Giáo trình lộ trình phát triển thông tin di động 3g lên 4g

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ Bưu CHÍNH VIỄN t h ô n g TS NGUYỄN PHẠM ANH DŨNG GIÁO TRÌNH LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN TÌIƠNG TIN DI ĐỘNG 3G Lên 4G n h Ầ x u ấ t b ả n t h ô n g t in v t r u y ề n t h ô n g :: : ■ S M Ì l ' : ; ' *1 Ì ' :■■•: ■: • ĩ ■í-? -' •% ••■• - • ■-•’V ị Ể '■ ; ■ ■:■ íỉ V; i ■ ' ■ ;.• f' '■ , ^ : •; : h : ễ ỉ^ ữ ị'- ' : ■' W ỉ : ỉ y '>■■':■ V { / ■ : jỔD01 HM 10 LỜI NĨI ĐẦU I hịng tin di động ngành cônu nghiệp viền thông phát triến nhanh với số thuê bao dã dại đến 3.8 ty tính đến cuối năm 2008 Khới nguồn từ dịch vụ thoại đắi tiền phục vụ số người di chuyến, đến với ứng dụng ngày rộng rãi thiết bị thông tin di động hệ ba, thơng tin di động có thé cung cấp nhiều loại hình dịch vụ địi hói lơc độ sô liệu cao kê chức camera MP3 PDA Với dịch vụ đòi hòi tốc độ cao ngày trư ncMi phô bién thi nhu cầu 3G nhu phát triền 1C‘I1 4Ci trơ nên cấp thiết Đe phục vụ nhu cầu học tập sinh \iên Học viện Công nghệ Buxi Viễn thơng phối hợp với Nhà xuất bán Thơng tin Truyền thơng xuất bán ‘'Giảo trình Lộ trình phát triển tttông tin di động 3G lên 4G " TS Nguyễn F^hạm Anh Dùng biên soạn 3G thuật ngữ dùng đê chi hệ thống thông tin di động hệ thứ (Third Generation) Mạng 3G (Third-generation technology) hệ thử ba cùa chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền cá liệu thoại liệu thoại (tái liệu, gứi email tin nhấn nhanh, hình ánh ) 3G cung cấp ca hai hệ thống chuyến mạch gói chuyến mạch kênh Hệ thống 3G yêu cầu mội mạiig truy cập vơ tuyến hồn tồn khác so với hệ thống 2G Diêm mạnh cua công nghệ so với công nghệ 2G 2.5G cho phép truyền, nhận liệu, âm ihanh, hinh ánh chất lượng cao cho cá thuê bao cố định thuê bao di chuyển tốc độ khác Vứi công nghệ 3G, nhá cung cấp cỏ thể mang đến cho khách hàng dịch vụ đa phương tiện, âm nhạc chất lượng cao; hình ảnh video chất luợng truyền hình số; Các dịch vụ định vị tồn cầu (GPS); E-mail; video strcaming; íligh-ends games; Do khn khổ có hạn, giáo trình chi tập trung trình bày hai cơng nghệ: HSPA (sự phát triền tăng cường WCDMA) 3GPP LTE Có thề coi công nghệ HSPA phát trien cùa hậu 3G cịn cơng nghệ LTE tiền 4G Đây công nghệ dự kiến phát triến thập niên tới Giáo trình xây dựng sở sinh viên học mơn "Da iruy nhập lun lý thuyết trai phơ" Vì dây giáo irinh cho mơn chu\ên dè dòi hoi sinh viên phai tụ dọc liên giáo trinh dược biên soạn chi tièt \ ới kêt càu liựp lý dơ sinh \ iên có thê lự' học, Mồi chuang dõu có phần yioi ihiệii chunu có phằn lônii kél \ càu hdi Giáo irinh bao gồm 16 chương Clurang dầu giứi Ihiộu lông quan \ è hệ thơng phát triên cua 3(ì \à lộ trinh phát triên lòn 4G Chirưng dề cập đến vắn dề liên quan dén triivền dẫn \ô tuyến băng rộnu Chưong nghiên cứu còng nghệ đa iruy nhập ()Ỉ'DMA SC-FDMA ứng dụnu cho L TH Chương trình bày kỹ thuật quan Irọng cua phái triên 4G da anten Chương trinh bày so kỹ tlniật then chốt cua 3G phát triên 4Cì lá: thích ứng dường iruyền lập hiêu phụ thuộc kênh ỈIARQ (pliát lại lai uhép) Chiurng chương trinh bày nmiyên lý cua nSDPA \'à HSUPA Chirơnu dè cập dèn \ân dê quản lý tài Iigu>ên vô tuyên cua HSPA c hương Irinh bàv dịch vụ VolP HSPA Chươnu IU trinh bày số dịch vụ tiên liéii cua lỉSPA MBMS - dịch \ỊI quanu bá, da phương da phucrng tiện CPC - kếi nối gỏi liên tục Chươnu 11 trình bày mục tiêu 1/rii Chương 12 trinh báv vấii đề chuiig cúa truy nhập vò tuvến LTH kiên trúc giao diện vò tuyến LTH Chưưng 13 14 Irinh bày lớp vật lý ihu tục truy nhập L'1'H Chương 15 trình ba> pliúl iriên kién trúc hệ thống I/rE/SAH Chương 16, trình bày mơ phónu đánh giá liiệu HSPA LTE tính lốn quỹ dirừng ti iiyèii Ngoài phần Phụ lục cua giáo trinh, trinh bày yêu câu dôi với phần vô tuyến cua máv dầu cuối ÍỈSPA có thêm phần Th)! nỊiĩữ vicl lăr Tài liệu iham khao đê bạn đọc tiện tra cứu Giáo Irinh có thê tài liệu tham kliao cho sinh víc*n trường dại học chuyên uia cán quán Iv kỹ thuíỊl lĩnh vỊrc thơng tin di động Mặc dù dã có nhiều cố gắng, song q trình biên soạn khó tránh khoi ihiéu SÓI ỉ lục viện mong nhộn dược ý kién uỏp ý cua bạn dồng nuhiệp bạn dọc uần \a Xin irân irọníỉ cam on' HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ B u CHÍNH VIÉN THƠNG MỤC LỤC L('ri nói đầu Chương Tổng quan kế hoạch nghiên cửu phát triển 3G, LTE 3GPP lộ trình tiến lên 4G 13 1.1 Mờ đ ầ u 14 1.2 Q trình tiêu chuấn hóa WCDMA/HSPA G P P 14 1.3 Kế hoạch nghiên cứu phát triển LTE .24 1.4 IMT-ADVANCED lộ trinh tiến lên G 27 1.5 Tổng quan truy nhập gói tổc độ cao (HSPA) 30 1.6 Tổng quan L T E 33 1.7 Kiến trúc mơ hình LTE .42 1.8 Tồng k ế t .45 1.9 Câu h o i .46 Chương Truyền dẫn tốc độ số liệu cao thông tin không dây băng rộ n g 47 2.1 Các hạn chế truyền dẫn tốc độ số liệu c a o 48 2.2 Truyền dẫn tốc độ số liệu cao băng thông hạn chế điều chế bạc cao 54 2.3 Ánh hưởng môi trường truyền sóng lên truyền dẫn khơng dày băng rộng 59 2.4 Cân bàng chống phađinh chọn lọc tần số 65 2.5 Truyền dẫn đa sóng mang cho khơng dây bãng rộng 72 2.6 Tồng k ế t .77 2.7 Câu hói .78 Chương OFDMA SC-FDMA LTE 79 3.1 Mở đ ầ u 80 3.2 Tóm tắt nguyên lý OFDM 81 3.3 ước tính kênh ký hiệu tham khảo 91 3.4 Mã hóa kênh phân tập tẩn sổ truyền dẫn O F D M 93 3.5 Lựa chọn thông số OFDM s 95 3.6 Ảnh hưởng thay đổi mức công suất tức th i 98 3.7 Sử dụng OFDM cho ghép kênh đa truy nhập 99 3.8 Phát quảng bá đa phương nhiều ô OFDM .102 3.9 Nguyên lý truyền dẫn DFTS-OFDM 105 3.10 Tổng quan SC-PDMA 114 3.11 Sắp xếp sóng mang SC-PDMA 119 3.12 Trình bày tín hiệu SC-PDMA miền thời gian 121 3.13 Tổng k ế t .125 3.14 Câu h ỏ i 125 Chương Kỹ thuật đa anten 127 4.1 Các cấu hình đa anten 127 4.2 Các lợi ích sử dụng kỹ thuật đa anten 129 4.3 Đa anten t h u 129 4.4 Đa anten phát 130 4.5 Ghép kênh không g ia n 146 4.6 Tổng k ế t 155 4.7 Câu hỏ i 155 Chương Lập biểu, thích ứng đường truyền yêu cầu phát lại tự động lai ghép 157 5.1 Mở đ ầ u : 157 5.2 Thích ứng đường truyền: điều khiển công suất tốc độ số liệu 159 5.3 Lập biểu phụ thuộc kênh 161 5.4 Các sơ đồ phát lại tiên tiến .176 5.5 Yêu cầu phát lại tir động lai ghép với kết hợp m ề m .177 5.6 Tổng k ế t 182 5.7 Câu h ỏ i 183 Chương HSDPA 185 6.1 Tống q u a n 186 6.2 H S-D SC H 191 6.3 MAC-hs xứ lý lớp vật l ý 200 6.4 Luồng số liệu 204 6.5 Điều chế bậc c a o 206 6.6 Lập biểu thíchứng đường truyền 208 6.7 HARQ với kết hợp mềm 215 6.8 CQI phương tiện đánh giá chất lượng khung khác 230 6.9 Cấu trúc kênh báo hiệu củaHSDPA 235 6.10 HSDPA M IM O 248 6.11 Các thù tục lớp vật lý cúaHSDPA 254 6.12 Di động 257 6.13 Các thể loại U E 259 6.14 Tổng kết 261 6.15 Câu h ỏ i 263 Chương Truy nhập gói đưịìig lên tốc độ cao HSUPA 265 7.1 Tổng q u a n 266 7.2 E-DCH .272 7.3 MAC-e xử lý lớp vật lý 281 7.4 Luồng số liệu 286 7.5 Lập biểu 287 7.6 HARQ với kết hợpmềm 298 7.7 Báo hiệu điều khiển 314 7.8 Thù tục lớp vật l ý 327 7.9 Di động 329 7.10 Các thể loại U E 331 7.11 Tổng k ế t .331 7.12 Câu h ỏ i .333 Chương Quản lý tài nguyên vô tuyến 335 8.1 Tổng quản quản lý tài nguyên vô tuyến HSDPA 336 8.2 Các giải thuật RNC cho HSDPA 337 8.3 Các giải thuật nút B cho HSDPA 352 8.4 Tổng quan quản lý tài nguyên vô tuyến HSUPA 365 8.5 Các giải thuật RNC cho HSUPA 366 8.6 Các giải thuật nút B cho HSUPA 370 8.7 Tổng k ế t .372 8.8 Câu h ỏ i 372 Chương VoIP H SPA 375 9.1 Động lực V o IP 376 9.2 Nén tiêu đ ề 378 9.3 VoIP HSPA 379 9.4 Tổng k ế t .388 9.5 Câu h ỏ i 389 Chương 10 Các dịch vụ quảng bá/đa phương, đa phương tiện kết gói liên tụ c 391 10.1 Tổng quan M B M S 392 10.2 Các kênh cho MBMS 402 10.3 Kết gói liên tục 406 10.4 Tổng k ế t 417 10.5 Câu h ỏ i .418 Chuvng 11 Các mục tiêu thiết kế LTE S A E 419 11.1 Các mục tiêu thiết kế L T E 420 11.2 Các mục tiêu thiết kế SA E 430 11.3 Tổng k ế t .434 11.4 Câu h ỏ i 435 Chưotig 12 Truy nhập vô tuyến kiến trúc giao diện vô tuyến L T E 437 12.1 Tổng quan truy nhập vô tuyến LTE 438 12.2 Kiến trúc giao thức L T E 449 12.3 Điều khiển liên kết vô tuyến (RLC) .451 12.4 Điều khiển truy nhập môi trường (MAC) 453 12.5 Lớp v ậ t l ý ( P H Y ) 465 12.6 Các trạng thái LTE 468 12.7 Luồng số liệu 470 12.8 Tổng k ế t 471 12.9 Câu h ỏ i .472 Chương 13 Lửp vật lý LTE 473 13.1 Cấu trúc tổng thể miền thòi gian 473 13.2 Sơ đồ truyền dẫn đường xuống 476 13.3 Sơ đồ truyền dẫn đường lèn 502 13 Tổng k ế t 521 13 Câu h ỏ i .522 Chirơng 14 Các thủ tục truy nhập L T E 523 14.1 Tìm 523 14.2 Truy nhập ngẫu nhiên 529 14.3 Tìm gọi .539 14.4 Tổng k ế t 540 14.5 Câu h ỏ i 541 170 Giáo trình Lộ trình phát triên íhơrĩỊỊ tin di động 3Ơ lên 4G suất mức độ dẫn đến tính trạng gần giổng trường hợp không trực giao Các phân tích đa truy nhập trực giao khơng trực