Để hỗ trợ lập biểu và HARQ với kết hợp mềm trong WCDMA, một kiểu kênh truyền tải mới, E-DCH được đưa ra trong R6. E-DCH được lập cấu hình đồng thời với một hay nhiều kênh DCH khác. Như vậy, truyền dẫn số liệu gói tốc độ cao trên kênh E-DCH có thể xảy ra đồng thời với các dịch vụ sử dụng DCH từ cùng một UE. Các kênh truyền tải E-DCH hỗ trợ lập biểu nhanh dựa trên nút B, HARQ nhanh với tăng phần dư và tùy chọn TTI ngắng hơn (bằng 2ms). Tuy nhiên khác với HSDPA, E-DCH của HSUPA không phải là kênh chia sẻ mà là kênh riêng và theo cấu trúc thì nó rất giống R3 DCH hơn, tuy nhiên khác với DCH, E-DCH có lập biểu nhanh và HARQ. Bảng 2.2 tổng kết các khả năng áp dụng các tính năng của DCH, HSDPA và HSUPA.
Bảng 2.2: Bảng so sánh HSDPA, HSUPA và DCH
Tính năng DCH HSDPA
(HS-DSCH)
HSUPA (D-DCH)
Hệ số trải phổ khả biến Có Không Có
Điều khiển công suất nhanh Điều chế thích ứng
Lập biểu dựa trên nút B
Có Không Không Không Có Có Có Không Có
HARQ lớp 1 nhanh Chuyển giao mềm Độ dài TTI (ms) Không Có 80, 40, 20,10 Có Không 2 Có Có 10, 2
Hình 2.12 cho thấy các kênh cần thiết cho HSUPA. Ngoài kênh số liệu E-DCH còn có các kênh báo hiệu cho nó như sau. Các kênh E-AGCH (kênh cho phép tuyệt đối của E-DCH) và E-RGCH (kênh cho phép tương đối của E-DCH) là các kênh hỗ trợ cho điều khiển lập biểu. Kênh E-HICH (kênh chỉ thi HARQ của E-DCH) là kênh hỗ trợ cho phát lại sử dụng cơ chế HARQ.
Hình 2.12: Các kênh cần thiết cho một UE có khả năng HSUPA
Không như HSDPA, HSUPA không hỗ trợ điều chế thích ứng vì nó không hỗ trợ các sơ đồ điều chế bậc cao. Lý do là các sơ đồ điều chế bậc cao phức tạp hơn và đòi hỏi phát nhiều năng lượng trên một bit hơn, vì thế để đơn giản đường lên sử dụng sơ đồ điều chế BPSK kết hợp với truyền dẫn nhiều mã định kênh song song.
Một trong các đặc tính then chốt của HSUPA để hỗ trợ số liệu gói hiệu quả là trễ thấp. Vì thế HSUPA hỗ trợ TTI ngắn 2ms để đảm bảo thích ứng nhanh các thông số truyền dẫn và giảm các trễ người sử dụng đầu cuối liên quan đến truyền dẫn gói. Điều này không chỉ giảm chi phí phát lại mà còn giảm thời gian phát lần đầu. Trễ xử lý lớp vật lý thường tỷ lệ với khối lượng số liệu cần xử lý và TTI càng ngắn thì khối lượng số liệu cần xử lý trong từng TTI càng nhỏ đối với một tốc độ số liệu cho trước. Tuy nhiên khi triển khai với các tốc độ số liệu khiêm tốn (trong các ô lớn chẳng hạn) có thể cần có TTI dài hơn vì TTI 2ms trở nên quá nhỏ không cần thiết dẫn đến chi phí tương đối cho thông tin bổ sung quá lớn. Vì thế E-DCH hỗ trợ hai độ dài TTI: 2 và
10ms và mạng có thể lập cấu hình cho giá trị phù hợp. Về nguyên tắc, các UE khác nhau có thể được lập cấu hình với các TTI khác nhau.
E-DCH được sắp xếp lên một tập các mã định kênh đường lên được gọi là các kênh số liệu vật lý riêng của E-DCH (E-DPDCH ). Phục thuộc vào tốc độ số liệu tức thời, số các E-DPDCH và các hệ số trải phổ có thể thay đổi.
Như đã nói ở trên, E-DCH và DCH có thể được phát đồng thời. Tương thích ngược đói hỏi nút B không hỗ trợ HSUPA đường lên không thể nhìn thấy E-DCH. Điều này được giải quyết bằng cách tách riêng xử lý DCH và E-DCH và sắp xếp các tập mã định kênh khác nhau như trên hình 2.13. Nếu UE nằm trong chuyển giao mềm với nhiều ô, thì các ô không hỗ trợ E-DCH không thể nhìn thấy nó. Điều này cho phép nâng cấp dần mạng hiện có. Một lợi ích nữa của cấu trúc này là nó đơn giản hóa việc đưa ra TTI 2ms và cũng cho phép tự do hơn trong việc lựa chọn xử lý HARQ.
