A. Nguyên lý hoạt động của bộ lập lịch:
Một trong những kỹ thuật cơ bản sử dụng trong HSDPA là lập lịch gói. Chức năng lập lịch được đặt tại MAC-hs điều khiển chia sẻ tài nguyên mã và công suất
được gán cho mỗi người sử dụng trong một khoảng thời gian TTI nhất định. Nguyên lý hoạt động của bộ lập lịch là dựa trên những yêu cầu của thông số đầu vào cũng như những thông số về chất lượng kênh vô tuyến mà tính toán quá trình phân bổ tài nguyên vô tuyến có giới hạn của Cell. Trong các thông số đầu vào thì
79
thông số về chất lượng kênh vô tuyến là thông số quan trọng nhất vì hầu hết các phương pháp lập lịch hay thuật toán lập lịch đều dựa trên bản tin đo chất lượng kênh vô tuyến này để phân bổ tài nguyên vô tuyến của Cell. Khi dựa trên chất lượng kênh vô tuyến để thực hiện quá trình lập lịch Node B sẽ tối ưu hóa thông lượng của Cell. Quá trình lập lịch dựa trên điều kiện kênh vô tuyến được minh họa hình 3.13.
Hình 3.13: Nguyên lý lập lịch trong HSDPA
Nguyên lý của bộ lập lịch dựa trên điều kiện kênh vô tuyến là bộ lập lịch sẽ
thực hiện cấp tài nguyên cho UE khi nó nhận biết được điều kiện kênh vô tuyến hiện thời của các UE trong Cell. Như hình vẽ trên, tại khoảng thời gian đầu tiên UE 2 có trạng thái kênh tốt nên bộ lập lịch đưa ra quyết định cấp phát tài nguyên cho người dùng này. Khi đã quyết định cấp phát tài nguyên cho UE 2 này kỹ thuật thích
ứng cũng được áp dụng. Nếu trạng thái kênh của người dùng lúc này tốt và nhu cầu về tốc độ truyền dẫn lớn thì máy phát có thể dùng điều chế 16QAM hoặc mã kênh với tỷ lệ mã lớn để truyền tốc lớn hơn. Đến khoảng thời gian thứ 2, UE 1 sẽ được cấp phát để truyền dẫn vì UE 1 có trạng thái kênh tốt hơn như trên hình vẽ.
B. Các nguyên tắc trong phân bổ tài nguồn tài nguyên vô tuyến:
Khi lựa chọn những UE để phục vụ trong Cell, bộ lập lịch gói sẽ chia sẻ nguồn tài nguyên cho tất cả các UE này. Mức độ công bằng trong việc phân bổ này liên
80
quan tới điều kiện kênh vô tuyến của mỗi UE. Ởđây ta sẽ phân chia thành ba cấp độ
như sau:
y Dựa trên C/I: Tức là những UE nào có C/I cao nhất sẽđược phân bổ nguồn tài nguyên nhiều hơn. Chiến thuật này sẽ làm tăng thông lượng cell nhưng nó lại không công bằng khi những kênh có điều kiện vô tuyến xấu sẽ không được phân bổ
tài nguyên hoặc được phân bổ ít.
y Nguồn tài nguyên công bằng: Chiến lược lập lịch này phân bổ công bằng tài nguyên cell cho các UE trong cell. Kiểu phân bổ này gây lãng phí tài nguyên cell bởi vì các UE khác nhau có điều kiện kênh khác nhau, ví dụ những UE xa Node B sẽ không thể giống những UE ở gần Node B. Tóm lại kiểu phân bố này không tối
ưu hóa được tài nguyên của cell.
y Thông lượng công bằng: Mục đích của chiến lược phân bố này là tất cả
các UE trong cell sẽ có thông lượng giống nhau mà không tính đến điều kiện kênh vô tuyến của chúng. Kiểu phân bố này xét về mặt thông lượng của UE thì nó công bằng còn xét về mặt thông lượng của cell thì nó làm giảm thông lượng cell.