giao chủ yếu chi xét đến truy nhập nội ô Tuy nhiên nhiều hệ thống thực tế, tái sừ dụng tần số ô sử dụng Trong trường hợp đa truy nhập ô không trực giao không phụ thuộc vào đa truy nhập nội ằẽ đặt giới hạn cho công suất phát phép từ đầu cuối Không liên quan đến việc đa truy nhập trực giao hav không trực giao ẹứ dụng, nguyên lý lập biểu sờ sử dụng cho đường lên giống cho đường xuống Bộ lập biều Max-C/1 ấn định tất tài nguyên đường lên cho đầu cuối có điều kiện kênh đường lên tốt Bỏ qua tất cà giới hạn công suất đầu cuổi, điều cho phép đạt dung lượng cao (trong ô cách ly) Trong trường hợp sơ đồ không trực giao, làm no thèm ăn chiến lược lập biếu sử dụng Bằng cách làm no thèm ăn đầu cuối có điều kiện kênh tốt ấn định tốc độ cao Nếu mức nhiễu máy thu nhỏ mức cho phép cực đại, đầu cuối có điều kiện kênh thứ hai phép phát trình tiếp diễn cho nhiều đầu cuối hom đạt đến mức nhiễu cực đại cho phép lại máy thu Chiến lược cho phép đạt mức độ sử dụng giao diện vô tuyến cực đại với trả giá tốc độ số liệu người sừ dụng khác Trong trường hợp cực đoan, người sử dụng biên ô với điều kiện kênh xấu hồn tồn khơng phát Ta mường tượng chiến lược làm no thèm ăn Max-C/I chiến lược công bàng tỷ lệ khác Trong trường hợp giải thuật làm no thèm ăn đưa thừa sổ trọng số cho người sử dụng Các trọng số tý lệ với tý số giũa tốc độ sổ liệu tức thời tốc độ số liệu trung bình Chươỉiị’ 5: Lập hìêu, thích ứnịĩ đườn^ írun 171 Các lập biểu nói glá thiết ràng hiểu rị điều kiện đường truyền vơ tuyến tức thời, tuv nhiên việc nhận hiểu biết đưìtng lên khó (ta bàn vấn đề mục 5.3.4) Trong trường hợp thơng tin kênh đưcmg lên lập biếu, sư dụng lập biều quay vịng Tưcmg tự đường xuống, lập biêu quay vòng có nghía đầu cuối phát lần lượt, tạo nên hoại động giống TDMA với tính trực giao nhừng người sử dụng miền thời gian Mặc dù lập biểu quay vòng đơn gián xa chiến lược lập biểu tối uu Tuy nhiên nói trên, cơng suất phát đầu cuối bị hạn chế cần chia sé tài nguyên đường lên miền tần số (hoặc) miền mã Điều ánh hường lên định lập biểu Chăng hạn, đầu cuối xa trạm gốc thường hoạt động vùng bị giới hạn bới công suất, trái lại đầu cuối gần trạm gổc thường hoạt động vùng bị giới hạn bới băng thông Vi đầu cuối xa trạm gốc, tăng băng thông không dẫn đến tăng tốc độ số liệu, tốt ấn định lưọng bâng thơng nhó cho đầu cuối ấn định băng thơng cịn lại cho đầu cuối khác Trái lại, đầu cuối gần trạm gốc, ấn định băng thông cao dẫn đến tốc độ số liệu cao 5.3.3 Thích ứng đường truyền lập biểu phụ thuộc kênh í miên tân sơ Trong phần trước ta giá thiết ràng lập biểu dựa TDM giải thích trường hcĩp làm cách tận dụng thay đổi kênh để cải thiện hiệu hệ thống bàng cách áp dụng lập biểu phụ thuộc kênh, kết hợp với điều khiển tốc độ động Tuy nhiên có truy nhập miền tần sổ, chẳng hạn thông qua việc sử dụng OFDM, lập biếu thích ứng đường truyền thực miền tần số Thích ứng đường truyền