Một cấu trúc khung chung được định nghĩa cho cả hai chế độ FDD và TDD của E-UTRAN còn được gọi là cấu trúc khung kiểu 1. Ngoài ra, đối với LTE hoạt động với TDD còn có cấu trúc khung kiểu 2. Cấu trúc này được thiết kế cho đồng tồn tại với các hệ thống được xây dựng trên cơ sở 3GPP TD- SCDMA. Nhưng ở đây ta chỉ xét cấu trúc khung kiểu 1 [2].
Đối với kiểu cấu trúc khung kiểu 1, cấu trúc miền thời gian mức cao cho truyến dẫn LTE với mỗi khung vô tuyến dài Tf =10ms bao gồm 10 khung con (khung phụ) dài bằng nhau Tsubframe= 1ms, mỗi khung con gồm 2 khe dài bằng nhau Tslot = 0,5ms. Ta có thể biểu diễn các khoảng thời gian khác nhau trong quy định truy nhập vô tuyến LTE là các bội số của một đơn vị thời gian gốc Ts (Ts là thể hiện của đơn vị thời gian gốc tương ứng với tần số là 30,72MHz). Các đoạn thời gian được biểu diễn trên hình 2.7 với Tf = 307200
Ts và Tsubframe = 30720 Ts.
Hình 2.7. Cấu trúc khung miền thời gian LTE [2]
Trong hình 2.8 thể hiện cấu trúc của lưới tài nguyên đường xuống cho cả FDD và TDD. Các sóng mang con trong LTE có một khoảng cách cố định f = 15kHz trong miền tần số, 12 sóng mang con hình thành một khối tài nguyên. Kích thước khối tài nguyên là như nhau với tất cả các băng thông. Số lượng các khối tài nguyên ứng với băng thông được liệt kê như trong bảng 2.1
Bảng 2.1. Số lượng các khối tài nguyên cho băng thông LTE khác nhau FDD và TDD
Băng thông kênh
(MHz) 1,4 3 5 10 15 20 Số lượng các khối
tài nguyên 6 15 25 50 75 100
Hình 2.8. Lưới tài nguyên đường xuống [6]
Với mỗi ký hiệu OFDM, một tiền tố vòng (CP) được nối thêm như là khoảng thời gian bảo vệ. Một khe đường xuống bao gồm 6 hoặc 7 ký hiệu OFDM, điều này tùy thuộc vào tiền tố vòng bình thường hay mở rộng [6].
Trong một sóng mang con, các khung con khác nhau của một khung có thể được sử dụng hoặc cho đường xuống hoặc cho đường lên. Như trên hình 2.9a, trong trường hợp FDD (khai thác trong phổ kép), tất cả các khung con của một sóng mang con hoặc sử dụng cho truyền dẫn đường xuống (sóng mang con đường xuống) hoặc cho truyền dẫn đường lên (sóng mang con đường lên). Trong trường hợp khai thác TDD trong phổ tần đơn (hình 2.9b), khung con thứ nhất và thứ 6 của mỗi khung (tức là khung con 0 và khung con 5) luôn luôn được ấn định cho truyền dẫn đường xuống, trong khi đó các khung con còn lại được ấn định linh hoạt cho cả đường xuống và đường lên. Lý do quy định khung con đầu tiên và khung con thứ sáu cho đường xuống là vì các khung con này chứa các tín hiệu đồng bộ LTE. Các tín hiệu đông bộ được phát triển trên đường xuống của mỗi ô và được sử dụng cho tìm ô lần đầu cũng như để tìm ô lân cận [2].
Hình 2.9. Ví dụ về xác định các khung con đương xuống/ đường lên trong trường hợp FDD (a) và TDD (b) [2]
Việc xác định các khung con trong trường hợp TDD cho phép xác định linh hoạt các khối lượng tài nguyên khác nhau (tỷ lệ tài nguyên) cho đường xuống và cho đường lên như trong hình 2.9. Vì cần xác định khung con như
nhau cho các ô lân cận để tránh nhiễu giữa truyền dẫn đường xuống và đường lên giữa các ô, nên không thể thay đổi động xác định tỷ lệ tài nguyên đường xuống và đường lên. Tuy nhiên có thể thay đổi tỷ lệ này chậm hơn, chẳng hạn để thích ứng các đặc tính lưu lượng khác nhau (các thay đổi lưu lượng đường xuống/ đường lên).
Đối với đường xuống LTE, khoảng cách giữa các sóng mang được chọn với ∆f = 15kHz. Với thực hiện máy phát/máy thu dựa trên FFT , tần số lấy mẫu tương ứng sẽ là fs = 1500.N, trong đó N là kích thước FFT. Vì thế đơn vị thời gian Ts có thể coi là thời gian lấy mẫu của thực hiện máy phát/ máy thu dựa trên FFT với NFFT = 2048.
