CHƯƠNG 3 : LỚP VẬT LÝ TRONG HSDPA
3.1CẤU TRÚC LỚP VẬT LÝ CỦA HSDPA
HSDPA hoạt động như là sự kết hợp của DSCH với DCH, mang đến các dịch vụ yêu cầu độ trễ chặt chẽ hơn, chẳng hạn như dịch vụ thoại AMR. Để thực hiện các tính năng HSDPA, ba kênh mới được giới thiệu trong đặc tính kỹ thuật lớp vật lý:
• HS-DSCH mang dữ liệu người sử dụng trên đường xuống, với tốc độ đỉnh lên tới trên 10 Mbps với 16 QAM.
• HS-SCCH mang thông tin điều khiển lớp vật lý cần thiết để giải mã dữ liệu trên HS-DSCH và để có thể thực hiện kết hợp dữ liệu đã gửi ở lớp vật lý lên HS- DSCH trong trường hợp truyền lại hoặc một gói bị lỗi.
• HS-DPCCH mang thông tin điều khiển cần thiết trong đường lên, là xác nhận ARQ (cả xác định đúng lẫn sai) và thông tin phản hồi chất lượng kênh đường xuống.
Ba loại kênh này được thảo luận trong các phần sau.
3.1.1 Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH)
HS-DSCH có những đặc trưng cụ thể bằng nhiều cách khác nhau được so sánh với các kênh đã tồn tại trong Release 99. Khoảng thời gian truyền dẫn (TTI) hay thời gian xen kẽ được định nghĩa là 2ms (3 khe) để đạt được trễ quay vòng ngắn cho các hoạt động giữa thiết bị đầu cuối và Node B để truyền lại. TTI 2ms của HS-DSCH ngắn hơn so với khoảng thời gian truyền dẫn 10, 20, 40 hay 80 của Release 99. Thêm một sự phối hợp điều chế bậc cao hơn, 16 QAM và mã hóa dư thừa ít hơn đã làm tăng tốc độ dữ liệu đỉnh lên tức thời. Theo quan điểm miền mã hóa, SF là cố định; luôn là 16, và truyền dẫn đa mã cũng như ghép kênh mã của những người sử dụng khác nhau có thể xảy ra. Số lượng mã tối đa có thể được cấp là 15, nhưng phụ thuộc vào khả năng của thiết bị đầu cuối, các thiết bị đầu cuối cá nhân có thể nhận giá trị tối đa là 5, 10 hay 15 mã (trong thực tế chúng ta có thể thấy các thiết bị usb 3g hỗ trợ 3,6 Mbps; 7,2 Mbps hay cao hơn tùy vào giá thành và công nghệ). Tổng số các mã kênh với hệ số trải phổ 16 tương ứng là 16 (dưới cùng một mã xáo trộn), nhưng cần phải có một không gian mã để cho các kênh khác, các kênh HS-SCCH và DCH liên quan, số mã tối đa vì vậy được đặt là 15. Một kịch bản đơn giản được minh họa trong hình 3.1, nơi mà hai người dùng đang sử dụng cùng một HS-DSCH. Cả hai người sử dụng kiểm tra các thông tin
từ các HS-SCCH để quyết định những mã HS-DSCH dùng để giải trải phổ cũng như những tham số cần thiết để phát hiện chính xác.
3.1.2 Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao (HS-SCCH)
Hình 3.1: Ví dụ đa mã với hai người sử dụng
HS-SCCH mang thông tin cần thiết cho giải điều chế HS-DSCH. Dịch vụ viễn thông di động toàn cầu (UMTS) Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất (RAN) (UTRAN) cần được phân bố một số HS-SCCH tương ứng với số tối đa người sử dụng sẽ được mã hóa-ghép kênh. Nếu không có dữ liệu trên HS-DSCH, thì sẽ không cần truyền HS-SCCH. Từ điểm mạng lưới, có thể thấy một số lượng lớn các HS-SCCH được giao, nhưng mỗi thiết bị sẽ chỉ cần tối đa bốn HS-SCCH tại thời gian gửi. HS- SCCH được coi là được báo hiệu tớ thiết bị đầu cuối bởi mạng. Thực tế, cần nhiều hơn bốn HS-SCCH là rất khó xảy ra. Tuy nhiên, hơn một HS-SCCH có thể cần thiết để khớp các mã có thể có tốt hơn cho thiết bị đầu cuối với sự giới hạn dung lượng của HSDPA.
Mỗi khối HS-SCCH có ba khe thời gian được chia thành hai bộ phận chức năng. Khe đầu tiên (phần thứ nhất) mang thông tin thời gian quyết định (critical-time) cần thiết để bắt đầu quá trình giải điều chế để tránh bộ đệm cấp độ chip. Hai khe thời gian sau (phần thứ hai) chứa các tham số thời gian quyết định bao gồm một CRC (kiểm tra độ dư vòng) để kiểm tra độ chính xác của thông tin HS-SCCH và thông tin tiến trình HARQ. Để bảo vệ, cả hai phần HS-SCCH sử dụng mặt nạ đặc trưng đầu cuối cho phép thiết bị đầu cuối quyết định xem các kênh điều khiển được phát hiện thì dành cho thiết bị đầu cuối nào.
