Tài liệu Những mối tương quan chung giữa công nghệ CDMA2000 và WCDMA

Những mối tương quan chung giữa công nghệ CDMA2000 và WCDMA (Tiếp theo kỳ I tháng 6/2007 ) Những công nghệ mới và tiến hóa được hỗ trợ bởi các tiêu chuẩn CDMA2000 và WCDMA Như đã nói ở trên, những dòng CDMA2000 và WCDMA chia sẻ nhiều công nghệ cơ bản tương tự được phát triển lúc đầu cho cdmaOne. Khi các tiêu chuẩn CDMA2000 và WCDMA tiến hóa, chúng tiếp tục chia sẻ càng nhiều phát minh và cải tiến hơn cho những công nghệ này. Phần này sẽ thảo luận những công nghệ mới hơn được phát triển sau cdmaOne và được chia sẻ bởi các tiêu chuẩn CDMA2000 và WCDMA. 3GPP đã phát triển dòng tiêu chuẩn WCDMA trong khi 3GPP2 phát triển dòng tiêu chuẩn CDMA2000. Cả hai đề án CDMA2000 và WCDMA được ITU chấp nhận là nền tảng của một dòng tiêu chuẩn toàn cầu và thống nhất của Viễn thông Di động Quốc tế -2000 (IMT – 2000). Tiêu chuẩn kỹ thuật của IMT – 2000 được thiết kế để cung cấp những dịch vụ di động 3G tiên tiến như dịch vụ dữ liệu tốc độ cao, những ứng dụng video và các ứng dụng đa phương tiện giàu tính năng khác. Sau đó, tiêu chuẩn IMT – 2000 đã chấp nhận 5 phương thức khác nhau, 3 trong số đó dựa trên công nghệ CDMA. 5 phương thức của IMT-2000 là: IMT-2000 Trải phổ trực tiếp (WCDMA), IMT-2000 CDMA đa sóng mang (cdma2000), IMT-2000 CDMA TDD (TDCDMA và TD-SCDMA), IMT-2000 CDMA đơn sóng mang (UWC-136) và IMT-2000 FDMA/TDMA (DECT). Hình 5. Các giao diện vô tuyến mặt đất của IMT -2000 Những tương đồng chủ yếu giữa CDMA2000 1X và WCDMA Những tương đồng giữa CDMA2000 1X và WCDMA. Release 99 được giới thiệu trong bảng 2. Một lần nữa, so sánh này chỉ xem xét những khái niệm lõi cơ bản của mỗi giao diện vô tuyến CDMA và không bao gồm tất cả chi tiết và bộ thông số, điển hình phân biệt các hệ thống được những cơ quan lập tiêu chuẩn khác nhau định nghĩa. Các tiêu chuẩn CDMA2000 và WCDMA gồm danh sách không đầy đủ sau đây của các công nghệ tiến hóa mới quan trọng để nâng cao năng suất của cả hai tiêu chuẩn này: Bảng 2. Những điểm tương đồng giữa CDMA2000 1X và WCDMA Tính năng Mã số trực giao chiều dài thay đổi liên kết xuôi Mã số trực giao chiều dài thay đổi liên kết ngược Trải phổ phức hợp liên kết ngược Điều khiển công suất liên kết xuôi nhanh CDMA2000 1X Mã số Walsh chiều dài thay đổi dùng để ghép các kênh liên kết xuôi (SF=256 đến SF=4) Mã số Walsh chiều dài thay đổi dùng để ghép các kênh liên kết ngược bằng một thiết bị di động Nhân phức hợp của nhánh I và Q với mã số PN WCDMA Kỹ thuật tương tự - Điều khiển nhanh công suất vòng kín - Điều khiển điểm tập hợp dựa trên chất lượng - Tốc độ bit điều khiển công suất là 800Hz - Các tốc độ bit điều khiển công suất khác được hỗ trợ Các kênh cấu hình tốc độ dữ liệu Nhắn tin liên kết xuôi sự kiện kép Mạng xác định tốc độ dữ liệu tùy thuộc vào các điều kiện ứng dụng và kênh vô tuyến Kênh chỉ thị nhắn tin nhanh để tiết kiệm công suất của thiết bị di động + nhắn tin gửi trên kênh nhắn tin - Liên kết ngược gồm các kênh điều khiển và dữ liệu Kỹ thuật tương tự trừ những khác biệt nhỏ: - Tốc độ điều khiển công suất là 1500Hz Kỹ thuật tương tự Cấu trúc kênh liên kết ngược Điều khiển liên kết ngược Truy cập ngẫu nhiên chế độ đặt trước - Giải điều chế trực giao và đồng bộ - Điều khiển công suất RL Di động phát yêu cầu truy cập ngắn và trạm gốc cho phép sử dụng kênh vào một lúc để tránh va chạm với các di động khác. Kỹ thuật tương tự Kỹ thuật tương tự Kỹ thuật tương tự Kỹ thuật tương tự trừ những khác biệt nhỏ: DPCCH cũng gồm những bit dạng truyền tải. Kỹ thuật tương tự