2.3 Chức năng các phần tử trong mơ hình 41
2.3.1.2 Điểm truy nhập vô tuyến RAP (Radio Access Point): 42
Chức năng chính của RAP là thực hiện xử lý lớp 1 của giao diện vơ tuyến (mã hóa kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ,…). Nó cũng thực hiện một phần khai thác quản lý tài ngun vơ tuyến như điều khiển cơng suất vịng trong.
Điểm truy nhập vô tuyến cũng tương tự như Node B trong 3G, tuy nhiên có một số kỹ thuật mới nhằm làm tăng tốc độ đường truyền, đó là:
Sử dụng Anten thông minh:
Anten thông minh là một thành phần không thể thiếu được trong mạng 4G. Một hệ thống anten thông minh là sự kết hợp của nhiều phần tử anten với một khả năng xử lý tín hiệu để tự động tối ưu mẫu thu và bức xạ của nó dựa vào sự hồi đáp của mơi trường tính hiệu. Hệ thống 3.5G dùng Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao
43
(HSDPA – High Speed Downlink Packet Access) dựa trên công nghệ giao diện vô tuyến W-CDMA dự định cung cấp tốc độ lên đến 10 Mbps bằng cách sử dụng hiệu quả hơn phổ tần số 3G hiện hành. Hệ thống 4G sẽ dùng một phổ tần khác (có thể là 40 hoặc 60 GHz) và có thể cung cấp lên đến 100 Mbps cho tế bào WAN và đến 1 Gbps đối với truy suất khơng dây nội bộ.
Mục đích của hệ thống anten thông minh là để làm tăng chất lượng tín hiệu của hệ thống vơ tuyến bằng cách truyền tập trung các tín hiệu vơ tuyến trong khi tăng dung lượng bằng cách tăng việc dùng lại tần số. Bảng sau sẽ liệt kê các đặc tính và lợi ích của một hệ thống anten thơng minh.
Đặc tính Lợi ích
Độ lợi tín hiệu: Tín hiệu ngỏ vào từ
nhiều anten được kết hợp lại để tối ưu cơng suất có sẵn nhằm thiết lập mức vùng phủ đã cho.
Vùng phủ tốt hơn: Việc tập trung năng
lượng gửi ra trong một tế bào sẽ làm tăng vùng phủ của trạm gốc. Các yêu cầu công suất tiêu thụ thấp hơn dẫn đến thời gian dùng pin lâu hơn và kích thước handset sẽ nhỏ hỏn
Sự loại bỏ nhiễu: Antenna pattern có
thể được tạo ra do các nguồn nhiễu đồng kênh, việc cải thiện tỷ số tín hiệu
trên nhiễu của tín hiệu thu được.
Tăng dung lượng:Việc điều khiển chất
lượng các null tín hiệu chính xác và giảm nhiễu kết hợp với việc sử dụng lại
tần số sẽ làm tăng dung lượng mạng. Kỹ thuật thích nghi (như là đa truy cập phân chia theo không gian) hổ trợ việc
sử dụng lại tần số trong cùng một tế bào.
Phân tập không gian: Thông tin được
tập hợp từ mảng anten được dùng để tối thiểu fading và các tác động của truyền đa đường không mong muốn.
Loại bỏ đa đường: Có thể giảm tác
động trải trể của kênh, cho phép truyền tốc độ bit cao hơn mà không cần dùng bộ cân bằng.
Hiệu quả công suất: kết hợp các ngỏ
vào đến nhiều thiết bị để tối ưu tăng ích xử lý có sẳn trên đường xuống.
Chi phí giảm: Chi phí khuyếch đại cơng
suất, cơng suất tiêu thụ giảm và độ tin cậy cao hơn.
44
Một trong những kĩ thuật thích ứng liên kết sẽ được đề cập đến gọi là điều chế và mã hóa thích ứng (AMC – Adaptation and Modulation Coding). Với kĩ thuật AMC, điều chế và tỉ lệ mã hóa được thích ứng một cách liên tục và chất lượng kênh thay cho việc điều chỉnh công suất. Truyền dẫn sử dụng nhiều mã Walsh cũng được sử dụng trong q trình thích ứng liên kết. Sự kết hợp của hai kỹ thuật thích ứng liên kết trên đã thay thế hoàn toàn kỹ thuật hệ số trải phổ biến thiên của truyền dẫn vô tuyến tốc độ cao.
Ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM: Tín hiệu gửi đi được chia thành
các sóng mang nhỏ, trên mỗi sóng mang đó tín hiệu là “băng hẹp” và vì vậy tránh được hiệu ứng đa đường, tạo nên một khoảng bảo vệ chèn vào giữa mỗi tín hiệu
OMDF. OFDM cũng tạo nên một độ lợi về phân tập tần số, cải thiện hiệu năng
của lớp vật lý. Nó cũng tương thích với những cơng nghệ mở rộng nâng cao khác, như là các anten thông minh và MIMO. Điều này khơng chỉ tạo nên lợi ích rõ ràng cho thực thi lớp vật lý, mà còn hợp nhất việc cải thiện hiệu năng lớp 2 nhờ việc đưa ra thêm một mức độ tự do.
Hình 2.7. Tần số, thời gian của tín hiệu OFDM
MIMO: MIMO sử dụng ghép kênh tín hiệu giữa rất nhiều các anten phát và thời gian
hay tần số. Nó kết hợp với OFDM xử lý các tín hiệu thời gian độc lập ngay khi dạng sóng OFDM được thiết kế chính xác cho kênh. Sự kết hợp giữa OFDM và MIMO giúp cho việc xử lý đơn giản hơn, hiệu quả thu phát cao.
Ngồi ra lớp thâm nhập dịch vụ cịn sử dụng thêm một số kỹ thuật khác như kỹ thuật SDR,… để tăng thêm tính thích nghi cho UE trong mơi trường mạng tích hợp chung.
45
Bộ điều khiển truy nhập vô tuyến (RAC: Radio Access Controller):
Bộ điều khiển truy nhập vô tuyến (RAC) là phần tử điều khiển của lớp truy nhập vô tuyến. Chức năng RNC dùng để điều khiển lưu lượng và quản lý tài nguyên vô tuyến của lớp thâm nhập vơ tuyến.
Đối với một UE thì RAC thực hiện kết cuối cả đường nối Iu để truyền số liệu người sử dụng và cả báo hiệu tương ứng từ/tới mạng lõi. RAC cũng kết cuối báo hiệu điều khiển tài nguyên vô tuyến, xử lý số liệu lớp đoạn nối số liệu từ/tới giao diện vô tuyến. Các thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến như sắp xếp các thông số vật mang thâm nhập vô tuyến với các thông số kênh truyền tải giao diện vô tuyến.
Chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến: RRM (Radio Resources Management) là một tập hợp các thuật toán được sử dụng để đảm bảo sự ổn định của đường truyền vô tuyến và QoS của kết nối vô tuyến bằng cách chia sẻ và quản lý tài ngun vơ tuyến một cách có hiệu quả.
Trong 4G, thêm một số kỹ năng mới như yêu cầu phát lại tự động nhanh (HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request), lập lịch nhanh, thời gian phát truyền dẫn ngắn (TTI: Transmission Time Interval). Hai tính năng quan trọng nhất của công nghệ WCDMA như điều khiển cơng suất vịng kín và hệ số trải phổ biến thiên khơng cịn được sử dụng.