dụng bởi các ký tự tham khảo đường xuống và báo hiệu điều khiển L1/L2.
Như được minh họa trong Hình 4.17, các kênh điều khiển L1/L2 được ánh xạ đến các k ý tự OFDM đầu tiên (lên đến 3 k ý tự) trong mỗi khung phụ. Bằng cách ánh xạ các kênh điều khiển L1/L2 đến khởi đầu của khung phụ, thông tin điều khiển L1/L2
khi kết thúc khung phụ. Do đó việc giải mã DL-SCH có thể bắt đầu một cách trực tiếp sau khi kết thúc khung phụ mà không phải chờ đợi cho việc giải mã thông tin điều khiển L1/L2. Điều này sẽ tối thiểu hóa trễ trong việc giải mã DL-SCH và do đó tối thiểu hóa tồn bộ trễ truyền dẫn đường xuống.
Hơn nữa, với việc phát kênh điều khiển L1/L2 ở bắt đầu của khung phụ, bằng cách cho phép việc giải mã sớm hơn thông tin điều khiển L1/L2, các đầu cuối di động khơng được Scheduling có thể tắt mạch thu của chúng trong phần lớn của khung phụ, kết quả là công suất tiêu thụ tại đầu cuối được giảm bớt.
Nếu xét chi tiết hơn, tài nguyên vật lý mà tín hiệu điều khiển L1/L2 được ánh xạ đến thì bao gồm một số các phần tử kênh điều khiển, ở đó mỗi phần kênh điều khiển bao gồm một số phần tử tài nguyên được xác định trước. Các ký tự được điều chế của mỗi kênh điều khiển L1/L2 sau đó được ánh xạ đến một hoặc nhiều phần tử kênh điều khiển phụ thuộc vào kích thước, về mặt số lượng các ký tự điều chế, của mỗi kênh điều khiển L1/L2. Lưu ý rằng kích thước này có thể khác nhau đối với các kênh điều khiển L1/L2 khác nhau.
Mạng sẽ báo hiệu rõ ràng số lượng các phần tử kênh điều khiển trong một khung phụ. Khi đó, các phần tử kênh điều khiển có kích thước được xác định trước và được đặt ở bắt đầu của khung phụ, điều này ngụ ý rằng một đầu cuối di động được scheduled sẽ biết các phần tử tài nguyên nào được sử dụng bởi các kênh điều khiển L1/L2 và do đó biết được phần tử tài nguyên nào mà DL-SCH được ánh xạ đến (các phần tử tài nguyên còn lại).
Tuy nhiên, các đầu cuối di động không thông báo rõ ràng về cấu trúc điều khiển L1/L2 chi tiết hơn, bao gồm số lượng chính xác kênh điều khiển L1/L2 và số phần tử kênh điều khiển mà mỗi kênh điều khiển L1/L2 được ánh xạ đến. Đúng hơn, đầu cuối di động phải cố gắng mò mẫm giải mã nhiều ứng cử kênh điều khiển (Control Channel Candidates) để có khả năng tìm ra kênh điều khiển L1/L2 mang thơng tin Scheduling đến đầu cuối di động cụ thể này. Ví dụ, Hình 4.18 minh họa trường hợp của sáu phần tử kênh điều khiển và khả năng để ánh xạ các kênh điều khiển L1/L2 đến một, hai, hoặc bốn phần tử kênh điều khiển. Như được nhìn thấy, trong trường hợp đặc biệt này,
có 10 ứng cử kênh điều khiển khác nhau. Đầu cuối di động giải mã mỗi ứng cử này và sau đó kiểm tra CRC cho kênh điều khiển hợp lệ.
