Để tìm h ểu phƣơn thứ dữ l ệu đƣợ truyền tả trên kênh truyền th o đƣờn lên và đƣờn xuốn , các chế độ làm việc và tr ng thái c LTE đối với thiết bị n ƣời sử dụng, h n t đ n h ên ứu kiến trúc giao diện vô tuyến c a LTE [3].
3.1 Giới thiệu chƣơng
Tƣơn tự vớ WCDMA/HSPA ũn nhƣ là hầu hết nhữn hệ thốn truyền thôn h ện đ khá , quy trình k thuật dành ho LTE đƣợ ấu tr thành nh ều lớp vật lý khá nh u. Mặ dù ó một số lớp tron nhữn lớp này thì tƣơn tự vớ nhữn lớp đƣợ sử dụn ho WCDMA/HSPA nhƣn vẫn ó một số khá b ệt, hẳn h n nhƣ sự khá nh u về k ến tr tổn thể ữ WCDMA/HSPA và LTE. Chƣơn này ồm ó nhữn mô tả ho á lớp o thứ bên trên lớp vật lý, sự tƣơn tá ữ
35 chúng, và sự o t ếp vớ lớp vật lý.
Tổn qu n về k ến tr o thứ LTE ho đƣờn xuốn đƣợ m nh họ tron hình 1.9. Có một vấn đề sẽ trở nên rõ ràn hơn tron phần thảo luận t ếp th o đó là khôn phả tất ả nhữn phần tử đƣợ m nh họ tron hình 1.9 đều đƣợ áp dụn tron mọ trƣờn hợp. Ví dụ nhƣ tron trƣờn hợp bro d st thôn t n hệ thốn thì MAC s h dul n và hybr d ARQ đều khôn đƣợ sử dụn . Hơn nữ , k ến tr o thứ LTE l ên qu n đến đƣờn lên thì tƣơn tự vớ k ến tr đƣờn xuốn tron hình 1.9, mặ dù ũn ó một số sự khá b ệt về sự lự họn định d n truyền tả tr nsport orm t s l t on và truyền dẫn đ nt n mult -antenna transmission) và vấn đề này ũn sẽ đƣợ thảo luận.
Dữ l ệu đƣợ truyền trên đƣờn xuốn dƣớ d n á ó IP trên một tron nhữn tả t n SAE SAE b r rs . Trƣớ kh truyền đ qu o d ện vô tuyến, nhữn ó IP đến n om n IP p k ts sẽ đ qu nh ều phần tử, đƣợ tổn kết dƣớ đ y và đƣợ mô tả h t ết hơn tron nhữn phần s u:
-G o thứ hộ tụ số l ệu ó P k t D t Conv r n Proto ol -PDCP : thự
h ện v ệ n n t êu đề IP IP h d r để làm ảm số lƣợn b t ần th ết ho v ệ truyền dẫn thôn qu o d ện vô tuyến.
-Cơ hế n n t êu đề dự trên ROHC, một thuật toán n n t êu đề t êu huẩn đƣợ
sử dụn tron WCDMA ũn nhƣ là tron á t êu huẩn thôn t n d độn khá . PDCP ũn đảm nh ệm v ệ mã hó và bảo vệ tính toàn vẹn dữ l ệu đƣợ truyền đ . T phí thu, o thứ PDCP sẽ thự h ện ôn v ệ ả n n và ả mã thôn t n. Chỉ ó một phần tử PDCP trên một tả t n vô tuyến đƣợ ấu hình ho một th ết bị đầu uố d độn .
36
Hình 1.9: iến trú gi o t ứ LTE đường uống
-Đ ều kh ển l ên kết vô tuyến R d o L nk Control - RLC : đảm nh ệm v ệ ph n đo n / h p nố , đ ều kh ển v ệ truyền l , và ph n phát lên á lớp o hơn th o thứ tự. Khôn ốn nhƣ WCDMA, o thứ RLC đƣợ định vị tron Nod B vì hỉ ó một lo nod đơn tron k ến tr m n truy nhập vô tuyến LTE LTE r d o ss n twork r h t tur . RLC un ấp á dị h vụ ho PDCP dƣớ d n á tả t n vô tuyến. Chỉ ó một phần tử RLC trên một tả t n vô tuyến đƣợ ấu hình ho một th ết bị đầu uố d độn .
