đồ án : Công nghệ HSPA Evolution và giải pháp CPC trong 3GPP Release 7

đồ án :Công nghệ HSPA Evolution và giải pháp CPC trong 3GPP Release 7Với mục đích nâng cao hiểu biết về xu hướng phát triển trong tương lai của ngành viễn thông nói chung và thông tin di động nói riêng, em đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp là “Công nghệ HSPA Evolution và giải pháp CPC trong 3GPP Release 7” để có thể nắm bắt rõ hơn về công nghệ HSPA Evolution và sự phát triển mạnh mẽ của ngành thông ti di động. Trên cơ sở đó đồ án của em được chia làm ba chương với các nội dung như sau: Chương I: Tổng quan về công nghệ HSPAChương II: Những cải tiến HSPA trong 3GPP Release 7Chương III: Nghiên cứu giải pháp kết nối gói liên tục trong 3GPP Release 7Do tính chất mới của vấn đề cùng những hiểu biết hạn chế của bản thân vì vậy đồ án tất nhiên không tránh khỏi những thiếu sót, em kính mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để phục vụ thêm cho công tác học tập của mình trong tương lai.Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS. Dư Đình Viên, người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này.

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH VE ii

DANH MỤC BẢNG BIỂU v

CÁC THAM SÔ vi

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT viii

LỜI NÓI ĐẦU xiv

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ HSPA xvi

1.1 Quá trình phát triển của WCDMA/HSPA trong 3GPP xvi

1.1.1 Chuẩn hóa HSDPA trong 3GPP xvii

1.1.2 Chuẩn hóa HSUPA trong 3GPP xvii

1.1.3 Phát triển tăng cường của HSUPA và HSDPA xix

1.2 Tổng quan về truy nhập gói tốc độ cao xx

1.3 Công nghệ HSDPA xxii

1.3.1 Truyền dẫn kênh chia sẻ xxii

1.3.2 Lập biểu phục thuộc kênh xxiii

1.3.3 Kiến trúc HSDPA xxiv

1.3.4 Các kênh trong HSDPA xxv

1.4 Công nghệ HSUPA xxxii

1.4.1 Cơ bản về công nghệ xxxii

1.4.2 Kiến trúc xxxiii

1.4.3 Các kênh trong HSUPA xxxiv

1.5 Tổng kết chương xxxix CHƯƠNG II: NHỮNG CẢI TIẾN HSPA TRONG R7 xl 2.1 Giảm thời gian thiết lập xl 2.2 MIMO xliii

2.2.1 Truyền dẫn số liệu HSPA – MIMO xliv 2.2.2 Điều khiển tốc độ cho HSPDA – MIMO xlvii 2.2.3 HARQ kết hợp mềm cho HSDPA-MIMO xlvii 2.2.5 Các khả năng của UE hỗ trợ MIMO xlix

2.3 Điều chế bậc cao xlix

2.3.1 Điều chế bậc cao kết hợp với mã hóa kênh li 2.3.2 Thay đổi công suất phát tức thời li

2.4 Kết nối gói liên tục lii 2.5 Những cải tiến giao thức lớp 2 liv 2.6 Các máy thu tiên tiến liv 2.7 Những tăng cường về dung lượng VoIP lvi

2.9 Tổng kết chương lviii CHƯƠNG III: KẾT NÔI GÓI LIÊN TỤC lix 3.1 Giới thiệu chung lix

3.1.1 Nền Tảng của CPC lix3.1.2 Cái nhìn ban đầu về CPC lx

3.2 Mô tả khái niệm lxii

3.2.1 Phát không liên tục ở đường lên (UL DTX) – DPCCH Gating lxiii3.2.2 Thu không liên tục ở đường xuống (DL DRX) lxvii3.2.3 Giảm báo cáo CQI lxx3.2.4 Thu không liên tục ở đường lên (UL DRX) – MAC DTX lxxi3.2.5 Khuôn dạng khe DPCCH mới lxxiii3.2.6 Khai thác HS-SCCH ít hơn ở đường xuống lxxv3.2.7 Các thủ tục và báo hiệu lxxvi

3.3 Phân tích đặc điểm của CPC lxxxii

3.3.1 Các tham số CPC lxxxii3.3.2 Những tác động lên hệ thống xcv3.4 Tổng kết chương xcvii

KẾT LUẬN xcviii TÀI LIỆU THAM KHẢO xcix

DANH MỤC HÌNH VE

Hình 1.1 Sự phát triển của WCDMA xvi

Hình 1.2 Các kỹ thuật được xem xét nghiên cứu cho HSUPA xviii

Hình 1.3 Các kỹ thuật được lựa chọn cho danh mục nghiên cứu HSUPA xix

Hình 1.4 Triển khai HSPA với sóng mang riêng (f2) hoặc chung sóng mang với WCDMA (f1) xxi

Hình 1.5 Tốc độ số liệu khác nhau trên các giao diện (trường hợp HSDPA) xxi

Hình 1.6 Kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho số liệu người sử dụng xxii

Hình 1.7 Cấu trúc thời gian-mã của HS-DSCH xxiii

Hình 1.8 Lập biểu phụ thuộc kênh cho HSDPA [5] xxiv

Hình 1.9 Kiến trúc HSDPA xxv

Hình 1.10 Các kênh cần cho hoạt động HSDPA trong R5 xxvi

Hình 1.11 Sử dụng công suất động với HS-DSCH xxviii

Hình 1.12 Cấu trúc kênh có HSDPA xxix

Hình 1.13 DPCH một phần (F-DPCH) được đưa vào R6 xxxi

Hình 1.14 Cấu trúc F-DCCH so với R3 DPCH xxxi

Hình 1.15 Cấu trúc HS-DPCCH xxxii

Hình 1.16 Kiến trúc mạng được lập cấu hình E-DCH (và HS-DSCH) xxxiv

Hình 1.17 Các kênh cần thiết cho một UE có khả năng HSUPA xxxv

Hình 1.18 Cấu trúc khung vô tuyến của E-AGCH xxxvii

Hình 1.19 Mã hóa E-DPCCH xxxviii

Hình 1.20 Cấu trúc khung vô tuyến E-DPCCH xxxix Hình 2.1 Khái niệm CELL_FACH tăng cường xli Hình 2.2 Góc độ người sử dụng đầu cuối đối với sự chuyển tiếp trạng thái xliii Hình 2.3 Xử lý HS-DSCH trong trường hợp truyền dẫn MIMO xlv Hình 2.4 Điều chế, trải phổ, ngẫu nhiên hóa và tiền mã hóa cho MIMO hai luồng xlv Hình 2.5 Thông tin HS-SCCH trong trường hợp hỗ trợ MIMO Vùng tô xám là thông tin bổ xung so với R5 xlviii Hình 2.6 Thí dụ báo cáo PCI/CQI kiểu A và kiểu B cho UE được lập cấu hình để hỗ trợ MIMO xlix Hình 2.7 Các chùm tín hiệu đối với: (a) QPSK, (b) 16QAM, (c) 64QAM l

Hình 2.8 Sự phân bố công suất tức thời với các sơ đồ điều chế khác nhau có cùng công suất phủ trong mọi trường hợp [5] lii Hình 2.9 Mô hình trạng thái WCDMA liii Hình 2.10 Phát DPCCH đường lên không liên tục cho dịch vụ thoại lvi Hình 2.11 Phát triển dung lượng thoại với VoIP R7 lvii Hình 3.1 Tóm tắt tính năng của CPC lx Hình 3.2 Khái niệm cơ bản phát UL DPCCH với cơ chế ngắt kênh lxiii Hình 3.3 Ví dụ của một mẫu cụm UL DPCCH đối với 2ms E-DCH TTI bắt đầu tại CFN = 1 (với UE_DTX_DRX_Offset = 6) lxvi Hình 3.4 Ví dụ của một mẫu cụm UL DPCCH đối với 10ms E-DCH TTI bắt đầu tại CFN = 1 (với UE_DTX_DRX_Offser = 5) lxvi Hình 3.5 Hoạt động cơ bản của DL DRX lxviii Hình 3.6 Giảm báo cáo CQI và UL DTX lxx Hình 3.7 Khái niệm UL DRX (MAC DTX) lxxii Hình 3.8 Cấu trúc khung của UL DPCCH lxxiv Hình 3.9 Dự kiến khuôn dạng khe DPCCH mới đường lên lxxiv Hình 3.10 Các tham số UL DTX (chỉ có E-DCH tích cực với 2ms E-DCH TTI) lxxxii Hình 3.11 Các tham số UL DTX (chỉ có HS-DSCH tích cực) lxxxiii Hình 3.12 Tiền tố và hậu tố do phát CQI và ACK trên HS-DPCCH lxxxiv Hình 3.13 Tham số UL DTX (cả E-DCH và HS-DSCH tích cực) lxxxv Hình 3.14 Thoại UL với việc thay đổi số lần phát lại E-DCH HARQ lxxxviii Hình 3.15 Lưu lượng thoại đường lên khi chỉ phát các khung SID lxxxviii Hình 3.16 Không có lợi ích của việc ngừng phát DPCCH với thời gian báo cáo CQI thấp lxxxix Hình 3.17 Lợi ích của việc ngừng phát kênh DPCCH cao có thể đạt được nhờ phát CQI không thường xuyên xc Hình 3.18 Lợi ích của việc ngừng phát UL DPCCH với việc giảm báo cáo CQI và sự tổng hợp các gói tin thoại xc Hình 3.19 Đề xuất các thiết lập tham số UL DTX xcii Hình 3.20 Đề xuất 1 - Số lần HARQ có thể sử dụng ở mức thấp sẽ hạn chế tốc độ số liệu ở mức thấp xciii Hình 3.21 Đề xuất 2 - Sử dụng lợi ích HARQ và cho phép tốc độ số liệu cao hơn (>288 kbps) xciv

Hình 3.22 Đề xuất 3 - Ba xử lý HARQ với tốc độ số liệu cố định ở mức thấp xcv

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 So sánh các tính năng kênh DCH và HS-DSCH xxvi

