Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng

TS-OFDM, như được minh họa trong hình 4.34. Điều này có thể được xem như ghép kênh theo thời gian của dữ liệu kênh truyền tải và báo hiệu điều khiển L1/L2 và duy trì thuộc tính đơn sóng mang của truyền dẫn đường lên. Như đã biết, cần chú ý rằng khi đầu cuối di động đã có tài nguyên đường lên rồi, không cần phát yêu cầu scheduling rõ ràng như phần của báo hiệu điều khiển L1/L2. Do đó, điều khiển L1/L2 chỉ bao gồm CQI và báo nhận hybrid-ARQ. Cũng cần chú ý rằng, mạng nhận biết đầy đủ truyền dẫn báo hiệu điều khiển L1/L2 từ một đầu cuối di động nào đó: • CQI được phát đều đặn, trong những khoảng thời gian xác định trước được biết bởi hệ thống mạng. GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm96 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng • Báo nhận Hybrid-ARQ được phát ở những khoảng thời gian cụ thể hợp lý liên quan đến truyền dẫn đường xuống tương ứng (DL-SCH). Do đó, mạng có thể trích phần kênh truyền tải và phần kênh điều khiển L1/L2 ở phía thu một cách chính xác trước khi áp dụng giải mã riêng biệt mỗi mẫu thông tin. Hình 4.35 Kiến trúc tài nguyên được sử dụng cho báo hiệu điều khiển L1/L2 đường lên trong trường hợp không truyền dẫn đồng thời UL-SCH. Nếu đầu cuối di động không được ấn định một tài nguyên đường lên cho truyền dẫn UL-SCH, thông tin điều khiển L1/L2 (CQI, báo nhận hybrid-ARQ, và yêu cầu scheduling) được phát thay thế trong tài nguyên đường lên được ấn định riêng cho điều khiển L1/L2. Như được minh họa trong hình 4.35, các tài nguyên này được đặt ở rìa của toàn bộ băng thông hệ thống có giá trị. Mỗi tài nguyên bao gồm 12 sóng mang con (một khối tài nguyên) trong phạm vi mỗi khe của khung con đường lên. Để cung cấp việc phân tập tần số, các tài nguyên tần số này thì nhảy tần trên đường biên giới của khe, đó là một tài nguyên điều khiển L1/L2 bao gồm 12 sóng mang con ở phần phía trên của phổ trong khe đầu tiên của khung con và một tài nguyên có kích thước như nhau ở phần thấp hơn của phổ trong suốt khe thời gian thứ hai của khung con hoặc ngược lại. Nếu nhiều tài nguyên hơn được cần cho báo hiệu điều khiển L1/L2 đường lên, chẳng hạn, trong trường hợp toàn bộ băng thông truyền dẫn rất lớn hỗ trợ một số lượng lớn người dùng, các khối tài nguyên thêm vào có thể được ấn định kế tiếp các khối tài nguyên đã được ấn định trước đó. GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm97 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng Các nguyên nhân cho việc đặt tài nguyên cho điều khiển L1/L2 ở rìa của toàn bộ phổ gồm hai phần: • Cùng với việc nhảy tần được mô tả bên trên, điều này sẽ tối đa hóa sự phân tập tần số được biết bởi báo hiệu điều khiển L1/L2 • Ấn định tài nguyên đường lên cho báo hiệu điều khiển ở các vị trí khác trong phổ , chẳng hạn không ở rìa, sẽ làm bị phân mảnh phổ đường lên, làm cho nó không có khả năng ấn định băng thông truyền dẫn rất rộng đến mỗi đầu cuối di động đơn và vẫn duy trì thuộc tính đơn sóng mang PAR thấp của truyền dẫn đường lên. 4.3.5 Định thời sớm đường lên (Uplink timing advance) Sơ đồ truyền dẫn đường lên LTE dựa trên DFTS-OFDM cho phép sự trực giao nội tế bào đường lên (uplink intra-cell orthogonality), nghĩa là truyền dẫn đường lên được nhận từ các đầu cuối di động khác nhau không gây ra nhiễu lẫn nhau tại đầu thu. Một yêu cầu cơ bản cho sự trực giao đường lên này để giữ là các tín hiệu được phát từ các đầu cuối di động khác nhau trong cùng khung con nhưng trong các tài nguyên tần số khác nhau với thời gian đến xấp xỉ được đồng chỉnh ở trạm gốc, hoặc đặc biệt hơn, với đồng chỉnh sai định thời thì tối đa là một thành phần của tiền tố tuần hoàn. Để đảm bảo điều này, LTE bao gồm một cơ chế được biết như định thời sớm. Về nguyên lý, điều này giống như điều khiển định thời truyền dẫn đường lên được thảo luận cho OFDM đường lên trong những chương trước. Về mặt ý nghĩa, định thời sớm là sự bù âm ở đầu cuối di động giữa khởi đầu của khung con đường xuống được nhận và khung con đường lên được phát. Bằng cách cài đặt bộ bù thích hợp cho mỗi đầu cuối di động, mạng có thể điều khiển định thời của các tín hiệu được nhận ở trạm gốc từ các đầu cuối di động. Về tính chất, các đầu cuối di động ở xa trạm gốc sẽ gặp phải trễ truyền lớn hơn và do đó cần bắt đầu truyền dẫn đường lên của chúng sớm hơn một chút, so với đầu cuối di động ở gần trạm gốc, như được minh họa trong hình 4.36. Trong ví dụ này, đầu cuối di động đầu tiên (MT-1) được đặt gần trạm gốc và chịu trễ truyền nhỏ, TP,1. Do đó, với đầu cuối di động này, một giá trị nhỏ của độ GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm98 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng bù định thời sớm TA,1 đủ để bù đắp trễ truyền và đảm bảo định thời chính xác ở trạm gốc. Mặt khác, giá trị lớn hơn của định thời sớm được yêu cầu cho đầu cuối di động thứ 2 (MT-2), nó được đặt ở khoảng cách lớn hơn từ trạm gốc và do đó chịu trễ truyền lớn hơn. Giá trị định thời sớm cho mỗi đầu cuối di động được xác định bởi mạng dựa trên phép đo trên truyền dẫn đường lên tương ứng. Do đó, khi một đầu cuối di động thực hiện truyền dẫn dữ liệu đường lên, dữ liệu này có thể được sử dụng bởi trạm gốc thu để đánh giá định thời thu đường lên và do đó là nguồn cho các điều khiển định thời sớm. Chú ý rằng bất kỳ truyền dẫn đường lên nào cũng có thể được sử dụng cho đánh giá định thời. Ví dụ, mạng có thể lợi dụng các truyền dẫn đều đặn của các báo cáo chất lượng kênh trong đường lên cho đánh giá định thời khi vắng mặt truyền dẫn dữ liệu từ một đầu cuối di động riêng biệt. Trong cách này, đầu cuối di động có thể lập tức khởi động lại truyền dẫn dữ liệu trực giao đường lên mà không cần giai đoạn hiệu chỉnh định thời. Dựa trên các đo đạc đường lên, mạng xác định chính xác định thời được yêu cầu cho mỗi đầu cuối. Nếu định thời của một đầu cuối riêng biệt cần sự chính xác, mạng phát ra một lệnh định thời sớm cho đầu cuối di động riêng biệt này, chỉ thị cho nó đến chậm hoặc sớm định thời của nó liên quan với định thời đường lên hiện