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

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC i Danh mục hình vẽ iii Danh mục bảng biểu .vi Thuật ngữ viết tắt vi Lời nói đầu xi Hà Nội ngày 29/10/2008 xii Chương I: Giới thiệu 13 1.1 Tình trạng công nghệ triển khai WCDMA 13 1.2 Sự chuẩn hóa HSPA kế hoạch triển khai 16 1.3 Sự phát triển dung lượng vô tuyến với HSPA 18 Chương II: Q trình chuẩn hóa WCDMA/HSPA 3GPP 21 2.1 Q trình tiêu chuẩn hóa WCDMA/HSPA 3GPP 21 2.1.1 3GPP .21 2.1.2 Chuẩn hóa HSDPA 3GPP .23 2.1.3 Chuẩn hóa HSUPA 3GPP 24 2.1.4 Phát triển tăng cường HSUPA HSDPA 27 Chương III: Các giao thức cấu trúc HSPA 29 3.1 Cấu trúc quản lý tài nguyên vô tuyến 29 3.1.1 HSDPA kiến trúc giao thức mặt phẳng người sử dụng 31 3.1.2 Tác động HSDPA HSUPA giao diện UTRAN 35 3.2 Các kênh WCDMA HSPA 38 3.2.1 Các kênh WCDMA 38 3.2.1.1 Kênh logic 38 3.2.1.2 Các kênh truyền tải .39 3.2.1.3 Các kênh vật lý 41 3.2.2 Các kênh hoạt động HSDPA 46 Chương IV: Quản lý tài nguyên vô tuyến 48 4.1 Quản lý tài nguyên vô tuyến HSDPA 48 4.1.1 Tổng quan HSDPA 48 4.1.1.1 Truyền dẫn kênh chia sẻ 48 4.1.1.2.Lập biểu phụ thuộc kênh .49 Nguyễn Huy Bình – D04VT2 i Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục 4.1.1.3 Điều khiển tốc độ điều chế bậc cao 50 4.1.1.4 HARQ với kết hợp mềm 51 4.1.1.5.Kiến trúc 51 4.1.2 Quản lý tài nguyên vô tuyến HSDPA .53 4.2 Các giải thuật RNC cho HSDPA .54 4.2.1 Ấn định tài nguyên .54 4.2.2 Thông số QoS 57 4.2.3 Điều khiển cho phép 58 4.2.4 Quản lý di động 60 4.2.4.1 Sự kiện đo cho ô phục vụ HS-DSCH tốt 60 4.2.4.2 Chuyển giao từ HS-DSCH đến HS-DSCH nút B .61 4.2.4.3 Chuyển giao từ HS-DSCH sang HS-DSCH nội nút B 64 4.2.4.4 Chuyển giao HS-DSCH sang DCH 66 4.3 Các giải thuật nút B cho HSDPA 67 4.3.1 Các kỹ thuật thích ứng đường truyền 67 4.3.2 Điều khiển công suất 70 4.3.3 Bộ lập biểu gói 72 4.3.3.1 lý thuyết sở .72 4.3.3.2 Các giải thuật lập biểu gói 73 4.3.3.3.Ghép kênh theo mã .76 4.3.3.4 Lập biểu mặt phẳng điều khiển kênh HS-DSCH .77 4.3.3.5 Lập biểu thực tế theo thông số 3GPP 77 4.4 Tổng quan quản lý tài nguyên vô tuyến HSUPA 78 4.4.1 Tổng quan HSUPA 78 4.4.1.1 Lập biểu 80 4.4.1.2 HARQ với kết hợp mềm 81 4.4.1.3 Kiến trúc .82 4.4.2 Quản lý tài nguyên vô tuyến HSUPA 83 4.5 Các giải thuật RNC cho HSUPA 84 4.5.1 Ấn định tài nguyên 85 4.5.2 Thơng số hóa QoS 86 4.5.3 Điều khiển cho phép 87 4.5.4 Quản lý di động 88 Nguyễn Huy Bình – D04VT2 ii Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục 4.6 Các giải thuật nút B cho HSUPA 88 4.7 Tổng kết 89 Kết luận 91 Tài liệu tham khảo 92 Nguyễn Huy Bình – D04VT2 iii Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Sự tăng trưởng thuê bao 3G WCDMA hàng tháng 14 Hình 1.2 Sự phát triển thiết bị đầu cuối Nokia 3G 14 Hình 1.3 Số phút thoại/một thuê bao/một tháng .15 Hình 1.4 Sự phát triển dung lượng trạm gốc với 3G WCDMA .16 Hình 1.5 Sự chuẩn hóa HSPA kế hoạch triển khai 17 Hình 1.6 Sự phát triển tốc độ liệu WCDMA HSPA 17 Hình 1.7 Sự triển khai HSPA với sóng mang (f2) triển khai với HSPA sóng mang (f1) dùng chung WCDMA HSPA .18 Hình 1.8 Thí dụ thiết bị đầu cuối HSDPA giai đoạn .18 Hình 1.9 Sự phát triển dung lượng vơ tuyến .19 Hình 1.10 Sự phát triển dung lượng HSPA .20 Hình 2.1 Lộ trình đưa phát hành 3GPP .21 Hình 2.2 Cấu trúc 3GPP .22 Hình 2.3 Các kỹ thuật xem xét nghiên cứu cho HSUPA 25 Hình 2.4 Các kỹ thuật lựa chọn cho danh mục nghiên cứu HSUPA 26 Hình 2.5 Thí dụ q trình tiêu chuẩn hóa HSUPA 3GPP 27 Hình 2.6 Nguyên lý MIMO với hai anten phát hai anten thu .28 Hình 3.1 Cấu trúc quản lý tài nguyên vô tuyến Releases 99 30 Hình 3.2 Cấu trúc quản lý tài nguyên vô tuyến HSDPA HSUPA Releases 30 Hình 3.3 Cấu trúc giao thức giao diện vô tuyến Release 99 .31 Hình 3.4 Cấu trúc giao diện vô tuyến HSDPA HSUPA cho số liệu người dùng .33 Hình 3.5 Cấu trúc giao thức mặt người sử dụng HSDPA 34 Hình 3.6 Cấu trúc giao thức mặt người sử dụng HSUPA 34 Hình 3.7 Ví dụ tốc độ liệu Release 99 HSDPA giao