Quản lý tài nguyên vô tuyến HSPA

Quản lý tài nguyên vô tuyến là một phần của công nghệ HSPA, nó chịu trách nhiệm chuyển đổi các tăng cường lớp vật lý của HSDPA và HSUPA thành độ lợi dung lượng trong khi vẫn đảm bảo hiệu năng người sử dụng đầu cuối và tính ổn định của các hệ thống HSPA. Nội dung đồ án gồm các nội dung Giới thiệu tổng quan về sự phát triển của dung lượng vô tuyến với HSPA Giới thiệu về quá trình chuẩn hóa WCDMAHSPA trong 3 GPP Chương này đi sâu và tìm hiều về cấu trúc của HSPA đặc biệt là cấu trúc quản lý tài nguyên vô tuyến và sự phát triển của các kênh vô tuyến từ WCDMA lên HSPA. Chương này trình bày các giải thuật nút B, giải thuật RNC cho HSDPA và HSUPA

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

Danh mục hình vẽ iv

Danh mục bảng biểu vii

Thuật ngữ viết tắt vi

Lời nói đầu 1

Chương I: Giới thiệu 3

1.1 Tình trạng công nghệ và triển khai WCDMA 3

1.2 Sự chuẩn hóa HSPA và kế hoạch triển khai 6

1.3 Sự phát triển của dung lượng vô tuyến với HSPA 8

Chương II: Quá trình chuẩn hóa WCDMA/HSPA trong 3GPP 11

2.1 Quá trình tiêu chuẩn hóa WCDMA/HSPA trong 3GPP 11

2.1.1 3GPP 11

2.1.2 Chuẩn hóa HSDPA trong 3GPP 13

2.1.3 Chuẩn hóa HSUPA trong 3GPP 14

2.1.4 Phát triển tăng cường của HSUPA và HSDPA 17

Chương III: Các giao thức và cấu trúc HSPA 19

3.1 Cấu trúc quản lý tài nguyên vô tuyến 19

3.1.1 HSDPA và các kiến trúc giao thức mặt phẳng người sử dụng 21

3.1.2 Tác động của HSDPA và HSUPA trên các giao diện UTRAN 25

3.2 Các kênh của WCDMA và HSPA 28

3.2.1 Các kênh của WCDMA 28

3.2.1.1 Kênh logic 28

3.2.1.2 Các kênh truyền tải 29

3.2.1.3 Các kênh vật lý 31

3.2.2 Các kênh hoạt động của HSDPA 36

Chương IV: Quản lý tài nguyên vô tuyến 38

4.1 Quản lý tài nguyên vô tuyến HSDPA 38

4.1.1 Tổng quan về HSDPA 38

4.1.1.1 Truyền dẫn kênh chia sẻ 38

4.1.1.2.Lập biểu phụ thuộc kênh 39

4.1.1.3 Điều khiển tốc độ và điều chế bậc cao 40

4.1.1.4 HARQ với kết hợp mềm 41

4.1.1.5.Kiến trúc 41

4.1.2 Quản lý tài nguyên vô tuyến HSDPA 43

4.2 Các giải thuật RNC cho HSDPA 44

4.2.1 Ấn định tài nguyên 44

4.2.2 Thông số QoS 47

4.2.3 Điều khiển cho phép 49

4.2.4 Quản lý di động 50

4.2.4.1 Sự kiện đo cho ô phục vụ HS-DSCH tốt nhất 50

4.2.4.2 Chuyển giao từ HS-DSCH đến HS-DSCH giữa các nút B 52

4.2.4.3 Chuyển giao từ HS-DSCH sang HS-DSCH nội nút B 55

4.2.4.4 Chuyển giao HS-DSCH sang DCH 56

4.3 Các giải thuật nút B cho HSDPA 57

4.3.1 Các kỹ thuật thích ứng đường truyền 57

4.3.2 Điều khiển công suất 60

4.3.3 Bộ lập biểu gói 62

4.3.3.1 lý thuyết cơ sở 62

4.3.3.2 Các giải thuật lập biểu gói 63

4.3.3.3.Ghép kênh theo mã 66

4.3.3.4 lập biểu mặt phẳng điều khiển trên kênh HS-DSCH 67

4.3.3.5 Lập biểu thực tế theo các thông số 3GPP 68

4.4 Tổng quan quản lý tài nguyên vô tuyến HSUPA 69

4.4.1 Tổng quan về HSUPA 69

4.4.1.1 Lập biểu 70

4.4.1.2 HARQ với kết hợp mềm 72

4.4.1.3 Kiến trúc 72

4.4.2 Quản lý tài nguyên vô tuyến HSUPA 74

4.5 Các giải thuật RNC cho HSUPA 74

4.5.1 Ấn định tài nguyên 75

4.5.2 Thông số hóa QoS 76

4.5.3 Điều khiển cho phép 77

4.5.4 Quản lý di động 78

4.6 Các giải thuật nút B cho HSUPA 78

4.7 Tổng kết 79

Kết luận 81 Tài liệu tham khảo 82

Danh mục hình vẽ

Hình 1.1 Sự tăng trưởng thuê bao 3G WCDMA hàng tháng 4

Hình 1.2 Sự phát triển của các thiết bị đầu cuối Nokia 3G 4

Hình 1.3 Số phút thoại/một thuê bao/một tháng 5

Hình 1.4 Sự phát triển dung lượng trạm gốc với 3G WCDMA 6

Hình 1.5 Sự chuẩn hóa HSPA và kế hoạch triển khai 7

Hình 1.6 Sự phát triển của tốc độ dữ liệu trong WCDMA và HSPA 7

Hình 1.7 Sự triển khai HSPA với sóng mang mới (f2) được triển khai với HSPA và sóng mang (f1) dùng chung giữa WCDMA và HSPA 8

Hình 1.8 Thí dụ về thiết bị đầu cuối HSDPA giai đoạn đầu tiên 8

Hình 1.9 Sự phát triển dung lượng vô tuyến 9

Hình 1.10 Sự phát triển dung lượng HSPA 10

Hình 2.1 Lộ trình đưa ra các phát hành trong 3GPP 11

Hình 2.2 Cấu trúc 3GPP 12

Hình 2.3 Các kỹ thuật được xem xét nghiên cứu cho HSUPA 15

Hình 2.4 Các kỹ thuật lựa chọn cho danh mục nghiên cứu HSUPA 16

Hình 2.5 Thí dụ về quá trình tiêu chuẩn hóa HSUPA trong 3GPP 17

Hình 2.6 Nguyên lý MIMO với hai anten phát và hai anten thu 18

Hình 3.1 Cấu trúc quản lý tài nguyên vô tuyến Releases 99 20

Hình 3.2 Cấu trúc quản lý tài nguyên vô tuyến HSDPA và HSUPA trong Releases 6 20

Hình 3.3 Cấu trúc giao thức giao diện vô tuyến Release 99 21

Hình 3.4 Cấu trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho số liệu người dùng 23

Hình 3.5 Cấu trúc giao thức mặt bằng người sử dụng HSDPA 24

Hình 3.6 Cấu trúc giao thức mặt bằng người sử dụng HSUPA 24

Hình 3.7 Ví dụ về tốc độ dữ liệu của Release 99 và HSDPA trên các giao diện khác nhau 25

