UE sẽ có được các thông tin PDCCH về sự phân bổ tài nguyên cho cảđường lên và đường xuống mà UE có thể sử dụng.DCI được ánh xạ trên kênh PDCCH có các khuôn dạng khác nhau phụ thuộc vào kích cỡ DCI được truyền đi sử dụng một hoặc nhiều các thành tố kênh điều khiển (Control Channel Element-CCE). Một
CCE bằng 9 nhóm thành tố tài nguyên.Mỗi nhóm lại bao gồm 4 thành tố tài nguyên. Các khuôn dạng khác nhau được chỉ ra trong bảng 4.1
Bảng 4. 1 Các định dạng PDCCH và kích thước của chúng
UE sẽ nghe một tập các kênh PDCCH và cố gắng giải mã chúng (kiểm tra tất cả
các khuôn dạng) trong tất cả các khung con ngoại trừ trong khoảng thời gian chếđộ
DRX được cấu hình.Một tập các kênh PDCCH theo dõi có thể lên đến 6 kênh.Phụ
thuộc vào các thông số của mạng, một vài kênh PDCCH còn được gọi là các kênh chung PDCCH và có thể bao gồm các thông tin điều khiển công suất.
DCI được ánh xạ vào kênh PDCCH theo 4 định dạng khác nhau và có thể có những thay đổi khác nhau trong từng định dạng.Nó có thể cung cấp các thông tin
điều khiển trong các trường hợp sau:
• Thông tin phân bổ PUSCH (định dạng DCI 0)
• Thông tin PDSCH với một từ mã (định dạng DCI 1 và các biến thể của nó)
• Thông tin PDSCH với hai từ mã (định dạng DCI 2 và các biến thể của nó)
• Thông tin điều khiển công suất đường lên (định dạng DCI 3 và các biến thể
của nó)
Kênh PDCCH bao gồm các thông tin liên quan đến PDSCH thường được gọi như sự ấn định đường xuống.Các thông tin sau đây được mang trên sự ấn định
đường xuống khi cung cấp thông tin phân bổ tài nguyên đường xuống liên quan đến PDSCH:
• Thông tin về phân bổ khối dữ liệu.Nó chỉ rõ vị trí của các tài nguyên được phân bổ cho người sử dụng trong miền khối tài nguyên
• Sơ đồ mã hóa và điều chế sử dụng cho dữ liệu đường xuống.Dùng 5 bit tín hiệu để chỉ rõ phương thức điều chế và kích thước khối vận chuyển. Dựa trên các thông số này và số lượng các khối tài nguyên được phân bổ mà tỉ lệ mã hóa được quyết định.
• Số lượng quá trình HARQ cần được báo hiệu khi truyền lại HARQ từ eNodeB theo quan điểm không đồng bộ và việc truyền chính xác tức thời được đẩy lên chức năng định trình ở eNodeB. Không có số quá trình HARQ UE có thể bị
rối giữa các quá trình xử lý khác nhau và có thể kết hợp sai dữ liệu.Nó cũng ngăn chặn lỗi đường truyền nếu tín hiệu điều khiển bị mất trong một TTI.Số
lượng các quá trình HARQ cốđịnh là 8 cho cảđường lên và đường xuống
• Bộ chỉ báo dữ liệu mới thông báo dữ liệu được truyền đi có phải là truyền lại hay là không
• Sự dư thừa phiên bản là một thông số HARQ được dùng với chế độ dư thừa gia tăng để cho các phiên bản truyền lại được sử dụng
• Các lệnh điều khiển công suất cho kênh PUCCH và PDCCH. Lệnh điều khiển công suất bao gồm 2 bit và nó được sử dụng cho 2 bước tăng hay giảm điểu chỉnh công suất
Thêm vào đó khi có sử dụng kĩ thuật MIMO thì các thành tố báo hiệu riêng biệt cho MIMO cũng được thêm vào
Kênh PDCCH bao gồm các thông tin liên quan đến PUSCH cũng đươc biết
đến như cho phép truy nhập đường lên.Các thông tin sau đây được mang bởi sự
cho phép đường lên:
• Cờ nhảy, sự ấn định khối tài nguyên và phân bổ tài nguyên nhảy.Số bit được sử dụng cho mục đích này phụ thuộc vào băng thông được sử dụng.Sự phân bổ tài nguyên đường lên là liên tục và nó được báo hiệu bằng cách chỉ rõ khối tài nguyên bắt đầu và số khối tài nguyên được phân bổ
• Sơđồ mã hóa và điều chế, phiên bản dư thừa
• Thông tin chỉ báo dữ liệu mới, được dùng cho mục đích đồng bộ hóa các lệnh
• Lệnh TPC cho việc định trình PUSCH có thể được biểu diễn bằng 4 giá trị
khác nhau
• Chuyển chu kì cho các kí hiệu tham chiếu giải điều chế-3 bit
• Yêu cầu báo cáo CQI không định kì
Bên cạnh các mục đích trên, kênh PDCCH cũng có thể mang thông tin điều khiển công suất cho nhiều người sử dụng.Tùy chọn hỗ trợ cho cả định dạng 1 và 2 bit
Chuỗi mã hóa kênh PDCCH được chỉ trong hình 4.21
Hình 4. 21 Chuỗi mã hóa kênh PDCCH 4.4.3 Kênh chỉ thị HARQ vật lý
Nhiệm vụ của kênh PHICH đơn giản chỉ là để chỉ rõ trong đường xuống rằng các gói dữ liệu đường lên có được nhận đúng hay không.Thiết bị sẽ mã hóa kênh PHICH dựa trên thông tin phân bổđường lên nhận được trên kênh PDCCH.