4.2.5. Truyền dẫn nhiều anten đường xuống
Quá trình xử lý kênh truyền tải đã được mơ tả trong phần 4.2.3 bao gồm ánh xạ anten, lúc đó, nó được mơ tả đơn giản như q trình xử lý các khối ký tự điều chế từ hai khối truyền tải được mã hóa và ánh xạ đến bốn anten phát. Như được minh họa trong Hình 4.19, thực ra ánh xạ anten LTE bao gồm hai bước riêng biệt, ánh xạ lớp và tiền mã hóa (Layer Mapping And Pre-Coding).
Hình 4.18: Phần tử kênh điều khiển và ứng cử kênh điều khiển.
Hình 4.19: Ánh xạ anten LTE bao gồm ánh xạ lớp, tiếp theo là tiền mã hóa. Mỗi
Hình 4.20: Hai anten mã hóa khối khơng gian - tần số (SFBC) trong kết cấu đa
anten LTE.
Ánh xạ lớp cung cấp việc giải ghép kênh các k ý tự điều chế của mỗi từ mã (khối truyền tải được mã hóa và điều chế) thành một hoặc nhiều lớp. Do đó, số lớp thì ln ln ít nhất bằng với số khối truyền tải được phát.
Việc tiền mã hóa trích ra chính xác một k ý tự điều chế từ mỗi lớp, xử l ý đồng thời các k ý tự này và ánh xạ kết quả vào miền tần số và anten (trong trường hợp thông thường, việc ánh xạ cũng có thể trong miền thời gian). Như được minh họa trong Hình 4.19, việc tiền mã hóa có thể được thấy như hoạt động trên vector vi với kích thước
L
N , trong đó mỗi vector bao gồm một ký tự từ mỗi lớp.
Việc phân chia quá trình ánh xạ anten thành hai chức năng riêng biệt, ánh xạ lớp và tiền mã hóa, đã được giới thiệu trong chuẩn LTE có thể định nghĩa và mô tả các sơ đồ truyền dẫn nhiều anten khác nhau, bao gồm phân tập phát vòng hở (Open-Loop Transmit Diversity), tạo cực búp sóng (Beam-Forming), và ghép kênh không gian trong một kết cấu đa anten duy nhất. Vài ví dụ bên dưới của sơ đồ truyền dẫn nhiều anten được cho cùng với việc thực thi của chúng trong kết cấu đa anten LTE.
4.2.5.1. Hai anten mã hóa khối khơng gian - tần số (SFBC)
Trường hợp hai anten SFBC trong Hình 4.20, có một từ mã đơn (không ghép kênh không gian) và hai lớp. Ánh xạ lớp giải ghép kênh các k ý tự điều chế của từ mã
trên hai lớp. Tiền mã hóa sau đó sẽ áp dụng mã không gian - tần số trên mỗi vector lớp _
vi.
4.2.5.2. Tạo dạng tia (Beam-Forming)
Trường hợp tạo dạng tia trong Hình 4.21 có một từ mã đơn (không ghép kênh không gian) và một lớp đơn, tức là ánh xạ lớp là trong suốt. Tiền mã hóa sẽ đưa vector tiền mã hóa với kích thước NA đến mỗi k ý tự lớp xi.
Hình 4.21: Tạo dạng tia trong khung nhiều anten LTE.
Hình 4.22: Ghép kênh khơng gian trong khung nhiều anten LTE (NL 3,NA 4)
4.2.5.3. Ghép kênh không gian
Với trường hợp ghép kênh khơng gian (Hình 4.22), trong trường hợp chung, có hai từ mã, số lớp NL, số anten NA, với NL 2và NA NL. Cụ thể, Hình 4.22 minh hoạ trường hợp ba lớp (NL 3) và bốn anten phát (NA 4). Ánh xạ lớp giải ghép kênh
các k ý tự điều chế của hai từ mã trên NL lớp. Như được nhìn thấy, trong trường hợp ba lớp, từ mã đầu tiên được ánh xạ đến lớp đầu tiên trong khi từ mã thứ hai được ánh xạ đến lớp thứ hai và thứ ba. Do đó, số ký tự điều chế của hai từ mã sẽ được gấp đôi số lượng k ý tự điều chế của từ mã thứ nhất để đảm bảo số lượng k ý tự như nhau trên mỗi lớp. Tiền mã hóa sau đó đưa vào ma trận W kích thước NANL đến mỗi vector lớp
_
vi.