-Đ ều kh ển truy ập mô trƣờn M d um A ss Control - MAC : đ ều kh ển
v ệ truyền l hybr d-ARQ và ho h định đƣờn lên, đƣờn xuốn . Chứ năn ho h định đƣợ định vị tron Nod B, và nó hỉ ó một phần tử MAC ho một tế bào, ho ả đƣờn lên và đƣờn xuốn . Phần o thứ hybr d ARQ ó mặt tron ả đầu uố phát và thu o thứ MAC. Khố MAC un ấp á dị h vụ ho
37 RLC dƣớ d n á kênh lo .
-Lớp vật lý Phys l l y r – PHY : đ ều kh ển v ệ mã hó / ả mã, đ ều hế/
ả đ ều hế, ánh x đ nt n mult nt nn m pp n , và á hứ năn lớp vật lý t êu b ểu khá . Lớp vật lý un ấp dị h vụ ho lớp MAC dƣớ d n á kênh huyển tả tr nsport h nn ls .
3.2 RLC - Điều khiển liên kết vô tuyến
RLC LTE, tƣơn tự nhƣ WCDMA/HSPA, đảm nh ệm v ệ ph n đo n n n t êu đề á ó IP, òn đƣợ x m nhƣ là RLC SDUs, từ PDCP thành nhữn đơn vị nhỏ hơn, RLC PDUs Nhìn hun , á phần tử dữ l ệu đến/từ một lớp o thứ o hơn thì đƣợ x m nhƣ là một đơn vị dữ l ệu dị h vụ SDU – S rv D t Un t và phần tử tƣơn ứn đến/từ một lớp o thứ thấp hơn đƣợ b ểu thị nhƣ Đơn vị dữ l ệu o thứ PDU – Proto ol D t Un t . Nó ũn đ ều kh ển v ệ truyền l á PDUs bị nhận nhầm, ũn nhƣ là xó bỏ nhữn PDUs bị nh n đô dupl t r mov l và h p nố á PDUs nhận đƣợ . Cuố ùn , RLC sẽ đảm bảo v ệ ph n phát theo trình tự á RLC SDUs lên á lớp bên trên.
Cơ hế truyền l RLC ó trá h nh ệm un ấp dữ l ệu ph n phát khôn bị lỗ ho á lớp o hơn. Để làm đƣợ đ ều này, sẽ ó một o thứ truyền l ho t độn ữ á phần tử RLC t đầu thu và đầu phát. Bằn v ệ ám sát á số thứ tự đ đến n om n s qu n numb rs , RLC thu ó thể phát h ện r nhữn PDUs bị th ếu. Cá báo áo tr n thá sẽ đƣợ phản hồ trở về RLC phát, yêu ầu truyền l á PDUs bị th ếu. Kh phản hồ một tr n thá báo áo đƣợ ấu hình, một báo áo đặ trƣn hỉ hứ thôn t n về nh ều PDUs và ít kh đƣợ truyền đ . Dự trên báo áo tr n thá thu đƣợ , phần tử RLC t đầu phát ó thể đƣ r nhữn hành độn thí h hợp và truyền l nhữn PDUs bị th ếu nếu đƣợ yêu ầu.
Kh RLC đƣợ ấu hình để yêu ầu truyền l á PDUs bị th ếu nhƣ đƣợ mô tả ở trên, nó đƣợ ọ là đ n ho t độn tron hế độ báo nhận AM . Đ ều này ũn ốn nhƣ ơ hế tƣơn ứn đƣợ dùn tron WCDMA/HSPA. Thôn thƣờn AM đƣợ sử dụn ho á dị h vụ dự trên TCP nhƣ kh truyền tập t n mà yếu tố ph n phát dữ l ệu khôn bị lỗ đƣợ đặt lên hàn đầu.
38
Hình 1.10: P ân đoạn v ợp đoạn RL
Tƣơn tự nhƣ WCDMA/HSPA, RLC ũn ó thể đƣợ ấu hình th o hế độ khôn báo nhận Un knowl d d Mod – UM và hế độ tron suốt (Transparent Mode – TM . Tron hế độ UM, sẽ un ấp v ệ ph n phát đ n thứ tự lên á lớp o hơn, nhƣn sẽ khôn truyền l á PDUs bị th ếu. Thôn thƣờn UM đƣợ sử dụn ho nhữn dị h vụ nhƣ VoIP kh mà v ệ ph n phát khôn lỗ khôn qu n trọn bằn thờ n ph n phát n ắn. TM mặ dù đƣợ hỗ trợ, nhƣn hỉ đƣợ sử dụn ho nhữn mụ đí h r ên b ệt nhƣ truy ập n ẫu nh ên.
Mặ dù RLC ó khả năn k ểm soát lỗ truyền dẫn do nh ễu, sự b ến đổ kênh truyền khôn thể dự đoán unpr d t bl h nn l v r t ons , v.v…, nhƣn tron hầu hết trƣờn hợp nhữn lỗ này đƣợ k ểm soát bở o thứ hybr d-ARQ dự trên MAC. V ệ sử dụn ơ hế truyền l tron RLC ó thể vì vậy mà trở nên khôn ần th ết. Tuy nh ên, khôn phả trƣờn hợp nào ũn vậy và v ệ sử dụn ả h ơ hế truyền l dự trên MAC và RLC trên thự tế ũn ó mặt tí h ự kh mà ó sự khá nh u tron v ệ truyền tín h ệu phản hồ .