diện khác 35 Hình 3.8 Điều khiển luồng HSDPA giao diện Iub .36 Hình 3.9 Chức phần tử mạng HSDPA khác .37 Hình 3.10 Chức phần tử mạng HSUPA khác 38 Hình 3.11 Sắp xếp kênh logic lên kênh truyền tải 41 Hình 3.12 Tổng kết kiểu kênh vật lý 42 Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ Hình 3.13 Sắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý 45 Hình 3.14 Cho thấy việc ghép hai kênh truyền tải lên kênh vật lý cung cấp thị lỗi cho khối truyền tải phía thu 45 Hình 3.15 Ghép kênh truyền tải lên kênh vật lý 46 Hình 3.16 Các kênh cần cho hoạt động HSDPA R5 .47 Hình 4.1: Cấu trúc thời gian mã HS-DSCH 49 Hình 4.2: Lập biểu phụ thuộc kênh HSDPA .50 Hình 4.3: Kiến trúc HSDPA 52 Hình 4.5 Báo hiệu để ấn định tài nguyên HSDPA 55 Hình 4.6 Minh họa quỹ cơng suất đường xuống 56 Hình 4.7 Các nguyên lý ấn định công suất Tùy chọn ấn định công suất HSDPA tường minh từ RNC, tùy chọn ấn định công suất nhanh dựa nút B *điều chỉnh công suất RNC .57 Hình 4.8 Các thơng số QoS 3GPP giao diện Iu-ps Iub 58 Hình 4.9 Mô tả kết đo thông số áp dụng cho điều khiển cho phép HSDPA 59 Hình 4.11 Chuyển giao từ HS-DSCH sang HS-DSCH nút B 62 Hình 4.12 Thủ tục chuyển giao từ HS-DSCH sang HS-DSCH nút B .62 Hình 4.13 Chuyển giao HS-DSCH sang HS-DSCH đoạn ô nút B 65 Hình 4.15 Ngun lý thích ứng đường truyền 1) UE báo cáo chất lượng kênh thấp nút B ấn định tốc độ bít thấp 2) UE báo cáo chất lượng kênh cao nút B ấn định tốc độ bít cao 68 Hình 4.16 Sơ đồ khối cho thấy tín hiệu thu đầu cuối HSDPA báo cáo CQI cho ô phục vụ HS-DSCH 69 Hình 4.17 Sơ đồ khối thích ứng đường truyền nút B 70 Hình 4.18 Ngun lý điều khiển cơng suất HS-SCCH 71 Hình 4.19 Sơ đồ khối giải thuật điều khiển công suất HS-SCCH 72 Hình 4.20 Ngun lý lập biểu cơng tỉ lệ với trễ TTI .75 Hình 4.21 Lập biểu hai mặt phẳng điều khiển lưu lượng mặt phẳng người sử dụng 77 Hình 4.22 Nguyên lý lập biểu theo thông số đầu vào ảnh hưởng lên chiến lược tổng thể lựa chọn 78 Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ Hình 4.23 Chương trình khung lập biểu HSUPA 81 Hình 4.24 Kiến trúc mạng lập cấu hình E-DCH (và HS-DSCH) 83 Hình 4.25 Tổng quan khối chức RRM khác cho HSUPA RNC, nút B UE 84 Hình 4.26 Điều khiển ấn định tài nguyên với HSUPA 85 Hình 4.27 Đường cong tải đường lên ảnh hưởng lập biểu nhanh 86 Hình 4.28 Mơi trường lập biểu gói HSUPA dựa nút B .89 Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục bảng biểu Danh mục bảng biểu Bảng 3.1 Danh sách kênh logic…………………………………………………… 29 Bảng 3.2 Danh sách kênh truyền tải…………………………………………………30 Bảng 3.3 Danh sách kênh vật lý…………………………………………………… 32 Bảng 3.4 So sánh tính kênh DCH HS-DSCH…………………………… 37 Bảng 4.1 Tổng kết kiểu chuyển giao đặc tính chúng…………………….57 Bảng 4.2 Các nguyên lý lập biểu gói…………………………………………………….63 Thuật ngữ viết tắt 2G 3G 3GPP A-DPCH AC ACK AM AMC AMR ARQ ASN.1 AWGN BCCH BCH BLEP BLER BS BSC BSS BTS C/I CC CDMA CFN CLTD CLTD2 CN CPICH CQI CRC CRNC CS CT DCCH DCH Second Generation Third Generation 3rd Generation Partnership Project Associated DPCH Admission Control Acknowledgement Acknowledged Mode Adaptive Modulation and Coding Adaptive Multi-Rate Automatic Repeat reQuest Abstract Syntax Notation Additive White Gaussian Noise BroadCast Control Channel Broadcast Channel BLock Error Probability BLock Error Rate Base Station Base Station Controller Base Station Subsystem Base Transceiver Station Carrier-to-Interference ratio Congestion Control Code Division Multiple Access Connection Frame Number Closed Loop Transmit Diversity Closed Loop Transmit Diversity mode-2 Core Network Common Pilot Channel Channel Quality Information Cyclic Redundancy Check Controlling RNC Circuit Switched Core and Terminals Dedicated Control Channel Dedicated Channel (transport channel) Thế hệ thứ Thế hệ thứ Đề án đối tác hệ thứ ba Kết hợp DPCH Điều khiển thu vào Công nhận Chế độ công nhận Sự điều biến mã hóa thích ứng Đa tốc độ thích ứng Yêu cầu phát lại tự động Ký