Hình 3.8 Điều khiển luồng HSDPA trên giao diện Iub 26

Hình 3.9 Chức năng mới trên các phần tử mạng HSDPA khác nhau 27

Hình 3.10 Chức năng mới trên các phần tử mạng HSUPA khác nhau 28

Hình 3.11 Sắp xếp các kênh logic lên các kênh truyền tải 31

Hình 3.12 Tổng kết các kiểu kênh vật lý 32

Hình 3.13 Sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lý 35

Hình 3.14 Cho thấy việc ghép hai kênh truyền tải lên một kênh vật lý và cung cấp chỉ thị

lỗi cho từng khối truyền tải tại phía thu 35

Hình 3.15 Ghép các kênh truyền tải lên kênh vật lý 36

Hình 3.16 Các kênh cần cho hoạt động HSDPA trong R5 37

Hình 4.1: Cấu trúc thời gian mã của HS-DSCH 39

Hình 4.2: Lập biểu phụ thuộc kênh HSDPA 40

Hình 4.3: Kiến trúc HSDPA 42

Hình 4.5 Báo hiệu để ấn định tài nguyên HSDPA 45

Hình 4.6 Minh họa quỹ công suất đường xuống 46

Hình 4.7 Các nguyên lý ấn định công suất Tùy chọn 1 ấn định công suất HSDPA tường minh từ RNC, tùy chọn 2 ấn định công suất nhanh dựa trên nút B *điều chỉnh công suất bởi RNC 47

Hình 4.8 Các thông số QoS của 3GPP trong các giao diện Iu-ps và Iub 48

Hình 4.9 Mô tả các kết quả đo và thông số áp dụng cho điều khiển cho phép HSDPA 50

Hình 4.11 Chuyển giao từ HS-DSCH sang HS-DSCH giữa các nút B 52

Hình 4.12 Thủ tục chuyển giao từ HS-DSCH sang HS-DSCH giữa các nút B 53

Hình 4.13 Chuyển giao HS-DSCH sang HS-DSCH giữa các đoạn ô trong nút B 55

Hình 4.15 Nguyên lý thích ứng đường truyền 1) UE báo cáo chất lượng kênh thấp và nút B ấn định tốc độ bít thấp 2) UE báo cáo chất lượng kênh cao và nút B ấn định tốc độ bít cao 58

Hình 4.16 Sơ đồ khối cho thấy tín hiệu thu tại đầu cuối HSDPA và báo cáo CQI cho ô phục vụ HS-DSCH 59

Hình 4.17 Sơ đồ khối thích ứng đường truyền tại nút B 60

Hình 4.18 Nguyên lý điều khiển công suất HS-SCCH 61

Hình 4.19 Sơ đồ khối giải thuật điều khiển công suất HS-SCCH 62

Hình 4.20 Nguyên lý lập biểu công bằng tỉ lệ với trễ 3 TTI 65

Hình 4.21 Lập biểu cả hai mặt phẳng điều khiển và lưu lượng mặt phẳng người sử dụng 67

Hình 4.22 Nguyên lý lập biểu theo các thông số đầu vào và các ảnh hưởng lên chiến lược tổng thể được lựa chọn 68

Hình 4.23 Chương trình khung lập biểu của HSUPA 71

Hình 4.24 Kiến trúc mạng được lập cấu hình E-DCH (và HS-DSCH) 73

Hình 4.25 Tổng quan các khối chức năng RRM khác nhau cho HSUPA trong RNC, nút

B và UE 74

Hình 4.26 Điều khiển ấn định tài nguyên với HSUPA 75

Hình 4.27 Đường cong tải đường lên và ảnh hưởng của lập biểu nhanh 76

Hình 4.28 Môi trường lập biểu gói HSUPA dựa trên nút B 79

Thuật ngữ viết tắt

Lời nói đầu

Ngày nay nhu cầu về thông tin của con người ngày càng cao Nhu cầu về các dịch

vụ viễn thông trong xã hội ngày càng đa dạng và phức tạp yêu cầu về cả số lượng và chấtlượng Các xu hướng phát triển công nghệ đã và đang tiếp cận, đan xen lẫn nhau nhằmđáp ứng được các nhu cầu từ phía khách hàng Thị trường viễn thông thế giới đang trong

xu thế phát triển hướng tới mạng viễn thông toàn cầu cho phép kết nối đa dịch vụ trênphạm vi toàn thế giới Sự phát triển của công nghệ viễn thông và nhu cầu ngày càng caođối với các dịch vụ băng rộng là động lực thúc đẩy sự ra đời và phát triển công nghệ truynhập gói tốc độ cao HSPA là sự mở rộng của hệ thống 3G UMTS, nó có thể cung cấp tốc

độ lên tới 10 Mbps HSPA là công nghệ đảm bảo được các yêu cầu về độ tin cậy, cácbăng thông theo yêu cầu, có khả năng thích ứng tất cả các dịch vụ từ tốc độ thấp đến tốc

độ cao với mọi loại dịch vụ, cho phép cung cấp các truy nhập đa phương tiện… đáp ứnghầu hết tất cả các nhu cầu dịch vụ viễn thông trong tương lai

Mục tiêu của các hệ thống vô tuyến kế tiếp là để cho phép người sử dụng di động truynhập thông tin đa phương tiện mọi lúc, mọi nơi Sự mở rộng các dịch vụ băng rộng tớimôi trường vô tuyến đang được điều khiển chủ yếu bằng việc ra tăng yêu cầu cho các

dịch vụ đa phương tiện di động cùng với sự xuất hiện các thiết bị cầm tay hiệu năng cao,chẳng hạn như các PC laptop và các thiết bị trợ giúp cầm tay PDA.

Quản lý tài nguyên vô tuyến là một phần của công nghệ HSPA, nó chịu trách nhiệmchuyển đổi các tăng cường lớp vật lý của HSDPA và HSUPA thành độ lợi dung lượngtrong khi vẫn đảm bảo hiệu năng người sử dụng đầu cuối và tính ổn định của các hệ thốngHSPA

Với kiến thức học được trong nhà trường và sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy TS.Nguyễn Phạm Anh Dũng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với đề tài “ quản lýtài nguyên vô tuyến HSPA” Đồ án em gồm bốn chương với nội dung chính như sau:

 Chương I: Giới thiệu tổng quan về sự phát triển của dung lượng vô tuyến với

HSPA

 Chương II: Giới thiệu về quá trình chuẩn hóa WCDMA/HSPA trong 3 GPP

 Chương III: Chương này đi sâu và tìm hiều về cấu trúc của HSPA đặc biệt là cấu

trúc quản lý tài nguyên vô tuyến và sự phát triển của các kênh vô tuyến từWCDMA lên HSPA