Tần số lấy mẫu: fs = ∆f.NFFT = 15000.2048 = 30,72MHz (2.7) Trong thực tế, một thực hiện máy phát/máy thu với N=2048 và tần số lý mẫu fs = 30,72MHz sẽ thích hợp cho các băng thông LTE rộng hơn có giá trị 15MHz và cao hơn. Tuy nhiên đối với những băng thông truyền dẫn nhỏ hơn, thì tần số lấy mẫu nhỏ hơn nên kích thước NFFT phải nhỏ hơn [2].
Ví dụ: Đối với truyền dẫn băng thông 5MHz, kích thước NFFT = 512 và tần số lấy mẫu tương ứng là :
fs = 512x15 = 7,68MHz (2.8)
Hình 2.10. Cấu trúc miền tần số đường xuống LTE [2]
Như được minh họa ở trong hình 2.10, trong miền tần số các sóng mang phụ đường xuống còn được nhóm tập hợp lại vào trong các khối tài nguyên tương ứng với mỗi khối bao gồm 12 sóng mang phụ, và với băng
thông khối tài nguyên chuẩn 180kHz. Ngoài ra sóng mang con DC (một chiều) tại tâm của phổ đường xuống sẽ không được sử dụng. Sỡ dĩ không được sử dụng sóng mang con DC là vì nó có thể trùng với tần số của bộ dao động nội tại máy phát trạm gốc và máy thu đầu cuối di động. Hậu quả là có thể bị nhiễu cao do rò bộ dao động nội.
Tổng số các sóng mang con trên một sóng mang đường xuống, kể cả sóng mang con DC, vì thế sẽ bằng NSC = 12NRB +1, trong đó NRB là số lượng các khối tài nguyên. Trong LTE cho phép đường xuống có số lượng khối tài nguyên trong dải từ 6 đến 100 khối tài nguyên. Tương ứng với băng thông truyền dẫn trong dải từ 1MHz đến 20MHz. Điều này đảm bảo tính linh hoạt băng thông/ phổ của LTE rất cao. Tuy nhiên các yêu cầu tần số vô tuyến của LTE chỉ được đặc tả cho tập có hạn các băng thông tương ứng với tập có hạn các khối tài nguyên NRB [2].
Hình 2.11. Cấu trúc khung con và khe đường xuống [2] Trong đó TCP = 160.Ts ≈ 5,2μs ( ký hiệu OFDM thứ nhất)
144.Ts ≈ 4,7 μs (các ký hiệu OFDM còn lại) TCP-e = 512Ts ≈ 16,7 μs
Trên hình 2.11 cho thấy cấu trúc miền thời gian đối với truyền dẫn đường xuống của LTE. Mỗi khung con dài 1ms gồm hai khe đồng kích thước
có độ dài Tslot = 0,5ms (15360.Ts). Mỗi khe gồm một số ký hiệu OFDM. Một khung bao gồm hai khe đồng kích thước. Mỗi khe gồm 6 hoặc 7 ký hiệu OFDM trong trường hợp CP bình thường và trong trường hợp CP mở rộng
Như đã biết, khoảng cách giữa các sóng mang con ∆f =15kHz tương ứng với thời gian hiệu dụng của ký hiệu TFFT = 1/ ∆f ≈ 66,7 μs (2048.Ts). Theo đó tổng thời gian hiệu dụng của ký hiệu OFDM lúc này sẽ là tổng thời gian hiệu dụng của ký hiệu và độ dài tiền tố chu trình TCP. Như trên hình 2.11, LTE xác định hai độ dài CP, CP bình thường và CP mở rộng cho các trường hợp sáu hoặc bảy ký hiệu OFDM trên một khe. Các độ dài chính xác của CP được trình bày theo đơn vị thời gian cơ sở Ts và được cho trên hình 2.11. Cần lưu ý rằng, trong trường hợp CP bình thường, độ dài CP cho ký hiệu OFDM đầu tiên của một khe thì lớn hơn một chút, so với độ dài CP của các ký hiệu OFDM còn lại. Lý do là để lấp đầy khe 0,5ms khi số lượng đơn vị thời gian Ts
trên một khe (15360) không chia hết cho 7 [2].
Khi xem xét cấu trúc miền thời gian đường xuống, các khối tài nguyên được đề cập ở trên bao gồm 12 sóng mang phụ trong suốt một khe thời gian 0,5ms, vì vậy mỗi tài nguyên bao gồm: 12x7 = 84 phần tử trong trường hợp tiền tố chu trình bình thường và 12x6 = 72 trong trường hợp tiền tố chu trình mở rộng. Có nghĩa là trong trường hợp tiền tố chu trình bình thường gồm 7 ký hiệu OFDM trong một khe tương ứng với 84 phần tử tài nguyên.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});