Đồ án Mạng CDMA2000

ch nhân R-SCH2 và R-DCCH với các mã Walsh của từng kênh và các hệ số khuếch đại, sau đó cộng với kênh hoa tiêu và các bit điều khiển công suất. Hai thành phần băng cơ bản được cho qua bộ nhân phức cùng với mã dài người sử dụng, chuỗi giả tạp âm pha 0 (PNI) và chuỗi giả tạp âm thành phần vuông pha (PNQ). Các thành phần băng cơ bản và các chuỗi trải phổ vuông góc được dùng cho cả nhánh pha 0 và nhánh pha vuông góc của bộ điều chế. Bảng 2.7 Các thông số của R-FCH với N=1 Quản lý mã Walsh Các kênh CDMA đường lên có các quy định về các hàm Walsh để trải phổ trực giao như sau: Kiểu kênh Hàm Walsh Kênh hoa tiêu đường lên W032 Kênh điều khiển riêng đường lên W816 Kênh cơ bản đường lên W416 Kênh bổ sung đường lên 1 W12 hay W24 Kênh bổ sung đường lên 2 W24 hay W68 2.4 Điều khiển công suất ở MS Điều khiển công suất là cần thiết để giảm nhiễu giao thoa và cung cấp tốc độ xóa khung có thể chấp nhận được. Điều khiển công suất áp dụng cho cả đường lên và đường xuống. R-SCH2 Relative Gain Gs1 Walsh Pilot channel + PC bits R-DCCH Relative Gain Gc Walsh R-SCH1 Relative Gain Gs0 Walsh R-FCH Relative Gain Gf Walsh PNI PNQ User’s long code 1.2288 Mc/s Baseband Filter Baseband Filter cos(wct) sin(wct) 1.2288 Mc/s Complex multiply Hình 2.16 Điều chế và trải phổ kênh dành riêng đường lên tại bộ phát MS 2.4.1 Điều khiển công suất vòng hở Điều khiển công suất vòng hở là xác định công suất phát của cả BS và MS bằng mức các tín hiệu nhận được của chúng, điều khiển công suất vòng hở được dùng để bù suy hao đường truyền và fading chậm trên kênh vô tuyến. Điều chỉnh công suất vòng hở ở MS trong các trường hợp sau: - Khi phát trên kênh truy nhập đường lên (R-ACH). - Khi phát trên kênh truy nhập tăng cường đường lên (R-EACH). - Khi phát trên kênh điều khiển chung đường lên (R-CCCH). - Khi bắt đầu phát trên các kênh lưu lượng đường lên ở các cấu hình RC1, RC2 và các cấu hình từ RC3 đến RC6. Công suất phát trung bình (dBm) được điều chỉnh công suất vòng hở xác định bằng cách tính tổng : - Công suất thu trung bình(dBm) - Công suất dịch (theo quy định) - Hiệu chỉnh nhiễu giao thoa - Một số thông số theo quy định - Tổng công suất của tất cả hiệu chỉnh thăm dò truy nhập (dB). Trong đó hiệu chỉnh nhiễu giao thoa được đánh giá dựa trên tỷ số tín hiệu trên tạp âm cho kênh hoa tiêu đường xuống Ec/N0’. Các hiệu chỉnh thăm dò là các bước tăng công suất sau mỗi lần thử truy nhập. Đối với các kênh R-EACH, R-CCCH và các kênh lưu lượng đường lên sau khi nhận được bit điều khiển công suất từ BTS cho điều khiển công suất vòng kín công suất phát trung bình (dBm) được xác định bằng cách tính tổng : - Công suất thu trung bình(dBm) - Công suất dịch (theo quy định) - Hiệu chỉnh nhiễu giao thoa - Một số thông số theo quy định - Tổng công suất của tất cả hiệu chỉnh thăm dò truy nhập (dB) - Tổng các hiệu chỉnh công suất vòng kín(dB). Hình 2.17 Điều khiển công suất vòng hở Để chống lại fading nhanh và các lỗi trong điều khiển công suất vòng hở thì sử dụng điều