Đề tài Truy nhập gói đường lên tốc độ số liệu cao trong lộ trình phát triển của 3GPP LTE

của E-DCH trong các giới hạn do bộ lập biểu thiết lập. Cho phép phục vụ (Serving Granb) là một biến nội bộ trong từng UE, nó được sử dụng để theo dõi khối lượng tài nguyên cực đại mà UE được phép sử dụng. Nó được biểu diễn như là tỷ số giữa công suất cực đại E-DPDCH trên DPCCH và UE được phép phát từ một nguồn MAC-d bất kì và sử dụng một kích thước khối truyền tải bất kì chừng nào không vượt quá cho phép phục vụ. Vì thế, bộ lập biểu chịu trách nhiệm cho lập biểu giữa các UE, còn các UE tự chịu trách nhiệm để lập biểu các luồng MAC-d theo các qui định trong đặc tả. Về nguyên tắc, luồng ưu tiên cao phải được phục vụ trước luồng ưu tiên thấp. Lý do biểu diễn cho phép phục vụ bằng tỷ số công suất cực đại xuất phát từ việc chất lượng cơ bản mà bộ lập biểu cố gắng điều khiển là nhiễu đường lên. Nhiễu này tỷ lệ thuận với công suất phát. Công suất phát E-DPCH được định nghĩa tương đối so với DPCCH để đảm bảo rằng E-DPDCH phải chịu tác động của các kênh điều khiển công suất. Vì công suất phát E-DPDCH thường lớn hơn nhiều so với công suất phát DPCCH, nên một cách gần đúng tỷ số công suất E-DPCH trên DPCCH tỷ lệ thuận với tổng công suất phát : (PE-DPCH+ PDPCCH )/ PDPCCH ≈ PE-DPCH / PDPCCH) Và vì thế việc thiết lập giới hạn cho tỷ số công suất E-DPCH và DPCCH tương ứng với điều khiển công suất phát cực đại của UE. Nút B có thể cập nhật cho phép phục vụ trong UE bằng cách phát đi cho phép tuyệt đối (Absolute Grant) hay cho phép tương đối (Relative Grant) đến UE, như chỉ ra trên hình 3.9. Hình 3.9 - Quan hệ giữa cho phép tuyệt đối, cho phép tương đối và cho phép phục vụ Các cho phép tuyệt đối được phát trên kênh E-AGCH chia sẻ và được sử dụng cho các thay đổi cho phép phục vụ tuyệt đối. Thông thường các thay đổi này khá lớn, chẳng hạn để ấn định một tốc độ số liệu cao cho UE để truyền dẫn gói đường lên. Các cho phép tương đối được phát trên E-RGCH và được sử dụng để thay đổi tương đối cho phép phục vụ. Không như các cho phép tuyệt đối, các cho phép tương đối này chỉ thay đổi nhỏ và thường chỉ trong khoảng 1 dB. Trong chuyển giao mềm, các thay đổi tương đối có thể được phát từ các ô phục vụ lẫn các ô không phục vụ. Tuy nhiên tồn tại khác biệt rất lớn giữa hai trường hợp này là chúng được xử lý riêng. Các thay đổi tương đối từ ô phục vụ được dành cho UE, nghĩa là mỗi UE thu cho phép tương đối riêng để có thể điều chỉnh các cho phép phục vụ riêng trong các UE khác nhau. Thay đổi tương đối này thường được sử dụng cho các cập nhật nhỏ tốc độ số liệu, có thể xảy ra thường xuyên trong một truyền dẫn gói đang diễn ra. Cho phép tương đối từ ô phục vụ có thể có ba giá trị “UP” , “HOLD” hoặc “DOWN”: - Lệnh “UP” (“DOWN”) chỉ thị UE tăng (giảm) cho phép phục vụ, nghĩa là tăng (giảm) tỷ số công suất E-DPCH trên DPCCH so với tỷ số công suất được sử dụng cuối cùng trong TTI trước trong cùng một xử lý HARQ. - Lệnh “HOLD” chỉ thị UE không thay đổi cho phép tương đối. Hình 3.10 - Mô tả hoạt động cho phép tương đối Các cho phép tương đối từ các ô không phục vụ được sử dụng để điều khiển nhiễu giữa các ô. Bộ lập biểu trong ô phục vụ không có thông tin về nhiễu gây ra đối với các ô lân cận cho các quyết định lập biểu. Chẳng hạn tải trong ô phục vụ có thể thấp và từ cách nhìn này, nó có thể lập biểu truyền dẫn tốc độ cao. Tuy nhiên ô lân cận có thể không chịu được nhiễu bổ sung do tốc độ truyền dẫn cao này gây ra. Vì thế, ô lân cận phải có thể tác động lên các tốc độ số liệu được sử dụng. Thực ra, có thể coi điều này như là “chỉ thị quá tải ” để ra lệnh cho các UE không được ô này phục vụ phải hạ thấp tốc độ số liệu của mình. Mặc dù tên gọi “cho phép tương đối” được sử dụng cho chỉ thị quá tải, nhưng hoạt động này hoàn toàn khác với hoạt động cho phép tương đối từ ô phục vụ: Trước hết chỉ thị quá tải là một tín hiệu chung mà tất cả các UE thu được. Vì chỉ có ô không phục vụ là liên quan đến mức nhiễu tổng từ ô lân cận chứ không phải UE gây ra nhiễu này, vì thế một báo hiệu chung là đủ. Ngoài ra vì ô không phục vụ không biết được các mức ưu tiên lưu lượng của các UE mà nó không phục vụ, nên không cần thiết phải có báo hiệu riêng từ các ô không phục vụ; Thứ hai, chỉ thị quá tải chỉ nhận hai chứ không phải ba giá trị :“DTX” và “DOWN” , trong đó giá trị thứ nhất không ảnh hưởng đến hoạt động của UE. Tất cả các UE nhận được “DOWN” từ bất kì một ô không phục vụ nào sẽ phải giảm cho phép phục vụ tương đối so với TTI trước trong cùng một xử lý ARQ. 3.3.2.Thông tin lập biểu trong HSUPA : Để lập biểu hiệu quả, bộ lập biểu cần thông tin về trạng thái UE liên quan đến trạng thái bộ đệm và công suất phát khả dụng. Thông tin này càng chi tiết càng tốt cho bộ lập biểu để nó đưa ra các quyết định chính xác. Tuy nhiên đồng thời cũng phải duy trì lượng tin phát trên đường lên càng nhỏ càng tốt để không tiêu thụ thái quá dung lượng đường lên.Ở một mức độ nhất định yêu cầu này đối lập nhau và chúng được giải quyết trong HSUPA bằng hai cơ chế hỗ trợ nhau:”bit hạnh phúc” ngoài băng được phát trên E-DPCCH và thông tin lập biểu trong băng được phát trên E-DCH. Báo hiệu ngoài băng được thực hiện bằng một bit trên E-DPCCH:”bit hạnh phúc”. Mỗi khi UE có công suất khả dụng cho E-DCH để phát tốc độ số liệu cao hơn so với được cho phép bởi cho phép phục vụ và số bit trong bộ đệm đòi hỏi nhiều TTI hơn so với một số lượng TTI nhất định. UE sẽ đặt bit này vào “hạnh phúc ” để chỉ thị rằng nó muốn nhận được cho phép phục vụ cao hơn. Trái lại, UE sẽ thông báo “hạnh phúc ”. Lưu ý rằng “bit hạnh phúc ” chỉ được phát cùng với truyền dẫn số liệu đang được thực hiện vì E-DPCCH chỉ được phát cùng với E-DPDCH. Báo hiệu trong băng cung cấp thông tin chi tiết về mức độ chiếm bộ đệm bao gồm cả thông tin mức ưu tiên và công suất phát khả dụng cho E-DCH. Báo hiệu trong băng được phát đi theo cách giống như số liệu của người sử dụng, hoặc một mình, hoặc là bộ phận của truyền dẫn số liệu. Vì thế thông tin này có lợi cho HARQ với kết hợp mềm. Vì thông tin lập biểu trong băng chỉ là cơ chế dành cho UE không được lập biểu để nó