Bảng 1.2 Bảng so sánh HSDPA, HSUPA và DCH xxxv

Bảng 1.3 Chuyển đổi ACK/NAK vào giá trị kênh xxxvi

Bảng 1.4 Khuôn dạng khe của E-DPCCH xxxviii Bảng 2.1 Tốc độ số liệu đỉnh ở đường xuống và đường lên với điều chế bậc cao xlix Bảng 2.2 Các yêu cầu của máy thu tiên tiến trong đặc tả hiệu năng của UE trong 3GPP lv Bảng 3.1 Tham số đối với UL DRX (MAC DTX) lxxiii

CÁC THAM SÔ

CFN_DRX-UE_DTX_DRX_Offset Chỉ số khung hiện tại DRX – Offset

UE DTX/DRXCQI_DTX_Priority Độ ưu tiên phát không liên tục CQI

CQI_DTX_TIMER Bộ định thời phát không liên tục CQI

DL_DRX_Active Tích cực thu không liên tục đường

xuốngDTX_DRX_STATUS Trạng thái phát – thu không liên tục

HS_SCCH_LESS_STATUS Trạng thái HS-SCCH ít hơn

HS-SCCH_less_mode Dạng khai thác HS-SCCH ít hơn

Inactivity_Threshold_for_UE_DRX_cycle Ngưỡng không tích cực cho chu kỳ

UE DRXInactivity_Threshold_for_UE_DTX_cycle_

2 E-DCH TTI Ngưỡng không tích cực cho chu kỳ UE DTX 2 trong TTI của E-DCH

Inactivity_Threshold_for_UE_Grant_Moni

toring Ngưỡng không tích cực với mục đích giám sát việc cho phép UE DRX/DTX

MAC_DTX_Cycle Chu kỳ MAC DTX

MAC_Inactivity_Threshold Ngưỡng không tích cực MAC

S_DRX subframe number Số khung con

UE_DRX_Grant_Monitoring Giám sát cho phép UE DRX

UE_DTX_DRX_Enabled UE được phép thu phát liên tục

UE_DTX_DRX_offset Độ dịch chuyển UE DTX/DRX

UE_DTX_long_preamble_lenght Độ dài tiền tố UE DTX

UE_Inactivity_Threshold Ngưỡng UE không tích cực

UL_DTX_Active Tích cực phát không liên tục đường

lên

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

3GPP 3ird Genaration Partnership Project Đề án các đối tác thế hệ thứ

ba

ADC Analogue - Digital Convert Bộ chuyển đổi tương tự số

AMR Adaptive Multi Rate Đa tốc độ thích ứng

API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụngBCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá

BPSK Binary Phase Shift Keying Khoá dịch pha nhị phân

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc

BSS Base Station Subsystem Hệ thống con trạm gốc

BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo

mãCFN Current Frame Number Chỉ số khung hiện tại

CPC Continuous Packet Connectivity Kết nối gói liên tục

CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh

DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng

DHCP Dynamic Host Configuration

Protocol

Giao thức lập cấu hình máy động

DNS Domain Name Server Máy chủ dịch vụ tên miền

DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kênh vật lý điều khiển riêngDPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng

DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh vật lý dữ liệu riêng

DTX Discontinuous Transmission Phát không liên tục

E-AGCH Enhanced Absolute Grant Channel Kênh cho phép tuyệt đối tăng

cườngE-DCH Enhanced Dedicated Channel Kênh riêng tăng cường

E-DPCCH E-DCH Dedicated Physical Control

Channel Kênh điều khiển vật lý riêng E-DCHE-DPDCH E-DCH Dedicated Physical Data

E-RGCH Enhanced Relative Grant Channel Kênh cho phép tương đối tăng

cườngE-TFC E-DCH Transport Format Kết hợp khuôn dạng truyền

Combination tải E-DCHFACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuốngFBI Feedback Information Thông tin phản hồi

F-DPCH Fractional Dedicated Physical

Channel

Kênh vật lý riêng một phần

FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi trước

FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền File

Gain Gating Lợi ích từ việc ngừng phát kênh UL DPCCH

Gating Cơ chế ngừng phát kênh UL DPCCH

GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng

Gi Điểm tham khảo giữa GGSN và các mạng ngoài

Gn Giao diện giữa GGSN và SGSN hay giữa các SGSN trong một

mạng PLMNG-RAKE Generalized - RAKE RAKE tổng quát

HARQ Hybrid Automatic Repeat Request Yêu cầu phát lại tự động linh

hoạtH-RNTI HS-DSCH Radio Network

Temporary Identity Nhận dạng tạm thời mạng vô tuyến HS-DSCHHSDPA High Speed Downlink Packet

Acceess

Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao

HS-DPCCH High Speed Dedicated Physical

Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng tốc độ caoHS-DPDCH HSDPA Dedicated Physical Data

Channel Kênh số liệu vật lý riêng HSDPAHS-DPSCH High Speed Physical Downlink

Shared Channel

Kênh chia sẻ đường xuống vật lý tốc độ cao

HS-DSCH High Speed Dedicated Shared

Channel Kênh chia sẻ riêng tốc độ caoHSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao

HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc

độ caoHTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn

bản

IE Information Element Phần tử thông tin

IETF Internet Engineering Task Force Lực lượng thực hiện nhiệm vụ

kỹ thuật InternetIMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP

IP Internet Protocol Giao thức internet

IR Incremental Redundancy Phần dư tăng

ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số liên kết đa dịch vụITU-T ITU-Telecommunication

standardization sector

ITU- bộ phận tiêu chuẩn viễn thông

Iu Giao diện để thông tin giữa RNC và mạng lõi

Iub Giao diện được sử dụng để thông tin giữa nút B và RNC

Iu-ps Giao diện giữa RNC và mạng lõi chuyển mạch gói của UMTS

Iur Giao diện được sử dụng để thông tin giữa các RNC

LMMSE Linear Minimum Mean Square

Error

Sai số bình phương trung bìnhcực tiểu tuyến tính

LTE Long Team Evolution Phát triển dài hạn

MMSE Minimum Mean Square Error Sai số bình phương trung bình

cực tiểu

NACK Non - Acknowledgement Không công nhận

NBAP Node B Application Part Phần ứng dụng nút B

NST Non-scheduled Transmission Phát không lập lịch

OLPC Outer Loop Power Control Điều khiển công suất vòng

ngoàiOVSF Orthogonal Variable Spreading

Factor

Hệ số trải phổ khả biến trực giao

PDCP Packe-Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói PDF Probability Density Function Hàm mật độ xác suất

PDP Packet Data Protocol Giao thức số liệu gói

QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông gócQoS Quality of Service

QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khoá chuyển pha vuông gócRAB Radio Access Bearer Kênh mang truy nhập vô

tuyếnRAN Radio Access Network Mạng truy nhập

RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyếnRLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến

RM Resource Manager Quản lý tài nguyên vô tuyếnRNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyếnRNP Radio Network Planning Kế hoạch mạng vô tuyến

RNS Radio Network Subsystem Hệ thống con mạng vô tuyếnRNSAP Radio Network Subsystem

Application Part Phần ứng dụng hệ thống con mạng vô tuyếnRRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô

tuyếnRRM Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyếnRSN Retransmission Sequence Number Số trình tự phát lại

RSVP Resources Reservation Set - up

Protocol Giao thức giữ trước tài nguyên

RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời

gian thựcRTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực

RTSP Real Time Stream Protocol Giao thức dòng thời gian thực

RTWP Received Total Wideband Power Tổng công suất băng rộng thu

đượcSDU Sevice Data Unit Khối dữ liệu phục vụ

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

SPI Scheduling Priority Indicator Chỉ thị ưu tiên lập lịch

SRB Signalling Radio Bearer Kênh mang vô tuyến báo hiệuSRNC Serving Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến

phục vụ

ST Scheduled Transmission Phát có lập lịch

TFCI Transport Format Combination

Indicat Chỉ thị tổ hợp khuôn dạng truyền tải TPC Transmit Power Command Lệnh phát công suất

TrCH Transport Channel Kênh truyền tải

TSG Technical Specication Group Nhóm đặc tả kỹ thuật

TTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian phát

UE User Equipment Thiết bị của người sử dụngUTMS Universal Mobile

Telecommunications System Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

UTRAN Universal Terrestrial Radio Access

Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu

Uu Giao diện được sử dụng giữa nút B

và UE

WCDMA Wideband Code Division Multiple

Access

Đa truy nhập phân chia theo

mã băng rộngWLAN Wireless Local Area Network Mạng vô tuyến nội hạt

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay thông tin di động là ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh nhất Với việc ứng dụng rộng rãi các thiết bị thông tin di động thế hệ thứ ba, thông tin di động

có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ đòi hỏi dung lượng và tốc độ cao cho người sử dụng Từ đòi hỏi này, nhu cầu tiến lên 3G và phát triển nó lên 4G là tất yếu.

Để đáp ứng được đòi hỏi trên, các mạng 3G đã được triển khai, các hoạt động nâng cấp chúng đã được tiến hành trong 3GPP.

HSDPA là mở rộng giao diện vô tuyến của WCDMA Tăng cường hiệu năng và dung lượng của WCDMA Để đạt được mục tiêu này, HSDPA sử dụng một số kỹ thuật như điều chế bậc cao, lập biểu phụ thuộc kênh và HARQ với kết hợp mềm HSUPA được đưa vào WCDMA R6 để cải thiện dung lượng và hiệu năng đường lên HSUPA bổ sung cho HSDPA và kết hợp hai thuật ngữ này được gọi là HSPA.

Trong mọi thời điểm, vấn đề nâng cấp và đổi mới công nghệ để đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng luôn luôn được đặt ra, nhất là trong thời đại bùng nổ thông tin và công nghệ như hiện nay.

Với mục đích nâng cao hiểu biết về xu hướng phát triển trong tương lai của ngành viễn thông nói chung và thông tin di động nói riêng, em đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp là “Công nghệ HSPA Evolution và giải pháp CPC trong 3GPP Release 7” để có thể nắm bắt rõ hơn về công nghệ HSPA Evolution và sự phát triển mạnh mẽ của ngành

thông ti di động Trên cơ sở đó đồ án của em được chia làm ba chương với các nội dung như sau:

Chương I: Tổng quan về công nghệ HSPA

Chương II: Những cải tiến HSPA trong 3GPP Release 7

Chương III: Nghiên cứu giải pháp kết nối gói liên tục trong 3GPP Release 7

Do tính chất mới của vấn đề cùng những hiểu biết hạn chế của bản thân vì vậy đồ

án tất nhiên không tránh khỏi những thiếu sót, em kính mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để phục vụ thêm cho công tác học tập của mình trong tương lai.

