Sự Tiến Hóa HSPA
Môn học: Thông Tin Di Động Khoa Vô Tuyến Điện Tử Thông Tin 2011 Bộ môn Nhóm 5 Chuyên đ :ề S Ti n Hóa HSPAự ế Chuyên Đề SỰ TIẾN HÓA CỦA HSPA TỔNG QUAN VỀ HSPA Việc tìm cách cải tiến UMTS và làm cho nó nhanh hơn, sử dụng điện năng hiệu quả cao hơn, và cho phép nhiều thiết bị hơn sử dụng đồng thời một cell (ví dụ như, cho VoIP) đã không kết thúc với HSPA. Ví dụ, ở các phiên bản 7 và cao hơn, đã có nhiều sáng kiến cải tiến thêm. Những cải tiến trong giao tiếp vô tuyến của hệ thống HSPA được gọi là “sự tiến hóa HSPA”. Ngoài ra, kiến trúc mạng cũng được “cải tiến” lại để trở nên hiệu quả hơn, với một tính năng gọi là “one-tunnel”. Chuyên đề này chúng ta sẽ xem xét tổng quát những cải tiến này, nhiều cái trong số đó có nhiều khả năng sẽ được đưa vào các mạng trong vài năm tới. Tr l iở ạ Ti p t cế ụ Tho¸t Chuyên Đề SỰ TIẾN HÓA CỦA HSPA TỔNG QUAN VỀ HSPA Truy nhập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA: High Speed Down Link Packet Access) được 3GPP chuẩn hóa ra 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 hai HSDPA và HSUPA được gọi chung là HSPA. Các thông số tốc độ đỉnh của R6 HSPA được cho trong bảng 1.1 Tr l iở ạ Ti p t cế ụ Tho¸t Chuyên Đề SỰ TIẾN HÓA CỦA HSPA TỔNG QUAN VỀ HSPA HSPA được triển khai trên WCDMA hoặc trên cùng một sóng mang hoặc sử dụng một sóng mang riêng để đạt được dung lượng cao (xem hình 1.1). Tr l iở ạ Ti p t cế ụ Tho¸t Chuyên Đề SỰ TIẾN HÓA CỦA HSPA TỔNG QUAN VỀ HSPA HSPA chia sẻ chung hạ tầng mạng với WCDMA. Để nâng cấp WCDMA lên HSPA chỉ cần bổ sung phần mềm và một vài phần cứng nút B và RNC. Lúc đầu HSPA được thiết kế cho các dịch vụ tốc độ cao phi thời gian thực, tuy nhiên R6 và R7 cải thiện hiệu suất của HSPA cho VoIP và các ứng dụng tương tự khác. Khác với WCDMA trong đó tốc độ số liệu trên các giao diện như nhau (384 kbps cho tốc độ cực đại chẳng hạn), tốc độ số liệu HSPA trên các giao diện khác nhau. Hình 1.2 minh họa điều này cho HSDPA. Tr l iở ạ Ti p t cế ụ Tho¸t Chuyên Đề SỰ TIẾN HÓA CỦA HSPA TỔNG QUAN VỀ HSPA Tr l iở ạ Ti p t cế ụ Tho¸t Chuyên Đề SỰ TIẾN HÓA CỦA HSPA CÁC NỘI DUNG CHÍNH: 1. Điều chế bậc cao 2. MIMO 3. Khả năng truyền gói liên tục 4. Hoạt động CELL_FACH tăng cường 5. Cải tiến mạng vô tuyến Tr l iở ạ Ti p t cế ụ Tho¸t Chuyên Đề SỰ TIẾN HÓA HSPA 1. Điều chế bậc cao: Một trong các thông số chủ chốt của một hệ thống không dây là tốc độ truyền tối đa. Cho đến nay, HSPA sử dụng các phương thức điều chế QPSK và 16-QAM để đạt đến những tốc độ truyền (về lý thuyết) lên tới 14.4 Mbit/s ở hướng xuống, còn trong thực tế là 2–5 Mbit/s trong những điều kiện truyền tốt. Để tăng hơn nữa tốc độ truyền, Release 7 của 3GPP đề xuất dùng phương thức điều chế 64-QAM ở hướng xuống, tức mỗi bước truyền đi 6 chip so với 4 chip của 16-QAM. Trong thực tế, người ta hy vọng rằng việc đưa vào phương thức điều chế 64-QAM sẽ giúp người dùng ở gần trung tâm của cell có thêm 30% thông suất. Tr l iở ạ Ti p t cế ụ Tho¸t Chuyên Đề SỰ TIẾN HÓA HSPA 1. Điều chế bậc cao: Tuy nhiên, hầu hết người dùng sẽ không dùng được phương thức 64-QAM, bởi vì