Để đạt đợc các yêu cầu và kiến trúc đã đòi hỏi thì phải tạo ra các đặc tính mới cho 1x EV-DV. Các đặc tính mới này bao gồm các kênh mới, sơ đồ điều chế và mã hóa thích ứng, thêm ARQ cho lớp vật lý và sự lựa chọn ô. Khi đợc ghép cùng nhau, các đặc tính này cung cấp một công cụ rất mạnh cho những ngời điều hành muốn cung cấp các dịch vụ dữ liệu cho các thuê bao, trong khi tăng một lợng lớn dung lợng giao diện vô tuyến. Các đặc tính này cho phép ng- ời điều hành lập các kế hoạch di chuyển để tận dụng RF của mạng trong khi cung cấp cho các thuê bao sự lựa chọn về tốc độ dữ liệu để tăng tổng thu nhập các dịch vụ dữ liệu.
1. Các kênh vật lý mới
Đặc điểm kỹ thuật 1x EV-DV đợc thêm một kênh lu lợng và 3 kênh điều khiển mới. Các kênh này đợc tổng kết trong bảng 4.12. Trên đờng xuống, kênh lu lợng mới là kênh số liệu gói đờng xuống (F-PDCH), kênh điều khiển số liệu gói đờng xuống( F-PDCCH). Trên kênh đờng lên chỉ có hai kênh điều khiển mới đợc định nghĩa. Đó là kênh chỉ định chất lợng đờng lên (R-CQICH) và
104 F-PDCH Control Function New for Rev C MAC Sublayer Physical Layer
kênh báo nhận đờng lên (R-ACKCH). Không có một kênh lu lợng mới nào tồn tại trên kênh đờng lên 1x EV-DV. Các kênh lu lợng 1x (R-FCH, R-DCCH và R- SCH) đợc sử dụng lại trong 1x EV-DV.
F-PDCH là kênh lu lợng mới đợc thêm vào CDMA2000 để cung cấp các tốc độ dữ liệu 1x EV-DV. Các kỹ thuật điều chế và mã hóa thích ứng, ghép kênh TDM/CDM và giao thức HARQ đều đợc ứng dụng để thông tin đợc phát trên kênh đạt đợc các tốc độ dữ liệu cao. Kênh F-PDCCH là kênh điều khiển đờng xuống và cung cấp thông tin cho MS, cần có nó để nhận dạng chính xác dữ liệu dự kiến dành cho nó trên kênh F-PDCH. Thông tin đợc phát trên F-PDCCH đợc MS dùng để giải mã thông tin trên F-PDCH là MAC-ID, kích thớc gói F-PDCH, số khe thời gian trên một gói con và chỉ số mã Walsh cuối cùng. MAC-ID dài 8 bit, MS và BS dùng để nhận biết dữ liệu trên F-PDCH nếu thuộc về máy di động đó. MAC-ID đợc thiết lập nh một phần của sự khởi tạo cuộc gọi và duy trì liên kết với MS trong suốt cuộc gọi. Trờng kích thớc gói F-PDCH chỉ ra kích thớc gói F-PDCH đang đợc phát và trờng số khe thời gian chỉ ra số khe TDM đợc sử dụng để phát. Chỉ số mã Walsh cuối cùng đợc MS dùng để xác định mã Walsh đã dùng trong dữ liệu phát. Điều này cho phép ghép kênh phân chia theo mã (CDM) trên F-PDCH. Có hai kênh F-PDCCH phục vụ đờng xuống. Các kênh này đợc đồng bộ thời gian với F-PDCH để MS có thể dễ dàng sử dụng thông tin F-PDCCH để giải mã và giải điều chế thông tin trên F-PDCH. Có hai kênh điều khiển mới đợc thêm vào kênh đờng lên. Đó là kênh chỉ định chất lợng kênh đ- ờng lên (R-CQICH) và kênh báo nhận đờng lên(R-ACKCH). R-CQICH đợc MS dùng và chỉ rõ cho BS thông số chất lợng kênh của sector phục vụ tốt nhất. MS báo cho BS biết dù gói F-PDCH có đợc giải mã thành công hay không nhờ dùng kênh R-ACKCH. Lợi ích chính của các kênh mới này là phục vụ dữ liệu tốc độ cao. Kiến trúc kênh này cũng cung cấp cho ngời điều hành một công cụ di chuyển mạnh. Nếu các kênh 1x EV-DV đợc tích hợp với các kênh CDMA2000 đang tồn tại, ngời điều hành có thể thực thi 1x EV-DV trong vùng phủ CDMA2000, nơi các dịch vụ số liệu đang cần yêu cầu tốc độ dữ liệu cao hơn.
