Một kỹ thuật ICIC tiên phong được chuẩn hóa cho đường lên, dựa trên Chỉ số nhiễu cao (HII). HII bao gồm việc gửi đi một bản tin qua giao diện X2 tới các eNodeB lân cận với một bit đơn trên mỗi PRB, ngụ ý rằng liệu ô đang phục vụ có định lập biểu các UE ở biên ô gây ra nhiễu liên ô cao trên các PRB đó hay không. Các bản tin HII khác nhau có thể được gửi từ ô đang phục vụ tới các eNodeB khác. Không có các thủ tục bắt tay giữa các eNodeB được chuẩn hóa bởi 3GPP, tức là nó được mở cho các nhà cung cấp eNodeB để quyết định khi nào một bản tin HII mới được gửi từ một eNodeB, và các giải pháp cụ thể bởi eNodeB nhận được bản tin cũng là đặc trưng của từng nhà cung cấp. Ý tưởng cơ bản đằng sau HII là ô đang phục vụ sẽ thông báo các eNodeB lân cận của nó tại PRB nào nó dự định lập biểu những người sử dụng nhiễu cao. Các eNodeB lân cận sau đó nên hướng vào lập biểu những người dùng nhiễu thấp tại các PRB cụ thể đó để tránh lập biểu những người dùng tại biên ô tại cùng PRB giữa hai ô lân cận. Việc dùng HII chủ yếu cung cấp độ lợi đối với các trường hợp tải từng phần, trong đó chỉ truyền dẫn trên một tập con của các PRB trên một ô, về nguyên tắc nó có thể được dùng để đạt được một cách động một mẫu tái sử dụng tần số cứng/mềm phù hợp với lưu lượng được đề nghị.
LTE cũng bao gồm một kỹ thuật ICIC phản kháng dựa trên chỉ số quá tải (OI). Ý tưởng cơ bản ở đây là eNodeB đo công suất nhiễu (giao thoa) + nhiễu (âm, tiếng ồn), và tạo các báo cáo OI dựa trên phép đo này. Các báo cáo OI thấp, vừa và cao có thể được báo hiệu trên X2 tới các ô lân cận. Do đó, rất đáng lưu ý rằng OI chủ yếu là một hàm của nhiễu từ các ô lân cận, và do đó không bao gồm bất kỳ thông tin nào trên lưu lượng được mang hay nhiễu được tạo bởi những người sử dụng trong ô đang phục vụ. Có sự hỗ trợ cho OI lựa chọn tần số, cho nên phép đo bên trên và báo cáo theo sau tới các ô bên cạnh là trên một nhóm các PRB. Có một cách sử dụng tiềm năng đó là điều chỉnh động các thông số điều khiển công suất vòng mở đường lên (ví dụ Po) để duy trì một mức nhiễu giao thoa + nhiễu (ồn) đường lên mong muốn lớn nhất nào đó (hay mức IoT) dựa trên thông tin OI được trao đổi giữa các eNodeB.
2.4 Điều khiển công suất
Mục tiêu của điều khiển công suất là phát một lượng công suất hợp lý để hỗ trợ một tốc độ dữ liệu nào đó. Công suất quá lớn tạo ra một lượng nhiễu không cần thiết, trong khi công suất quá nhỏ làm cho tỷ lệ lỗi tăng dẫn đến phải phát lại và do đó độ trễ truyền phát lớn hơn và thông lượng thấp đi. Trong hệ thống WCDMA, điều khiển công suất rất quan trọng đặc biệt trong đường lên để tránh vấn đề gần xa. Đó là vì, truyền dẫn đường lên là không trực giao và các mức tín hiệu rất cao từ các UE trung tâm ô có thể lấn át lên các tín hiệu yếu nhận được từ các UE ở biên ô. Do đó, một kỹ thuật điều khiển công suất rất phức tạp dựa trên nguyên lý điều khiển vòng đóng nhanh được sử dụng trong hệ thống WCDMA. Tương tự, điều khiển công suất được sử dụng cho đường xuống của hệ thống WCDMA để hỗ trợ dịch vụ nhạy với độ trễ, tốc độ cố định. Tuy nhiên, đối với truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao trong các hệ thống WCDMA/HSPA, truyền dẫn được thường được thực hiện tại toàn công suất và thích ứng đường truyền được ưa dùng hơn để thích ứng tốc độ dữ liệu với các điều kiện kênh.