khiển công suất vòng kín. 2.4.2 Điều khiển công suất vòng kín Để điều chỉnh công suất vòng kín trên kênh lưu lượng đường lên MS sẽ điều chỉnh mức công suất ra trung bình để đáp lại từng bit điều khiển công suất thu được trên kênh cơ bản đường xuống (F-FCH) hay kênh điều khiển riêng đường xuống (F-DCCH). Đối với các cấu hình RC1 và RC2, bit điều khiển công suất sẽ được coi là hợp lệ nếu nó được thu ở khe thời gian 1,25ms thứ hai sau khe thời gian mà ở đó MS phát, trừ thời gian thăm dò PUF. Trong thời gian thăm dò PUF, MS sẽ coi bit điều khiển công suất là hợp lệ nếu nó được thu ở tần số phục vụ trong khe 1,25ms thứ hai sau khe thời gian mà ở đó MS phát tại công suất danh định trên tần số phục vụ. MS sẽ coi bit điều khiển công suất trên kênh con điều khiển công suất không hợp lệ nếu nó được thu ở tần số phục vụ trong khe 1,25ms thứ hai sau khe thời gian mà ở đó máy phát MS bị đóng, đang thay đổi mức công suất xung PUF hay đang thay đổi các mức công suất để giảm công suất sau xung PUF. Đối với các cấu hình từ RC3 đến RC6, một bit điều khiển công suất sẽ được coi là hợp lệ nếu nó được thu trong khoảng 2ms mà MS đang phát. Mức công suất phát trung bình của MS thông thường là 1dB, tuy nhiên cũng dùng các mức thấp hơn là 0,5dB và 0,25dB. Nếu MS không hỗ trợ làm việc trên kênh bổ sung đường lên hay kênh mã bổ sung đường lên thì MS đảm bảo kích cỡ bước 1dB. Ngược lại MS đảm bảo kích cỡ bước 1dB hay 0,5dB. Nếu kích cỡ bước 0,25dB được đảm bảo thì các kích cỡ bước 0,5dB và 1dB cũng sẽ được đảm bảo. Để điều chỉnh ngưỡng điều khiển công suất vòng kín tại BS để duy trì tốc độ lỗi khung mong muốn thì sử dụng điều khiển công suất vòng ngoài. Kỹ thuật điều khiển công suất đường lên liên quan đến hai vòng lặp. Vòng lặp ngoài được đóng kín tại BSC và nó cố gắng duy trì FER không đổi bằng cách điều chỉnh Eb/I0. Vòng lặp bên trong được đóng kín tại BS và nó cố gắng duy trì Eb/I0 nhận được tại mỗi MS không đổi bằng cách điều chỉnh công suất phát của MS, sử dụng kênh con điều khiển công suất. 2.4.3 Kênh con điều khiển công suất đường xuống Kênh con điều khiển công suất đường xuống chỉ được phát ở kênh cơ bản hoặc kênh điều khiển riêng đường xuống để điều khiển công suất đường lên cho MS. Khi trạm di động không hoạt động ở chế độ phát luôn mở, kênh con điều khiển công suất được phát ở tốc độ một bit ( ‘0’ hay ‘1’) trong mọi 1,25ms (800bps). Khi trạm di động làm việc ở chế độ phát mở cổng, kênh con này phát ở tốc độ 400 hay 200bps khi tốc độ mở cổng 1/ 2 hay 1/ 4. Các nhóm công suất dài 1,2ms trong 20ms được đánh số từ 0 đến 15. Máy thu trạm gốc đánh giá cường độ tín hiệu thu của trạm MS trong khoảng thời gian 1,25ms. BS sử dụng đánh giá này để xác định giá trị bit điều khiển công suất ( ‘0’ hay ‘1’). BS phát bit điều khiển công suất (PC) trên kênh cơ bản đường xuống hay kênh điều khiển riêng đường xuống bằng cách sử dụng kỹ thuật chích bỏ. Đối với cấu hình RC1 và RC2, phát bit điều khiển công suất sẽ xảy ra ở nhóm điều khiển công suất thứ hai