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS Dư Đình Viên, người đã tận tình

hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong bộ môn Vô Tuyến cũng như các thầy cô giáo trong khoa Viễn Thông I đã có những ý kiến đóng góp và tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình.

Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2008

Sinh viên

Nguyễn Văn Tiến

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ HSPA

1.1 Quá trình phát triển của WCDMA/HSPA trong 3GPP

3GPP được giao trách nhiệm tiến hành công tác tiêu chuẩn hóa HSPA Trước đó tổchức quốc tế này được giao nhiệm vụ tiêu chuẩn hóa cho WCDMA Hoạt động tiêu chuẩnhóa cho WCDMA/HSPA của tổ chức này từ năm 1999 đến năm 2006 được tổng kết theothời gian đưa ra các phát hành trên hình 1.1

Hình 1.1 Sự phát triển của WCDMA

Mốc phát triển đầu tiên cho WCDMA đã đạt được vào cuối năm 1999 khi phát hành

1999 (R3) được công bố chứa đựng tất cả các đặc tả WCDMA Phát hành R4 được đưa rasau đó vào đầu năm 2001 Tiếp theo là phát hành R5 được đưa ra vào năm 2002 và R6vào năm 2004 Phát hành R7 được đưa ra vào nửa cuối năm 2007

1.1.1 Chuẩn hóa HSDPA trong 3GPP

Khi phát hành R3 hoàn thành, HSDPA và HSUPA vẫn chưa được đưa vào kế hoạchnghiên cứu Trong năm 2000, khi thực hiện hiệu chỉnh WCDMA và nghiên cứu R4 kể cảTD-SCDMA, người ta nhận thấy rằng cần có một cải thiện cho truy nhập gói Để chophép phát triển này, nghiên cứu khả thi cho HSDPA được khởi đầu vào tháng 3 năm

2000 Nghiên cứu này được bắt đầu theo các nguyên tắc của 3GPP (phải có ít nhất bốnhãng ủng hộ) Các hãng ủng hộ khởi đầu nghiên cứu HSDPA gồm Motorola và Nokiathuộc phía các nhà bán máy và BT/Cellnet, T-Mobile và NTTDoCoMo thuộc khía cácnhà khai thác

Trong danh mục nghiên cứu HSDPA này có các vấn đề được nghiên cứu để cải thiệntruyền dẫn số liệu gói đường xuống so với các đặc tả R3 Các chuyên đề như phát lại lớpvật lý và lập biểu dựa trên BTS đã được nghiên cứu cùng với mã hóa và điều chế thíchứng Nghiên cứu cũng bao hàm cả một số nghiên cứu về công nghệ phát thu nhiều antendưới tiêu đề MIMO cùng với chọn ô nhanh (FCS: Fast Cell Selection)

Vì nghiên cứu khả thi cho thấy có thể đạt được cải thiện đáng kể với mức độ phứctạp hợp lý, nên rõ ràng là cần tiếp tục danh mục nghiên cứu thực tế để phát triển đặc tả.Sau khi danh mục công tác này đã được thiết lập, phạm vi công tác này vẫn tuân theodanh mục nghiên cứu nhưng MIMO được lấy ra thành một danh mục nghiên cứu riêng vànghiên cứu khả thi FCS cũng được bắt đầu độc lập Danh mục HSDPA được nhiều nhàbán máy ủng hộ hơn và danh mục nghiên cứu thực tế này được sự ủng hộ từ các nhà bánmáy lớn như Motorola, Nokia và Ericsson Trong quá trình nghiên cứu tất nhiên con sốcác hang đóng góp cho quá trình này còn lớn hơn nhiều Một năm sau, đặc tả HSDPA R5được phát hành Tất nhiên vẫn còn các hiệu chỉnh cho HSDPA, nhưng chức năng lõi đã

có trong các đặc tả lớp vật lý Nghiên cứu một phần bị chậm lại do các hoạt động hiệuchỉnh song song cần thiết cho các đầu cuối và mạng R3 đang được triển khai Nhất là đốivới các khía cạnh giao thức, các kiểm tra kỹ lưỡng được thực hiện để phát hiện các chitiết cần hiệu chỉnh và làm rõ nghĩa các đặc tả và đây là trường hợp đối với các thiết bị R3trước khi bắt đầu các hoạt động thương mại tại châu Âu vào nửa cuối của năm 2002.Nghiên cứu các bộ phận của giao thức HSDPA chiếm nhiều thời gian nhất, trong đónghiên cứu tương thích ngược được bắt đầu vào tháng 3 năm 2004

Trong số các chuyên đề khác liên quan đến HSDPA, danh mục nghiên cứu MIMOkhông hoàn thành trong chương trình khung thời gian của R5 và R6 Người ta vẫn tranhluận xem có xứng đáng đưa nó vào hệ thống hay không và đây là chuyên đề nằm trongcác danh sách các chuyên đề của R7 Nghiên cứu khả thi đối với FCS đã kết luận rằng lợiích nhận được từ nó không đáng kể so với sự tăng thêm độ phức tạp vì thế sau khi nghiêncứu này khép lại không có danh mục nghiên cứu nào được đưa ra cho FCS Trong khi tậptrung lên FDD (ghép song công phân chia theo tần số), TDD (ghép song công phân chiatheo thời gian) cũng được đưa vào danh mục nghiên cứu HSDPA kể cả các giải pháptương tự trong cả chế độ TDD (TDD băng hẹp và băng rộng)

1.1.2 Chuẩn hóa HSUPA trong 3GPP

Mặc dù HSUPA là thuật ngữ được sử dụng rộng rãi trên thị trường nhưng trong quátrình chuẩn hóa HSUPA thuật ngữ này được sử dụng cái tên “kênh riêng đường lên tăngcường” (E-DCH: Enhanced Uplink Dedicated Channel) Nghiên cứu được bắt đầu trong

giai đoạn hiệu chỉnh HSDPA và được bắt đầu bằng danh mục nghiên cứu về “tăng cường

đường lên cho các kênh truyền tải” vào tháng 9 năm 2002 Từ phía các nhà bán máy,

Motorola, Nokia và Ericsson là các hãng ủng hộ khởi xướng nghiên cứu cho vấn đề nàytrong 3GPP

Kỹ thuật được nghiên cứu cho HSUPA (E-DCH) bao gồm (xem hình 1.2):

 HARQ lớp vật lý nhanh cho đường lên

 Lập biểu nhanh đường lên dựa trên Node-B

 Độ dài thời gian truyền dẫn (TTI) đường lên ngắn hơn

 Thiết lập TTI nhanh

Hình 1.2 Các kỹ thuật được xem xét nghiên cứu cho HSUPA

Sau một thời gian nghiên cứu dài và chi tiết, báo cáo kết quả nghiên cứu đã làm sáng

tỏ các lợi ích của các kỹ thuật được nghiên cứu Báo cáo này cho thấy rằng không có lợiích tiềm năng khi sử dụng điều chế bậc cao trên đường lên vì thế điều chế thích ứng đãkhông được đưa vào danh mục nghiên cứu thực tế

Danh mục nghiên cứu này được kết thúc vào tháng 3 năm 2004 với khuyến nghịviệc bắt đầu danh mục nghiên cứu trong 3GPP để đặc tả HARQ lớp vật lý nhanh và cơchế lập biểu dựa trên Node-B cho đường lên cũng như độ dài TTI ngắn hơn Ngoài ra cơchế thiết lập kênh DCH nhanh hơn không được đưa vào khuyến nghị này, nhưng các vấn

đề này đã được đề cập trong các danh mục nghiên cứu khác đối với phát hành 3GPP R6dựa trên các kết quả nhận được trong giai đoạn danh mục nghiên cứu này Hình 1.3 chothấy các kỹ thuật được chọn cho danh mục nghiên cứu HSUPA

Hình 1.3 Các kỹ thuật được lựa chọn cho danh mục nghiên cứu HSUPA

3GPP bắt đầu danh mục nghiên cứu “đường lên tăng cường” để đặc tả các tính năng

của HSUPA theo khuyến nghị của báo cáo Trong thời gian này nghiên cứu TDD chưađược tiến hành, nhưng nó sẽ được nghiên cứu trong kế hoạch R7

Do nghiên cứu nền tảng chi tiết và tốt đã được thực hiện trong thời gian nghiên cứu

18 tháng, cũng như không còn bận với công tác hiệu chỉnh các phát hành trước, các đặc tảđược tiến hành nhanh và phiên bản tính năng đầu tiên đã được đưa ra cho các đặc tả lõivào tháng 12 năm 2004 Phiên bản này vẫn chưa phải là phiên bản hoàn thiện cuối cùng,nhưng nó chứa cá chức năng then chốt và trên cơ sở các chức năng này có thể tiếp tục tiếnhành nghiên cứu hiệu chỉnh và hoàn thiện chi tiết

Tháng 3 năm 2005, danh mục nghiên cứu này đã chính thức hoàn thiện cho các đặc

tả chức năng, nghĩa là đã có thể chuyển sang hiệu chỉnh tính năng này Trong các thángcòn lại của năm 2005 các vấn đề để mở cũng như các yêu cầu hiệu năng được hoàn thiện.Bước cuối cùng cho HSUPA là hoàn thiện tương thích ngược cho giao thức Điều này sẽcho phép thiết lập mẫu chuẩn cho các thiết bị sẽ được đưa vào thị trường Theo kế hoạch,quá trình này được tiến hành vào tháng 3 năm 2005, sau khi việc xem xét ASN.1 đã kếtthúc (ASN.1 là ngôn ngữ mã hóa bản tin giao thức được sử dụng tront một số giao thứccủa 3GPP)

1.1.3 Phát triển tăng cường của HSUPA và HSDPA

Trong khi HSUPA đang được đặc tả thì vẫn có các nghiên cứu phát triển để cải thiệnR5 HSDPA cũng như một số lĩnh vực khác như:

 Đặc tả hiệu năng cho các đầu cuối tiên tiến hơn sử dụng được phân tậpthu và (hoặc) các máy thu tiên tiến

 Cải thiện tầm phủ sóng đường lên bằng cách sử dụng báo hiệu phảnhồi đường lên

 Cải thiện trong lĩnh vực di động của HSDPA bằng báo hiệu nhanh hơn

và thời gian xử lý ngắn hơn

Một danh mục nghiên cứu với tên là “Kết nối gói liên tục” đã được định nghĩa cho

R7 với mục đích giảm chi phí trong các thời gian phục vụ và duy trì liên kết nhưng không

có luồng số liệu liên tục cần thiết Một ví dụ cho kiểu dịch vụ này là dịch vụ thoại trên cơ

sở gói với tên gọi phổ biến là VoIP

Danh mục nghiên cứu của MIMO vẫn tiếp tục được tiến hành với nhiều đề xuất.Nguyên lý then chốt là có hai hay (nhiều) anten phát với các luồng thông tin khác nhau vàsau đó sử dụng hai hay nhiều anten kết hợp với xử lý tín hiệu tiên tiến tại đầu cuối đểphân tách các luồng này.

Thách thức chủ yếu là phải chứng minh rằng liệu có nhận được tăng độ lợi đáng kể

so với độ lợi nhận được từ cải thiện hiệu năng trong R6 và các giải pháp cải thiện dunglượng hiện có bằng cách bổ xung thêm máy phát - chẳng hạn chuyển từ cấu hình ba đoạn

ô sang cấu hình sáu đoạn ô Các kết luận của 3GPP cho đến thời điểm này chỉ là trongmôi trường vĩ mô, HSDPA với MIMO có vẻ không mang lại lợi ích về dung lượng so vớitrường hợp thu phân tập và máy thu tiên tiến tại đầu cuối Vì thế thách thức này vẫn còntiếp tục được xem xét trong R7 và các phát hành tiếp theo Nghiên cứu sẽ hướng đến các

ô nhỏ hơn (các ô vi mô)

Các danh mục vẫn đang được nghiên cứu cho HSDPA hoặc HSUPA gồm vấn đềgiảm trễ thiết lập cuộc gọi chuyển mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh (CS) nhằm rútngắn thời gian cần thiết để chuyển từ trạng thái rỗi vào trạng thái tích cực (CELL_DCH)

Vì hầu hết các bước trong WCDMA sẽ vẫn giữ nguyên không liên quan đến cuộc gọi CShay PS, nên các cải thiện này mang lại lợi ích cho cảv HSDPA/HSUPA lẫn thiết lập cuộcgọi thoại bình thường Đầu tiên nghiên cứu đã tập trung lên xác định cách thức cải thiệnthiết lập cuộc gọi cho các thiết bị hiện có Sau đó nghiên cứu chuyển sang các cải thiệnlớn hơn không sử dụng được cho các thiết bị hiện có nhưng tiềm năng hơn vì các đầu cuối

sẽ thay đổi Nghĩa là các thiết bị có khả năng R7 sẽ nhận được thêm các cải thiện tronghầu hết các trường hợp

1.2 Tổng quan về truy nhập gói tốc độ cao

Truy nhập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA: High Speed Down Link PacketAccess) được 3GPP chuẩn hóa trong R5 với phiên bản tiêu chuẩn đầu tiên vào năm 2002.Truy nhập gói đường lên tốc độ cao (HSUPA) được 3GPP chuẩn hóa trong R6 vào tháng

12 năm 2004 Cả 2 HSDPA và HSUPA được gọi chung là HSPA Các mạng HSDPA đầutiên được đưa vào thương mại vào năm 2005 và HSUPA được đưa vào thương mại vàonăm 2007

Tốc độ số liệu đỉnh của HSDPA lúc đầu là 1.8Mbps và tăng đến 3.6Mbps và7.2Mbps vào năm 2006 và 2007, tiềm năng có thể đạt trên 10Mbps Trong giai đoạn đầutốc độ đỉnh của HSUPA là 1-2Mbps trong giai đoạn hai tốc độ này có thể đạt đến 3-4Mbps

HSPA được triển khai trên WCDMA hoặc trên cùng một sóng mang hoặc sử dụngmột sóng mang khác để đạt được dung lượng cao (xem hình 1.4)

Hình 1.4 Triển khai HSPA với sóng mang riêng (f 2 ) hoặc chung sóng mang với

ra trong thời điểm điều kiện kênh truyền tốt vì thế tốc độ trung bình có thể không quá1Mbps Để đảm bảo truyền lưu lượng mang tính cụm này, BTS cần có bộ đệm để lưu lạilưu lượng và bộ lập biểu để truyền lưu lượng này trên hạ tầng mạng

Hình 1.5 Tốc độ số liệu khác nhau trên các giao diện (trường hợp HSDPA)

Hình 1.6 bên dưới cho thấy kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho sốliệu người sử dụng Mặt phẳng báo hiệu không được thể hiện trên hình 1.6 (trong mặtphẳng này báo hiệu được nối đến RLC sau đó được đưa lên DCH hay HSDPA hoặcHSUPA) Số liệu từ các dịch vụ khác nhau được nén tiêu đề IP tại DPCH (Packet DataConvergence Protocol) MAC-hs (High Speed: tốc độ cao) thực hiện chức năng lập biểunhanh dựa trên BTS

Hình 1.6 Kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho số liệu người sử dụng

1.3 Công nghệ HSDPA

Mục tiêu của công nghệ HSDPA là mở rộng giao diện vô tuyến của WCDMA, tăngcường hiệu năng và dung lượng (tốc độ số liệu đỉnh) của WCDMA Để đạt được mục tiêunày, HSDPA sử dụng một số kỹ thuật như: điều chế bậc cao, lặp biểu phụ thuộc kênh vàHARQ với kết hợp mềm

1.3.1 Truyền dẫn kênh chia sẻ

Đặc điểm chủ yếu của HSDPA là truyền dẫn kênh chia sẻ Trong truyền dẫn kênhchia sẻ, một bộ phận của tổng tài nguyên vô tuyến đường xuống khả dụng trong ô (côngsuất phát và mã định kênh WCDMA) được coi là tài nguyên chung được chia sẻ độngtheo thời gian giữa các người sử dụng Truyền dẫn kênh chia sẻ được thực hiện thông quakênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH: High-Speed Dowlink Share Channel).HS-DSCH cho phép cấp phát nhanh một bộ phận tài nguyên đường xuống để truyền sốliệu cho một người sử dụng đặc thù Phương pháp này phù hợp cho các ứng dụng số liệugói thường được truyền theo dạng cụm và vì thế có các yêu cầu về tài nguyên thay đổinhanh

Cấu trúc cơ sở thời gian và mã của HS-DSCH được cho trên hình 1.7 Tài nguyên

mã cho HS-DSCH bao gồm một tập mã định kênh có hệ số trải phổ 16 (xem hình 1.7),trong đó số mã có thể sử dụng để lập cấu hình cho HS-DSCH nằm trong khoảng từ 1 đến

15 Các mã không dành cho HS-DSCH được sử dụng cho mục đích khác, chẳng hạn chobáo hiệu điều khiển, các dịch vụ MBMS hay các dịch vụ chuyển mạch kênh

Hình 1.7 Cấu trúc thời gian-mã của HS-DSCH

Phần dưới của hình 1.7 mô tả ấn định tài nguyên mã HS-DSCH cho từng người sửdụng trên cơ sở TTI=2ms (TTI: Transmit Time Interval: Khoảng thời gian truyền dẫn).HSDPA sử dụng TTI ngắn để giảm trễ và cải thiện quá trình bám theo các thay đổi củakênh cho mục đích điều khiển tốc độ và lập biểu phụ thuộc kênh

Ngoài việc được ấn định một bộ phận của tổng tài nguyên mã khả dụng Một phầntổng công suất khả dụng của ô phải được ấn định cho truyền dẫn HS-DSCH Lưu ý rằngHS-DSCH không được điều khiển công suất mà được điều khiển tốc độ Sauk hi phục vụcác kênh khác, phần công suất còn lại có thể được sử dụng cho HS-DSCH, điều này chophép khai thác hiệu quả tổng tài nguyên công suất khả dụng

1.3.2 Lập biểu phục thuộc kênh

Lập biểu điều khiển việc dành kênh chia sẻ cho người sử dụng nào tại một thời điểmcho trước Bộ lập biểu này là một phần tử then chốt và quyết định rất lớn đến tổng hiệunăng của hệ thống, đặc biệt khi mạng có tải cao Trong mỗi TTI, các bộ lập biểu quyếtđịnh HS-DSCH sẽ được phát đến người (hoặc các người) sử dụng nào kết hợp chặt chẽvới cơ chế điều khiển tốc độ (tại tốc độ số liệu nào)

Dung lượng hệ thống có thể tăng đáng kể khi có xét đến các điều kiện kênh trongquyết định lập biểu: lập biểu phụ thuộc kênh Vì trong một ô, các điều kiện của các đườngtruyền vô tuyến đối với các UE khác nhau thay đổi độc lập, nên tại từng thời điểm luôn

luôn tồn tại một đường truyền vô tuyến chất lượng kênh gần với đỉnh của nó (hình 1.8).

Vì thế có thể truyền tốc độ số liệu cao đối với đường truyền vô tuyến này Giải pháp nàycho phép hệ thống đạt được dung lượng cao Độ lợi nhận được khi truyền dẫn dành chocác người sử dụng có các điều kiện đường truyền vô tuyến thuận lợi thường được gọi làphân tập đa người sử dụng và độ lợi này càng lớn khi thay đổi kênh càng lớn và số người

sử dụng trong một ô càng lớn Vì thế trái với quan điểm truyền thống rằng phađinh nhanh

là hiệu ứng không mong muốn và rằng cần chống lại nó, bằng cách lập biểu phụ thuộckênh phađinh có lợi và cần khai thác nó

Có một số chiến lược lập biểu khác nhau Chiến lược của bộ lập biểu thực tế là khaithác các thay đổi ngắn gọn (do phađinh đa đường) và các thay đổi nhiễu nhanh nhưng vẫn

duy trì được tính công bằng dài hạn giữa các người sử dụng Về nguyên tắc, sự mất côngbằng dài hạn càng lớn thì dung lượng càng cao Vì thế cần cân đối giữa tính công bằng vàdung lượng.