N oà v ệ đ ều kh ển v ệ truyền l và ph n phát th o trình tự, RLC ũn hịu trá h nh ệm v ệ ph n đo n và h p nố th o nhƣ m nh họ tron hình 1.10. Dự trên quyết định s h dul r s h dul r d s on , một lƣợn dữ l ệu nào đó đƣợ lự họn để truyền đ từ bộ đệm RLC SDU và á SDUs sẽ đƣợ ph n đo n/ h p nố để t o thành RLC PDU. Do đó, đố vớ LTE thì kí h thƣớ RLC PDU th y đổ một á h độn v r s dyn m lly , tron kh WCDMA/HSPA trƣớ ph ên bản 7 l sử dụn kí h thƣớ PDU bán tĩnh s m -st t PDU s z . Kh mà tố độ dữ l ệu o, kí h thƣớ PDU lớn dẫn đến phần mào đầu nhỏ hơn tƣơn ứn , òn kh mà tốc độ dữ l ệu thấp, đò hỏ kí h thƣớ PDU phả nhỏ nếu khôn thì tả trọn sẽ trở nên quá lớn. Vì vậy, kh tố độ dữ l ệu nằm tron khoản từ một và Kb t/s tớ trên một
39
trăm Mb t/s, kí h thƣớ PDU độn dyn m PDU s z s sẽ đƣợ đ ều hỉnh bở LTE. Từ RLC, s h dul r và ơ hế thí h ứn tố độ đều đƣợ định vị t Nod B, và kí h thƣớ PDU độn sẽ dễ dàn đƣợ hỗ trợ ho LTE.
3.3 MAC - điều khiển truy nhập môi trƣờng
Lớp đ ều kh ển truy nhập mô trƣờn MAC quản lý v ệ h p kênh logic (logical channel mult pl x n , v ệ truyền l hybr d-ARQ, và ho h đị h đƣờn lên, đƣờn xuốn . Tron kh ôn n hệ HSPA sử dụn ph n tập vĩ mô đƣờn lên upl nk m ro d v rs ty và vì thế nó xá định ả nhữn tế bào phụ vụ và khôn phụ vụ s rv n nd non-serving cells), thì LTE hỉ xá định một tế bào phụ vụ vì khôn ó ph n tập vĩ mô đƣờn lên. Tế bào phụ vụ s rv n ll là tế bào mà th ết bị đầu uố d độn đƣợ kết nố tớ và tế bào mà hịu trá h nh ệm ho v ệ ho h định và đ ều kh ển hybr d-ARQ.
3.3.1 Kênh logic và kênh truyền tải
MAC un ấp á dị h vụ ho RLC dƣớ d n á kênh lo . Một kênh lo đƣợ định n hĩ bở d n thôn t n mà nó m n th o và thƣờn đƣợ ph n lo thành á kênh đ ều kh ển, đƣợ dùn ho v ệ truyền dẫn á thôn t n về ấu hình và đ ều kh ển ần th ết ho ho t độn hệ thốn LTE, và á kênh lƣu lƣợn tr h nn ls , đƣợ sử dụn ho dữ l ệu n ƣờ dùn . Tập hợp á lo kênh logic đƣợ hỉ định ho LTE b o ồm:
-Kênh đ ều kh ển quản bá Bro d st Control Ch nn l - BCCH : đƣợ sử
dụn ho v ệ truyền dẫn thôn t n đ ều kh ển hệ thốn từ m n tớ tất ả á th ết bị đầu uố d độn tron một tế bào. Trƣớ kh truy nhập vào hệ thốn , một th ết bị đầu uố d độn ần phả đọ nhữn thôn t n đƣợ truyền trên kênh BCCH để tìm ra á h thứ hệ thốn đƣợ ấu hình, ví dụ nhƣ băn thôn hệ thốn .
-Kênh đ ều kh ển tìm ọ P n Control Ch nn l – PCCH : đƣợ sử dụn ho
v ệ tìm ọ á th ết bị đầu uố d độn mà m n khôn b ết đƣợ vị trí nó về mứ tế bào ll l v l và vì vậy t n nhắn tìm ọ ần đƣợ truyền tron nh ều tế bào.
40
ho v ệ truyền dẫn thôn t n đ ều kh ển tớ hoặ từ th ết bị đầu uố d độn . Kênh này đƣợ sử dụn ho v ệ ấu hình r ên lẻ từn th ết bị đầu uố d độn ví dụ nhƣ nhữn t n nhắn huyển o khá nh u.