tại. Thông thường, các lệnh định thời sớm đến một đầu cuối di động được phát một cách tương đối không thường xuyên, chẳng hạn một hoặc vài lần trên một giây. Nếu đầu cuối di động không phát bất kỳ thứ gì trên đường lên trong một thời gian dài hơn, không có truyền dẫn đường lên nào được thực hiện. Trong trường hợp đó, hiệu chỉnh thời gian đường lên có thể bị mất và việc khởi động lại truyền dẫn dữ liệu phải được đi trước bởi một pha hiệu chỉnh lại định thời sử dụng truy cập ngẫu nhiên, như được mô tả trong chương tiếp theo để phục hồi lại hiệu chỉnh thời gian đường lên. GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm99 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng Hình 4.36 Đề xuất định thời đường lên GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm100 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng CHƯƠNG 5 CÁC THỦ TỤC TRUY CẬP LTE Những chương trước đã mô tả các sơ đồ (scheme) truyền dẫn đường lên (uplink) và đường xuống (downlink) LTE. Tuy nhiên, trước khi truyền dữ liệu, các đầu cuối di động cần phải kết nối đến hệ thống mạng. Trong chương này sẽ mô tả các thủ tục cần thiết cho một đầu cuối có thể truy cập vào mạng dựa trên LTE. 5.1 Dò tìm tế bào (cell search) Dò tìm cell là một thủ tục bằng cách đó đầu cuối tìm được một cell có khả năng kết nối đến. Như một phần của thủ tục dò tìm cell, đầu cuối thu được nhận dạng của cell và đánh giá định thời khung của cell được nhận dạng. Ngoài ra, thủ tục dò tìm cell cũng cung cấp việc đánh giá các thông số cần thiết cho việc tiếp nhận thông tin hệ thống trên kênh quảng bá (broadcast), bao gồm các thông số còn lại được yêu cầu cho truy cập hệ thống. Để tránh việc lập kế hoạch cell bị phức tạp thì số lượng nhận dạng cell lớp vật lý cần phải đủ lớn. Như được đề cập trong chương 4, LTE hỗ trợ 510 nhận dạng cell khác nhau, được chia thành 170 nhóm nhận dạng cell, với ba nhận dạng cho mỗi nhóm. Để giảm sự phức tạp khi dò tìm cell, dò tìm cell cho LTE thường được thực hiện qua nhiều bước, tương tự như thủ tục dò tìm cell ba bước của WCDMA. Để trợ giúp cho các đầu cuối trong thủ tục này, LTE cung cấp 1 tín hiệu đồng bộ sơ cấp (Primary Synchronization signal) và 1 tín hiệu đồng bộ thứ cấp (secondary synchronization signal) trên đường xuống. Các tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp là các dãy số đặc biệt, được chèn vào hai ký tự OFDM cuối cùng của khe thời gian đầu tiên của khung phụ (subframe) 0 và 5 như được minh họa trong hình 5.1. Ngoài những tín hiệu đồng bộ, thủ tục dò tìm cell cũng có thể khai thác các tín hiệu tham khảo như một phần trong hoạt động của nó. 5.1.1 Thủ tục dò tìm cell (cell search) Trong bước đầu tiên của thủ tục dò tìm cell, đầu cuối di động sử dụng tín hiệu đồng bộ sơ cấp để tìm định thời trên một cơ sở 5 ms. Lưu ý rằng tín hiệu đồng bộ sơ cấp được phát hai lần trên mỗi khung. Lý do là để đơn giản hóa việc chuyển giao từ các công nghệ truy cập vô tuyến khác như GSM đến LTE. Do đó, tín hiệu đồng bộ sơ cấp chỉ có thể cung cấp định thời khung với khoảng 5ms không rõ ràng. Việc thực thi của thuật toán đánh giá là đặc trưng của nhà khai thác, nhưng một khả năng là để thực hiện lọc thích ứng giữa tín hiệu thu được và các chuỗi được dành riêng cho tín hiệu đồng bộ sơ cấp. Khi đầu ra của bộ lọc thích GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm101 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng ứng đạt đến giá trị tối đa của nó, đầu cuối có thể tìm được định thời trên 1 cơ sở 5 ms. Bước đầu tiên của cũng có thể được sử dụng để chặn tần số bộ dao động cục bộ của đầu cuối di động đến tần số sóng mang trạm gốc. Việc chặn tần số dao động cục bộ đến tần số trạm gốc làm nới lỏng các yêu cầu chính xác trên bộ dao động của thiết bị đầu cuối di động, kết quả là giảm được chi phí. Đối với các nguyên nhân được thảo luận dưới đây, có ba chuỗi khác nhau có thể được sử dụng như tín hiệu đồng bộ sơ cấp. Có một phép ánh xạ (mapping) một - một (one-to-one) giữa mỗi chuỗi trong ba chuỗi này với nhận dạng cell trong cùng 1 nhóm nhận dạng cell. Do đó, sau bước đầu tiên, đầu cuối đã tìm được nhận dạng trong nhóm nhận dạng cell. Hơn nữa, khi có một phép ánh xạ một - một giữa mỗi nhận dạng trong nhóm nhận dạng cell và mỗi chuỗi trong ba chuỗi trực giao được sử dụng khi tạo tín hiệu tham khảo theo như mô tả trong chương 4, đầu cuối cũng thu được nhận biết từng phần về cấu trúc tín hiệu tham khảo trong bước này. Tuy nhiên, thiết bị đầu cuối vẫn chưa biết được nhóm nhận dạng tế bào sau bước này. Trong bước tiếp theo, đầu cuối dò tìm nhóm nhận dạng cell và xác định định thời khung. Điều này được thực hiện bởi việc theo dõi các cặp khe thời gian mà ở đó các tín hiệu đồng bộ thứ cấp được phát. Về cơ bản, nếu (s1, s2) là một cặp chuỗi hợp lệ, ở đó s1 và s2 lần lượt tương ứng với tín hiệu đồng bộ thứ cấp trong khung phụ 0 và 5, cặp ngược lại (s2, s1) thì không phải là một cặp chuỗi có giá trị. Bằng cách lợi dụng tính chất này, đầu cuối có thể phân giải định thời 5 ms có được từ bước đầu tiên trong thủ tục dò tìm cell và xác định được định thời khung. Hơn nữa, khi sự kết hợp (s1, s2) đại diện cho các nhóm nhận dạng cell, nhóm nhận dạng cell cũng thu được từ bước thứ hai của thủ tục dò tìm cell. Từ nhóm nhận dạng cell, đầu cuối cũng thu được những tin tức về việc chuỗi giả-ngẫu nhiên nào được sử dụng cho việc tạo ra tín hiệu tham khảo trong cell. Một khi thủ tục dò tìm cell được hoàn thành, đầu cuối nhận thông tin hệ thống được quảng bá để có được các thông số còn lại, chẳng hạn như băng thông truyền dẫn được sử dụng trong cell. GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm102 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng Hình 5.1 Tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp 5.1.2 Cấu trúc thời gian/tần số của các tín hiệu đồng bộ Cấu trúc thời gian/tần số tổng quát vừa được mô tả vắn tắt bên trên và được minh họa trong hình 5.1. Như được thấy trong hình, các tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp được phát đi trong hai ký tự OFDM đến sau. Cấu