hiệu cú pháp trừu tượng Tạp âm Gauss trắng cộng Kênh điều khiển quảng bá Kênh quảng bá Xác suất sai lỗi khối Tỷ số lỗi khối Trạm gốc Bộ điều khiển trạm gốc Phân hệ trạm gốc Trạm thu phát gốc Tỉ số sóng mang nhiễu Điều khiển tắc nghẽn Đa truy nhập phân chia theo mã Số khung kết nối Phân tập truyền vịng kín Phân tập truyền vịng kín chế độ Mạng lõi Kênh hoa tiêu chung Chỉ thị chất lượng kênh Kiểm tra vòng dư Kiểm soát RNC Chuyển mạch kênh Lõi thiết bị đầu cuối Kênh điều khiển riêng Kênh riêng Đồ án tốt nghiệp đại học DL DPCCH DPCH DPDCH DRX DSCDMA DSCH DSL DT DTCH DTX E-AGCH DownLink Dedicated Physical Control Channel Dedicated Physical Channel Dedicated Physical Data Channel Discontinuous Reception Direct Spread Code Division Multiple Access Downlink Shared Channel Digital Subscriber Line Discard Timer Dedicated Traffic Channel Discontinuous Transmission E-DCH Absolute Grant Channel E-DCH Enhanced uplink Dedicated Channel E-DPCCH E-DCH Dedicated Physical Control Channel E-DPDCH E-DCH Dedicated Physical Data CHannel E-HICH E-DCH Hybrid ARQ Indicator Channel E-RGCH E-DCH Relative Grant Channel E-TFC E-TFCI EDGE EGPRS F-DCH F-DPCH FACH FCC FCS E-DCH Transport Format Combination E-DCH Transport Format Combination Indicator Enhanced Data rates for GSM Evolution EDGE Extended GPRS Fractional Dedicated Channel Fractional DPCH Forward Access Channel Federal Communications Commission Fast Cell Selection Thuật ngữ viết tắt Đường xuống Kênh điều khiển vật lý riêng Kênh vật lý riêng Kênh số liệu vật lý riêng Tiếp nhận không liên tục Đa truy nhập phân chia theo mã trải phổ trực tiếp Kênh chia sẻ đường xuống Đường dây thuê bao số Bộ định thời xóa Kênh lưu lượng riêng Phát khơng liên tục Kênh cho phép tuyệt đối tăng cường Kênh riêng tăng cường Kênh điều khiển vật lý riêng Kênh số liệu vật lý riêng Kênh thị E-DCH lai ARQ Kênh cho phép tương đối tăng cường Kết hợp khuôn dạng truyền tải EDCH Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải Tăng cường tốc độ số liệu cho GSM phát triển lên EDGE GPRS mở rộng Kênh riêng phận DPCH phân đoạn Kênh truy nhập đường xuống Ủy ban thông tin bang Chọn lọc ô nhanh Đồ án tốt nghiệp đại học FDD Frequency Division Duplex FDMA Frequency Division Multiple Access FER GBR GGSN GI GP GPRS GSM Frame Error Ratio Guaranteed Bit Rate Gateway GPRS Support Node Guard Interval Processing gain General Packet Radio Service Global System for Mobile Communications Hybrid Automatic Repeat reQuest Handover Control High-Speed Dedicated Physical Control Channel High-Speed Delicated Shared Channel High-Speed Physical Downlink Shared CHannel High-Speed Shared Control CHannel HSDPA High-Speed Uplink Packet Access HARQ HC HSDPCCH HS-DSCH HSPDSCH HS-SCCH HSUPA IR IRC ITU ITU LTE MAC-es/s max-C/I MIMO MS MSC MSC/VLR Incremental Redundancy Interference Rejection Combining International Telecommunication Union International Telegraphic Union Long-Term Evolution MAC E-DCH MAC MAC-hs maximum Carrier-to-Interference ratio Multiple Input Multiple Output minGBR Mobile Station Mobile Switching Centre Mobile services Switching Centre/Visitor Location Register Thuật ngữ viết tắt Ghép song công phân chia theo tần số Đa truy nhập phân chia theo tần số Tỷ số lỗi khung Đảm bảo tốc độ truyền bít Nút hỗ trợ GPRS cổng Khoảng bảo vệ Xử lý độ lợi Dịch vụ vơ tuyến gói chung Hệ thống thơng tin di động toàn cầu Yêu cầu phát lại tự động linh hoạt Điều khiển chuyển giao Kênh điều khiển vật lý riêng tốc độ cao Kênh chia sẻ riêng tốc độ cao Kênh chia sẻ đường xuống vật lý tốc độ cao Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao Truy nhập gói đường lên tốc độ cao Phần dư tăng Kết hợp loại nhiễu Liên đồn viễn thơng quốc tế Liên hiệp điện báo quốc tế Phát triển dài hạn Tỷ số sóng mang nhiễu lớn Nhiều đầu vào nhiều đầu Trạm di động Trung tâm chuyển mạch di động Trung tâm chuyển mạch di động/Bộ đăng ký vị trí khách Đồ án tốt nghiệp đại học Chương IV: Quản lý tài ngun