Đồ án Mạng truy nhập vô tuyến trong hệ thống thông tin di động W-CDMA

sử dụng việc dịch định thời (time-shifting) cho một mẫu mã đơn. Ngược lại, chế độ dị bộ sẽ ấn định nhiều mẫu theo số các mã ngẫu nhiên. Trong trường hợp này, cần có một số quá trình để giúp UE nhận biết được nó thuộc về ô nào. Hệ thống tuân theo quá trình ba bước, công nghệ tìm nhận ô tốc độ cao đã làm giảm cơ bản thời gian tìm kiếm ô của UE và tạo ra tính khả thi cho chế độ dị bộ giữa các BS. Truyền dẫn OVSF Để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện, cần phải có phương thức hiệu quả ngay cả khi có sự kết hợp các dịch vụ ở các tốc độ khác nhau, từ các độ cao đến các tốc độ thấp. Đối với đường xuống, mã trải phổ OVSF được ứng dụng, các mã trong bộ mã này được tạo ra trực giao với nhau dù cho SF ( tức là độ mã dài) là khác nhau. Điều này cho phép cung cấp các dịch vụ có tốc độ bít khác nhau qua các kênh trực giao với nhau Cấu trúc hoa tiêu Quá trình tách sóng nhất quán có sự trợ giúp của ký hiệu hoa tiêu trong đường xuống được ghép theo thời gian với các ký hiệu số liệu để giảm thiểu độ trễ cho TPC và đơn giản hóa quá trình thu trong UE. Ký hiệu hoa tiêu đã sử dụng cho các kênh riêng ghép theo thời gian trong đường xuống cũng có hiệu quả trong quá trình chỉnh công suất phát (TPC) nhanh ở đường xuống. Mặt khác, đối với đường lên các ký hiệu số liệu được ghép vuông pha (I/Q) với các ký hiệu hoa tiêu. Hay nói cách khác, chúng được điều chế BPSK và được kết hợp ở hai trạng thái pha 0 và π/2. Điều này làm cho các quá trình dẫn tốc độ biến thiên ở đường lên liên tục và không thay đổi bất thường. Nó cũng giảm thiểu hệ số điều chỉnh trong dạng sóng truyền dẫn và giảm bớt các yêu cầu cho bộ khuyếch đại phát trong UE. Đối với đường xuống, CPICH đã được sử dụng để giải điều chế các kênh chung cũng được sử dụng để giải điều chế các kênh riêng. Các ký hiệu hoa tiêu riêng được ghép trên các kênh riêng cũng là một giải pháp hữu hiệu để đảm bảo khả năng mở rộng, khả năng ứng dụng các anten thích nghi và các công nghệ khác để phát triển hơn nữa. Phương pháp truy nhập gói Khi mà truyền gói trở thành kỹ thuật then chốt đối với các dịch vụ 3G thì nhiều nghiên cứu khác nhau đã được tiến hành trên các công nghệ truyền. W-CDMA chọn giải pháp sử dụng hệ thống có khả năng chuyển đổi thích ứng giữa các kênh chung và các kênh riêng theo lưu lượng số liệu. Khi số lượng số liệu cần truyền lớn thì việc ấn định kênh riêng DPCH là hiệu quả hơn và công suất sử dụng là thấp nhất nhờ quá trình TPC. Ngược lại, khi số lượng số liệu cần truyền nhỏ hơn và lưu lượng thay đổi đột biến thì việc sử dụng một kênh chung sẽ hiệu quả hơn. Trong phương pháp này, hệ thống sẽ chuyển đổi thích ứng giữa các kênh chung và các kênh riêng theo lưu lượng số liệu Các phương pháp khác cũng được sử dụng, bao gồm phương pháp dùng kênh chia sẻ (chung) đường xuống, trong đó một kêng đường xuống được chia sẻ bởi nhiều thuê bao. Các kêng riêng tốc độ thấp hơn được gắn vào kênh chia sẻ đường xuống. Các kênh điều khiển vật lý (CCH) trên các kênh riêng này thực hiện việc điều khiển và chia ra thông tin cần để giải mã kênh chia sẻ. Kênh chia sẻ đường