trúc này đã được lựa chọn để cho phép xử lý kết hợp tín hiệu đồng bộ thứ cấp ở đầu cuối. Sau bước đầu tiên, tín hiệu đồng bộ sơ cấp được nhận biết và do đó có thể được sử dụng cho việc đánh giá kênh. Việc đánh giá kênh này sau đó có thể được sử dụng cho việc xử lý kết hợp tín hiệu nhận được trước bước thứ hai để cải thiện hiệu suất. Tuy nhiên, sự bố trí của các tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp gần nhau cũng ngụ ý rằng đầu cuối ở bước hai cần phải ước lượng được độ dài tiền tố chu trình dù có thể không chính xác. Nhưng đây là một hoạt động có độ phức tạp thấp. Trong nhiều trường hợp, định thời trong nhiều cell được đồng bộ để bắt đầu khung ở các cell lân cận trùng khớp nhau về mặt thời gian. Về mặt này một nguyên nhân là để cho phép hoạt động MBSFN. Tuy nhiên hoạt động đồng bộ cũng hàm ý rằng truyền dẫn của các tín hiệu đồng bộ sơ cấp trong các cell khác nhau xuất hiện ở cùng một thời điểm. Đánh giá kênh truyền dựa trên tín hiệu đồng bộ sơ cấp do đó sẽ phản hồi kênh ghép (composite channel) từ tất cả các cell nếu tín hiệu đồng bộ sơ cấp cùng được sử dụng trong tất cả các cell. Một cách hiển nhiên, việc giải điều chế kết hợp của tín hiệu đồng bộ thứ cấp thì khác nhau ở các cell khác nhau, một đánh giá kênh từ cell có liên quan được yêu cầu, không có đánh giá kênh ghép từ tất cả các cell. Do đó, LTE hỗ trợ nhiều chuỗi cho tín hiệu đồng bộ sơ cấp. Trong trường hợp thu nhận kết hợp trong các cell được triển khai GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm103 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng đồng bộ về thời gian, các cell lân cận có thể sử dụng các chuỗi đồng bộ sơ cấp khác nhau để làm nhẹ bớt vấn đề đánh giá kênh truyền được mô tả ở trên. Hơn nữa, như được mô tả bên trên, tín hiệu đồng bộ sơ cấp cũng mang theo phần nhận dạng cell. Hình 5.2 Việc phát tín hiệu đồng bộ trong miền tần số Từ một phối cảnh TDD (TDD perspective), việc định vị tín hiệu đồng bộ ở đoạn cuối của khe thời gian đầu tiên trong khung phụ (subframe), thay vì khe thứ hai, thì có lợi hơn khi nó mang lại ít hạn chế hơn trong việc tạo ra thời gian bảo vệ giữa đường lên và đường xuống. Nói cách khác, nếu các tín hiệu đồng bộ được đặt trong khe thời gian cuối cùng của khung phụ, sẽ không có khả năng để thu được thời gian bảo vệ được yêu cầu cho TDD bởi việc loại bỏ các ký tự OFDM đường xuống như được thảo luận trong chương 4. Cũng cần chú ý rằng, đối với hoạt động TDD, việc xác định các tín hiệu đồng bộ ngụ ý rằng khung phụ 0 và 5 luôn luôn là các khung phụ đường xuống. Khi bắt đầu thủ tục dò tìm cell, băng thông cell không cần thiết được nhận biết. Về nguyên tắc, việc dò tìm băng thông truyền dẫn có thể đã là một phần của thủ tục dò tìm cell. Tuy nhiên, điều này sẽ làm phức tạp toàn bộ thủ tục dò tìm cell, nó chỉ thích hợp để duy trì thủ tục dò tìm cell giống nhau mà không kể đến toàn bộ băng thông truyền dẫn cell. Khi đó đầu cuối có thể được thông báo về băng thông thực sự trong cell từ kênh quảng bá. Do đó, để duy trì cấu trúc miền tần số giống nhau cho các tín hiệu đồng bộ mà không kể đến băng thông hệ thống cell, các tín hiệu đồng bộ luôn luôn được phát bằng cách sử dụng 72 sóng mang phụ trung tâm, tương ứng với một băng thông khoảng 1 MHz. Hình 5.2 minh hoạ việc phát sinh các tín hiệu đồng bộ. 36 sóng mang phụ trên mỗi phía của sóng mang phụ DC trong miền tần số được dành riêng cho tín hiệu đồng bộ. Bằng cách sử dụng một IFFT, tín hiệu miền thời gian tương ứng có thể được tạo ra. Độ lớn của IFFT, cũng như số sóng mang phụ đặt thành 0 trong hình 5.2, phụ thuộc vào băng thông hệ thống. Các sóng mang phụ không được sử dụng cho truyền dẫn tín hiệu đồng bộ thì có thể được sử dụng cho truyền dẫn dữ liệu. GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm104 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng 5.1.3 Dò tìm cell ban đầu và kế cận Việc tìm một cell để kết nối đến sau khi đầu cuối bật nguồn rõ ràng là một việc quan trọng. Tuy nhiên, quan trọng tương đương là khả năng để nhận dạng các cell ứng cử cho sự chuyển giao như một phần của việc hỗ trợ tính di động, khi kết nối đầu cuối được di chuyển từ một cell này đến một cell khác. Hai tình huống này thường được xem như là việc dò tìm cell ban đầu và dò tìm cell kế cận. Đối với dò tìm cell ban đầu, đầu cuối thường không biết tần số sóng mang của các cell mà nó đang tìm. Để xử lý trường hợp này, đầu cuối cần dò tìm tần số sóng mang phù hợp, cơ bản bằng cách lặp lại thủ tục bên trên cho bất kỳ tần số sóng mang có khả năng được đưa ra bởi bộ quét tần số (frenquency raster). Hiển nhiên, điều này có thể thường làm gia tăng thời gian được yêu cầu cho việc dò tìm cell, nhưng các yêu cầu về thời gian dò tìm cho việc tìm kiếm cell ban đầu thường tương đối là thoải mái. Các phương pháp thực thi đặc biệt cũng có thể được sử dụng để làm giảm thời gian từ lúc bật nguồn đến khi một cell được tìm thấy. Chẳng hạn, đầu cuối có thể sử dụng bất kỳ thông tin bổ sung mà nó có và bắt đầu dò tìm trên cùng tần số sóng mang mà lần cuối cùng nó được kết nối đến. Mặt khác, dò tìm cell lân cận có các yêu cầu về thời gian khắt khe hơn. Việc dò tìm cell càng chậm, sẽ làm cho thiết bị đầu cuối càng mất nhiều thời gian hơn trước khi nó được chuyển giao tới một cell có chất lượng vô tuyến trung bình tốt hơn. Điều này hiển nhiên sẽ làm giảm giá trị toàn bộ hiệu suất phổ của hệ thống. Tuy nhiên, trong trường hợp chuyển giao tần số bên trong (intra-frequency handover), đầu cuối rõ ràng không cần tìm tần số sóng mang ở các cell lân cận. Ngoài việc bỏ qua việc dò tìm trên nhiều tần số sóng mang ra, việc dò tìm cell lân cận tần số bên trong có thể sử dụng các thủ tục giống như dò tìm cell ban đầu. Các phép đo cho mục đích chuyển giao cũng được yêu cầu khi đầu cuối đang nhận dữ liệu đường xuống từ mạng. Do đó, đầu cuối phải có khả năng thực hiện việc dò tìm cell lân cận cả trong những trường hợp này. Với việc dò tìm cell lân cận tần số bên trong, điều này không phải là vấn đề chính khi các cell ứng cử lân cận phát tần số giống với tần