vơ tuyến bị xóa phục hồi phát lại RLC (điều khiển liên kết vô tuyến) RLC chế độ có cơng nhận người sử dụng Khi giao thức RLC nhận thấy PDU gốc gửi đến nguồn khơng cơng nhận, khởi đầu phát lại phát lại chuyển chúng đến đích Để giảm trễ PDU giai đoạn khôi phục này, giao thức RLC UE lập cấu hình để gửi trạng thái RLC đến RNC sau ô phục vụ HS-DSCH thay đổi Điều có nghĩa giao thức RLC RNC bắt đầu chuyển PDU đẵ bị xóa nguồn trước thay đổi phục vụ HS-DSCH Có ứng dụng không sử dụng phát lại lớp cao, chẳng hạn ứng dụng sử dụng giao thức bó số liệu (UDP) sử dụng chế độ RLC suốt hay không công nhận Các ứng dụng chạy chế độ RLC suốt không công nhận thường ứng dụng trễ thấp, VoIP chúng sử dụng nhớ đệm ngắn nút B Vì thế, số lượng PDU từ RNC đến hai nút B thời gian thay đổi ô để bảo đảm không bị gói 4.2.4.3 Chuyển giao từ HS-DSCH sang HS-DSCH nội nút B Chuyển giao từ HS-DSCH sang HS-DSCH nội nút B hai đoạn ô hỗ trợ (hình 4.13) Thủ tục chuyển giao giống chuyển giao nút B, ngoại trừ việc chuyển gói nhớ đệm việc tiếp nhận HS-DPCCH đường lên Giả thiết nút B hỗ trợ trì MAC-hs, tất gói PDU cho người sử dụng chuyển từ MAC-hs nguồn đến MAC-hs đích chuyển giao HS-DSCH Điều có nghĩa trạng thái quản lý HARQ giữ nguyên không khởi động phát lại chuyển giao từ HS-DSCH sang HS-DSCH nội nút B DPCH đường lên sử dụng chuyển giao mềm chuyển giao HS-DSCH sang HSDSCH nội nút B Trong điều kiện này, coi HS-DPCCH đường lên chuyển giao mềm hai đường, ngón RAKE để giải điều chế HS-DPCCH đặt hai ô tập tích cực người sử dụng Điều có nghĩa phủ sóng đường lên HS-DPCCH cải thiện người sử dụng chuyển giao mềm Đồ án tốt nghiệp đại học Chương IV: Quản lý tài ngun vơ tuyến Hình 4.13 Chuyển giao HS-DSCH sang HS-DSCH đoạn ô nút B Đồ án tốt nghiệp đại học Chương IV: Quản lý tài nguyên vô tuyến 4.2.4.4 Chuyển giao HS-DSCH sang DCH Chuyển giao từ HS-DSCH sang DCH cần cho người sử dụng HSDPA họ cần chuyển dịch từ có HSDPA sang khơng có HSDPA (hình 4.14) Sau RNC phục vụ định khởi xướng chuyển giao này, tin chuẩn bị lập lại cấu hình đường truyền vơ tuyến gửi tới nút B tham gia, đồng thời tin lập lại cấu hình kênh vật lý RRC gửi đến người sử dụng Tương tự chuyển giao HSDSCH sang HS-DSCH nút B, chuyển giao HS-DSCH sang DCH dẫn đến khởi tạo lại PDU MAC-hs nguồn, sau PDU khơi phục lại thông qua phát lại lớp cao hơn, chẳng hạn phát lại RLC Hình 4.14 Thí dụ chuyển giao HS-DSCH sang R3 DCH R5 hỗ trợ thực chuyển giao từ DCH sang HS-DSCH Kiểu chuyển giao sử dụng trường hợp người sử dụng chuyển dịch từ khơng có khả HSDPA sang có khả HSDPA Đồ án tốt nghiệp đại học Chương IV: Quản lý tài nguyên vô tuyến Bảng 4.1 Tổng kết kiểu chuyển giao đặc tính chúng HS-DSCH sang HS-DSCH HS-DSCH nội HS-DSCH nút B nút B sang HS-DSCH DCH sang Đo cho chuyển Thường UE nút B giao Quyết định chuyển Bởi RNC phục vụ giao Các phát lại gói Các gói HS-DPCCH đường lên Các gói chuyển từ MAChs nguồn sang MAC-hs đích Các gói khơng chuyển Các phát lại RLC từ SRNC sử dụng Không Không, chế độ RLC có cơng nhận sử dụng phát kép gói chế độ RLC khơng cơng nhận HS-DPCCH HS-DPCCH sử dụng chuyển thu ô giao mềm Các phát lại RLC sử SRNC sử dụng Không, chế độ RLC công nhận sử dụng 4.3 Các giải thuật nút B cho HSDPA 4.3.1 Các kỹ thuật thích ứng đường truyền Giải thuật thích ứng đường truyền nút B điều chỉnh tốc độ bít phát HSDSCH TTI cho truyền dẫn người sử dụng lập biểu Lý tưởng, tốc độ bít phát HS-DSCH phải điều chỉnh hàm phụ thuộc vào tỉ số nhiều cộng tạp âm HS-DSCH TTI mà người sử dụng đầu cuối trải nghiệm Nguyên lý thích ứng đường truyền HS-DSCH minh họa hình 4.15 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương IV: Quản lý tài ngun vơ tuyến Hình 4.15 Ngun lý thích ứng đường truyền 1) UE báo cáo chất lượng kênh thấp nút B ấn định tốc độ bít thấp 2) UE báo cáo chất lượng kênh cao nút B ấn định tốc độ bít cao Các nguồn khác gây thay đổi HS-DSCH SINR minh họa hình 4.16 Tổng cơng suất từ phục vụ HS-DSCH thay đổi theo thời gian đo truyền dẫn