Nhìn chung, ghép kênh không gian LTE căn cứ vào tiền mã hóa dựa trên bảng mã (Codebook), tức là với mỗi sự kết hợp của số lượng anten NAvà số lượng lớp NL, một nhóm ma trận tiền mã hóa được định nghĩa đặc tính kỹ thuật. Dựa trên việc đo tín hiệu tham khảo đường xuống của các anten khác nhau, thiết bị di động quyết định chọn một dãy phù hợp (số lượng các lớp) và ma trận tiền mã hóa tương ứng. Những thơng tin này sau đó được thơng báo đến mạng. Trong khi một dãy đơn được báo cáo có giá trị cho tồn bộ băng thơng hệ thống, thì nhiều ma trận tiền mã hóa có giá trị cho những phần khác nhau của băng thơng hệ thống cũng có thể được báo cáo. Mạng phải xem xét các thông tin này, nhưng không phải dựa vào nó khi quyết định dãy nào và nhóm ma trận mã hóa trước nào được sử dụng thật sự cho truyền dẫn đường xuống. Khi mạng có thể quyết định chọn một nhóm ma trận mã hóa trước khác với cái đã được thông báo bởi đầu cuối di động, mạng phải báo hiệu rõ ràng các ma trận mã hóa trước nào được sử dụng bởi các phương tiện báo hiệu điều khiển L1/L2 đường xuống.
Phương pháp tương tự được sử dụng cho tạo dạng tia nhiều anten đường xuống, tức là dựa trên việc đo đạc các tín hiệu tham khảo đường xuống của các anten khác nhau, thiết bị di động sẽ quyết định chọn một vector mã hóa trước phù hợp (tạo dạng tia) và thông báo các thông tin này đến mạng. Mạng cần phải xem xét các thông tin này, nhưng không phải dựa vào nó khi quyết định vector mã hóa trước nào thật sự được sử dụng cho truyền dẫn đường xuống. Tương tự với trường hợp ghép kênh không gian, mạng phải báo hiệu rõ ràng vector tạo dạng tia nào được sử dụng cho đầu cuối di động. Như một kết quả, mã hóa trước chỉ có thể được sử dụng cho truyền dẫn DL- SCH mà không được sử dụng cho báo hiệu điều khiển L1/L2.
4.2.6. Multicast/Broadcast sử dụng MBSFN
Như được thảo luận trong chương 4, truyền dẫn OFDM mang lại một số lợi ích về mặt cung cấp các dịch vụ Multicast/Broadcast đa Cell, chính xác hơn là khả năng tạo truyền dẫn Multicast/Broadcast đa Cell đồng bộ như một truyền dẫn đơn qua kênh đa đường. Như đã được đề cập trong chương 2, loại truyền dẫn LTE này được đề cập như Multicast/Broadcast qua mạng tần số đơn (MBSFN).
LTE hỗ trợ truyền dẫn Multicast/Broadcast dựa trên MBSFN bởi kênh truyền tải MCH (Multicast Channel). Việc xử l ý kênh truyền tải MCH về nhiều mặt thì giống như đối với DL-SCH (Hình 4.9), với một vài ngoại lệ:
- Trong trường hợp truyền dẫn MBSFN, dữ liệu giống nhau được phát với định dạng truyền tải giống nhau sử dụng nguồn tài nguyên vật l ý giống nhau từ nhiều Cell thông thường thuộc các eNodeB khác nhau. Do đó, định dạng truyền tải MCH và phân bố tài nguyên không thể được chọn lựa một cách tự động bởi eNodeB.