LTE đường lên sử dụng truy nhập SC-FDMA trực giao và do đó vấn đề gần xa của WCDMA không còn. Tuy nhiên, các mức nhiễu giao thoa lớn từ các ô bên cạnh có thể vẫn hạn chế vùng phủ đường lên nếu các UE ở các ô bên cạnh không được điều khiển công suất. Các hệ thống tế bào thường bị hạn chế vùng phủ ở đường lên vì công suất UE bị hạn chế. Các mức nhiễu từ các ô bên cạnh tăng làm tăng Nhiễu trên nhiệt (IoT) hạn chế vùng phủ tại ô mong muốn. Do đó, điều khiển công suất đường lên cũng có ích trong đường lên trực giao. Tuy nhiên kỹ thuật điều khiển công suất không cần phức tạp như trong trường hợp của WCDMA vì nhiễu bên trong ô không còn là vấn đề trong đường lên SC-FDMA. Bằng cách thực hiện kỹ thuật điều khiển công suất chậm trên mỗi công suất phát đường lên tại UE, mức nhiễu liên ô trung bình nhận được tại eNodeB được giảm hiệu quả.
thích ứng đường truyền nào đó cho các ấn định lập biểu đường xuống và đường lên. Các mức công suất trên các kênh điều khiển dành riêng cũng có thể được điều chỉnh dựa trên các điều kiện kênh của UE được xác định trong grant lập biểu. Một cách cấp phát công suất đơn giản là dựa trên hồi tiếp chất lượng kênh đường xuống từ UE. Tương tự như vậy, đối với dịch vụ VoIP nhạy với độ trễ, người ta sử dụng kết hợp thích ứng đường truyền và điều khiển công suất. Việc phát lưu lượng dữ liệu tốc độ cao được thực hiện tại công suất đỉnh. Tuy nhiên, để cung cấp sự phối hợp nhiễu liên ô (ICIC), các mức công suất khác nhau được cấp phát trên các khối tài nguyên khác nhau theo kiểu bán tĩnh.
2.4.1 Điều khiển công suất đường lên
Đối với đường lên LTE, một thuật toán điều khiển công suất kết hợp vòng đóng vòng mở dựa trên sự kiện được triển khai. Kỹ thuật này được gọi là dựa trên sự kiện bởi vì không giống hệ thống WCDMA, các lệnh điều khiển công suất phát (TPC) không cần phát tại những khoảng thời gian đều nhau. Điều khiển công suất đường lên xác định công suất trung bình trên một ký hiệu SC-FDMA trong đó kênh vật lý được phát. Điều khiển công suất đường lên điều chỉnh công suất phát của các kênh vật lý đường lên khác nhau.
Thuật toán điều khiển công suất LTE dựa trên kết hợp của kỹ thuật vòng đóng và vòng mở. UE điều khiển công suất đầu ra của nó để cho công suất trên mỗi khối tài nguyên (Resource Block - RB) được giữ cố định với mọi băng thông truyền dẫn được cấp phát. Một khối tài nguyên là đơn vị lập biểu nhỏ nhất chiếm một băng tần 180kHz và một TTI 1ms. Điều khiển công suất vòng mở thực hiện độc lập bởi UE và có thể bù cho sự thay đổi kênh dài hạn như là các biến đổi suy hao đường và che khuất, nhưng hiệu quả của nó thường bị giảm do lỗi trong ước lượng tổn hao tuyến UE. Điều khiển công suất vòng đóng ít nhạy cảm với lỗi vì có điều khiển hồi tiếp từ trạm gốc LTE (eNodeB) dựa vào các phép đo và lệnh điều khiển. Điều khiển công suất vòng đóng suy giảm hiệu suất khi truyền dẫn đường lên bị ngắt vì thiếu các phép đo cũng như trong các trường hợp thông tin điều khiển lỗi thời, ví dụ vì tốc độ UE cao. Nếu như không nhận được lệnh điều khiển công suất (PC) từ eNodeB trên kênh điều khiển đường xuống vật lý (PDCCH), UE chỉ thực hiện điều khiển công suất vòng mở dựa trên các đánh giá suy hao đường, các thông số hệ thống quảng bá và báo hiệu riêng. Mỗi khi UE nhận 1 lệnh điều khiển công suất vòng đóng từ eNodeB qua PDCCH, UE phải chỉnh lại công suất phát của nó nếu cần thiết. Nói chung công suất truyền dẫn cho kênh chia sẻ đường lên vật lý (PUSCH) trong khung con i được thiết lập bởi UE theo công thức sau:
PPUSCH = min {PMAX, 10log10(MPUSCH) + PO_PUSCH + α . PL + ΔMCS + f(Δi)} [dBm] (2.1)
PMAX là một thông số được quảng bá.
