Bằng các thủ tục tìm kiếm di động cơ bản được mô tả trong mục 3.2.1, một thiết bị đầu cuối đồng bộ đến một tế bào, nhận được định dạng lớp vật lý của tế bào, và phát hiện thời gian khung tế bào. Một khi điều này đã đạt được, các thiết bị đầu cuối có để có được các thông tin hệ thống tế bào. Đây là thông tin được liên tục phát sóng của mạng và cần được thu bởi thiết bị đầu cuối để có thể truy cập và, hoạt động đúng trong mạng và trong một tế bào cụ thể. Các thông tin hệ thống bao gồm, trong số những thứ khác, thông tin về băng thông đường lên/đường xuống, cấu hình đường lên/đường xuống trong trường hợp của TDD, các thông số chi tiết liên quan đến truyền truy cập ngẫu nhiên và điều khiển công suất đường lên, v.v…
Trong LTE, hệ thống thông tin được cung cấp bởi hai cơ chế khác nhau dựa trên hai kênh truyền tải khác nhau:
Học viên thực hiện: Vũ Huy Cƣờng 95 - Một số lượng hạn chế thông tin hệ thống, tương ứng với cái gọi là khối thông tin chủ ( Master-Information - Block (MIB)), được truyền bằng cách sử dụng BCH.
- Các phần chính của thông tin hệ thống, tương ứng với nhau được gọi là các khối thông tin hệ thống (System – Information - Blocks (SIBs)), được truyền qua kênh chia sẻ đường xuống (DL-SCH).
Cần lưu ý rằng thông tin hệ thống trong cả MIB và các SIB tương ứng với các kênh logic BCCH. Như vậy, BCCH có thể được ánh xạ tới cả BCH và DL-SCH tùy thuộc vào các thông tin chính xác BCCH.
3.2.2.1 Truyền dẫn MIB và BCH
Như đã đề cập ở trên, truyền MIB dùng BCH bao gồm một số lượng rất hạn chế về thông tin hệ thống, chủ yếu là các thông tin mà hoàn toàn cần thiết cho một thiết bị đầu cuối để có thể đọc các thông tin hệ thống còn cung cấp sử dụng DL-SCH. Cụ thể hơn, MIB bao gồm các thông tin sau:
- Thông tin về băng thông tế bào đường xuống. Bốn bit có sẵn trong MIB để biểu thị cho băng thông đường xuống. Như vậy, lên đến 16 băng thông khác nhau, được đo bằng số lượng các khối nguồn, có thể được định nghĩa cho mỗi băng tần.
- Thông tin về cấu hình PHICH của tế bào. Thiết bị đầu cuối phải biết cấu hình PHICH để có thể nhận được sự kiểm soát tín hiệu L1 / L2 trên PDCCH đó, lần lượt, là cần thiết để nhận được DL-SCH. Do đó, thông tin về cấu hình PHICH (ba bit) được bao gồm trong MIB, chuyển tải bằng BCH, mà có thể được tiếp nhận và giải mã mà không nhận được bất kỳ PDCCH.
- Số khung hệ thống (SFN) hay đúng hơn là tất cả các bit ngoại trừ hai bit quan trọng nhất của SFN có trong MIB. Như được mô tả dưới đây, các thiết bị đầu cuối có thể gián tiếp có được hai bit quan trọng nhất của SFN từ việc giải mã BCH.
Xử lý lớp vật lý BCH, chẳng hạn như mã hóa kênh và lập bản đồ nguồn, khác khá nhiều so với mức tương ứng xử lý và lập bản đồ cho DL-SCH.
Học viên thực hiện: Vũ Huy Cƣờng 96 Như có thể thấy trong hình 3.11, một khối vận chuyển BCH, tương ứng với MIB, được truyền mỗi 40 ms. Thời gian nghỉ truyền của BCH (BCH Transmissions Time Interval (TTI)) do đó bằng 40 ms.
BCH dựa trên một CRC 16-bit, tương phản với một CRC 24-bit được sử dụng cho tất cả các kênh vận chuyển đường xuống khác. Lý do cho CRC BCH ngắn hơn là để giảm chi phí tương đối CRC, có kích thước vận chuyển khối BCH rất nhỏ.