Hình 1.8 Lập biểu phụ thuộc kênh cho HSDPA [5]

Ngoài các điều kiện kênh, bộ lập biểu cũng cần xét thêm các điều kiện lưu lượng.Chẳng hạn, sẽ vô nghĩa nếu lập biểu cho một người sử dụng không có số liệu đợi truyềndẫn cho dù điều kiện kênh của người sử dụng này tốt Ngoài ra một số dịch vụ cần đượccho mức ưu tiên cao hơn Chẳng hạn các dịch vụ luồng đòi hỏi được đảm bảo tốc độ sốliệu tương đối không đổi dài hạn, trong khi các dịch vụ nền như tải xuống không có yêucầu gắt gao về tốc độ số liệu không đổi dài hạn

1.3.3 Kiến trúc HSDPA

Kỹ thuật HSDPA dựa trên kỹ thuật thích ứng nhanh đối với các thay đổi nhanh trongcác điều kiện kênh Vì thế các kỹ thuật này phải được đặt gần với giao diện vô tuyến tạiphía mạng, nghĩa là tại Node-B Ngoài ra một mục tiêu quan trọng của HSDPA là đạtđược sự phân tách giữa các lớp chức năng của R3 càng xa càng tốt Cần giảm thiểu sựthay đổi kiến trúc, vì điều này sẽ đơn giản hóa việc đưa HSDPA vào các mạng đã triểnkhai cũng như đảm bảo hoạt động trong các môi trường mà ở đó không phải tất cả các ôđều được nâng cấp bằng chức năng HSDPA Vì thế HSDPA đưa vào Node-B một lớp conMAC mới, MAC-hs, chịu trách nhiệm cho lập biểu, điều khiển tốc độ và khai thác giaothức HARQ Do vậy ngoại trừ các tăng cường cho RNC như điều khiển cho phép HSDPAđối với các người sử dụng, HSDPA chủ yếu tác động lên Node-B (xem hình 1.9)

Hình 1.9 Kiến trúc HSDPA

Mỗi UE sử dụng HSDPA sẽ thu truyền dẫn HS-DSCH từ một ô (ô phục vụ) Ô phục

vụ chịu trách nhiệm lập biểu, điều khiển tốc độ, HARQ và các chức năng MAC-hs kháccho HSDPA Chuyển giao mềm đường lên được hỗ trợ trong đó truyền dẫn số liệu đườnglên sẽ thu đượng từ nhiều ô và UE sẽ nhận được các lệnh điều khiển công suất từ nhiều ô

Di động từ một ô hỗ trợ HSDPA đến một ô không hỗ trợ HSDPA được xử lý dễdàng Có thể đảm bảo dịch vụ không bị gián đoạn cho người sử dụng (mặc dù tại tốc độ

số liệu thấp hơn) bằng chuyển mạch kênh trong RNC trong đó người sử dụng đượcchuyển mạch đến kênh dành riêng (DCH) trong ô không có HSDPA Tương tự, mộtngười sử dụng được trang bị đầu cuối có HSDPA có thể chuyển mạch từ kênh riêng sangHSDPA khi người này chuyển vào ô có hỗ trợ HSDPA

1.3.4 Các kênh trong HSDPA

1.3.4.1 HS-DSCH và các kênh báo hiệu

Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH) là kênh truyền tải được sử dụng

để hỗ trợ truyền dẫn kênh chia sẻ và các công nghệ khác trong HSDPA như lập biểu phụthuộc kênh , điều khiển tốc độ (gồm cả điều chế tốc độ cao) và HARQ với kết hợp mềm.Như đã xét trong phần tổng quan và hình 1.7, HS-DSCH tương ứng với một tập mã địnhkênh có hệ số trải phổ là 16 Mỗi mã định kênh này còn được gọi là HS-DPSCH (HighSpeed Physical Downlink Shared Channel: kênh chia sẻ đường xuống vật lý tốc độ cao)

Để hiểu rõ được kênh HS-DSCH ta so sánh tính năng kênh DCH và HS-DSCH.Trước hết ta cần lưu ý một số điểm khác nhau giữa WCDMA và HSDPA WCDMA sử

dụng các kênh FACH, DCH và DSCH để truyền số liệu gói, trong đó FACH để chuyểncác gói nhỏ, DCH là kênh chính càon DSCH để truyền các gói có tốc độ cao hơn HSPAthực chất thay thế kênh WCDMA DSCH (trong R5 vẫn còn sử dụng WCDMA DSCHnhưng tront R6 kênh này không còn được sử dụng nữa) Trong R5, kênh DCH luôn dicùng với kênh HSDPA DSCH (hình 1.10) Nếu số liệu không được truyền thì DCH làkênh mang vô tuyến báo hiệu (SRB: Signalling Radio Bearer) Trong trường hợp dịch vụchuyển mạch kênh (AMR hoặc video) được truyền song song với số liệu PS, thì các dịch

vụ CS được mang trên kênh này Trong R6 báo hiệu có thể được truyền trên kênh F-DCH(Frational DCH: DCH một phần) Trong R5, số liệu người sử dụng đường lên luôn đượctruyền trên DCH (khi HSDPA tích cực), trong khi đó R6 sử dụng E-DCH (EnhancedDCH: DCH tăng cường) cho HSUPA Bảng 1.1 so sánh các tính năng kênh DCH và HS-DSCH

Hình 1.10 Các kênh cần cho hoạt động HSDPA trong R5

Bảng 1.1 So sánh các tính năng kênh DCH và HS-DSCH

Ngoài HS-DSCH còn cần có các kênh khác như các kênh cho các dịch vụ chuyểnmạch kênh và cho báo hiệu điều khiển Để có thể cân đối giữa khối lượng tài nguyên mãdành cho HS-DSCH và khối lượng tài nguyên mã dành cho các mục đích khác, có thể lậpcấu hình cho số mã định kênh khả dụng cho HS-DSCH trong dải từ 1 đến 15 Các mãkhông dành cho HS-DSCH được sử dụng cho các mục đích khác như cho các báo hiệuđiều khiển và các dịch vụ chuyển mạch kênh Nút mã đầu tiên trong cây mã không baogiờ được sử dụng cho truyền dẫn HS-DSCH bởi vì nút này chứa các kênh vật lý bắt buộcnhư kênh hoa tiêu chẳng hạn

Có thể tổng kết các khác biệt quan trọng giữa khai thác số liệu gói dựa trên HSDPA

so với trên R3 DCH như sau:

 Không có điều khiển công suất nhanh, thay vào đó là thích ứng đườngtruyền bằng cách chọn tổ hợp các mã định kênh, tỷ lệ mã hóa kênh vàđiều chế thích hợp

 Hỗ trợ điều chế bậc cao hơn DCH Với sử dụng điều chế biên độ16QAM số bit mang trên một ký hiệu tăng gấp đôi so với điều chếQPSK của R3

 Nút B lập biểu cho người sử dụng (ấn định tài nguyên vô tuyến) trongtừng TTI = 2ms và thông báo kết quả lập biểu bằng báo hiệu nhanh lớpvật lý Với DCH báo hiệu lớp cao hơn từ RNC ấn định mã bán cố định(SF tưng ứng) TTI của DCH cũng lâu hơn (10, 20, 40 hoặc 80 ms)

 Sử dụng phát lại lớp vật lý và kết hợp mềm phát lại, trong khi đó vớiDCH nếu có sử dụng phát lại thì sử dụng phát lại mức RLC

 Không có chuyển giao mềm Số liệu chỉ được phát từ ô phục vụ

 Hoạt động đa mã với một SF cố định Chỉ SF = 16 là được sử dụng,trong khi đó với DCH, hệ số trải phổ có thể từ 4 đến 512 Với HSDPAchỉ có mã turbo được sử dụng, trong khi đó cả mã xoắn cũng có thểđược sử dụng

 Không có phát không liên tục (DTX) tại mức khe HS-PDSCH hoặcđược phát toàn bộ hoặc hoàn toàn không được phát trong 2ms TTI.Chia sẻ tài nguyên mã HS-DSCH trước hết cần thực hiện trỏng miền thời gian Lý

do là để khai thác tối đa các ưu điểm của lập biểu phục thuộc kênh và điều khiển tốc độ,

vì chất lượng tại đầu cuối thay đổi trong miền thời gian nhưng (hầu như) độc lập với tập

mã (các kênh vật lý) được sử dụng để truyền dẫn Tuy nhiên chia sẻ tài nguyên mã DSCH trong miền mã cũng được hỗ trợ như trên hình 1.10 Với chia sẻ mã thời gian, haihay nhiều UE có thể được lập biểu đồng thời bằng cách sử dụng các phần khác nhau củatài nguyên mã chung (các tập khác nhau của các kênh vật lý) Có hai lý do chia sẻ trongmiền mã: (1) hỗ trợ các đầu cuối không thể trải phổ tập mã đầy đủ (vì phức tạp) và (2) hỗtrợ cá tải nhỏ khi số liệu được phát không yêu cầu tập đầy đủ các mã HS-DSCH được cấpphát Trong cả hai trưòng hợp nói trên, sẽ lãng phí tài nguyên khi ấn định toàn bộ tàinguyên mã cho một đầu cuối

HS-Ngoài việc được cấp phát một phần trong số tổng tài nguyên mã, một phần trong sốtổng tài nguyên công suất ô khả dụng cũng được sử dụng cho truyền dẫn HS-DSCH Đểđạt được mức độ sử dụng tài nguyên, công suất cực đại trong trạm gốc, phần công suấtcòn lại sau khi đã phục vụ các kênh khác (các kênh được điều khiển công suất) phải được

ưu tiên dành cho HS-DSCH như mô tả trên hình 1.11 Về nguyên tắc, điều này dẫn đếncông suất phát không đổi (hay ở mức độ nhất định không đổi) trong một ô Vì HS-DSCHđược điều khiển tốc độ, nên tốc độ số liệu của HS-DSCH có thể được lựa chọn để phù

hợp với các điều kiện kênh vô tuyến và lượng công suất tức thời khả dụng cho truyền dẫnHS-DSCH.