 Chương IV: Chương này trình bày các giải thuật nút B, giải thuật RNC cho

HSDPA và HSUPA

Hà Nội ngày 29/10/2008

Sinh viên

Nguyễn Huy Bình

HSPA được triển khai trên mạng WCDMA hoặc trên các sóng mang như nhauhoặc cho dung lượng cao và giải pháp tốc độ truyền bít cao – sử dụng các sóng mangkhác như hình 1.7 Trong cả hai trường hợp, HSPA và WCDMA có thể chia sẻ tất cả cácphần tử mạng trong mạng lõi và mạng vô tuyến bao gồm các trạm gốc, bộ điều khiểnmạng vô tuyến (RNC), nút hỗ trợ GPRS phục vụ (SGSN) và nút hỗ trợ GPRS cổng(GGSN) WCDMA và HSPA cũng chia sẻ các trạm gốc, các anten và các kết nối anten.Việc nâng cấp từ WCDMA lên HSPA yêu cầu các gói phần mềm mới và cần có một sốmảng phần cứng mới trong các trạm gốc và trong RNC để hỗ trợ tốc độ và dung lượng dữliệu cao hơn Bởi vì cơ sở hạ tầng dùng chung giữa WCDMA và HSPA, chi phí nâng cấp

từ WCDMA lên HSPA rất thấp với việc xây dựng một mạng dữ liệu độc lập

f2

f1

Hình 1.7 Sự triển khai HSPA với sóng mang mới (f2) được triển khai với HSPA và sóng

mang (f1) dùng chung giữa WCDMA và HSPA

Các thiết bị đầu cuối HSDPA đầu tiên là các card độc lập cung cấp các kết nốinhanh cho máy tính xáy tay Một ví dụ thiết bị đầu cuối là – Sierra Wireless AirCard 850– như trong hình 1.8 cung cấp tốc độ đỉnh 1.8 Mb/s đường xuống và 384 Kb/s đường lên

Hình 1.8 Thí dụ về thiết bị đầu cuối HSDPA giai đoạn đầu tiênLựa chọn thiết bị đầu cuối HSDPA sẽ mở rộng bên ngoài các card PCMCIA khitích hợp vào các thiết bị đầu cuối di động HSDPA sẵn sang trong năm 2006 HSPA được

hy vọng sẽ là một đặc tính tiêu chuẩn của hầu hết các thiết bị đầu cuối 3G sau một vài

năm tới HSDPA cũng sẽ được tích hợp vào trong các máy tính xách tay trong tương laibởi các nhà sản xuất máy tính xách tay.

1.3 Sự phát triển của dung lượng vô tuyến với HSPA

Sự thực thi của hệ thống vô tuyến được định nghĩa để làm sao cho các ứng dụng sửdụng trên mạng vận hành một cách êm ái Các tham số chìa khóa định nghĩa sự thực thiứng dụng bao gồm sự tiềm ẩn của mạng và tốc độ dữ liệu Có những ứng dụng hoạt độngtốt với tốc độ thấp nhưng yêu cầu độ trễ rất thấp, giống như VoIP và trò chơi thời gianthực Mặt khác, thời gian tải của một file lớn chỉ định nghĩa tốc độ dữ liệu đỉnh GPRSRelease 99 điển hình cung cấp 30-40 kb/s với thời gian trễ 600 ms GPRS R4 đẩy tốc độbít cao hơn từ 3-4 lần và cũng làm giảm thời gian trễ xuống dưới 300 ms Tốc độ dữ liệuEGPRS và thời gian trễ cho phép làm phẳng các ứng dụng cho một vài ứng đụng di độngbao gồm trình duyệt WAP (Wireless Application Protocol)

WCDMA cho phép tốc độ dữ liệu đỉnh là 384 Kb/s với thời gian trễ là 100-200 ms,cung cấp các kết nối thuê bao DSL và cung cấp sự thực thi tốt cho hầu hết các ứng dụnggiao thức IP

HSPA đẩy tốc độ dữ liệu lên 1-2 Mb/s và thậm trí ngoài 3 Mb/s trong các điều kiệntốt HSPA cũng làm giảm thời gian trễ mạng xuống dưới 100 ms, các người sử dụng đầucuối hy vọng sự thực thi tương tự như các kết nối DSL Không hoặc chỉ một ít nỗ lực yêucầu để thích nghi với các ứng dụng Internet tới môi trường di động Thực chất, HSPA là

sự truy nhập dải rộng với sự di động không dây và độ bao phủ rộng lớn Sự phát triểndung lượng vô tuyến từ GPRS tới HSPA được chỉ ra như hình 1.9

HSPA ban đầu được thiết kế để hỗ trợ các dịch vụ phi thời gian thực tốc độ cao.Tuy nhiên, những mô phỏng kết quả này cho thấy, HSPA có thể cung cấp sự hấp dẫn củadung lượng cũng như các ứng dụng với thời gian trễ thấp và tốc độ bít thấp như VoIP.3GPP R6 và R7 xa hơn nữa sẽ cho thấy hiệu quả của HSPA cho VoIP và các ứng dụngtương tự khác

30 kb/s

100 kb/s

300 kb/s

1 Mb/s

3 Mb/s [kb/s]

Thời gian đi hết một vòng [ms]

Hình 1.9 Sự phát triển dung lượng vô tuyến

0

2500 2000 1500 1000 500

4000 3500 3000

4500 5000

cường

Đường xuống Đường lên

Dung lượng ô [trên khu vực 5MHz]

Hình 1.10 Sự phát triển dung lượng HSPADung lượng ô và hiệu quả phổ cao hơn là yêu cầu để cung cấp các tốc độ dữ liệucao hơn và các dịch vụ mới với các nhà trạm gốc hiện thời Hình 1.10 minh họa đánh giádung lượng ô trên một khu vực trên 5 MHz với WCDMA, với HSPA cơ bản và với HSPAtăng cường trong môi trường ô vĩ mô HSPA cơ sở bao gồm một anten Rake tiếp nhận

trong thiết bị đầu cuối và hai nhánh anten phân tập trong các trạm gốc HSPA cải tiến baogồm hai anten hiệu chỉnh di động và hủy bỏ nhiễu trong các trạm gốc Kết quả mô phỏngchỉ ra rằng ở đó HSPA có thể cung cấp các lợi ích dung lượng thật HSDPA cơ sở dunglượng gấp ba lần dung lượng đường xuống WCDMA và HSPA được tăng cường lên tới 6lần WCDMA Hiệu quả quang phổ của HSDPA được tăng cường thì gần 1 bít/1s/Hz/ô.Cải tiến dung lượng đường lên với HSUPA được đánh giá giữa 30% và 70% Dung lượngHSPA thích hợp cho việc hỗ trợ không chỉ là các dịch vụ đối xứng nhưng cũng với cácdịch vụ không cân đối với tốc độ dữ liệu cao hơn và các dung lượng đường xuống.

 Liên minh các giải pháp công nghệ viễn thông (ATIS) từ mỹ

 Viện tiêu chuẩn viễn thông châu âu (ETSI) từ châu âu

 Liên hiệp các tiêu chuẩn thông tin trung quốc (CCSA) từ Trung Quốc

 Liên hiệp giới công nghiệp và kinh doanh vô tuyến (ARIB) từ Nhật Bản

 Ủy ban công nghệ viễn thông (TTC) từ Nhật Bản

 Liên hiệp công nghệ viễn thông (TTA) từ Hàn Quốc

3GPP tạo lập nội dung kỹ thuật của các đặc tả, như chính các đối tác có tổ chức sẽcông bố việc này Điều này cho phép có được các tập đặc tả giống nhau tại tất cả các vùngtrên thế và vì thế đảm bảo phổ biến trên tất cả các lục địa Ngoài các đối tác có tổ chức,còn có các đối tác được gọi là đại diện thị trường như UMTS Forum, là bộ phận của3GPP

Công tác trong 3GPP được xây dựng xung quanh các danh mục công tác (nghiêncứu), thông qua các thay đổi nhỏ được đưa ra trực tiếp như ‘các yêu cầu’ thay đổi đối vớiđặc tả Đối với các danh mục lớn hơn, thông thường nghiên cứu khả thi được thực hiệntrước khi tiến đến các thay đổi thực tế đối với các đặc tả