khi đó tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu của họ sẽ rất thấp. Nhưng khi thông suất tổng thể trong cell tăng lên, những người dùng này cũng sẽ hưởng lợi từ việc dùng phương thức điều chế ấy, bởi vì cell sẽ có nhiều thời gian hơn để truyền dữ liệu, và dữ liệu dành cho những người dùng ở gần trung tâm cell hơn có thể được gửi đi nhanh hơn. Hơn nữa, điều chế 64-QAM cũng có lợi cho việc xây dựng các microcell ở những nơi công cộng như siêu thị, nơi người dùng ở gần những cell nhỏ cho nên ít tạo ra nhiễu. Tr l iở ạ Ti p t cế ụ Tho¸t Chuyên Đề SỰ TIẾN HÓA HSPA 2. MIMO: Một công nghệ đang nổi lên khác để làm tăng thông suất trong điều kiện tín hiệu tốt là MIMO. Về cơ bản, công nghệ truyền MIMO sử dụng hai ăng-ten hoặc nhiều hơn, ở cả phía bộ phát sóng lẫn phía bộ thu sóng, để truyền đồng thời những dòng dữ liệu độc lập trên cùng dải tần. Cách này làm tốc độ truyền tăng tỉ lệ thuận với số ăng-ten. Như vậy, một bộ hai ăng-ten phát và hai ăng-ten thu (2x2) có thể làm tăng gấp đôi tốc độ truyền dữ liệu của hệ thống trong những điều kiện tín hiệu lý tưởng. Release 7 của bộ chuẩn 3GPP dự đoán là MIMO sẽ được sử dụng kết hợp với điều chế 16-QAM ở hướng xuống. Cho nên, nếu nhà cung cấp dịch vụ mạng chọn triển khai một bộ ăng-ten tăng cường như vậy cho trạm cơ sở, tốc độ truyền dữ liệu tối đa về lý thuyết 14.4 Mbit/s sẽ tăng lên đến 28.8 Mbit/s. Tr l iở ạ Ti p t cế ụ Tho¸t [...]... HS-DSCH trong trường hợp truyền dẫn MIMO Trở lại Tiếp tục Tho¸t SỰ TIẾN HÓA HSPA Chuyên Đề 2 MIMO: 2.1 Truyền dẫn HSDPA-MIMO Trở lại Tiếp tục Tho¸t SỰ TIẾN HÓA HSPA Chuyên Đề 2 MIMO: 2.1 Truyền dẫn HSDPA-MIMO Với D-TxAA, hai luồng dữ liệu độc lập được truyền đồng thời trên kênh vô tuyến với mã hóa kênh WCDMA giống nhau Mỗi khối sẽ được xử lý và mã hóa kênh riêng Sau quá trình trải phổ mỗi luồng có thể coi... riêng biệt Hình 1.7 thể hiện nguyên lý đó Trở lại Tiếp tục Tho¸t SỰ TIẾN HÓA HSPA Chuyên Đề 2 MIMO: 2.5 Hỗ trợ kênh điều khiển đường lên MIMO Trở lại Tiếp tục Tho¸t SỰ TIẾN HÓA HSPA Chuyên Đề 2 MIMO: 2.5 Hỗ trợ kênh điều khiển đường lên MIMO Thông tin điều khiển tiền mã hóa PCI bao gồm 2 bit để chỉ ra ma trận nào trong bốn ma trận tiền mã hóa phù hợp nhất với điều kiện kênh ở phía UE CQI thì chỉ ra tốc... Tiếp tục Tho¸t SỰ TIẾN HÓA HSPA Chuyên Đề 2 MIMO: 2.1 Truyền dẫn HSDPA-MIMO Điều này làm tăng tỷ số sóng mang trên nhiễu máy thu so với việc không tiền mã hóa, do đó làm tăng vùng phủ đối với một tốc độ dữ liệu nào đó Luồng dữ liệu đầu tiên sẽ được nhân với w1 và w2, luồng thứ hai thì được nhân với w3 và w4 Các trọng số này có thể có giá trị như sau: Trở lại Tiếp tục Tho¸t SỰ TIẾN HÓA HSPA Chuyên Đề... HS-SCCH vẫn được giữ nguyên là 128 Trở lại Tiếp tục Tho¸t SỰ TIẾN HÓA HSPA Chuyên Đề 2 MIMO: 2.4 Tín hiệu điều khiển cho HSDPA-MIMO Các bit này vẫn sẽ được đặt vừa vặn trong lớp vật lý bằng cách điều chỉnh tỷ lệ phù hợp giữa hai phần của HS-SCCH Hình 1.6 chỉ ra thông tin kênh HS-DSCH trong trường hợp hỗ trợ MIMO Trở lại Tiếp tục Tho¸t SỰ TIẾN HÓA HSPA Chuyên Đề 2 MIMO: 2.2 Tín hiệu điều khiển cho