5.2. Truy cập ngẫu nhiên
5.2.2. Bước 2: Đáp ứng truy cập ngẫu nhiên
Trong đáp ứng cho thử nghiệm truy cập ngẫu nhiên được phát hiện, mạng sẽ phát một thông điệp trên DL-SCH, như bước thứ hai của thủ tục truy cập ngẫu nhiên, bao gồm:
- Chỉ số (Index) của chuỗi Preamble truy cập ngẫu nhiên mà mạng tìm thấy và nhờ đó việc đáp ứng có hiệu lực.
- Điều chỉnh định thời được tính tốn bởi đầu thu Preamble truy cập ngẫu nhiên. - Một chấp hận hoạch định, chỉ ra các nguồn tài nguyên mà đầu cuối sẽ sử dụng
cho việc truyền dẫn thông điệp trong bước thứ ba.
- Một nhận dạng tạm thời được sử dụng những thông tin liên lạc khác giữa đầu cuối và mạng.
Trong trường hợp mạng phát hiện ra có nhiều thử nghiệm truy cập ngẫu nhiên (từ các đầu cuối khác nhau), các thông điệp đáp ứng riêng biệt của nhiều đầu cuối di động có thể được kết hợp trong một truyền dẫn duy nhất. Do đó, các thơng điệp đáp ứng
được sắp xếp trên DL-SCH và được biểu thị trên một kênh điều khiển L1/L2 bằng cách sử dụng một nhận dạng được dành riêng cho đáp ứng truy cập ngẫu nhiên. Tất cả các đầu cuối đã phát Preamble sẽ giám sát các kênh điều khiển L1/L2 để đáp ứng truy cập ngẫu nhiên. Trong đặc tính kỹ thuật, định thời của thơng điệp đáp ứng thì khơng cố định - để có thể đáp ứng cho nhiều truy cập đồng thời một cách đầy đủ. Nó cũng một vài độ linh hoạt trong sự thực thi trạm gốc.
Khi các đầu cuối thực hiện truy cập ngẫu nhiên ở nguồn tài nguyên giống nhau sử dụng Preamble khác nhau, sẽ khơng có xung đột xuất hiện và từ báo hiệu đường xuống nó sẽ đưa đến các đầu cuối thơng tin có liên quan. Tuy nhiên, vẫn có một khả năng chắc chắn của sự tranh chấp, đó là khi nhiều đầu cuối sử dụng Preamble truy cập ngẫu nhiên ở cùng thời điểm. Trong trường hợp này, nhiều đầu cuối sẽ phản ứng lại trên thông điệp đáp ứng giống nhau và tranh chấp xuất hiện. Việc giải quyết các tranh chấp này là một phần của bước tiếp theo như được thảo luận bên dưới. Tranh chấp cũng là một trong những nguyên nhân tại sao Hybrid ARQ thì khơng được sử dụng cho truyền dẫn đáp ứng truy cập ngẫu nhiên. Khi một đầu cuối thu một đáp ứng truy cập ngẫu nhiên được dự định cho các đầu cuối khác thì sẽ bị sai về định thời đường lên. Nếu Hybrid ARQ được sử dụng, định thời của ACK/NAK cho một đầu cuối như vậy sẽ khơng đúng và có thể gây nhiễu loạn báo hiệu điều khiển đường lên từ những người sử dụng khác.
Trong lúc thu nhận đáp ứng truy cập ngẫu nhiên trong bước hai, đầu cuối sẽ điều chỉnh định thời truyền dẫn đường lên của nó và tiếp tục đến bước thứ ba.
5.2.3. Bước 3: Nhận dạng đầu cuối
Sau bước thứ hai, đường lên của đầu cuối được đồng bộ thời gian. Tuy nhiên, trước khi dữ liệu người dùng có thể được phát đến/từ đầu cuối, một nhận dạng duy nhất trong Cell (C-RNTI) phải được ấn định đến đầu cuối. Phụ thuộc vào trạng thái đầu cuối, cũng có thể cần đến việc trao đổi thông điệp bổ sung.