3.2.3. Cấu trúc kênh trong HSDPA:
Từ các phần trên ta thấy rằng các kỹ thuật HSDPA dựa trên thích ứng nhanh
đối với các thay đổi nhanh trong các điều kiện kênh. Vì thế các kỹ thuật này phải
được đặt gần với giao diện vô tuyến tại phía mạng, nghĩa là tại nút B. Ngoài ra một mục tiêu quan trọng của HSDPA là duy trì tối đa sự phân chia chức năng giữa các lớp và các nút của R3. Cần giảm thiểu sự thay đổi kiến trúc, vì điều này sẽđơn giản hóa việc đưa HSDPA vào các mạng đã triển khai cũng như đảm bảo hoạt động trong các môi trường mà ởđó không phải tất cả các ô đều được nâng cấp bằng chức năng HSDPA. Vì thế HSDPA đưa vào nút B một lớp con MAC mới, MA-hs, chịu trách nhiệm cho lập biểu, điều khiển tốc độ và khai thác giao thức HARQ.
Mỗi UE sử dụng HSDPA sẽ thu truyền dẫn HS-DSCH từ một ô (ô phục vụ). Ô phục vụ chịu trách nhiệm lập biểu, điều khiển tốc độ, HARQ và các chức năng MAC-hs khác cho HSDPA. Chuyển giao mềm đường lên được hỗ trợ trong đó
81
truyền dẫn số liệu đường lên sẽ thu được từ nhiều ô và UE sẽ nhận được các lệnh
điều khiển công suất từ nhiều ô.
Di động từ một ô hỗ trợ HSDPA đến một ô không hỗ trợ HSDPA được xử lý dễ ràng. Đảm bảo dịch vụ không bị gián đoạn cho người sử dụng (dù tại tốc độ số
liệu thấp hơn) bằng chuyển mạch kênh trong RNC trong đó người sử dụng được chuyển mạch đến kênh dành riêng (DCH) trong ô không có HSDPA. Tương tự, một người sử dụng được trang bịđầu cuối có HSDPA có thể chuyển mạch từ kênh riêng sang HSDPA khi người này chuyển vào ô có hỗ trợ HSDPA.
Cấu trúc kênh tổng thể HSDPA kết hợp WCDMA được cho trên hình 3.14. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.14: Cấu trúc kênh HSDPA kết hợp WCDMA
Trong phiên bản R5, một số kênh mới đã được thêm vào so với phiên bản 99. Kênh truyền tải mới dành cho dữ liệu người sử dụng là kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao HS-DSCH và kênh vật lý tương ứng là kênh vật lý chia sẻ đường xuống tốc độ cao HS-PDSCH. Kênh dành cho báo hiệu kết hợp có 2 kênh đó là kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao HS-SCCH ở đường xuống và kênh điều khiển vật lý dành riêng tốc độ cao HS-DPCCH ở đường lên. Trong hệ thống truy nhập vô tuyến WCDMA, kênh DSCH có tính chất đặc thù và rất hữu dụng cho việc truyền lưu lượng gói lớn ởđường xuống. DSCH cung cấp các tài nguyên mã mà chúng có thể được chia sẻ bởi nhiều người sử dụng khác nhau theo phương thức ghép theo thời gian.Việc chia sẻ các tài nguyên cho phép cải thiện dung lượng và tránh được sự
82
thiếu hụt về mã định kênh khi xảy ra trường hợp mỗi người sử dụng được cấp phát một kênh DCH.
