2. 1.Qui trình truyền dữ liệu
2.6 Truyền thông tin điều khiển đường lên
2.6.1 Định dạng và tài nguyên PUCCH
- Nếu thiết bị di động muốn gửi thông tin điều khiển đường lên và không thực hiện nhiệm vụ chuyển PUSCH trong cùng một khung con, thì nó sẽ truyền thông tin về điều khiển đường lên vật lý PUCCH có thể được truyền bằng nhiều định dạng khác nhau
Bảng 2.9.cho biết cách các định dạng này được sử dụng cho trường hợp tiền tố chu kỳ bình
thường
- Khi sử dụng các định dạng PUCCH 2, 2a và 2b, bộ xử lý kênh truyền tải sẽ xảy ra lỗi mã hóa hiệu chỉnh thông tin trạng thái kênh, làm tăng số lượng bit CSI lên20. Tuy nhiên, nó gửi yêu cầu lập lịch và các bit báo nhận trực tiếp xuống lớp vật lý, không có bất kỳ mã hóa nào.
- Thiết bị di động truyền PUCCH ở các cạnh của băng tần đường lên (Hình 8.10), để giữ nó tách khỏi PUSCH. Trạm gốc dự trữ các khối tài nguyên ở các cạnh cực của băng tần cho các định dạng PUCCH 2, 2a và 2b, với số khối chính xác được quảng cáo trong SIB 2.Các định dạng 1, 1a và 1b sử dụng thêm các khối tài nguyên, với số lượng các khối thay đổi linh hoạt từ khung con này sang khung con tiếp theo tùy thuộc vào số lượng xác nhận mà trạm gốc đang mong đợi. Trạm gốc cũng có thể chia sẻ một cặp tài nguyên trung gian trong số tất cả các định dạng PUCCH, có thể hữu ích nếu băng thông nhỏ. Khi nào sử dụng tiền tố chu kỳ bình thường, các định dạng 1, 1a và 1b sử dụng bốn ký hiệu PUCCH cho mỗi vị trí và ba ký hiệu tham chiếu giải điều chế, trong khi các định dạng 2, 2a và 2b sử dụng năm ký hiệu PUCCH mỗi khe và hai ký hiệu tham chiếu giải điều chế.
Một thiết bị di động cá nhân truyền PUCCH bằng cách sử dụng hai khối tài nguyên, khối này nằm trong khối đầu tiên và các khe thứ hai của khung con và ở các phía đối diện của dải tần. Tuy nhiên một điện thoại di động không có các khối tài nguyên này cho chính nó. Ở định dạng PUCCH 2, 2a và 2b, mỗi cặp các khối tài nguyên được chia sẻ giữa 12 điện thoại di động, sử dụng thông số dành riêng cho thiết bị di động được gọi là sự thay đổi theo chu kỳ chạy từ 0 đến 11. Trong các định dạng PUCCH 1, 1a và 1b, các khối tài nguyên là được chia sẻ giữa 36 thiết bị di động, bằng cách sử dụng sự thay đổi theo chu kỳ và một thông số khác dành riêng cho thiết bị di động, chỉ số chuỗi trực giao, chạy từ 0 đến 2
Hình 2.10: Ánh xạ phần tử tài nguyên cho PUCCH và tín hiệu tham chiếu giải điều chế
của nó trong
Bản phát hành 8 và 9, sử dụng chế độ FDD, tiền tố chu kỳ bình thường, băng thông 3 MHz, một cặp tài nguyên các khối cho các định dạng PUCCH 2, 2a và 2b, và một phân bổ ví dụ cho các định dạng PUCCH 1, 1a và 1b, dịch chuyển theo chu kỳ chạy từ 0 đến 11. Trong các định dạng PUCCH 1, 1a và 1b, các khối tài nguyên là được chia sẻ giữa 36 thiết bị di động, bằng cách sử dụng sự thay đổi theo chu kỳ và một thông số khác dành riêng cho thiết bị di động, chỉ số chuỗi trực giao, chạy từ 0 đến 2
2.6.2. Qúa trình xử lý kênh vật lý của PUCCH ( Physical Channel Processing of the PUCCH ) PUCCH )
Bây giờ chúng ta có đủ thông tin để mô tả quá trình xử lý kênh vật lý cho PUCCH. Khi sử dụng các định dạng PUCCH 1, 1a và 1b, thiết bị di động sẽ điều chỉnh các bit thành một biểu tượng, sử dụng điều chế bật-tắt cho yêu cầu lập lịch, BPSK cho xác nhận một bit và QPSK cho một xác nhận hai bit. Sau đó, nó phát tán thông tin trong miền thời gian sử dụng chỉ số chuỗi trực giao, thường trên bốn ký hiệu, nhưng trên ba ký hiệu trong các khe hỗ trợ tín hiệu tham chiếu âm thanh được ưu tiên hơn các PUCCH này. Quá trình lây lan tuân theo một kỹ thuật tương tự như kỹ thuật mà trạm gốc được sử dụng cho PHICH và cho phép các ký hiệu được chia sẻ giữa ba điện thoại di
Sau đó, điện thoại di động sẽ truyền bá thông tin trên 12 mạng con trong miền tần số bằng cách sử dụng sự thay đổi tuần hoàn. Kỹ thuật này được thực hiện khác với kỹ thuật ở trên nhưng có cùng một mục tiêu, cụ thể là chia sẻ các nhà cung cấp dịch vụ phụ giữa 12 điện thoại di động khác nhau. cuối cùng di động lặp lại quá trình truyền của nó trong các khe thứ nhất và thứ hai của khung phụ. Khi sử dụng định dạng PUCCH 2, điện thoại di động điều chỉnh các bit thông tin trạng thái kênh lên 10 biểu tượng sử dụng QPSK và truyền bá thông tin trong miền tần số bằng cách sử dụng tuần hoàn sự thay đổi. Nó cũng có thể gửi xác nhận đồng thời ở định dạng 2a và 2b, bằng cách điều chỉnh biểu tượng tham chiếu thứ hai trong mỗi khung con sử dụng BPSK hoặc QPSK.