HSDPA-MIMO... phí nguồn mã hóa kênh, cả hai luồng sẽ được mã hóa sử dụng cùng một tập mã nguồn Ở phía thu, hai luồng này sẽ được tách ra nhờ vào các phương pháp xử lý thích hợp ở phía thu, ví dụ như phương pháp triệt nhiễu Trở lại Tiếp tục Tho¸t SỰ TIẾN HÓA HSPA Chuyên Đề 2 MIMO: 2.1 Truyền dẫn HSDPA-MIMO Lập lịch trong một tế bào Xử lý ưu tiên Thực thể HARQ trong 1 tế bào HS-DSCH L2 Khối 2 L1 CRC và mã hóa Turbo Sắp... Tho¸t SỰ TIẾN HÓA HSPA Chuyên Đề 2 MIMO: 2.2 Điều khiển tốc độ cho HSDPA-MIMO Việc điều khiển tốc độ cho mỗi luồng cũng tương tự như trong trường hợp truyền dẫn đơn luồng Tuy nhiên, cơ chế điều khiển yêu cầu xác định số luồng truyền đi cũng như xác định ma trận tiền mã hóa Vì thế, với mỗi TTI, cơ chế điều khiển tốc độ sẽ xác định số luồng, kích thước khối truyền cho một luồng, số lượng mã cho mã hóa. .. tiền mã hóa có thể được sử dụng để giúp máy thu tách hai luồng Nếu các trọng số luồng hai được chọn là vector đặc trưng (trực giao) của ma trận hệ số tại máy thu, hai luồng sẽ không gây nhiễu với nhau Do đó, khi trọng số cho luồng thứ nhất đã được lựa chọn, trọng số w3, w4 cho luồng thứ hai phải thỏa mãn yêu cầu là tạo ra cột của ma trận tiền mã hóa trực giao Trở lại Tiếp tục Tho¸t SỰ TIẾN HÓA HSPA Chuyên... của mỗi luồng Chú ý là hai khối dữ liệu khác nhau sẽ có sơ đồ điều chế và mã hóa khác nhau phụ thuộc vào tốc độ dữ liệu yêu cầu và điều kiện kênh vô tuyến Trở lại Tiếp tục Tho¸t SỰ TIẾN HÓA HSPA Chuyên Đề 2 MIMO: 2.1 Truyền dẫn HSDPA-MIMO Để thực hiện giải điều chế dữ liệu đã phát đi, UE yêu cầu việc ước tính kênh phải được tiến hành giữa các anten ảo trạm gốc và các anten vật lý ở UE Như vậy sẽ có... thay đổi trạng thái để tối thiểu thời gian trễ và phụ phí báo hiệu, bằng cách đưa ra những phương thức cải tiến để giữ cho một thiết bị ở trên các kênh tốc độ cao (ở trạng thái HSPA Cell-DCH) càng lâu càng tốt, cho dù không có cuộc truyền dữ liệu nào đang diễn ra Trở lại Tiếp tục Tho¸t SỰ TIẾN HÓA HSPA Chuyên Đề 3 Khả năng truyền gói liên tục: 3.1 Tính năng 1: Một dạng thức khung (slot format) mới cho... hơn cho các kênh tải xuống tốc độ cao, hoặc cho phép nhiều người dùng hơn đồng thời được giữ ở trạng thái HSPA Cell-DCH Trở lại Tiếp tục Tho¸t SỰ TIẾN HÓA HSPA Chuyên Đề 3 Khả năng truyền gói liên tục: 3.1 Tính năng 2: giảm bớt báo cáo CQI, truyền không liên tục hướng lên kết hợp với những cải tiến trong truyền thông tin điều khiển hướng xuống Hình 1.10 Kênh điều khiển được tắt đi trong những khoảng . cho HSDPA. Tr l iở ạ Ti p t cế ụ Tho¸t Chuyên Đề SỰ TIẾN HÓA CỦA HSPA TỔNG QUAN VỀ HSPA Tr l iở ạ Ti p t cế ụ Tho¸t Chuyên Đề SỰ TIẾN HÓA CỦA HSPA CÁC NỘI DUNG CHÍNH: 1. Điều chế bậc cao 2. MIMO 3 kết thúc với HSPA. Ví dụ, ở các phiên bản 7 và cao hơn, đã có nhiều sáng kiến cải tiến thêm. Những cải tiến trong giao tiếp vô tuyến của hệ thống HSPA được gọi là sự tiến hóa HSPA . Ngoài. ụ Tho¸t Chuyên Đề SỰ TIẾN HÓA CỦA HSPA TỔNG QUAN VỀ HSPA HSPA chia sẻ chung hạ tầng mạng với WCDMA. Để nâng cấp WCDMA lên HSPA chỉ cần bổ sung phần mềm và một vài phần cứng nút B và RNC. Lúc đầu HSPA được