đi sau nhóm điều khiển công suất đường lên tương ứng mà ở đó cường độ tín hiệu được đánh giá. Chẳng hạn tín hiệu thu được ở kênh lưu lượng đường lên trong nhóm điều khiển công suất 7 và bit điều khiển công suất tương ứng được phát trong nhóm điều khiển công suất 7+2=9 của kênh lưu lượng đường xuống. PWR_CNTL_STEPs Kích cỡ bước điều khiển công suất (dB nominal) Dung sai (dB) 0 1 ±0,5 1 0,5 ±0,3 2 0,25 ±0,2 Bảng 2.8 Kích cỡ bước điều khiển công suất vòng kín Bit ‘0’ chỉ thị cho trạm di động rằng nó cần tăng công suất ra trung bình, bit ‘1’ chỉ thị cho trạm di động rằng nó cần giảm công suất ra trung bình. Lượng công suất cần tăng hoặc giảm đối với từng bit điều khiển công suất xem trong bảng 2.8. Chương 3 Mã hóa và điều chế 3.1 Mã hóa 3.1.1 Mã hóa kiểm soát lỗi và đan xen Trong thông tin di động ba dạng mã hóa kiểm soát được sử dụng là: - Mã hóa tuyến tính hay cụ thể và mã vòng. - Mã xoắn. - Mã Turbo. Trong đó mã vòng được sử dụng để phát hiện lỗi, còn hai mã còn lại được sử dụng để sửa lỗi và thường gọi là mã kênh. Mã Turbo chỉ được sử dụng ở các hệ thống thông tin di động thế hệ ba khi tốc độ bit cao. a. Mã vòng Mã vòng cho phép kiểm tra dư vòng (CRC) hay chỉ thị chất lượng khung ở các khung bản tin. Mã vòng là một tập con của mã khối tuyến tính. Bộ mã hóa được đặc trưng bằng đa thức tạo mã. Cứ k bit vào thì bộ tạo mã cho ra một từ mã n bit, trong đó n-k bit là các bit CRC được bổ sung vào k bit đầu vào. Bộ tạo mã này có tỷ lệ mã là r=k/n. ở mã này từ mã được rút ra từ hai đa thức: 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)Dn-k nhận được ở trên cho đa thức tạo mã để được phần dư b(D) - Kết hợp phần dư với tích trên ta được đa thức từ mã: c(D) = a(D)Dn-k + b(D) Để minh họa ta xét ví dụ sau. Giả sử ta có đa thức tạo mã sau: gCRC16(D) = D16 + D12 + D5 + 1 (3.1) ở thông tin di động các bit ở mỗi khối tuyền tải cung cấp cho lớp 1 (là lớp thực hiện mã hóa kênh) được ký hiệu là aim1, aim2, aim3, K , aimAi và các bit chẵn lẻ nhận được từ phép chia lấy dư nó trên là pim1, pim2, pim3, K, pimLi. Ai là độ dài của một khối truyền tải của kênh truyền tải thứ i, m là số khối truyền tải và Li bằng 16 được thông báo từ lớp trên. Ta có đa thức từ mã sau: c(D) = aim1DAi +15 +aim2DAi +14+K+aimAiD16+pim1D15+pim2D14+K+pim15D+pim16(3.2) trong đó : a(D)Dn-k =a(D)D16= aim1DAi +15+aim2DAi +14+K+aimAiD16 (3.3) và b(D) = pim1D15 +pim2D14+K+pim15D+pim16 (3.4) Như vậy số bit CRC bằng số mũ cao nhất của đa thức tạo mã (trong trường hợp này bằng 16 ). Sơ đồ khối bộ tạo mã vòng trong trường hợp này được cho ở hình 3.1. Ta thấy bộ tạo mã gồm thanh ghi dịch chữa nhiều phần tử nhớ có mạch hồi tiếp với các mạch cộng modul-2. Cộng modul-2 được thực hiện ở các điểm tương ứng với các hệ số trong đa thức khác không: các hệ số D0, D5, D12 và D16. Các chỉ thị chất lượng khung được tính toán ở hình 3.1 theo thủ tục các bước sau đây: - Đầu tiên tất cả các phần tử của thanh ghi dịch được đặt vào mức logic 1 và khóa ở vị trí trên. x0 Biểu thị phần tử nhớ 1 