số mà đầu cuối vừa nhận dữ liệu ở trên. Việc nhận dữ liệu và dò tìm các cell lân cận là những chức năng băng gốc riêng biệt đơn giản, hoạt động trên các tín hiệu thu được giống nhau. Tuy nhiên, trường hợp chuyển giao tần số bên ngoài thì phức tạp hơn vì việc nhận dữ liệu và dò tìm cell lân cận cần được thực hiện ở các tần số khác nhau. Việc trang bị cho đầu cuối một mạch thu RF riêng biệt cho dò tìm cell lân cận thì không phải là 1 giải pháp hấn dẫn nếu xét về mặt độ phức tạp, mặc dù về nguyên lý là có thể. Do đó, các lổ hỗng khi truyền dẫn dữ liệu có thể được tạo ra, trong quá trình đầu cuối điều chỉnh lại đến một tần số khác khi thực hiện các mục đích GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm105 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng đo đạc tần số bên ngoài. Điều này được thực hiện với cách giống như cho HSPA, cụ thể bằng cách tránh scheduling đầu cuối trong một hoặc một nhiều khung phụ đường xuống. 5.2 Truy cập ngẫu nhiên Một yêu cầu cơ bản cho bất kỳ hệ thống tế bào nào là khả năng cho phép đầu cuối yêu cầu thiết lập một kết nối. Điều này thường được biết đến như là truy cập ngẫu nhiên và nó phục vụ hai mục đích chính trong LTE, đó là việc thiết lập đồng bộ đường lên, và thiết lập một nhận dạng đầu cuối duy nhất, C-RNTI, được biết đối với cả hệ thống mạng và thiết bị đầu cuối. Do đó, truy cập ngẫu nhiên không chỉ được sử dụng cho truy cập ban đầu, nghĩa là, khi di chuyển từ LTE_DETACHED hoặc LTE_IDLE đến LTE_ACTIVE (xem chương 3 trong phần thảo luận của các trạng thái đầu cuối khác nhau), mà còn sau những giai đoạn của tình trạng không tích cực đường lên khi đồng bộ đường lên bị mất trong LTE_ACTIVE. Hình 5.3 Tổng quan của thủ tục truy cập ngẫu nhiên Toàn bộ thủ tục truy cập ngẫu nhiên được minh hoạ trong hình 5.3, bao gồm bốn bước: GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm106 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng 1. Bước đầu tiên bao gồm việc truyền dẫn phần mở đầu (preamble) truy cập ngẫu nhiên, cho phép eNodeB đánh giá định thời truyền dẫn của đầu cuối. Đồng bộ đường lên thì cần thiết khi đầu cuối không thể phát bất kỳ dữ liệu đường lên nào. 2. Bước thứ hai bao gồm: mạng phát một lệnh định thời sớm (a timing advance command) để điều chỉnh định thời phát đầu cuối, dựa trên các phép đo định thời ở bước đầu tiên. Ngoài việc thiết lập đồng bộ đường lên, bước thứ hai cũng ấn định nguồn tài nguyên đường lên đến đầu cuối để được sử dụng trong bước thứ ba của thủ tục truy cập ngẫu nhiên. 3. Bước thứ ba bao gồm việc truyền dẫn nhận dạng đầu cuối di động đến mạng bằng cách sử dụng UL-SCH tương tự với dữ liệu được hoạch định (scheduled) thông thường. Nội dung chính xác của báo hiệu này phụ thuộc vào trạng thái của đầu cuối, dù nó có được biết trước đó đối với mạng hay không. 4. Bước thứ tư và cũng là bước cuối cùng bao gồm việc truyền dẫn một thông điệp giải quyết tranh chấp (a contention-resolution message) từ mạng đến đầu cuối trên kênh DL-SCH. Bước này cũng giải quyết bất cứ sự tranh chấp nào xảy ra do nhiều đầu cuối tìm cách truy cập vào hệ thống sử dụng nguồn tài nguyên truy cập ngẫu nhiên giống nhau. Chỉ có bước đầu tiên sử dụng quy trình lớp vật lý được thiết kế riêng cho truy cập ngẫu nhiên. Ba bước cuối cùng đều sử dụng quy trình lớp vật lý giống như được sử dụng cho truyền dẫn dữ liệu đường lên và đường xuống thông thường. Trong phần tiếp theo, những bước này sẽ được mô tả chi tiết hơn. 5.2.1 Bước 1: Truyền dẫn Preamble truy cập ngẫu nhiên Bước đầu tiên trong thủ tục truy cập ngẫu nhiên là truyền dẫn một preamble truy cập ngẫu nhiên. Mục đích chính của preamble là để chỉ thị cho mạng sự có mặt của một thử nghiệm (attempt) truy cập ngẫu nhiên và thu được đồng bộ thời gian đường lên trong một phần của tiền tố tuần hoàn (cyclic prefix) đường lên. Nhìn chung, truyền dẫn preamble truy cập ngẫu nhiên có thể là trực giao hoặc không trực giao đối với dữ liệu người dùng. Trong WCDMA, preamble thì không trực giao đối với truyền dẫn dữ liệu đường lên. Điều này đem lại lợi ích trong việc không phải cấp phát bất cứ nguồn tài nguyên nào cho truy cập ngẫu nhiên một cách bán tĩnh. Tuy nhiên, để kiểm soát nhiễu giữa truy cập ngẫu nhiên với dữ liệu, công suất phát của preamble truy cập ngẫu nhiên phải được điều khiển một cách cẩn thận. Trong WCDMA, điều này được giải quyết nhờ thủ tục biến đổi GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm107 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng công suất (power-ramping), khi đó đầu cuối sẽ gia tăng từ từ công suất của preamble truy cập ngẫu nhiên đến khi nó được dò tìm thành công tại trạm gốc. Mặc dù đây là giải pháp phù hợp với vấn đề nhiễu, nhưng thủ tục ramping lại gây ra trễ trong toàn bộ thủ tục truy cập ngẫu nhiên. Do đó, từ trễ này mà thủ tục truy cập ngẫu nhiên không đòi hỏi biến đổi công suất lại trở nên có lợi. Trong LTE, việc truyền dẫn của preamble truy cập ngẫu nhiên có thể được thực hiện trực giao với các truyền dẫn dữ liệu người dùng đường lên và như vậy, thủ tục biến đổi công suất là không cần thiết (mặc dù các đặc tính kỹ thuật cho phép ramping). Trực giao giữa dữ liệu người dùng được phát từ các đầu cuối khác nhau và các thử nghiệm truy cập ngẫu nhiên đều thực thiện được ở cả miền thời gian và tần số. Mạng sẽ phát quảng bá tới tất cả các đầu cuối thông tin về việc: trong tài nguyên thời gian tần số nào thì truyền dẫn preamble truy cập ngẫu nhiên được cho phép. Để tránh nhiễu giữa dữ liệu và các preamble truy cập ngẫu nhiên, mạng sẽ tránh sắp xếp bất kỳ truyền dẫn đường lên nào ở nguồn tài nguyên thời gian và tần số đó. Điều này được minh hoạ trong hình 5.4. Từ đơn vị thời gian cơ bản cho truyền dẫn dữ liệu trong LTE là 1 ms, một khung phụ sẽ được dành riêng cho truyền dẫn preamble. Trong các tài nguyên được dành riêng, preamle truy cập ngẫu nhiên sẽ được phát đi. Hình 5.7 Minh họa nguyên lý của truyền dẫn preamble truy cập ngẫu nhiên. Trong miền tần số, preamble truy cập ngẫu nhiên có một băng thông tương ứng với sáu khối tài nguyên (1.08 MHz). Điều