kênh DCH điều khiển công suất, kênh vô tuyến đường xuống phụ thuộc thời gian người sử dụng chuyển động nhiễu từ ô khác đầu cuối người sử dụng thay đổi theo thời gian Để thích ứng đường truyền HS-DSCH, UE định kỳ phát CQI đến ô phục vụ HS-DSCH HS-DPCH đường lên CQI thỉ kích thước khối truyền tải cực đại mà UE thu với xác suất tối thiểu 90% Thông tin thông báo qua số CQI nằm dải từ đến 31, bước tương đương với nấc 1bB HS-DSCH SINR Đồ án tốt nghiệp đại học Tổng công suất phát thay đổi theo thời gian Ô phục vụ HS-DSCH Chương IV: Quản lý tài nguyên vô tuyến Nhiễu từ ô khác thay đổi theo thời gian Kênh vô tuyến thay đổi theo thời gian Σ Người sử dụng HSDPA Tạp âm nhiệt Trễ báo hiệu HS-DPCCH lỗi Hình 4.16 Sơ đồ khối cho thấy tín hiệu thu đầu cuối HSDPA báo cáo CQI cho phục vụ HS-DSCH Giải thuật thích ứng đường truyền đơn giản tuân theo giá trị CQI báo cáo UE Tuy nhiên cẩn phải điều chỉnh CQI UE báo cáo để bổ sung khoảng dịch lý sau Công suất phát HS-DSCH từ nút B cho người sử dụng khác với cơng suất phát HS-DSCH mà UE thừa nhận thời điểm rút báo cáo CQI UE thừa nhận công suất phát HS-DSCH khoảng dịch công suất hoa tiêu chung sơ cấp (P-CPICH) cộng Γ, Γ thơng số khoảng dịch công suất thông báo từ UE thông qua báo hiệu RRC từ RNC Các nghiên cứu ảnh hưởng trễ phản hồi lên hiệu thích ứng đường truyền cho thấy cần phải sử dụng giải thuật thích ứng đường truyền vịng ngồi để điều chỉnh thêm số CQI từ người sử dụng trước áp dụng nso để điều chỉnh khuôn dạng truyền dẫn HS-DSCH Giải thuật vịng ngồi dựa ACK/NAK từ lần truyền khứ Giải thuật điều chỉnh giá trị khoảng dịch để đạt xác suất phát lại trung bình đích Q nhiều phát lại bổ xung thêm trễ không cần thiết lại biểu thị kích thước khối truyền không đủ lớn dẫn đến giảm thông lượng cách khơng cần thiết Thích ứng đường truyền Hs-DSCH vịng ngồi dựa nguyên lý Đồ án tốt nghiệp đại học Chương IV: Quản lý tài nguyên vô tuyến giải thuật điều khiển công suất vịng ngồi R3 Giải thuật thích ứng HSDSCH vịng ngồi tổng kết sơ đồ khối hình 4.17 Nút B RNC UE Bản tin NBAP: công suất P-CPICH+ Đích BLEP Thích ứng đường truyền HS-DSCH vịng ngồi Thíc ứng đường truyền HSDSCH vòng ACK/NAK/DTX CQI HS-DSCH Người sử dụng HSDPA HS-DPCCH Bản tin: Hình 4.17 Sơ đồ khối thích ứng đường truyền nút B 4.3.2 Điều khiển công suất Chất lượng thu HS-SCCH tin cậy quan trọng khối truyền tải HS-DSCH giải mã trước hết HS-DSCH thu Vì cần ấn định cơng suất cho truyền dẫn HS-DSCH thu tin cậy Mặt khác cần giảm công suất đường truyền Hs-DSCH để giảm nhiễm mạng Vì cần điều khiển cơng suất HS-DSCH TTI, theo cơng suất phát HS-DSCH điều chỉnh cho người sử dụng mong muốn có xác suất giải mã kênh cao (hình 4.18) Khối cơng suất HS-DSCH sử dụng UE1 biên ô, khối lượng nhỏ sử dụng cho người dùng UE3 gần trạm gốc Trái lại phần HS-DSCH, sử dụng thích ứng đường truyền khơng phải điều khiển công suất nhanh Các đặc tả 3GPP không định nghĩa tường minh chế điều khiển công suất cho HS-SCCH Điều khiển cơng suất HS-SCCH dựa đầu vào sau:  Các lênh điều khiển công suất kênh DPDCH liên kết Công suất phát HSSCCH điều chỉnh tương công suất phát DPCCH đường xuống liên kết Điều thực hiện, DPCCH điều chỉnh cơng suất vịng kín khoảng dịch cơng suất Hs-SCCH DPCCH thiết lập biết trước hiệu SINR tương đối hai kênh Đồ án tốt nghiệp đại học Chương IV: Quản lý tài nguyên vô tuyến  Các báo cáo CQI Công suất phát điều chỉnh hàm báo cáo CQI nhận từ người sử dụng Điều thực có bảng nút B biểu thị khoảng dịch công suất số CQI cơng suất HS-SCCH u cầu Hình 4.18 Ngun lý điều khiển công suất HS-SCCH Như hai trường hợp, thực sơ đồ điều khiển cơng suất tựa vịng kín cho HS-SCCH dựa thông tin phản hồi từ người sử dụng chất lượng thu DPCH liên kết HS-DSCH (CQI) Chung cho hai trường hợp cách tiếp cận nút B cần thông số khoảng dịch công suất trước điều chỉnh cơng suất phát HS-SCCH hàm phụ thuộc vào công suất DPCCH CQI Độ lớn khoảng dịch chuyển công suất định xác suất lỗi khối dư (BLEP) kênh HS-SCCH Vì cần