xuống được tin cậy để truyền số liệu tốc độ cao ở đường xuống một cách hiệu quả. Các mã Turbo Về các mã sửa lỗi, các nghiên cứu đã tập trung vào việc ứng dụng các mã turbo với thông tin di động, các mã này được xác nhận là có hiệu quả sửa lỗi cao đối với các quá trình truyền dẫn ở tốc độ tương đối cao. TPC Đối với đường lên, TPC là một chức năng cần thiết để chống lại hiệu ứng xa gần trong CDMA trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-CDMA), tỷ số công suất tín hiệu trên nhiều (SIR) dựa trên TPC được áp dụng, Đối với đường xuống, TPC áp dụng cùng chu trình như đối với đường lên, quá trình TPC càng nhanh thì càng hiệu quả trong việc cải thiện hiệu suất đường xuống. Phân tập truyền dẫn Một số công nghệ phân tập truyền dẫn đã được nghiên cứu và sau đó áp dụng để nâng cao hiệu suất gồm: phương pháp phân tập anten phát chuyển mạch thời gian (TSTD) và phân tập anten phát dựa trên mã khối thời gian-không gian (STTD) dạng vòng mở-trong đó không sử dụng vòng hồi tiếp; và hai phương pháp này ở dạng vòng kín trong đó có sử dụng vòng hồi tiếp. TSTD chuyển đổi anten phát trong mỗi khe, ngược lại STTD cải thiện hiệu quả sửa lỗi nhờ việc ngẫu nhiên hóa các lỗi tại điểm thu bằng cách mã hóa số liệu giống nhau và gửi đồng thời chúng tới hai anten phát. Dạng vòng kín, được áp dụng đối với các kênh riêng sẽ làm giảm ảnh hưởng của pha đinh bằng cách điều chỉnh pha sóng mang phát ra từ hai anten theo tín hiệu tham chiếu phản hồi từ UE tại điểm thu. Kỹ thuật thu phát sóng công ( hai chiều) phân chia theo thời gian (TDD) và kỹ thuật thu phát sóng công phân chia theo tần số (FDD) Phương thức song công trong W-CDMA là FDD. Tuy nhiên, 3GPP phát triển các chỉ tiêu kỹ thuật của W-CDMA (tức là UTRA FDD) không giới hạn với mốt FDD. Nó cũng phát triển các chỉ tiêu kỹ thuật cho TDD, UTRA TDD. Mốt TDD được phát triển theo hướng có nhiều đặc tính chung với FDD. Trong thực tế, các giao thức lớp cao hơn là giống nhau trong FDD. Ví dụ như tốc độ chíp, độ dài khung, các phương pháp điều chế, và các thông số kỹ thuật then chốt khác cùng giống nhau trong cả hai mốt. Có hai tùy chọn liên quan đến tốc độ chíp là 3.84 Mc/s và 1.28 Mc/s (tức là 1/3 của 3.84 Mc/s). PHẦN 2: MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG W-CDMA CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG W-CDMA Hệ thống thông tin di động W-CDMA sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã trải phổ trực tiếp (DS-CDMA). 3.1 Nguyên lý DS-CDMA Sơ đồ khối hệ thống DS-CDMA điển hình cho ở hình 3.1 a. Sơ đồ khối b. máy thu tương quan nhất quán Hình 3.1 Mô hình hệ thống DS-CDMA Ở hình 3.1 có k tín hiệu phát đồng thời tới máy thu.Mỗi tín hiệu phát được gán một chỉ số i trong đó i = 1, 2, ….k. Dạng sóng số liệu cơ số hai (±) bk(t) là một hàm chữ nhật có biên độ +1 hay –1 và có thể đổi dấu sau Tb giây, dạng sóng trải phổ (±), ck(t), cũng có hình chữ nhật nhưng nó tuần hoàn và có tốc độ cao hơn nhiều tốc độ tín hiệu dữ liệu. Ta coi rằng thời gian một bít số liệu Tb giây chứa đúng một chu kỳ (N chíp) mã trải phổ sao cho tốc độ chíp bằng N/Tb = 1/Tc . Trong đó Tc là thời gian chíp hay chu kỳ chíp vì thế tốc độ chíp gấp