4.4.4 Kênh quảng bá vật lý
PBCH mang các thông tin hệ thống cần thiết cho việc truy nhập hệ thống, như
các thông số RACH.Kênh PBCH luôn luôn được cung cấp băng thông là 1.08MHz như được chỉ ra trong hình 4.22 vì thế cấu trúc kênh PBCH độc lập với băng thông hệ thống thực tế được sử dụng, tương tự như các kênh/tín hiệu cần thiết cho việc truy nhập vào hệ thống lúc ban đầu. Thực tế chỉ một phần thông tin hệ thống được mang trên kênh PBCH, nó chỉ truyền đi các khối thông tin chủ (MIB-Master Information Block) trong khi thực tế các khối thông tin hệ thống được truyền trên kênh PDSCH.
4.4.5 Tín hiệu đồng bộ
Có 504 giá trị nhận dạng cell vật lý trong hệ thống LTE so với 512 mã trải phổ chính trong WCDMA.Tín hiệu đồng bộ chính (Primary Synchronization Signal -PSS) và cá tín hiệu đồng bộ phụ (Secondary Synchronization Signal-SSS) được truyền đi, tương tự như kênh PBCH, luôn luôn chiếm băng thông 1.08MHZ, và
được đặt ở cuối các khe thời gian thứ 1 và 11 trong một khung 10ms, nhưđược chỉ
ra trong hinh 4.23
Hình 4. 23 Các tín hiệu đồng bộ trong một khung
PSS và SSS kết hợp lại với nhau tạo thành 504 giá trị nhận dạng cell lớp vật lý (PCIs- Physical layer Cell Identifies).Các PCI tạo thành 168 nhóm PCI, mỗi nhóm có 3 PCI.
4.5Các thủ tục lớp vật lý
Các thủ tục quan trọng lớp vật lý bao gồm: điều khiển công suất, HARQ, định thời sớm và truy nhập ngẫu nhiên. Định thời trước cơ bản dựa trên báo hiệu trong lớp MAC nhưng lại có liên quan trực tiếp đến lớp vật lý nên định thời trước sẽ được trình bày chi tiết trong phần này
4.5.1 Thủ tục HARQ
Hybird ARQ với kết hợp mềm trong LTE đáp ứng một mục đích tương tự với cơ chế hybird-ARQ trong HSPA – đó là cung cấp sức chịu đựng để chống lại các lỗi truyền dẫn.Nó cũng là một công cụ để nâng cao năng suất. Khi mà những cơ chế
truyền lại hybird-ARQ là nhanh, nhiều dịch vụ cho phép một hoặc nhiều sự truyền lại, bằng cách thiết lập một cơ chế điều khiển tốc độ ẩn (vòng lặp kín) (an implicit (closed loop) rate-control mechanism).Tương tự với phương pháp trong HSPA, giao thức hybrid-ARQ là một phần của lớp MAC, trong khi hoạt động kết hợp mềm
được điều khiển bởi lớp vật lý.
Rõ ràng, hybrid ARQ không được áp dụng cho tất cả các dạng lưu lượng. Ví dụ, truyền dẫn broadcast, khi mà những thông tin giống nhau được dành cho nhiều người dùng, thông thường không phụ thuộc vào hybrid ARQ. Vì vậy, hybrid ARQ chỉđược hỗ trợ cho DL-SCH và UL-SCH
Giao thức hybrid ARQ trong LTE giống với giao thức tương ứng được sử
dụng cho HSPA, đó là việc sử dụng nhiều tiến trình stop-and-wait song song.Trong lúc tiếp nhận những khối truyền tải, đầu thu sẽ tìm cách giải mã khối truyền tải và khai báo cho đầu phát về kết quả của hoạt động giải mã thông qua một bit đơn ACK/NAK để chỉ thị việc giải mã có thành công hay không hoặc truyền lại khối truyền tải nếu được yêu cầu. Để tối thiểu hóa chi phí, một bit đơn ACK/NAK được sử dụng. Rõ ràng, đầu thu phải biết bit ACK/NAK thu được được liên kết với tiến trình hybid-ARQ nào.Hơn nữa, điều này được giải quyết bằng cách sử dụng cùng một phương pháp như trong HSPA khi thời điểm của ACK/NAK được sử dụng để
kết hợp ACK/NAK với một tiến trình hybrid-ARQ nào đó. Điều này được minh họa trong hình 4.25.Chú ý rằng, đối với trường hợp hoạt động TDD, mối quan hệ về
việc truyền dẫn ACK/NAK thì không bị ảnh hưởng bởi sự phân bố đường lên/đường xuống.