2.1.2 Chuẩn hóa HSDPA trong 3GPP

Khi phát hành R3 hoàn thành HSDPA và HSUPA vẫn chưa được đưa vào kếhoạch nghiên cứu Trong năm 2000, khi thực hiện hiệu chỉnh WCDMA và nghiên cứu R4

kể cả TD-SCDMA, người ta nhận thấy rằng cần có một số cải thiện cho truy nhập gói Đểcho phép phát triển này, nghiên cứu khả thi (danh mục nghiên cứu) cho HSDPA đượckhởi đầu vào tháng 3 năm 2000 Nghiên cứu này được bắt đầu theo các nguyên tắc của3GPP (phải có ít nhất bốn hãng ủng hộ) Các hãng ủng hộ khởi đầu nghiên cứu HSDPAgồm Motorola và Nokia thuộc phía các nhà bán máy và BT/Cellnet, T-mobile vàNTTDoCoMo thuộc phía các nhà khai thác

Nghiên cứu khả thi đã kết thúc tại phiên họp toàn thể TSG RAN và kết luận rằngcác giải pháp được nghiên cứu cho thấy có lợi Trong danh mục nghiên cứu HSDPA này

có các vấn đề được nghiên cứu để cải thiện truyền dẫn số liệu gói đường xuống so với cácđặc tả R3 Các chuyên đề như phát lại lớp vật lý và lập biểu dựa trên BTS đã được nghiêncứu cùng với mã hóa và điều chế thích ứng Nghiên cứu cũng bao hàm cả một số nghiêncứu về công nghệ phát thu nhiều anten dưới tiêu đề “nhiều đầu vào nhiều đầu ra”(MIMO) cùng với chọn ô nhanh (FCS)

Vì nghiên cứu khả thi cho thấy có thể đạt được cải thiện đáng kể với mức độ phứctạp hợp lý, nên rõ ràng cần tiếp tục danh mục nghiên cứu thực tế để phát triển các 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 nghiên cứu HSDPA đượcnhiều nhà bán máy ủng hộ hơn và danh mục nghiên cứu thực tế này đã được sự ủng hộ từcác nhà bán máy lớn nhu Motorola, Nokia và Ericsson Trong quá trình nghiên cứu, tấtnhiên con số các hãng đóng góp kỹ thuật cho quá trình này còn lớn hơn nhiều Một nămsau, đặc tả HSDPA R5 được phát hành Tất nhiên vẫn còn có 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 hiệu chỉnh song song cần thiết cho các đầu cuối và mạng R3 đang đượctriển khai nhất là đối với các khía cạnh giao thức, các kiểm tra kỹ lưỡng được thực hiện

để phát hiện các chi tiết cần hiệu chỉnh và làm rõ nghĩa các đặc tả và đây là một trườnghợp đối với các thiết bị R3 trước khi bắt đầu các hoạt động thương mại tại châu âu vàonửa cuối của năm 2002 Nghiên cứu các bộ phận của giao thức HSDPA chiếm nhiều thờigian nhất, trong đó nghiên cứu tương thích ngược được bắt đầu vào tháng 3 năm 2004

Trong 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 trongdanh sách chuyên đề của R7 Nghiên cứu khả thi đối với FCS đã kết luận rằng lợi íchnhận 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 nào được đưa ra cho FCS Trong khi tập trung lênFDD (ghép song công phân chia theo tần số), TDD (ghép song công phân chia theo thờigian) cũng được đưa vào danh mục nghiên cứu HSDPA kể cả các giải pháp tương tựtrong cả hai chế độ TDD (TDD băng rộng và băng hẹp)

2.1.3 Chuẩn hóa HSUPA trong 3GPP

Mặc dù HSUPA là thuật ngữ được sử dụng rộng rãi trên thị trường, trong quá trìnhchuẩn hóa HSUPA thuật ngữ này được sử dụng dưới cái tên ‘kênh riêng đường lên tăngcường’ (E-DCH) Nghiên cứu được tiến hành trong giai đoạn hiệu chỉnh HSDPA và đượcbắt đầu bằng danh mục nghiên cứu về ‘tăng cường đường lên cho các kênh truyền tải’ vàotháng 9 năm 2002 Từ phía các nhà bán máy, Motorola, Nokia, Ericsson là các hãng ủng

hộ khởi xướng nghiên cứu cho vấn đền này trong 3GPP

Các kỹ thuật được nghiên cứu cho HSUPA (E-DCH) bao gồm (như hình 2.3):

 HARQ lớp vật lý nhanh cho đường lên

 Lập biểu nhanh đường lên dựa trên nút B

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

 Thiết lập TTI nhanh

Hình 2.3 Các kỹ thuật được xem xét nghiên cứu cho HSUPASau một thời gian nghiên cứu dài và chi tiết, báo cáo kết quả nghiên cứu đã làmsáng tỏ lợi ích của các kỹ thuật nghiên cứu Báo cáo cho thấy rằng không có lợi ích tiềmnăng khi sử dụng điều chế bậc cao trên đường lên vì thế điều chế thích ứng đã được đưavào danh mục nghiên cứu thực tế

Danh mục nghiên cứu này được kết thúc vào tháng ba năm 2004 với khuyến nghịviệc bắt đầu nghiên cứu trong 3GPP để đặc tả HARQ lớp vật lý nhanh và cơ chế lập biểudựa trên nút B cho đường lên cũng như độ dài TTI ngắn hơn Ngoài ra cơ chế thiết lập cáckênh DCH nhanh hơn không được đưa vào khuyến nghị này, nhưng các vấn đề này đãđược đề cập trong các danh mục khác đối với phát hành 3GPP R6 dựa trên các kết quảnhận được trong giai đoạn danh mục nghiên cứu này Hình 2.4 cho thấy các kỹ thuật đượcchọn cho danh mục nghiên cứu HSUPA

HARQ cho đường lên

Lập biểu nhanh đường lên trên nút

B

Hình 2.4 Các kỹ thuật lựa chọn cho danh mục nghiên cứu HSUPA

3GPP bắt đầu danh mục nghiên cứu “đường lên tăng cường FDD” để đặc tả cáctính năng của HSUPA theo khuyến nghị của báo cáo Trong thời gian này nghiên cứuTDD chưa được 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 nghiêncứu 18 tháng, cũng như không còn bận với công tác hiệu chỉnh các phát hành trước, cácđặc tả được tiến triển nhanh và phiên bản tính năng đầu tiên đã được đưa ra trong các đặc

tả lõi vào tháng 12 năm 2004 Phiên bản này vẫn chưa phải là phiên bản hoàn thiện cuốicùng , nhưng nó chứa các chức năng then chốt và trên cơ sở các chức năng này có thể tiếptục nghiên cứu hiệu chỉnh và hoàn thiện chi tiết

Tháng 3 năm 2005, danh mục nghiên cứu này đã chính thức đươc hoàn thiện chocác đặc tả chức năng, nghĩa là đã có thể chuyển sang hiệu chỉnh tính năng này Trong cáctháng còn lại của năm 2005 các vấn đề để mở rộng cũng như các yêu cầu hiệu năng đãđược hoàn thiện Thí dụ về quá trình chuẩn hóa cho HSUPA được minh họa như tronghình 2.5 Bước cuối cùng cho HSUPA là hoàn thiện tương thích ngược cho giao thức.Điều này sẽ cho 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 xétASN.1 đã kết thúc (ASN.1 là ngôn ngữ mã hóa bản tin giao thức được sử dụng trong một