HS-SCCH sử dụng hệ số trải phổ 128, có thể cung cấp 40 bit mỗi khe thời gian (sau khi mã hóa kênh) bởi vì không có hoa tiêu hay các bít điều khiển công suất truyền
được mã hóa phân cách mỗi phần bởi thông tin thời gian quyết định được yêu cầu có sẵn ngay sau khe thời gian đầu tiên và thực tế không thể xen kẽ cùng nhau với phần thứ 2.
Các tham số phần thứ nhất của HS-SCCH cho thấy những điều sau đây:
• Các mã giải trải phổ. Điều này cũng liên quan đến khả năng thiết bị đầu cuối hiện tại có thể giải tối đa 5, 10 hay 15 mã.
• Điều chế được sử dụng là QPSK hay 16 QAM. Các tham số phần thứ hai của HS-SCCH cho thấy :
• Thông tin phiên bản dư thừa cho phép giải điều chế và kết hợp với các lần truyền trước.
• Số tiến trình ARQ cho thấy tiến trình ARQ nào thuộc về dữ liệu nào.
• Lần truyền đầu tiên hay chỉ thị truyền lại chỉ ra quá trình truyền được kết hợp với dữ liệu đã tồn tại trong bộ đệm (nếu không giải điều chế thành công lần trước) hay các bộ đệm cần phải xóa sạch và thay bằng dữ liệu mới.
Các tham số như tỉ lệ mã kênh không được báo hiệu, nhưng có thể được suy ra từ kích thước khối truyền và bằng những tham số định dạng truyền khác. Như minh họa trong hình 3.2, thiết bị đầu cuối có một khe thời gian duy nhất để xác định những mã nào để giải trải phổ từ HS-DSCH. Việc sử dụng mặt nạ đầu cuối đặc trưng cho phép thiết bị đầu cuối kiểm tra dữ liệu dành cho nó. Tổng số các HS-SCCH mà một thiết bị đầu cuối quản lý (ở phần một của mỗi kênh) tối đa là bốn, nhưng trong trường hợp có dữ liệu cho các thiết bị đầu cuối trong các khoảng thời gian truyền dẫn liên tiếp, thì HS-SCCH sẽ là giống như thiết bị đầu cuối giữa khác khoảng TTI để tăng độ tin cậy của tín hiệu. Cách tiếp cận này cần thiết không chỉ để bỏ qua thiết bị đầu cuối có dữ liệu đệm không cần thiết mà còn có thể có nhiều mã sử dụng hơn được hỗ trợ bởi khả năng của thiết bị đầu cuối.
Thời gian DCH đường cuối không được gắn với thời gian HS-SCCH (hoặc HS- DSCH).
3.1.3 Kênh điều khiển vật lý dành riêng tốc độ cao (HS-DPCCH)
Hướng đường lên phải mang cả thông tin ACK/NACK cho các quá trình truyền lại lớp vật lý và thông tin phản hồi chất lượng được sử dụng trong bộ lập lịch ở Node B để xác định thiết bị nào được truyền và truyền với tốc độ dữ liệu là bao nhiêu. Nó được yêu cầu để đảm bảo hoạt động trong chuyển giao mềm trong trường hợp không phải tất cả các Node B được hỗ trợ hết lên HSDPA. Vì vậy, nó đã được để lại trong cấu trúc kênh đường lên và thêm vào các yếu tố thông tin mới cần thiết trên một kênh mã song song HS-DPCCH. HS-DPCCH được chia thành hai phần, được thể hiển trong hình 3.3, và mang các thông tin sau đây:
• Truyền ACK/NACK, phản ánh kết quả của việc kiểm tra CRC sau khi giải điều chế và kết hợp gói.
• Chỉ thị chất lượng kênh đường xuống (CQI) cho biết kích thước khối truyền tải, kiểu điều chế và số mã song song có thể nhận được một cách chính xác (với tỉ lệ lỗi khối hợp lý (BLER)) trên đường xuống.
Hình 3.3: Cấu trúc HS-DPCCH
Trong tiêu chuẩn 3GPP, đã có một cuộc thảo luận sôi động về khía cạnh này, vì nó không phải là một vấn đề tầm thường để xác định một phương pháp phản hồi sẽ đưa vào triển khai trên các máy thu khác nhau tài khoản và vân vân, và đồng thời dễ dàng chuyển đổi thông tin bộ lập lịch ở Node B. Trong trường hợp khác, thông tin phản hồi bao gồm 5 bit mang thông tin liên quan đến chất lượng. Một trạng thái tín hiệu được dành cho trạng thái ‘không bận tâm đến việc truyền’ và những trạng thái khác đại diện truyền tải cho thiết bị đầu cuối nào có thể nhận tại thời điểm hiện tại. Do đó, dải các
trạng thái chất lượng từ truyền một mã QPSK lên đến 15 mã 16 QAM (bao gồm các tỉ lệ mã hóa khác nhau). Rõ ràng, khả năng của thiết bị đầu cuối cần phải được thêm vào tín hiệu phản hồi; do đó, các thiết bị đầu cuối không hỗ trợ số lượng nhất định của một phần các mã của bảng thông tin phản hồi CQI thì giá trị của tín hiệu cho hệ số giảm công suất có liên quan đến sự kết hợp hầu hết được hỗ trợ từ bảng CQI. Bảng CQI bao gồm khoảng kích thước khối truyền, số mã và kết hợp điều chế cũng được định nghĩa tỉ lệ mã hóa kết quả. HS-DPCCH cần một số phần công suất truyền đường lên, những cái tác động đến chi phí liên kết cho đường lên.