Hệ thống truyền dẫn đường xuống của LTE dựa trờn cụng nghệ OFDM. Như đó biết thỡ OFDM là một hệ thống truyền dẫn đường xuống hấp dẫn với nhiều lý do khỏc nhau. Vỡ thời gian ký tự OFDM tương đối dài trong việc kết hợp với một tiền tố chu trỡnh, nờn OFDM cung cấp đủ độ mạnh để chống lại sự lựa chọn tần số kờnh (channel frequency selectivity). Mặc dự trờn lý thuyết thỡ việc sai lệch tớn hiệu do kờnh truyền chọn lọc tần số cú thể được kiểm soỏt bằng kỹ thuật cõn bằng tại phớa thu, sự phức tạp của kỹ thuật cõn bằng bắt đầu trở nờn kộm hấp dẫn trong việc triển khai đối với những thiết bị đầu cuối di động tại băng thụng trờn 5 MHz. Vỡ vậy mà OFDM với khả năng vốn cú trong việc chống lại fading lựa chọn tần số sẽ trở thành sự lựa chọn hấp dẫn cho đường xuống, đặc biệt khi được kết hợp với ghộp kờnh khụng gian (spatial multiplexing).
Một số lợi ớch khỏc của kỹ thuật OFDM bao gồm:
OFDM cung cấp khả năng truy nhập vào miền tần số, bằng cỏch thiết lập một độ tự do bổ sung (degree of freedom) cho khối lập biểu phụ thuộc kờnh truyền (channel dependent scheduler) so với HSPA.
OFDM dễ dàng hỗ trợ cho việc phõn bố băng thụng một cỏch linh hoạt, bằng cỏch biến đổi băng tần cơ sở thành cỏc súng mang phụ để truyền đi. Tuy nhiờn chỳ ý rằng là việc hỗ trợ nhiều phõn bố phổ đũi hỏi cần phải cú bộ lọc RF linh hoạt (flexible RF filtering) khi đú thỡ sơ đồ truyền dẫn chớnh xỏc là khụng thớch hợp. Tuy nhiờn, việc duy trỡ cấu trỳc xử lý băng tần cơ sở giống nhau, khụng phụ thuộc băng thụng sẽ nới lỏng việc triển khai đầu cuối.
Hỗ trợ dễ dàng cho việc truyền dẫn broadcast/mulitcast, khi mà những thụng tin giống nhau được truyền đi từ nhiều trạm gốc.
Đối với đường lờn LTE, truyền dẫn đơn súng mang dựa trờn kỹ thuật DFT- spread OFDM. Việc sử dụng điều chế đơn súng mang cho đường lờn đem lại tỷ số đỉnh trờn trung bỡnh (peak to average ratio) của tớn hiệu được truyền thấp hơn khi mà so sỏnh với kỹ thuật truyền dẫn đa súng mang vớ dụ như OFDM. Tỷ số đỉnh trờn trung bỡnh của tớn hiệu được truyền càng nhỏ thỡ cụng suất phỏt trung bỡnh đối với một bộ khuếch đại cụng suất nhất định càng cao. Vỡ vậy mà truyền dẫn đơn súng mang cho phộp sử dụng hiệu quả hơn bộ khuếch đại cụng suất, đồng thời làm tăng vựng phủ súng. Điều này đặc biệt quan trọng đối với những thiết bị đầu cuối bị giới hạn về năng lượng. Tại cựng một thời điểm, việc cõn bằng cần thiết để kiểm soỏt lỗi của tớn hiệu đơn súng mang do fading lựa chọn tần số là vấn đề nhỏ trong đường lờn vỡ ớt giới hạn trong nguồn tạo tớn hiệu tại trạm gốc hơn so với thiết bị đầu cuối di động.