Hình 1.11 Sử dụng công suất động với HS-DSCH

Để đạt được ấn định các tài nguyên chia sẻ nhanh và đạt được trễ người sử dụng đầucuối thấp, TTI phải được lựa chọn nhỏ nhất Tuy nhiên nếu TTI quá nhỏ sẽ dẫn đến chiphí bổ xung cho báo hiệu đối với từng cuộc truyền dẫn quá lớn Để cân đối giữa hai tiêuchí đối lập nhau nói trên TTI được chọn bằng 2ms cho HSDPA

Cần phải báo hiệu điều khiển đường xuống cho hoạt động của HS-DSCH trong từngTTI Số nhận dạng của UE (hoặc các UE) hiện thời đang được lập biểu phải được thôngbáo cùng với tài nguyên vật lý (các mã định kênh) được sử dụng để phát đến UE này UEcũng cần được thông báo về khuôn dạng truyền tải bao gồm bộ phận cây mã được sửdụng cho truyền dẫn, sơ đồ truyền dẫn được sử dụng và kích thước khối truyền tải Báohiệu điều khiển đường xuống được mang trên kênh HS-SCCH (High Speed Share ControlChannel: kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao); kênh này được phát đồng thời với HS-DSCH bằng cách phát sử dụng một mã định kênh HS-SCCH là kênh chia sẻ để thông báo

về việc HS-DSCH được lập cấu hình cho UE nào Tất cả các UE đề thu kênh này để tìmxem nó có được lập biểu hay không

Trong một ô có thể nhiều kênh HS-SCCH được lập cấu hình, nhưng vì HS-DSCHchủ yếu được chi sẻ theo thời gian và chỉ có đầu cuối hiện đang được lập biểu là cần thukênh HS-SCCH, vì thế thông thường chỉ có một, hay nếu chia sẻ trong miền mã được hỗtrợ trong ô, thì chỉ có thể có một số HS-SCCH là được lập cấu hình trong ô Tuy trongmỗi đầu cuối có khả năng HS-DSCH phải có thể gián sát tới bốn HS-SCCH Bốn HS-SCCH được chọn để có thể đảm bảo đủ tính linh hoạt trong quá trình lập biểu cho nhiềuUE; nếu con số này nhỏ hơn thì bộ lập biểu sẽ chỉ hạn chế đến các UE cần lập biểu đồngthời trong trường hợp chia sẻ miền mã

Truyền dẫn HSDPA cũng đòi hỏi báo hiệu điều khiển đường lên cho HARQ đểthông báo cho nút B về việc thu truyền dẫn đường xuống có thành công hay không Trongmỗi TTI mà UE được lập biểu, các báo hiệu ACK và NAK được gửi trên đường lên đểthông báo kết quả của giải mã HS-DSCH Thông tin này được mang trên kênh HS-DPCCH: High Speed Dedicate Physical Control Channel: kênh điều khiển vật lý riêng tốc

độ cao) Mỗi UE được thiết lập một kênh HS-DPCCH cùng với cấu hình HS-DSCH

Ngoài ra nút B cũng cần biết thông tin về các điều kiện kênh đường lên tức thời tại UE đểthực hiện lập biểu phục thuộc kênh và điều khiển tốc độ Vì thế mỗi UE phải do các điềukhiển tức thời tại UE để thực hiện lập biểu phụ thuộc kênh và điều khiển tốc độ Vì thếmỗi UE phải đo các điều kiện tức thời đường xuống và phát chỉ thị chất lượng kênh (CQI:Channel Quality Indicator) trên kênh HS-DPCCH.

Ngoài các kênh HS-DSCH và HS-SCCH, đầu cuối HSDPA cần nhận được các lệnhđiều khiển công suất để hỗ trợ điều khiển công suất vòng kín đường lên giống như đối vớiđầu cuối WCDMA Điều này đạt được thông qua kênh DPCH (Downlink DedicatePhysical Channel: kênh vật lý riêng đường xuống) đối với từng UE Ngoài lệnh điềukhiển công suất, kênh này còn được sử dụng cho số liệu của người sử dụng không đượctruyền trên kênh HS-DSCH, chẳng hạn cho các dịch vụ chuyển mạch kênh

Phát hành R6 hỗ trợ kênh DPCH phân đoạn, F-DPCH (Frational DPCH) để giảmviệc sử dụng các mã định kênh trên đường xuống Về nguyên lý, kênh dành riêng đườngxuống chỉ được sử dụng để mang các lệnh điều khiển công suất cho UE để điều khiểncông suất đường lên Nếu tất cả các cuộc truyền dẫn số liệu bao gồm cả các kênh mang vôtuyến báo hiệu lớp cao đều được sắp xếp lên HS-DSCH, thì sẽ lãng phí các tài nguyên mãquý hiếm nếu sử dụng một kênh riêng với hệ số trải phổ 256 cho một UE để chỉ điềukhiển công suất F-DCH giải quyết điều này bằng cách cho phép nhiều UE chia sẻ một mãđịnh kênh trên đường xuống duy nhất

Để tổng kết, ta xét cấu trúc kênh tổng thể của HSDPA trên hình 1.12 sau:

Hình 1.12 Cấu trúc kênh có HSDPA

Từ hình 1.12, ta thấy các kênh cần thiết cho hoạt động HSDPA bao gồm:

1 Đối với R5:

 HS-DSCH (kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao): Mang tốc liệu gói

tốc độ cao

 HS-SCCH (kênh điều khiển chia sẻ đường xuống tốc độ cao): Mang

thông tin về số mã trải phổ và phương pháp điều chế được sử dụng chođầu cuối để đầu cuối có thể giải trải phổ và điều chế đúng

 HS-DPCCH (kênh điều khiển vật lý dành riêng đường lên tốc độ cao):

Mang thông tin hồi tiếp để BTS có thể thích ứng đường truyền và phátlại

2 Đối với R6

 Bổ xung thêm kênh đường lên F-DCH (kênh DCH một đoạn): chỉmang thông tin về điều khiển công suất cho đường lên cho trường hợpchỉ truyền số liệu gói

Cả kênh HS-PDSCH và HS-SCCH đều không có phân tập vĩ mô đường xuống haychuyển mạch mềm Lý do vì việc đặt lập biểu HS-DSCH trong nút B Vì thế không thểđồng thời phát HS-DSCH đến một UE từ nhiều nút B và điều này dẫn đến không thể sửdụng chuyển giao mềm giữa nút B Ngoài ra cũng cần lưu ý rằng trong mỗi ô, phân tập đangười sử dụng được thực hiện bởi bộ lập biểu phụ thuộc kênh Bộ lập biểu chỉ cho phépphát đến một người sử dụng khi người này có các điều kiện kênh vô tuyến tức thời thuậnlợi và vì thế độ lợi nhận đợc từ phân tập vĩ mô sẽ giảm

1.3.4.2 Báo hiệu điều khiển đường xuống: HS-SCCH

HS-SCCH (đôi khi được gọi là kênh điều khiển chia sẻ) là kênh vật lý đường xuốngchia sẻ mang thông tin báo hiệu điều khiển cần thiết để UE có thể giải trải phổ, giải điềuchế và giải mã kênh HS-DSCH

Trong từng khoảng thời gian 2ms tương ứng với một DSCH TTI, một kênh SCCH mang thông tin báo hiệu lớp vật lý đến một UE Vì HSDPA hỗ trợ truyền dẫn HS-DSCH đến nhiều người sử dụng đồng thời bằng cách ghép mã nên cần có nhiều kênh HS-SCCH trong một ô Theo tiêu chuẩn, một UE phải có thể giải mã bốn kênh HS-SCCHđồng thời Tuy nhiên có thể lập cấu hình nhiều kênh HS-SCCH hơn trong một ô, mặc dù

HS-ít khi cần đến điều này

HS-SCCH sử dụng hệ số trải phổ 128 và có cấu trúc thời gian dựa trên một khungcon có độ dài 2ms bằng độ dài của HS-DSCH Các thông tin sau đây được mang trên HS-SCCH:

 Khuôn dạng truyền tải bao gồm:

- Tập mã định kênh HS-DSCH [7bit]

- Sơ đồ điều chế HS-DSCH, QPSK/16QAM [1bit]

 Thông tin liên quan đến HARQ bao gồm:

- Số lượng xử lý HARQ [3bit]

- Phiên bản dư [3bit]

- Chỉ thị số liệu mới [1bit]

 UE ID để nhận dạng UE mà thông tin HS-SCCH cần chuyển đến[16bit] Như sẽ trình bày dưới đây, UE ID không được phát tường

minh mà được chứa ẩn tàng trong tính toán CRC và mã hóa kênh SCCH.

DS-1.3.4.3 Báo hiệu điều khiển đường xuống

Đối với mỗi UE được phục vụ bởi kênh HS-DSCH, cần có một kênh DPCH liên kết,

về nguyên tắc nếu toàn bộ truyền dẫn số liệu bao gồm cả báo hiệu RRC được sắp xếptrên HS-DSCH, thì không cần mang bất cứ thông tin nào trên DPCH Vì thế không cầncác thông tin như chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải (TFCI) và các hoa tiêu riêng trênkênh DPCH như vậy Trong trường hợp này DPCH chỉ thị được sử dụng cho HS-DSCH

để mang các kênh điều khiển công suất đến UE để nó điều chỉnh công suất đường lên Vìthế R6 đã đưa ra kênh F-DPCH (DPCH một phần) nhờ vậy giảm số lượng các mã địnhkênh cần sử dụng cho các kênh dành riêng Thay vì cấp phát một kênh DPCH với hệ sốtrải phổ 256 chỉ cho mục đích phát một lệnh điều khiển công suất trên một khe, F-DPCHcho phép đến 10UE chia sẻ một mã định kênh cho mục đích này Về bản chất, F-DPCH

có khuôn dạng khe chỉ hỗ trợ bit TPC (điều khiển công suất phát) Hai bit TPC (một kýhiệu QPSK) được phảttong một phần mười khe sử dụng hệ số trải phổ 256, phần còn lạikhông được sử dụng Bằng cách thiết lập định thời xuống cho nhiều UE như trên hình1.13 thì 10 UE có thể chia sẻ mã định kênh này Hình này cũng cho thấy cách ghép theothời gian các lệnh điều khiển công suất cho nhiều người sử dụng trên một mã định kênh

Hình 1.13 DPCH một phần (F-DPCH) được đưa vào R6

Khi so sánh với R3 DPDCH, F-DPDCH chỉ truyền trường điều khiển công suất phát(TPC) như minh họa trên hình 1.14 Ngoài ra định thời gốc vẫn được duy trì để tránh phảiđiều chỉnh các định thời dựa trên các thực hiện vòng điều khiển công suất của R3

Hình 1.14 Cấu trúc F-DCCH so với R3 DPCH

1.3.4.4 Báo hiệu điều khiển đường lên: HS-DPCCH

Để đảm bảo hoạt động của HARQ và cung cấp trạng thái khác tức thời của kênhđưòng xuống cho nút B, cần có báo hiệu điều khiển đường lên Báo hiệu này được mangtrên một kênh vật lý mới bổ xung HS-DPCCH sử dụng mã định kênh tách biệt vớiDPCCH đường lên thông thường Việc sử dụng mã định kênh riêng cho HS-DPCCH làmcho các trạm gốc không có khả năng HSDPA không thể nhìn thấy kênh này và cho phépchuyển giao mềm đường lên ngay cả khi không phải tất cả các nút B trong tập tích cực hỗtrợ HSDPA.