N lần tốc độ bít (1/Tb). Thực chất , do dạng sóng số liệu được điều chế ở sóng trải phổ và sóng mang nên sóng trải phổ chuỗi trực tiếp cho tín hiệu i là : (3.1) Trong đó với E là năng lượng bít và P là công suất trung bình, i = 1, 2, …, K, c(t) là mã trải phổ lưỡng cực nhận hai giá trị +1 và -1 có tốc độ chíp Rc >>Rb , Tb >> Tc với Tb =NTc , và là chu kỳ của chuỗi chíp. Các mã ci(t) trực giao với nhau và thỏa mạn điều kiện sau : nếu i = j nếu i ≠ j (3.2) Công suất trung bình của S(t) bằng P và ta coi rằng tất cả tín hiệu thu được đều có công suất bằng nhau giả thiết này đúng nếu có thể điều khiển động công suất cho tất cả đầu cuối thông số θk là pha của sóng mang. Vì tất cả các tín hiệu phát là dị bộ , cũng cần có thông số trễ τk trong mô hình. Tạp âm n(t) là tạp âm trắng cộng Gauso (AWGN) có trung bình không với hai biên PSD (mật độ phổ công suất) bằng N0/2(W/Hz). Nếu coi rằng về bản chất kênh thu là cộng, thì tất cả k tín hiệu phát trễ và tạp âm cộng với nhau ở máy thu. Ta xét quá trình thu tín hiệu ở máy thu thứ nhất. Tín hiệu nhận được từ đầu vào của máy thu thứ nhất được xác định như sau: r(t) = s1(t) + + n(t) (3.3) Nếu không xét đến ảnh hưởng của tạp âm (và để đơn giản bỏ qua suy hao đường truyền) và giả sử mã PN nội của máy thu này đã đồng bộ với máy thu nhận từ phía phát ta được đầu ra của bộ nhân như sau: r(t) = ABb1(t)c12(t)cos(2πfct + θ1) + = ABb1(t)cos(2πfct + θ1) + (3.4) Như vậy sau khi nhân tín hiệu của luồng 1 sẽ được giải trải phổ, còn tín hiệu của các luồng bít i ≠ 1 sẽ bị trải phổ. Phổ của tín hiệu thu cùng với tạp âm sau bộ nhân sẽ cho ở hình 3.2 Hình 3.2 phổ của tín hiệu thu và tạp âm sau bộ nhân Sau khi lấy tích phân trong khoảng thờI gian Tb luồng 1 sẽ được tách ra và ta nhận được: z1(t) = (3.5) Bộ hạn biên cứng sẽ đưa ra chuỗi sau: b1(t) = (3.6) Dưới đây sẽ trình bày quá trình phân tích hiệu năng đơn giản. Xác xuất lõi bít (PBE: Probability Bit Error) là bộ hàm của E0/N0, tỉ số giữa năng lượng bít tín hiệu với mật độ phổ tạp âm (tỷ số tín hiệu trên tạp âm đầu ra SNR0). Khi không có giảm chất lượng nào ngoài tạp âm AWGN thì PBE là Pb = Q() đối với BP/SK. Giả thiết rằng ta coi mô hình K-1 tín hiệu nhiễu băng rộng như là AWGN. Công suất kết hợp của chúng trong độ rộng băng của hệ thống trải phổ, chẳng hạn B(Hz), là (K-1)P. tổng công suất tạp âm ở hệ thống này bây giờ là: (N0/2).2B + (K – 1)P = N0B + (K -1)P Với công suất tạp âm này cho ta một PSD tạp âm 2 biên mới: N0/2 + (K – 1)P / (2B) Nhiễu giao thoa nhiều người sử dụng như vậy sẽ tạo nên một tạp âm bổ sung có PSD hai biên bằng: (3.7) Tỷ số tín hiệu trên tạp âm đầu ra SNR0 mới là: SRN0 = (3.8) Trong đó : Eb = PTb Đối với BPSK nếu coi rằng B ≈ 1/Tc ta được: Pb,BPSK ≈ Q( (3.9) Trong đó: Eb là năng lượng bit trung bình: Gp = N = Tb/Tc và Q(x) = Khi K=1 , sẽ không có nhiễu giao thoa và ta đạt được xác suất lỗi bít bằng Q chính là kết quả nhận được cho BP/SK và cũng cần lưu ý rằng Q(x) giảm cùng với x. vì thế xem xét phương trình (3.9) ta thấy rằng xác suất lỗi bít PBE tăng khi số người sử dụng đồng thời K tăng và giảm cùng với độ lợi sử lý GP để truyền dẫn tiếng đã số hóa, yêu cầu PBE vào khoảng 10-3. Nếu