Tương phản với đường lờn khụng trực giao của WCDMA/HSPA (cũng dựa trờn truyền dẫn đơn súng mang), thỡ đường lờn LTE lại dựa trờn kỹ thuật phõn tỏch trực giao giữa những người dựng trong miền thời gian và tần số (Trờn lý thuyết, việc phõn chia người dựng trực giao cú thể thực hiện được trong miền thời gian chỉ bằng cỏch ấn định toàn bộ băng thụng truyền dẫn đường lờn cho một người dựng tại 1 thời điểm, điều này cú thể thực hiện được với đường lờn nõng cao). Kỹ thuật phõn tỏch người dựng trực giao trong nhiều tỡnh huống mang lại lợi ớch trong việc trỏnh được nhiễu trong tế bào (intra cell interference). Tuy nhiờn, việc phõn bố một lượng tài nguyờn băng thụng tức thời rất lớn cho người dựng lại khụng phải là một chiến lược hiệu quả trong những tỡnh huống mà chớnh tốc độ dữ liệu bị giới hạn bởi cụng suất truyền dẫn hơn là băng thụng. Trong những tỡnh huống như vậy, một thiết bị đầu cuối sẽ chỉ được phõn bố một phần của tổng băng thụng truyền dẫn và những thiết bị đầu cuối khỏc cú thể truyền song song trờn phần phổ cũn lại. Vỡ vậy mà đường lờn LTE sẽ bao gồm một thành phần đa truy nhập miền tần số (frequency domain multiple access component), hệ thống truyền dẫn đường lờn LTE nhiều khi cũng được xem như là hệ thống Single Carrier FDMA (SC- FDMA).
3.1.2 Lập biểu phụ thuộc kờnh truyền và sự thớch ứng tốc độ (Channel- dependent scheduling and rate adaptation)
Trung tõm của hệ thống truyền dẫn LTE là việc sử dụng kỹ thuật truyền
dẫn chia sẻ kờnh truyền (shared channel transmission), khi đú tài nguyờn miền tần số - thời gian được chia sẻ tự động giữa những người dựng. Kỹ thuật này tương tự với phương phỏp được dựng trong HSDPA, mặc dự cũng thấy rừ sự khỏc nhau trong
việc chia sẻ tài nguyờn giữa thời gian và tần số trong trường hợp của LTE và giữa thời gian và mó phõn kờnh (channelization codes) trong trường hợp của HSDPA. Việc sử dụng truyền dẫn chia sẻ kờnh truyền rất phự hợp với những yờu cầu đặt ra của dữ liệu gúi do tài nguyờn cần phải thay đổi nhanh chúng cũng như là cho phộp nhiều cụng nghệ quan trọng khỏc được dựng bởi LTE.
Bộ lập biểu (scheduler) sẽ điều khiển việc phõn phỏt tài nguyờn chia sẻ cho người dựng tại mỗi thời điểm. Nú cũng quyết định tốc độ dữ liệu được sử dụng cho mỗi đường truyền, đú là gọi là thớch ứng tốc độ và nú là cú thể xem là một phần của bộ lập biểu. Bộ lập biểu là thành phần chớnh và mang tớnh quyết định lớn đối với hiệu suất của toàn bộ đường xuống, đặc biệt trong những mạng cú tải trọng cao. Cả truyền dẫn đường lờn và đường xuống đều phải được lập biểu chặt chẽ. Độ tăng ớch thực chất trong khả năng hệ thống cú thể đạt được nếu đặc tớnh kờnh truyền được lưu ý đến trong việc quyết định phõn bố, và được gọi là lập biểu phụ thuộc kờnh truyền. Kỹ thuật này hiện đang được khai thỏc trong HSPA, khi đú bộ lập biểu đường xuống sẽ truyền tới người dựng với tốc độ dữ liệu tối đa nếu điều kiện kờnh truyền gặp thuận lợi và trong một chừng mực nào đú thỡ kỹ thuật này cũng được ỏp dụng cho đường lờn nõng cao (enhanced uplink). Tuy nhiờn, ngoài miền thời gian thỡ LTE cũng truy cập tới miền tần số, do việc sử dụng OFDM cho đường xuống và DFTS-OFDM cho đường lờn. Vỡ vậy đối với mỗi miền tần số, bộ lập biểu cú thể lựa chọn cho người dựng kờnh truyền cú đặc tớnh tốt nhất. Mặt khỏc, việc lập biểu trong LTE cú thể quan tõm đến sự biến đổi kờnh truyền khụng chỉ trong miền thời gian, như HSPA, mà cũn trong cả miền tần số. Điều này được minh họa trong hỡnh 3.1.