Mã hóa kênh BCH được dựa trên cùng một tỷ lệ, 1/3 đuôi mã hóa chập được sử dụng cho các kênh điều khiển PDCCH. Lý do sử dụng mã hóa chập cho BCH, chứ không phải là mã Turbo sử dụng cho tất cả các kênh vận chuyển khác, là kích thước nhỏ của khối vận chuyển BCH. Với khối nhỏ như vậy, đuôi mã hóa thực sự tốt hơn mã hóa Turbo. Các mã hóa kênh được theo sau bởi tỷ lệ phù hợp, trong thực tế sự lặp lại của các bit được mã hóa, và xáo trộn cấp độ bit. Điều chế QPSK sau đó được áp dụng cho các khối vận chuyển BCH mã hóa và trao đổi.
Hình 3.11 Mã hóa kênh và lập bản đồ khung cho các kênh vận chuyển BCH. Truyền dẫn đa ăng-ten BCH được giới hạn để truyền đa dạng, SFBC trong trường hợp hai cổng ăng-ten và kết hợp SFBC / FSTD trong trường hợp của bốn cổng
Học viên thực hiện: Vũ Huy Cƣờng 97 ăng-ten. Trên thực tế, nếu hai cổng ăng-ten có sẵn trong tế bào, SFBC phải được sử dụng cho BCH. Tương tự như vậy, nếu bốn cổng ăng-ten có sẵn, kết hợp SFBC / FSTD phải được sử dụng. Do đó, phát hiện những gì chương trình truyền đa dạng được sử dụng cho BCH, một thiết bị đầu cuối có thể gián tiếp xác định số lượng các cổng ăng-ten di động cụ thể trong tế bào và cũng là chương trình truyền đa dạng sử dụng cho báo hiệu điều khiển L1 / L2.
Như thấy từ Hình 3.11, khối vận chuyển BCH mã hóa được ánh xạ tới các khung phụ của mỗi khung trong bốn khung hình liên tiếp. Tuy nhiên, như có thể thấy trong hình 3.12 và ngược lại với các kênh vận chuyển đường xuống khác, BCH không được ánh xạ trên cơ sở khối nguồn. Thay vào đó, BCH được truyền trong bốn biểu tượng OFDM của khe thứ hai của khung phụ 0 và chỉ trong vòng 72 sóng mang trung tâm. Như vậy, trong trường hợp của FDD, BCH theo sau ngay lập tức sau khi PSS và SSS trong khung phụ 0. Các yếu tố nguồn tương ứng sau đó không có sẵn để truyền DL-SCH.
Hình 3.12. Lập bản đồ nguồn chi tiết cho các kênh vận chuyển BCH.
Lý do cho việc hạn chế việc truyền BCH của 72 sóng mang trung tâm, không phụ thuộc vào băng thông tế bào, mà là một thiết bị đầu cuối có thể không biết băng thông tế bào đường xuống khi nhận BCH. Vì vậy, khi nhận BCH của một tế bào, các
Học viên thực hiện: Vũ Huy Cƣờng 98 thiết bị đầu cuối có thể giả định một băng thông tế bào bằng với băng thông đường xuống tối thiểu có thể có, khối sáu nguồn tương ứng với 72 sóng mang con. Từ giải mã MIB, các thiết bị đầu cuối được sau đó thông báo về băng thông tế bào đường xuống thực tế và có thể điều chỉnh băng thông nhận phù hợp.
Rõ ràng, tổng số các yếu tố nguồn mà mã hóa BCH được ánh xạ là rất lớn so với kích thước của khối vận chuyển BCH, nhằm mã hóa lặp lại nhiều hoặc tương đương, độ lợi xử lý lớn cho việc truyền tải BCH. Lợi xử lý lớn như vậy là cần thiết vì nó sẽ có thể nhận được một cách chính xác và giải mã BCH còn bởi thiết bị đầu cuối trong các tế bào lân cận, thiết bị nhận có tiềm năng rất thấp Tỷ lệ tín hiệu/nhiễu (SINR) khi giải mã BCH. Đồng thời, nhiều thiết bị đầu cuối sẽ nhận được BCH trong điều kiện kênh tốt hơn nhiều. Thiết bị đầu cuối như vậy thì không cần phải nhận được đầy đủ bốn khung phụ trên một khối vận chuyển BCH được truyền để đủ năng lượng để giải mã chính xác của khối vận tải. Thay vào đó, đã nhận được bởi chỉ một vài hoặc có lẽ chỉ có một khung phụ duy nhất, khối vận chuyển BCH có thể được giải mã.
Từ việc tìm kiếm tế bào ban đầu, các thiết bị đầu cuối chỉ tìm thấy thời gian khung tế bào. Vì vậy, khi nhận BCH, các thiết bị đầu cuối không biết đến bộ bốn khung phụ một khối vận chuyển BCH nào đó được ánh xạ. Thay vào đó, một thiết bị đầu cuối phải cố gắng để giải mã BCH tại bốn vị trí thời gian có thể. Tùy thuộc vào việc giải mã thành công, được chỉ định bởi một kiểm tra CRC chính xác, các thiết bị đầu cuối ngầm có thể xác định 40 ms thời gian hoặc tương đương, hai bit quan trọng nhất của SFN. Đây là lý do tại sao những thứ này không cần phải được bao gồm một cách rõ ràng trong MIB.