bit Biểu thị cộng modul-2 x1 x5 x6 x12 x13 x15 Vào Ra Hình 3.1 Sơ đồ khối bộ tạo mã vòng CRC - Số lần dịch bit và thanh ghi dịch bằng số bit thông tin ở khung với các bit thông tin là các bit vào. - Các khóa chuyển vào vị trí dưới để đầu ra là cộng modul-2 với ‘0’ và các đầu vào tiếp theo của thanh ghi dịch là ‘0’. - Thanh ghi dịch được dịch số lần bằng số bit của chỉ thị chất lượng khung(16). - Các bit bổ sung này sẽ là các bit chỉ thị chất lượng khung. - Các bit trên được phát đi theo thứ tự tính toán. Các đa thức tạo mã được sử dụng ở hệ thống thông tin di động thế hệ ba để tính toán CRC có thể là: Cho CDMA2000: gCRC16(D) = D16 + D15 + D14 +D11 + D6 + D5 + D2 + D + 1 (3.5) gCRC12(D) = D12 + D11 + D10 + D9 + D8 + D4 + D + 1 (3.6) gCRC8(D) = D8 + D7 + D4 + D3 + D + 1 (3.7) gCRC6(D) = D6 + D5 + D2 + D + 1 (3.8) gCRC6(D) = D6 + D2+ D + 1 (3.9) b. Mã xoắn ở mã xoắn một khối n bit mã được tạo ra không chỉ phụ thuộc vào k bit bản tin đầu vào mà còn phụ thuộc vào các bản tin của các khối trước đó. Mã xoắn được xác định bằng các thông số sau: - Tỷ 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 hóa). Một bộ mã hóa 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 chuỗi mã đầu ra. Hình 3.2 là một thanh ghi dịch gồm các phần tử nhớ. Đầu ra các phần tử nhớ được cộng modul với nhau theo quy luật được xác định bởi đa thức tạo mã g0 phía trên và g1 phía dưới để được hai chuỗi ký hiệu c0 và c1 tương ứng. Sau đó hai chuỗi ký hiệu c0 và c1 được đan xen với nhau để tạo thành chuỗi mã c đầu ra. Vì cứ một bit đầu vào ta được hai bit đầu ra và bộ mã hóa có bốn phần tử nhớ nên thông số của bộ tộ mã này như sau: r =1/2 và K =5 ( bằng một phần tử nhớ cộng 1). Các bit thông tin (đầu vào) Các ký hiệu mã (đầu ra) c1 c0 g0 g1 Hình 3.2 Sơ đồ bộ mã hóa xoắn r =1/2, K=5 Tổng quát có thể biểu diễn đa thức tạo mã phía trên như sau: g0(D) =1 +D + D3 + D4 (3.10) g1(D) = 1 + D + D2 + D3 + D4 (3.11) Trong đó các hệ số ở đa thức tương ứng với các điểm của thanh ghi dịch được nối vào các bộ cộng ở nhánh trên và nhánh dưới. Có thể biểu diễn các đa thức tạo mã bằng cách sử dụng các hệ số khác không như sau: g0 = [110 100] (cơ số hai) hay g0 = [62] (cơ số tám) (3.12) g1 = [111 100] (cơ số hai) hay g1 = [72] (cơ số tám) (3.13) Nếu gọi a(D) là đa thức của chuỗi đầu vào, thì đa thức của chuỗi ký hiệu ở đầu ra của nhánh cộng cơ số hai phía trên và phía dưới được xác định như sau: c0(D) = a(D)g0(D) (3.14) c1(D) = a(D)g1(D) (3.15) Hệ số của hai đa thức c0(D) và c1(D) xác định từ hai công thức (3.14) và (3.15) cho ta ký hiệu ở nhánh trên và nhánh dưới của bộ tạo mã. Ghép xen chuỗi này sẽ được chuỗi mã đầu ra c. Các ký hiệu mã (đầu ra) Các bit thông tin (đầu vào) g0 g1 c0 c1 Hình 3.3 Bộ mã hóa xoắn tỷ lệ r =1/2, K =9 Các bộ mã hóa xoắn được sử dụng ở thông tin di động thế hệ ba có thể như sau với CDMA2000: 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 r =1/6, K=9, g0 = [457], g1 = [755], g2 = [625], g4 = [727], g5 = [727] Các ký hiệu mã (đầu ra) Các