2. Mã hóa và điều chế thích ứng
ở 1x EV-DV, mã hóa và điều chế đờng xuống đợc thay đổi theo thời gian thực để thích ứng với môi trờng RF. Đó là phối hợp thích ứng tuyến nơi BS chỉ định cho ngời sử dụng tốc độ điều chế và mã hóa tốt nhất đối với các điều kiện kênh tức thời. Mã hóa và điều chế thích ứng cung cấp cho ngời điều hành và thuê bao lợi ích về các dịch vụ số liệu tốc độ cao hơn. Với 1x EV-DV thuê bao truy nhập đợc các dịch vụ mà công nghệ CDMA trớc đây không có. Điều này có đợc bằng cách thay đổi khoảng thời gian khung RF, số bit trên khung RF và thuật toán mã hóa. Khoảng thời gian khung RF là 1,25 ms, 2,5 ms và 5 ms.
Các kênh 1x EV-DV Mô tả kênh Kênh số liệu gói đờng xuống (F-
PDCH) Kênh gói chính. Một kênh trênsector. Ngời dùng đợc phân biệt bằng TDM và CDM. Mang dữ liệu và báo hiệu lớp 3.
Kênh điều khiển số liệu gói đờng Gửi giải điều chế, giải mã và thông
xuống(F-PDCCH) tin ARQ để xác định MS. Hai kênh trên sector.
Kênh báo nhận đờng lên
(R-ACKCH) ACK/NAK hồi tiếp đối với HARQ Kênh chỉ định chất lợng kênh đờng
lên (R-CQICH) Cung cấp hồi tiếp chất lợng kênh đếnBS. Dữ liệu hồi tiếp đợc dùng nh đầu vào đối với điều chế, mã hóa và lập chờng trình đờng xuống. MS chỉ định lựa chọn sector phục vụ bằng cách trải phổ.
Bảng 4.12 Các kênh 1x EV-DV mới
Số bit trên khung RF thay đổi trong khoảng (408-3864) bit và lựa chọn điều chế QPSK, 8-PSK và 16-QAM. Thuật toán lập chơng trình mang lại thuận lợi cho môi trờng RF để tối đa sự tận dụng RF, bằng cách tạo lựa chọn khoảng thời gian khung RF tối u, số bit trên khung RF và điều chế . Bảng 4.13 chỉ ra kích thớc gói và khoảng thời gian khung RF đợc kết hợp để thay đổi tốc độ dữ liệu. Số khe trên gói con biểu diễn khoảng thời gian khung RF (1 khe = 1,25 ms). Tất cả các khoảng thời gian khung RF và kích thớc gói F-PDCH là đặc tính bắt buộc trong IS-2000 Release C. Sự điều hành về thay đổi khoảng thời gian khung RF, kích thớc khung RF và các lựa chọn điều chế đợc mợn từ 1x EV-DO và đợc chứng minh thành công nhờ số lợng nhà cung cấp 1x EV-DO.
