CHƯƠNG III: KIẾN TRÚC PHÂN TẦNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TẾ BÀO CDMA pps

Ch¬ngIII: KiÕn tróc ph©n tÇng hÖ thèng th«ng tin di ®éng tÕ bµ CDMA

Ch¬ng iii:

kiÕn tróc ph©n tÇng cña hÖ thèng th«ng tin di

®éng tÕ bµo cdma

3.1 CÊu tróc chung - So s¸nh víi m« h×nh m¹ng OSI

Còng nh c¸c hÖ thèng th«ng tin kh¸c, hÖ thèng CDMA còng cã thÓ

ph©n tÝch theo m« h×nh OSI. Nhng cã kh¸c lµ hÖ thèng CDMA chØ bao

gåm 3 líp: Líp vËt lý, líp tuyÕn (líp liªn kÕt d÷ liÖu), vµ líp m¹ng(líp xö

lý ®iÒu khiÓn). ViÖc ph©n líp nµy cho phÐp CDMA thùc hiÖn ®iÒu chØnh

tÝnh trùc giao chøc n¨ng liªn kÕt vµ truy nhËp râ rµng. HÖ thèng ®îc l¾p

®Æt dÔ dµng. C¸c kiÓu lçi phÇn mÒm ®îc gi¶m ®i.

- Líp vËt lý:

TruyÒn dßng bit qua kªnh vËt lý, truy nhËp ®êng truyÒn ,duy tr× ®êng

truyÒn vËt lý nhê c¸c ph … ¬ng tiÖn chuyªn dông, c¸c hµm, thñ tôc.

- Líp tuyÕn d÷ liÖu:

Cung cÊp ph¬ng tiÖn ®Ó chuyÒn th«ng tin qua liªn kÕt vËt lý ®¶m b¶o

tin cËy, göi c¸c khèi d÷ liÖu cïng c¸c c¬ chÕ ®ång bé ho¸, kiÓm so¸t lçi

vµ kiÓm so¸t luång d÷ liÖu cÇn thiÕt. Líp nµy ph©n d÷ liÖu thµnh c¸c

khung 20ms, truyÒn c¸c khung theo tr×nh tù, ph¸t hiÖn lçi, x¸c nhËn viÖc

nhËn khung cho phÝa ®èi ph¬ng vµ cã thÓ yªu cÇu phÝa ®èi ph¬ng ph¸t l¹i

nÕu ph¸t hiÖn thÊy lçi trong d÷ liÖu. Cã thÓ thùc hiÖn truyÒn l¹i khung nÕu

®èi ph¬ng yªu cÇu.

- Líp m¹ng:

NhËn th«ng tin tõ c¸c host biÕn ®æi chóng thµnh c¸c gãi, chän ®êng,

chuyÓn tiÕp th«ng tin, ®iÒu khiÓn ø tuyÕn cho c¸c gãi, ®¶m tr¸ch xö lý

cuéc gäi, kiÓm so¸t luång d÷ liÖu vµ c¾t/hîp nÕu cÇn.

§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn §×nh Trung – KTVT B K37

- 45 -

M¹ng

TuyÕn

VËt lý VËt lý VËt lý VËt lý

TuyÕn

M¹ng

B¸o hiÖu B¸o hiÖu

Tho¹i, d÷

liÖu

Tho¹i, d÷

liÖu

H×nh3.1 Ph©n líp giao thøc CDMA

Ch¬ngIII: KiÕn tróc ph©n tÇng hÖ thèng th«ng tin di ®éng tÕ bµ CDMA

3.2 Líp vËt lý

ThiÕt lËp kªnh:

Kh«ng gièng nh trong hÖ thèng TDMA, mçi tÇn sè ®îc chia thµnh 8

khe thêi gian nh vËy lµ cã 8 kªnh ®îc thiÕt lËp. Trong hÖ thèng CDMA,

th«ng qua m· hµm Walsh (ma trËn Hadmard) cã thÓ chia thµnh 64 kªnh

trong mét d¶i th«ng tÇn.

Hµm Walsh lµ nh÷ng ma trËn vu«ng ®Æc biÖt ®îc gäi lµ ma trËn

Hadmard. Ma trËn nµy gåm cã : cét ®Çu tiªn toµn sè 0, c¸c cét sau ®ã cã

sè sè 0 vµ sè sè 1 lµ b»ng nhau. Hµm Walsh cã thÓ ®îc m« t¶ b»ng c¸c

khèi cã ®é dµi N = 2i

, trong ®ã i lµ c¸c sè tù nhiªn.

Tiªu chuÈn IS-95 CDMA sö dông hµm Walsh ®Ó t¹o thµnh mét tËp hîp

gåm 64 hµm trùc giao ( cßn gäi lµ m· hµm Walsh, ®îc ®¸nh sè tõ 0 ®Õn

63 ). 6 ký hiÖu m· C0, C1, C2, C3, C4, C5 lµm thµnh 26

= 64 tõ, mçi tõ ®îc

g¸n vµo mét ký hiÖu Walsh. C¸c ký hiÖu Walsh nµy lµm thµnh 64 hµm

trùc giao.

Ma trËn 64×64 (64 m· Walsh, mçi m· 64 chip) ®îc t¹o ra b»ng c¸ch sö

dông thuËt to¸n ®Ö quy nh sau:

2

0

H1 = [0]

2

1 H2 = 





0

0







1

0

2

2 H4 =













0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

0

0













1

0

1

0

H2

N

= 





N

N

H

H









N

N

H

H

2

6 H64 = ...

Trong ®ã HN lµ ma trËn ®¶o cña HN .

Mét ký hiÖu Walsh (mét m· nhËn d¹ng Walsh) lµ mét hµng cña ma

trËn H64 nãi trªn.