này khá phù hợp với băng thông nhỏ nhất mà LTE có thể hoạt động, sáu khối tài nguyên này đã được thảo luận trong chương 4. Do đó, cấu trúc preamble truy cập ngẫu nhiên giống nhau có thể được sử dụng, không kể đến băng thông truyền dẫn trong cell. Với những triển khai sử dụng các phân bố phổ lớn hơn, nhiều nguồn tài nguyên truy cập ngẫu nhiên có thể được xác định trong miền tần số, mang lại sự gia tăng về dung lượng truy cập ngẫu nhiên. GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm108 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng Trước khi truyền dẫn preamble, đầu cuối thực hiện một thử nghiệm truy cập ngẫu nhiên đã thu được đồng bộ đường xuống từ thủ tục dò tìm cell. Tuy nhiên định thời đường lên thì chưa được thiết lập. Bắt đầu của một khung đường lên ở đầu cuối được xác định có liên quan với bắt đầu của khung đường xuống ở đầu cuối. Do trễ truyền giữa trạm gốc và đầu cuối, truyền dẫn đường lên do đó sẽ bị trễ tương đối với định thời truyền dẫn đường xuống ở trạm gốc. Do đó, khi khoảng cách giữa trạm gốc và đầu cuối không được biết, sẽ có một sự không chắc chắn trong định thời đường lên tương ứng với hai lần khoảng cách giữa trạm gốc và đầu cuối, lên tới 6.7 μs/km. Để tính toán cho sự không chắc chắn này và để tránh nhiễu với các khung phụ tiếp theo mà không được sử dụng cho truy cập ngẫu nhiên, một khoảng thời gian bảo vệ sẽ được sử dụng, nghĩa độ dài của preamble thực tế sẽ ngắn hơn 1ms. Hình 5.5 minh hoạ độ dài preamble và khoảng thời gian bảo vệ. Với độ dài preamble LTE xấp xỉ 0.9 ms, 0.1 ms thời gian bảo vệ cho phép kích thước cell lên đến 15 km. Ở các cell lớn hơn, sự không chắc chắn về định thời có thể lớn hơn khoảng thời gian bảo vệ cơ bản, khoảng thời gian bảo vệ bổ sung có thể được tạo ra bằng cách không sắp xếp (scheduling) bất cứ truyền dẫn đường lên trong khung phụ theo sau tài nguyên truy cập ngẫu nhiên. Preamble được dựa trên Zadoff-Chu (ZC), chuỗi [131] và chuỗi dịch tuần hoàn của nó. Các chuỗi Zadoff-Chu cũng được sử dụng cho việc tạo ra tín hiệu tham khảo như được mô tả trong chương 4, ở đó đã mô tả cấu trúc của các chuỗi này. Từ mỗi chuỗi Zadoff-Chu gốc X )(uZC (k), chuỗi dịch tuần hoàn m-1 được tạo ra bằng cách dịch tuần hoàn mỗi [Mzc/m], với MZC là độ dài của chuỗi Zadoff-Chu gốc. Hình 5.5 Định thời Preamble ở eNodeB cho người sử dụng truy cập ngẫu nhiên khác nhau GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm109 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng Hình 5.6 Việc phát preamble truy cập ngẫu nhiên Chuỗi ZC dịch tuần hoàn sở hữu nhiều thuộc tính hấp dẫn. Biên độ của chuỗi là không đổi, điều đó đảm bảo việc sử dụng bộ khuếch đại công suất hiệu quả và duy trì thuộc tính PAR thấp của đường lên đơn sóng mang. Các chuỗi cũng có sự tự tương quan tuần hoàn lý tưởng (auto-correlation), điều này thì quan trọng cho việc thu đánh giá định thời chính xác ở eNodeB. Cuối cùng, sự tương quan chéo giữa các preamble khác nhau dựa trên sự dịch chuyển tuần hoàn [N/m] được sử dụng khi phát các preamble lớn hơn thời gian truyền khứ hồi lớn nhất cộng với trễ truyền lớn nhất của kênh. Vì vậy, nhờ thuộc tính tương quan chéo lý tưởng, mà không có nhiễu bên trong cell do nhiều thử nghiệm truy cập ngẫu nhiên sử dụng các preamble được lấy từ chuỗi gốc Zadoff-Chu giống nhau. Việc sinh ra preamble truy cập ngẫu nhiên được minh hoạ trong hình 5.6. Mặc dù hình này minh hoạ việc phát trong miền thời gian, nhưng việc phát trong miền tần số có thể được sử dụng như nhau trong một sự thực thi. Hơn nữa, để cho phép việc xử lý miền tần số ở trạm gốc (được thảo luận nhiều hơn bên dưới), một tiền tố tuần hoàn được bao gồm trong việc tạo ra preamble. Hình 5.7 Việc dò tìm Preamle truy cập ngẫu nhiên trong miền tần số GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm110 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng Các chuỗi Preamble được chia thành nhiều nhóm, mỗi nhóm là 64 chuỗi. Như một phần của cấu hình hệ thống, mỗi cell được chỉ định một nhóm bằng cách xác định một hoặc nhiều chuỗi Zadoff-Chu gốc và các dịch chuyển tuần hoàn được yêu cầu để tạo ra tập hợp các preamble. Số lượng nhóm cần đủ lớn để tránh sự cần thiết cho việc lập kế hoạch chuỗi cẩn thận giữa các cell. Khi thực hiện một thử nghiệm truy cập ngẫu nhiên, đầu cuối lựa chọn một chuỗi ngẫu nhiên từ bộ chuỗi được cấp phát đến cell mà đầu cuối đang cố gắng truy cập. Chỉ cần không có đầu cuối nào khác thực hiện một thử nghiệm truy cập ngẫu nhiên bằng cách sử dụng cùng một chuỗi tại cùng một thời điểm thì sẽ không có xung đột xảy ra và sự thử nghiệm sẽ được phát hiện bởi mạng với một khả năng rất cao. Xử lý trạm gốc là một đặc điểm thực thi, nhưng nhờ tiền tố tuần hoàn nằm trong preamle, việc xử lý miền tần số sẽ có độ phức tạp thấp hơn. Một ví dụ về điều này sẽ được chỉ ra trong hình 5.7. Các mẫu trên một cửa sổ được thu thập và chuyển đổi nó thành biểu diễn trong miền tần số bằng cách sử dụng FFT. Độ dài cửa sổ là 0.8 ms, nó bằng với độ dài của chuỗi ZC không có tiền tố tuần hoàn. Điều này cho phép xử lý sự không chắc chắn về định thời lên đến 0.1ms và nó phù hợp với khoảng thời gian bảo vệ được xác định. Đầu ra của FFT, biểu diễn tín hiệu thu được trong miền tần số, được nhân với biểu diễn miền tần số liên hợp phức tạp (the complex-conjugate frequency- domain representation) của chuỗi Zadoff-Chu gốc và kết quả sẽ được đưa qua một IFFT. Bằng cách quan sát đầu ra IFFT, nó có khả năng phát hiện ra sự dịch chuyển của chuỗi Zadoff-Chu gốc nào đã được phát đi và độ trễ của nó. Về cơ bản, đỉnh của đầu ra IFFT trong khoảng i tương ứng với chuỗi được dịch tuần hoàn thứ i và độ trễ được cho bởi vị trí của đỉnh trong khoảng. Việc thực thi miền tần số này thì hiệu quả về mặt tính toán và cho phép phát hiện ra nhiều thử nghiệm truy cập ngẫu nhiên sử dụng các chuỗi dịch tuần hoàn khác nhau được tạo ra từ cùng một chuỗi Zadoff-Chu gốc; trong trường hợp có nhiều sự thử nghiệm thì sẽ chỉ có một đỉnh trong mỗi khoảng tương ứng. 5.2.2 Bước 2: Đáp ứng truy cập ngẫu nhiên Trong đáp ứng cho