CHƯƠNG II: CÁC VẦN ĐỀ CƠ BẢN TRONG MẠNG WCDMA
2.2. Các quá trình xủ lý tín hiệu trong hệ thống WCDMA
Các quá trình xử lý tín hiệu trong hệ thống WCDMA và chức năng của các quá trình như sau:
• Source coding: giúp tăng hiệu suất truyền tin.
• Channel coding & interleaving: giúp tăng độ tin cậy trong quá trình truyền tin.
• Trải phổ: giúp tăng khả năng chống nhiễu.
• Modulation: giúp chuyển tín hiệu từ digital thành tín hiệu analog.
Chi tiết cụ thể của từng quá trình như sau:
2.2.1. Mã hóa nguồn
Trong hệ thống WCDMA sử dụng bộ mã hóa là AMR (Adaptive Multirate) dùng cho việc mã hóa tiếng nói. AMR có thể thay đổi theo 8 tốc độ bitrate để phù hợp với các trường hợp cụ thể.
Tốc độ bitrate của AMR được thay đổi bởi RAN dựa trên việc cân bằng giữa tải của hệ
thống và chất lượng thoại mong muốn. Ví dụ như khi có propagation nhỏ ta có thể nâng cao tốc độ bitrate AMR để tăng chất lượng thoại trong khi nếu có propagation lớn ta có thể giảm tốc độ bitrate để đảm bảo quá trình truyền tin được thông suốt.
CODEC Bit rate (Kbps)
AMR_12.20 12.20 (GSM EFR)
AMR_10.20 10.2 AMR_7.95 7.95 AMR_7.40 7.40 AMR_6.70 6.70 AMR_5.90 5.90 AMR_5.15 5.15 AMR_4.75 4.75 Table 2: Các tốc độ bit rate của AMR
Đối với các dịch vụ video WCDMA sử dụng codec H.324 bao gồm có video codec, speech codec và data protocol.
Trong quá trình này bộ thu sẽ đo đạc chất lượng tín hiệu vô tuyến và phải gửi lại cho bên phát hoặc là chất lượng tín hiệu thu được hoặc là codec mode mà bộ phát nên sử dụng để
truyền frame tiếp theo. Việc trao đổi này cần diễn ra nhanh nhất có thể để đảm bảo độ trễ chấp nhận được cho quá trình truyền tín hiệu.
2.2.2. Mã hóa khối
Trong quá trình truyền tin có rất nhiều nhiễu sinh ra. Để đảm bảo tính tin cậy của quá trình truyền tin hệ thống sẽ thực hiện channel coding để loại bỏ các ảnh hưởng này. Channel coding gồm có block coding, channel coding và interleaving.
Block coding được sử dụng để kiểm tra xem liệu có lỗi nào còn tồn tại sau quá trình sửa lỗi. Phương pháp thường được sử dụng trong block coding là CRC.
CRC (Cyclic Redundancy Check) là việc mà bộ mã hóa sẽ thêm một vài bít thừa vào trong đoạn tín hiệu cần truyền và bộ giải mã sẽ sử dụng các bit này để xác định liệu có lỗi xảy
ra trong quá trình truyền và chưa sửa được hay không.
Việc thêm các bít CRC được hoàn thành trước giai đoạn channel coding ở phía phát và việc kiểm tra CRC được hoàn thành ở sau giai đoạn channel decoding ở phía thu.
2.2.3. Mã hóa kênh
Mã đường truyền có tác dụng làm tăng khả năng sửa lỗi bit nếu trong quá trình truyền có xảy ra lỗi. Bên cạnh đó nó cũng làm tăng thời gian trễ của quá trình truyền tin.
UTRAN sử dụng 2 loại mã đường truyền là mã xoắn và mã turbo. Cả hai loại mã trên đều dựa trên ý tưởng là thêm một đoạn bit thừa vào trong dòng bit.
• Mã xoắn: Có rất nhiều bít thừa sẽ được thêm vào tín hiệu ban đầu. Khi có lỗi bít xảy ra bên thu sẽ sử dụng các bít thừa này làm cơ sở để khôi phục lại tín hiệu ban đầu. Mã xoắn thường được sử dụng với các trường hợp yêu cầu thời gian trễ thấp. Các đoạn bít dư thừa cần phải cung cấp đầy đủ thông tin cho quá trình khôi phục dữ liệu.
• Mã turbo: Rất hiệu quả đối với các tín hiệu đòi hỏi có tốc độ bit cao. Tuy nhiên hiệu quả giảm xuống rõ rệt khi thực hiện mã turbo với các dòng dữ liệu có tốc độ bit thấp.
Cả 2 loại mã turbo và mã xoắn đều được sử dụng trong UTRAN. Để quyết định xem sử dụng bộ coding nào thì các bộ giải mã kênh (cả xoắn và turbo) đều thực hiện việc sửa càng nhiều lỗi càng tốt. Bộ CRC sẽ thực hiện việc đánh giá xem bộ coding nào là phù hợp để sử dụng cho từng trường hợp.
2.2.4. Trải phổ
Trải phổ làm tăng bandwidth của tín hiệu lên so với lượng bandwidth cần thiết để truyền tín hiệu đó. Trong UTRAN quá trình Trải phổ bao gồm 02 bước là: channelization và scrambling.
• Channelization được thực hiện bằng cách chuyển tất cả các symbol sang chip (theo đó sẽ làm tăng bandwidth của tín hiệu). Số lượng chip trong một symbol được gọi là Trải phổ Factor (SF). Quá trình này sử dụng mã OVSF (Orthogonal Variable Trải phổ Factor) là một loại mã trực giao nên trong mỗi trường lý tưởng sẽ không gây nhiễu lên nhau. Mã OVSF sẽ giúp phân biệt các kênh vật lý riêng từ cùng một nguồn. Đối với Uplink thì OVSF phân biệt các kênh vật lý khác nhau từ cùng một UE. Đối với downlink thì OVSF giúp phân biệt các kênh vật lý khác nhau từ cùng một cell. Đối với các tín hiệu voice
dùng AMR thì downlink có SF là 128. Điều này đồng nghĩa với việc có tối đã 128 kênh thoại có thể được sử dụng trên 1 sóng mang WCDMA.
• Scrambling là quá trình phân biệt các tín hiệu từ các nguồn khác nhau. Đối với uplink thì scrambling được dùng để phân biệt các cell khác nhau, đối với uplink thì scrambling được dùng để phân biệt các UE khác nhau trên cùng một sóng mang. UMTS sử dụng mã GOLD làm scrambling code. Trong 3GPP có 64 Primary Scrambling Code-group. Trong mỗi code-group có 8 Primary Scrambling Code.