miền tần số có nghĩa dựa hiểu biết điều kiện kênh tức thời miền tần số (hiểu biết 172 Giúo trình Lộ trình phút trién (hỏng tin LÌi độnịĩ 3CỈ lên 4G suy giảm mức nhiễu/tạp âm cùa sóng mang con) điều chinh công suất (hoặc) tốc độ số liệu cùa sóng mang đề đạt mức độ sứ dụng tối uu Tương tự, lập biểu phụ thuộc kênh miền tần số có nghĩa dựa hiểu biết điều kiện tức thời cùa kênh miền tần số, sóng mang khác sứ dụng cho đường truyền dẫn đến/từ đầu cuối di động khác Các độ lợi lập biểu nhận từ việc khai thác thay đổi miền tần số giống nhận từ thay đối miền thời gian Rõ ràng tình trạng mà chất lượng kênh thay đồi đáng kế theo tần số, chất lượng kênh thay đồi chậm theo thời gian, lập biều phụ thuộc kênh miền tần số tăng dung lượng hệ thống Một ví dụ tình trạng hệ thống băng rộng nhà với mức độ di động thấp chất lượng thay đổi theo thời gian chậm 5.3.4 Thu nhận thông tin trạng thái kênh Để chọn tốc độ số liệu phù hợp (trong thực tế sơ đồ điều chế tỷ lệ mà hóa kênh thích hợp), máy phát cần có thơng tin điều kiện kênh truyền vơ tuvến Thơng tin cần cho q trình lập biểu phụ thuộc kênh Trong trường hợp hệ thống dựa irên ghép song công theo tần sổ (FDD), máy thu đảnh giá xác điều kiện kênh truyền vô tuyến Đối vứi dường xuống, liàu Viếl hệ ứiung cung cấp mội lín hiệu đường xuống có cấu trúc quy định trước, gọi hoa tièu đường xuống hay tín hiệu tham khảo đường xuống Tín hiệu tham khảo phát từ trạm gốc với cơng suẩt khơng đồi đầu cuối di động sử dụng để ước tính điều kiện kênh đường xuống Thông tin điều kiện kênh đường xuống sau báo cáo lại cho trạm gốc bản, máy phát cần có đánh giá phán ánh tỉnh trạng kênh thời điểm truvền dẫn Vì nguyên tắc, đầu cuối sử Chươnịỉ, 5: Lập hiêu thích ứng đường iruyền 173 dụng dự báo để dự báo điều kiện kênh tương lai báo cáo giá trị dự báo cho trạm gốc Tuy nhiên điều đòi hòi phải đặc giái thuật dự báo cách thức hoạt động cùa giải thuật đầu cuối di động đến vị trí khác nhau, nên hầu hết hệ thống thực tế chí đơn gián báo cáo điều kiện kênh đo cho trạm gốc Có thể coi dự báo đơn giản với giả thiết ràng điều kiện kênh tương lai gần giống điều kiện thời Vì biến động kênh theo thời gian nhanh thỉ thích ứng đường truyền hiệu Vì khơng thể tránh trề thời điểm đầu cuối đo điều kiện kênh thời điểm áp dụng giá trị báo cáo máy phát, nên lập biểu phụ •thuộc kênh thích ứng đường truyền thơng thường làm việc tốt mức độ di động đầu cuối thấp Nếu đầu cuối di động bắt đầu chuyển động nhanh, báo cáo kết đo bị lạc hậu trạm gốc (BS) áp dụng Trong trường hợp tốt thực thích ứng đường truyền dựa chất lượng kênh trung bình dài hạn sứ dụng yêu cầu phát lại tự động lai ghép (HARQ) bàng kết hợp mềm cho thích ứng nhanh Đổi với đường lên không thề thực ước tính điều kiện kênh cách trực tiếp khơng có tín hiệu tham khảo phát với công suất không đổi dầnng đầu cuối di động Bàn luận ước tính kênh đuítng lên xét chưomg