biết Eb/N0 và thừa số trải phổ N (hoặc PG) ta có thể sử dụng phương trình (3.9) để ước tính K: số người sử dụng đồng thời được phép trong hệ thống, mặc dù nhiễu giao thoa có băng tần rất rộng PSD của nó không phẳng và vì thế không phải là tạp âm trắng do đó nó cần phân tích chặt chẽ hơn. Ở hệ thống thông tin di động đa ô số người sử dụng cực đại K trong một ô. Ta được tỉ số tín hiệu trên tạp âm ở đầu vào máy thu j như sau: (SRN)j = (3.10) Trong đó thành phần thứ nhất ở mẫu nói lên nhiễu của những người sử dụng khác trong cùng ô cũng như đến từ các ô khác, β là hệ số nhiễu từ các ô khác, υi là hệ số tích cực tiếng. N0 là mật độ phổ tạp âm nhiệt. B là độ rộng băng tần. Nếu ta quy định mẫu nói trên thành tạp âm Gauxơ trắng cộng ta có thể viết: N’0 = I0 + N0 = (3.11) Trong đó I0 là mật độ phổ nhiễu của các người sử dụng khác. Từ phương trình (3.10) và (3.11) ta có thể viết: (3.12) Trong đó Gp = B/Rb = Rc/Rb là độ lợi xử lý. Từ phương trình (3.12) ta thấy nếu coi rằng Eb/N0’là tỉ số tín hiệu trên tạp âm đầu ra thì nhờ trải phổ tỷ số này tăng Gp lần so với tỷ số tín hiệu trên tạp âm đầu vào. Giả sử điều khiển công suất lý tưởng (công suất thu được từ tất cả người sử dụng cùng ô ở máy thu được xét đều như nhau Pj=Pi=P) và coi rằng thừa số tích cực tiếng cũng như công suất Pi như nhau cho tất cả người dùng (điều khiển công suất hoàn hảo) từ các phương trình (3.10) và (3.12) ta được: (3.13) Giải phương trình (3.13) cho K ta được: (3.14) K cực đại khi bỏ qua thành phần thứ hai: (3.15) Kmax gọi là cực trị hay dung lượng ô tiệm cận. Từ phương trình (3.15) nếu xét đến ảnh hưởng khác như: phân đoạn ô, tích cực tiếng, mức độ điều khiển công suất hoàn hảo ta được số người sử dụng cực đại trong một ô theo công thức sau: (3.16) Trong đó : là hệ số nhiễu từ các ô khác, là độ lợi nhờ phân đoạn ô, là hệ số tích cực tiếng và là hệ số điều khiển công suất hoàn hảo. 3.2 Đồng Bộ Mã Việc đồng bộ mã là tạo ra ở máy thu một chuỗi PN là bản sao và đồng bộ với chuỗi PN thu được. Đồng bộ mã cho phép máy thu tách ra thông tin hữu ích bk(t). Đồng bộ bao gồm hai giai đoạn: Bắt mã (Acquisition) Bám mã (TracKing) 3.2.1 Bắt mã PN Quá trình bắt mã được mô tả ở hình 3.3 cho trường hợp giải điều chế nhất quán Hình 3.3. Nguyên lý bắt mã ở hệ thống DS-CDMA Để đơn giản ta bỏ qua ảnh hưởng của tạp âm lên tín hiệu thu. Tín hiệu thu: r(t) = Ab(t - )c(t -)cos2fct được đưa lên bộ nhân với tần số sóng mang sau đó qua bộ lọc băng thông để giải điều chế nhất quán. sau đó tín hiệu được nhân với chuỗi mã PN nội c(t -) để trải phổ , kết quả nhân cho ta: . . Nếu chuỗi mã PN nội c(t – τ’) không đồng pha với mã thu c(t – τ) thì sau đó tích phân ta được tín hiệu rất nhỏ. Khi này bộ so sánh ngưỡng yêu cầu bộ tạo mã dịch thời một khoảng bằng ±δΤc và quá trình trên được lặp lại cho đến sau tích phân được giá trị tín hiệu lớn hơn ngưỡng ở bộ so sánh ngưỡng. thông thường δ được chọn bằng 1, 1/2 hoặc 1/4. Khi này bộ so sánh ngưỡng sẽ quyết định chuyển sang bám mã. Sau khi bắt được bộ mã tạo mã PN nội sẽ tạo ra được c(t – τ’) với < δΤc trong đó δ là một hằng số rất nhỏ. Giá trị tín hiệu ở đầu ra của bộ tích phân trên hình 3.3 được xác định theo công thức sau: (3.17) Trong đó Rc(t – τ’) là hàm tương quan giữa mã PN của tín hiệu thu và mã PN nội được xác định như sau: nếu < Tc (3.18) nếu khác trên Trong đó i là một số nguyên. Hàm tương quan này có dạng tam giác cân với đỉnh bằng 1 ở các giá trị t – τ’=iNTc trong đó i là một số nguyên và cạnh đáy bằng 2Tc. Các giá trị giữa các đỉnh ở đáy của tam giác “=0”. 