Lập biểu nhanh đường lên trên nút

B

Hình 2.5 Thí dụ về quá trình tiêu chuẩn hóa HSUPA trong 3GPP

2.1.4 Phát triển tăng cường của HSUPA và HSDPA

Trong khi HSUPA đang được miêu tả, vẫn có các nghiên cứu vẫn có các nghiêncứu phát triển tiến hành để cải thiện R6 HSDPA cũng như một số lĩnh vực khác như:

 Đặc tả hiệu năng cho các đầu cuối tiên tiến hơn sử dụng phân tập thu và (hoặc) cácmáy thu tiên tiến

 Cải thiện tầm phủ sóng đường lên bằng cách sử dụng báo hiệu phản hồi đường lên

 Cải thiện trong lĩnh vực di động của HSDPA bằng báo hiệu nhanh hơn và thời gian

sử lý ngắn hơn

Một danh mục nghiên cứu với tên là ‘kết nối liên tục cho các người sử dụng gói ’

đã được định nghĩa cho R7 với mục đích giảm chi phí trong các thời gian phục vụ và duytrì liên kết nhưng không có luồng số liệu liên tục cần thiết Một ví dụ cho kiểu dịch vụnày là thoại trên cơ sở gói với cái tên phổ biến là VoIP

Danh mục nghiên cứu 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 sử lý tiến hiệu tiên tiến tại đầu cuối đểphân tách các luồng này như minh họa trong hình 2.6

Bắt đầu nghiên

cứu khả thi

Phân tích ảnh hưởng

và lợi ích trong các nhóm công

tác

Trình bày kết

quả cho TSG

Tạo lập danh mục nghiên cứu

Nghiên cứu chi tiết

và đưa ra các yêu cầu thay đổi

Chấp thuận yêu cầu thay đổi

Hiệu chỉnh và kết thúc các danh mục nghiên cứu

Tạo lập các đặc tả

Các thực hiện để tiến vào

thị trường

12/20044-11/2004

Phần phát BTS với khả năng có hai máy phát trên một đoạn ô Các bộ lọc RF và

băng gốc

Giải trải phổ và giải mã không gian/thời gian

Đầu cuối với hai máy thu và khả năng giải mã MIMO

PA PA

PA: bộ khuyếch đại công suất

Hình 2.6 Nguyên lý MIMO với hai anten phát và hai anten thuThách thức chủ yếu là phải chứng minh rằng số liệu nhận được tăng độ lợi đáng kể

so với độ lợi nhận được từ các cải thiện hiệu năng trong R6 và các giải pháp cải thiệndung lượng hiện có bằng cách bổ xung thêm máy phát – chẳng hạn chuyển từ cấu hình bađoạn ô sang sáu đoạn ô Các kết luận trong 3GPP cho đến thời điểm này chỉ là trong môitrường ô vĩ mô, HSDPA với MIMO có vẻ không mang 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 còngtiếp 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 được nghiên cứu cho HSDPA hoặc HSUPA gồm vấn đề vềgiảm 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) Vìhầu hết các bước trong WCDMA sẽ vẫn giữ nguyên không liên quan đến cuộc gọi CS hay

PS, nên các cải thiện này mang lại lợi ích cho cả HSDPA/HSUPA lẫn thiết lập cuộc gọithoại bình thường Đầu tiên nghiên cứu đã tập trung lên xác định cách thức cải thiện thiếtlập cuộc gọi thoại R3 và đồng thời tiến Nghĩa là các thiết bị có khả năng R7 sẽ nhận đượcthêm các cải thiện trong hầu hết các trường hợp.tới sử dụng các phương pháp có thể ápdụng được cho các thiết bị hiện có Sau đó nghiên cứu chuyển sang các cải thiện lớn hơnkhông sử dụng được cho các thiết bị hiện có nhưng tiềm năng hơn vì các đầu cuối sẽ thayđổi

Chương III: Các giao thức và cấu trúc HSPA

Chương này bao trùm sự truy nhập gói đường xuống tốc độ cao (HSDPA) và truynhập gói đường lên tốc độ cao (HSUPA) tác động lên mạng vô tuyến và các cấu trúc giaothức cũng như trên những chức năng phần tử mạng và trên các giao diện Cuối chươngnày bao trùm các trạng thái quản lý tài nguyên vô tuyến (RRC)

3.1 Cấu trúc quản lý tài nguyên vô tuyến

Các Chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM) với HSDPA và HSUPA được

hy vọng sẽ thay đổi so với Releases 99 Trong Releases 99 điều khiển lập lịch là thuần túyđặt cơ sở trong bộ điều khiển vô tuyến (RNC) trong khi trong các trạm gốc (BTS hoặc nút

B trong thuật ngữ 3GPP) chủ yếu có một chức năng liên quan đến điều khiển công suất(điều khiển công suất vòng kín nhanh) Trong Release 99 nếu có hai RNC liên kết vớinhau, thì sự lập lịch bị phân tán RNC phục vụ (SRNC) – một hiện diện kết nối tới mạnglõi cho các kết nối đó – điều khiển lập lịch cho các kênh dành riêng (DCH) và cái thật sựđược nối tới các trạm thu cơ sở (BTS) sẽ điều khiển kênh chung (giống như FACH).Quản lý tài nguyên Releases 99 được phân phối như trong hình 3.1

Trong khi lập lịch đã được chuyển tới BTS, bây giờ có một sự thay đổi trong toàn

bộ cấu trúc RRM SRNC sẽ vẫn giữ điều khiển chuyển giao và là cái quyết định việc ánh

xạ thích hợp các tham số chất lượng dịch vụ (QoS) Với HSDPA hoàn cảnh được đơngiản hóa theo nghĩa như không có sự chuyển giao mềm cho các dữ liệu HSDPA, không

có dữ liệu người sử dụng cần thiết để chạy qua nhiều giao diện Iub và Iur và tuy nhiênthậm chí HSDPA được hỗ trợ qua Iub trong các đặc điểm kỹ thuật Việc sử dụng giaodiện Iur có thể hoàn toàn được tránh bởi sự thực thi tái định vị SRNC Khi ô HS-DSCHphục vụ dưới sự điều khiển khác nhau của RNC (CRNC) Với Release 99 điều này khôngthể được ngăn ngừa tại các danh giới vùng RNC khi chuyển giao mềm được sử dụng giữahai trạm gốc dưới các RNC khác nhau Như vậy kịch bản đặc trưng của HSDPA có thể cómặt bởi việc chỉ cho thấy một RNC đơn Xin lưu ý điều đó, DCH liên kết có thể vẫn nằmtrong chuyển giao mềm, trong khi luôn luôn chỉ có một ô phục vụ cho việc sử dụngHSDPA

§ Ánh xạ các tham số QoS

§ Lập lịch kênh riêng

§ Điều khiển chuyển giao

§ Điều khiển công suất vòng ngoài

§ Điều khiển cho phép

§ Thiết lập SIR và công suất ban đầu

§ Dành riêng tài nguyên vô tuyến

§ Điều khiển chuyển giao

§ Điều khiển công suất vòng ngoài (HSUPA)

§ Điều khiển cho phép

§ Thiết lập SIR và công suất ban đầu (cho HSUPA)