yêu cầu tài nguyên, thông tin lập biểu này có thể được phát không theo lập biểu và vì thế nó được phát không phụ thuộc vào cho phép phục vụ. Không chỉ các truyền dẫn không lập biểu không chịu các quy định của thông tin lập biểu; mạng cũng có thể lập cấu hình truyền dẫn không theo lập biểu cho các số liệu khác. 3.4. HARQ VỚI KẾT HỢP MỀM TRONG HSUPA : 3.4.1.Tổng quan hoạt động HARQ trong HSUPA : Trong HSUPA, HARQ với kết hợp mềm có mục đích giống như HARQ trong HSDPA, để bảo đảm tính bền vững chống lại lỗi truyền dẫn. Tuy nhiên HARQ với kết hợp mềm không chỉ là công cụ chống lại lỗi ngẫu nhiên, mà nó còn có thể được sử dụng để tăng dung lượng như đã chỉ ra ở phần tổng quan. Do phát lại nhanh, nhiều dịch vụ cho phép một hay hai phát lại. Cùng với kết hợp phần dư tăng, HARQ hình thành một cơ chế điều khiển tốc độ ẩn tàng. Vì thế HARQ với kết hợp mềm có thể được sử dụng theo hai cách sau: • Để đảm bảo tính bền vững, chống lại các thay đổi chất lượng tín hiệu thu. • Tăng hiệu quả đường truyền bằng cách phát lại nhiều lần chẳng hạn ấn định số lần phát lại cực đại và khai thác điều khiển vòng ngoài dựa trên lỗi dư sau khi kết hợp mềm. Các yêu cầu đối với HARQ, với một mức độ nào đó giống như trong HSDPA, vì thế thiết kế HARQ cho HSUPA khá giống thiết kế được sử dụng cho HSDPA, mặc dù vẫn có một số điểm khác biệt mà chủ yếu là xuất phát từ việc hỗ trợ chuyển giao mềm trên đường lên. Cũng như HSDPA, trong HSUPA, HARQ nằm cả ở lớp MAC và lớp vật lý. Việc xử lý song song dừng và đợi cho HARQ đã được chứng minh là hiệu quả đối với HSDPA và nó cũng được sử dụng cho HSUPA vì các lý do giống nhau: Phát lại nhanh và dung lượng cao cùng với chi phí cho báo hiệu ACK / NAK thấp. Khi nhận được một khối truyền tải trong một TTI đối với một xử lý HARQ nào đó, nút B sẽ giải mã tập bit và kết quả giải mã(ACK / NAK) được thông báo cho UE; để giảm thiểu chi phí cho ACK / NAK chỉ một bít được sử dụng. Rõ ràng rằng, UE cần phải biết bit ACK / NAK thu được liên quan đến HARQ nào. Vấn đề này được giải quyết giống HSDPA, nghĩa là định thời ACK / NAK được sử dụng để liên kết ACK / NAK với một xử lý HARQ. Sau một khoảng thời gian quy định rõ ràng sau khi thu được khối truyền tải đường lên, nút B sẽ tạo ra ACK / NAK. Khi nhận được NAK, UE thực hiện phát lại và nút B thực hiện kết hợp mềm với phần dư tăng. Quá trình xử lý phát lại (hay chính xác hơn là thực hiện phát lại ) là một trong các khác biệt giữa HARQ đường lên và đường xuống như hình 3.11. Hình 3.11 - HARQ đồng bộ và HARQ không đồng bộ Đối với HSDPA, các phát lại được lập biểu giống như mọi số liệu khác và nút B tự do lập biểu phát lại cho UE tại mọi thời điểm và sử dụng một phiên bản dư theo lựa chọn của nút B. Nút B cũng có thể tiến hành các xử lý HARQ theo thứ tự bất kỳ, nghĩa là nó có thể quyết định thực hiện các phát lại cho một xử lý này chứ không cho một xử lý khác trong cùng một UE. Kiểu khai thác này thường được gọi là HARQ không đồng bộ thích ứng. Gọi là thích ứng vì nút B có thể thay đổi khuôn dạng truyền dẫn và không đồng bộ vì các phát lại có thể xảy ra tại mọi thời điểm sau khi thu được ACK/NAK. Trái lại, đối với HSUPA khai thác HARQ đồng bộ không thích ứng được sử dụng. Nhờ có hoạt động đồng bộ, các phát lại xảy ra tại một thời điểm định trước sau phát lần đầu, nghĩa là chúng không được lập biểu rõ ràng. Khai thác không thích ứng, nghĩa là khuôn dạng truyền dẫn và phiên bản dư sử dụng cho mỗi lần phát lại đã biết ngay từ thời điểm phát lần đầu. Vì thế không cần lập biểu rõ ràng cho các phát lại và cũng không cần báo hiệu về phiên bản dư mà UE sẽ sử dụng. Đây chính là lợi điểm chính của khai thác HARQ đồng bộ - giảm thiểu chi phí báo hiệu. Tất nhiên, khả năng thích ứng khuôn dạng truyền dẫn của các phát lại đối với mọi thay đổi điều kiện kênh sẽ bị mất, nhưng vì bộ lập biểu đường lên tại nút B có ít thông tin về trạng thái máy phát (thông tin này nằm tại UE và chỉ được cung cấp cho nút B thông qua báo hiệu trong băng sau khi số liệu thu đã được HARQ giải mã thành công) so với bộ lập biểu đường xuống.Vì thế tổn thất này ít hơn độ lợi nhận được từ việc giảm chi phí cho báo hiệu điều khiển đường lên. Ngoài sự khác nhau về đồng bộ và không đồng bộ của giao thức HARQ, một khác biệt nữa giữa HARQ đường lên và đường xuống là việc sử dụng chuyển giao mềm cho đường lên. Trong chuyển giao mềm giữa các nút B, giao thức HARQ kết cuối tại nhiều nút B tham gia và chuyển giao mềm. Đối với HSDPA chỉ có một điểm kết cuối giao thức HARQ- UE. Trong HSUPA, UE thu ACK/NAK từ các tất cả các nút B tham gia vào chuyển giao mềm. Vì thế từ quan điểm của UE, chỉ cần một trong số các nút B này thu đúng khối truyền tải là đủ và nó coi rằng số liệu đã được chuyển thành công đến mạng khi nhận được ít nhất là một ACK từ một nút B nói trên. Quy tắc này đôi khi được gọi là “OR-OF-ACKS” (hoặc một trong số các ACK). Phát lại chỉ xảy ra khi tất cả các nút B liên quan điều phát NAK. Như đã biết từ HSDPA, việc sử dụng song song nhiều xử lý HARQ không thể đảm bảo chuyển giao đúng trình tự các khối truyền tải, vì vậy cần có một cơ chế sắp xếp lại thứ tự như đã chỉ ra trên hình 3.12. Hình 3.12 – Nhiều xử lý HARQ cho HSUPA Đối với HSDPA, rõ ràng việc sắp xếp lại thứ tự được đặt tại UE. Tình trạng truyền không theo thứ tự cũng xảy ra đối với đường lên, vì thế trong trường hợp này cũng cần có cơ chế sắp đặt lại thứ tự. Tuy nhiên hỗ trợ chuyển giao mềm, sắp đặt lại thứ tự không thể đặt tại nút B. Số liệu được phát trong một xử lý HARQ có thể được giải mã thành công tại một nút B, trong khi đó số liệu được phát trong xử lý HARQ tiếp theo lại có thể được giải mã thành công tại một nút B khác. Ngoài ra, trong một số tình trạng một số nút B hoàn lại có thể đồng thời thành công giải mã cùng một khối truyền tải. Vì vậy, cơ chế sắp đặt lại thứ tự cần có thể truy nhập đến các khối truyền tải được truyền đi từ tất cả các nút B đến RNC và vì thế nó phải đặt tại RNC. Sắp đặt lại cũng loại bỏ mọi phát đúp các khối truyền tải được phát hiện trong nhiều nút B. Sự tồn tại của chuyển giao mềm trên đường lên cũng ảnh hưởng đến thiết kế báo hiệu. Giống