bit thông tin (đầu vào) g0 g1 c0 c1 c2 g2 Hình 3.4 Bộ mã hóa xoắn tỷ lệ r =1/3, K=9 3.1.2 Mã hóa Turbo trong CDMA2000 Bộ mã hóa Turbo thực hiện mã hóa số liệu, chỉ thị chất lượng khung (CRC) và hai bit dành trước cho mã hóa Turbo và cộng chuỗi mã hóa đầu ra. Nếu tổng các bit số liệu, các bit chất lượng khung và các bit vào dành trước là NTurbo, thì bộ mã hóa Turbo tạo ra NTurbo/R các ký hiệu số liệu cùng với 6/R các ký hiệu đuôi ở đầu ra, trong đó R là tỷ lệ mã bằng 1/ 2, 1/ 3 hay 1/ 4. Bộ mã hóa Turbo sử dụng hai bộ mã hóa xoắn hệ thống, đệ quy mắc song song kết hợp với bộ đan xen, trong đó bộ đan xen đứng trước bộ mã hóa xoắn thứ hai. Hai mã xoắn đệ quy này được gọi là các mã thành phần của mã Turbo. Các đầu ra của các bộ mã hóa thành phần được loạI bỏ và được lặp để đạt được (NTurbo+6)/R các ký hiệu ra. Các bộ mã hóa Turbo tỷ lệ 1/ 2, 1/ 3, 1/ 4 Một mã thành phần chung được sủ dụng cho các mã Turbo tỷ lệ 1/ 2, 1/ 3 và 1/ 4. Hàm truyền đạt của mã này có dạng sau: G(D) = [n0(D)n1(D) / d2(D)] Trong đó: d(D) = 1 + D2 + D3, n0 = 1 + D + D3, n1 = 1 + D + D2 +D3 Bộ tạo mã Turbo này sẽ tạo ra chuỗi ký hiệu đầu ra giống như chuỗi được tạo ra bởi bộ tạo mã hình 3.5. Khởi đầu các trạng thái của thanh ghi dịch trong các bộ mã hóa thành phần được đặt vào không. Sau đó các bit được dịch vào các bộ mã hóa thành phần theo vị trí của các chuyển mạch trên hình vẽ. Mạch thay đổi chu kỳ từng bit số liệu mã và bit đuôi. Các ký hiệu ra của số liệu sau mã hóa được tạo ra bằng cách dịch các bộ mã hóa thành phần NTurbo lần khi các khóa ở các vị trí trên và loại bỏ các đầu ra theo như quy định. ‘0’ ở mẫu loại bỏ có nghĩa là các ký hiệu này sẽ bị xóa và ‘1’ có nghĩa là ký hiệu này được cho qua. Đối với mỗi bit vào, đầu ra của các bộ lập mã thành phần sẽ được đặt vào chuỗi X, Y0, Y1, X’, Y0’, Y1’. Trong quá trình tạo ra các ký hiệu từ số liệu vào mã hóa sẽ không thực hiện lặp. Kết cuối mã Turbo Bộ mã hóa Turbo tạo ra 6/R các ký hiệu đuôi đầu ra tiếp sau các ký hiệu của các bit số liệu được mã hóa. Các ký hiệu ra được tạo ra sau khi NTurbo bit được dịch vào các bộ mã hóa thành phần với các khóa ở vị trí trên. 3/R ký hiệu đuôi ra đầu tiên được tạo ra bằng cách dịch bộ mã hóa thành phần 3 lần với khóa tương ứng của nó ở vị trí dưới( bộ mã hóa thành phần 2 không dịch) và đồng thời loại bỏ cũng như lặp các ký hiệu ra của bộ mã hóa thành phần này. 3/R các ký hiệu đuôi ra nhận được bằng cách dịch bộ mã hóa thành phần 2 ba lần với khóa tương ứng của nó ở vị trí dưới ( trong khi bộ mã hóa thành phần 1 không được dịch) quá trình này được kết hợp với loại bỏ và lặp các ký hiệu đầu ra của bộ mã hóa này. Các đầu ra của bộ mã hóa thành phần đối với từng chu kỳ bit đuôi sẽ được đặt vào chuỗi X, Y0, X’, Y0’, Y1’ với X ra trước. Đối với mã Turbo 1/ 2 các ký hiệu đuôi ra đối với ba chu kỳ bit đuôi đầu tiên sẽ là XY0 còn các ký hiệu đuôi ra đối với ba chu kỳ bit còn lại sẽ là X’Y0’. Đối với mã Turbo1/ 3, các ký hiệu đuôi ra đối với ba chu kỳ bit đuôi đầu tiên sẽ là