HS-DPCCH sử dụng hệ số trải phổ 256 và được phát song song với các kênh đườnglên khác (hình 1.15) Để giảm PAPR đường lên, mã định kênh sử dụng cho HS-DPCCH

và HS-DPCCH được sắp xếp lên nhánh I và Q của mã này phụ thuộc vào số lượng cựcđài các kênh DPCCH mà tập tổ hợp khuôn dạng truyền tải sử dụng trong cấu hình UEthiết lập

Hình 1.15 Cấu trúc HS-DPCCH

1.4 Công nghệ HSUPA

HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) hay còn gọi tăng cường đường lên,được dựa vàOWCDMA R6 HSUPA đảm bảo cải thiện dung lượng và hiệu năng đườnglên: tốc độ số liệu cao hơn, trễ giảm và dung lượng hệ thống tăng HSUPA bổ xung choHSDPA và kết hợp hau thuật ngữ này được gọi là HSPA

1.4.1 Cơ bản về công nghệ

HSUPA sử dụng hai công nghệ cơ sở như HSDPA: lập biểu nhanh và HARQ nhanhvới kết hợp mềm Cũng giống như HSDPA, HSUPA sử dụng khoảng thời gian ngắn 2mscho TTI đường lên Các tăng cường này được thực hiện trong WCDMA thông qua mộtkênh truyền tải mới, E-DCH (Enhanced Dedicated Channel: kênh riêng tăng cường).Mặc dù sử dụng các công nghệ giống HSDPA, HSUPA cũng có một số khác biệtcăn bản so với HSDPA và các khác biệt này ảnh hưởng lên việc thực hiện chi tiết các tínhnăng:

 Trên đường xuống, các tài nguyên chia sẻ là công suất mà mã đềuđược đặt trong một nút trung tâm (nút B) Trên đường lên, tài nguyênchia sẻ là đại lượng nhiễu đường lên cho phép, đại lượng này phụthuộc vào công suất của nhiễu nút nằm phân tán (các nút UE)

 Trên đường xuống bộ lập biểu và các bộ đệm phát được đặt trong cùngmột nút, còn trên đường lên bộ lập biểu được đặt trong nút B trong khi

đó các bộ đệm số liệu được phân tán trong các UE Vì thế các UE phảithông báo thông tin về tình trạng bộ đệm cho bộ lập biểu

 Đường lên WCDMA và HSUPA không trực giao và vì thế xẩy ranhiễu giữa các truyền dẫn trong cùng một ô Trái lại trên đường xuốngcác kênh được phát trực giao Vì thế điều khiển công suất quan trọngđối với đường lên để xử lý vấn đề gần xa E-DCH được phát vớikhoảng cách dịch công suất tương đối so với kênh điều khiển đườnglên được điều khiển công suất bằng cách điều chỉnh dịch công suất chophép cực đại, bộ lập biểu có thể điều khiển tốc độ số liệu E-DCH Tráilại đối với HSDPA, công suất phát không đổi (ở mức độ nhất định)cùng với sử dụng thích ứng tốc độ số liệu

 Chuyển giao được E-DCH hỗ trợ Việc thu số liệu từ đầu cuối tạinhiều ô là có lợi vì nó đảm bảo tính phân tập, trong khi đó phát số liệu

từ nhiều ô trong HSDPA là phức tạp và chưa chắc có lợi lắm Chuyểngiao mềm còn có nghĩa là điều khiển công suất bởi nhiều ô để giảmnhiễu gây ra trong các ô lân cận và duy trì tương thích ngược với UEkhông sử dụng E-DCH

 Trên đường xuống, điều chế bậc cao hơn (có thể xét đến hiệu quả côngsuất đối với hiệu năng băng thông) được sử dụng để cung cấp các tốc

độ số liệu cao trong một số trường hợp, chẳng hạn khi bộ lập biểu ấnđịnh số lượng mã định kênh ít cho truyền dẫn nhưng đại lượng côngxuất truyền dẫn khả dụng lại khá cao Đối với đường lên tình hình lạikhác; không cần thiết phải chia sẻ các mã định kênh đối với các người

sử dụng khác và vì thế thông thường tỷ lệ mã hóa kênh thấp hơn đốivới đường lên Như vậy khác với đường lên điều chế bậc cao ít hữu íchhơn trên đường lên trong các ô vĩ mô và vì thế không được xem xéttrong phát hành đầu của HSUPA

1.4.2 Kiến trúc

Giống như HSDPA, các chức năng lập biểu và HARQ của HSUPA được đặt tại nút

B, cũng cần đảm bảo giữ nguyên các lớp cao hơn lớp MAC Vì thế mật mã, điều khiểncho phép vẫn đặt dưới quyền điều khiển của RNC Điều này cho phép đưa HSUPA êm

ả vào các vùng được chọn lựa; trong các ô không hỗ trợ truyền dẫn E-DCH, có thể sửdụng chuyển mạch kênh để sắp xếp luồng số của người sử dụng lên DCH

Giống như triết lý thiết kế HSDPA, một thực thể MAC mới (MAC-e) được đưa vào

UE và nút B Trong nút B, MAC-e chịu trách nhiệm truyền tải các phát lại HARQ và lậpbiểu, còn trong UE, chịu trách nhiệm chọn lựa tốc độ số liệu trong các giới hạn do bộ lậpbiểu trong MAC-e của nút B đặt ra

Khi UE nằm trong chuyển giao mềm với nhiều nút B, các khối truyền tải khác nhau

có thể được giải mã đúng tại nút B khác nhau Kết quả là một khối truyền tải có thể đượcthu đúng tại một nút B, trong khi đó một nút B khác vẫn tham gia vào các phát lại củamột khối truyền tải được phát sớm hơn Vì thế để đảm bảo chuyển các khối truyền tảiđúng trình tự đến giao thức RLC, cần có chức năng sắp xếp lại thứ tự trong RNC ở dạngmột thực thể mới: MAC-es Trong chuyển giao mềm, nhiều thực thể MAC-e được sửdụng cho một UE vì số liệu được thu từ nhiều ô Tuy nhiên MAC-e trong ô phục vụ chịutrách nhiệm chính cho lập biểu, MAC-e trong ô không phục vụ chủ yếu xử lý giao thứcHARQ

Hình 1.16 Kiến trúc mạng được lập cấu hình E-DCH (và HS-DSCH)

1.4.3 Các kênh trong HSUPA

1.4.3.1 E-DCH và các kênh báo hiệu

Để hỗ trợ lập biểu và HARQ với kết hợp mềm trong WCDMA, một kiểu kênhtruyền tải mới, E-DCH (Enhanced Dedicated Channel) được đưa ra trong R6 E-DCHđược lập cấu hình đồng thời với một hay nhiều kênh DCH khác Như vậy, truyền dẫn sốliệu gói tốc độ cao trên kênh E-DCH có thể xảy ra đồng thời với các dịch vụ sử dụngDCH từ cùng một UE Các kênh truyền tải E-DCH hỗ trợ lập biểu nhanh dựa trên nút B,HARQ nhanh với tăng phần dư và tùy chọn TTI ngắn hơn (bằng 2ms) Tuy nhiên khácvới HSDPA, E-DCH của HSUPA không phải là kênh chia sẻ mà là kênh riêng và theocấu trúc thì nó rất giống R3 DCH hơn, tuy nhiên khác với DCH, E-DCH có lập biểunhanh và HARQ Bảng 1.2 tổng kết các khả năng áp dụng các tính năng của DCH,HSDPA và HSUPA

Bảng 1.2 Bảng so sánh HSDPA, HSUPA và DCH

Ngoài kênh số liệu DCH còn có các kênh báo hiệu cho nó như sau Các kênh AGCH (E-DCH Absolute Grant Channel: kênh cho phép tuyệt đối của E-DCH) và E-RGCH (E-DCH Relative Grant Channel: kênh cho phép tương đối của E-DCH) là cáckênh hỗ trợ cho điều khiển lập biểu Kênh E-HICH (E-DCH HARQ Indicator Channel:kênh chỉ thị HARQ của E-DCH) là kênh hỗ trợ cho phát lại sử dụng cơ chế HARQ

E-Hình 1.17 Các kênh cần thiết cho một UE có khả năng HSUPA

Khác với HSDPA, HSUPA không hỗ trợ điều chế thích ứng vì nó không hỗ trợ các

sơ đồ điều chế bậc cao Lý do là các sơ đồ điều chế bậc cao phức tạp và đòi hỏi phátnhiều năng lượng trên một bit hơn, vì thế để đơn giản đường lên sử dụng sơ đồ điều chếBPSK kết hợp với truyền dẫn nhiều mã định kênh song song

Một trong những đặc tính then chốt của HSUPA để hỗ trợ số liệu gói hiệu quả là trễthấp Vì thế HSUPA hỗ trợ TTI ngắn 2ms để đảm bảo thích ứng nhanh các thông sốtruyền dẫn và giảm các trễ người sử dụng đầu cuối liên quan đến truyền dẫn gói Điều nàykhông chỉ giảm chi phí phát lại mà còn giảm thời gian phát lần đầu Trễ xử lý lớp vật lýthường tỷ lệ với khối lượng số liệu cần xử lý và TTI càng ngắn thì khối lượng số liệu cần

xử lý trong từng TTI càng nhỏ đối với một tốc độ số liệu cho trước Tuy nhiên khi triểnkhai với các tốc độ số liệu khiêm tốn (trong các ô lớn chẳng hạn) có thể cần có TTI dàihơn vì TTI 2ms trở nên quá nhỉ không cần thiết dẫn đến chi phí tương đối cho thông tin

bổ xung quá lớn Vì thế E-DCH hỗ trợ hai đồ dài TTI: 2ms và 10ms và mạng có thể lậpcấu hình cho giá trị phù hợp, về nguyên tắc, các UE khác nhau có thể được lập cấu hìnhvới các TTI khác nhau.