Khả năng của kỹ thuật lập biểu phụ thuộc kờnh truyền trong miền tần số đặc biệt hữu ớch khi mà tốc độ của thiết bị đầu cuối là thấp, núi cỏch khỏc nghĩa là kờnh truyền thay đổi chậm theo thời gian. Kỹ thuật lập biểu phụ thuộc kờnh truyền dựa trờn sự thay đổi chất lượng kờnh giữa những người dựng để đạt được độ tăng ớch trong hiệu suất hệ thống. Đối với những dịch vụ nhạy cảm với trễ, bộ lập biểu miền thời gian cú thể được lập biểu cưỡng bức cho một người dựng riờng biệt, cho dự chất lượng kờnh truyền khụng đạt được giỏ trị đỉnh. Trong những tỡnh huống như vậy, việc khai thỏc sự thay đổi chất lượng kờnh truyền trong miền tần số sẽ giỳp cải thiện hiệu suất của toàn hệ thống. Đối với LTE, việc quyết định lập biểu (scheduling decisions) cú thể được đưa ra với định kỳ sau mỗi 1ms và độ chi tiết trong miền tần số là 180 KHz. Điều này cho phộp những sự thay đổi kờnh truyền tương đối nhanh cú thể được theo dừi bởi bộ lập biểu.
Trong đường xuống, mỗi thiết bị đầu cuối sẽ bỏo cỏo một đỏnh giỏ về chất lượng kờnh truyền tức thời cho trạm gốc. Những đỏnh giỏ này cú được bằng cỏch đo lường một tớn hiệu tham khảo, được truyền từ trạm gốc và nú cũng được sử dụng cho mục đớch giải điều chế. Dựa trờn những đỏnh giỏ về chất lượng kờnh truyền, bộ lập biểu đường xuống cú thể ấn định lượng tài nguyờn cấp phỏt cho cỏc người dựng và chất lượng kờnh truyền vẫn được đảm bảo. Trờn lý thuyết, một thiết bị đầu cuối được lập biểu cú thể được chỉ định một tổ hợp bất kỳ của cỏc khối tài nguyờn rộng 180 KHz trong mỗi khoảng thời gian lập biểu 1ms. (1ms scheduling interval).
Hỡnh 3.1. Lập biểu phụ thuộc kờnh đường xuống trong miền thời gian và miền tần số
Đường lờn LTE dựa trờn sự phõn cỏch trực giao giữa cỏc người dựng và
nhiệm vụ của bộ lập biểu đường lờn là phõn phỏt tài nguyờn cả về thời gian và tần số (kết hợp TDMA/FDMA) cho cỏc người dựng khỏc nhau. Quyết định lập biểu được đưa ra sau mỗi 1 ms, cú nhiệm vụ điều khiển những thiết bị đầu cuối nào được phộp truyền đi thuộc phạm vi 1 cell trong suốt một khoảng thời gian cho trước, và quyết định tài nguyờn tần số nào được dựng cho quỏ trỡnh truyền dẫn cũng như là tốc độ dữ liệu nào đang được sử dụng. Chỳ ý rằng chỉ một miền tần số kề nhau cú thể được cấp cho những thiết bị đầu cuối trong đường lờn như là một hệ quả của việc sử dụng truyền dẫn đơn súng mang cho đường lờn LTE.
Trạng thỏi kờnh truyền cũng cần được quan tõm trong quỏ trỡnh lập biểu đường lờn, tương tự như lập biểu đường xuống. Tuy nhiờn, như sẽ được phõn tớch chi tiết hơn trong phần 3.2.2, việc thu thập thụng tin về trạng thỏi kờnh truyền đường lờn khụng phải là một tỏc vụ đơn giản. Do đú, một số phương phỏp khỏc để thu phõn tập đường lờn trở nờn quan trọng như một phần bổ sung cho những tỡnh huống khi mà tại đú kỹ thuật lập biểu phụ thuộc kờnh truyền khụng được sử dụng.