HSDPA, cần chỉ thị cho đầu cuối thu là có cần xóa bộ đệm mềm hay không (nếu đây là lần phát đầu) hoặc cần thực hiện kết hợp mềm với thông tin được lưu trong các lần phát trước trong xử lý HARQ này. HSDPA sử dụng chỉ thị số liệu mới một bit. Nếu nút B hiện nhầm NAK thành ACK và phát tiếp gói tiếp theo, UE có thể hóa giải lỗi này bằng cách quan sát “chỉ thị số liệu mới” một bit (chỉ thị này tăng đối với mỗi lần phát gói mới). Nếu chỉ thị số liệu mới một bít tăng, UE sẽ xóa bộ đệm mềm cho dù nội dung của nó không được giải thành công và giả mã lần phát mới. Mặc dù khối truyền tải bị mất và phải được phát lại bởi giao thức RLC, UE cũng không thực hiện kết hợp mềm các bit được mà được mã hóa từ các khối truyền tải khác nhau và vì thế bộ đệm mềm không bị sửa đổi sai : Nếu cả NAK và chỉ thị số liệu mới đều bị hiểu nhầm (ít khi xảy ra) thì bộ đệm mềm ít bị sửa đổi sai. Đối với HSUPA, chỉ thị số liệu mới một bít cũng có thể hoạt động khi có chuyển giao mềm. Chỉ thị cả NAK và báo hiệu điều khiển đường lên đều bị hiểu sai thì bộ đệm mềm trong nút B mới bị sửa đổi sai. Tuy nhiên khi có chuyển giao mềm, phương pháp đơn giản này là chưa đủ. Thay vào đó, một số trình tự phát lại hai bit (RSN : Retransmission Sequence Number) được sử dụng cho HSUPA. Truyền dẫn lần đầu RSN vào 0 và sau mỗi lần phát lại RSN tăng thêm 1. Ngay cả khi RSN chỉ nhận giá trị trong dải từ 0-3, vẫn có thể đáp ứng cho mọi lần phát lại, chỉ cần duy trì RSN bằng 3 cho lần phát lại thứ ba và sau đó. Cùng với khai thác giao thức đồng bộ, nút B biết được khi nào xảy ra phát lại nhờ RSN. Hình 3.13 cho thấy một thí dụ đơn giản về khai thác này. Vì nút B thứ nhất công nhận gói A, nên UE phát tiếp gói B mặc dù nút B thứ hai không giải mã đúng gói A. Tại thời điểm phát gói B, nút B thứ 2 đợi phát lại gói A nhưng do các điều kiện kênh tại thời điểm này, nút B thứ hai thậm chí không phát hiện được một phát mới. Hình 3.13 - Các phát lại trong chuyển giao mềm Nút B thứ nhất lại công nhận phát và UE phát tiếp gói C. Khi này nút B thứ 2 nhận được phát mới và nhờ khai thác HARQ đồng bộ nó hiểu rằng đây là phát gói mới. Nếu đây là phát lại gói A, RSN sẽ phải tăng bằng 2. Thí dụ này minh họa việc cải thiện tính chắc chắn khi sử dụng RSN hai bit cùng với khai thác HARQ đồng bộ. Sơ đồ sử dụng “chỉ thị số liệu mới” (có thể coi như RSN một bit) sẽ không có khả năng xử lý trường hợp thường gặp khi nút B thứ hai không nhận được phát mới. Chỉ thị số liệu mới trong trường hợp này sẽ bằng 0; cả trong trường hợp phát lại gói A và trường hợp phát lần đầu gói C vì thế dẫn đến sửa đổi bộ đệm mềm sai. Khi kết hợp mềm trong cơ chế HARQ cho HSUPA được xây dựng theo tăng phần dư. Việc tạo ra các phiên bản tăng phần dư được thực hiện theo cách tương tự như cho HSDPA bằng việc sử dụng các mẫu đục lỗ cho phiên bản dư khác nhau. 3.4.2. Quá trình xử lý HARQ tại lớp vật lý của HSUPA: Xử lý lớp vật lý hỗ trợ HARQ giống như đối với HS-DSCH, tuy nhiên chỉ sử dụng một tầng phối hợp tốc độ, khác với HS-DSCH, phải sử dụng hai tầng, vì tầng phối hợp tốc độ là để xử lý giới hạn các bộ nhớ đệm trong UE, nhưng đối với E-DCH , giới hạn bộ nhớ đệm trong nút B có thể lập cấu hình bởi mạng. Chẳng hạn mạng có thể giới hạn các E-TFC trong UE sao cho không thể phát nhiều bit hơn khả năng nhớ đệm của nút B. Hình 3.14 - Phối hợp tốc độ E-DCH và các thông số s,r. Thủ tục chọn bit cũng giống như chọn bit QPSK cho HS-DSCH Hình 3.14 chỉ ra phối hợp tốc độ đối với E-DCH nhằm hai mục đích : • Để phối hợp số bit được mã hóa với số bit khả dụng trên kênh vật lý E-DPDCH cho khuôn dạng truyền tải E-DCH được chọn. • Để tạo ra các tập bit được mã hóa khác nhau cho tăng phần dư theo điều khiển của hai thông số r và s sẽ được xét dưới đây. Ta thấy, số lượng các bit kênh phụ thuộc vào hệ số trải phổ và số lượng các kênh E-DPDCH được ấn định cho một khuôn dạng kênh truyền tải E-DCH. Nói một cách khác bộ phận chọn E-TFC sẽ quyết định số lượng kênh E- DPDCH và các hệ số trải phổ của chúng. Từ quan điểm hiệu năng, mã hóa kênh luôn tốt hơn trải phổ và nên chọn số mã định kênh càng nhiều càng tốt và hệ số trải phổ tương ứng của chúng càng nhỏ càng tốt. Điều này cho phép tránh được việc đục lỗ và vì thế sử dụng được hết khả năng của mã turbo mẹ tốc độ 1/3. Tuy nhiên cũng không nên chọn hệ số trải phổ quá nhỏ, vì khi này để phối hợp tốc độ phải lặp quá nhiều trong khối phối hợp tốc độ. Ngoài ra từ quan điểm thực hiện, số lượng E-DPDCH càng ít càng tốt để giảm thiểu chi phí trong máy thu nút B vì mỗi kênh E-DPDCH cần một tập bộ giải trải phổ. Để thực hiện điều này cần đưa ra quy định về giới hạn đục lỗ (PL : Punturing Limit). PL được sử dụng để điều khiển số lượng đục lỗ cực đại mà UE được phép thực hiện. UE sẽ chọn một số lượng các mã định kênh nhỏ với hệ số trải phổ cao tới mức có thể mà không vượt quá các giới hạn đục lỗ, nghĩa là không được đục lỗ lớn hơn một phần (1-PL) của các bit được mã hóa. Điều này được minh họa trên hình 3.15, trong đó đục lỗ được phép tăng cho đến khi phải sử dụng kênh E-DPDCH bổ sung. Hai giới hạn đục lỗ được định nghĩa : PLmax và PLnon-max. Giới hạn PLmax được xác định bởi thể loại UE và nó được sử dụng nén số lượng kênh E-DPDCH và hệ số trải phổ của chúng bằng khả năng UE và vì thế UE có thể tăng số kênh E-DPDCH. Trái lại PLnon-max được mạng thông báo cho UE khi thiết lập kết nối. Việc sử dụng các giới hạn đục lỗ khác nhau thay vì sử dụng một tỷ lệ đục lỗ như với trường hợp DCH, cho phép đạt được tốc độ số liệu cực đại cao hơn vì càng đục lỗ nhiều tốc độ số liệu càng cao. Thông thường, các kênh E-DPDCH bổ sung được sử dụng khi tỷ lệ mã lớn hơn khoảng 0,5. Tuy nhiên, đối với các tốc độ số liệu cao nhất cần thực hiện đục lỗ khá nhiều, vì không thể tăng thêm số mã. Hình 3.15 - Khối lượng đục lỗ phụ thuộc vào kích thước khối truyền tải Đục lỗ (hay lặp) điều khiển bởi hai thông số r và s theo cách giống như đối với tầng phối hợp tốc độ thứ hai của HS-DSCH, xem hình 3.14. Nếu s=1, các bit hệ thống được ưu tiên và khối lượng đục lỗ như nhau đối với hai luồng bit chẵn lẻ. Nếu s=0, trước hết đục lỗ được áp dụng cho các bit hệ thống. Mẫu