saii Trong trường hợp hệ thống sử dụng TDD (ghép song công phân chia theo thời gian), truyền dần đường lên đường xuống ghép chung theo thời gian băng tần, suy hao tín hiệu đường lên ước tính từ đo đạc đường xuống cùa đầu cuối di động tính đổi lần phađinh đa đường trưcmg hợp TDD Tuy nhiên cần lưu ý cách không cung cấp đầy đù thông tin điều kiện đường xuống Chẳng hạn tinh trạng nhiễu đầu cuối đưcmg xuống trạm gốc khác trường họp TDD 174 Giáo trinh Lộ trình phái triên ihơnịỉ tin di clơriịỉ lên 4G 5.3.5 Hành vi lưu luọng lập biểu Cần lưu ý tái hệ thống thấp giải thuật lập biểu khác khác (trường hợp chi hay số người sừ dụng cỏ số liệu đợi truyền dẫn trạm gốc thời điểm lập biéu) Các khác biệt chi rõ rệt tái cao Tuy nhiên không chi lải mà ca hành vi lưu lượng ảnh hường lên hoạt động tổng thê cùa lập biểu Như nói trên, lập biếu phụ thuộc kênh tìm cách khai thác thay đổi ngắn hạn chất lượng vô tuyến Nói cách tơng qt, mức độ cơng hàng dài hạn định chất lưtmg kênh cần tính đến thiết kế lập biếu Tuy nhiên áp đật công bàng cao thông lượng giám, nên cần phải cân nhắc công bàng thơng iượng Trong q trình cân nhắc này, điều quan phải xét đến đặc tính lưu lượng ánh hướng lớn lên việc cân nhắc thông lượng hệ thống chất lượng dịch vụ Đe minh họa ta xét ba lập biếu đường xuống khác nhau: Bộ lập biểu quay vòng (RR: Round-Robin), điều kiện kênh khơng xét Bộ lập biểu công bàng tý lệ (PR: Proportional F^'air) thay đối ngắn hạn khai thác trì tốc độ số liệu trung bình dài hạn nPirài dụng Bộ lập biếu Max-C7I, dó người sứ dụng có chất lưỊTng kênh tức thời tốt lập biểu Đối với kịch đệm đầy ln có số liệu sẵn sàng BS cho tất đầu cuối ô, lập biểu Max-C71 sè dẫn đến người sứ dụng biên khơng có chi có thơng lượng rấl thấp Lý chiến lược ban cua lập biều Max-C/1 tấl cá tài nguyên cấp phát cho đầu cuối có chất lượng kênh đảm bào tốc độ sổ liệu cao Rất không người sử dụng biên có điều kiện kênh tốt hưn Chưcrng 5: Lập hiêu (hích ứng đường truyền 175 người sứ dụng lâm ô (trừ trường hợp xảy phađinh sâu tâm ô) hiểm không bao giị người sứ dụng biên lập biêu Trái lại lập biểu công tỷ lệ đảm bảo mức độ công bàng định bàng cách chọn lựa người sừ dụng dê lập biêu họ đam báo tốc độ số liộvi cao tương đổi so với tốc độ số liệu trung binh Vì có xu người sử dụng lập biểu theo đinh phađinh cúa họ không theo chất lượng tuyệt đối Vi cà người sứ dụng biên ô lập biêu điều đảm bảo công bàng (ở mức độ định) người sứ dụng Đối với trường hợp số liệu gói mang tính cụm (bùng nồ), tình trạng khác hẳn Trong trường hợp này, đệm người sử dụng có hạn nhiều trường hợp chí rỗng Chẳng hạn trang web có kích thước định sau phát trang web này, không số liệu để phát đến đầu cuối liên quan người sử dụng ẩn phím yêu cầu trang Trong trường hợp lập biếu Max-C/1 đám bao mức độ công định Sau đệm cùa người sứ dụng có C/1 cao rồng, người sứ dụng khác có đệm khơng rồng có C/1 