thử nghiệm truy cập ngẫu nhiên được phát hiện, mạng sẽ phát một thông điệp trên DL-SCH, như bước thứ hai của thủ tục truy cập ngẫu nhiên, bao gồm: • Chỉ số (index) của chuỗi preamle truy cập ngẫu nhiên mà mạng tìm thấy và nhờ đó việc đáp ứng có hiệu lực. GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm111 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng • Điều chỉnh định thời được tính toán bởi đầu thu preamle truy cập ngẫu nhiên. • Một chấp hận hoạch định, chỉ ra các nguồn tài nguyên mà đầu cuối sẽ sử dụng cho việc truyền dẫn thông điệp trong bước thứ ba. • Một nhận dạng tạm thời được sử dụng những thông tin liên lạc khác giữa đầu cuối và mạng. Trong trường hợp mạng phát hiện ra có nhiều thử nghiệm truy cập ngẫu nhiên (từ các đầu cuối khác nhau), các thông điệp đáp ứng riêng biệt của nhiều đầu cuối di động có thể được kết hợp trong một truyền dẫn duy nhất. Do đó, các thông điệp đáp ứng được sắp xếp trên DL-SCH và được biểu thị trên một kênh điều khiển L1/L2 bằng cách sử dụng một nhận dạng được dành riêng cho đáp ứng truy cập ngẫu nhiên. Tất cả các đầu cuối đã phát preamble sẽ giám sát các kênh điều khiển L1/L2 để đáp ứng truy cập ngẫu nhiên. Trong đặc tính kỹ thuật, định thời của thông điệp đáp ứng thì không cố định - để có thể đáp ứng cho nhiều truy cập đồng thời một cách đầy đủ. Nó cũng một vài độ linh hoạt trong sự thực thi trạm gốc. Khi các đầu cuối thực hiện truy cập ngẫu nhiên ở nguồn tài nguyên giống nhau sử dụng preamble khác nhau, sẽ không có xung đột xuất hiện và từ báo hiệu đường xuống nó sẽ đưa đến các đầu cuối thông tin có liên quan. Tuy nhiên, vẫn có một khả năng chắc chắn của sự tranh chấp, đó là khi nhiều đầu cuối sử dụng preamble truy cập ngẫu nhiên ở cùng thời điểm. Trong trường hợp này, nhiều đầu cuối sẽ phản ứng lại trên thông điệp đáp ứng giống nhau và tranh chấp xuất hiện. Việc giải quyết các tranh chấp này là một phần của bước tiếp theo như được thảo luận bên dưới. Tranh chấp cũng là một trong những nguyên nhân tại sao hybrid ARQ thì không được sử dụng cho truyền dẫn đáp ứng truy cập ngẫu nhiên. Khi một đầu cuối thu một đáp ứng truy cập ngẫu nhiên được dự định cho các đầu cuối khác thì sẽ bị sai về định thời đường lên. Nếu hybrid ARQ được sử dụng, định thời của ACK/NAK cho một đầu cuối như vậy sẽ không đúng và có thể gây nhiễu loạn báo hiệu điều khiển đường lên từ những người sử dụng khác. Trong lúc thu nhận đáp ứng truy cập ngẫu nhiên trong bước hai, đầu cuối sẽ điều chỉnh định thời truyền dẫn đường lên của nó và tiếp tục đến bước thứ ba. 5.2.3 Bước 3: Nhận dạng đầu cuối Sau bước thứ hai, đường lên của đầu cuối được đồng bộ thời gian. Tuy nhiên, trước khi dữ liệu người dùng có thể được phát đến/từ đầu cuối, một nhận dạng duy nhất trong cell (C-RNTI) phải được ấn định đến đầu cuối. Phụ thuộc vào trạng thái đầu cuối, cũng có thể cần đến việc trao đổi thông điệp bổ sung. GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm112 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng Trong bước thứ ba, đầu cuối phát các thông điệp cần thiết đến mạng sử dụng các nguồn tài nguyên được ấn định trong đáp ứng truy cập ngẫu nhiên ở bước hai. Việc truyền các thông điệp đường lên với cùng cách giống như khi dữ liệu đường lên được hoạch định thay vì gắn nó với preamble ở bước thứ nhất sẽ có lợi hơn do nhiều nguyên nhân. Đầu tiên là lượng thông tin được phát trong sự vắng mặt đồng bộ đường lên nên được giảm thiểu khi nhu cầu cho một khoảng thời gian bảo vệ lớn để tạo ra truyền dẫn như vậy sẽ liên quan đến chi phí. Thứ hai, việc sử dụng sơ đồ phát đường lên thông thường cho truyền dẫn thông điệp cho phép điều chỉnh đến sơ đồ điều chế và kích thước cho phép (grant size), chẳng hạn, các điều kiện vô tuyến khác nhau. Cuối cùng, nó cho phép sử dụng hybrid ARQ với sự kết hợp mềm cho thông điệp đường lên. Một khía cạnh quan trọng sau cùng, nhất là trong viễn cảnh giới hạn về vùng phủ sóng, khi nó cho phép sử dụng một hoặc nhiều sự truyền lại để tập hợp đủ năng lượng cho báo hiệu đường lên để đảm bảo khả năng đủ lớn của truyền dẫn thành công. Chú ý rằng truyền lại RLC không được sử dụng cho báo hiệu RRC đường lên trong bước ba. Một phần quan trọng của thông điệp đường lên bao gồm một nhận dạng đầu cuối vì nhận dạng này sẽ được sử dụng như một phần của cơ chế giải quyết tranh chấp trong bước bốn. Khi trường hợp đầu cuối ở trong trạng thái LTE_ACTIVE, nghĩa là nó được kết nối đến một cell được nhận biết và do đó có một C-RNTI được ấn định, C-RNTI này được sử dụng như nhận dạng đầu cuối trong thông điệp đường lên. Mặc khác, một nhận dạng đầu cuối mạng lõi được sử dụng và mạng truy cập vô tuyến cần bao hàm (involve) mạng lõi trước khi đáp ứng thông điệp đường lên trong bước 3. 5.2.4 Bước 4: Giải quyết tranh chấp Bước cuối cùng trong thủ tục truy cập ngẫu nhiên bao gồm một thông điệp đường xuống cho việc giải quyết tranh chấp. Chú ý rằng từ bước thứ hai, nhiều đầu cuối thực hiện thử truy cập ngẫu nhiên đồng thời sử dụng chuỗi preamble giống nhau trong bước đầu tiên sẽ nghe được thông điệp đáp ứng giống nhau trong bước thứ hai và do đó có nhận dạng tạm thời giống nhau. Vì vậy, trong bước thứ tư, mỗi đầu cuối nhận thông điệp đường xuống sẽ so sánh nhận dạng trong thông điệp với nhận dạng mà chúng đã phát trong bước thứ 3. Chỉ một đầu cuối có được sự trùng nhau giữa nhận dạng được nhận trong bước 4 và nhận dạng đã phát đi như một phần của bước thứ ba sẽ thiết lập thủ tục truy cập ngẫu nhiên thành công. Nếu đầu cuối chưa được ấn định một C-RNTI, nhận dạng tạm thời từ bước thứ hai được đề bạt đến C-RNTI; nếu không đầu cuối sẽ giữ C-RNTI mà nó vừa được ấn định. GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm113 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng Thông điệp giải quyết tranh chấp được phát trên DL-SCH, sử dụng nhận dạng tạm thời từ bước thứ hai cho việc định vị thiết bị đầu cuối trên kênh điều khiển L1/L2. Kể từ khi đồng bộ đường lên đã được thiết lập, hybrid ARQ sẽ được ứng dụng cho báo hiệu đường xuống trong bước này. Các đầu cuối có sự phù