1.1.3.1 Các kênh vật lý
Các kênh vật lý đƣợc xác định bởi các tần số sóng mang cụ thể, mã ngẫu nhiên, mã định kênh, thời gian bắt đầu và dừng, trên đƣờng lên, pha tƣơng đối (0 hoặc π/2). Các khoảng thời gian đƣợc xác định bởi các khoảng đầu và cuối, đƣợc đo ở trong các chip giá trị nguyên. Khung vô tuyến là khoảng thời gian xử lý gồm 15 khe. Độ dài của 1 khung vô tuyến tƣơng ứng với 38400 chip. Khe là khoảng thời gian bao gồm các trƣờng chứa bit. Độ dài của 1 khe tƣơng ứng với 2560 chip. Khoảng thời gian mặc định cho 1 kênh vật lý là liên tục từ khoảng bắt đầu tới khoảng kết thúc [7].
a) Các kênh vật lý đường lên
Các kênh vật lý đƣờng lên dành riêng:
Có 2 loại kênh vật lý dành riêng đƣờng lên, kênh dữ liệu vật lý riêng đƣờng lên (uplink DPDCH) và kênh điều khiển vật lý dành riêng (uplink DPCCH).
26
DPDCH đƣờng lên đƣợc sử dụng để mang kênh truyền tải DCH. Có thể có 1 hoặc vài kênh đƣờng lên DPDCH trên mỗi liên kết vô tuyến.
Kênh DPDCH đƣờng lên đƣợc sử dụng để mang thông tin điều khiển lấy từ
lớp 1. Thông tin điều khiển lớp 1 bao gồm các bit hoa tiêu đã biết để hỗ trợ ƣớc tính kênh cho tách sóng nhất quán, các lệnh điều khiển công suất phát (TPC), các thông tin phản hồi (FBI) và chỉ thị ghép định dạng truyền dẫn (TFCI). Chỉ thị ghép định dạng truyền dẫn này thông báo cho bộ thu về chỉ thị định dạng truyền dẫn tức thời của các kênh truyền tải đƣợc ghép tới khung vô tuyến DPDCH đƣờng lên đƣợc phát tức thời. Chỉ có 1 và chỉ 1 kênh đƣờng lên DPCCH trên mỗi liên kết vô tuyến.
Cấu trúc khung của các kênh vật lý dành riêng đƣờng lên nhƣ hình 1.8. Mỗi khung vô tuyến có chiều dài 10ms đƣợc chia thành 15 khe, mỗi khe có chiều dài
Tslot = 2560 chip, tƣơng ứng với 1 chu kì điều khiển công suất [7].
Hình 1. 8 Cấu trúc khung kênh vật lý riêng DPDCH/DPCCH
Có hai kiểu kênh vật lý dành riêng đƣờng lên, vì thế một kênh có chứa trƣờng TFCI và một kênh không chứa TFCI, ở chế độ nén, các khe DPCCH đƣợc định dạng với các trƣờng TFCI bị thay đổi.
Các kênh chung vật lý đƣờng lên:
Kênh vật lý chung đƣờng lên đƣợc chia làm 2 loại:
Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý – PRACH: mang thông tin của kênh giao vận RACH.
Kênh gói chung vật lý – PCPCH: mang thông tin của kênh giao vận CPCH.
27
Các kênh vật lý đƣờng xuống bao gồm: 1 kênh vật lý dành riêng, 1 kênh phân chia và 5 kênh điều khiển chung là:
Các kênh vật lý đƣờng xuống riêng:
Chỉ có kênh vật lý dành riêng đƣờng xuống (DPCH đƣờng xuống) phát số liệu dành riêng đƣợc tạo ra từ lớp 2 và lớp cao hơn trong bộ ghép trung gian với thông tin điều khiển tạo ra tại lớp 1.
Các kênh vật lý đƣờng xuống chung:
(i) Kênh hoa tiêu chung (CPICH)
CPICH là kênh vật lý đƣờng xuống có tốc độ cố định (30kbps, SF = 256) mang chuỗi bit đƣợc định nghĩa trƣớc [7]:
Hình 1. 9 Cấu trúc khung cho kênh hoa tiêu chung
Trong trƣờng hợp phân tập phát (vòng hở hoặc đóng) đƣợc sử dụng trên bất kì kênh đƣờng xuống nào trong cell, CPICH sẽ đƣợc truyền từ cả 2 antenna sử dụng mã định kênh và mã ngẫu nhiên. Trong trƣờng hợp này, các chuỗi bit đƣợc định trƣớc của CPICH là khác nhau đối với Antenna 1 và Antenna 2, xem hình 1.10. Trong trƣờng hợp không có phân tập phát, chuỗi bit của Antenna 1 trong hình 1.10 đƣợc sử dụng [7].