2.7.Tín hiệu tham chiếu đường lên (Uplink Reference Signals)
2.7.1. Tín hiệu tham chiếu giải điều chế ( Demodulation Reference Signal ) Điện thoại di động truyền tín hiệu tham chiếu giải điều chế cùng với PUSCH và
PUCCH, để giúp trạm gốc thực hiện ước tính kênh. Tín hiệu chiếm ba ký hiệu trên mỗi khe khi điện thoại di động đang sử dụng các định dạng PUCCH 1,1a và 1b, hai khi sử dụng định dạng PUCCH 2, 2a và 2b và một khi sử dụng PUSCH. Tín hiệu tham chiếu giải điều chế có thể chứa 12, 24, 36,… điểm dữ liệu, tương ứng với băng thông truyền của các khối tài nguyên 1, 2, 3,…. Để tạo ra tín hiệu, mỗi ô được gán cho một trong 30 nhóm trình tự. Với một ngoại lệ, được mô tả ở cuối phần này, mỗi nhóm trình tự chứa một trình tự cơ sở của mọi độ dài có thể, được tạo ra hoặc từ trình tự Zadoff-Chu hoặc, trong trường hợp là các trình tự ngắn nhất, từ tra cứu bàn. Sau đó, trình tự cơ sở được sửa đổi bởi một trong 12 sự thay đổi theo chu kỳ, để tạo ra tham chiếutự báo hiệu
Có hai cách để gán các nhóm trình tự. Trong lập kế hoạch nhóm theo trình tự, mỗi ô là được gán cố định cho một trong các nhóm trình tự trong quá trình lập kế hoạch mạng vô tuyến. Lân cậncác tế bào nên nằm trong các nhóm trình tự khác nhau để giảm thiểu sự giao thoa giữa chúng.Trong nhảy nhóm trình tự, nhóm trình tự thay đổi từ vị trí này sang vị trí tiếp theovào một trong 510 mẫu nhảy giả ngẫu nhiên. Mô hình nhảy phụ thuộc vào vật lý nhận dạng tế bào và có thể được tính toán mà không cần phải lập kế hoạch thêm.
Khi gửi tín hiệu tham chiếu PUSCH, điện thoại di động sẽ tính toán sự dịch chuyển theo chu kỳ từ một trường mà trạm cơ sở cung cấp trong tài trợ lập lịch của nó. Trong trường hợp liên kết lên nhiều MIMO của người dùng, trạm gốc có thể phân biệt các điện thoại di động khác nhau đang chia sẻ các khối tài nguyên giống nhau bằng cách cho chúng thay đổi theo chu kỳ khác nhau. Có thể dùng các dịch chuyển theo chu kỳ còn lại để phân biệt các ô lân cận chia sẻ cùng một nhóm trình tự. Khi gửi tín hiệu tham chiếu PUCCH, điện thoại di động áp dụng cùng một sự dịch chuyển theo chu kỳ mà nó đã sử dụng cho chính quá trình truyền PUCCH và sửa đổi thêm tín hiệu tham chiếu giải điều chế trong trường hợp của các định dạng 1, 1a và 1b bằng cách sử dụng chỉ mục chuỗi trực giao. Quá trình này cho phép trạm gốc để phân biệt các tín hiệu tham chiếu từ tất cả các điện thoại di động đang chia sẻ từng cặp của các khối tài nguyên.