- Khi truyền dẫn MCH nhắm đến (Targeting) nhiều đầu cuối di động đồng thời, Hybrid ARQ thì khơng thể được ứng dụng trực tiếp trong trường hợp truyền dẫn MCH.
Hơn nữa, cũng được đề cập trong phần 4.2.3, ngẫu nhiên hóa MCH cần giống nhau cho tất cả các Cell liên quan trong truyền dẫn MBSFN.
Đánh giá kênh truyền cho việc giải điều chế kết hợp của truyền dẫn MBSFN không thể dựa trực tiếp vào tín hiệu tham khảo riêng Cell thông thường được mô tả trong phần 4.2.2 khi các tín hiệu tham khảo này khơng được phát đi bởi các phương pháp MBSFN và do đó khơng phản hồi được kênh MBSFN tổng hợp. Thay vào đó, các ký tự tham khảo bổ sung được chèn vào các khung phụ MBSFN, được minh họa trên Hình 4.23. Các tín hiệu tham khảo này được phát đi bởi MBSFN, tức là các ký hiệu tham khảo giống nhau được phát bởi tất cả các Cell liên quan trong truyền dẫn MBSFN (giá trị phức tạp giống nhau trong phần tử tài nguyên giống nhau). Tín hiệu tham khảo tương ứng vì vậy có thể được sử dụng trực tiếp cho việc đánh giá kênh MBSFN tổng hợp, cho phép giải điều chế kết hợp truyền dẫn MBSFN.
Truyền dẫn MCH sử dụng MBSFN không được phép ghép kênh với truyền dẫn của các kênh truyền tải khác như DL-SCH trong cùng khung phụ. Do đó, cũng khơng có truyền dẫn báo hiệu điều khiển L1/L2 đường xuống liên quan đến truyền dẫn DL- SCH (định dạng truyền tải, chỉ thị tài nguyên, và thông tin liên quan đến H-ARQ) trong các khung phụ MBSFN. Tuy nhiên, có thể có các báo hiệu điều khiển L1/L2 đường xuống khác được phát trong các khung phụ MBSFN, ví dụ các cấp phát Scheduling (Scheduling Grants) cho truyền dẫn UL-SCH. Kết quả là, các tín hiệu tham khảo riêng Cell thông thường như được mô tả trong phần 4.2.2, cũng cần được phát trong các khung phụ MBSFN, song song với tín hiệu tham khảo dựa trên MBSFN. Tuy nhiên, khi báo hiệu điều khiển L1/L2 bị giữ lại trong phần đầu tiên của khung phụ, chỉ các ký tự tham khảo riêng Cell trong k ý tự OFDM đầu tiên của khung phụ được phát đi trong các khung phụ MBSFN (cũng như k ý tự OFDM thứ hai của khung phụ trong trường hợp bốn anten phát), được minh họa trong Hình 4.23.
Hình 4.23: Các tín hiệu tham khảo chung tế bào và riêng tế bào trong các khung
phụ MBSFN. Chú ý rằng Hình vẽ thể hiện một tiền tố chu trình mở rộng tương ứng với 12 ký hiệu trên 1 khung phụ
4.3. Sơ đồ truyền dẫn đường lên 4.3.1. Tài nguyên vật lý đường lên
Như được đề cập trong phần tổng quan được cung cấp trong chương 2, truyền dẫn đường lên LTE dựa trên kỹ thuật gọi là truyền dẫn DFTS-OFDM. Như được biết, DFTS-OFDM là một scheme truyền dẫn “đơn sóng mang” PAR mức thấp, nó cho phép ấn định băng thông linh hoạt và đa truy cập trực giao khơng chỉ trong miền thời gian mà cịn trong cả miền tần số. Do đó, Scheme truyền dẫn đường lên LTE cũng được xem như FDMA đơn sóng mang (SC-FDMA).