đục lỗ được điều khiển bởi thông số r. Đối với truyền dẫn lần đầu, r được đặt bằng 0 và nó được tăng dần trong mỗi lần phát lại. Vì thế, bằng cách thay đổi r nhiều lần và phần nào chồng lấn lên nhau, có thể tạo ra các tập bit được mã hóa thể hiện các bít thông tin. Lưu ý rằng, thay đổi s cũng ảnh hưởng đến mẫu đục lỗ ngay cả khi r không thay đổi, vì các khối lượng của các bit hệ thống và các bit chẵn lẻ khác nhau sẽ được đục lỗ đối với hai giá trị của s. Lặp được áp dụng như nhau cho cả ba luồng, nếu số lượng bit kênh khả dụng lớn hơn số lượng các bit nhận được từ bộ mã hóa turbo, ngược lại đục lỗ được áp dụng. Khác với DCH, nhưng giống như HS-DSCH, quá trình phối hợp tốc độ của E-DCH đục lỗ có thể áp dụng cho cả các bit hệ thống chứ không phải chỉ cho các bit chẵn lẻ. Điều này được sử dụng để tăng phần dư, khi một số phát lại chứa chủ yếu các bit chẵn lẻ. Các giá trị s và r được xác định từ phiên bản phần dư (RV: Redundancy Version), đến lượt mình RV lại liên kết với số thứ tự phát đi (RSN). RSN được đặt bằng 0 cho lần phát đầu và tăng thêm một cho mỗi lần phát lại. So với HS-DSCH, điểm khác biệt chính là sự hỗ trợ chuyển giao mềm trên kênh E-DCH. Vì không phải tất cả các ô liên quan đều có thể thu được truyền dẫn trong chuyển giao mềm. Nên trong trường hợp này truyền dẫn với khả năng tự giải mã (s=1) lợi hơn vì các bít hệ thống quan trọng hơn các bit chẵn lẻ để đạt được giải mãthành công. Nếu phần dư tăng toàn bộ được sử dụng trong chuyển giao mềm thì có thể xảy ra truyền dẫn lần đầu chứa các hệ thống (s=1) không được thu tin cậy trong một ô, trong khi đó truyền dẫn lần hai chứa hầu hết các bít chẵn lẻ (s=0) được thu. Điều này có thể dẫn đến giảm chất lượng. Tuy nhiên tốc độ số liệu trong chuyển giao mềm thường phân nào thấp hơn (tỷ lệ mã thấp hơn) vì trong hầu hết các trường hợp UE ở xa nút B khi chuyển vào chuyển giao mềm. Vì thế các phiên bản dư được định nghĩa sao cho tất cả các truyền dẫn đều có khả năng tự giải mã (s=1) cho các khuôn dạng truyền tải trong đó tỷ lệ mã ban đầu thấp hơn 0,5, trong khi các khuôn dạng truyền tải còn lại kể cả phát lại đều không thể tự giải mã. Bằng cách thiết kế này, khi chuyển giao mềm, khả năng tự giải mã được tự do hơn. Thiết kế này cũng phù hợp với thực tế là phần dư tăng ( s=0 cho một số phát lại ) cho độ lợi nhất khi tỷ lệ mã ban đầu cao. Chuyển đổi từ RSN thông qua RV vào các thông số r và s được minh họa trên hình 3.16: Hình 3.16 - Chuyển đổi RSN qua RV vào r,s Đây là chuyển đổi bắt buộc không thể lập cấu hình ngoại trừ việc báo hiệu lớp cao hơn có thể được sử dụng để bắt buộc UE luôn sử dụng RV = 0 không lệ thuộc vào RSN, nghĩa là các phát lại có cùng các bit được mãhóa như lần phát đầu (kết hợp săn bắt). RV = 0 được sử dụng khi khả năng nhớ của nút B bị hạn chế. Ta lưu ý,với RSN = 3, RV liên kết với số khung (khung con). Lý do là để cho phép thay đổi các mẫu đục lỗ ngay cả trong các tình trạng khi số lần phát lại lớn hơn ba được sử dụng. 3.4.3. Vì sao phải sử dụng hai độ dài TTI ? Trong khi HSDPA chỉ hỗ trợ cho TTI 2 ms thì HSUPA có thể hỗ trợ cho hai TTI (2ms và 10ms). TTI 2ms được hỗ trợ để giảm trễ còn TTI 10 ms được hỗ trợ để đảm bảo tại biên ô. Đối với tốc độ số liệu thấp hơn 2 Mbps dung lượng không phụ thuộc vào TTI. Tuy nhiên khi tốc độ số liệu cao hơn 2 Mbps, kích thước khối sử dụng độ dài 10ms quá lớn và vì thế có thể đảm bảo các tốc độ số liệu cao hơn 2 Mbps bằng cách sử dụng TTI 2ms. Đối với các ô vĩ mô, các tốc độ bit trên đường lên cũng bị giới hạn do hạn chế công suất phát. Điều này có nghĩa là TTI 10ms sẽ là giá trị ban đầu khi mới triển khai hệ thống, điều này cũng được thể hiện ở các khả năng của UE (2ms TTI là tùy chọn cho hầu hết các loại UE). Nếu không xảy ra quá nhiều phát lại thì việc sử dụng 2ms TTI là có rất có lợi vì trễ giữa các phát lại sẽ ngắn hơn so với 10ms. Tuy nhiên sẽ gặp phải vấn đề khi tiến đến gần biên ô, khi này báo hiệu sử dụng chu kỳ 2ms bắt đầu tiêu thụ nhiều công suất đặc biệt tại nút B như minh họa trên 3.17. Hình 3.17 - Áp dụng 2 ms TTI và 10 ms TTI trong một ô Khác với HSDPA, số người sử dụng tích cực có thể đồng thời lớn hơn nhiều vì thế có thể đảm bảo báo hiệu đường xuống cho số lượng lớn người sử dụng với việc sử dụng chu kỳ 2ms là không thể. 3.5. BÁO HIỆU ĐIỀU KHIỂN TRONG HSUPA : Để hỗ trợ truyền dẫn E-DCH trên đường lên, ba kênh đường xuống mang thông tin báo hiệu điều khiển ngoài băng dưới đây được định nghĩa: • E-HICH là kênh vật lý được phát từ từng ô trong tập tích cực và được sử dụng để mang các công nhận (AKC/NAK) của HARQ. • E-AGCH là kênh vật lý chia sẻ chỉ được phát từ ô phục vụ và được sử dụng để mang các cho phép tuyệt đối. • E-RGCH là kênh vật lý riêng mang các cho phép tuyệt đối trong ô phục vụ, còn ô không phục vụ E-RGCH là kênh vật lý chung mang chỉ thị quá tải. Như vậy, một UE sẽ nhận được nhiều kênh điều khiển vật lý đường xuống (E-HICH, E-AGCH, E-RGCH) : Từ ô phục vụ, UE nhận E-HICH, E-AGCH, E-RGCH; từ các ô không phục vụ UE nhận E-HICH, E-RGCH. Báo hiệu điều khiển đường lên ngoài băng cũng cần thiết để chỉ thị E-TFC mà UE lựa chọn, RSN và “bit hạnh phúc”. Thông tin này được mang trên kênh E-DPCCH đường lên. Ngoài báo hiệu điều khiển ngoài băng liên quan đến E-DCH, cũng cần có báo hiệu điều khiển đường xuống để truyền các bít điều khiển công suất. Nói chung không khác gì với WCDMA, báo hiệu này được mang trên (F-DPCH). Tương tự, DPCCH có mặt trên đường lên để cung cấp tần số sóng mang tham khảo cho giải điều biến nhất quán. Tóm lại, các báo hiệu điều khiển ngoài băng liên quan đến E-DCH được cho trên hình 3.18. Hình 3.18 - Báo hiệu ngoài băng liên quan đến E-DCH Dưới đây ta sẽ xem xét chi tiết một số vấn đề liên quan đến báo hiệu điều khiển của HSUPA. 