Có hai biến chứng khác. Thứ nhất, mỗi nhóm trình tự thực sự chứa hai cơ sở trình tự cho mọi băng thông truyền từ sáu khối tài nguyên trở lên. Theo thứ tự nhảy, một thiết bị di động có thể được định cấu hình để chuyển đổi giữa hai chuỗi theo mô hình giả ngẫu nhiên. Thứ hai, nhảy chuyển dịch theo chu kỳ làm cho sự thay đổi theo chu kỳ trong một cách giả ngẫu nhiên từ vị trí này sang vị trí tiếp theo. Cả hai kỹ thuật đều giảm nhiễu giữa các ô lân cận có cùng nhóm trình tự
2.7.2 Tín hiệu tham chiếu âm thanh
Thiết bị di động truyền tín hiệu tham chiếu âm thanh (SRS) để giúp trạm gốc đo công suất tín hiệu nhận được trên băng thông truyền dẫn rộng. Trạm cơ sở sau đó sử dụng thông tin để lập lịch phụ thuộc tần số.
Trạm gốc điều khiển thời gian của tín hiệu tham chiếu âm thanh theo hai cách. Thứ nhất, nócho điện thoại di động biết khung phụ nào hỗ trợ âm thanh, sử dụng một tham số trong SIB 2 được gọi là Cấu hình khung con SRS. Thứ hai, nó định cấu hình mỗi thiết bị di động với khoảng thời gian 2 đến 320 khung phụ và khoảng thời gian bù đắp trong khoảng thời gian đó, sử dụng thông số dành riêng cho thiết bị di động được gọi là chỉ số cấu hình SRS. Một thiết bị di động truyền tín hiệu tham chiếu âm thanh bất cứ khi nào kết quả là thời gian truyền trùng với khung phụ hỗ trợ âm thanh.
Điện thoại di động thường gửi tín hiệu tham chiếu âm thanh trong ký hiệu cuối cùng của khung phụ, như hình 2.0. Trong chế độ TDD, nó cũng có thể gửi tín hiệu trong vùng đường lên của một khung phụ đặc biệt. Điện thoại di động tạo ra tín hiệu theo cách tương tự như cách giải điều chế tín hiệu tham chiếu được mô tả ở trên. Sự khác biệt chính là tín hiệu tham chiếu âm thanh sử dụng tám ca thay đổi theo chu kỳ thay vì 12 ca, để tám điện thoại di động có thể chia sẻ cùng một tập hợp tài nguyên
Các phần tử Trong miền tần số, trạm gốc điều khiển vị trí bắt đầu và truyền băng thông sử dụng các tham số dành riêng cho di động và di động được gọi là cấu hình băng thông SRS, băng thông SRS, vị trí miền tần số và băng thông nhảy SRS. Như được hiển thị trong hình, một thiết bị di động riêng lẻ truyền trên các sóng mang phụ thay thế, như được cấu hình bởi một lược truyền. Có nhiều cách khác nhau để ngăn chặn xung đột giữa tín hiệu tham chiếu âm thanh và các đường truyền khác của điện thoại di động. Điện thoại di động không truyền PUSCH trong biểu tượng cuối cùng của khung phụ hỗ trợ âm thanh, vì vậy nó luôn có thể gửi PUSCH và SRS trong cùng một khung phụ. Các định dạng PUCCH 2, 2a và 2b được ưu tiên hơn so với tín hiệu tham chiếu âm thanh, như chúng có các tần số dành riêng ở rìa của băng tần truyền dẫn mà không quan tâm đến thủ tục âm thanh. Trạm gốc có thể cấu hình các định dạng PUCCH 1, 1a và 1b để sử dụng một trong hai kỹ thuật bằng báo hiệu RRC
2.8.Kiểm soát nguồn điện ( Power Control) 2.8.1.Tính toán công suất đường lên
Quy trình điều khiển công suất đường lên đặt công suất phát của thiết bị di động thành nhỏ nhất giá trị phù hợp với khả năng thu tín hiệu đạt yêu cầu. Điều này làm giảm sự can thiệp giữa các điện thoại di động đang truyền trên cùng một phần tử tài nguyên trong các ô lân cận và tăng tuổi thọ pin của thiết bị di động. Trong LTE, điện thoại di động ước tính công suất phát của nó cũng như có thể và trạm gốc điều chỉnh ước tính này bằng cách sử dụng các lệnh điều khiển công suất. Điện thoại di động sử dụng các phép tính hơi khác cho PUSCH, PUCCH và SRS, do đó, để minh họa các nguyên tắc, chúng ta sẽ chỉ xem xét PUSCH.