Trong bước thứ ba, đầu cuối phát các thông điệp cần thiết đến mạng sử dụng các nguồn tài nguyên được ấn định trong đáp ứng truy cập ngẫu nhiên ở bước hai. Việc truyền các thông điệp đường lên với cùng cách giống như khi dữ liệu đường lên được hoạch định thay vì gắn nó với Preamble ở bước thứ nhất sẽ có lợi hơn do nhiều nguyên
nhân. Đầu tiên là lượng thông tin được phát trong sự vắng mặt đồng bộ đường lên nên được giảm thiểu khi nhu cầu cho một khoảng thời gian bảo vệ lớn để tạo ra truyền dẫn như vậy sẽ liên quan đến chi phí. Thứ hai, việc sử dụng sơ đồ phát đường lên thông thường cho truyền dẫn thông điệp cho phép điều chỉnh đến sơ đồ điều chế và kích thước cho phép (Grant Size), chẳng hạn, các điều kiện vô tuyến khác nhau. Cuối cùng, nó cho phép sử dụng Hybrid ARQ với sự kết hợp mềm cho thơng điệp đường lên. Một khía cạnh quan trọng sau cùng, nhất là trong viễn cảnh giới hạn về vùng phủ sóng, khi nó cho phép sử dụng một hoặc nhiều sự truyền lại để tập hợp đủ năng lượng cho báo hiệu đường lên để đảm bảo khả năng đủ lớn của truyền dẫn thành công. Chú ý rằng truyền lại RLC không được sử dụng cho báo hiệu RRC đường lên trong bước ba.
Một phần quan trọng của thông điệp đường lên bao gồm một nhận dạng đầu cuối vì nhận dạng này sẽ được sử dụng như một phần của cơ chế giải quyết tranh chấp trong bước bốn. Khi trường hợp đầu cuối ở trong trạng thái LTE_ACTIVE, nghĩa là nó được kết nối đến một Cell được nhận biết và do đó có một C-RNTI được ấn định, C- RNTI này được sử dụng như nhận dạng đầu cuối trong thông điệp đường lên. Mặc khác, một nhận dạng đầu cuối mạng lõi được sử dụng và mạng truy cập vô tuyến cần bao hàm (Involve) mạng lõi trước khi đáp ứng thông điệp đường lên trong bước 3.
5.2.4. Bước 4: Giải quyết tranh chấp
Bước cuối cùng trong thủ tục truy cập ngẫu nhiên bao gồm một thông điệp đường xuống cho việc giải quyết tranh chấp. Chú ý rằng từ bước thứ hai, nhiều đầu cuối thực hiện thử truy cập ngẫu nhiên đồng thời sử dụng chuỗi Preamble giống nhau trong bước đầu tiên sẽ nghe được thông điệp đáp ứng giống nhau trong bước thứ hai và do đó có nhận dạng tạm thời giống nhau. Vì vậy, trong bước thứ tư, mỗi đầu cuối nhận thông điệp đường xuống sẽ so sánh nhận dạng trong thông điệp với nhận dạng mà chúng đã phát trong bước thứ 3. Chỉ một đầu cuối có được sự trùng nhau giữa nhận dạng được nhận trong bước 4 và nhận dạng đã phát đi như một phần của bước thứ ba sẽ thiết lập thủ tục truy cập ngẫu nhiên thành công. Nếu đầu cuối chưa được ấn định một C-RNTI, nhận dạng tạm thời từ bước thứ hai được đề bạt đến C-RNTI; nếu khơng đầu cuối sẽ giữ C-RNTI mà nó vừa được ấn định.
Thông điệp giải quyết tranh chấp được phát trên DL-SCH, sử dụng nhận dạng tạm thời từ bước thứ hai cho việc định vị thiết bị đầu cuối trên kênh điều khiển L1/L2. Kể từ khi đồng bộ đường lên đã được thiết lập, Hybrid ARQ sẽ được ứng dụng cho báo hiệu đường xuống trong bước này. Các đầu cuối có sự phù hợp giữa nhận dạng mà chúng phát đi trong bước thứ ba và thông điệp nhận được trong bước thứ tư cũng sẽ phát một báo nhận Hybrid ARQ trên đường lên.
Các đầu cuối khơng tìm được sự phù hợp giữa nhận dạng được nhận trong bước 4 và nhận dạng tương ứng được phát đi như một phần của bước thứ 3 sẽ được xem như là đã thất bại trong thủ tục truy cập ngẫu nhiên và cần khởi động lại thủ tục truy cập ngẫu nhiên từ bước 1. Hiển nhiên, khơng có phản hồi Hybrid ARQ nào được phát đi từ các đầu cuối này.
5.3. Paging
Paging được sử dụng cho thiết lập kết nối khởi tạo mạng. Một giao thức Paging hiệu quả sẽ cho phép đầu cuối ngủ mà không cần xử lý máy thu trong hầu hết thời gian cho đến khi nó thức dậy ở những khoảng thời gian được xác định trước để giám sát thông tin Paging từ mạng.
Trong WCDMA, một kênh chỉ thị Paging riêng rẽ được giám sát ở những khoảng thời gian được xác định trước, được sử dụng để chỉ thị đến các đầu cuối rằng thông tin Paging đang được phát. Vì chỉ thị Paging ngắn hơn một cách đáng kể so với khoảng thời gian thông tin Paging, điều này sẽ làm tối thiểu thời gian đầu cuối được đánh thức.