cao lập biếu tiếp tục Nguyên nhân khác đệm đầy lưu lượng trình duyệt web minh họa hình 5.4 Bộ lập biểu ly lệ cơng Dằng có hiệu cà hai trường hcrp Rõ ràng mức độ cơng tính chất lưu lượng đem lại phụ thuộc nhiều vào lưu lượng thực tế; mạng thực tế khơng nên đưa số giá thiết định cho thiết kế mẫu lưu lượng khác với giả thiết Vì chi dựa tính chất lưu lượng cơng bàng khơng có chiến lược tốt, phân tích nhấn mạnh ràng cần thiết kế lập biểu không chi riêng cho trường hợp đệm đầy Giáo írình Lộ trình phát ỉriên thón^ tin di động 3CỈ lên 4G 176 Bộ đ ệ m đ ây D uyệt w eb >vr RR Max-C/I 5> cDX ) i I I I I I ? c •5 o LL Q o Thông iượng người sử dụng a) Đối vđi cảc đệm dầy b) Đối vđi mơ hình lưu iượng duyệt web CDF: Comutative Distribution Punction; hàm phân bố tich lũy Hình 5.4 M inh họa hành vi cúa chiến lược lập biêu khác 5.4 CÁC S ĐÒ PHÁT LẠI TIÊN TIÉN Do thay đổi chất lượng tín hiệu thu, truyền dẫn kênh khơng dây bị mắc lồi mức độ định chống lại ảnh hưởng cùa thay đổi bàng cách sử dụng thích ứng đường truyền xét Tuy nhiên loại bỏ thay đổi dự báo cùa nhiễu tạp âm Vì hầu hết hệ thống thơng tin khơng dây sử dụng mã hóa sừa lỗi trước (FEC) Nguyên lý sở mã sứa lồi trước đưa bit dư vào tín hiệu cần phát Điều đạt bàng cách cộng bit chằn lẻ vào bit thông tin trước Iruyền dần Các bit chẵn lẻ tính tốn từ bil thông tin tùy theo cấu trúc mã hỏa sử dụng Vì số bit phát kênh lớn sổ bit thông tin gốc lượng dư đưa vào tín hiệu phát Chưcmịỉ, 5: Lập hiêu, thích ứnịỉ đường truyên 177 Một cách khác để xừ lý lỗi truyền dẫn sử dụng yêu cầu phát lại tự động (ARQ: Automatic Repeat Request) Trong sơ đồ ARQ, máy thu sứ dụng mã phát lỗi, thường CRC (Cyclic Redundance Check: kiếm tra vịng dư) để phát xem gói thu có bị mẮc lồi hay khơne Nếu khơng phát lỗi gói sổ liệu thu, số liệu thu thông báo không mắc lỗi máy thu thông báo điều cho máy phát bàng cách phát công nhận (ACK) Trái lại lỗi bị phát máv Ihii loại bỏ số liệu thu thông báo cho máy bàng cách gứi phủ nhận (NAK) Đáp lại NAK, máy phát lại thông tin giống gửi Hầu hết hệ thống thông tin đại kê cá WCDMA cdma2000 sứ dụng kết hợp mã hóa sứa lồi trước ARỌ, kết hợp gọi ARQ lai ghép (HARQ) HARQ sứ dụng mã sửa lồi trước đẩ hiệu chỉnh tập cùa tẩt lỗi dựa phát lỗi để phát lỗi sửa Các gói số liệu thu lỗi bị loại bỏ máy thu yêu cầu phát lại gói hỏng liầu hết sơ đồ HARQ sừ dụng mã CRC để phát lồi, mã Turbo xoắn để sửa ỉồi nguyên tắc sử dụng mâ sửa lồi hiệu chinh lỗi ss YÊII CÀU PHÁT LẠI TỤI ĐỘNG LAI GHÉP VỚI KẾT HỢP MỀM Hoạt động HARỌ mô tà thực xóa gói bị lỗi yêu cầu phát lại chúng Tuy nhiên giải mã gói này, tín hiệu thu vần chứa thông tin thông tin xóa gỏi thu mẳc lỗi Nhược điểm khắc phục bàng cách sứ dụng HARỌ với kết hợp mềm Trong sơ đồ HARỌ với kết hợp mềm, gói mắc lỗi lưu lại nhớ đệm sau kết hợp với gói phát lại để nhận gói tin cậy gói thành phần Giải mã sửa lồi thực tín hiệu kết hợp