E-DCH được sắp xếp lên một tập các mã định kênh đường lên được gọi là các kênh

số liệu vật lý riêng của E-DCH (E-DPDCH) Phụ thuộc vào tốc độ số liệu tức thời, số cácE-DPDCH và các hệ số trải phổ có thể thay đổi

1.4.3.2 Kênh 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 tùy thuộcvào việc giải mã khối truyền tải E-DCH thành công hay thất bại NAK đồng thời cũng làyêu cầu phát lại Để không lãng phí công suất phát đường xuống nút B chỉ phát E-HICHkhi nó phát hiện có phát từ UE, nghĩa là có phát hiện năng lượng trên E-DCCH hoặc E-ĐPCH

ACK/NAK được chuyển giao vào các giá trị của kênh E-HICH theo bảng 1.3 dướiđây:

Bảng 1.3 Chuyển đổi ACK/NAK vào giá trị kênh

1.4.3.3 Kênh E-AGCH

E-AGCH là một kênh chia sẻ mang thông tin cho phép lập biểu tuyệt đối bao gồm:

 Tỷ số công suất của E-DPDCH/DPCCH cực đại mà UE được phép sửdụng cho E-DCH (5bit)

 Cờ tích cực (1bit) được sử dụng để tích cực (hoặc thôi tích cực) các xử

lý HARQ

 Một số nhận dạng để nhận dạng UE (hay nhóm UE) mà thông tin AGCH cần chuyển đến (16bit) Số nhận dạng này không được pháttường minh mà ẩn tàng trong tính toán CRC UE phát hiện nhận dạngbằng cách lọc CRC của E-AGCH bằng một mặt nạ để lấy ra số nhậndạng, nếu trùng nhau thì có nghĩa là đúng là nhận dạng của nó Mỗi

E-UE có thể có đến hai nhận dạng, E-UE-id sơ cấp/thứ cấp hay nhận dạngtạm thời mạng vô tuyến E-DCH sơ cấp/thứ cấp (E-RNTI), nếu nó pháthiện được một trong hai nhận dạng này thì có nghĩa là truyền dẫn dànhcho nó

Mỗi UE có năng lực E-DCH sẽ thu một E-AGCH (mặc dù có thể có một hay nhiềuE-AGCH được lập cấu hình trong một ô) từ ô phục vụ Mặc dù yêu cầu UE phải giám sátE-AGCH cho thông tin hợp lệ đối với từng TTI, nhưng thông thường giải thuật lập biểuchỉ thỉnh thoảng gửi E-AGCH đến UE UE có thể phát hiện thông tin này có hợp lện haykhông (có gửi cho nó hay không) bằng cách kiểm tra ID cài trong CRC.

Hình dưới đây cho thấy cấu trúc khung vô tuyến của E-AGCH

Hình 1.18 Cấu trúc khung vô tuyến của E-AGCH

1.4.3.4 Kênh E-RGCH

Các cho phép tương đối được phát trên RGCH và cấu trúc truyền dẫn cho RGCH giống như E-HICH UE đợi nhận một cho phép tương đối từ từng ô trong tập tíchcực trong từng TTI Vì thế các cho phép tương đối có thể được phát từ các ô phục vụ lẫncác ô không phục vụ

E-Từ ô phục vụ, E-RGCH là một kênh vật lý dành riêng và giá trị báo hiệu có thể làmột trong ba giá trị sau: +1, DTX và -1 tương ứng với UP (tăng), HOLD (giữ nguyên) vàDOWN (giảm) Giống như E-HICH, thời gian của E-RGCH bằng 2 hoặc 8ms phụ thuộcvào cấu hình E-DCH TTI

Từ các ô không phục vụ, E-RGCH là kênh vật lý chung, thực chất chỉ thị quá tảichung được sử dụng để hạn chế lượng công suất giữa các ô Giá trị trên kênh E-RGCH từcác ô không phục vụ chỉ có thể là : DTX và -1, tương ứng với không qua tải và DOWN.E-RGCH từ các ô không phục vụ có thời gian là 10 ms không phụ thuộc vào cấu hình E-DCH TTI

1.4.3.5 Báo hiệu điều khiển đường lên, E-DPCCH

Báo hiệu điều khiển ngoài băng đường lên liên quan đến E-DCH (được phát trênkênh E-DPCCH) chứa:

thông tin này máy thu rút ra số kênh E-DPDCH được phát đồng thời

và hệ số trải phổ được sử dụng

 Yêu cầu tốc độ 1 bit (bit hạnh phúc)

E-DPCCH được phát đồng thời với DPCCH đường lên trên một mã định kênh riêng

có hệ số trải phổ 256 Cách này đảm bảo tương thích ngược với WCDMA theo đóDPCCH đường lên giữ nguyên cấu trúc như trong các phát hành trước đây của WCDMA.Một lợi ích khác của việc phát song song DPCCH và E-DPCCH là không cần ghép chúngtheo thời gian vì thế có thể thiết lập công suất độc lập cho hai kênh này Điều này rất hữuích vì hiệu năng hoạt động của nút B có thể khác nhau giữa các thực hiện

Toàn bộ tập các bit thông tin của E-DPCCH được mã hóa bằng mã Reed-Muller bậchai vào 30 bit (giống như mã khối được sử dụng để mã hóa thông tin điều khiển trênDPCCH) 30 bit này được phát trên 3 khe E-DPCCH cho trường hợp 2ms E-DCH TTI(hình 1.19) Trong trường hợp 10ms E-DCH TTI, cấu trúc 2ms được lặp 5 lần Định thờiE-DPCCH được đồng bộ với DPCCH (và vì thế đồng bộ với DPDCH và E-DPDCH)

Hình 1.19 Mã hóa E-DPCCH

Để giảm nhiễu tạo ra trong ô, E-DPCCH chỉ được phát khi E-DPDCH phát Vì thế,nút B phải phát hiện được E-DPCCH có hay không có trong một khung con (phát hiệnDTX) và nếu có, nó giải mã thông tin E-DPCCH Tồn tại một số giải thuật phát hiệnDTX, chẳng hạn giải thuật so sánh năng lượng E-DPCCH với một ngưỡng được thiết lậptheo phương sai tạp âm

Bảng 1.4 Khuôn dạng khe của E-DPCCH

Hình 1.20 dưới đây mô tả cấu trúc khung của kênh E-DPCCH

Hình 1.20 Cấu trúc khung vô tuyến E-DPCCH

1.5 Tổng kết chương

Trong chương I của đồ án, em đã trình bày các khái niệm và đặc điểm cơ bản củacông nghệ HSPA bao gồm R5 HSDPA và R6 HSUPA Trong đó các nội dung quan trọngcần phải nắm đó là:

 Quá trình tiêu chuẩn hóa WCDMA/HSPA trong 3GPP Tập chung vàophát triển tăng cường của HSDPA và HSUPA

 Các khái niệm và kiến trúc HSDPA/HSUPA

 Các kênh trong HSDPA/HSUPA

Việc nắm bắt được các nội dung trên sẽ giúp chúng ta có được cái nhìn tổng quát vềcông nghệ mới HSPA Từ đó có thể so sánh với các công nghệ trước đó

Chương II tiếp theo sau đây sẽ đề cập đến những cải tiến của HSPA trong 3GPPRelease 7 (hay còn gọi là HSPA Evolution hay HSPA +) Trong đó chủ yếu là về MIMO,CPC, tăng dung lượng thoại VoIP và điều chế bậc cao

CHƯƠNG II: NHỮNG CẢI TIẾN HSPA TRONG R7

2.1 Giảm thời gian thiết lập

Độ trễ và tốc độ số liệu của mạng WCDMA được cải thiện trong R5 HSDPA và R6HSUPA Hiệu năng của người sử dụng đầu cuối có thể được cải thiện hơn nữa bằng cáchgiảm thời gian thiết lập cuộc gọi và thời gian cấp phát kênh Thời gian thiết lập cuộc gọibao gồm thời gian thiết lập kết nối điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC), thời gian thiếtlập kênh mang truy nhập vô tuyến (RAB) và thời gian tích cực PDP context Một khi việcthiết lập cuộc gọi đã được thực hiện một lần rồi thì thời gian thiết lập sau đó bao gồm sựthay đổi trạng thái RRC từ trạng thái kênh mời gọi ở vùng đăng ký UTRAN hay trạng tháikênh mời gọi ô (Cell_PCH) sang trạng thái kênh riêng (Cell_DCH) Trong phần này em

sẽ giới thiệu ngắn gọn các cải tiến về thời gian thiết lập được cung cấp bởi R7

Dưới đây là một số cải tiến về thời gian thiết lập cuộc gọi đã được giới thiệu trongR6:

 Ánh xạ các kênh mang vô tuyến báo hiệu (SRBs) lên HSDPA vàHSUPA khi thiết lập kết nối RRC sử dụng thiết bị người sử dụngHSDPA/HSUPA ở mức tối thiểu

 Cấu hình mặc định có thể được sử dụng trong thiết lập kết nối RRC vàtrong thiết lập kênh mang vô tuyến để giảm kích thước bản tin Bản tinthiết lập kết nối RRC trong R5 thường mang 7 khối truyền tải Cứ 10

ms TTI trên kênh truy nhập đường xuống (FACH) có thể mang haikhối truyền tải, do đó tổng thời gian truyền tải là 40 ms Bản tin thiếtlập kết nối RRC có thể ngắn hơn nhiều nếu cấu hình mặc định được sửdụng