a. Mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA
2.3.1.2 Điểm truy nhập vô tuyến RAP (Radio Access Point):
Chức năng chính của RAP là thực hiện xử lý lớp 1 của giao diện vô tuyến (mã hóa kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ,…). Nó cũng thực hiện một phần khai thác quản lý tài nguyên vô tuyến nhƣ điều khiển công suất vòng trong.
Điểm truy nhập vô tuyến cũng tƣơng tự nhƣ Node B trong 3G, tuy nhiên có một số kỹ thuật mới nhằm làm tăng tốc độ đƣờng truyền, đó là:
Sử dụng Anten thông minh:
Anten thông minh là một thành phần không thể thiếu đƣợc trong mạng 4G. Một hệ thống anten thông minh là sự kết hợp của nhiều phần tử anten với một khả năng xử lý tín hiệu để tự động tối ƣu mẫu thu và bức xạ của nó dựa vào sự hồi đáp của môi trƣờng tính hiệu. Hệ thống 3.5G dùng Truy nhập gói đƣờng xuống tốc độ cao (HSDPA – High Speed Downlink Packet Access) dựa trên công nghệ giao diện vô tuyến W-CDMA dự định cung cấp tốc độ lên đến 10 Mbps bằng cách sử dụng
42
hiệu quả hơn phổ tần số 3G hiện hành. Hệ thống 4G sẽ dùng một phổ tần khác (có thể là 40 hoặc 60 GHz) và có thể cung cấp lên đến 100 Mbps cho tế bào WAN và đến 1 Gbps đối với truy suất không dây nội bộ.
Mục đích của hệ thống anten thông minh là để làm tăng chất lƣợng tín hiệu của hệ thống vô tuyến bằng cách truyền tập trung các tín hiệu vô tuyến trong khi tăng dung lƣợng bằng cách tăng việc dùng lại tần số. Bảng sau sẽ liệt kê các đặc tính và lợi ích của một hệ thống anten thông minh.
Đặc tính Lợi ích
Độ lợi tín hiệu: Tín hiệu ngỏ vào từ
nhiều anten đƣợc kết hợp lại để tối ƣu công suất có sẵn nhằm thiết lập mức vùng phủ đã cho.
Vùng phủ tốt hơn: Việc tập trung năng
lƣợng gửi ra trong một tế bào sẽ làm tăng vùng phủ của trạm gốc. Các yêu cầu công suất tiêu thụ thấp hơn dẫn đến thời gian dùng pin lâu hơn và kích thƣớc handset sẽ nhỏ hỏn
Sự loại bỏ nhiễu: Antenna pattern có
thể đƣợc tạo ra do các nguồn nhiễu đồng kênh, việc cải thiện tỷ số tín hiệu trên nhiễu của tín hiệu thu đƣợc.
Tăng dung lượng:Việc điều khiển chất
lƣợng các null tín hiệu chính xác và giảm nhiễu kết hợp với việc sử dụng lại tần số sẽ làm tăng dung lƣợng mạng. Kỹ thuật thích nghi (nhƣ là đa truy cập phân chia theo không gian) hổ trợ việc
sử dụng lại tần số trong cùng một tế bào.
Phân tập không gian: Thông tin đƣợc
tập hợp từ mảng anten đƣợc dùng để tối thiểu fading và các tác động của truyền đa đƣờng không mong muốn.
Loại bỏ đa đường: Có thể giảm tác
động trải trể của kênh, cho phép truyền tốc độ bit cao hơn mà không cần dùng bộ cân bằng.
Hiệu quả công suất: kết hợp các ngỏ
vào đến nhiều thiết bị để tối ƣu tăng ích xử lý có sẳn trên đƣờng xuống.
Chi phí giảm: Chi phí khuyếch đại công
suất, công suất tiêu thụ giảm và độ tin cậy cao hơn.