Tương tự với HSPA, một giao thức không đồng bộ là cơ sở cho hoạt động hybrid-ARQ đường xuống.Vì vậy, sự truyền lại đường xuống có thể xảy ra tại mọi thời điểm sau khi việc truyền dẫn được khởi tạo và một con số tiến trình hybrid- ARQ tường minh (an explicit hybrid-ARQ process number) được sử dụng để chỉ thị
tiến trình nào đang được định địa chỉ (addressed).Sự truyền lại đường lên, mặt khác, lại dựa trên một giao thức đồng bộ và sự truyền lại xảy ra tại một thời gian xác định trước sau khi khởi tạo quá trình truyền dẫn và số tiến trình (process number) có thể
nhận được hoàn toàn. Hai trường hợp được minh họa trong hình 4.24.Trong giao thức hybrid-ARQ không đồng bộ, sự truyền lại trên lý thuyết được hoạch định tương tự với việc khởi tạo quá trình truyền dẫn.Mặt khác trong giao thức đồng bộ, thời điểm truyền lại được cố định một lần khi khởi đầu quá trình truyền dẫn được hoạch định, phải được tính đến cho hoạt động hoạch định.Tuy nhiên, chú ý rằng bộ định trình sẽ phân biệt từ phần tử hybrid-ARQ trong eNodeB đầu cuối di động nào sẽ thực hiện truyền lại hay không.
Hình 4. 25 Nhiều tiến trình hybrid-ARQ song song
Việc sử dụng nhiều tiến trình hybird-ARQ song song, được minh họa trong hình 4.25 cho mỗi người dùng có thể dẫn đến sự không liên tục về dữ liệu được phân phối từ cơ chế hybrid-ARQ.Ví dụ, khối truyền tải thứ 5 trong hình được giải mã thành công trước khối truyền tải thứ 3, khi mà việc truyền lại được yêu cầu.Vì vậy, đòi hỏi phải có một vài dạng cơ chế sắp xếp lại (some form of reordering mechanism).Sau khi giải mã thành công, khối truyền tải được phân kênh thành các kênh logic thích hợp và thực hiện việc sắp xếp lại trên mỗi kênh logic bằng cách sử
dụng các số thứ tự (sequence numbers). Ngược lại, HSPA dùng một con số thứ tự
MAC riêng biệt cho việc sắp xếp lại.Nguyên nhân của việc này là do sự phụ trợ cho WCDMA và những lý do về vấn đề tương thích ngược, kiến trúc RLC hoặc MAC vẫn được giữ nguyên khi giới thiệu HSPA.Mặt khác, đối với LTE, các lớp giao thức
được thiết kếđồng thời, dẫn đến có ít giới hạn hơn trong thiết kế.Tuy nhiên, nguyên lý đằng sau sự sắp xếp lại thì tương tựđối với các hệ thống, chỉ có số thứ tựđược sử
dụng là khác nhau.
Cơ chế hybrid-ARQ sẽ sửa những lỗi truyền dẫn do nhiễu hoặc do những biến
đổi kênh truyền không dự đoán được (noise or unpredictable channel variations).Nhưđã được thảo luận ở trên, RLC cũng có khả năng yêu cầu truyền lại, mà khi mới nghe lần đầu thì có vẻ là không cần thiết. Tuy nhiên, mặc dù sự truyền lại RLC hiếm khi cần thiết khi mà cơ chế hybrid-ARQ dựa trên MAC có khả năng sửa hầu hết các lỗi truyền dẫn, nhưng hybrid-ARQ đôi khi có thể thất bại trong việc phân phối các khối dữ liệu mà không bị lỗi tới RLC, gây ra một khoảng trống (gap) trong thứ tự của các khối dữ liệu không lỗi (error-free data blocks) được phân phối
tới RLC. Điều này thường xảy ra do tín hiệu phản hồi bị sai, ví dụ, một NAK được thể hiện sai thành một ACK bởi đầu phát, là nguyên nhân của việc mất mát dữ
liệu.Xác suất xảy ra điều này có thể trong khoảng 1%, một xác suất lỗi rất cao đối với những dịch vụ dựa trên TCP yêu cầu việc phân phối các gói TCP gần như là không được lỗi.Một cách cụ thể hơn, nghĩa là đối với những tốc độ dữ liệu được duy trì trên 100 Mbit/s thì xác suất mất gói dữ liệu chấp nhận được phải thấp hơn 10-5. Về cơ bản, TCP xem tất cả các lỗi về gói dữ liệu là do sự tắt nghẽn. Các lỗi về
gói dữ liệu vì vậy sẽ kích hoạt cơ chế tránh tắc nghẽn, với một sự tăng lên tương
ứng về tốc độ dữ liệu, và duy trì chất lượng tốt tại những tốc độ dữ liệu cao, RLC- AM sẽ đáp ứng một mục tiêu quan trọng cho việc đảm bảo phân phối dữ liệu không bị lỗi tới TCP.