Công suất phát PUSCH được tính như sau: PPUSCH(i) = min(P(i), PCMAX
Trong phương trình này, PPUSCH (i) là công suất truyền trên PUSCH trong khung phụ i, được đo tính bằng decibel so với 1 mW (dBm). PCMAX là công suất phát tối đa của thiết bị di động, trong khi P (i) được tính như sau:
P(i) = PO_PUSCH + 10log10(MPUSCH(i)) + ΔTF(i) + 𝛼.PL + f(i)
Ở đây, PO_PUSCH là công suất mà trạm gốc mong đợi nhận được trên băng thông một khối tài nguyên. Nó có hai thành phần, một đường cơ sở dành riêng cho ô
PO_NOMINAL_PUSCHvà một điều chỉnh dành riêng cho thiết bị di động PO_UE_PUSCH, được gửi đến thiết bị di động bằng cách sử dụng tín hiệu RRC.
MPUSCH (i) là số khối tài nguyên mà thiết bị di động đang truyền trong khung con i. ΔTF (i) là điều chỉnh tùy chọn cho tốc độ dữ liệu trong khung phụ i, đảm bảo rằng thiết bị di động sử dụng công suất phát cao hơn để có tốc độ mã hóa lớn hơn hoặc sơ đồ điều chế nhanh hơn, chẳng hạn như 64-QAM. PL là tổn thất đường xuống. Trạm gốc quảng cáo công suất truyền trên các tín hiệu tham chiếu đường xuống như một phần của SIB 2, vì vậy thiết bị di động có thể ước tính PL bằng cách đọc đại lượng này và trừ đi công suất nhận được. 𝛼 là một hệ số trọng số làm giảm tác động của các thay đổi trong mất mát đường dẫn, trong một kỹ thuật được gọi là điều khiển công suất phân đoạn. Bằng cách đặt 𝛼 thành một giá trị giữa 0 và 1, trạm gốc có thể đảm bảo rằng các thiết bị di động ở cạnh ô truyền một tín hiệu yếu hơn dự kiến. Điều này làm giảm nhiễu mà chúng gửi vào các ô lân cận và có thể tăng dung lượng của hệ thống. Sử dụng các thông số được đề cập cho đến nay, điện thoại di động có thể tự ước tính PUSCH Truyền điện. Tuy nhiên, ước tính này có thể không chính xác, đặc biệt là trong chế độ FDD, trong đó các mẫu mờ dần có thể khác nhau trên đường lên và đường xuống. Trạm cơ sở do đó, điều chỉnh công suất của thiết bị di động bằng cách sử dụng các lệnh điều khiển công suất, được xử lý bởi tham số cuối cùng.
2.8.2.Lệnh điều khiển nguồn đường lên
Trạm gốc có thể gửi các lệnh điều khiển công suất cho PUSCH theo hai cách. Thứ nhất, nó có thể gửi các lệnh điều khiển nguồn độc lập cho các nhóm điện thoại di động sử dụng các định dạng DCI 3 và 3A. Khi sử dụng các định dạng này, trạm gốc gửi bản tin PDCCH tới một đài nhận dạng mạng được gọi là TPC-PUSCH-RNTI, được chia sẻ giữa tất cả các điện thoại di động trong nhóm. Thông báo chứa lệnh kiểm soát nguồn điện cho từng điện thoại di động của nhóm, được tìm thấy bằng cách sử dụng độ lệch đã được cấu hình trước đó bằng báo hiệu RRC. Sau đó, điện thoại di động tích lũy các lệnh điều khiển công suất của nó theo cách sau:
f(i) = f(i − 1) + 𝛿PUSCH(i − KPUSCH)
Tại đây, thiết bị di động nhận được điều chỉnh công suất 𝛿PUSCH trong khung phụ i- KPUSCH và áp dụng nó trong khung phụ i. KPUSCH là bốn ở chế độ FDD, trong khi ở chế độ TDD, nó có thể nằm giữa bốn và bảy theo cách thông thường. Khi sử dụng định dạng DCI 3, lệnh điều khiển nguồn chứa hai bit và điều chỉnh công suất −1, 0, 1 và 3 dB. Khi sử dụng định dạng DCI 3A, lệnh chỉ chứa một bit và điều chỉnh công suất −1 và 1 dB.
Trạm gốc cũng có thể gửi các lệnh điều khiển công suất hai bit đến một thiết bị di động như một phần của cấp lập lịch đường lên. Thông thường, thiết bị di động giải thích chúng theo cách được mô tả ở trên.
Tuy nhiên, trạm gốc cũng có thể vô hiệu hóa việc tích lũy các lệnh điều khiển công suất bằng cách sử dụng Báo hiệu RRC, trong trường hợp đó, thiết bị di động sẽ diễn giải chúng như sau:
f(i) = 𝛿PUSCH(i − KPUSCH)
Kiểm soát công suất đường xuống đơn giản hơn. Công suất phát đường xuống được định lượngsử dụng năng lượng trên mỗi phần tử tài nguyên (EPRE) của một kênh hoặc tín hiệu riêng lẻ. Căn cứ trạm có thể sử dụng một EPRE khác cho các tín hiệu tham chiếu