Kênh điều khiển riêng đường xuống F-DPHCH (Loại kênh bổ xung đường xuống ) F-SCH 1 Kênh bổ xung đường xuống-1* F-SCCH 0 Kênh bổ xung đường xuống -0 F-SCH 2 Kênh bổ xung đường xuống-2* * Là loại kênh mới cho cdma2000 . . . . F-SCCH 7 F-FCH Kênh bổ xung đường xuống F-DAPICH Kênh hoa tiêu bổ trợ riêng đường xuống* Hình 19:Tổng quan các kênh vật lý dành riêng cdma2000 đường xuống 35 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống 2.4.2. Quy ước đặt tên kênh Kênh vật lý được ký hiệu bằng các chữ hoa.Giống như kênh lôgic chữ đầu chỉ thị phương của kênh (lên hay xuống). Bảng 3.2 dưới đây cho thấy qui ước ký hiệu và ý nghĩa của tất cả các kênh vật lý trong cdma 2000 Bảng 3.2.Qui ước ký hiệu kênh vật lý Tên kênh Kênh vật lý F/R-FCH Kênh cơ bản đường xuống/lên (Forward/Reverse Fundamental Channel) F/R-SCH Kênh bổ sung đường xuống/lên (Forward/Reverse Supplemental Channel) F/R-DCCH Kênh điều khiển đường xuống/lên (Forward/Reverse Dedicated Control Channel) F-PCH Kênh tìm gọi đường xuống (Forward Paging Channel) R-ACH Kênh truy nhập đường lên (Reverse Access Channel) F/R-CCCH Kênh điều khiển chung đường xuống /lên (Forward/Reverse Common Control Channel) F-DAPICH Kênh hoa tiêu phụ riêng đừơng xuống (Forward Dedicated Auxiliary Pilot Channel) F-CAPICH Kênh hoa tiêu phụ chung đường xuống (Forward Common Auxiliary Pilot Channel) F/R-PICH Kênh hoa tiêu đường xuống/ lên 36 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống (Forward/Reverse Pilot Channel) 2.4.3. Các kênh vật lý liên kết đường xuống Các kênh đường xuống mang thông tin giữa BS và một MS đặc thù; các kênh chung mang thông tin từ BS tới một tập MS theo cách từ điểm -tới- đa điểm Bảng 4: Các kênh đường xuống Kênh vật lý Kí hiệu kênh Kênh hoa tiêu đường xuống F-PICH Kênh tìm gọi đường xuống F-PCH Kênh đồng bộ đường xuống F-SYNC Kênh điều khiển chung đường xuống F-CCCH Kênh tìm gọi nhanh đường xuống F-QPCH Kênh hoa tiêu phân tập phát đường xuống F- TDPICH Kênh hoa tiêu phân tập phát phụ đường xuống F- ATDPICH Kênh điều khiển công suất chung đường xuống F- CPCCH Kênh ấn định chung đường xuống F-CACH Các kênh vật lý chung đường xuống Kênh quảng bá đường xuống F-BCH Kênh hoa tiêu phụ dành riêng F- 37 Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống đường xuống DAPICH Kênh điều khiển dành riêng ường xuống đ Các kênh vật lý dành riêng đường xuống F-DCCH Các kênh lưu lượng đường xuống Cơ bản Bổ xung Mã bổ xung F-FCH F-SCH F-SCCH Lớp vật lý CDMA2000 có 6 loại kênh riêng đường xuống: • F-FCH: Kênh cơ bản đường xuống. • F-DCCH: Kênh điều khiển dành riêng đường xuống. • F-SCH: Kênh bổ xung đường xuống. • F-SCCH: Kênh mã bổ xung đường xuống. • F-CPCCH: Kênh điều khiển công suất chung đường xuống. • F-DAPICH: Kênh hoa tiêu phụ dành riêng đường xuống. Kênh lưu lượng đường xuống (F-TCH) cung cấp và đặc tính lớp vật lý khác nhau (tốc độ trải phổ, điều chế kênh, tốc độ mã hoá, độ dài hàm Walsh và tập các tốc độ phát). Các đặc tính này được biểu thị bởi một tham số gọi là cấu hình vô tuyến (RC). Tham số này nhận dạng duy nhất các đặc tính lớp vật lý c