Hình 2.13: Tách riêng xử lý E-DCH và DCH
Báo hiệu điều khiển đường xuống cần thiết cho hoạt động của E-DCH. Các kênh điều khiển đường xuống cũng như đường lên cần thiết cho hoạt dộng của E-DCH được minh họa trên hình 2.14 cùng với các kênh sử dụng cho HSDPA.
Hình 2.14: Cấu trúc kênh tổng thể với HSDPA và HSUPA. Các kênh mới được đưa vào cho HSUPA được thể hiện bằng các đường đứt nét
Trong cơ chế HARQ, nút B phải có khả năng yêu cầu UE phát lại. Thông tin này (ACK/NAK) được phát trên kênh vật lý riêng đường xuống: E-HICH (kênh chỉ thị HARQ của E-DCH). Mỗi UE được lập cấu hình E-DCH sẽ thu E-HICH của mình từ từng ô tham gia vào chuyển giao mềm với nó.
Các cho phép lập biểu (được phát đi từ bộ lập biểu đến UE để điều khiển cho phép khi nào và tại tốc độ nào UE được phát) có thể được phát đến UE trên kênh cho phép tuyệt đối E-DCH chia sẻ: E-AGCH (kênh cho phép tuyệt đối E-DCH). E-AGCH chỉ được phát từ ô phục vụ vì đây là ô chịu trách nhiệm chính cho hoạt động lập biểu và chỉ các UE được lập cấu hình E-DCH là có thể thu được. Ngoài ra thông tin cho phép lập biểu cũng có thể được truyền đến UE thông qua kênh E-RGCH (kênh cho phép tương đối của E-DCH). E-RGCH được sử dụng cho các điều chỉnh nhỏ trong khi đang xảy ra truyền số liệu. Dưới đây ta sẽ khảo sát kĩ hơn hoạt động lập biểu.
Vì đường lên không trực giao theo thiết kế, nên cần thiết điều khiển công suất nhanh để xử lý vấn đề gần xa. E-DCH không khác với mọi kênh đường lên khác và vì thế công suất được điều khiển theo cách giống như các kênh đường lên khác. Nút B đo tỷ số tín hiệu trên nhiễu và phát đi các lệnh điều khiển công suất trên đường xuống đến UE để điều chỉnh công suất phát của UE. Các lệnh điều khiển công suất có thể được phát bằng cách sử dụng DPCH hay để tiết kiệm các mã định kênh bằng F-DPCH.
Trên đường lên, cần có báo hiệu điều khiển để cung cấp cho nút B thông tin cần thiết cho giải điều chế và giải mã truyền dẫn số liệu. Sở dĩ như vậy vì về mặt nguyên lý, ô phục vụ trong chuyển giao mềm đã có thông tin này và nó đã phát đi các cho phép lập biểu, nhưng các ô không phục vụ trong chuyển giao mềm không có thông tin
này. Ngoài ra E-DCH cũng hỗ trợ các truyền dẫn không được lập biểu (sẽ xét dưới đây). Vì thế cần có báo hiệu điều khiển ngoài băng trên đường lên và lên E-DPCCH được sử dụng cho mục đích này.
Tương tác giữa DCH và E-DCH trong truyền dẫn đồng thời từ một UE rất đơn giản. Trước hết chọn TFC được thực hiện cho DCH và công suất được sử dụng cho quá trình này tất nhiên không còn khả dụng cho quá trình chọn E-TFC. Điều này có nghĩa là DCH có quyền tuyệt đối trước tiên đối với tài nguyên công suất, hay nói một cách khác DCH có ưu tiên tuyệt đối so với E-DCH. Lý do là vì DCH được thiết kế cho truy nhập gói đường lên và vì thế nếu có bất kỳ dịch vụ chuyển mạch kênh nào thì các dịch vụ này phải được sắp xếp lên DCH. Vì các dịch vụ chuyển mạch kênh chịu đựng rất kém đối với các thay đổi tốc độ số liệu thường xuyên và đột biến, vì thế có thể nói rằng cuộc thoại ARM thông thường sẽ nhận công suất mà nó cần và phát công suất này trên DCH và chỉ công suất còn lại là được sử dụng cho E-DCH. Ấn định công suất của quá trình chọn TFC và E-TFC của UE được minh họa trên hình 2.15. Cần lưu ý rằng tốc độ DCH cho phép cực đại khi được lập cấu hình song song với E-DCH là 64 kbps.
Hình 2.15: Chia sẻ tài nguyên công suất E-DCH và DCH