Kỹ thuật tương tự Một số những tiến hóa mới này là thiết yếu cho các hoạt động của các tiêu chuẩn CDMA2000 1X và WCDMA release 99 được miêu tả dưới đây. Các mã số trực giao có chiều dài thay đổi Cả hai tiêu chuẩn CDMA2000 1X VÀ WCDMA đều được thiết kế để phục vụ người dùng thoại và dữ liệu. Việc truyền những gói dữ liệu có thể thực hiện bằng cách dùng những tốc độ dữ liệu tương đối thấp vào khoảng 8kbit/s. Việc truyền những gói dữ liệu chủ yếu dùng một tốc độ càng cao càng tốt tùy theo các điều kiện kênh, để giảm thiểu độ chờ. Thay đổi chiều dài của mã trực giao làm thay đổi thực sự hệ số trải phổ và do đó làm thay đổi tốc độ dữ liệu của kênh vô tuyến CDMA. Vì tốc độ mã trực giao thường là cố định, có thể nói rằng những mã số ngắn hơn cho phép những tốc độ dữ liệu cao hơn. Nếu những điều kiện của kênh là tốt, liên kết vô tuyến có thể hỗ trợ một tốc độ dữ liệu cao hơn, được cung cấp bằng chuyển mạch sang một mã trực giao ngắn hơn. Tuy nhiên, chỉ định một mã số ngắn nào đó làm cho những mã số dài hơn ở dưới chúng trong cây mã lập kênh không trực giao (không dùng được). Do đó, phân bổ và khả năng sử dụng tất cả mã phải được theo dõi và tối ưu hóa mạnh mẽ. Hình 6. Các mã phân kênh trực giao có chiều dài thay đổi QUALCOMM đã phát triển những kỹ thuật phân bố cơ bản cho phép sử dụng hiệu quả những mã trực giao có chiều dài thay đổi. Những mã số này là một tính năng trong cả hai tiêu chuẩn CDMA2000 và WCDMA. Điều này đặc biệt quan trọng để quản lý các dịch vụ hỗn hợp thoại và dữ liệu. Khi những dịch vụ không phải thoại trở thành một dòng doanh thu quan trọng đối với những nhà khai thác, quản lý toàn bộ mạng thoại cũng trở nên quan trọng để cung cấp một hiệu quả sử dụng hài lòng. Trải phổ phức hợp liên kết ngược Vì các thiết bị di động CDMA2000 và WCDMA truyền nhiều kênh cùng một lúc với các mã trực giao khác nhau, những kênh mã này có thể gây nhiễu với nhau khi giao thoa “pha” nhận được bởi một trạm gốc không được lý tưởng. Qualcomm đưa ra một kỹ thuật trải phức tạp sử dụng nhân phức tạp các nhánh I và Q với những mã số PN để làm giảm nhiễu sinh ra khi các mã trực giao khác nhau được giải điều chế với một tham khảo pha của máy thu không - lý tưởng. Mô hình trải phổ phức hợp này rất khác với dạng trải phổ trước đó và dạng điều chế được sử dụng trong các hệ thống thông tin vô tuyến và được chỉ ra trong Hình 7. Không có trải phổ và mã hóa phức tạp, các tín hiệu I và Q sẽ bị lọc trực tiếp và được đưa vào bộ điều chế I/Q. Hình 7. Cấu trúc phân kênh liên kết ngược với trải phổ phức hợp Nhắn tin liên kết xuôi Để bảo vệ tuổi thọ pin, thiết bị di động “ngủ” (ở trong chế độ tắt máy) theo chu kỳ trong những khoảng thời gian ngắn (khoảng vài giây) cho đến lúc chúng phải “thức dậy” và nghe bản tin mạng để xem có cần nhận và xử lý một cuộc gọi nào hay không. Trong những hệ thống cdmaOne, mỗi thiết bị di động đã “thức dậy” để nghe nhắn tin trong lúc khe nhắn tin đã được chỉ định cho nó. Nhắn tin có thể đã báo tin cho thiết bị di động rằng nó đã nhận được một cuộc gọi. Sau mỗi chu trình khe nhắn tin, thiết bị di động sẽ trở lại chế độ”ngủ” của nó để bảo toàn công suất pin. QUALCOMM đã phát triển một cải tiến cho nhắn tin liên kết xuôi để gửi một dấu hiện ngắn (ví dụ 1 - 2 bit) để làm cho thiết bị di động phải thức dậy để nghe một nhắn tin hoặc tiếp tục “ngủ”. Tiết kiệm công suất pin được thực hiện nhờ tính năng bổ sung này. Nhắn tin liên kết xuôi là thông thường cho tất cả giao diện vô tuyến kiểu di động, gồm cả CDMA2000 và WCDMA. Đối với người tiêu dùng lợi ích là