sử dụng giải thuật điều khiển cơng suất vịng ngồi nút B để tinh chỉnh khoảng dịch cơng suất nói nhằm đáp ứng BLEP đích HS-SCCH Như ta áp dụng giải thuật vịng ngồi tương tự thích ứng đường truyền HS-DSCH Nút B biết HS-SCCH có thu thành cơng hay khơng liên tục nhận ACK hay NAK Nút B không thu ACK/NAK (UE không phát HS-DPCCH: DXT), nghĩa UE không phát truyền dẫn HS-SCCH Thơng tin sử dụng để điều khiển công suất HS-SCCH Báo cáo ACK/NCK tăng cường Đồ án tốt nghiệp đại học Chương IV: Quản lý tài nguyên vô tuyến 3GPP R6, UE trước hết phát tin tiền tố đặc biệt cho ACK/NCK phân biệt DTX Hình 4.19 cho thấy sơ đồ khối tổng kết giải thuật điều khiển công suất Hs-SCCH nút B Giải thuật điều khiển công suất HS-SCCH giải thuật đặc thù kết nối Đích BLEP Thích ứng đường truyền HS-SCCH vịng ngồi Nút B UE Thích ứng đường truyền HS-SCCH HS-DSCH Người sử dụng HSDPA vòng ACK/NAK/DTX CQI HS-DPCCH Hình 4.19 Sơ đồ khối giải thuật điều khiển cơng suất HS-SCCH 4.3.3 Bộ lập biểu gói Phần trình bày chức lập biểu gói đưa kiểu giải thuật lập biểu khác giải thích cách cân đối tốc độ bít người sử dụng dung lượng 4.3.3.1 lý thuyết sở Vấn đề sở mà lập biểu phải giải làm cách để chia sẻ tài nguyên cho tập hợp người sử dụng có đủ điều kiện để nhận số liệu Kelly đề xuất cách trình bày vấn đền Kelly sử dụng khái niệm hàm tiện ích, U n(rn) n ký hiệu người sử dụng HSDPA thứ n rn thông lượng cho người sử dụng thứ n Nếu xem hàm tiện ích số đo “mức độ thỏa mãn hay hạnh phúc” nhận từ việc lập biểu Thì giải pháp lập biểu tốt giải pháp cực đại hóa tổng hàm tiện ích cho tất người sử dụng thời điểm cho trước Tổng hàm gọi “hàm đối tượng” Giả sử hàm tiện ích Un(rn) hợp lý định nghĩa, xuất vấn đề khác hành vi phụ thuộc thời gian hệ thống tổ ong Dung lượng kênh người sử dụng dung lượng tồn thay đổi theo thời gian Nghiên cứu cho thấy tốt sử dụng giải thuật tìm kiếm gradient, giải thuật cho phép Đồ án tốt nghiệp đại học Chương IV: Quản lý tài ngun vơ tuyến cực đại hóa hàm đối tượng cho định lập biểu Như vậy, hệ thống cần lập biểu người sử dụng HSDPA TTI để thỏa mãn: n* = argmaxn{Mn}, M n = d n ∂U n (rn ) ∂rn (4.1) Trong Mn ký hiệu cho số đo lập biểu, d n tốc độ liệu tức thời mà người sử dụng n hỗ trợ TTI Lưu ý d n nhận cách tham vấn giải thuật thích ứng đường truyền HSDPA (đã xét mục 4.1.2.1) Thông lượng chuyển cho người sử dụng khứ cập nhật TTI cho tất người sử dụng biểu thức đệ quy, nghĩa : (1 − a )r + ad n Nếu người sử dụng n phục vụ  n ,c u rn =  (4.2) (1 − a)r Nếu khác  n ,c u  ~ ~ Trong rn,cũ giá trị cũ rn a hệ số tiên đoán Vì a-1 chu kỳ trung bình tương đương đo số lượng TTI lọc làm nhẵn hàm mũ Tính tốn thơng lượng cho người sử dụng thực cho chu kỳ thời gian người sử dụng có liệu đệm nút B Điều quan trọng để đảm bảo ổn định phương pháp lập biểu gói nhận thức QoS, khơng tìm cách đền bù cho người sử dụng khơng tích cực khơng có số liệu để truyền 4.3.3.2 Các giải thuật lập biểu gói Các lập biểu gói kinh điển khác liệt kê bảng 4.2 theo tiện ích chúng theo chức giám sát lập biểu Bảng 4.2 Các nguyên lý lập biểu gói Bộ lập biểu Hàm tiện ích, Un(rn) Quay vịng (RR) C/I hay thông lượng cực rn đại (max-C/I) Công tỷ lệ (PF) Log (rn) Số đo lập biểu dn dn rn Lập biểu tốc độ cực tiểu rn+[1 - exp(-β(rn-rmin))] dn{1+[1 - exp(-β(rn-rmin))]} (min-GBR) Lập biểu tốc độ bít cực Log(rn)+[1 - exp(-β(rn1   + β exp( − β ( rn − rmin ) )  r tiểu với công tỷ lệ rmin))]  dn  n (min-GBR+PF) Đồ án tốt nghiệp đại học Lập biểu trễ cực đại d − log(δ n ) log(rn ) HOL,n d req ,n (max-Del) Chương IV: Quản lý tài nguyên vô tuyến  − log(δ n ).d HOL,n  dn   rn d req ,n     rmin = đích tốc độ bít cực tiểu chẳng hạn tốc độ bít đảm bảo (GBR : Guarateed bit rate) β= số điều khiển tính nổ lập biểu (giá trị khuyến nghị β=0.5) dHOL,n = yêu cầu trễ gói cực đại δn = xác suất vi phạm (hay hệ số tăng nổ) giải thuật Bộ lập biểu quay vòng (RR : Round Robin) lập biểu tham tham chuẩn phổ biến, người sử dụng lập biểu với xác xuất không phụ thuộc vào điều kiện kênh Bộ lập biểu tỷ số sóng mang nhiễu cực đại (max C/I) hay nói xác lập biểu thông lượng cực đại thiết kế để cực đại hóa thơng lượng HSDPA Bộ lập biểu mã-C/I tập trung tài nguyên ô cho tập nhỏ người sử dụng có số người sử dụng biên chẳng lập biểu Để đảm bảo phân chia công tài nguyên người sử dụng, lập biểu ‘công tỉ lệ’ (PF: Propotional Fair) thường xem xét Bộ lập biểu PF đảm bảo cân đối tính cơng thơng lượng HSDPA đạt đảm bảo vùng phủ đáng kể Cách giải thích phổ biến cho quan hệ người sử dụng lập biểu ‘ đỉnh phadinh họ’, chẳng hạn tốc độ số liệu tức thời họ vượt giá trị trung bình (hình 4.20) Mẫu số số đo lập biểu đảm bảo bền người sử dụng nhận tài nguyên lập biểu tăng tính ưu tiên theo thời gian Bộ lập biểu nghiên cứu phân tích nhiều tài liệu Các nghiên cứu cho thấy cải tiến lập biểu để đảm bảo thơng lượng trung bình cho tất người sử dụng HSDPA đơn giản cách thay đổi chiến lược lập biểu Các thực thể điều khiển tải điều khiển cho phép điều chỉnh số người sử dụng ấn định tài nguyên HSDPA cho đạt thông lượng trung bình mức dịch vụ đích Đồ án tốt nghiệp đại học Chương IV: Quản lý tài ngun vơ tuyến Hình 4.20 Ngun lý lập biểu cơng tỉ lệ với trễ TTI Để giải yêu cầu phân biệt QoS tiên tiến, nhà nghiên cứu đưa lập biểu tốc độ bít đảm bảo cực tiểu (min-GRB) hàm tiện ích trở nên giá trị thấp trường hợp thông lượng trải nghiệm người sử dụng thấp GRB, trái lại làm hàm tiện ích tăng vừa phải thông lượng trải nghiệm cao GBR Bằng cách điều chỉnh giá trị β (xem bảng 4.2) điều chỉnh mức độ nổ lập biểu MAC-hs người sử dụng HSDPA xuống thấp GBR Trong bảng 4.2, biến thứ hai đưa vào để bổ xung cho nguyên lý lập biểu công tỷ lệ sở Một khả định nghĩa hàm tiện ích bảng 4.2 thực yêu cầu trễ gói cách tăng mức ưu tiên trễ gói đầu hàng tiến gần đến yêu cầu trễ cực đại Hàm dựa nguyên lý PF Bộ lập biểu gói MAC-hs phải xử lý lập biểu cho phát lại lớp treo (đang chờ) quản lý HARQ Ở có hai cách tiếp cận sở:  Ln chọn người sử dụng có phát L1 lại treo với mức ưu tiên cao cho TTI Nếu có nhiều người sử dụng chờ phát lại L1 số giải thuật bảng 4.2 sử dụng để chon người lập biểu  Luôn chọn người sử dụng lập biểu TTI dựa giải thuật bảng 4.2 Nếu người sử dụng chọn cho lập biều có phát lại L1 treo phát lại phát trước khởi đầu phát lại Như phát lại ưu tiên so với luồng số liệu Đồ án tốt nghiệp đại học Chương IV: Quản lý tài nguyên vô tuyến Cần lưu ý cách tiếp cận thứ hai coi giải pháp hấp dẫn từ quan điểm dung lượng, cho lập biểu gói mức độ tự cao để lập biều trước hết cho người sử dụng có điều kiện vơ tuyến tốt, nghĩa họ hưởng từ phân tập đa người sử dụng Trái lại, giải pháp thứ hấp dẫn từ quan điểm Jitter trễ gói, phát lại L1 treo trao ưu tiên cao không phụ thuộc vào điều kiện kênh vô tuyến người sử dụng thông số khác tham gia vào số đo lập biểu Tuy nhiên kịch thực tế với BLEP từ 10-20% lần truyền dẫn thứ nhất, khác biệt hiệu hai cách tiếp cận không lớn Bộ lập biểu gói hoạt động dựa thơng tin chất lượng kênh thường liên quan đến khái niệm ‘phân tập đa người sử dụng’ số người sử dụng tập ứng cử lập biểu lớn, có số người ấn định tốc độ số liệu cao có điều kiện kênh tốt Đây nguyên tắc ghép kênh đa người sử dụng 4.3.3.3.Ghép kênh theo mã Ghép kênh theo mã trường hợp có nhiều người sử dụng HSDPA lập biểu TTI Ghép kênh theo mã thực theo hai kịch sở sau:  Có thể sử dụng đến 15 HS-PDSCH nút B Tuy nhiên, thông thường UE hỗ trợ thu đồng thời HS-DPSCH Vì để có khả cực đại hóa hiệu suất sử dụng phổ tần, lập biểu sử dụng ghép kênh theo mã cho ba người sử dụng đồng thời với người mã  Cũng cần ghép kênh theo mã để tối ưu hiệu có nhiều người sử dụng HSDPA ô ấn định tốc độ số liệu thấp yêu cầu trễ cao Chẳng hạn, VoIP HSDPA thường đòi hỏi sử dụng ghép kênh theo mã để đạt hiệu tốt Tuy nhiên xảy số chi phí liên quan đến sử dụng ghép kênh theo mã: (1) chi phí cho truyền dẫn HS-SCCH tăng, người sử dụng ghép kênh theo mã đòi hỏi HS-SCCH, (2) bậc phân tập đa người sử dụng giảm nhiều