Như đã đề cập ở trên, khái niệm HSDPA dựa trên một loại kênh truyền tải mới, kênh HS-DSCH, nó có thể được xem như một sự phát triển của kênh DSCH. HS-DSCH được chia sẻ giữa tất cả các user theo phương thức ghép theo thời gian. Hệ số trải phổ của kênh HS-DCSHs được cốđịnh là 16, và MAC-hs có thể sử dụng một số mã (còn gọi là đa mã), tối đa lên đến 15 mã. Hơn nữa, bộ lập lịch có thể sử
dụng ghép theo mã bằng cách truyền các HS-DSCH tách biệt tới các user khác nhau trong cùng TTI. Ngoài dữ liệu người sử dụng, Node B còn thực hiện truyền dẫn báo hiệu nhằm thông báo sắp xếp cho người dùng kế tiếp và phục vụ cho quá trình xử lý giải mã hóa. Báo hiệu này được sắp xếp trong kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao HS-SCCH, là kênh dùng chung cho người sử dụng. Kênh HS-SCCH được mã hóa bởi một mặt nạ người dùng đặc trưng, đồng thời nó chứa đựng cả lớp điều khiển thông tin mức thấp hơn bao gồm các chức năng điều chế, sắp xếp mã, mã hóa kênh và yêu cầu lặp tự động lai. Kênh HS-DPCCH mang thông tin điều khiển cần thiết trên đường lên, đó là báo nhận và không nhận ACK/NACK và báo cáo chỉ thị chất lượng kênh CQI. Để giúp đỡ hoạt động điều khiển công suất kênh HS-DPCCH, một kênh vật lý dành riêng DPCH đã kết hợp được sủ dụng cho tất cả mọi người dùng. RNC có thể thiết lập công suất truyền tối đa trên tất cả các mã cho HS-DSCH và HS-SCCH trong cell. Do đó, Node B có thể tận dụng tất cả các công suất truyền mà Node B không sử dụng cho hai kênh này, cũng như vậy RNC quyết định số mã kênh lớn nhất sử dụng cho kênh HS-DSCH. Cấu trúc kênh đường lên và đường xuống của HSDPA được mô tả trong hình 3.15:
83
Hình 3.15: Cấu trúc kênh đường xuống và đường lên của HSDPA
Dưới đây ta tổng kết chức năng của các kênh trong HSDPA:
1. HS-DSCH (High Speed- Downlink Shared Channel) là kênh truyền tải được sắp xếp lên nhiều kênh vật lý HS-PDSCH để truyền tải lưu lượng gói chia sẻ cho nhiều người sử dụng, trong đó mỗi HS-PDSCH có hệ số trải phổ không đổi và bằng 16. Cấu hình cực đại của HS-DSCH là 15SF16 (tương ứng với tốc độ đỉnh khi điều chế 16QAM và tỷ lệ mã 1/1 là 14,4Mbps). Các người sử dụng chia sẻ
HS-DSCH theo số kênh vật lý HS-PDSCH (số mã với SF=16) và khoảng thời gian truyền dẫn TTI=2ms.
2. HS-SCCH (High Speed-Shared Control Channel) sử dụng hệ số trải phổ 128 và có cấu trúc thời gian dựa trên một khung con có độ dài 2ms bằng độ dài của HS- DSCH. Các thông tin sau đây được mang trên HS-SCCH:
√ Số mã định kênh
√ Sơđồđiều chế
√ Kích thước khối truyền tải
√ Gói được phát là gói mới hay phát lại (HARQ) hoặc HARQ theo RNC RLC
√ Phiên bản dư
84
Khi HSDPA hoạt động trong chế độ ghép theo thời gian, chỉ cần lập cấu hình một HS-SCCH, nhưng kho HSDPA hoạt động trong chếđộ ghép theo mã thì cần có nhiều HS-SCCH hơn. Một UE có thể xem xét được nhiều nhất là 4 HS- SCCH tùy vào cấu hình được lập bởi hệ thống.
3. HS-DPCCH (High Speed- Dedicated Physical Control Channel) đường lên có hệ số trải phổ 256 và cấu trúc từ 3 khe 2ms chứa các thông tin sau đây:
√ Thông tin phản hồi (CQI: Channel Quality Indicator: chỉ thị chất lượng kênh)
để báo cho bộ lập biểu nút B về tôc độ số liệu mà UE mong muốn
√ ACK/NAK (công nhận và phủ nhận) cho HARQ
4. DPCCH (Dedicated Physical Control Channel)đi cùng với HS-DPCCH đường lên chứa các thông tin giống nhưở R3.
5. F-DPCH (Fractional- Dedicated Physical Channel) đường xuống có hệ số trải phổ 256 chứa thông tin điều khiển công suất cho 10 người sử dụng để tiết kiệm tài nguyên mã trong truyền dẫn gói