3.5.1.Kênh vật lý dành riêng E-HICH : E-HICH là một kênh vật lý dành riêng mang các công nhận HARQ để thông báo cho UE về kết quả tách tín hiệu E-DCH tại nút B. Nút B phát hoặc ACK hoặc NAK tuỳ thuộc vào việc giải mã khối truyền tải E-DCH thành công hay thất bại. NAK đồng thời cũng là yêu cầu phát lại. Để không lãng phí công suất phát đường xuống nút B chỉ phát E-HICH khi nó phát hiện có phát phát từ UE, nghĩa là phát hiện có năng lượng trên E-DCCH (E-Dedicated Control Channel – Kênh điều khiển riêng) hoặc E-DPDCH. ACK/NAK được chuyển đổi vào các giá trị của kênh E-HICH theo bảng 1.5: Bảng 1.5 : Chuyển đổi ACK/NAK vào giá trị kênh. Thu E-DCH TTI §¸p øng logic TruyÒn dÉn trªn E-HICH C¸c « trong cïng mét RLS víi « phôc vô HSUPA C¸c « kh¸c Thu TTI ®óng ACK +1 +1 Thu TTI sai NCK -1 0(DTX) Kh«ng thu ®­îc TTI - 0(DTX) 0(DTX) Mặc dù ACK/NAK chỉ mang thông tin một bit (+1, -1) nhưng chúng được phát trong thời gian là 2 hoặc 8ms tuỳ thuộc vào cấu hình TTI. Điều này đảm bảo rằng năng lượng nhận được đủ lớn để thoả mãn yêu cầu lỗi khá chặt chẽ của báo hiệu ACK/NAK mà không cần công suất đỉnh cao đối với E-HICH. Để tiết kiệm mã định kênh đường xuống, nhiều ACK/NAK được phát trên cùng một mã định kênh với hệ số trải phổ 128, như hình 3.19. ACK/NAK một bit được nhân với chuỗi ký tự dài 40 bit (có độ dài bằng một khe) tại hệ số trải phổ quy định 128. Thủ tục tương tự được sử dụng cho 3 hoặc 12 khe thời gian tuỳ thuộc vào E-DCH TTI để đạt được khoảng thời gian báo hiệu 2ms hoặc 8ms. Điều này cho phép các UE chia sẻ một mã định kênh và nhờ vậy giảm đáng kể khối lượng mã cần dùng cho E-HICH. Tương quan tương hỗ giữa các chuỗi chữ ký khác nhau thay đổi theo chỉ số chuỗi, nhẩy chuỗi chữ ký được sử dụng để trung bình hoá các khác biệt này. Sử dụng nhẩy cho phép chuỗi chữ ký của một UE thay đổi từ khe này sang khe khác theo miền nhảy như chỉ ra trên hình 3.20. Hình 3.19 - Cấu trúc E-HICH và E-RGCH (trừ ô phục vụ) Hình 3.20 - Minh họa nhẩy chữ ký Cả E-HICH và E-RGCH đều sử dụng cùng một cấu trúc để đơn giản hoá thực hiện UE, E-RGCH và E-HICH đối với một UE sẽ được ấn định cùng một mã định kênh và cùng một mã giả ngẫu nhiên (ngẫu nhiên hoá). Vì thế với 40 chuỗi chữ ký , 20 người sử dụng, mỗi người có 1 E-RGCH và 1 E-HICH có thể chia sẻ một mã định kênh. Lưu ý rằng, công suất cho E-RGCH và E-HICH của người sử dụng khác nhau có thể khác nhau mặc dủ họ chia sẻ cùng một mã định kênh. Khi một nút B xử lý nhiều ô (đoạn ô) và một UE được nối đến các ô này, nghĩa là UE đang ở chuyển giao mềm giữa các ô này, hợp lý hơn cả là nút B này phát cùng một thông tin ACK/NAK đến UE trong tất cả các ô này. Vì thế UE sẽ thực hiện kết hợp mềm E-HICH trong trường hợp này và báo hiệu nhận được trên từng E-HICH (thu được thông tin từ cùng một nút B) sẽ được cộng nhất quán với nhau trước khi giải mã. Phương pháp này giống như phương pháp kết hợp bit điều khiển công suất đã được sử dụng trong phát hành đầu tiên của WCDMA . Sơ đồ điều biến sử dụng cho E-HICH khác nhau giữa các ô phục vụ và các ô không phục vụ. Trong tập các đường truyền vô tuyến ô phục vụ điều biến BPSK được sử dụng còn trong các tập đường truyền vô tuyến ô không phục vụ thì OOK (On-Off Keying : Khóa bật tắt) được sử dụng sao cho NAK được đặt vào DTX (Không có năng lượng phát). Lý do sử dụng các sắp xếp khác nhau là để giảm thiểu tiêu thụ công suất đường xuống. Nói chung, BPSK nên dùng hơn nếu ACK được phát cho hầu hết các trường hợp, trong khi tiêu thụ công suất trung bình thấp hơn so với OOK khi NAK được phát nhiều hơn 75% thời gian vì không có năng lượng cho phát NAK. Khi UE không nằm trong chuyển giao mềm, chỉ có ô phục vụ nằm trong tập tích cực và ô này sẽ phát hiện sự có mặt của phát đường lên trong hầu hết thời gian. Vì thế BPSK nên dùng cho các ô phục vụ. Trái lại trong chuyển giao mềm thông thường, nhiều nhất chỉ có một ô là có khả năng giải mã được phát đường lên, vì thế hầu hết các ô sẽ phát NAK dẫn đến OOK hấp dẫn hơn. Ngay cả khi có phát lên, nếu không phát hiện được sự phát này tại nút B, sẽ không có năng lượng được phát xuống (DTX) như đã chỉ ra ở trên. Vì thế máy thu E-HICH trong UE phải có khả năng xử lý cả trong trường hợp DTX, mặc dù từ quan điểm giao thức chỉ có các giá trị ACK và NAK là được đặc tả. Cấu trúc khung vô tuyến của E-HICH được chỉ ra trên hình 3.21. 1 bit th«ng tin Khung con 2ms 1 khe, 2560 chip, 40 bit Khe #0 Khe #1 Khe #2 Khe #2 E-HICH/E-RGCH 3 khe, 7680 chip, 120 bit kªnh Khung v« tuyÕn 10ms Chuçi ký tù dµi 40 bit Khe #i Khe #14 Khe #14 Hình 3.21 - Cấu trúc khung vô tuyến E-HICH Kênh vật lý chia sẻ cho phép tuyệt đối (E-AGCH):E-AGCH là kênh chia sẻ mang thông tin cho phép lập biểu tuyệt đối bao gồm: • Tỷ số công suất E-DPDCH/DPCCH cực đại mà UE được phép sử dụng cho E-DCH (5bit). • Cờ tích cực (1 bit) được sử dụng để tích cực (hoặc thôi tích cực) các xử lý HARQ. Một số nhận dạng UE (hay nhóm UE) mà thông tin E-AGCH cần chuyển đến (16 bit). Số nhận dạng này không được phát tường minh mà ẩn tàng trong tính toán CRC. UE phát hiện nhận dạng bằng cách lọc CRC của E-AGCH bằng một mặt nạ để lấy ra số nhận dạng, nếu trùng nhau thì có nghĩa đây đúng là nhận dạng của nó. Một UE có thể có đến hai nhận dạng , UE-id sơ cấp / thứ cấp hay nhận dạng tạm thời trong mạng vô tuyến E-DCH sơ cấp / thứ cấp (E-RNTI), nếu nó phát hiện được một trong hai nhận dạng này thì có nghĩa là truyền dẫn dành cho nó. Cấu trúc của E-AGCH rất giống cấu trúc của HS-SCCH của HSDPA. 16 bit CRC được tính toán dựa trên 6 bit thông tin và được lọc qua mặt nạ (thao tác and theo từng bit) là UE-id sơ cấp hay thứ cấp. Với các nhận dạng này, UE biết được truyền dẫn E-AGCH có dành cho nó hay không. Mã hoá xoắn tỷ lệ 1/3 được sử dụng cho E-AGCH và các bit mã hoá được phối hợp tốc độ để đạt đến 60 bit tương ứng với thời gian 2ms tại hệ số trải phổ 256, như hình 3.23. Trong trường hợp 10ms, E-DCH TTI cấu trúc 2ms được lặp 5 lần. Lưu ý rằng, một mã định kênh có thể xử lý một ô với cả hai TTI vì thế không cần dành hai mã định kênh trong một ô để trộn các TTI. Các UE có 2ms TTI sẽ giải mã từng khung con 10ms E-AGCH mà không sử dụng nhận dạng của nó. Hình 3.22 - Cấu trúc mã hóa E-AGCH Tương tự 10ms TTI UE sẽ kết hợp 5 khung con 2ms trước khi giải mã và kiểm tra CRC sẽ thất bại nếu cho phép khung dài 10ms. Đối với lập biểu theo nhóm, có lẽ cùng một cho phép sẽ không phát cả hai loại 2ms UE và 10ms UE (mặc dù có thể sử dụng) mà cho phép tuyệt đối cho hai nhóm UE này có thể được gửi tách riêng theo