43
Một trong những kĩ thuật thích ứng liên kết sẽ đƣợc đề cập đến gọi là điều chế và mã hóa thích ứng (AMC – Adaptation and Modulation Coding). Với kĩ thuật AMC, điều chế và tỉ lệ mã hóa đƣợc thích ứng một cách liên tục và chất lƣợng kênh thay cho việc điều chỉnh công suất. Truyền dẫn sử dụng nhiều mã Walsh cũng đƣợc sử dụng trong quá trình thích ứng liên kết. Sự kết hợp của hai kỹ thuật thích ứng liên kết trên đã thay thế hoàn toàn kỹ thuật hệ số trải phổ biến thiên của truyền dẫn vô tuyến tốc độ cao.
Ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM: Tín hiệu gửi đi đƣợc chia thành
các sóng mang nhỏ, trên mỗi sóng mang đó tín hiệu là “băng hẹp” và vì vậy tránh đƣợc hiệu ứng đa đƣờng, tạo nên một khoảng bảo vệ chèn vào giữa mỗi tín hiệu OMDF. OFDM cũng tạo nên một độ lợi về phân tập tần số, cải thiện hiệu năng của lớp vật lý. Nó cũng tƣơng thích với những công nghệ mở rộng nâng cao khác, nhƣ là các anten thông minh và MIMO. Điều này không chỉ tạo nên lợi ích rõ ràng cho thực thi lớp vật lý, mà còn hợp nhất việc cải thiện hiệu năng lớp 2 nhờ việc đƣa ra thêm một mức độ tự do.
Hình 2.7. Nguyên lý OFDM
MIMO: MIMO sử dụng ghép kênh tín hiệu giữa rất nhiều các anten phát và thời gian hay tần số. Nó kết hợp với OFDM xử lý các tín hiệu thời gian độc lập ngay khi dạng sóng OFDM đƣợc thiết kế chính xác cho kênh. Sự kết hợp giữa OFDM và MIMO giúp cho việc xử lý đơn giản hơn, hiệu quả thu phát cao.
Ngoài ra lớp thâm nhập dịch vụ còn sử dụng thêm một số kỹ thuật khác nhƣ kỹ thuật SDR,… để tăng thêm tính thích nghi cho UE trong môi trƣờng mạng tích hợp chung.
44
Bộ điều khiển truy nhập vô tuyến (RAC: Radio Access Controller):
Bộ điều khiển truy nhập vô tuyến (RAC) là phần tử điều khiển của lớp truy nhập vô tuyến. Chức năng RNC dùng để điều khiển lƣu lƣợng và quản lý tài nguyên vô tuyến của lớp thâm nhập vô tuyến.
Đối với một UE thì RAC thực hiện kết cuối cả đƣờng nối Iu để truyền số liệu ngƣời sử dụng và cả báo hiệu tƣơng ứng từ/tới mạng lõi. RAC cũng kết cuối báo hiệu điều khiển tài nguyên vô tuyến, xử lý số liệu lớp đoạn nối số liệu từ/tới giao diện vô tuyến. Các thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến nhƣ sắp xếp các thông số vật mang thâm nhập vô tuyến với các thông số kênh truyền tải giao diện vô tuyến.
Chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến: RRM (Radio Resources Management) là một tập hợp các thuật toán đƣợc sử dụng để đảm bảo sự ổn định của đƣờng truyền vô tuyến và QoS của kết nối vô tuyến bằng cách chia sẻ và quản lý tài nguyên vô tuyến một cách có hiệu quả.
Trong 4G, thêm một số kỹ năng mới nhƣ yêu cầu phát lại tự động nhanh (HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request), lập lịch nhanh, thời gian phát truyền dẫn ngắn (TTI: Transmission Time Interval). Hai tính năng quan trọng nhất của công nghệ WCDMA nhƣ điều khiển công suất vòng kín và hệ số trải phổ biến thiên không còn đƣợc sử dụng.