28
Có 2 loại kênh hoa tiêu chung, CPICH sơ cấp và thứ cấp. Chúng khác nhau trong việc sử dụng và những hạn chế đặt lên các đặc điểm vật lý của chúng.
(ii) Kênh hoa tiêu chung sơ cấp (P-CPICH)
Kênh hoa tiêu chung sơ cấp (P-CPICH) có các đặc điểm sau [7]:
Mã định kênh giống nhau luôn đƣợc sử dụng cho P-CPICH
P-CPICH đƣợc ngẫu nhiên hóa bằng mã ngẫu nhiên hóa sơ cấp.
Chỉ có 1 và chỉ một kênh P-CPICH mỗi cell
Kênh P-CPICH đƣợc quảng bá trong toàn cell.
Kênh CPICH sơ cấp là tham chiếu pha cho các kênh đƣờng xuống sau: SCH, CCPCH sơ cấp, AICH, PICH, AP-AICH, CD/CA-ICH, CSICH, DL-DPCCH cho CPCH và CCPCH thứ cấp. Theo mặc định, CPICH sơ cấp cũng là 1 tham chiếu pha cho DPCH đƣờng xuống và bất kì kênh PDSCH liên kết nào. UE đƣợc thông báo bởi báo hiệu lớp cao hơn nếu P-CPICH không là 1 tham chiếu pha cho đƣờng xuống DPCH và bất kì kênh PDSCH liên kết nào.
CPICH sơ cấp luôn luôn là tham chiếu pha cho kênh vật lý đƣờng xuống sử dụng phân tập phát vòng kín.
(iii) Kênh hoa tiêu chung thứ cấp (S-CPICH)
Kênh hoa tiêu chung sơ cấp (S-CPICH) có các đặc điểm sau [7]:
Mã định kênh bất kì có hệ số trải phổ là 256 đƣợc sử dụng cho S-CPICH.
S-CPICH đƣợc ngẫu nhiên hóa bởi cả mã ngẫu nhiên sơ cấp và thứ cấp.
Có thể không có, có 1 hoặc 1 vài S-CPICH mỗi cell.
S-CPICH có thể đƣợc truyền trong toàn bộ cell hoặc chỉ 1 phần của cell.
CPICH thứ cấp có thể là tham chiếu pha cho kênh DPCH đƣờng xuống. Nếu điều này đúng, UE đƣợc thông báo về điều này bằng các báo hiệu lớp cao. CPICH thứ cấp có thể là tham chiếu pha cho kênh vật lý đƣờng xuống sử dụng phân tập phát vòng hở, thay vì kênh CPICH sơ cấp là tham chiếu pha.
29
CCPCH sơ cấp là kênh vật lý đƣờng xuống tốc độ cố định (30 kbps, SF = 256) đƣợc sử dụng để mang kênh truyền tải BCH [7].
Hình 1. 11 Cấu trúc khung của Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp
Hình 1.11 chỉ ra cấu trúc khung của kênh CCPCH sơ cấp. Cấu trúc khung khác với kênh đƣờng xuống DPCH mà trong đó không có mã TPC, không có bit TFCI và hoa tiêu đƣợc truyền đi. Kênh CCPCH sơ cấp không đƣợc truyền trong suốt 256 chip đầu tiên của mỗi khe. Thay vào đó, SCH sơ cấp và thứ cấp đƣợc truyền trong suốt khoảng thời gian này.
(v) Kênh đồng bộ (SCH)
Kênh đồng bộ (SCH) là tín hiệu đƣờng xuống đƣợc sử dụng cho tìm kiếm cell. SCH bao gồm 2 kênh phụ, sơ cấp và thứ cấp. Các khung vô tuyến 10ms sơ cấp và thứ cấp đƣợc chia thành 15 khe, mỗi khe có độ dài là 2560 chip [7]. Hình 1.12 minh họa cấu trúc của khung vô tuyến SCH.
30
Kênh sơ cấp SCH bao gồm 1 mã đã đƣợc điều chế có độ dài là 256 chip, mã đồng bộ sơ cấp (PSC) đƣợc thể hiện bàng cp trong hình 1.12, đƣợc truyền 1 lần trong mỗi khe. PSC là giống nhau trong mỗi cell trong hệ thống.