XXY0 còn các ký hiệu đuôi ra đối với ba chu kỳ bit đuôi còn lại sẽ là X’X’Y0’. Đối với mã Turbo 1/4, các ký hiệu đuôi ra đối với ba chu kỳ bit đuôi đầu tiên sẽ là XXY0Y1 còn các ký hiệu đuôi ra đối với ba chu kỳ bit c. (NTurbo+6)/R ký hiệu mã (đầu ra) NTurbo bit thông tin vào Điều khiển d n0 n1 X Y0 Y1 Bộ tạo mã thành phần 1 Chuyển mạch vào vị trí trên và dịch từng bit của NTurbo+ bit số liệu; sau đó chuyển mạch vào vị trí dưới và từng bit đuôi trong số ba bit đuôi của bộ mã hóa thành phần 1, sau đó không ngừng dịch cho ba bit đuôi của bộ lập mã thành phần 2. Điều khiển d n0 n1 X ‘ Y’0 Y’1 Bộ tạo mã thành phần 2 Chuyển mạch vào vị trí trên và dịch từng bit của NTurbo+ bit số liệu; sau đó chuyển mạch vào vị trí dưới và từng bit đuôi trong số ba bit đuôi của bộ mã hóa thành phần 1, sau đó không ngừng dịch cho ba bit đuôi của bộ lập mã thành phần 2. Bộ đan xen Turbo Loại bỏ ký hiệu và lặp Hình 3.5 Bộ mã hóa Turbo Các bộ đan xen Turbo Bộ đan xen Turbo là một bộ phận của mã hóa Turbo có nhiệm vụ đan xen khối cho số liệu, chỉ thị chất lượng khung (CRC) và các bit dành trước nhận được ở đầu vào của bộ mã hóa Turbo. Cộng 1 và chọn n LSB bit Tra cứu bảng Dành trước bit Nhân và chọn n LSB bit n bit n bit MSB bit N bit LSB bit (tn-1… t0) Xóa nếu đầu vào ³ NTurbo địa chỉ tiếp theo của đầu ra bộ đan xen (5+n) bit (i0…i4, tn-1…t0) n MSB bit (in+4…i5) 5 LSB bit (i4…i0) Bộ đếm (n+5) bit 5 bit (i0…i4) Hình 3.6 Thủ tục tính toán địa chỉ đầu ra bộ đan xen Turbo Bộ đan xen Turbo hoạt động như sau: toàn bộ chuỗi bit đầu vào của bộ đan xen Turbo được viết vào ma trận nhớ lần lượt theo một trình tự các địa chỉ và sau đó toàn bộ chuỗi này được đọc ra từ bộ nhớ theo trình tự các địa chỉ được xác định theo thủ tục dưới đây. Giả sử trình tự của các địa chỉ vào là từ 0 đến NTurbo-1, trong đó NTurbo là số các ký hiệu ở bộ đan xen Turbo. Lúc này trình tự các địa chỉ ra của bộ đan xen sẽ được xác định theo thủ tục được cho ở hình 3.6 như sau: 1. Xác định thông số bộ đan xen : n, trong đó n là số nguyên nhỏ nhất để NTurboÊ 2n+5. 2. Khởi đầu bộ đếm (n+5) bit vào không. 3. Lấy ra n bit trọng số cao nhất (MSB) từ bộ đếm và cộng 1 để được giá trị mới. Sau đó xóa tất cả trừ n bit trọng số thấp nhất(LSB) của giá trị này. 4. Tra cứu bảng theo địa chỉ đọc bừng 5 bit trọng số thấp nhất (LSB) của bộ đếm. 5. Nhân các giá trị nhận được ở bước 3 và 4 rồi xóa tất cả trừ n bit trọng số thấp nhất (LSB). 6. Đảo vị trí cho 5 bit trọng số thấp nhất (LSB) của bộ đếm. 7. Tạo địa chỉ ra thử với các bit trọng số cao (MSB) nhận được ở bước 6 và các bit trọng số thấp (LSB) nhận được ở bước 5. 