người sử dụng lập biểu TTI Vì nên sử dụng ghép kênh theo mã thỏa mãn số điều kiện nói Nếu sử dụng ghép kênh theo mã cho N người sử dụng lập biểu gói trước hết chọn N người sử dụng có ưu tiên cao Chẳng đơn giản chia tài nguyên công suất mã người sử dụng đồng thời cách áp dụng chiến lược mã công suất người sử dụng nhận khối lượng công suất HS-DSCH mã Đồ án tốt nghiệp đại học Chương IV: Quản lý tài nguyên vô tuyến 4.3.3.4 Lập biểu mặt phẳng điều khiển kênh HS-DSCH R6 đưa F-DPCH riêng cho điều khiển cơng suất, kênh mang vơ tuyến báo hiệu cho lớp từ RNC đến UE phát HS-DSCH Nghĩa lập biểu MAChs nút B thiết kế để sử lý lập biểu liên kết mặt phẳng người sử dụng mặt phẳng điều khiển kênh chia sẻ HS-DSCH (hình 4.21) Báo hiệu điều khiển bao gồm tin RRC báo hiệu mạng lỗi Một lợi ích việc phát tin HS-DSCH thay người sử dụng DCH tiêu chuẩn liên kết R5 giảm tối đa trễ báo hiệu tốc độ số liệu kênh HS-DSCH cao Vì số tin RRC coi nhạy cảm trễ, lập biểu gói MAC-hs phải tin RRC sau chúng đến nút B Điều đặc biệt quan trọng tin RRC q trình chuyển phục vụ HS-DSCH Để thực điều này, giá trị SPI (chỉ thị mức ưu tiện) cao gán cho luồng số liệu mặt phẳng điều khiển HSDPA để nút B biết luồng có mức ưu tiên lập biểu cao Vì PDU đến nút B với thị SPI tin RRC, lập biểu TTI Vì kích thước tin RRC thường giới hạn vài trăm bít, nên tin sử dụng với mã HS-PDSCH Vì trước hết lập biểu MAC-hs phải tham vấn chức thích ứng đường truyền tính tốn công suất cần thiết cho truyền dẫn tin RRC, sau cơng suất mã PDSCH cịn lại sử dụng cho lập biểu thông thường cho lưu lượng mặt phẳng người sử dụng theo giải thuật xét phần trước Cách làm cho phép thực dễ dàng lập biểu hiệu liên kết mặt phẳng điêu khiển lưu lượng mặt phẳng người sử dụng HS-DSCH cách sử dụng phân biệt QoS theo thiết lập mức độ ưu tiên ghép kênh theo mã RNC Mặt phẳng người sử dụng Nút B UE MAC-hs Hình 4.21 Lập điều khiển mặt phẳng điều khiển lưu lượng mặt phẳng người sử dụng Mặt phẳng biểu hai 4.3.3.5 Lập biểu thực tế theo thông số 3GPP Phần trước xét tổng quan giải thuật lập biểu khác số điều kiện khai thác chúng thành cơng Trong phần số khía cạnh thực tế lập biểu đề cập ngắn gọn Các số đo lập biểu xét trước cho thấy tất Đồ án tốt nghiệp đại học Chương IV: Quản lý tài nguyên vô tuyến người sử dụng có hàm tiện ích cách trình bày số đo lập biểu Tuy nhiên, mạng nhà khai thác muốn phân biệt người sử dụng dịch vụ khác nhau, chẳng hạn nhằm ưu tiên hóa trình lập biểu cho mức ưu tiên khác Như nói phần 4.2.2, 3GPP cung cấp thông số khác để điều khiển QoS cách xác Hình 4.22 cho thấy đầu vào có chương trình khung 3GPP cung cấp Đây chưa phải đầy đủ, cho thấy số thơng số chủ chốt số đo lập biểu cuối dựa nguyên tắc sở trình bày nói cải biên cho phù hợp với dịch vụ chiến lược khai thác nhà khai thác Các thông số đặc thù ô Các mã HS-SCCH ấn định Các mã HS-PDSCH ấn định Công suất HSDPA ấn định Các thông số đặc thù người sử dụng Chỉ thị ưu tiên lập biểu (SPI) Tốc độ bít đảm bảo (GBR) Bộ định thời xóa (DY) Khả thể loại UE Khối lượng số liệu nhớ đệm nút B Ngun lý lập biểu Các tính tốn số đo lập biểu gói Quyết định lập biểu Chiến lược dịch vụ nhà khai thác Hình 4.22 Nguyên lý lập biểu theo thông số đầu vào ảnh hưởng lên chiến lược tổng thể lựa chọn 4.4 Tổng quan quản lý tài nguyên vô tuyến HSUPA 4.4.1 Tổng quan HSUPA Cốt lõi HSUPA sử dụng hai công nghệ sở HSDPA: lập biểu nhanh HARQ nhanh với kết hợp mềm Cũng giống HSDPA, HSUPA sử dụng ... giao diện Cuối chương bao trùm trạng thái quản lý tài nguyên vô tuyến (RRC) 3.1 Cấu trúc quản lý tài nguyên vô tuyến Các Chức quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM) với HSDPA HSUPA hy vọng thay đổi... mang truy nhập vô tuyến Kênh truy nhập ngẫu nhiên Mạng truy nhập vô tuyến Kênh mang vô tuyến Tần số vô tuyến Điều khiển liên kết vô tuyến Quản lý tài nguyên Bộ điều khiển mạng vơ tuyến Nén tiêu... cấu trúc 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 tăng cường lớp vật lý HSDPA HSUPA thành