§ Dành riêng tài nguyên vô tuyến cho HSDPA và HSUPA

§ Điều khoản QoS

§ Điều khiển tải và quá tải

Hình 3.2 Cấu trúc quản lý tài nguyên vô tuyến HSDPA và HSUPA trong Releases 6

Hình 3.7 Ví dụ về tốc độ dữ liệu của Release 99 và HSDPA trên các giao diện khác nhau

Trong khi tốc độ của thiết bị đầu cuối Realease 99 hầu hết là 384 kb/s, tốc độ dữliệu trên các giao diện khác nhau, bao gồm giao diện Iu-ps tới mạng lõi nút hỗ trợ GPRSphục vụ (SGSN) Tuy nhiên, với HSDPA ngữ cảnh đã có sự thay đổi Qua giao diện vôtuyến, các ký hiệu như Uu trong thuật ngữ (3GPP), có thể có các tốc độ dữ liệu lên tới14,4 Mb/s sau thời gian là 2 ms Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là tồn tại các tốc độnhư nhau sử dụng trên các giao diện Iub và Iu-ps Từ quan điểm của một người sử dụngđơn, tài nguyên vô tuyến chia sẻ thời gian và mã với các người sử dụng khác trong ô Nhưvậy tốc độ bít trung bình cho người sử dụng trong một ô tải rõ ràng là thấp Xa hơn nữatốc độ đỉnh yêu cầu 10 Mb/s cực kỳ thuận tiện cho các điều kiện vô tuyến và không chắcchắn rằng tất cả các người sử dụng trong mộ ô có thể có tốc độ dữ liệu cao như vậy Do

đó, lưu lượng trung bình trong trên giao diện Iub thấp hơn so với tốc độ đỉnh của vôtuyến Một ví dụ được chỉ ra như trong hình 3.7, nó như một sự so sánh giữa Release 99

384 kb/s đường xuống và HSDPA trong trường hợp tốc độ là 7.2 Mb/s Tốc độ đườngxuống 384 kb/s có tốc độ bằng nhau trên tất cả các giao diện và sẽ không vượt qua tốc độgiới hạn là 384 kb/s Với HSDPA tốc độ đỉnh của các giao diện vô tuyến được hỗ trợ bởithiết bị đầu cuối trong ví dụ là 7.2 Mb/s Tốc độ dữ liệu dịch vụ qua các giao diện Iu-ps vàIub có thể được giới hạn ví dụ như 1 Mb/s Việc sử dụng bộ đệm trong BTS, nó cho phéptốc độ đỉnh kết nối cao như thiết bị đầu cuối, trong khi việc giữ tốc độ bít đỉnh trên Iub-ps

và Iu-ps trong tuyến với các tham số QoS nhận được từ gói lõi

Bộ đệm trong BTS – cùng với bộ lập lịch chia sẻ thời gian tài nguyên cho phép cótốc độ đỉnh cao hơn (trong một thời gian ngắn) tốc độ trung bình trên các giao diệnIub/Iu-ps Để có các bộ đệm trong BTS cũng đòi hỏi việc điều khiển luồng để tránh tràn

bộ đệm Nguyên lý của sự vận hành điều khiển luồng được chỉ ra trong hình 3.8 Người

sử dụng ở dưới các điều kiện vô tuyến tốt sẽ được cấp phát như dữ liệu di chuyển nhanh

từ quan điểm vô tuyến Mặt khác, khi bộ đệm bắt đầu trở nên đầy do các điều kiện vôtuyến nghèo (poor) (và kết quả là tốc độ dữ liệu thấp) điều khiển luồng sẽ làm chậm lạidòng dữ liệu của người sử dụng đó, như chỉ trong hình 3.8

UE1 Với CQI cao

RNC Làm cực đại dung lượng Iub dùng để đáp lại việc gửi dữ

liệu

BTS

Tăng cường gửi dữ liệu tới UE1 và giảm bớt việc gửi tới UE2

Mức bộ đệm của bộ lập lịch cho UE1 Mức bộ đệm của bộ lập lịch cho UE2 Data

UE2 Với CQI thấpHình 3.8 Điều khiển luồng HSDPA trên giao diện IubCác phần tử mạng và chính các thiết bị đầu cuối sử dụng HSDPA và HSUPA sẽ gây ranhiều sử thay đổi, đặc biệt trên lớp vật lý cũng như trên lóp MAC và RLC Di động lànguyên nhân gây ra một vài thay đổi trong các cơ hội chia sẻ các tài nguyên Iub độnggiữa các người sử dụng Hơn nữa, tốc độ dữ liệu thực tế tăng lên từ tốc độ đỉnh 384 kb/s (thiết bị Release 99) lên tới 10 Mb/s và theo lý thuyết thậm chí lên tới 14 Mb/s

BTS và thiết bị đầu cuối, chìa khóa thay đổi là HSDPA liên quan tới sự bổ xunglập lịch và các chức năng truyển lại tại BTS và, tương ứng gói cần được kết hợp chứcnăng tại thiết bị đầu cuối Các kênh bổ xung cần thiết cho việc truyền dữ liệu thực tế, baogồm việc điều chế mới, cũng như các mục đích báo hiệu để tạo điều kiện thuận lợi chocác chức năng mới Chìa khóa của các chức năng mới này được chỉ ra như trong hình 3.9

Quản lý di động và tài nguyên

vô tuyến HSDPA Quản lý lưu lượng Iub HSDPA Dung lượng dữ liệu lớn

BTS

Lưu đệm dữ liệu Điều khiển ARQ Giải mã phản hồi Điều khiển dòng Lập lịch đường xuống Điều chế 16QAM

ARQ điều khiển với bộ đệm giá

trị mềm Phát sinh phản hồi và truyền Giải điều chế 16QAM

UE

Hình 3.9 Chức năng mới trên các phần tử mạng HSDPA khác nhau

RNC

Quản lý di động và tài nguyên

vô tuyến HSDPA Quản lý lưu lượng Iub HSDPA Dung lượng dữ liệu đường lên

lớn Ghi gói

BTS

ARQ điều khiển với bộ đệm

giá trị mềm

Mã hóa phản hồi Lập lịch đường lên ngăn ngừa nhiễu/băng gốc/ dung lượng

Iub

ARQ điều khiển công suất TX

và sự phát sinh phản hồi tình trạng bộ đệm cũng như truyền

tín hiệu Truyền đa mã Lập lịch đường lên

UE

Hình 3.10 Chức năng mới trên các phần tử mạng HSUPA khác nhau

Tương tự, với HSUPA các các chức năng mới cần thiết như trong hình 3.10 Ở đây

sự lập lịch được điều khiển từ BTS và ở đó cần điều khiển các luồng dữ liệu trong cácđường khác (hướng đường lên) cũng như các kênh báo hiệu mới cho HSUPA Bây giờ kếthợp chức năng tại trạm gốc và chức năng thứ tự mới được bổ xung vào RNC Lập lịch

đường lên đã được yêu cầu việc bổ xung lập lịch đường xuống cho HSDPA Bây giờ cácthiết bị đầu cuối sẽ cho phép truyền đa mã, cũng như trong trường hợp của Release 99,nhưng thực tế không được thực hiện trên thị trường.