8. Tiếp nhận địa chỉ ra thử này nếu nó không lớn NTurbo, ngược lại xóa bỏ. 9. Tăng bộ đếm và lặp lại các bước từ 3 đến 8 cho đến khi nhận được tất cả NTurbo địa chỉ ra bộ đan xen. Kích thước khối của bộ đan xen Turbo NTurbo Thông số của bộ đan xen Turbo n 378 4 570 5 762 5 1146 6 1530 6 2298 7 3066 7 4602 8 6138 8 9210 9 1282 9 20730 10 Bảng 3.1 Thông số của bộ đan xen khối Turbo Đối với từng tỷ lệ mã bảng loại bỏ sẽ được đọc từ trên xuống dưới sau đó từ trái sang phải. Đối với mã Turbo 1/ 2, bảng loạI bỏ được đọc từ trên xuống dưới sau đó từ tráI sang phải. Đối với các mã Turbo 1/ 3 và 1/ 4 bảng loại bỏ được đọc từ trên xuống dưới đồng thời với lặp X và X’ sau đó từ trái sang phải. Đầu ra Tỷ lệ mã 1/ 2 1/ 3 1/ 4 X 11 11 11 Y0 10 11 11 Y1 00 00 10 X’ 00 00 00 Y0’ 01 11 01 Y1’ 00 00 11 Bảng 3.2 Mẫu loại bỏ cho các chu kỳ của bit số liệu Bảng chỉ số n=4 n=5 n=6 n=7 n=8 n=9 n=10 0 5 27 3 15 3 13 1 1 15 3 27 127 1 335 349 2 5 1 15 89 5 87 303 3 15 15 13 1 83 15 721 4 1 13 29 31 19 15 721 5 9 17 5 15 179 1 703 6 9 23 1 61 19 333 761 7 15 13 31 47 99 11 327 8 13 9 3 127 23 13 453 9 15 3 9 127 23 13 453 10 7 15 15 119 3 121 241 11 11 3 31 15 13 155 187 12 15 13 17 57 13 1 497 13 3 1 5 123 3 175 909 14 15 13 39 95 17 421 769 15 5 29 1 5 1 5 349 16 13 21 19 85 63 509 71 17 15 19 27 17 131 215 557 18 9 1 15 55 17 47 197 19 3 3 13 57 131 425 499 20 1 29 45 15 211 295 409 21 3 17 5 41 173 229 259 22 15 25 33 93 231 427 335 23 1 29 15 87 171 83 253 24 13 9 13 63 23 409 677 25 1 13 9 15 147 387 717 26 9 23 15 13 243 193 313 27 15 13 31 15 213 57 757 28 11 13 17 81 189 501 189 Bảng 3.3 Quy định bảng tra cứu cho bộ đan xen Turbo Đầu ra Tỷ lệ mã 1/ 2 1/ 3 1/ 4 X 111000 111000 111000 Y0 111000 111000 111000 Y1 000000 000000 111000 X’ 000111 000111 000111 Y0’ 000111 000111 000111 Y1’ 000000 000000 000111 Bảng 3.4 Mẫu trích bỏ cho các chu kỳ bit đuôi 3.1.3 Mã Walsh Các hàm Walsh cấp N được định nghĩa là tập các hàm theo thời gian cấp N: {Wj(t); tẻ(0,T), j =0, 1 … ,N-1} Wj(t) lấy các giá trị {+1, -1} ngoại trừ tại các điểm chuyển tiếp, ở đó nó lấy giá trị 0. Wj(t) =1 với mọi giá trị của j; Wj(t) chính xác có j lần đổi dấu trong khoảng (0,T). Mỗi hàm Wj(t) là (đối xứng) hàm chẵn hoặc hàm lẻ đối với điểm giữa của khoảng thời gian (0,T). Các chuỗi mã Walsh trực giao qua lại, đảm bảo rằng các tín hiệu người dùng cũng trực giao. Trải phổ trực giao được dùng để giới hạn và loại bỏ nhiễu đa truy nhập. Mỗi kênh mã phát trên kênh đường xuống CDMA được trải phổ với một hàm Walsh có tốc độ chip cố định 1,2288 Mcps để tạo trực giao kênh giữa các kênh mã. Để tạo các hàm Walsh sử dụng các ma trận Hadamard: HNHNT = NIN Biểu diễn ma trận Hadamard với các thành phần logic (0,1) bằng cách thay thế ‘+1’ bằng bit ‘0’ và ‘-1’ bằng bit ‘1’. Xét cấu tạo các hàm Walsh cấp 8 (N = 23 = 8): Chỉ số nguyên j Chỉ số chuỗi Các chuỗi mã Walsh N=8 0 000 W0= 00000000 1 001 W1= 00001111 2 010 W2 =00111100 3 011 W3 =00110011 4 100 W4 =01100110 5 101 W5 =01101001 6 110 W6 =01011010 7 111 W7 =01010101 Cả 8 hàm Walsh đều mang các giá trị {+1,-1}. Mỗi hàm đều bắt đầu bằng giá trị +1, vì Wj(0) =1 với j =1, 2, … , 7. Chỉ số nguyên của Wj(t), j =1, 2 … , 7 giải thích số lần đổi dấu của mỗi hàm. Đối với bất kỳ một cặp hàm nào đều có tính trực giao: trong đó : djk là hệ số Kronecker delta Các hàm W0(t), W2(t), W4(t) và W6(t) là các hàm chẵn đối với điểm giữa của khoảng, t=T/2; trong khi đó W1(t), W3(t), W5(t) và W7(t) là các hàm lẻ đối với điểm giữa t=T/2. 