- MPUSCH là băng thông của ấn định tài nguyên PUSCH cho một UE riêng biệt được biểu diễn là số các khối tài nguyên.
- PO_PUSCH là điểm đã cho bao gồm các thành phần đặc trưng cho ô và các thành phần đặc trưng UE để xác định mức thu đích.
- α {0, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1} là thông số đặc trưng cho ô được quảng bá, nó xác định bậc của bù suy hao đường cho điều khiển công suất một phần (fractional).
- PL là ước lượng suy hao đường đường xuống được tính toán bởi UE.
- ∆MCS là một độ lệch phụ thuộc vào định dạng truyền dẫn (TF), được sử dụng để xem xét đến các yêu cầu SINR khác nhau cho các kỹ thuật điều chế và mã hoá (MCS) khác nhau
- f(Δi) biểu diễn giá trị điều chỉnh công suất được cung cấp bởi điều khiển công suất vòng đóng. Sự điều chỉnh có thể xếp chồng hoặc tuyệt đối một cách tùy chọn và được báo hiệu bởi mạng.
Ý tưởng của các kỹ thuật điều khiển công suất vòng mở cổ điển trong đường lên là tất cả các UE nhận được từ eNodeB với cùng mật độ phổ công suất, được gọi là bù suy hao đường truyền đầy đủ. Ngoài ra 3GPP cũng đưa ra FPC (điều khiển công suất một phần), cho phép người dùng hoạt động ở một mức tín hiệu nhận thấp hơn so với kỹ thuật bù suy hao hoàn toàn dẫn đến nhiễu gây ra cho các ô bên cạnh ít hơn.
Tương tự công suất phát UE PPUCCH được thiết lập cho việc phát kênh điều khiển đường lên vật lý (PUCCH) trong khung con i cũng được xác định bởi công thức (1).
2.4.2 Điều khiển công suất đường xuống
Không giống điều khiển công suất đường lên, điều khiển công suất đường xuống không có hồi tiếp rõ ràng từ các UE để điều khiển công suất phát ở eNodeB. Các mức công suất cho các kênh điều khiển dành riêng như PDDCH và PHICH có thể được xác định dựa trên hồi tiếp chất lượng kênh đường xuống từ các UE. Hồi tiếp chất lượng kênh đường xuống được cung cấp bởi các UE để hỗ trợ lập biểu phụ thuộc kênh trên đường xuống. Do đó, điều khiển công suất phát đường xuống về cơ bản là một kỹ thuật cấp phát công suất hơn là một kỹ thuật điều khiển công suất. Vì việc phát các kênh điều khiển được trải rộng trên toàn bộ băng thông, thông tin chất lượng kênh băng rộng được dùng để xác định các mức công suất cho các kênh điều khiển này. Nên lưu ý rằng có nhiều định dạng hồi tiếp chất lượng kênh được hỗ trợ và chất lượng kênh băng rộng luôn luôn được biểu diễn trong tất cả các định dạng hồi tiếp để cho phép điều khiển công suất cho các kênh điều khiển đường xuống.
nguyên (EPRE) trước khi chèn tiền tố quay vòng (CP). EPRE cũng biểu thị năng lượng trung bình được tính trên tất cả các điểm chòm sao đối với kỹ thuật điều chế được áp dụng. eNodeB xác định năng lượng phát đường xuống trên mỗi phần tử tài nguyên. Một UE có thể thừa nhận ký hiệu tham chiếu đường xuống EPRE là hằng số trong suốt băng thông hệ thống đường xuống và trong tất cả các khung con đến khi nào nhận được thông tin công suất tín hiệu tham chiếu khác.