3.2 Các kênh của WCDMA và HSPA

3.2.1 Các kênh của WCDMA

3.2.1.1 Kênh logic

Nói chung các kênh được chia thành hai nhóm: các kênh điều khiển (CCH: ControlChannel) để truyền thông tin điều khiển và các kênh lưu lượng (Traffic Channel) đểtruyền thông tin của người sử dụng các kênh logic và ứng dụng của chúng được tổng kếttrong bảng 3.1

Bảng 3.1 Danh sách các kênh logic

Kênh đường xuống để phát quảng báthông tin hệ thống

PCCH (Paging ControlChannel: kênh điều khiểntìm gọi)

Kênh đường xuống để phát quảng báthông tin tìm gọi

CCCH (Common ControlChannel: Kênh điều khiểnchung)

Kênh hai chiều để phát thông tin điềukhiển giữa mạng và các UE Được sửdụng khi không có kết nối RRC hoặc khitruy nhập một ô mới

DCCH (Dedicated ControlChannel: Kênh điều khiểnriêng)

Kênh hai chiều điểm tới điểm để phátthông tin điều khiển riêng giữa UE vàmạng Được thiết lập bởi việc thiết lậpkết nối của RNC

Kênh hai chiều điểm tới điểm riêng chomột UE để truyền thông tin của người sửdụng DTCH có thể tồn tại ở cả đườnglên lẫn đường xuống

CTCH (Common TrafficChannel: kênh lưu lượngchung)

Kênh một chiều điểm đa điểm để truyềnthông tin của một người sử dụng cho tất

cả hay một nhóm người sử dụng quyđịnh hoặc chỉ cho một người sử dụng.Kênh này chỉ có ở đường xuống

3.2.1.2 Các kênh truyền tải

Các kênh logic được lớp MAC chuyển đổi thành các kênh truyền tải Tồn tại haikiều kênh truyền tải: các kênh riêng và các kênh chung Điểm khác nhau giữa chúng làkênh chung là tài nguyên được chia sẻ cho tất cả hoặc một nhóm người sử dụng trong ô,còn các kênh riêng được ấn định riêng cho một người sử dụng duy nhất Các kênh truyềntải chung bao gồm: BCH (Broadcast Channel: kênh quản bá ), FACH (kênh truy cậpnhanh), PCH (kênh tìm gọi), DSCH (kênh gói chung) Kênh riêng chỉ có một kênh duynhất là DCH Kênh truyền tải chung có thể được áp dụng cho tất cả các người sử dụngtrong ô hoặc cho một người hoặc nhiều người đặc thù Khi các kênh truyền tải chungđược sử dụng để phát thông tin cho tất cả các người sử dụng thì kênh này không cần cóđịa chỉ Chẳng hạn kênh BCH để phát thông tin quảng bá cho tất cả các người sử dụngtrong ô Khi kênh truyền tải chung áp dụng cho một người sử dụng đặc thù , thì cần phátnhận dạng người sử dụng trong băng (trong bản tin sẽ được phát) Kênh PCH là kênhtruyền tải chung được sử dụng để tìm gọi một UE đặc thù sẽ chứa thông tin nhận dạngngười sử dụng bên trong bản tin phát

Mỗi kênh truyền tải đều phải đi kèm một chỉ thị khuôn dạng truyền tải (TFI:Transport Format Indicator) tại mọi thời điểm mà các kênh truyền tải sẽ nhận được số liệu

từ các mức cao hơn Lớp vật lý kết hợp thông tin TFI từ các kênh truyền tải khác nhauvào chỉ thị các kênh truyền tải (TFCI: Transport Format combination Indicator) TFCIđược phát trên kênh điều khiển để thông báo cho máy thu rằng kênh nào đang tích cực ởkhung hiện thời Thông báo này không cần thiết để khi sử dụng cơ chế phát hiện khuôndạng kênh truyền tải mù (BTFD: Blind Transport Format Detection) được thực hiện bằngkết nối với các kênh riêng đường xuống Máy thu giải mã TFCI để nhận được các TFI.Sau đó các TFI này được chuyển đến các lớp caop hơn cho các kênh truyền tích cực ở kếtnối Danh sách các kênh truyền tải và ứng dụng của chúng được cho ở bảng 3.2

` Bảng 3.2 Danh sách các kênh truyền tải

Kênh vật lý Ứng dụng

DCH (Dedicated Channel:

kênh riêng)

Kênh hai chiều được sử dụng để phát số liệu của người

sử dụng Được ấn định riêng cho người sử dụng Có khảnăng thay đổi tốc độ và điều khiển công suất nhanhBCH (Broadcast Channel:

kênh quảng bá)

Kênh chung đường xuống để phát thông tin quảng bá(chẳng hạn thông tin hệ thống , thông tin ô)

FACH (Forward Access

Channel: kênh truy nhập

đường xuống)

Kênh chung đường xuống để phát thông tin điều khiển

và số liệu của người sử dụng Kênh chia sẻ chung chonhiều UE Được sử dụng để truyền số liệu tốc độ thấpcho lớp cao hơn

PCH (Paging Channel: kênh

tìm gọi)

Kênh chung đường xuống để phát các tín hiệu tìm gọi

RACH (Random Access

Channel: kênh truy nhập

ngẫu nhiên)

Kênh chung đường lên để phát thông tin điều khiển và

số liệu người sử dụng Áp dụng trong truy nhập ngẫunhiên và được sử dụng để truyền dữ liệu thấp của người

sử dụngCPCH (Common Packet

Channel: kênh gói chung)

Kênh chung đường lên để phát số liệu người sử dụng ápdụng trong truy nhập ngẫu nhiên và được sử dụng trướchết để truyền dữ liệu cụm

CCCH

DCCH

DCCH DTCH

RACH CPCH DCH Các kênh truyền tải PCH BCH FACH DSCH DCH

Các kênh logic

Hình 3.11 Sắp xếp các kênh logic lên các kênh truyền tải

3.2.1.3 Các kênh vật lý

Một kênh vật lý được coi là tổ hợp của tần số, mã ngẫu nhiên, mã định kênh và cảpha tương đối (đối với đường lên) Kênh vật lý bao gồm các kênh vật lý riêng (DPCH) vàkênh vật lý chung (CPCH) Các kênh vật lý được tổng kết ở hình 3.12 và bảng 3.3

Đường lên Đường xuống

Hình 3.12 Tổng kết các kiểu kênh vật lý

Bảng 3.3 Danh sách các kênh vật lý

DPCH (Dedicated Physical

Channel: kênh vật lý riêng)

Kênh hai chiều đường xuống/ đường lên được ấn địnhriêng cho UE Gồm DPDCH và DPCCH Trên đườngxuống DPDCH DPCCH được ghép theo thời gian còntrên đường lên được ghép theo pha kênh I và pha kênh

Q sau điều chế BPSK

Physical Data Channel:

Kênh vật lý số liệu riêng)

Sử dụng DPCH, mỗi UE được ấn định ít nhất mộtDPDCH Kênh được sử dụng để phát dữ liệu người sửdụng ở lớp cao hơn

DPCCH (Dedicated Physical

Control Channel: kênh vật lý

điều khiển riêng)