Thêi h¹n mét ký hiÖu Walsh lµ s 208,33µs

4800

1

=

Thêi h¹n mét chip Walsh lµ 3,255µs

64

208,33

=

T¹i kªnh híng ®i, m· hµm Walsh ®îc sö dông ®Ó t¸ch dêi tÝn hiÖu ®a

truy nhËp gi÷a nh÷ng ngêi sö dông trong cïng mét «. T¹i kªnh híng vÒ,

tÊt c¶ c¸c m· hµm Walsh ®îc ®ång bé trong cïng mét « vµ t¬ng quan lÉn

nhau. Theo bèn bíc sau:

§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn §×nh Trung – KTVT B K37

- 46 -

Ch¬ngIII: KiÕn tróc ph©n tÇng hÖ thèng th«ng tin di ®éng tÕ bµ CDMA

1. D÷ liÖu ®Çu vµo ( vÝ dô tÝn hiÖu tho¹i sè) ®îc ghÐp víi mét

m· hµm Walsh trùc giao.

2. D÷ liÖu ®îc tr¶i phæ b»ng m· PN dÉn ®êng vµ ®îc ph¸t

trªn mét sãng mang.

3. T¹i ®Çu thu, sau khi t¸ch sãng mang, tÝn hiÖu ®îc nh©n víi

m· PN ®ång bé.

4. Sau ®ã tÝn hiÖu gèc ®îc thu vÒ b»ng c¸ch ®ång bé víi m·

hµm Walsh.

Qu¸ tr×nh trªn ®îc m« t¶ b»ng h×nh vÏ sau:

3.2.1 C¸c kªnh CDMA tuyÕn xuèng

§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn §×nh Trung – KTVT B K37

- 47 -

∫

M· PN

Cos(2t) Walsh i

LÊy mÉu

H×nh 3.2.b ThiÕt lËp kªnh b»ng m· Walsh (h­íng thu)

Cos(2t)

Walsh 1

Walsh N

M· PN

M· PN .

User 1 , s

1

(t)

User N , s

N

(t)

H×nh 3.2.a ThiÕt lËp kªnh b»ng m· Walsh (h­íng ph¸t)

Ch¬ngIII: KiÕn tróc ph©n tÇng hÖ thèng th«ng tin di ®éng tÕ bµ CDMA

Kªnh híng xuèng bao gåm 64 kªnh: 1 kªnh dÉn ®êng (pilot), 1 kªnh

®ång bé, mét sè kªnh lu lîng (max=55) vµ mét sè kªnh nh¾n tin (max=7)

®îc chØ ra nh h×nh vÏ 3.3

H×nh 3.3 Kªnh CDMA híng xuèng ph¸t ®i ë tr¹m gèc.

Trong s¬ ®å cÊu tróc kªnh CDMA cã 64 kªnh dïng chung ®ång thêi

gi¶i tÇn sè 1,23 MHz, c¸c kªnh ®ã ®îc ph©n biÖt víi nhau bëi m· nhËn

d¹ng Walsh. Mçi m· 64 chip trùc giao nhau ®Î cung cÊp bé nhËn d¹ng

®Æc chng duy nhÊt cho mçi kªnh híng xuèng vµ cung cÊp ký hiÖu ®iÒu

chÕ cho ®êng truyÒn híng lªn.

C¸c kªnh dÉn ®êng vµ kªnh ®ång bé phôc vô sù khëi t¹o cña MS. ë

tr¹ng th¸i chê, MS cÇn ®Õn c¸c kªnh nh¾n tin phôc vô viÖc truy cËp vµo

m¹ng ®Ó thiÕt lËp cuéc gäi. Tr¹m gèc dïng sù lÖch thêi gian (time ofset)

cña kªnh dÉn ®êng ®Ó lµm c¨n cø cho MS nhËn d¹ng kªnh híng xuèng

(cã 512 lÖch thêi gian kh¸c nhau). Mçi tr¹m gèc cã mét gi¸ trÞ lÖch thêi

gian. LÖch thêi gian ®îc dïng trong qu¸ tr×nh chuyÓn giao.

Cø mçi khi MS bËt nguån, th× hÖ kªnh ®ång bé cung cÊp cho MS c¸c

tin tøc ®Þnh thêi vµ tin tøc vÒ cÊu h×nh hÖ thèng. Kªnh ®ång bé còng dïng

mét m· tr¶i phæ PN víi cïng lÖch thêi gian nh kªnh dÉn ®êng vµ khung

kªnh ®ång bé (1200bit/s) cã ®é dµi b»ng chuçi PN ®îc dïng. Trªn kªnh

®ång bé cßn cã tin tøc vÒ tèc ®é kªnh nh¾n tin vµ lÖch thêi gian cña chuçi

PN dÉn ®êng. Tr¹m gèc dïng kªnh nh¾n tin ®Ó göi tin tøc mµo ®Çu vµ tin

tøc nhËn d¹ng thuª bao. Mét khi MS ®· cã ®îc tin tøc tõ kªnh ®ång bé,

§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn §×nh Trung – KTVT B K37

- 48 -

Kªnh h­íng xuèng

1,23 MHz

Kªnh

dÉn

®­êng

Kªnh

®ång

bé

Kªnh

nh¾n

tin 1

Kªnh

nh¾n

tin 7

Kªnh

l­u l­îng

1

Kªnh

l­u l­îng

N

Kªnh

l­u l­îng

55

… .... ..

§iÒu khiÓn

D÷ liÖu c«ng suÊt MS

W

0

W

32

W

1

W

7

W

8

W

63

Wi

: M· hµm Walsh víi i =0÷ 63