thời gian trên cùng một mã định kênh. Mỗi UE có năng lực E-DCH sẽ thu một E-AGCH (mặc dù có thể có một hay nhiều E-AGCH được lập cấu hình trong một ô) trừ ô phục vụ. Mặc dù yêu cầu phải giám sát E-AGCH cho thông tin hợp lệ đối với từng TTI, nhưng thông thường giải thuật lập biểu chỉ thỉnh thoảng gửi E-AGCH đến UE. UE có thể phát hiện thông tin này có hợp lệ hay không (có gửi cho nó hay không) bằng cách kiểm tra ID trong CRC. Hình 3.23 cho thấy cấu trúc khung vô tuyến của E-AGCH. 6 bit th«ng tin + 16 bit CRC ®­îc läc mÆt n¹ bëi 16 bit id vµ ®­îc m· hãa thµnh 60 bit kªnh Khung v« tuyÕn 10ms Khung con 2ms 3 khe, 7680 bit th«ng tin Khe #0 Khe #1 Khe #2 Khe #2 E-AGCH Khe #i Khe #14 Khe #14 Hình 3.23- Cấu trúc khung vô tuyến của E-AGCH 3.5.2. Kênh vật lý mang các cho phép tuyệt đối (E-RGCH) : Các cho phép tương đối được phát trên E-RGCH và cấu trúc truyền dẫn cho E-RGCH giống như E-HICH. UE đợi nhận một cho phép tương đối từ từng ô trong tập tích cực trong từng TTI . Vì thế các cho phép tương đối có thể được phát từ cả ô phục vụ lẫn các ô không phục vụ. Từ ô phục vụ, E-RGCH là một kênh vật lý dành riêng và giá trị báo hiệu có thể là một trong ba giá trị sau: +1, DTX và nguyên và -1 tương ứng với UP (tăng), HOLD (giữ nguyên) và DOWN (giảm ). Giống như E-HICH, thời gian của E-RGCH bằng 2ms hoặc 8ms phụ thuộc vào câú hình của E-DCH TTI. Từ các ô không phục vụ, E-RGCH là kênh vật lý chung, thực chất “chỉ thị quá tải” chung được sử dụng để hạn chế lượng công suất giữa các ô. Giá trị trên kênh E-RGCH từ các ô không phục vụ chỉ có thể là DTX và -1, tương ứng với không quá tải và DOWN. E-RGCH từ các ô không phục vụ có thời gian là 10ms không phụ thuộc vào cấu hình E-DCH TTI. Lưu ý rằng, hình 3.24 thể hiện cho ô phục vụ vì mỗi UE được ấn định một cho phép tương đối riêng (từ các ô không phục vụ, E-RGCH chung cho nhiều (nhóm) UE). Bảng 1.6 cho thấy chuyển đổi bản tin điều khiển công suất tương đương đối vào giá trị truyền dẫn E-RGCH. QuyÕt ®Þnh cña bé lËp biÓu B¶n tin cÇn ph¸t TruyÒn dÉn trªn E-RGCH C¸c « trong cïng RLS víi « phôc vô HSUPA C¸c « kh¸c CÊp thªm cho UE UP +1 Kh«ng cÊp phÐp Gi¶m cÊp cho UE HOLD -1 1 Gi÷ nguyªn nhãm ®· cÊp DOWN 0(DTX) 0(DTX) Chó ý: RLS (Radio Link Set: LËp ®­êng truyÒn v« tuyÕn): LËp ®­êng truyÒn ph¸t tõ cïng mét nót B vµ cïng mét kªnh ®iÒu khiÓn c«ng suÊt (cïng mét néi dung) ®Ó cho phÐp UE thùc hiÖn kÕt hîp miÒn c¸c kªnh nµy. Mỗi ô có thể sử dụng 40 chữ ký (20 cho E-HICH và 20 cho E-RGCH) để ghép chung các kênh này lên cùng một mã định kênh. Hình 3.26 cho thấy ghép các kênh E-HICH và E-RGCH trên cùng một mã định kênh. E-HICH (+1,0,-1) E-RGCH (+1,0,-1) E-HICH (+1,0,-1) Chuçi trùc giao dµi 40 bit ∑ M· hãa kªnh b»ng m· cã SF=128 §Õn bé kÕt hîp víi c¸c kªnh ®­êng xuèng kh¸c Hình 3.24 - Ghép các kênh E-HICH và E-RGCH trên cùng mã định kênh 3.6. THỦ TỤC HOẠT ĐỘNG LỚP VẬT LÝ: 3.6.1. Thủ tục hoạt động lớp vật lý cho giao thức HARQ : Hình 3.25 và 3.26 cho thấy thủ tục : 5,5-7,5 ms 8 ms E-HICH Ph¸t l¹i lÇn thø nhÊt (nÕu NAK) 30 ms (3TTI) E-DCH KÕt qu¶ CRC 14-16 ms §­êng lªn §­êng xuèng ACK/NAK E-DPCCH E-DPCCH E-DCH E-DCH Hình 3.25 - Định thời xử lý HSUPA khi TTI = 10ms 14 ms (7 TTI) 2 ms Ph¸t l¹i lÇn thø nhÊt (nÕu NAK) 6,1-8,1 ms 3,5-5,5 ms 2 ms E-HICH §­êng lªn §­êng xuèng KÕt qu¶ CRC ACK/NAK E-DPCCH E-DPCCH E-DCH E-DCH ........... Hình 3.26 - Định thời xử lý HSUPA khi TTI = 2ms 3.6.2. Thủ tục lớp vật lý cho HARQ và chuyển giao mềm : Hình 3.27 - Hoạt động HARQ trong chuyển giao mềm Hình 3.27 cho thấy hoạt động của HARQ trong chuyển giao mềm. Hoạt động lớp vật lý với tập tích cực có số ô lớn hơn 1 đặt ra các yêu cầu bổ sung cho HARQ. Với HSUPA chỉ một nút B tham gia xử lý HARQ, với HSUPA tất cả các nút B trong tập tích cực đều liên quan. Hoạt động HARQ được thực hiện bằng cách sử dụng quy tắc giống như quy tắc điều khiển công suất đường lên. Nếu một nút B của tập tích cực phát ACK thì thông tin mà lớp MAC nhận được là đã thu được ACK và lớp MAC sẽ coi rằng truyền dẫn đã thành công và chuyển sang gói sau. Nguyên lý hoạt động của HARQ trong chuyển giao mềm được minh hoạ trên hình 3.27. Vì các nút B xử lý quá trình này độc lập nên thứ tự gói không được đảm bảo và thứ tự này phải được điều chỉnh tại RNC. Đây là lý do chính mà kiến trúc giao thức có thêm thực thể MAC-hs. Đối với NAK từ các ô không phục vụ, giá trị truyền dẫn là chuỗi số 0 và vì thế thực chất NAK chỉ được truyền dẫn từ ô phục vụ. Nếu ô phục vụ trong chuyển giao mềm hơn với các ô khác được định nghĩa là thuộc cùng một tập đường truyền vô tuyến, thì các NAK được phát từ tất cả các ô này để có thể kết hợp mềm trong máy thu giống như kết hợp các lệnh điều khiển công suất trong chuyển giao mềm hơn. KẾT LUẬN Đồ án trình bày tổng quan các quá trình phát triển từ 3G WCDMA lên 3G HSPA (3G+) và LTE (E 3G/4G-), đề cập đến ba công nghệ có thể coi là rất cơ bản trong lộ trình phát triển từ 3G lên 4G : Công nghệ OFDM và DFTS-OFDM, lập biểu, thích ứng đường truyền và HARQ, kỹ thuật đa anten. Ngoài ra đồ án còn giới thiệu cấu trúc các kênh số liệu và báo hiệu trong HSUPA. E-DCH (Enhanced Dedicated Channel) là một kênh truyền tải mới (tăng cường) được đưa ra trong R6 truyền dẫn số liệu gói tốc độ cao cho HSUPA. E-DCH được lập cấu hình đồng thời với một hay nhiều kênh DCH khác. Ngoài kênh số liệu, HSUPA còn hỗ trợ các kênh báo hiệu như: E-AGCH, E-RGCH, E-HICH, E-DCCH. Cuối cùng là xét chi tiết việc áp dụng các công nghệ tiên tiến cho HSUPA để nó đạt được dung lượng cao. Trong HSUPA, kênh dành riêng tăng cường E-DCH được giới thiệu như một kênh vận tải mới có chức năng truyền tải dữ liệu người dùng trên đường lên. Tại lớp vật lý, nó được biên dịch thành hai kênh đường lên mới sau đây: - Kênh dữ liệu vật lý dành riêng E-DCH (E-DPDCH) - Kênh điều khiển vật lý dành riêng E-DCH (E-DPCCH). Kênh E-DPCCH mang thông tin điều khiển liên kết với E-DPDCH. Trên đường xuống, 3 kênh mới giới thiệu sau đây có chức năng điều khiển: - E-AGCH : Kênh cấp phát tuyệt đối E-DCH mang các tín hiệu cấp phát tuyệt đối. - E-RGCH :  Kênh cấp phát tương đối E-DCH mang các tín hiệu cấp phát tương đối. - E-HICH: Kênh chỉ thị HARQ mang các tín hiệu ACK/NACK. Kênh E-AGCH chỉ được truyền đi từ cell phục vụ. E-RGCH và E-HICH được truyền đi từ các tuyến liên kết vô tuyến chính là một phần của quá trình thiết lập tuyến liên kết vô tuyến phục vụ và từ các tuyến liên kết vô tuyến phi phục vụ. HSUPA được xem là công nghệ 3,75G hay còn gọi là 4G. Đây là công nghệ chiếm ưu thế ở tốc độ uplink: từ 1,4Mbps đến 5,76Mbps. HSUPA sử dụng kênh truyền nâng cao tốc độ đường lên E-DCH (Enhanced Dedicated Channel).Mục tiêu chủ yếu của HSUPA là cải tiến tốc độ tải lên cho các thiết bị di động và giảm thời gian trễ trong ứng dụng game, email, chat... HSUPA là công nghệ phát triển sau HSDPA nhằm thỏa mãn nhu cầu tương tác thời gian thực với các ứng dụng đòi hỏi tốc độ và độ tin cậy cao. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những tài liệu được sử dụng trong đồ án này là hoàn toàn trung thực. Những kết quả nghiên cứu do chính tôi thực hiện dưới sự chỉ đạo của giáo viên hướng dẫn. SINH VIÊN THỰC HIỆN Vũ Thị Hiền TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Hisiao-Hwa Chen & Mohsen Guizani, Next Generation Wireless System and Networks, John Willey & Sons, Ltd, 2006 2. 3GPP TR 25.813, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) and Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN); Radio Interface Protocol Aspects (Release 7), 3/2006 3. 3GPP TR 25.814, Physical layer aspects for Evolved Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) (Release), 9/2006 4. 3GPP TR 25.913 V7.3.0, Requirements for Evolved UTRA (E-UTRA) and Evolved UTRAN (EUTRAN) (Release 7) , 3/2006 5. TS.Nguyễn Phạm Anh Dũng, Giáo trình thông tin di động thế hệ thứ ba, Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông, Nhà xuất bản Bưu Điện, 2004 6. TS.Nguyễn Phạm Anh Dũng, WiMax, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông, 2008 BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ Tiếng Anh Tiếng Việt 3G Third Generation Thế hệ thứ ba 4G Fourth Generation Thế hệ thứ tư 3GPP 3rd Generation Partnership Project Đề án các đối tác thế hệ thứ ba 3GPP2 3rd Generation Partnership Project 2 Đề án các đối tác thế hệ thứ ba – 2 ACK Acknowledgement Công nhận AMR Adaptive Multi Rate Đa tốc độ thích ứng ARQ Automatic Repeat-reQuest Yêu cầu phát lại tự động AWGN Additive Gaussian Noise Tạp âm Gauss trắng cộng BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa chuyển pha hai trạng thái BS Base Station Trạm gốc BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc CC Convolutional Code Mã xoắn CDD Cyclic Delay Diversity Phân tập trễ vòng CDM Code-Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo mã CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã Cell Cellular Ô CM Cubic Metric Số đo thành phần lập phương CP Cyclic Prefix Tiền tố chu trình CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra vòng dư CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng DCH Dedicated Channel Kênh điều khiển DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DFTS – OFDM DFT – Spread OFDM OFDM trải phổ DL Downlink Đường xuống DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng DTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lưu lượng riêng DTX Discontinuons Transmission Phát không liên tục E – DCH Enhanced Dedicated Channel Kênh riêng tăng cường eNodeB E – UTRAN Node B Nút B của E – UTRAN E – UTRA Evolved UTRA Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS phát triển E – UTRAN/E – RAN Evolved UTRA/ Evolved – RAN Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS phát triển FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống F – DPCH Fractional DPCH DPCH một phần (phân đoạn) FCH Fast Cell Selection Ô chọn nhanh FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian FDM Frequency Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiplex Access Đa truy nhập phân chia theo tần số FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi trước FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh GERAN GSM EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến GSM EDGE GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GSM Global System For Mobile Communications Hệ thống thông tin di động toàn cầu HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lại tự động linh hoạt HS - DPCCH High – Speed Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng tốc độ cao HS – DSCH High – Speed Dedicated Shared Channel Kênh chia sẻ riêng 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 HS – PDSCH High – Speed Physical Dedicated Shared Channel Kênh chia sẻ riêng vật lý cao HS – SCCH High – Speed Shared Control Channel Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao IBI Inter – Block Interference Nhiễu giữa các khối IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc ngược IFDMA Interleaved FDMA FDMA đan xen IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh ngược IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP IMT – 2000 International Mobile Telecommunications 2000 Thông tin di động quốc tế 2000 IMT –ADV International Mobile Telecommunications Advanced Thông tin di động quốc tế tiên tiến IP Internet Protocol Giao thức Internet IR Incremental Redundancy Phần dư tăng ITU International Telecommunications Union Liên đoàn Viễn thông quốc tế ITU – R International Telecommunications Union – Radio Sector Liên đoàn Viễn thông quốc tế bộ phận vô tuyến Iu Giao diện được sử dụng để thông tin giữa RNC và mạng lõi Iub Giao diện được sử dụng để thông tin giữa nút B và RNC Iur Giao diện được sử dụng để thông tin giữa các RNC LFDMA Localized FDMA FDMA khoanh vùng LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MAC – hs Medium Access Control – high speed Điều khiển truy nhập môi trường tốc độ cao MBMS Multimedia Broadcast Multicast Service Dịch vụ quảng bá đa phương đa phương tiện MIMO Multi – Input Multi – Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra ML Maximum Likelihood Khả giống cực đại MMSE Minimum Mean Square Error Sai số bình phương trung bình cực tiểu MRC Maximum Ratio Combining Kết hợp tỷ lệ cực