Số khe trên gói
1 2 4 Kích cỡ gói F-PDCH (bits) 408 326,4kbps 163,2 kbps 81,6 kbps 792 633,6 kbps 316,8 kbps 158,4 kbps 1560 1248,0 kbps 624,0 kbps 3120 kbps 2328 1862,4 kbps 931,2 kbps 465,6 kbps 3096 2476,8 kbps 1238,4 kbps 619,2 kbps 3864 3091,2 kbps 1545,6 kbps 772,8 kbps
Bảng 4.13 Tốc độ số liệu kênh số liệu gói đờng xuống
Lợi ích của đặc tính này là nó cung cấp kỹ thuật phức tạp để đạt đợc tốc độ số liệu lên tới 3,1 Mbps. Cũng có các tốc độ số liệu sẵn có để BS lựa chọn. Điều này cho phép BS tạo đợc việc sử dụng tài nguyên hiệu quả nhất. Tăng điều chế phức, giảm tốc độ mã hóa đợc biết nh là các kỹ thuật để tăng thông lợng của một kênh thông tin. Cái giá của các kỹ thuật này là tăng độ nhạy đối với sự giảm chất lợng kênh. Trong các hệ thống vô tuyến truyền thống, tốc độ mã hóa cố định và điều chế đợc chọn dựa vào sự thỏa thuận giữa thông lợng dữ liệu và tính mạnh để thay đổi việc giảm chất lợng kênh. 1x EV-DV tránh việc thỏa hiệp bằng cách sử dụng hồi tiếp tiếp cận để lựa chọn sự kết hợp điều chế và mã hóa tốt nhất dựa vào môi trờng vô tuyến tức thì giữa BS và MS. Điều này tối đa hóa thông lợng tuyến bằng cách chọn các cấp điều chế cao và các tốc độ mã hóa thấp đối với điều kiện vô tuyến thuận lợi, trong khi đó lựa chọn các tốc độ mã
hóa và điều chế vừa phải hơn đối với các điều kiện vô tuyến ít thuận lợi hơn để việc phát lại đợc giảm thiểu.
3. Hybrid ARQ (HARQ)
Trong 1x EV-DV, phát lại nhanh các khung nhận đợc bị lỗi đợc giới hạn duy trì ở băng tần cao. Vì vậy, ARQ di chuyển từ lớp MAC đến lớp vật lý. HARQ cải thiện thông lợng bằng cách kết hợp (đúng hơn là loại bỏ) các lần thử phát bị lỗi với lần thử hiện tại, thực sự tạo ra mã mạnh hơn. HARQ cũng cho phép AMC nhanh bằng cách tạo quá trình lựa chọn tốc độ mã và điều chế ban đầu, bỏ qua các lỗi lựa chọn. Hai dạng cơ bản của HARQ là kết hợp theo đuổi (Chase combining) và độ d thừa lớn (IR- Incremental Redundancy). Với Chase combining, mỗi lần phát lại quay lại lần phát đầu tiên hoặc một phần của nó. Với IR, mỗi lần phát lại cung cấp các bit mã mới từ mã gốc (mã mẹ) để tạo tốc độ mã thấp hơn. Trong khi Chase combining đủ khả năng để tạo AMC thô thì IR đa ra tiềm năng thể hiện tốt hơn với các tốc độ mã cao ban đầu và các điểm hoạt động FER (đó là có thể phát tốt hơn nếu phát muộn hơn điểm đầu tiên), cái giá của kết hợp nhớ và giải mã. Việc nhất trí trong cốt lõi các tiêu chuẩn CDMA 3G là định nghĩa và cho phép IR một cách rõ ràng, trong khi giữ đợc khả năng hoạt động giống Chase nh một phần nhỏ của IR (đó là lặp lại một phần hoặc toàn bộ lần phát đầu tiên hơn là gửi các bit chẵn lẻ mới). HARQ cải thiện thông lợng và cho phép nhanh chóng điều chế thích ứng và mã hóa bằng cách tạo ra quá trình lựa chọn tốc độ mã hóa và điều chế ban đầu, bỏ qua các lỗi lựa chọn.
