NGUYÊN LÝ TRUY NHẬP HSDPA
2.3.4. Mã hóa và điều chế thích nghi AMC
Truyền dẫn thích ứng là quá trình truyền dẫn trong đó tốc độ số liệu được thay đổi tùy thuộc vào chất lượng đường truyền: tốc độ đường truyền được tăng khi chất lượng đường truyền tốt hơn, ngược lại tốc độ đường truyền bị giảm. Để thay đổi tốc độ truyền phù hợp với chất lượng kênh, hệ thống thực hiện thay đổi sơ đồ điều chế và tỷ lệ mã nên phương pháp này được gọi là điều chế và mã hóa thích ứng AMC. Chẳng hạn khi chất lượng đường truyền tốt hơn, hệ thống có thể tăng tốc độ truyền dẫn số liệu bằng cách chọn sơ đồ điều chế 16QAM và tăng tỷ lệ mã bằng 3/4 bằng cách đục lỗ, trái lại khi chất lượng truyền dẫn tồi hơn hệ thống có thể giảm tốc độ truyền dẫn bằng cách sử dụng sơ đồ điều chế QPSK và không đục lỗ để giảm tỷ lệ bằng 1/3.
Hiện tại việc điều khiển công suất trong mạng W-CDMA được sử dụng để thích ứng với các kết nối vô tuyến. Điều khiển công suất được thực hiện trong mỗi khe (slot) ở mạng W-CDMA. Song trong HSDPA lại sử dụng các
52
kỹ thuật thích ứng khác để thay thế các kỹ thuật điều khiển công suất và hệ số trải phổ biến thiên[7].
Trong thông tin di động, tỉ lệ tín hiệu trên tạp âm (SINR) của tín hiệu nhận được tại một thiết bị người sử dụng luôn biến đổi trong khoảng 30-40 dB do fading nhanh và các đặc điểm về địa hình trong một cell. Nhằm cải thiện dung lượng của hệ thống, tốc độ dữ liệu đỉnh, vùng phủ sóng…tín hiệu truyền tới người dùng được xác định nhằm tính toán quá trình thay đổi chất lượng tín hiệu thông qua quá trình xử lý liên kết thích ứng. Theo truyền thống, W-CDMA ứng dụng chức năng điều khiển công suất nhanh cho các liên kết thích ứng. Ngược lại, HSDPA lưu công suất phát không đổi qua TTI đồng thời sử dụng điều chế thích ứng và mã hóa (AMC) như một phương pháp liên kết thích ứng đan xen nhằm điều khiển công suất cải thiện hiệu suất phổ. Tỷ số tạp âm và nhiễu được xác định bởi công thức 2.1:
SINR=SF 16 own DSCH HS P P − 1 1 1 − + −α G (2.1)[2] Trong đó:
PHS-DSCH, Pown: Công suất truyền và công suất mang Node B HS-DSCH Hằng số α =0.5, Pown=12W, G=-3dB
Để đối phó với dải động của tỷ số tạp âm trên nhiễu Eb/No tại đầu cuối UE, HSDPA thích ứng quá trình điều chế, tỷ lệ mã hóa và số mã kênh hóa kênh với các điều kiện vô tuyến hiện thời. Sự kết hợp của hai phương pháp trên gọi là điều chế và mã hóa thích ứng AMC [1].
Bên cạnh QPSK, HSDPA còn kết hợp chặt chẽ với phương thức điều chế 16-QAM để tăng tốc độ dữ liệu đỉnh của các user được phục vụ với điều kiện vô tuyến thích hợp. Việc hỗ trợ cho QPSK có tính chất bắt buộc đối với thông tin di động, còn đối với 16-QAM là một tùy chọn cho mạng và thiết bị người dùng UE. Chẳng hạn khi chất lượng đường truyền tốt hơn, hệ thống có thể tăng tốc độ truyền dẫn số liệu bằng cách chọn lựa sơ đồ điều chế 16-QAM
53
và tăng tỉ lệ mã bằng 3/4 bằng cách đục lỗ, trái lại khi chất lượng truyền dẫn tồi hơn hệ thống có thể giảm.
Sử dụng cả hai phương thức điều chế này, đặc biệt là phương thức điều chế cấp cao 16-QAM, đưa ra một số thách thức nhất định đối với độ phức tạp của bộ thu đầu cuối, nó cần phải xác định được biên độ tương ứng của các ký hiệu nhận được, trong khi đối với phương pháp điều chế QPSK truyền thống chỉ yêu cầu tách pha tín hiệu. Một bộ mã hóa Turbo dựa trên bộ mã hóa Turbo Re’99 với tỉ lệ mã hóa 1/3, mặc dù các tỷ lệ mã hóa hiệu dụng khác trong phạm vi (xấp xỉ 1/6 đến 1/7) cũng có thể có được bằng các kỹ thuật ghép, trích, lặp mã. Kết quả tạo ra một dải tỉ lệ mã có tới 64 giá trị khác nhau. Sự kết hợp của một kiểu điều chế và một tỉ lệ mã được gọi là “Lược đồ mã hóa và điều chế-MCS”. Bảng 2.3 chỉ ra một số tập MSC thường được sử dụng cho HSDPA và tốc độ dữ liệu đỉnh tương ứng với mỗi MSC.
Bảng 2.3. Ví dụ về MSC của HSDPA và tốc độ bit tối đa khả dụng với mỗi mã [1]
MCS Điều chế Tỷ lệ mã Bit trên TTI Tốc độ đỉnh (1 mã) 1 QPSK 1/4 240 120 Kb/s 2 1/2 480 240 Kb/s 3 3/4 720 360 Kb/s 4 16-QAM 1/2 960 480 Kb/s 5 3/4 1440 720 Kb/s
Với kỹ thuật phát đa mã, toàn bộ dải rộng AMC có thể được tăng lên một lượng: 10log1015~12 dBs.Toàn bộ dải rộng thích ứng liên kết do AMC kết hợp phát đa mã xấp xỉ 30 dB.
Node B sẽ xác định tốc độ truyền dẫn dữ liệu dựa trên các báo cáo về chỉ thị chất lượng kênh CQI cũng như các thống kê công suất trên các kênh dành riêng. Tốc độ dữ liệu được điều chỉnh bằng cách thay đổi sơ đồ điều chế, tốc
54
độ mã hóa cũng như số lượng kênh mã hóa kênh HS-PDSCH. Sử dụng điều chế thích ứng và mã hóa AMC cho phép người sử dụng tiến gần hơn tới Node B, có thể yêu cầu điều chế với tỉ lệ mã hóa cao hơn (chẳng hạn như điều chế 16-QAM với tỉ lệ mã hóa 3/4) như bảng 2.4:
Bảng 2.4. Lược đồ mã hóa điều chế của HSDPA và tốc độ bit tối đa khả dụng với mỗi mã [1].
TFRC Điều chế Hiệu suất tốc độ mã (ECR) Tốc độ dữ liệu mã tức thời HS-PDSCH #00 QPSK 0.14 68.5 kbps #10 QPSK 0.27 128.5 kbps #20 QPSK 0.39 188.5 kbps #30 QPSK 0.52 248.5 kbps #40 QPSK 0.64 308.0 kbps #50 QPSK 0.77 368.5 kbps #00 16 QAM 0.32 302.5 kbps #10 16 QAM 0.38 362.0 kbps #20 16 QAM 0.45 433.0 kbps #30 16 QAM 0.54 518.0 kbps #40 16 QAM 0.65 619.5 kbps #50 16 QAM 0.77 741.5 kbps