3.2.2 Bám mã PN Để mô tả quá trình bám mã ta xét sơ đồ bám mã vòng khóa – trễ quyết định trực tiếp với giải điều chế sóng mang nhất quán cho ở hình 3.4 tín hiệu ở đầu vào của máy thu là: Ta giả thiết rằng quá trình bám mã được khởi đầu sau khi mạch bắt mã đã đạt được hiệu số pha giữa tín hiệu PN thu và nội nằm trong khoảng ±δΤc pha, nên bộ tạo PN tạo ra c(t – τ’) , trong đó < δΤc. Ngoài ra bộ mã ở sơ đồ hình 3.1 cũng tạo ra các phiên bản nhanh và trễ của tín hiệu PN : c(t - τ’ + τd ) và c(t - τ’ - τd ) đối với một giá trị τd cố định. Chúng được sử dụng để giải trải phổ tín hiệu thu DSSS. Do đối xứng hai tín hiệu giải trải phổ bằng nhau. Khi t - τ’ = 0 và khác nhau khi t - τ’ ≠ 0. Hiệu số của chúng là một tín hiệu lỗi được cấp ngược lại để hiệu chỉnh pha của bộ tạo PN. LPF : bộ lọc thông thấp VCC : đồng hồ điều khiển bằng điện Hình 3.4 sơ đồ khối của vòng khóa trễ. Các tín hiệu PN nhanh và trễ ( sớm và muộn ) được trộn (nhân) với tín hiệu thu và sóng mang Từ mạch khôi phục sóng mang. Các bộ lọc thông thấp có độ rộng băng tần đủ lớn để cho qua tín hiệu b(t). Nhưng đủ nhỏ để có thể trung bình hóa ( các bộ lọc thông thấp có các thành phần c(t)c(t + τ ± τd). Các bộ lọc thông thấp cũng lọc bỏ các thành phần tần số cao. vì thế sau khi lọc thông thấp và trộn với b’(t) ( giá trị đánh giá ở đầu ra), các tín hiệu nhận được sẽ là (với giả thiết b’(t)= b(t)): (3.19) = (3.20) = a τ – τ’ - Tc + Tc a, aRc(τ – τ’) độ dốc = -2a/Tc độ dốc = -a/Tc τd < 0,5Tc τd = Tc -Tc -τd 0 τd Tc τ – τ’ -Tc 0 Tc τ – τ’ b, a[Rc(τ – τ’ + τd) - Rc(τ – τ’ - τd)] c, a[Rc(τ – τ’ + τd) - Rc(τ – τ’ - τd)] Hình 3.5 đặc tính của bộ phân biệt trễ Hiệu số của u1(t) và u2(t) cho ta đặc tính của bộ phận biệt trễ được xác định như sau: u1(t) - u2(t) = [ Rc(τ – τ’ + τd) - Rc(τ – τ’ - τd) (3.21) Trong đó R( τ – τ’ ) là hàm tương quan giữa chuỗi PN nội và chuỗi PN ở tín hiệu thu được xác định theo công thức (3.18). Hình 3.5 cho thấy đặc tính phân biệt trễ với τd = 0,5Tc và τd = Tc Hình 3.5a biểu thị hàm tương quan aRc( τ – τ’ ). Đây là hàm tuần hoàn dạng tam giác có chu kỳ lặp lại iNTc, trong đó i là một số nguyên. Hình 3.5a chỉ biểu diễn chu kỳ đầu của hàm này. Tương tự chu kỳ đầu của đặc tuyến bộ phân biệt trễ được vẽ trong các hình 3.5b, 3.5c cho các trường hợp td 0 và tăng khi y(t )< 0 các điều chỉnh này tương ứng với các sự dịch ở các đồ thị trên hình 3.5b hay 3.5c về phía điểm cân bằng ở τ – τ = 0 theo hướng mũi tên trên đồ thị CHƯƠNG 4: MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN MẶT ĐẤT UTRAN 4.1 Cấu trúc UTRAN Hình 4.1 cấu trúc UTRAN UTRAN bao gồm một hay nhiều hệ thống con mạng vô tuyến (RNS: radio Network Subsystem). Một RNS là một mạng con trong UTRAN và gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) và một hay nhiều