hợp giữa nhận dạng mà chúng phát đi trong bước thứ ba và thông điệp nhận được trong bước thứ tư cũng sẽ phát một báo nhận hybrid ARQ trên đường lên. Các đầu cuối không tìm được sự phù hợp giữa nhận dạng được nhận trong bước 4 và nhận dạng tương ứng được phát đi như một phần của bước thứ 3 sẽ được xem như là đã thất bại trong thủ tục truy cập ngẫu nhiên và cần khởi động lại thủ tục truy cập ngẫu nhiên từ bước 1. Hiển nhiên, không có phản hồi hybrid ARQ nào được phát đi từ các đầu cuối này. 5.3 Paging Paging được sử dụng cho thiết lập kết nối khởi tạo mạng. Một giao thức paging hiệu quả sẽ cho phép đầu cuối ngủ mà không cần xử lý máy thu trong hầu hết thời gian cho đến khi nó thức dậy ở những khoảng thời gian được xác định trước để giám sát thông tin paging từ mạng. Trong WCDMA, một kênh chỉ thị paging riêng rẽ được giám sát ở những khoảng thời gian được xác định trước, được sử dụng để chỉ thị đến các đầu cuối rằng thông tin paging đang được phát. Vì chỉ thị paging ngắn hơn một cách đáng kể so với khoảng thời gian thông tin paging, điều này sẽ làm tối thiểu thời gian đầu cuối được đánh thức. Trong LTE, không sử dụng kênh chỉ thị paging riêng rẽ vì khả năng tiết kiệm công suất là rất nhỏ do khoảng thời gian ngắn của báo hiệu điều khiển, tối đa ba ký tự OFDM như được mô tả trong chương 4. Thay vào đó, cơ chế giống như truyền dẫn dữ liệu đường xuống trên DL-SCH được sử dụng và đầu cuối di động sẽ giám sát báo hiệu điều khiển L1/L2 cho việc ấn định kế hoạch đường xuống. Một chu trình DRX được định nghĩa, nó cho phép đầu cuối nghỉ ngơi trong hầu hết thời gian và chỉ thức dậy để giám sát báo hiệu điều khiển L1/L2. Nếu đầu phát hiện ra một nhóm nhận dạng được sử dụng cho paging khi nó thức dậy, nó sẽ xử lý thông điệp paging tương ứng được phát trên đường xuống. Thông điệp paging bao gồm nhận dạng của các đầu cuối đang được tìm gọi và một đầu cuối không tìm thấy nhận dạng của nó sẽ loại bỏ thông tin được nhận và nghỉ ngơi theo chu trình DRX. Hiển nhiên, khi định thời đường lên không được nhận biết trong suốt chu trình DRX, sẽ không có báo hiệu ACK/NAK nào có thể xãy ra và như vậy hybrid ARQ với sự kết hợp mềm không thể được sử dụng cho các thông điệp paging. Chu trình DRX cho paging được minh hoạ trong hình 5.8. GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm114 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng Hình 5.8 Việc nhận không liên tục (DRX) cho paging. GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm115 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng KẾT LUẬN Sau gần 3 tháng làm đồ án, được sự chỉ dẫn tận tình của thầy Trần Xuân Trường, cũng như sự động viên và ủng hộ từ gia đình cùng bè bạn đã giúp cho tôi hoàn thành đồ án này. Đây cũng chính là dịp để tôi có thể tự củng cố, hoàn thiện và nâng cao kiến thức của mình. Theo đúng như yêu cầu đề ra từ trước, đồ án này đã làm nổi bật những ưu điểm của công nghệ LTE, cũng như các kỹ thuật tiên tiến được sử dụng trong công nghệ này. Tuy vẫn còn đang được tiếp tục nghiên cứu, thử nghiệm và phát triển nhưng với những kết quả bước đầu rất khả quan cũng như lợi thế về kiến trúc mạng đơn giản và khả năng dễ dàng tích hợp với các mạng 3G và 2G hiện tại mà không cần thay đổi toàn bộ cơ sở hạ tầng mạng đã có, công nghệ LTE đã chứng tỏ được tiềm năng mạnh mẽ của mình so với các công nghệ đối thủ mà điển hình là WiMAX. Cho dù được ra đời muộn hơn so với WiMAX (đã được triển khai trên thị trường), công nghệ LTE mới này vẫn có tính cạnh tranh cao trong tương lai, vì ngoài những ưu điểm sẵn có, LTE còn nhận được rất nhiều sự ủng hộ của các “đại gia” trong ngành công nghệ viễn thông, như Ericsson, Nokia-Siemens Networks, Alcatel- Lucent, T-Mobile, Vodafone, và các tập đoàn lớn khác mới gia nhập như China Mobile, Huawei, LG Electronics, NTT DoCoMo và Samsung. GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm116 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT 3GPP Third Generation Partnership Project Tổ chức chuẩn hóa mạng di động thế hệ thứ 3 A AAS Adaptive Antenna System Hệ thống antenna thích ứng ACK Acknowledgement (In ARQ Protocols) Báo nhận (trong giao thức ARQ) ACLR Adjacent Channel Leakage Ratio Hệ số rò rỉ kênh lân cận AGW Access Gateway (in LTE/SAE) Cổng truy nhập AM Acknowledged Mode (RLC Configuration) Chế độ báo nhận (cấu hình RLC) AMC Adaptive Modulation And Coding Mã hóa và điều chế thích nghi ARQ Automatic Repeat-Request Yêu cầu lặp lại tự động B BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BER Bit-Error Rate Tỷ lệ lỗi bit BLER Block-Error Rate Tỷ lệ lỗi khối BM-SC Broadcast/Multicast Service Center Trung tâm dịch vụ broadcast/multicast BPSK Binary Phase-Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân BS Base Station Trạm gốc BSC Base Station Controller Khối điều khiển trạm gốc BTC Block Turbo Code Mã turbo khối BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc C CC Convolutional Code Mã chập CDM Code-Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo mã CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CN Core Network Mạng lõi CP Cyclic Prefix Tiền tố tuần hoàn CPC Continuous Packet Connectivity Khả năng kết nối gói liên tục CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh truyền CRC Cyclic Redundancy Kiểm tra tính dư tuần hoàn GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm117 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng Check CS Circuit Switched Chuyển mạch kênh D DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng DCH Dedicated Channel Kênh dành riêng DFE Decision Feedback Equalization Cân bằng hồi tiếp để quyết định DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi fourier rời rạc DFTS-OFDM DFT-Spread OFDM, See Also SC-FDMA OFDM trải phổ DFT, cũng được xem như là SC-FDMA DL Downlink Đường xuống DL-SCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý dành riêng DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý dành riêng DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh dữ liệu vật lý dành riêng DRX