4. Sự lựa chọn ô
Trong sự lựa chọn ô, MS lựa chọn một BS từ chế độ tích cực của nó để phục vụ đờng xuống. Sự lựa chọn đợc dựa trên các thông số chất lợng RF, đợc tạo bởi MS. Nếu MS đang lựa chọn BS với các đặc tính RF tốt nhất thì sẽ không có chuyển giao mềm đối với F-PDCH cũng nh không đáp ứng các kênh điều khiển đờng xuống. Sự lựa chọn ô đòi hỏi các BS đồng bộ luồng dữ liệu F-PDCH nếu có thể MS sẽ có các kênh thuộc về nhiều BS trong chế độ tích cực của nó. Hình 4.24 chỉ rõ ví dụ về sự lựa chọn ô. Trong hình, MS giám sát kênh hoa tiêu của cả BTS1 và BTS2. MS xác định chất lợng kênh tốt hơn từ BTS2, lựa chọn BTS2 cho lu lợng F-PDCH. Nó chỉ rõ sự lựa chọn này đợc thông qua R-CQICH. Các
thiết bị hệ thống nhận chỉ thị này và phát các kênh đờng xuống 1x EV-DV thông qua BTS2.
Hình 4.24 Sự lựa chọn ô
Sự lựa chọn ô đợc sử dụng với kênh lu lợng 1x EV-DV (F-PDCH). Vì vậy, ví dụ trong cuộc gọi đồng thời có thoại và dữ liệu, trong đó lu lợng thoại dùng FCH và lu lợng dữ liệu dùng F-PDCH, lu lợng thoại vẫn sử dụng chuyển giao mềm trong khi đó lu lợng dữ liệu sử dụng sự lựa chọn ô.
Sự lựa chọn ô tạo ra sự tiết kiệm cơ sở hạ tầng so với các kỹ thuật chuyển giao mềm đã thực hiện ở CDMA2000. Bằng cách sử dụng sự lựa chọn ô, hệ thống không đòi hỏi kéo ngợc (backhaul) cùng lu lợng nhiều Mbit để ghép các site BTS hoặc giảm mạnh chế độ tích cực của MS đối với site BTS. Sự lựa chọn ô cũng tận dụng tuyến RF hiệu quả hơn. Các tốc độ trải phổ cao đợc dùng cho F-PDCH, nhiễu đợc giảm bằng cách không tận dụng chuyển giao mềm trên F- PDCH.
5. Ghép kênh TDM/CDM phức hợp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Quan trọng là 1x EV-DV phục vụ tất cả các loại dịch vụ, các dịch vụ sử dụng gói lớn (ví dụ: FTP) hoặc các dịch vụ sử dụng các gói nhỏ (ví dụ: chỉ định các dịch vụ hay thoại). Quan trọng đối với ngời phát triển các đặc tính 1x EV- DV là tất cả các dịch vụ sử dụng các kênh RF hiệu quả. Điều này dẫn đến sự kết hợp cả TDM và CDM trong các đặc tính 1x EV-DV.
CDM là sự lựa chọn hiển nhiên đối với mạng CDMA nhng TDM tạo cách giải quyết lớn về độ nhạy đối với chia sẻ kênh. Điều đầu tiên đạt đợc cho phép lập chơng trình cả TDM và CDM và cho phép CDM nếu yêu cầu hiệu suất đầy khung (ví dụ: nhiều MS truyền các gói dữ liệu nhỏ).
Ghép kênh TDM/CDM cho phép sự lựa chọn về số khe thời gian và số mã Walsh đợc phân phối cho một ngời sử dụng. Đặc tính này đợc minh họa trong hình 4.25. Trong ví dụ này, 4 ngời sử dụng chia sẻ F-PDCH. Đặc tính này chỉ ra 3 khả năng chính của ghép kênh TDM/CDM:
- Lập danh mục đa khe thời gian: hình này giải thích làm thế nào 4 ngời sử dụng đợc phân phối số khe thời gian khác nhau. Trong ví dụ này, một ng- ời sử dụng (MAC-ID-64) đợc phân phối 8 khe thời gian (1 khe = 1,25 ms) trong khi ngời sử dụng khác (MAC-ID-65) đợc phân phối 2 khe thời gian và một khe thời gian của 7,5 ms cuối cùng.