đại NCK Negative Acknowledgement Không công nhận NodeB Nút B OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao PAPR Peak to Average Power Ratio Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình PARC Per-Antenna Rate Control Điều khiển tốc độ cho một anten PCI Precoding Control Indication Chỉ thị điều khiển tiền mã hóa PCRF Policy and Charging Rules Function Chức năng các quy tắc tính cước và chính sách PDCCH Physical Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng vật lý PDCP Packet – Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống vật lý PDU Protocol Data Unit Giao thức đơn vị số liệu PF Proportional Fair Công bằng tỷ lệ (một kiểu lập biểu) PS Packet Switch Chuyển gói kênh QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa chuyển pha vuông góc RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RAT Radio Access Technology Công nghệ truy nhập vô tuyến RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RR Round Robin Quay vòng RS Reference Symbol Ký hiệu tham khảo SAE System Architecture Evolution Phát triển kiến trúc mạng SC – FDMA Single Carrier – Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số đơn sóng mang SDMA Spatial Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo không gian SF Spreading Factor Hệ số trải phổ SFBC Space Frequency Block Code Mã khối không gian tần số SFN Single Frequency Network Mạng tần số đơn SIC Sucessive Interference Combining Kết hợp loại bỏ nhiều lần lượt SNR Signal-to-Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm STBC Space-Time Block Coding Mã khối không gian thời gian STTD Space-Time Transmit Diversity Phân tập phát không gian thời gian TCP/IP Transmission Control Protocol IP Giao thức điều khiển truyền dẫn IP TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TD – SCDMA Time Division – Synhcronous Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã đồng bộ - phân chia theo thời gian TSN Transmission Sequence Number Số trình tự phát TTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian truyền TSG Technical Specication Group Nhóm đặc tả kỹ thuật UE User Equipment Thiết bị người dùng UMB Unltra Mobile Band UMTS Universal Mobile Telecommunications System Hệ thống thông tin di động toàn cầu UTRA UMTS Terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng VoIP Voice over IP Thoại trên IP DANH MỤC HÌNH VẼ Thứ tự Mô tả Hình 1.1 Các kỹ thuật được xem xét cho HSUPA Hình 1.2 Các kỹ thuật được lựa chọn cho danh mục nghiên cứu HSUPA Hình 1.3 Quá trình tiêu chuẩn hóa HSUPA trong 3GPP Hình 1.4 Nguyên lý MIMO với hai anten phát và hai anten thu Hình 1.5 Lộ trình phát triển 3GPP Hình 1.6 Tổ chức các nhóm điều phối đề án 3GPP Hình 1.7 Các khả năng của IMT – 2000 và các hệ thống sau IMT – 2000 theo khuyến khích M.1654 của ITU – R Hình 1.8 Quá trình phát triển các công nghệ thông tin di động đến 4G Hình 1.9 Triển khai HSPA với sóng mang riêng (f2) hoặc chung sóng mang với WCDMA(f1) Hình 1.10 Tốc độ số liệu khác nhau trên các giao diện (trường hợp HSDPA) Hình 1.11 Kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho số liệu người sử dụng Hình 1.12 Kiến trúc mô hình B1 của E – UTRAN co trường hợp không chuyển mạng Hình 1.13 Kiến trúc mô hình B2 của E – UTRAN trong đó Rh đảm bảo chức năng chuẩn bị chuyển giao để giảm thời gian ngắt Hình 1.14 Kiến trúc mô hình LTE theo TR.13.822 Hình 2.1 Ký hiệu điều biến và phổ của tín hiệu OFDM Hình 2.2 Sơ đồ khối của một hệ thống OFDM Hình 2.3 Giải thích ý nghĩa chèn CP Hình 2.4 Mô tả vai trò của mã hóa kênh trong OFDM Hình 2.5 Phổ của tín hiệu OFDM cơ sở 5MHz Hình 2.6 Sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập Hình 2.7 Ghép kênh người sử dụng/đa truy nhập sử dụng OFDM Hình 2.8 Điều khiển định thời phát đường lên Hình 2.9 SC – FDMA trên cơ sở DFTS – OFDM Hình 2.10 Thí dụ minh họa sự khác nhau trong việc truyền các ký hiệu số liệu theo thời gian đối với OFDMA và SC–FDMA Hình 2.11 Các phương pháp ấn định sóng mang con cho nhiều người sử dụng (đa truy nhập) Hình 2.12 Hai kiểu sắp xếp cách phân bố sóng mang con Hình 2.13 Lập biểu phụ thuộc kênh Hình 2.14 Minh họa hành vi của các chiến lược lập biểu khác nhau Hình 2.15 Thí dụ kết hợp săn bắt Hình 2.16 Thí dụ về kết hợp độ dư tăng Hình 2.17 Kết hợp tuyến tính đa anten thu Hình 2.18 Các kênh truyền vô tuyến trong anten thu kết hợp tuyến tính Hình 2.19 Trường hợp đường xuống với một nguồn nhiễu vượt trội gây chỉ có hai anten thu Hình 2.20 Trường hợp máy thu bị một máy đầu cuối di động gây nhiễu mạnh Hình 2.21 Xử lý tuyến tính không gian – thời gian hai chiều Hình 2.22 Xử lý tuyến tính không gian tần số hai chiều Hình 2.23 Hai anten phát phân tập trễ Hình 2.24 Phân tập phát không gian – tần số với hai anten Hình 3.1 Chương trình khung lập biểu của HSUPA Hình 3.2 Kiến trúc mạng được lập cấu hình E-DCH (và HS - DCH) Hình 3.3 Các kênh cần thiết cho một UE có khả năng HSUPA Hình 3.4 Sắp xếp tách riêng xử lý E-DCH và DCH Hình 3.5 Cấu trúc kênh tổng thể HSDPA và HSUPA Hình 3.6 Chia sẻ tài nguyên công suất giữa DCH và E-DCH Hình 3.7 Minh họa chia sẻ tài nguyên giữa các kênh E-DCH và DCH Hình 3.8 Tổng quan hoạt động lập biểu Hình 3.9 Quan hệ giữa cho phép tuyệt đối, cho phép tương đối và cho phép phục vụ Hình 3.10 Mô tả hoạt động cho phép tương đối Hình 3.11 HARQ đồng bộ và HARQ không đồng bộ Hình 3.12 Nhiễu xử lý HARQ cho HSUPA Hình 3.13 Các phát lại trong chuyển giao mềm Hình 3.14 Phối hợp tốc độ E-DCH và các thông số s,r Hình 3.15 Khối lượng đục lỗ phụ thuộc vào kích thước khối truyền tải Hình 3.16 Chuyển đổi RSN qua RV vào r,s Hình 3.17 Áp dụng 2ms TTI và 10ms TTI trong một ô Hình 3.18 Báo hiệu ngoài băng liên quan đến E-DCH Hình 3.19 Cấu trúc E-HICH và E-RGCH (trừ ô phục vụ) Hình 3.20 Minh họa nhảy chữ ký Hình 3.21 Cấu trúc khung vô tuyến E-HICH Hình 3.22 Cấu trúc mã hóa E-AGCH Hình 3.23 Cấu trúc khung vô tuyến của E-AGCH Hình 3.24 Ghép các kênh E-HICH và E-RGCH Hình 3.25 Định thời xử lý HSUPA khi TTI = 10ms Hình 3.26 Định thời xử lý HSUPA khi TTI = 2ms Hình 3.27 Hoạt động HARQ và chuyển giao mềm MỤC LỤC BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