Trong LTE, không sử dụng kênh chỉ thị Paging riêng rẽ vì khả năng tiết kiệm công suất là rất nhỏ do khoảng thời gian ngắn của báo hiệu điều khiển, tối đa ba ký tự OFDM như được mô tả trong Chương 4. Thay vào đó, cơ chế giống như truyền dẫn dữ liệu đường xuống trên DL-SCH được sử dụng và đầu cuối di động sẽ giám sát báo hiệu điều khiển L1/L2 cho việc ấn định kế hoạch đường xuống. Một chu trình DRX được định nghĩa, nó cho phép đầu cuối nghỉ ngơi trong hầu hết thời gian và chỉ thức dậy để giám sát báo hiệu điều khiển L1/L2. Nếu đầu phát hiện ra một nhóm nhận dạng được sử dụng cho Paging khi nó thức dậy, nó sẽ xử lý thông điệp Paging tương ứng được phát trên đường xuống. Thông điệp Paging bao gồm nhận dạng của các đầu cuối
đang được tìm gọi và một đầu cuối khơng tìm thấy nhận dạng của nó sẽ loại bỏ thơng tin được nhận và nghỉ ngơi theo chu trình DRX. Hiển nhiên, khi định thời đường lên không được nhận biết trong suốt chu trình DRX, sẽ khơng có báo hiệu ACK/NAK nào có thể xãy ra và như vậy Hybrid ARQ với sự kết hợp mềm không thể được sử dụng cho các thơng điệp Paging.
Chu trình DRX cho Paging được minh hoạ trong Hình 5.8.
KẾT LUẬN
Sau hơn 3 tháng nghiên cứu và tìm hiểu đề tài, cùng với sự nỗ lực của bản thân, Tơi đã hồn thành đề tài đúng thời hạn. Đây cũng chính là dịp để tơi có thể tự củng cố, hồn thiện và nâng cao kiến thức của mình. Theo đúng như yêu cầu đề ra từ trước, đồ án này đã làm nổi bật những ưu điểm của công nghệ LTE, cũng như các kỹ thuật tiên tiến được sử dụng trong cơng nghệ này. Tuy vẫn cịn đang được tiếp tục nghiên cứu, thử nghiệm và phát triển nhưng với những kết quả bước đầu rất khả quan cũng như lợi thế về kiến trúc mạng đơn giản và khả năng dễ dàng tích hợp với các mạng 2G và 3G hiện tại mà khơng cần thay đổi tồn bộ cơ sở hạ tầng mạng đã có, cơng nghệ LTE đã chứng tỏ được tiềm năng mạnh mẽ của mình so với các công nghệ đối thủ mà điển hình là WiMax. Cho dù được ra đời muộn hơn so với WiMax (đã được triển khai trên thị trường), công nghệ LTE mới này vẫn có tính cạnh tranh cao trong tương lai, vì ngồi những ưu điểm sẵn có, LTE cịn nhận được rất nhiều sự ủng hộ của các “đại gia” trong ngành công nghệ viễn thông như Ericsson, Nokia-Siemens Networks, Alcatel- Lucent, T-Mobile, Vodafone, và các tập đoàn lớn khác nhập sau này như China Mobile, Huawei, LG Electronics, NTT DoCoMo và Samsung.
Do thời gian có hạn, cũng như những hạn chế của bản thân nên đề tài này cịn nhiều thiếu sót. Tơi rất mong sự đóng góp ý kiến của Q Thầy Cơ và Các Bạn.
CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT
3GPP Third Generation Partnership Project
Tổ chức chuẩn hóa mạng di động thế hệ thứ 3
A
AAS Adaptive Antenna System Hệ thống antenna thích ứng ACK Acknowledgement (In ARQ
Protocols) Báo nhận (trong giao thức ARQ) ACLR Adjacent Channel Leakage
Ratio Hệ số rò rỉ kênh lân cận
AGW Access Gateway (in
LTE/SAE) Cổng truy nhập
AM Acknowledged Mode (RLC
Configuration) Chế độ báo nhận (cấu hình RLC) AMC Adaptive Modulation And
Coding Mã hóa và điều chế thích nghi ARQ Automatic Repeat-Request Yêu cầu lặp lại tự động
B
BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá
BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá
BER Bit-Error Rate Tỷ lệ lỗi bit
BLER Block-Error Rate Tỷ lệ lỗi khối
BM-SC Broadcast/Multicast Service Center
Trung tâm dịch vụ Broadcast/Multicast BPSK Binary Phase-Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân
BS Base Station Trạm gốc
BSC Base Station Controller Khối điều khiển trạm gốc
BTC Block Turbo Code Mã turbo khối
C
CC Convolutional Code Mã chập
CDM Code-Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo mã CDMA Code Division Multiple
Access Đa truy nhập phân chia theo mã
CN Core Network Mạng lõi
CP Cyclic Prefix Tiền tố tuần hoàn
CPC Continuous Packet
Connectivity Khả năng kết nối gói liên tục CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung
CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh truyền CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra tính dư tuần hồn
CS Circuit Switched Chuyển mạch kênh
D
DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng
DCH Dedicated Channel Kênh dành riêng
DFE Decision Feedback
Equalization Cân bằng hồi tiếp để quyết định DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi fourier rời rạc DFTS-
OFDM
DFT-Spread OFDM, See Also SC-FDMA
OFDM trải phổ DFT, cũng được xem như là SC-FDMA
DL Downlink Đường xuống
DL-SCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống DPCCH Dedicated Physical Control
Channel Kênh điều khiển vật lý dành riêng DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý dành riêng DPDCH Dedicated Physical Data
Channel Kênh dữ liệu vật lý dành riêng DRX Discontinuous Reception Sự thu nhận không liên tục DTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lưu lượng dành riêng
DTX Discontinuous Transmission Sự phát không liên tục
E
E-DCH Enhanced Dedicated Channel Kênh dành riêng nâng cao
eNodeB E-UTRAN NodeB NodeB E-UTRAN
EPC Evolved Packet Core Lõi gói cải tiến
ETSI European Telecommunication Standards Institute
Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu
F
FCC Federal Communications
Commission Hội đồng truyền thông liên bang FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số
FDM Frequency Division
Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple
Access Đa truy nhập phân chia theo tần số FFT Fast Fourier Transform Biến đổi fourier nhanh
G
GERAN GSM EDGE RAN Mạng truy nhập vô tuyến GSM
EDGE GPRS General Packet Radio
Services Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp GSM Global Sytem For Mobile
Communications
Hệ thống truyền thơng di động tồn cầu
H
HARQ Hybrid ARQ ARQ hỗn hợp
HSCSD High Speed Circuit Switched Data
Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao
HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú
HS-DSCH High-Speed Downlink Shared Channel
Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao
HSDPA High Speed Downlink Packet Access
Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao
HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao
HSUPA High Speed Uplink Packet
Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao
I
IEEE Institute Of Electrical And
Electronics Engineers Viện kỹ sư điện và điện tử
IFFT Inverse FFT FFT đảo ngược
IMS IP Multimedia Subsystem Hệ thống con đa truyền thông IP IMT-2000 International Mobile
Telecommunications 2000 Viễn thông di động quốc tế 2000 IR Incremental Redundancy Sự dư thừa gia tăng
ITU International
Telecommunications Union Hiệp hội viễn thông quốc tế
L
LTE Long Term Evolution Sự phát triển dài hạn
M
MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường
MBMS Multimedia
Broadcast/Multicast Service
Dịch vụ Broadcast/Multicast đa truyền thông
MBS Multicast/Broadcast Service Dịch vụ Multicast và Broadcast MIMO Multiple Input Multiple Ouput Đa ngõ vào đa ngõ ra
MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động
N
NAK Negative Acknowledgement (In ARQ Protocols)
Báo phủ nhận (trong giao thức ARQ)
NodeB
NodeB, a logical node handling transmission /reception in multiple Cells.
Một node logic điều khiển việc phát và thu trong nhiều tế bào. Có khi
Commonly, but not necessarily, corresponding to
a base station
trạm gốc.
O
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao
OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao
P
PAPR Peak to Average Power Ratio Hệ số công suất đỉnh trên trung bình
PAR Peak to Average Ratio Hệ số đỉnh trên trung bình (giống như PAPR)
PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi
PCH Paging Channel Kênh tìm gọi
PCl Pre-coding Control Indication Chỉ thị điều khiển tiền mã hóa PDCCH Physical Downlink Control
Channel
Kênh điều khiển đường xuống vật lý
PDCP Packet Data Convergence
Protocol Giao thức hội tụ dữ liệu gói PDSCH Physical Downlink Shared
Channel Kênh chia sẻ đường xuống vật lý PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức
PHY Physical Layer Lớp vật lý
Q
QAM Quadrature Amplitude
Modulation Điều chế biên độ cầu phương
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
QPSK Quadrature Phase Shift
R
RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến
RB Resource Block Khối tài nguyên
RF Radio Frequency Tần số vô tuyến