-Kênh đ ều kh ển mult st Mult st Control Ch nn l - MCCH : đƣợ dùn
ho v ệ truyền dẫn thôn t n đ ều kh ển đƣợ yêu ầu ho v ệ t ếp nhận MTCH, x m phần dƣớ đ y.
-Kênh lƣu lƣợn dành r ên D d t d Tr Ch nn l - DTCH : đƣợ dùn
ho v ệ truyền dữ l ệu n ƣờ dùn đến hoặ từ một th ết bị đầu uố d độn . Đ y là 1 lo kênh lo đƣợ dùn để truyền dữ l ệu n ƣờ dùn đƣờn lên và đƣờn xuốn ph -MBMS (non-MBMS).
-Kênh lƣu lƣợn mult st Mult st Tr Ch nn l – MTCH : đƣợ dùn
ho truyền dẫn đƣờn xuốn nhữn dị h vụ MBMS.
-Tƣơn tự vớ k ến tr kênh lo đƣợ dùn ho WCDMA/HSPA. Tuy nh ên,
kh so sánh vớ WCDMA/HSPA, thì k ến tr kênh lo LTE ó phần đơn ản hơn, vớ v ệ ảm bớt số lƣợn á lo kênh lo .
Từ lớp vật lý, lớp MAC sử dụn á dị h vụ dƣớ d n á kênh truyền tả Tr nsport Ch nn ls . Một kênh truyền tả đƣợ định n hĩ bở nhữn đặ tính mà thôn t n đƣợ truyền đ qu o d ện vô tuyến. Th o nhữn h h từ HSPA, nhữn phần đƣợ kế thừ ho LTE, dữ l ệu trên 1 kênh truyền tả đƣợ tổ hứ thành á khố truyền tả . Tron mỗ khoản thờ n truyền tả Tr nsm ss on Time Interval – TTI , một khố truyền tả vớ kí h thƣớ nào đó đƣợ truyền đ qu o d ện vô tuyến kh khôn ó sự h ện d ện h p kênh khôn n. Tron trƣờn hợp h p kênh khôn n „MIMO‟ , ó thể lên tớ 2 khố truyền tả trên mỗ TTI.
L ên kết vớ mỗ khố truyền tả là một định d n truyền tả Transport Format - TF , xá định á h thứ mà khố truyền tả đƣợ truyền đ thôn qu o d ện vô tuyến. Định d n truyền tả b o ồm thôn t n về kí h thƣớ khố truyền tả , sơ đồ đ ều hế th modul t on s h m , ánh x nt n th nt nn m pp n . Cùn vớ v ệ ph n bố tà n uyên, lƣu lƣợn mã uố ùn ó thể nhận đƣợ từ định d n
41
truyền tả . Bằn v ệ th y đổ á định d n truyền tả , lớp MAC ó thể vì vậy mà nhận r đƣợ á tố độ dữ l ệu khá nh u. V ệ đ ều kh ển tố độ vì vậy mà òn đƣợ x m nhƣ v ệ lự họn định d n truyền tả .
Tập hợp á lo kênh truyền tả đƣợ hỉ định ho LTE b o ồm:
-Kênh quản bá – Bro d st Ch nn l BCH : ó một định d n truyền tả ố
định, đƣợ un ấp bở á đặ tính k thuật. Nó đƣợ dùn ho v ệ truyền dẫn nhữn thôn t n trên kênh lo BCCH.
-Kênh Paging – P n h nn l PCH : đƣợ dùn ho v ệ p n thôn t n trên kênh lo PCCH. Kênh PCH hỗ trợ v ệ thu nhận khôn l ên tụ d s ont nous reception – DRX nhằm ho ph p th ết bị đầu uố d độn t ết k ệm năn lƣợn p n bằn á h n sl p n và hỉ thứ w k up kh nhận PCH t nhữn thờ đ ểm xá định trƣớ .
-Kênh h sẻ đƣờn xuốn – Downlink Shared Channel (DL-SCH): là kênh
truyền tả đƣợ dùn ho truyền dẫn dữ l ệu đƣờn xuốn tron LTE. Nó hỗ trợ nhữn đặ tính LTE nhƣ ơ hế thí h ứn tố độ độn dyn m r t d pt on và ho h định phụ thuộ kênh truyền h nn l-d p nd nt s h dul n tron m ền thờ n và tần số, hybr d ARQ, và h p kênh khôn n sp t l mult pl x n . Nó ũn hỗ trợ DRX nhằm làm ảm năn lƣợn t êu thụ ở th ết bị đầu uố d độn tron kh vẫn un ấp trả n h ệm luôn mở lw ys-on xp r n , tƣơn tự nhƣ