3.2.1.1 Kênh logic
Nói chung các kênh được chia thành hai nhóm: các kênh điều khiển (CCH: Control Channel) để truyền thông tin điều khiển và các kênh lưu lượng (Traffic Channel) để truyền thông tin của người sử dụng các kênh logic và ứng dụng của chúng được tổng kết trong bảng 3.1.
HSPA
Bảng 3.1. Danh sách các kênh logic
Nhóm kênh Kênh logic Ứng dụng
CCH (Control Channel: kênh điều khiển) BCCH (Broadcast Control Channel: kênh điều khiển quảng bá)
Kênh đường xuống để phát quảng bá thông tin hệ thống
PCCH (Paging Control Channel: kênh điều khiển tìm gọi)
Kênh đường xuống để phát quảng bá thông tin tìm gọi
CCCH (Common Control Channel: Kênh điều khiển chung)
Kênh hai chiều để phát thông tin điều khiển giữa mạng và các UE. Được sử dụng khi không có kết nối RRC hoặc khi truy nhập một ô mới
DCCH (Dedicated Control Channel: Kênh điều khiển riêng)
Kênh hai chiều điểm tới điểm để phát thông tin điều khiển riêng giữa UE và mạng. Được thiết lập bởi việc thiết lập kết nối của RNC TCH (Traffic Channel: kênh lưu lượng) DTCH (Dedicated Trafic Channel: kênh lưu lượng riêng)
Kênh hai chiều điểm tới điểm riêng cho một UE để truyền thông tin của người sử dụng. DTCH có thể tồn tại ở cả đường lên lẫn đường xuống
CTCH (Common Traffic Channel: kênh lưu lượng chung)
Kênh một chiều điểm đa điểm để truyền thông tin của một người sử dụng cho tất cả hay một nhóm người sử dụng quy định hoặc chỉ cho một người sử dụng. Kênh này chỉ có ở đường xuống
3.2.1.2. Các kênh truyền tải
Các kênh logic được lớp MAC chuyển đổi thành các kênh truyền tải. Tồn tại hai kiều kênh truyền tải: các kênh riêng và các kênh chung. Điểm khác nhau giữa chúng là kênh chung là tài nguyên được chia sẻ cho tất cả hoặc một nhóm người sử dụng trong ô, còn các kênh riêng được ấn định riêng cho một người sử dụng duy nhất. Các kênh truyền tải chung bao gồm: BCH (Broadcast Channel: kênh quản bá ), FACH (kênh truy cập nhanh), PCH (kênh tìm gọi), DSCH (kênh gói chung). Kênh riêng chỉ có một kênh duy
HSPA
nhất là DCH. Kênh truyền tải chung có thể được áp dụng cho tất cả các người sử dụng trong ô hoặc cho một người hoặc nhiều người đặc thù. Khi các kênh truyền tải chung được sử dụng để phát thông tin cho tất cả các người sử dụng thì kênh này không cần có địa chỉ. Chẳng hạn kênh BCH để phát thông tin quảng bá cho tất cả các người sử dụng trong ô. Khi kênh truyền tải chung áp dụng cho một người sử dụng đặc thù , thì cần phát nhận dạng người sử dụng trong băng (trong bản tin sẽ được phát). Kênh PCH là kênh truyền tải chung được sử dụng để tìm gọi một UE đặc thù sẽ chứa thông tin nhận dạng người sử dụng bên trong bản tin phát.
Mỗi kênh truyền tải đều phải đi kèm một chỉ thị khuôn dạng truyền tải (TFI: Transport Format Indicator) tại mọi thời điểm mà các kênh truyền tải sẽ nhận được số liệu từ các mức cao hơn. Lớp vật lý kết hợp thông tin TFI từ các kênh truyền tải khác nhau vào chỉ thị các kênh truyền tải (TFCI: Transport Format combination Indicator). TFCI được phát trên kênh điều khiển để thông báo cho máy thu rằng kênh nào đang tích cực ở khung hiện thời. Thông báo này không cần thiết để khi sử dụng cơ chế phát hiện khuôn dạng kênh truyền tải mù (BTFD: Blind Transport Format Detection) được thực hiện bằng kết nối với các kênh riêng đường xuống. Máy thu giải mã TFCI để nhận được các TFI. Sau đó các TFI này được chuyển đến các lớp caop hơn cho các kênh truyền tích cực ở kết nối. Danh sách các kênh truyền tải và ứng dụng của chúng được cho ở bảng 3.2.