nút B (nodeB). Các RNC có thể được kết nối với nhau bằng giao diện Iur. Các RNC và các nút B được kết nối với nhau bằng giao diện IuB. Trước khi xét chi tiết các phần tử của UTRAN và các giao diện của nó ta xét các đặc tính chính của UTRAN và đây cũng là các yêu cầu chính để thiết kế cấu trúc UTRAN, các chức năng và các giao thức. Ta có thể tổng kết một điểm chung sau: Hỗ trợ của UTRAN và tất cả các chức năng liên quan. Đặt biệt các ảnh hưởng chính lên việc thiết kế là yêu cầu hỗ trợ chuyển giao mềm (một đầu cuối kết nối với mạng qua một hay nhiều ô tích cực) và các thuật toán quản lý tài nguyên đặc thù W-CDMA. - Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói bằng một ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến duy nhất và bằng cách sử dụng cùng một giao diện để kết nối từ UTRAN đến cả hai vùng CS và PS của mạng lõi. - Đảm bảo chung nhất với GMS khi cần thiết. - Sử dụng truyền tải ATM là cơ chính ở UTRAN. 4.1.1 Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC RNC là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển các tài nguyên vô tuyến của UTRAN. Nó giao diện với CN ( thông thường với một MSC và một SGSN) và kết cuối giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC: Radio Resource Centrel) giao thức này định nghĩa các bản tin và các thủ tục giữa MS và UTRAN, nó đóng vai trò như BSC. Vai trò logic của RNC + RNC điều khiển nút B (kết nối giao diện IuB về phía nút B) được biểu thị như là RNC điều khiển (CRNC: Controlling RNC) của nút B. RNC điều khiển chịu trách nhiệm điều khiển tải và tắc nghẽn cho các ô của mình. + Khi kết nối MS-UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên từ nhiều RNC (hình 4.3) các RNC tham dự vào các kết nối này sẽ có hai vai trò logic riêng biệt. - RNC phục vụ (Serving RNC). SRNC đối với một MS là RNC kết cuối cả đường nối Iu để truyền số liệu người sử dụng và cả báo hiệu RANAP (Radio Access Network Application Part: Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến) tương ứng từ / tới mạng lõi (kết nối này được gọi là kết nối RANAP). SRNC cũng kết cuối báo hiệu điều khiển tài nguyên vô tuyến : giao thức báo hiệu giữa UE và UTRAN. Nó xử lý số liệu L2 từ / tới giao diện vô tuyến. Các thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến như sắp xếp các thông số vật mang truy nhập vô tuyến vào các thông số kênh truyền tải giao diện vô tuyến. SRNC cũng (nhưng không luôn luôn) là CRNC của một nút B nào đó được MS sử dụng để kết nối với UTRAN. - RNC trôi (DRNC: Dritt RNC) DRNC là một RNC bất kỳ khác với SRNC để điều khiển các ô được MS sử dụng. Khi cần DRNC có thể thực hiện kết hợp và phân chia ở phân tập vĩ mô (chuyển giao). DRNC không thực hiện xử lý L2 đối với số liệu tới/ từ giao diện vô tuyến mà chỉ định tuyến số liệu trong suốt giữa các giao diện IuB và Iur. Một UE có thể không có hoặc có một hay nhiều DRNC. Lưu ý rằng một RNC vật lý chứa tất cả các chức năng của CRNC, SRNC và DRNC. Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) là phần tử chuyển mạch và điều khiển của UTRAN. RNC nằm giữa hai giao diện Uu và Iu. Ngoài ra còn có giao diện Iur giữa các RNS. Cấu trúc logic của RNC được thể hiện trên hình 4.2. Chức năng của toàn bộ RNC có thể được chia làm hai nhóm chính: chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến UTRAN và nhóm chức năng điều khiển, RRM (Radio Resource Management: quản lý tài nguyên vô tuyến) là một tập hợp các thuật toán được sử dụng để đảm bảo sự ổn định của đường truyền vô tuyến và QoS của kết nối vô tuyến bằng cách chia sẻ và quản lý tài nguyên vô tuyến có hiệu quả. Chức năng điều khiển UTRAN bao gồm tất cả các chức năng liên quan đến việc thiết lập, duy trì và giải phóng các kênh mạng vô tuyến (RB: Radio Bearer) với sự hỗ trợ của thuật toán RRM. Để có thể điều khiển và quản lý các kênh mang vô tuyến. UTRAN thực hiện các chức năng khác ngoài chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến RRM. Các chức năng đó bao gồm: Phát quảng bá thông tin hệ thống. Thiết lập các kênh mang báo hiệu và truy nhập ngẫu nhiên Quản lý kênh mang vô tuyến (RB) Các chức năng an toàn trong mạng UTRAN Quản lý di động lớp UTRAN Xử lý cơ sở dữ liệu Định vị thuê bao IuB Iu Khối giao diện (Băng rộng) CHUYỂN MẠCH Khối giao diện Đến/ từ đến / từ các BS mạng lõi Giao diện O & M Quản lý tài nguyên vô tuyến Chức năng Điều khiển UTRAN Đến / từ các RNC khác đến / từ khối quản lý mạng Hình 4.2 cấu trúc RNC 4.1.2 Nút B (trạm gốc) Chức năng chính của nút B là thực hiện xử lý L1 của giao diện vô tuyến (mã hóa kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ…) nó cũng thực hiện một phần khai thác, quản lý tài nguyên vô tuyến như điều khiển công suất vòng trong. Về phần chức năng nó giống như trạm gốc ở GSM lúc đầu nút B được sử dụng như một thuật ngữ tạm thời trong quá trình chuẩn hóa nhưng sau đó nó không bị thay đổi. Hình 4.3 chức năng logic của RNC đối với một kết nối UTRAN của UE Hình 4.3a cho thấy một UE đang chuyển giao mềm giữa các RNC (kết hợp thực hiện ở SRNC). Hình 4.3b thể hiện một UE chỉ sử dụng tài nguyên vô tuyến từ một nút B được điều khiển bởi DRNC nay đã trở thành SRNC. Trạm gốc đặt ở giữa hai giao diện Uu và IuB (giao diện UMTS giữa BS với RNC) nhiệm vụ chính của BS là thiết lập giao diện Uu với mạng và giao diện IuB bằng cách sử dụng các lớp thủ tục dành cho các giao diện này. Sự hiện diện của giao diện Uu có nghĩa là BS sử dụng các kênh vật lý truy nhập vô tuyến W-CDMA và chuyển các kênh thông tin từ các kênh truyền tải vào các kênh vật lý dựa trên những bố trí của bộ điều khiển truy nhập mạng RNC. Ở phía giao diện IuB. BS bao gồm 2 thực thể: thực thể truyền tải dùng chung và một số điểm kết cuối lưu lượng (TTP: Traffic Termination point): thực thể truyền tải dùng chung có một cổng điều khiển nút B để phục vụ cho việc vận hành bảo dưỡng (O & M). một TTP bao gồm một số ngữ cảnh thông tin nút B. Ngữ cảnh thông tin nút B có ít nhất một kênh dành riêng (DCH: Dedicated Channel), kênh phân chia đường xuống (DSCH: Downlink Shared Channel) cũng nằm trong khối ngữ cảnh này. Theo quan điểm cơ sở hạ tầng mạng UMTS BS được coi như một thực thể logic O&M. thực thể này phục vụ quản lý mạng. Đưa vào khía cạnh mạng vô tuyến và phần điều khiển của nó, BS bao gồm một số thực thể logic khác gọi là Cell. Một cell là thực thể nhỏ nhất của