Hình 4.24: Kiến trúc cơ bản của truyền dẫn DFTS-OFDM.
Hình 4.24 tóm tắt lại kiến trúc cơ bản của truyền dẫn DFTS-OFDM với DFT kích thước M thích hợp với một khối gồm có M ký tự điều chế. Đầu ra của DFT sau đó được ánh xạ đến đầu vào có chọn lọc của một IFFT kích thước N. Kích thước DFT xác định băng thơng tức thời của tín hiệu được truyền dẫn trong khi phép ánh xạ tần số xác định vị trí của tín hiệu được truyền dẫn trong tồn bộ phổ đường lên có hiệu lực. Cuối cùng, một tiền tố tuần hoàn (Cyclic Prefix) được chèn vào cho mỗi khối xử lý. Như được thảo luận trong chương trước, việc sử dụng tiền tố tuần hoàn trong trường hợp truyền dẫn đơn sóng mang cho phép ứng dụng một cách dễ dàng kỹ thuật cân bằng miền tần số hiệu suất cao có độ phức tạp thấp tại phía thu.
Như được thảo luận trong chương trước, trong trường hợp chung, cả truyền dẫn DFTS-OFDM tập trung và phân tán đều có thể sử dụng được. Tuy nhiên, truyền dẫn đường lên LTE bị hạn chế với truyền dẫn tập trung, chẳng hạn phép ánh xạ tần số của Hình 4.24 ánh xạ đầu ra của DFT đến đầu vào liên tục của IFFT.
Từ quan điểm thực thi DFT, DFT kích thước M sẽ bị ép buộc với số lượng là hai. Tuy nhiên, việc ép buộc như vậy thì xung đột trực tiếp với sự mong muốn để có độ linh động cao về mặt số lượng tài nguyên (băng thơng truyền dẫn tức thời) có thể được ấn định tự động đến các đầu cuối di động khác nhau. Từ quan điểm sự linh động, tất cả các giá trị có thể của M phần nào được cho phép. Với LTE, đường giữa (Middle-Way) đã được chấp nhận ở nơi mà kích thước DFT bị giới hạn với các tích của các số ngun 2, 3, và 5. Vì thế, cho ví dụ, với kích thước DFT là 15, 16, và 18 thì được cho phép nhưng M = 17 thì khơng được cho phép. Trong cách này, DFT có thể được thực thi như sự kết hợp của các DFT cơ số 2, 3 và 5 có độ phức tạp tương đối thấp.
Như được đề cập trong chương trước, và được thể hiện rõ ràng trong Hình 4.24, DFTS-OFDM cũng có thể được xem như truyền dẫn OFDM thông thường kết hợp với DFT dựa trên mã hố trước. Do đó, người ta có thể thường nói đến khoảng cách sóng mang phụ trong trường hợp truyền dẫn DFTS-OFDM. Hơn nữa, tương tự với OFDM, tài nguyên vật lý DFTS-OFDM có thể được xem như một mạng lưới thời gian-tần số với sự ràng buộc bổ sung, đó là tài nguyên thời gian-tần số tổng cộng được ấn định đến các đầu cuối di động phải ln ln bao gồm các sóng mang phụ liên tục.
Các thông số cơ bản của scheme truyền dẫn đường lên LTE đã được lựa chọn để căn chỉnh, càng nhiều càng tốt, với các thông số tương ứng của đường xuống LTE dựa trên OFDM. Do đó, như được mơ tả trong Hình 4.25, khoảng cách sóng mang phụ DFTS-OFDM đường lên tương đương với Δf = 15 KHz và các khối tài nguyên bao gồm 12 sóng mang phụ được cũng được xác định cho đường lên. Tuy nhiên, ngược với đường xuống, đường lên khơng có các DC-Carrier khơng dùng được. Ngun nhân là sự có mặt của DC-Carrier ở trung tâm của phổ tần sẽ làm nó khơng có khả năng cấp