Khi sử dụng DPCH, mỗi UE chỉ được ấn định mộtDPCCH Kênh được sử dụng để điều khiển lớp vật lýcủa DPCH DPCCH là kênh đi kèm với DPDCH chứa:các ký hiệu hoa tiêu, các ký hiệu điều khiển công suất(TFC: Transmission Power Control), chỉ thị kết hợpkhuôn dạng truyền tải Các ký hiệu hoa tiêu cho phépmáy thu đánh giá hưởng ứng xung kim của kênh vôtuyến và thực hiện tách sóng nhất quán Các ký hiệu nàycũng cần cho hoạt động của anten thích ứng (antenthông minh) có búp sóng hẹp TPC để điều khiển côngsuất vòng kín nhanh cho cả đường lên và đường xuống.TFCI thông tin cho máy thu về các thông số thức thờicủa các kênh truyền tải: các tốc độ số liệu hiện thời trêncác kênh số liệu khi nhiều dịch vụ được sử dụng đồngthời Ngoài ra TFCI có thể được bỏ qua nếu tốc độ sốliệu cố định Kênh cũng chứa thông tin hồi tiếp (FBI:Feeback Information) ở đường lên để đảm bảo vòng hồitiếp cho phân tập phát và phân tập chọn lựa

PRACH (Physical Random

Access Channel: kênh vật lý

truy nhập ngẫu nhiên)

Kênh chung đường lên Được sử dụng để mang kênhtruyền tải RACH

CPICH (Commom Pilot

Channel: kênh hoa tiêu

chung)

Kênh chung đường xuống có hai kiểu kênh CPICH: CPICH và S-CPICH P-CPICH đảm bảo tham chuẩnnhất quán cho toàn bộ ô để UE thu được SCH, P-CCPCH, AICH và PICH vì các kênh này không có hoatiêu riêng như ở các trường hợp kênh DPCH Kênh S-CPICH đảm bảo tham khảo nhất quán chung trong mộtphần ô hoặc đoạn ô trong trường hợp sử dụng antenthông minh có búp sóng hẹp Chẳng hạn có thể sử dụngS-CPICH làm tham chuẩn cho S-CCPCH (kênh mangcác bản tin tìm gọi) và các kênh DPCH đường xuống

Common Control Physical

Channel: kênh vật lý điều

khiển chung sơ cấp)

Kênh đường chung xuống Mỗi ô các một kênh đểtruyền BCH

Common Control Physical

Channel: kênh vật lý điều

khiển chung thứ hai)

Kênh chung đường xuống Một ô có thể có một haynhiều S-CCPCH Được sử dụng để truyền PCH vàFACH

Channel: Kênh đồng bộ)

Kênh chung đường xuống Có hai kiểu kênh SCH: SCH

sơ cấp và SCH thứ cấp Mỗi ô chỉ có một SCH sơ cấp vàthứ cấp Được sử dụng để tìm ô

PDSCH (Physical Downlink

Shared Channel: kênh vật lý

chia sẻ đường xuống)

Kênh chung đường xuống Mỗi ô có nhiều PDSCH(hoặc không có) Được sử dụng để mang kênh truyền tảiDSCH

UE thuộc nhóm kết nối cuộc gói thứ n sẽ thu khung vôtuyến trên S-CCPCH

AP-AICH (Access Preamble

PRACH DPDCH DPCCH DSCH PCPCH Các kênh truyền tải Các kênh vật lý

Đường xuống Đường lên

Hình 3.13 Sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lýHình 3.14 Cho thấy việc ghép hai kênh truyền tải lên một kênh vật lý và cung cấp chỉ thị lỗi cho từng khối truyền tải tại phía thu

Khối truyền tải và chỉ thị lỗi

Khối truyền tải và chỉ thị lỗi

Khối truyền tải và chỉ thị lỗi

Khối truyền tải và chỉ thị lỗi

TFI TFI

Giải TFCI Giải mã và giải ghép kênh

Lớp cao Lớp vật lý

Kênh điều khiển

vật lý Kênh số liệu vật lý

Kênh điều khiển vật lý

Kênh điều khiển số liệu vật

lý

Kênh truyền tải 1 Kênh truyền tải 2

TFI = Transport Format Indicator: chỉ thị khuôn dạng truyền tải

TFIC = Transport Format Combination Indicator: chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải

Hình 3.15 Ghép các kênh truyền tải lên kênh vật lý

3.2.2 Các kênh hoạt động của HSDPA

Các kênh cần thiết cho hoạt động của HSDPA đó là:

1 Đối với R5 (như trong hình 3.4)

 HS-DSCH (kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao) mang số liệu gói tốc độcao

 HS-SCCH (kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao) mang thông tin về số mãtrải phổ và phương pháp điều chế được sử dụng cho đầu cuối để đầu cuối cóthể giải trải phổ và giải điều chế đúng

2 Đối với R6

Bổ xung thêm kênh đường lên F-DCH (kênh DCH một đoạn): chỉ mang thông tin về điềukhiển công suất đường lên cho trường hợp chỉ truyền số liệu gói

 So sánh tính năng kênh DCH trong WCDMA và HS-DSCH trong HSPA

Trước khi so sánh ta cần lưu ý một số điểm khác nhau giữa WCDMA và HSPA.WCDMA sử dụng các kênh FACH, DCH và DSCH để truyền số liệu gói, trong đó FACHtruyền số liệu gói nhỏ, DCH là kênh chính còn DSCH để truyền các gói có tốc độ caohơn HSPA thực chất thay thế kênh WCDMA DSCH bằng kênh HSDPA DSCH (trong

R5 vẫn còn sử dụng WCDMA DSCH nhưng trong R6 kênh này không còn được sử dụngnữa) Trong R5, kênh DCH luôn đi cùng với kênh HSDPA DSCH (hình 3.16) Nếu sốliệu không được truyền thì DCH là kênh mang vô tuyến báo hiệu (SRB: Signalling RadioBearer) Trong trường hợp dịch vụ chuyển mạch kênh (AMR hoặc video) được truyềnsong 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 (Practional DCH: DCH một phần) Trong R5, sốliệu người sử dụng số liệu người sử dụng luôn được truyền trên DCH (khi HSDPA tíchcực), trong khi R6 sử dụng E-DCH (DCH tăng cường) cho HSUPA Bảng 3.4 so sánh cáctính năng kênh DCH và HS-DSCH

Thích ứng đường truyền và lập

biểu theo BTS

Chương IV: Quản lý tài nguyên vô tuyến

Các giải thuật quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM: Radio Resource management)chịu trách nhiệm chuyển đổi các tăng cường lớp vật lý của HSDPA và HSUPA thành độlợi dung lượng trong khi vẫn đảm bảo hiệu năng người sử dụng đầu cuối và tính ổn địnhcủa hệ thống

4.1 Quản lý tài nguyên vô tuyến HSDPA

4.1.1 Tổng quan về HSDPA

4.1.1.1 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 trong WCDMA) được coi là tài nguyên chung được chia sẻđộng theo thời gian giữa các người sử dụng Truyền dẫn kênh chia sẻ được thực hiệnthông qua kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH) HS-DSCH cho phép cấpphát nhanh một bộ phận tài nguyền đường xuống để truyền số liệu cho một người sử dụngđặc thù Phương pháp này phù hợp cho các ứng dụng số liệu gói trường được truyền theodạng cụm và vì thế có các yêu cầu về tài nguyên thay đổi nhanh

Cấu trúc cơ sở thời gian và mã của HS-DSCH được cho trên hình 4.1 Tài nguyên

mã cho HS-DSCH bao gồm tập mã định kênh có hệ số trải phổ 16 (phần trên của hình4.1), trong đó số mã được sử dụng để lập cấu hình cho HS-DSCH nằm trong khoảng từ 1đến 15 Các mã không dành cho HS-DSCH được sử dụng cho mục đích khác, chẳng hạncho báo hiệu điều khiển, các dịch vụ MBMS hay các dịch vụ chuyển mạch kênh