` Bảng 3.2. Danh sách các kênh truyền tải
Kênh vật lý Ứng dụng
DCH (Dedicated Channel: kênh riêng)
Kênh hai chiều được sử dụng để phát số liệu của người sử dụng. Được ấn định riêng cho người sử dụng. Có khả năng thay đổi tốc độ và điều khiển công suất nhanh BCH (Broadcast Channel:
kênh quảng bá)
Kênh chung đường xuống để phát thông tin quảng bá (chẳng hạn thông tin hệ thống , thông tin ô)
FACH (Forward Access Channel: kênh truy nhập đường xuống)
Kênh chung đường xuống để phát thông tin điều khiển và số liệu của người sử dụng. Kênh chia sẻ chung cho nhiều UE. Được sử dụng để truyền số liệu tốc độ thấp cho lớp cao hơn
PCH (Paging Channel: kênh tìm gọi)
Kênh chung đường xuống để phát các tín hiệu tìm gọi RACH (Random Access (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Channel: kênh truy nhập
Kênh chung đường lên để phát thông tin điều khiển và số liệu người sử dụng. Áp dụng trong truy nhập ngẫu
HSPA
ngẫu nhiên) nhiên và được sử dụng để truyền dữ liệu thấp của người sử dụng
CPCH (Common Packet Channel: kênh gói chung)
Kênh chung đường lên để phát số liệu người sử dụng áp dụng trong truy nhập ngẫu nhiên và được sử dụng trước hết để truyền dữ liệu cụm
DSCH (Downlink Shared Channel: kênh chia sẻ đường xuống)
Kênh chung đường xuống để phát số liệu gói. Chia sẻ cho nhiều UE. Sử dụng trước hết cho truyền dẫn số liệu tốc độ cao
Hình 3.11. Sắp xếp các kênh logic lên các kênh truyền tải
3.2.1.3. Các kênh vật lý
Một kênh vật lý được coi là tổ hợp của tần số, mã ngẫu nhiên, mã định kênh và cả pha tương đối (đối với đường lên). Kênh vật lý bao gồm các kênh vật lý riêng (DPCH) và kênh vật lý chung (CPCH). Các kênh vật lý được tổng kết ở hình 3.12 và bảng 3.3.
HSPA
Hình 3.12. Tổng kết các kiểu kênh vật lý
Bảng 3.3. Danh sách các kênh vật lý
Tên kênh Ứng dụng
DPCH (Dedicated Physical Channel: kênh vật lý riêng)
Kênh hai chiều đường xuống/ đường lên được ấn định riêng cho UE. Gồm DPDCH và DPCCH . Trên đường xuống DPDCH DPCCH được ghép theo thời gian còn trên đường lên được ghép theo pha kênh I và pha kênh Q sau điều chế BPSK
DPDCH (Dedicated Physical Data Channel: Kênh vật lý số liệu riêng)
Sử dụng DPCH, mỗi UE được ấn định ít nhất một DPDCH. Kênh được sử dụng để phát dữ liệu người sử dụng ở lớp cao hơn
DPCCH (Dedicated Physical Control Channel: kênh vật lý điều khiển riêng)
Khi sử dụng DPCH, mỗi UE chỉ được ấn định một DPCCH. Kênh được sử dụng để điều khiển lớp vật lý của DPCH. DPCCH là kênh đi kèm với DPDCH chứa: các ký hiệu hoa tiêu, các ký hiệu điều khiển công suất (TFC: Transmission Power Control), chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải. Các ký hiệu hoa tiêu cho phép
HSPA
máy thu đánh giá hưởng ứng xung kim của kênh vô tuyến và thực hiện tách sóng nhất quán. Các ký hiệu này cũng cần cho hoạt động của anten thích ứng (anten thông minh) có búp sóng hẹp. TPC để điều khiển công suất vòng kín nhanh cho cả đường lên và đường xuống. TFCI thông tin cho máy thu về các thông số thức thời của các kênh truyền tải: các tốc độ số liệu hiện thời trên các kênh số liệu khi nhiều dịch vụ được sử dụng đồng thời. Ngoài ra TFCI có thể được bỏ qua nếu tốc độ số liệu cố định. Kênh cũng chứa thông tin hồi tiếp (FBI: Feeback Information) ở đường lên để đảm bảo vòng hồi tiếp cho phân tập phát và phân tập chọn lựa