Hình 4.25 Ghép kênh TDM/CDM
- Chia sẻ không gian mã Walsh cho nhiều ngời sử dụng: hình này chứng minh làm thế nào không gian mã Walsh đợc chia sẻ giữa nhiều ngời sử dụng trong cùng một thời điểm. Nó cũng chỉ ra sự phân phối này là năng động, nh là sự phân phối mã Walsh thay đổi giữa 4 ngời sử dụng (biểu diễn bằng MAC-ID-64, MAC-ID-65, MAC-ID-66, MAC-ID-67).
- Phân phối toàn bộ F-PDCH cho một ngời sử dụng đơn: toàn bộ F-PDCH cũng có thể đợc phân phối cho một ngời sử dụng đơn. Việc quyết định phân phối toàn bộ F-PDCH đợc hoàn thành nhờ lập kế hoạch F-PDCH tập trung trong BSS và đợc kiểm soát bởi u thế của dịch vụ ngời dùng và số lợng dữ liệu cần phát đến ngời sử dụng đó.
Ghép kênh TDM/CDM là đặc tính cực mạnh trong 1x EV-DV và chỉ có duy nhất ở 1x EV-DV. Đặc tính CDM tạo ra cơ hội phân phối toàn bộ F-PDCH cho một ngời sử dụng đơn hay chia sẻ F-PDCH cho nhiều ngời sử dụng. Đặc tính TDM tạo cơ hội lập kế hoạch tài nguyên F-PDCH cho ngời sử dụng dựa trên dữ liệu sẵn có. Nó cũng đảm bảo tài nguyên F-PDCH đợc chia sẻ cho tất cả những ngời sử dụng có yêu cầu.
Một ví dụ về làm thế nào tài nguyên đợc chia sẻ giữa những ngời sử dụng số liệu và thoại đợc chỉ rõ trong hình 4.26. Trong các đặc tính kỹ thuật của 1x EV- DV, 88% các mã Walsh có sẵn dành cho các kênh 1x EV-DV, các mã còn lại phân phối cho các kênh 1x. Tuy nhiên, nếu các kênh 1x EV-DV chia sẻ các mã Walsh với các kênh 1x thì không gian mã 1x EV-DV có thể đợc giảm và các mã đã tự do đợc phân phối cho các cuộc gọi 1x.
Hình 4.26 Cây mã Walsh
Hình 4.26 chỉ rõ ở đó 28 mã Walsh (tại SF32) đợc phân phối đến F-PDCH (các mã Walsh đợc nhận biết nh dữ liệu). Các mã Walsh còn lại sẵn sàng cho các kênh điều khiển. Hình cũng chỉ ra rằng sóng mang đang cung cấp tốc độ dữ liệu 1x EV-DV tối đa (3,1 Mbps). Sự phân phối 28 mã này cho F-PDCH đợc giảm bớt để đáp ứng các dịch vụ 1x. Vì thế ví dụ, ngời điều hành cần phân phối 50% sóng mang cho các dịch vụ thoại và phần còn lại cho các dịch vụ số liệu sẽ coi các mã Walsh đợc phân phối cho 1x EV-DV giảm đi một nửa. Điều này làm giảm tốc độ dữ liệu tối đa của 1x EV-DV còn 1,55 Mbps trong khi đang cung cấp các dịch vụ thoại.
Lợi ích chính đối với ngời điều hành là phân phối tài nguyên thích hợp. Nếu lu lợng luồng thoại tăng thì các mã Walsh đã phân phối cho F-PDCH có thể đợc phân phối lại cho các luồng thoại. BSS thích nghi với việc sử dụng mã Walsh đối với các mẫu lu lợng đang tồn tại vì thế khi lu lợng dữ liệu chiếm u thế thì phần lớn các mã Walsh đợc phân phối cho dữ liệu. Tuy nhiên, nếu các dịch vụ thoại tăng thì các mã Walsh có thể đợc tự động phân phối cho các dịch vụ thoại.