3.2.2.2. Khối thông tin hệ thống
Như đã đề cập, các MIB trên BCH chỉ bao gồm một phần rất hạn chế của các thông tin hệ thống. Các phần chính của hệ thống thông tin là thay vì đưa vào các khối thông tin hệ thống (System-Information-Blocks (SIB)) khác nhau được truyền để sử dụng cho DL-SCH. Sự hiện diện của thông tin hệ thống trên DL-SCH trong một khung phụ được chỉ định bởi việc truyền tải một PDCCH tương ứng đánh dấu bằng
Học viên thực hiện: Vũ Huy Cƣờng 99 một thông tin hệ thống đặc biệt RNTI (SI-RNTI). Tương tự như các PDCCH cung cấp các phân lập lịch để truyền DL-SCH "bình thường", PDCCH này cũng chỉ ra các định dạng truyền dẫn và nguồnvật lý (bộ các khối nguồn) được sử dụng cho việc truyền thông tin hệ thống.
LTE định nghĩa một số SIB khác nhau đặc trưng của các loại thông tin được bao gồm trong đó:
- SIB1 bao gồm các thông tin chủ yếu liên quan đến việc một thiết bị đầu cuối được phép ở lại tại tế bào. Điều này bao gồm thông tin về trạm tổng đài/trạm tổng đài của các tế bào, nếu có những hạn chế liên quan đến những gì người dùng có thể truy cập vào các tế bào,… SIB1 cũng bao gồm các thông tin về phân bổ các khung phụ của đường lên/ đường xuống và cấu hình của khung phụ đặc biệt trong các trường hợp của TDD. Cuối cùng, SIB1 bao gồm thông tin về các kế hoạch trong miền thời gian của các SIB còn lại (SIB2 và sau đó).
- SIB2 bao gồm thông tin mà thiết bị đầu cuối cần để có thể truy cập vào các tế bào. Điều này bao gồm thông tin về băng thông tế bào đường lên, các thông số truy cập ngẫu nhiên, và các thông số liên quan đến điều khiển công suất đường lên.
- SIB3 chủ yếu bao gồm các thông tin liên quan đến việc lựa chọn lại tế bào. - SIB4-SIB8 bao gồm thông tin về tế bào lân cận có liên quan, bao gồm cả thông tin liên quan đến các tế bào lân cận trên cùng sóng mang, các tế bào lân cận trên các sóng mang khác, và các tế bào không phải LTE (non-LTE) lân cận, như WCDMA / HSPA, GSM, và các tế bào CDMA2000.
- SIB9 chứa tên của eNodeB chủ nhà.
- SIB10-SIB12 chứa thông điệp cảnh báo công cộng, ví dụ như thông tin về động đất.
- SIB13 chứa các thông tin cần thiết cho việc tiếp nhận MBMS.
Không phải tất cả các SIB cần phải có mặt. Ví dụ, SIB9 là không phù hợp với một nút điều hành-triển khai và SIB13 là không cần thiết nếu MBMS không được cung cấp trong tế bào.
Học viên thực hiện: Vũ Huy Cƣờng 100 Tương tự như MIB, các SIB được phát sóng nhiều lần. Số lần phát sóng một SIB nhất định cần phải được truyền phụ thuộc vào tốc độ của thiết bị đầu cuối cần phải có được các thông tin hệ thống tương ứng khi đi vào tế bào. Nói chung, một SIB bậc thấp cần nhiều thời gian phán đoán hơn và do đó được truyền đi thường nhiều hơn so với một SIB bậc cao. SIB1 được truyền mỗi 80 ms, trong khi thời gian truyền dẫn cho SIB bậc cao hơn linh hoạt và có thể khác nhau cho các mạng khác nhau.
Các SIB đại diện cho các thông tin hệ thống cơ bản được truyền đi. Các SIB khác nhau sau đó được ánh xạ tới các thông điệp thông tin hệ thống khác nhau (SIs), tương ứng với các khối vận chuyển thực tế được truyền đi trên DL-SCH. SIB1 luôn ánh xạ, bởi chính nó, để được thông báo thông tin hệ thống SI-1, trong khi các SIB còn lại có thể được tích hợp khéo léo ghép vào các chủ đề SI cùng với những hạn chế sau đây:
- Các SIB ánh xạ tới cùng SI phải có thời gian truyền dẫn tương tự. Vì vậy, như một ví dụ, hai SIB với một khoảng thời gian truyền là 320 ms có thể được ánh xạ tới cùng SI, trong khi một SIB với một khoảng thời gian truyền là 160 ms phải được ánh xạ tới một SI khác nhau.