PRACH (Physical Random Access Channel: kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên)
Kênh chung đường lên. Được sử dụng để mang kênh truyền tải RACH
PCPCH (Physical Common Packet Channel: kênh vật lý gói chung)
Kênh chung đường lên được sử dụng để mang kênh truyền tải CPCH
CPICH (Commom Pilot Channel: kênh hoa tiêu chung)
Kênh chung đường xuống có hai kiểu kênh CPICH: P- CPICH và S-CPICH. P-CPICH đảm bảo tham chuẩn nhất quán cho toàn bộ ô để UE thu được SCH, P- CCPCH, AICH và PICH vì các kênh này không có hoa tiêu riêng như ở các trường hợp kênh DPCH. Kênh S- CPICH đảm bảo tham khảo nhất quán chung trong một phần ô hoặc đoạn ô trong trường hợp sử dụng anten thông minh có búp sóng hẹp. Chẳng hạn có thể sử dụng S-CPICH làm tham chuẩn cho S-CCPCH (kênh mang các bản tin tìm gọi) và các kênh DPCH đường xuống. P-CCPCH (Primary
Common Control Physical Channel: kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kênh đường chung xuống. Mỗi ô các một kênh để truyền BCH
HSPA
S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel: kênh vật lý điều khiển chung thứ hai)
Kênh chung đường xuống. Một ô có thể có một hay nhiều S-CCPCH. Được sử dụng để truyền PCH và FACH
SCH (Synchrronization Channel: Kênh đồng bộ)
Kênh chung đường xuống. Có hai kiểu kênh SCH: SCH sơ cấp và SCH thứ cấp. Mỗi ô chỉ có một SCH sơ cấp và thứ cấp. Được sử dụng để tìm ô
PDSCH (Physical Downlink Shared Channel: kênh vật lý chia sẻ đường xuống)
Kênh chung đường xuống. Mỗi ô có nhiều PDSCH (hoặc không có). Được sử dụng để mang kênh truyền tải DSCH
AICH (Acquisition Indication Channel: kênh chỉ thị tìm gọi)
Kênh chung đường xuống đi cặp với PRACH. Được sử dụng để điều khiển truy cập ngẫu nhiên của PRACH PICH (Page Indication
Channel: kênh chỉ thị tìm gọi)
Kênh cung đường xuống đi cặp với S-CCPCH (khi kênh mang PCH) để phát thông tin kết cuối cuộc gọi cho từng nhóm cuộc gọi kết cuối. Khi nhận được thông báo này, UE thuộc nhóm kết nối cuộc gói thứ n sẽ thu khung vô tuyến trên S-CCPCH
AP-AICH (Access Preamble Acquisition Indicator Channel: Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập)
Kênh chung đường xuống đi cặp với PCPCH để điều khiển truy cập ngẫu nhiên cho PCPCH
CD/CA-ICH (CPCH Collision Detection/ Channel Assignment Indicator Channel: kênh chỉ thị phát hiện va chạm CPCH/ ấn định kênh)
Kênh chung đường xuống đi cặp với PCPCH được sử dụng để điều khiển va chạm với
CSICH (CPCH Status Indicator Channel: kênh chỉ thị trạng thái CPCH)
Kênh chung đườn xuống liên kết với AP-AICH để phát thông tin về trạng thái kết nối của PCPCH
HSPA
Các kênh truyền tải được sắp xếp lên các kênh vật lý như trên hình 3.13
Hình 3.13. Sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lý
Hình 3.14. Cho thấy việc ghép hai kênh truyền tải lên một kênh vật lý và cung cấp chỉ thị lỗi cho từng khối truyền tải tại phía thu
TFI = Transport Format Indicator: chỉ thị khuôn dạng truyền tải .