Nếu giải mà thất bại (CRC sử dụng để phát điều này), phát lại yêu cầu Giáo trình Lộ trình phủi triên thông tin di độnịi 3Ơ lên 4G 178 Theo quy định, phát lại sơ đồ HARỌ phai thẻ tập bit thòng tin truyền dẫn gốc Tuy nhiên tập bit mã hóa phát mồi lần phát lại có thé lựa chọn theo cách khác chừng chúng cịn tập bit thơng tin Vì HARQ với kết hợp mềm chia thành loại săn bất (Chase Combining) phần dư tăng (Incremental Redundancy) phụ thuộc vào việc có địi hỏi phát lại tương tự lần phát ban đầu hay khơng (hay chí phát phần dư tăng) Kết hợp săn bắt thực với việc phát lại tập bit mã hỏa giống lần truyền Sau lần phát lại máy thu sử dụng kết hợp tỷ lệ cực kết hợp bit thu với bit lần truyền dẫn trước tín hiệu sau kết hợp đưa đến giải mã Vì phát lại lần phát nên coi phát lại với kết hợp sân bẳt dạng mã hóa lặp Vi khơng có phần dư phát Kết hợp săn bẳt không cho thêm độ lợi mã hỏa mà chi tăng tỷ số E|/N() tích lũy cho mồi lần phát lại (xem hình 5.5) lCác bit thơng tinị Các bít ' - * Chèn CRC mâ hóa V V Mâ hốa sửa lỗi tỷ lệ 3/4 Các bit phất Phát tầr? đầu ^ Nâng lượng tich lOy Ty ma tỏng hợp Phát lầ^ hai 2Eb r»3/4 r=3/4 Phât lẨn ba ^ Phát lin bổn V Ẽ r"‘ r=3/4 r=3/4 Hình 5.5 Ví dụ kết hợp săn hắt Với kết hợp p h ầ n d tăng (JR), mồi Ịần phát lại không giống lần phát Thay vào đó, nhiều tập bit mã hóa thành ỉập mồi tập thể tập bit thông tin Mồi cần phát lại, phát lại sừ dụng tập bit mã hóa khác với lần phát trước Máy thu kết hợp phát lại với lần % C'hươfìị^ 5: Lập hicii ihích ihĩịỉ đường truvérì 179 phát trưức gói Vì phát lại có the chứa bit chẵn lổ bố sung không cỏ lần phát lại trước nên tý lộ mã tống hợp giam sau mồi lần phát lại Ngoài mồi phát lại không thiết phai chứa số bit mã hóa phát gổc tồng quát sơ đồ điều chế có Ihế khác cho lần phát lại khác Vì thể coi kết hợp phần dư tăng tống quát hóa cúa kết hợp săn bẳt hay ngirợc lại kết hợp săn bắt trường hợp đặc biệt kết hợp phần dư lăng Thôna thưcmg kếl hợp phần dư tãng xây dựng mã tý lệ thấp phiên bàn dư khác lạo bàng cách chích bó số bil đầu cua mã hóa Trong lần phát đầu chi số có hạn bit mã hoá phát vi tý lệ mã cao Trong lần phát lại bil mã hóa bơ sung phát Chăng hạn gia thiết ràng mã CC7 sở có t ỷ l ệ mã / (cứ b i t thông tin t h ì có ba b i t mã hóa) I rong lần phát đầu phần ba số bil mã hóa phát tỷ lệ mã 3/4 (hình 5.6) Trong trưcmg hợp giai mã bị lỗi có yêu cầu phát lại tiếp theo, bit mã hóa bổ sung phát dẫn đến tỷ lệ mã tổng hợp 3/8 Sau lần phát lại thứ hai tỷ lệ mã tống hợp 1/4 Trong trường hợp phát lại nhiều hưn hai lần bit mã hóa phát lặp lại vi tỷ lệ mã 1/4 1Các bít thông tin Các bit đươc^ Chèn CRC, n M ỗ h ó a Ù a lỗ ì lý lộ 1/4 Ạ ^ Các bit dược phát Phiên bán dư Phát lln đâu y /////.m Ê Ê Ê Ê Ê Ê ^ m L Phiên đư Phién bán dư P háriân hai o i'/ y /ỵ A Ĩ^ ỵ ỵ /^ m TUãXmmXầ Năng lượng tích lùy Eb 2Eb Tỳ ỉệ mâ tống hỢp r=3/4 r=3/8 Phát iSn ba P hátìân bỗn