Vì vậy, từ những thảo luận ở trên, lý do có hai cơ chế truyền lại nhưở trên có thể được hiểu rõ trong phần tín hiệu phản hồi.Tuy cơ chế hybrid-ARQ thực hiện việc truyền lại rất nhanh, nó cũng cần thiết phải gửi một bit báo cáo tình trạng ACK/NAK tới đầu phát càng nhanh càng tốt – một lần cho mỗi chu kỳ TTI. Mặc dù trên lý thuyết có thể đạt được một xác suất lỗi thấp theo mong muốn về phản hồi ACK/NAK, nhưng những xác suất lỗi rất thấp lại đi kèm với chi phí tương đối cao về mặt công suất truyền dẫn ACK/NAK.Việc giữ chi phí này một cách hợp lý thông thường dẫn đến một tỷ lệ lỗi phản hồi (a feedback error rate) trong khoảng 1% và như vậy sẽ quyết định đến tỷ lệ lỗi dư hybrid-ARQ (the hybrid-ARQ residual error rate).Tuy những báo cáo trạng thái RLC được phát đi ít thường xuyên đáng kể so với ACK/NAK hybrid-ARQ, nhưng chi phí của việc đạt được độ tin cậy 10-5 hoặc thấp là khá nhỏ. Vì vậy, việc phối hợp hybrid ARQ với phí phản hồi vừa phải khi mà hai thành phần này bổ sung cho nhau.RLC mang lại một sự kết hợp tốt giữa thời gian khứ hồi (roundtrip time) nhỏ và chi phí phản hồi vừa phải khi mà hai thành phần này bổ sung cho nhau
Vì RLC và hybrid ARQ được định vị trong cùng một node, cho nên khả năng tương tác giữa chúng trở nên chặt chẽ hơn.Ví dụ, nếu cơ chế hybrid-ARQ phát hiện
được một lỗi không thể phục hồi, việc truyền một báo cáo trạng thái RLC có thể
định kỳ.Điều này sẽ khiến cho RLC truyền lại các PDUs bị mất nhanh hơn.Cho nên, trong một mức độ nào đó, việc kết hợp hybrid ARQ và RLC có thể xem như là một cơ chế truyền lại với hai cơ chế phản hồi trạng thái.
Trên lý thuyết, có cùng một sự tranh luận được tạo ra đối với trường hợp tương
ứng trong HSPA.Tuy nhiên, việc RLC và hybrid ARQ được định vị tại những node khác nhau trong HSPA nhìn chung sẽ làm cho sự tương tác giữa chúng trở nên không chặt chẽ.
4.5.2 Định thời sớm
Sơ đồ truyền dẫn đường lên LTE dựa trên DFTS-OFDM cho phép sự trực giao nội tế bào đường lên (uplink intra-cell orthogonality), nghĩa là truyền dẫn
đường lên được nhận từ các đầu cuối di động khác nhau không gây ra nhiễu lẫn nhau tại đầu thu. Một yêu cầu cơ bản cho sự trực giao đường lên này để giữ là các tín hiệu được phát từ các đầu cuối di động khác nhau trong cùng khung con nhưng trong các tài nguyên tần số khác nhau với thời gian đến xấp xỉ được đồng chỉnh ở
trạm gốc, hoặc đặc biệt hơn, với đồng chỉnh sai định thời thì tối đa là một thành phần của tiền tố chu kì.Để đảm bảo điều này, LTE bao gồm một cơ chế được biết như định thời sớm.Về nguyên lý, điều này giống như điều khiển định thời truyền dẫn đường lên được thảo luận cho OFDM đường lên trong những chương trước. Về mặt ý nghĩa, định thời sớm là sự bù âm ởđầu cuối di động giữa khởi đầu của khung con đường xuống được nhận và khung con đường lên được phát.Bằng cách cài đặt bộ bù thích hợp cho mỗi đầu cuối di động, mạng có thể điều khiển định