Các mã định kênh sơ cấp và thứ cấp đƣợc điều chế bởi ký tự a trong hình
1.12, mà chỉ ra sự có mặt hay thiếu của mã hóa STTD trên kênh P-CCPCH và đƣợc đƣa ra bởi bảng sau:
Bảng 1. 3 Bảng mã hóa STTD trên kênh P-CCPCH
P-CCPCH STTD encoded a= +1
P-CCPCH not STTD
encoded
a= -1
(vi) Kênh chia sẻ đường xuống vật lý (PDSCH)
1 kênh PDSCH tƣơng ứng với 1 mã định kênh dƣới hoặc tại mã định kênh gốc PDSCH. 1 kênh PDSCH đƣợc cấp phát trên khung vô tuyến tới 1 UE. Trong 1 khung vô tuyến, UTRAN có thể cấp phát những PDSCH khác nhau dƣới mã định kênh gốc PDSCH giống nhau tới các UE khác nhau dựa trên ghép mã. Trong cùng 1 khung vô tuyến, các kênh PDSCH song song, với cùng 1 mã trải phổ, có thể đƣợc cấp phát tới 1 UE. Đây là trƣờng hợp đặc biệt của truyền dẫn đa mã. Tất cả PDSCH hoạt động với đồng bộ khung vô tuyến. PDSCH đƣợc cấp phát tới cùng UE trên các khung vô tuyến khác nhau có thể có nhiều hệ số trải phổ khác nhau [7].
31
Đối với mỗi khung vô tuyến, mỗi PDSCH đƣợc liên kết với 1 kênh DPCH đƣờng xuống. PDSCH và PDCH liên kết không cần thiết phải có cùng hệ số trải phổ khác nhau và không cần thiết phải căn chỉnh khung.
Tất cả thông tin điều khiển lớp 1 có liên quan đƣợc truyền trên 1 phần DPCCH của kênh liên kết DPCH, ví dụ nhƣ PDSCH không mang thông tin lớp 1. Để chỉ ra cho UE rằng dữ liệu giải mã trên DSCH, trƣờng TFCI của kênh DPCH liên kết sẽ đƣợc sử dụng. TFCI thông báo cho UE về các thông số định dạng truyền dẫn tức thời liên quan tới PDSCH cũng nhƣ là mã định kênh của PDSCH [7].
(vii) Kênh chỉ thị bắt (AICH)
Kênh chỉ thị bắt (AICH) là kênh vật lý tốc độ cố định (SF=256) đƣợc sử dụng để mang các chỉ thị tìm gọi (AI). Các chỉ thị tìm gọi AI tƣơng ứng với ký hiệu s trên PRACH [7].
1.1.3.2 Các kênh truyền tải
Các kênh truyền tải có nhiệm vụ truyền thông tin giữa phân lớp MAC và lớp vật lý. Các kênh truyền tải đƣợc phân loại chung hoặc thành hai nhóm: Các kênh riêng và các kênh chung.
a) Các kênh truyền tải dành riêng
Các kênh truyền tải dành riêng (DCH) là một kênh thực hiện việc truyền thông tin điều khiển và thông tin thuê bao giữa UTRAN và UE. DCH đƣợc truyền trên toàn bộ ô hoặc chỉ truyền trên một phần ô đang sử dụng. Thông thƣờng chỉ có một kênh truyền dành riêng sử dụng cho đƣờng lên hoặc đƣờng xuống ở chế độ TDD hoặc FDD.
b) Các kênh truyền tải chung
Mặc dù chức năng chủ yếu của từng kênh truyền tải chung có thể không nhất thiết là phải giống nhau ở hai chế độ FDD và TDD nhƣng chúng có cùng một vài chức năng và dấu hiệu cơ bản.
Cả FDD và TDD đều có một số kênh truyền tải giống nhau, tuy nhiên FDD không có kênh dùng chung đƣờng lên (USCH) và TĐ không có kênh gói chung
32
(CPCH). Kênh truyền tải CPCH ở FDD thực hiện các lệnh điều khiển công suất cần thiết, các lệnh này không đƣợc yêu cầu ở TDD. Ngƣợc lại USCH thực hiện các lệnh cần thiết ở TDD mà không đƣợc yêu cầu ở FDD. Bảng 1.4 khái quát đặc điểm chủ yếu ở hai chế độ FDD và TDD nhƣ sau [7]:
Bảng 1. 4 Các đặc điểm chủ yếu của các kênh truyền tải chung
Kênh truyền tải FDD TDD
CPCH Kênh gói chung
Kênh truyền tải đƣờng lên kết hợp với một kênh riêng đƣờng xuống tạo ra các lệnh điều khiển CPCH (ví dụ dừng khẩn cấp). Nó đƣợc đặc trƣng bởi nguy cơ xung đột ban đầu về việc sử dụng điều khiển công suất vòng trong cho việc truyền dẫn
Kênh truyền tải đƣờng lên đƣợc dùng chung bởi một vài UE thực hiện truyền số liệu điều khiển dành riêng hoặc lƣu lƣợng.