3.2 Điều chế 3.2.1 Điều chế M-PSK, QAM Điều chế khóa dịch pha M-PSK (M-ary Phase Shift Keying) là phương pháp điều chế tín hiệu số, trong đó thay vì được truyền đi dưới dạng các ký hiệu, mỗi ký hiệu mang thông tin của 2, 3 hoặc nhiều bit. Các ký hiệu được truyền lệch pha nhau, số lượng bit và độ lệch pha của các ký hiệu phụ thuộc vào giá trị M. Cụ thể nếu truyền dẫn M tín hiệu số riêng biệt qua một kênh hạn chế đơn biên, khi đó phương pháp điều chế là thay đổi pha sóng mang theo M bậc gián đoạn. Ưu việt của điều chế sóng mang của máy phát với M tín hiệu số khác biệt đến từ M nguồn khác biệt có tốc độ bit thấp hơn mà độ rộng băng vẫn giữ nguyên. Trong hệ thống PSK M trạng thái, pha của sóng mang được phép có bất kỳ trạng thái pha nào :fi =2pi/M, trong đó i = 0, 1, … ,M-1, và mỗi trạng thái pha hay dạng sóng đều có năng lượng bằng nhau. Như vậy M khả năng tín hiệu được truyền đi trong một khoảng ký hiệu Ts (Ts =1/rs; rs =rb/log2M, với rb là tốc độ bit đầu vào), được biểu diễn theo: Si(t) = Acos(wsct +2pi/M +l) (3.16) Trong đó: A là biên độ tín hiệu wsc = 2pfsc, trong đó fsc là tần số sóng mang M = 2n, là số ký hiệu được truyền trong một chu kỳ bit n là số bit ứng với mỗi ký hiệu i = 0, 1, … ,M-1 S(t) là tín hiệu số sau điều chế Phương trình (3.16) có thể viết dưới dạng sau: SI(t) = AI coswsct – AQsinwsct Trong đó AI = Acos(2pi/M +l) và AQ =Asin(2pi/M +l) Điều chế QPSK(4-PSK) s1s0 0 0 10 11 01 Kênh Q Kênh I Hình 3.7 Đồ thị hình sao của tín hiệu điều chế QPSK Điều chế khóa dịch pha cầu phương QPSK ứng với trường hợp M=4, phương trình (3.16) trở thành: S(t) = Acos(wsct +2pi/4 +l); với i = 0, 1, 2, 3 Đối với các kích cỡ gói lớp vật lý 1024 và 2048, các nhóm hai liên tiếp ký hiệu đầu ra bộ đan xen kênh được nhóm chung để tạo thành các ký hiệu điều chế QPSK. Bộ điều chế QPSK có sóng mang dịch pha 900. Điều chế 8-PSK Trường hợp M=8, phương tình (3.16) trở thành S(t) = Acos(wsct +2pi/8 +l); với i = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Đối với các kích cỡ gói lớp vật lý 3072 bit, các nhóm ba ký hiệu liên tiếp đầu ra bộ đan xen kênh được nhóm chung để tạo thành các ký hiệu điều chế 8-PSK. Bộ điều chế 8-PSK có sóng mang dịch pha 450. s2s1s0 0 0 0 100 010 001 Kênh Q 011 110 111 011 Kênh I Hình 3.8 Chùm tín hiệu cho điều chế 8-PSK Điều chế QAM ở hệ thống M-PSK các thành phần đồng pha vuông góc được kết hợp với nhau sao cho được một tín hiệu tổng hợp có đường bao không đổi. Tuy nhiên nếu loại bỏ điều này và để cho các thành phần đồng pha và pha vuông góc có thể độc lập với nhau thì ta được một sơ đồ điều chế mới được gọi là điều chế biên độ vuông góc (hay cầu phương) M trạng thái (M-QAM). Trong phương thức điều chế M-QAM, sóng mang bị điều chế cả biên độ lẫn pha. Đối với các kích cỡ gói lớp vật lý 4096 bit, các nhóm bốn ký hiệu liên tiếp đầu ra bộ đan xen kênh được nhóm chung để tạo thành các ký hiệu điều chế 16-QAM. 1111 1001 0010 0011