Discontinuous Reception Sự thu nhận không liên tục DTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lưu lượng dành riêng DTX Discontinuous Transmission Sự phát không liên tục E E-DCH Enhanced Dedicated Channel Kênh dành riêng nâng cao eNodeB E-UTRAN NodeB NodeB E-UTRAN EPC Evolved Packet Core Lõi gói cải tiến ETSI European Telecommunication Standards Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu F FCC Federal Communications Commission Hội đồng truyền thông liên bang FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số FFT Fast Fourier Transform Biến đổi fourier nhanh G GERAN GSM EDGE RAN Mạng truy nhập vô tuyến GSM EDGE GPRS General Packet Radio Services Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm118 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng GSM Global Sytem For Mobile Communications Hệ thống truyền thông di động toàn cầu H HARQ Hybrid ARQ ARQ hỗn hợp HSCSD High Speed Circuit Switched Data Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú HS-DSCH High-Speed Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao I IEEE Institute Of Electrical And Electronics Engineers Viện kỹ sư điện và điện tử IFFT Inverse FFT FFT đảo ngược IMS IP Multimedia Subsystem Hệ thống con đa truyền thông IP IMT-2000 International Mobile Telecommunications 2000 Viễn thông di động quốc tế 2000 IR Incremental Redundancy Sự dư thừa gia tăng ITU International Telecommunications Union Hiệp hội viễn thông quốc tế L LTE Long Term Evolution Sự phát triển dài hạn M MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MBMS Multimedia Broadcast/Multicast Service Broadcast đa truyền thông/dịch vụ multicast MBS Multicast And Broadcast Service Dịch vụ multicast và broadcast MIMO Multiple Input Multiple Ouput Nhiều đầu vào nhiều đầu ra MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động N NAK Negative Acknowledgement (In ARQ Protocols) Báo nhận thất bại (trong giao thức ARQ) NodeB NodeB, a logical node handling transmission/reception in Một node logic điều khiển việc phát và thu trong nhiều tế bào. Có khi còn xem như tương ứng với một trạm gốc. GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm119 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng multiple cells. Commonly, but not necessarily, corresponding to a base station O OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao P PAPR Peak to Average Power Ratio Hệ số công suất đỉnh trên trung bình PAR Peak to Average Ratio Hệ số đỉnh trên trung bình (giống như PAPR) PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi PCH Paging Channel Kênh tìm gọi PCI Pre-coding Control Indication Chỉ thị điều khiển tiền mã hóa PDCCH Physical Downlink Control Channel Kênh điều khiển đường xuống vật lý PDCP Packet Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ dữ liệu gói PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống vật lý PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức PHY Physical layer Lớp vật lý Q QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha cầu phương R RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RB Resource Block Khối tài nguyên RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RLC Radio Link Protocol Giao thức liên kết vô tuyến RNC Radio Network Controller Khối điều khiển mạng vô tuyến ROHC Robust Header Compression Nén tiêu đề mạnh mẽ RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RS Reference Symbol Ký hiệu tham khảo RSN Retransmission Sequence Number Số thứ tự truyền lại S SC-FDMA Single Carrier FDMA FDMA đơn sóng mang GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm120 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng SDMA Spatial Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo không gian SFBC Space Frequency Block Coding Mã hóa khối không gian-tần số SIR Signal To Interference Ratio Hệ số tín hiệu trên nhiễu SNR Signal To Noise Ratio Hệ số tín hiệu trên tạp âm T TD-CDMA Time Dvision-Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã và thời gian TDD Time Division Duplex Song công phân chia thời gian TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TD-SCDMA Time Division- Synchronous Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã đồng bộ, phân chia theo thời gian TF Transport Format Định dạng truyền tải TFC Transport Format Combination Sự kết hợp định dạng truyền tải TM Transparent Mode (RLC Configuration) Chế độ trong suốt (cấu hình RLC) TTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian truyền dẫn U UE User Equipment, the 3GPP name for the mobile terminal Thiết bị người dùng, tên 3GPP đặt cho thiết bị đầu cuối di động UL Uplink Đường lên UL-SCH Uplink Shared Channel Kênh chia sẻ đường lên UM Unacknowledgement Mode (RLC Configuration) Chế độ không báo nhận (cấu hình RLC) UMTS Universal Mobile Telecommunications System Hệ thống viễn thông di động toàn cầu UTRA Universal Terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu W WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập băng rộng phân chia theo mã V VoIP Voice Over IP Thoại qua IP Z ZC Zadoff-Chu Chuỗi Zadoff-Chu GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm121 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sköld and Per Beming, “3G Evolution HSPA and LTE for Mobile Broadband”, Academic Press, 2007 [2] Rysavy Research, “EDGE, HSPA and LTE broadband innovation”, 3G Americas, 2008 [3] “The mobile broadband evolution: 3GPP Release 8 and beyond HSPA+, SAE/LTE and LTE-advanced”, 3G Americas, 2009 [4] H. Ekström, A. Furuskär, J. Karlsson, M. Meyer, S. Parkvall, J. Torsner and M. Wahlqvist, “Technical Solutions for the 3G Long-term Evolution”, IEEE Communications Magazine, March 2006 [5] “WiMax và LTE: Chiến hay hòa?”, Tạp chí PCWorld Việt Nam, 2008 [6] www.tapchibcvt.gov.vn [7] www.thongtincongnghe.com [8] www.ieee.org [9] www.3gpp.org GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm122 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE cho mạng di động băng rộng GVHD: ThS. Trần Xuân Trường SVTH: Nguyễn Minh Tâm123