- Tổng số bit thông tin được ánh xạ tới một SI không được vượt quá những gì có thể để truyền tải trong một khối truyền tải.
Hình 3.13: Ví dụ về lập bản đồ của các SIB tới SIs.
Cần lưu ý rằng thời gian truyền dẫn cho một SIB có thể khác nhau trong các mạng khác nhau. Ví dụ, các nhà khai thác khác nhau có thể có những yêu cầu khác nhau liên quan đến giai đoạn khi các loại thông tin khác nhau xung quanh tế bào cần phải được truyền. Hơn nữa, số lượng lớn thông tin có thể lập thành một khối duy nhất
Học viên thực hiện: Vũ Huy Cƣờng 101 truyền dẫn phụ thuộc vào tình hình triển khai chính xác, chẳng hạn như băng thông tế bào, kích thước tế bào, ...
Vì vậy, nói chung, lập bản đồ SIB tới SI cho SIB ngoài SIB1 linh hoạt và có thể khác nhau đối với các mạng khác nhau hoặc thậm chí trong một mạng. Một ví dụ về lập bản đồ SIB-to-SI được minh họa trong hình 3.13. Trong trường hợp này, SIB2 được ánh xạ tới SI-2 với một khoảng thời gian truyền là 160 ms. SIB3 và SIB4 được ghép vào SI-3 với một khoảng thời gian truyền là 320 ms, trong khi SIB đòi hỏi một khoảng thời gian truyền là 320 ms, được ánh xạ tới một SI riêng (SI-4). Cuối cùng, SIB6, SIB7, và SIB8 được ghép vào SI-5 với một khoảng thời gian truyền là 640 ms. Thông tin về lập bản đồ SIB-to-SI chi tiết, cũng như thời gian truyền của SIS khác nhau, được cung cấp trong SIB1.
Về truyền dẫn chi tiết hơn về các thông điệp thông tin hệ thống khác nhau có sự khác biệt giữa việc truyền tải của SI-1, tương ứng với SIB1, và việc truyền các SIs còn lại.
Việc truyền tải SI-1 chỉ có một sự linh hoạt giới hạn. Cụ thể hơn, SI-1 luôn được truyền trong khung phụ 5. Tuy nhiên, băng thông hay nói chung là tập hợp các nguồn trên SI-1 được truyền, cũng như các khía cạnh khác của định dạng truyền dẫn, có thể thay đổi và được báo hiệu trên PDCCH liên quan.
Đối với SIs còn lại, lịch trình trên DL-SCH linh hoạt hơn đối với mỗi SI, về nguyên tắc, được truyền đi trong bất kỳ khung phụ trong cửa sổ thời gian với điểm khởi đầu và trong cả quá trình được xác định rõ. Điểm bắt đầu và thời gian của các cửa sổ thời gian của mỗi SI được cung cấp trong SIB-1. Cần lưu ý rằng một SI không cần phải được truyền trên khung phụ liên tiếp trong cửa sổ thời gian. Trong cửa sổ thời gian, sự hiện diện của thông tin hệ thống trong một khung phụ được chỉ định bởi các SI-RNTI trên PDCCH, mà còn cung cấp lịch trình miền tần số cũng như các thông số khác liên quan đến việc truyền thông tin hệ thống.
Các SIs khác nhau có những cửa sổ thời gian không chồng chéo nhau. Như vậy, một thiết bị đầu cuối biết những gì mà SI đang được nhận mà không cần bất kỳ nhận dạng cụ thể nào cho mỗi SI.
Học viên thực hiện: Vũ Huy Cƣờng 102 Trong trường hợp của một SI tương đối nhỏ và một băng thông hệ thống tương đối lớn, một khung phụ duy nhất có thể là đủ cho việc truyền tải của SI. Trong các trường hợp khác, nhiều khung phụ có thể cần thiết cho việc truyền tải một SI đơn. Trong trường hợp sau, thay vì phân chia mỗi SI vào khối đủ nhỏ thì lại chia riêng kênh được mã hóa và truyền đi trong các khung phụ riêng biệt, hoàn thiện SI là khi kênh được mã hóa và lập bản đồ cho nhiều khung phụ (không nhất thiết liên tiếp).