BCH Kênh quảng bá
Kênh truyền tải đƣờng xuống đƣợc dùng cho hệ thống quảng bá và thông tin cụ thể về ô BCH thƣờng đƣợc truyền trên toàn bộ ô.
FACH
Kênh truy nhập đƣờng xuống
Kênh truyền tải đƣờng xuống truyền thông tin điều khiển tới trạm di động khi hệ thống biết đƣợc định vị ô của trạm di động. Ở FDD, FACH có thể đƣợc truyền trên toàn bộ ô hoặc chỉ trên một phần ô đang sử dụng và nó có thể đƣợc sử dụng để truyền lệnh điều khiển công suất chậm. Ở TDD, nó có thể truyền các gói tin ngắn của ngƣời sử dụng.
PCH Kênh tìm gọi
Kênh truyền tải đƣờng xuống thƣờng đƣợc truyền trên toàn bộ ô, đƣợc dùng để truyền thông tin điều khiển tới trạm di động khi hệ thống không biết vị trí ô của trạm di động. Ở FDD quá trình truyền PCH đƣợc kết hợp với quá trình truyền các chỉ thị tìm gọi của lớp vật lý để hỗ trợ các quy trình ở chế độ chờ một cách có hiệu quả.
RACH
Kênh truy nhập ngẫu nhiên
Kênh truyền tải đƣờng lên, thƣờng thu đƣợc từ toàn bộ ô, thực hiện truyền thông tin điều khiển từ trạm di động, ở FDD, RACH đƣợc đặc trƣng bởi nguy cơ xung đột và bởi việc sử dụng điều khiển công suất vòng mở sử dụng cho việc truyền dẫn. Ở TDD, nó cũng có thể truyền các gói tin ngắn của ngƣời sử dụng.
DSCH Kênh dùng chung
đƣờng xuống
Kênh truyền tải đƣờng xuống đƣợc dùng chung bởi một vài UE, thực hiện truyền số liệu điều khiển dành riêng hoặc lƣu lƣợng. Ở FDD nó đƣợc kết hợp với một vài kênh DCH đƣờng xuống. Nó có thể đƣợc truyền trên toàn bộ ô hoặc chỉ trên một phần ô đang sử dụng.
33
1.1.3.3 Các kênh Logic
Các kênh logic có thể đƣợc chia làm hai nhóm chủ yếu là: nhóm kênh điều khiển và nhóm kênh lƣu lƣợng.
a) Nhóm kênh điều khiển bao gồm:
Kênh điều khiển quảng bá BCCH: Là kênh đƣờng xuống để phát quảng bá thông tin hệ thống.
Kênh điều khiển tìm gọi PCCH: Kênh đƣờng xuống để phát quảng bá thông tin tìm gọi.
Kênh điều khiển dành riêng DCCH: Kênh hai chiều từ điểm đến điểm để phát thông tin điều khiển riêng giữa UE và mạng. Đƣợc thiết lập bởi thiết lập kết nối của RRC.
Kênh điều khiển chung CCCH: Kênh hai chiều để phát thông tin điều khiển giữa mạng và các UE. Đƣợc sử dụng khi không có kết nối RRC hoặc khi truy nhập một ô mới.
Kênh điều khiển phân chia kênh SHCCH. Kênh điều khiển riêng cho ODMA-OCCH. Kênh điều khiển chung cho ODMA-OCCCH.
b) Nhóm kênh lưu lượng bao gồm:
Kênh lƣu lƣợng dành riêng DTCH
Kênh hai chiều từ điểm đến điểm riêng cho một UE để truyền thông tin của ngƣời sử dụng. DTCH có thể tồn tại cả ở đƣờng lên và đƣờng xuống.
Kênh lƣu lƣợng chung CTCH
Kênh một chiều điểm đa điểm để truyền thông tin của một ngƣời sử dụng cho tất cả hay một nhóm ngƣời sử dụng quy định hoặc chỉ cho một ngƣời sử dụng. Kênh này chỉ có ở đƣờng xuống.