thời gian nói lâu hơn và ít lần sạc pin ít thường xuyên hơn. Những đặc điểm độc lập của CDMA2000 1X và WCDMA Những đặc điểm này ảnh hưởng đến thực hiện hệ thống, thông số của hệ thống và có thể ảnh hưởng đến những đặc điểm về năng suất. Tuy nhiên, dù có khác biệt, mỗi hệ thống phải bao gồm nhiều công nghệ cơ bản chung (Bảng 3) Bảng 3: Những đặc điểm độc lập của CDMA2000 1X và WCDMA Tính năng Đồng bộ hóa mạng CDMA2000 1X (IS-2000 Revision 0/A) 1,25 MHz (1X) hoặc 5MHz (3X) Trải phổ trực tiếp hoặc đa sóng mang 1,2288 Mchip/s (1X) hoặc 3,6864 Mchip/s (3X) Đồng bộ Mạng lõi ANSI-41 Băng thông danh định Cấu hình kênh tần số vô tuyến Tốc độ chip WCDMA (WCDMA Release 99) 5MHz Trải phổ trực tiếp 3,84 Mchip/s Không đồng bộ hoặc đồng bộ GSM- MAP Băng thông danh định Tiêu chuẩn CDMA2000 đã được thiết kế để được vận hành với một băng thông là 1,25 MHz tương tự như cdmaOne, trong khi WCDMA được thiết kế để vận hành trong một kênh 5 MHz. Tuy nhiên, điều này không ảnh hưởng đến năng suất tổng cộng của hệ thống và cả 2 công nghệ đều cung cấp những dung lượng tương tự khi được chuẩn hóa trong những băng thông tương tự. Ngoài việc sử dụng kỹ thuật băng tần trải phổ dãy trực tiếp, các hệ thống CDMA2000 còn có thể chỉ định ba sóng mang 1,25 MHz cho một băng thông 5 MHz (3X). Trong kỹ thuật này, nhiều sóng CDMA2000 trải phổ trực tiếp (sóng mang 1,25 MHz) được kết hợp lại để tạo ra một tín hiệu CDMA giải rộng hỗn hợp (5MHz). Phân biệt sóng mang điển hình là 1,25 MHz. Cách tiếp cận nhiều sóng mang tương tự này có thể được dùng để chỉ định đến 15 sóng mang CDMA2000 trong một băng thông 20MHz. Hình 8. Băng thông danh định, tốc độ chip và cấu hình kênh Tốc độ chip Vì băng thông danh định của WCDMA (5MHz) rộng hơn CDMA2000 (1,25MHz), tốc độ chip tương ứng cũng cao hơn. Tốc độ chip của WCDMA được chọn là 3,84 Mchip/s trong khi CDMA2000 dùng 1,2288 Mchip/s để giúp thực hiện tương thích ngược với các hệ thống cdmaOne. Đồng bộ hóa mạng Các mạng cdmaOne và CDMA2000 đều được đồng bộ hóa, nghĩa là tất cả trạm gốc đều có một định thời (Timing) chung. Cách dễ nhất để đồng bộ hóa các trạm gốc là dùng một hệ thống định thời dựa trên vệ tinh như GPS (vệ tinh định vị toàn cầu). WCDMA cho phép các trạm gốc của nó hoạt động không đồng bộ, độc lập với yêu cầu định thời GPS, mặc dù những hệ thống này cũng có lựa chọn bao gồm định thời đồng bộ. Bộ mã hoá tiếng nói Thiết bị CDMA tiếp tục duy trì tính tương thích ngược với những thiết bị cdmaOne hiện có bằng cách dùng một bộ mã hoá có tốc độ thay đổi (1/8, ¼, ½ , 1) nâng cao dữ liệu để biến đổi tiếng nói thành những tín hiệu truyền thông. Để duy trì tính tương thích ngược với các bộ mã hoá tiếng nói GSM, thiết bị WCDMA dùng một bộ mã hoá tiếng nói dạng tắt/ mở (on/off) . Mạng lõi Giống như các hệ thống có trước như AMPS, TDMA, và cdmaOne, CDMA2000 tiếp tục giao tiếp với mạng lõi ANSI-41, cộng thêm khả năng giao diện với mạng lõi GSM_MAP và IP. WCDMA chỉ giao diện với các mạng lõi GSM-MAP vì nó được thiết kế để làm tiến hóa các mạng GSM mặc dù một bộ tiêu chuẩn đã được phát triển để cho phép WCDMA dùng mạng lõi ANSI-41 và CDMA2000 dùng mạng lõi GSM-MAP đã không được triển khai thuơng mại. Mạng lõi CDMA2000 gồm 2 phần, một phần giao diện với các mạng bên ngoài như PSTN và một phần giao diện với mạng IP. Phần giao diện với PSTN hỗ trợ những thông điệp và giao thức được định nghĩa trong tiêu chuẩn IS-41. Phần giao diện với mạng IP hỗ trợ tiêu chuẩn mạng IP vô tuyến IS-835, và còn được gọi là mạng lõi gói (PCN). Lê Sum (theo Qualcomm) (Còn tiếp)