HSPA
Hình 3.15. Ghép các kênh truyền tải lên kênh vật lý
3.2.2 Các kênh hoạt động của HSDPA
Các kênh cần thiết cho hoạt động của HSDPA đó là:
1. Đối với R5 (như trong hình 3.4)
HS-DSCH (kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao) mang số liệu gói tốc độ cao
HS-SCCH (kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao) mang thông tin về số mã trải phổ và phương pháp điều chế được sử dụng cho đầu cuối để đầu cuối có thể giải trải phổ và giải điều chế đúng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2. Đối với R6
Bổ xung thêm kênh đường lên F-DCH (kênh DCH một đoạn): chỉ mang thông tin về điều khiển công suất đường lên cho trường hợp chỉ truyền số liệu gói
• So sánh tính năng kênh DCH trong WCDMA và HS-DSCH trong HSPA
Trước khi so sánh ta cần lưu ý một số điểm khác nhau giữa WCDMA và HSPA. WCDMA sử dụng các kênh FACH, DCH và DSCH để truyền số liệu gói, trong đó FACH truyền số liệu gói nhỏ, DCH là kênh chính còn DSCH để truyền các gói có tốc độ cao hơn. HSPA thực chất thay thế kênh WCDMA DSCH bằng kênh HSDPA DSCH (trong R5 vẫn còn sử dụng WCDMA DSCH nhưng trong R6 kênh này không còn được sử dụng nữa). Trong R5, kênh DCH luôn đi cùng với kênh HSDPA DSCH (hình 3.16). Nếu số liệu không được truyền thì DCH là kênh mang vô tuyến báo hiệu (SRB: Signalling Radio Bearer). Trong trường hợp dịch vụ chuyển mạch kênh (AMR hoặc video) được truyền song song với số liệu PS, thì các dịch vụ CS được mang trên kênh này. Trong R6 báo hiệu có thể được truyền trên kênh F-DCH (Practional DCH: DCH một phần). Trong R5, số liệu người sử dụng số liệu người sử dụng luôn được truyền trên DCH (khi HSDPA tích cực), trong khi R6 sử dụng E-DCH (DCH tăng cường) cho HSUPA. Bảng 3.4 so sánh các tính năng kênh DCH và HS-DSCH.
HSPA
Hình 3.16. Các kênh cần cho hoạt động HSDPA trong R5 Bảng 3.4 So sánh các tính năng kênh DCH và HS-DSCH
Tính năng DCH HS-DSCH
Hệ số trải phổ khả biến Không Không
Điều khiển công suất nhanh Có Không
Điều chế và mã hóa thích ứng Không Có
Khai thác nhiều mã Có Có, được mở rộng
Phát lại lớp vật lý Không Có
Thích ứng đường truyền và lập biểu theo BTS
HSPA
Chương IV: Quản lý tài nguyên vô tuyến
Các giải thuật quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM: Radio Resource management) chịu trách nhiệm chuyển đổi các tăng cường lớp vật lý của HSDPA và HSUPA thành độ lợi dung lượng trong khi vẫn đảm bảo hiệu năng người sử dụng đầu cuối và tính ổn định của hệ thống.