Hỡnh 3.2. Điều phối nhiễu giữa cỏc ụ
LTE cung cấp sự trực giao giữa những người dựng trong một tế bào trong cả đường lờn và đường xuống. Vỡ vậy, hiệu năng của LTE về mặt hiệu suất phổ và tốc độ dữ liệu khả dụng núi một cỏch tương đối thỡ cú nhiều giới hạn bởi nhiễu từ những tế bào khỏc (inter-cell interference) hơn so với WCDMA/HSPA. Do đú, cỏc phương phỏp để làm giảm và điều khiển nhiễu liờn tế bào cú khả năng mang lại những lợi ớch thật sự cho hiệu suất của hệ thống LTE, đặc biệt về mặt cỏc dịch vụ (tốc độ dữ liệu, v.v…) cú thể được cung cấp cho người dựng tại biờn tế bào (cell edge).
Điều phối nhiễu liờn tế bào là một chiến lược lập biểu mà trong đú tốc độ dữ liệu tại biờn tế bào được tăng lờn bằng cỏch giỏm sỏt nhiễu liờn tế bào. Về cơ bản, việc điều phối nhiễu liờn tế bào sẽ đưa đến những giới hạn chớnh xỏc đối với bộ lập biểu đường lờn và đường xuống trong tế bào để kiểm soỏt nhiễu liờn tế bào. Bằng việc hạn chế cụng suất phỏt của cỏc thành phần phổ (parts of the spectrum) trong tế bào, mà nhiễu xuất hiện trong những tế bào lõn cận thuộc thành phần phổ này sẽ được giảm bớt. Thành phần phổ này cú thể được sử dụng để cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn cho những người dựng thuộc tế bào lõn cận. Thực ra thỡ hệ số tỏi sử dụng tần số là khỏc nhau đối với những phần khỏc nhau của tế bào.
Chỳ ý rằng việc điều phối nhiễu liờn tế bào là một chiến lược lập biểu quan trọng mà trong đú cần quan tõm đến vị trớ của những tế bào lõn cận. Do đú, việc điều phối nhiễu liờn tế bào là một vấn đề triển khai với phạm vi lớn và khú cú thể nhỡn thấy được trong cỏc chi tiết kỹ thuật. Điều này cũng cú nghĩa là việc điều phối nhiễu chỉ cú thể được ỏp dụng với một nhúm cỏc tế bào đó được lựa chọn, dựa trờn những yờu cầu triển khai riờng biệt được đặt ra.
3.1.3. ARQ hỗn hợp với việc kết hợp mềm (Hybrid ARQ with soft combining) Kỹ thuật ARQ hỗn hợp nhanh với việc kết hợp mềm (Fast hybird ARQ
with soft combining) được sử dụng cho LTE vỡ những lý do tương tự như trong HSPA, cụ thể là khả năng cho phộp thiết bị đầu cuối nhanh chúng yờu cầu truyền lại những khối truyền tải thu được bị lỗi và cung cấp cụng cụ cho việc thớch ứng tốc độ ẩn (implicit rate adaptation). Giao thức cơ bản cũng tương tự với cỏi được sử dụng cho HSPA, đú là phương phỏp sử dụng nhiều stop and wait ARQ hỗn hợp song song (multiple parallel stop and wait hybrid ARQ). Việc truyền lại cú thể được yờu cầu nhanh chúng sau mỗi gúi truyền, do đú cú thể giảm thiểu được những ảnh hưởng đến hoạt động của người dựng cuối do những gúi tin thu được bị lỗi gõy ra. Sự dư thừa gia tăng (incremental redundancy) được sử dụng như là chớnh sỏch kết
hợp mềm (the soft combining strategy) và đầu thu sẽ nhớ đệm (buffer) những bit mềm để cú thể thực hiện việc kết hợp mềm giữa những lần truyền.