mạng vô tuyến và có một số nhận dạng (ID) riêng. Số nhận dạng này được biết bởi các UE. Khi thực hiện cấu hình mạng vô tuyến, thực tế số liệu về cell bị thay đổi. Mỗi cell có mã ngẫu nhiên riêng. UE nhận dạng cell bằng cách sử dụng hai số liệu đầu vào: mã ngẫu nhiên (khi UE đăng kí với cell) và cell ID (sử dụng cho Topo mạng vô tuyến). Một cell có thể có một vài bộ thu phát (TRX: Transceiver). TRX chuyển các thông tin quảng bá này là kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp. (P-CCPCH: primary Common Control Physical Channel) nội dung kênh này chứa thông tin kênh quảng bá (BCH: Broadcast Channel). TRX duy trì các kênh vật lý thông qua giao tiếp Uu. Các kênh vật lý chứa các kênh truyền tải mang thông tin có thể là dùng chung hoặc dành riêng, mỗi cell có tối thiểu là một TRX. TRX là phần vật lý của BS thực hiện một số chức năng các dòng số liệu được truyền qua giao diện Iu tới đường dẫn vô tuyến và ngược lại. Cấu hình chức năng Hình 4.4 cho thấy cấu hình chức năng của nút B. Nút B bao gồm một bộ khuếch đại thu vô tuyến ngoài trời (OA-RA), một thiết bị điều khiển giám sát bộ khuếch đại thu vô tuyến ngoài trời (OA-RA-SC), một bộ khuếch đại công suất phát và một thiết bị điều chế và giải điều chế (MDE). MDE: gồm các module chức năng như máy thu/phát (TRX) thiết bị điều khiển, giao diện cao tốc (highway), khối xử lý tín hiệu băng gốc (BB). AMP, OA-RA và TRX được lắp độc lập cho mỗi sec tơ còn các module chức năng khác của MDE được dùng chung cho các sec tơ. Hình 4.4 cấu hình chức năng của nút B AMP khuếch đại công suất ở các tín hiệu đầu ra của MDE (các tín hiệu đã ghép mã truy nhập, các sóng mang) lên mức yêu cầu tại đầu vào anten. Hệ số khuếch đại khoảng 40 đến 50 dB. Do các chỉ tiêu kỹ thuật của GPP yêu cầu phải thỏa mãn tỉ lệ tổn hao công suất từ kênh lân cận (ACLR: Adjacent Channel Leakage Power Radio) là 45dB với sóng mang 5MHZ khi phát đa sóng mang và đa mã nên cần có một AMP chung độ tuyến tính rất cao. Các công nghệ để chống méo dạng sóng do các AMP bao gồm công nghệ tự điều chỉnh và làm méo trước. Khuếch đại tự điều chỉnh là công nghệ có ưu thế do hiệu suất chống méo cao. Việc giảm kích thước của AMP có thể đạt được bằng cách chế tạo một AMP chung thỏa mãn các yêu cầu này. Kỹ thuật làm méo trước cũng được mong đợi để đạt hiệu suất cao hơn OA-RA và OA-RA-SC Bộ khuếch đại thu sử dụng trong OA-RA thường bao gồm các bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA) mắc song song để tăng độ tin cậy. hệ số khuếch đại khoảng 40dB. Vì được lắp ngoài trời nên các OA-RA đều có các bộ phận bảo vệ chống sét. Hình 4.5 trình bày cấu hình kết nối OA-RA trong trạm sử dụng phân tập phát. Hình 4.5 cấu hình cơ bản của bộ khuếch đại thu vô tuyến ngoài trời TRX TRX biến đổi các tín hiệu phát trải phổ băng gốc từ dạng số sang dạng tương tự, biến đổi chúng thành các tín hiệu cao tần (RF) nhờ điều chế pha bốn trạng thái, tách sóng theo phương pháp nhất quán các tín hiệu thu từ OA-RA, biến đổi chúng từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và gửi chúng đến bộ xử lý tín hiệu băng gốc. Mỗi sec tơ có một TRX độc lập. Nó có cấu hình dữ phòng, với một TRX và TRX