4.1 Quản lý tài nguyên vô tuyến HSDPA
4.1.1. Tổng quan về HSDPA4.1.1.1. Truyền dẫn kênh chia sẻ 4.1.1.1. Truyền dẫn kênh chia sẻ
Đặc điểm chủ yếu của HSDPA là truyền dẫn kênh chia sẻ. Trong truyền dẫn kênh chia sẻ, một bộ phận của tổng tài nguyên vô tuyến đường xuống khả dụng trong ô (công suất phát và mã định kênh trong WCDMA) được coi là tài nguyên chung được chia sẻ động theo thời gian giữa các người sử dụng. Truyền dẫn kênh chia sẻ được thực hiện thông qua kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH) HS-DSCH cho phép cấp phát nhanh một bộ phận tài nguyền đường xuống để truyền số liệu cho một người sử dụng đặc thù. Phương pháp này phù hợp cho các ứng dụng số liệu gói trường được truyền theo dạng cụm và vì thế có các yêu cầu về tài nguyên thay đổi nhanh.
Cấu trúc cơ sở thời gian và mã của HS-DSCH được cho trên hình 4.1. Tài nguyên mã cho HS-DSCH bao gồm tập mã định kênh có hệ số trải phổ 16 (phần trên của hình 4.1), trong đó số mã được sử dụng để lập cấu hình cho HS-DSCH nằm trong khoảng từ 1 đến 15. Các mã không dành cho HS-DSCH được sử dụng cho mục đích khác, chẳng hạn cho báo hiệu điều khiển, các dịch vụ MBMS hay các dịch vụ chuyển mạch kênh.
HSPA
Hình 4.1: Cấu trúc thời gian mã của HS-DSCH
Phần dưới của hình 4.1 mô tả ấn định tài nguyên mã HS-DSCH cho từng người sử dụng trên cơ sở khoảng thời gian truyền dẫn TTI = 2ms. HSDPA sử dụng TTI ngắn để giảm trễ và cải thiện quá trình bám theo các thay đổi của kênh cho mục đích điều khiển tốc độ và lập biểu phụ thuộc kênh (sẽ xét trong phần dưới).
Ngoài việc được ấn định một bộ phận của tổng tài nguyên mã khả dụng, một phần tổng công suất khả dụng của ô phải được ấn định cho truyền dẫn HS-DSCH. Với lưu ý rằng HS-DSCH không được điều khiển công suất mà được điều khiển tốc độ. Sau khi phục vụ các kênh khác, phần công suất còn lại có thể được sử dụng cho HS-DSCH, điều này cho phép khai thác hiệu quả tổng tài nguyên công suất khả dụng.
4.1.1.2.Lập biểu phụ thuộc kênh
Lập biểu điều khiển việc dành kênh chia sẻ cho người sử dụng nào tại một thời điểm cho trước. Bộ lập biểu này là một phần tử then chốt và quyết định rất lớn đến tổng hiệu năng của hệ thống, đặc biệt khi nào mạng có tải cao. Trong mỗi TTI, bộ lập biểu quyết định HS-DSCH sẽ được phát đến người (hoặc các người) sử dụng nào kết hợp chặt chẽ với cơ chế điều khiển tốc độ (tại tốc độ số liệu nào).
Dung lượng hệ thống có thể được tăng đáng kể khi có xét đến các điều kiện kênh trong quyết định lập biểu: Lập biểu phụ thuộc kênh. Vì trong một ô, các điều kiện của các đường truyền vô tuyến đối với các UE khác nhau thay đổi độc lập, nên tại từng thời điểm luôn luôn tồn tại một đường truyền vô tuyến có chất lượng kênh gần với đỉnh của nó (hình 4.2). Vì thế có thể truyền tốc độ số liệu cao đối với đường truyền vô tuyến này. Giải pháp này cho phép hệ thống đạt được dung lượng cao. Độ lợi nhận được khi truyền dẫn dành cho các người sử dụng có các điều kiện đường truyền vô tuyến thuận lợi thường được gọi là phân tập đa người sử dụng và độ lợi này càng lớn khi thay đổi kênh càng lớn và số người sử dụng trong một ô càng lớn. Vì thế, trái với quan điểm truyền thống rằng