Công suất tại eNodeB phải có những hạn chế để cho phép sự phối hợp nhiễu liên ô (ICIC) và cân bằng tải. Nhiễu từ một ô lân cận phụ thuộc vào công suất phát của ô lân cận. Nếu không có ICIC, mật độ phổ công suất phát chủ yếu không đổi trên toàn bộ băng thông hệ thống. Tuy nhiên trong trường hợp ICIC, công suất phát tăng lên ở các phần tần số nhất định trong khi giảm đi ở các phần khác. Lưu ý rằng toàn bộ công suất phát eNodeB cố định. Do đó, nếu mật độ phổ công suất tăng trên một phần băng thông, thì phần còn lại sẽ ít đi. Mục đích của các hạn chế công suất là để phối hợp nhiễu giữa các ô trong miền tần số để tăng thông lượng tại các biên ô. Cụ thể, các ô lân cận có lẽ tốt nhất là lập biểu cho các người dùng ở các tập hợp các khối tài nguyên riêng biệt để tránh nhiễu giao thoa lẫn nhau.
Việc phát tới những người dùng được định vị tại biên ô yêu cầu công suất phát lớn hơn phát tới những người dùng ở trung tâm. Do đó, phát tới những người dùng tại biên ô cũng gây ra nhiều nhiễu hơn tới các ô lân cận và cũng dễ xảy ra việc nhiễu từ các ô lân cận tăng lên. Việc phát tới những người dùng tại trung tâm ô với công suất giảm đi cũng làm giảm nhiễu tới các ô bên cạnh ở các khối tài nguyên vật lý cho những người dùng này.
2.5 Thông báo thông tin chất lượng kênh (CQI – Channel Quality Information) Information)
Tính chu kỳ và giải pháp tần số được sử dụng bởi UE để báo cáo CQI đều được điều khiển bởi eNodeB. Trong miền thời gian, cả báo cáo CQI có chu kỳ và không chu kỳ được hỗ trợ. Kênh điều khiển đường lên vật lý (PUCCH) chỉ được dùng cho báo cáo CQI báo cáo; kênh chia sẻ đường lên vật lý (PUSCH) được dùng cho báo cáo không chu kỳ của CQI, nhờ đó eNodeB có thể chỉ thị rõ ràng cho UE để gửi một báo cáo CQI riêng biệt được cài vào trong một tài nguyên được lập biểu cho phát dữ liệu đường lên.
Các bước thực hiện của báo cáo CQI được định rõ bằng cách xác định một số băng phụ (N), mỗi băng phụ bao gồm k khối tài nguyên vật lý (PRB) kề nhau. Giá trị của k phụ thuộc vào loại báo cáo CQI được xem xét. Trong mỗi trường hợp, số băng phụ trải rộng trên toàn bộ băng thông hệ thống và được cho bởi N NDL k
RB /
= trong đó DL RB
N là số các RB xuyên suốt băng thông hệ thống. Các chế độ báo cáo CQI có thể là CQI
Các chế độ này được giải thích chi tiết ở phần dưới. Thêm vào đó, trong trường hợp nhiều ăng ten phát tại eNodeB, các giá trị CQI có thể được báo cáo cho từ mã thứ hai.
Đối với một vài chế độ phát đường xuống, báo hiệu hồi tiếp thêm vào bao gồm các chỉ số ma trận tiền mã hóa (PMI) và các chỉ số hạng (RI) cũng được phát bởi UE.
2.5.1 Báo cáo CQI không theo chu kỳ
Báo cáo CQI không theo chu kỳ trên PUSCH được lập biểu bởi eNodeB bằng cách thiết lập một bit yêu cầu CQI trong một grant tài nguyên đường lên trên kênh điều khiển đường xuống vật lý (PDCCH).
Loại báo cáo CQI được cấu hình bởi eNodeB nhờ báo hiệu RRC. Bảng 2.2 tổng kết lại mối quan hệ giữa chế độ phát đường xuống được cấu hình và loại báo cáo CQI có thể. Loại báo cáo CQI có thể là:
• Hồi tiếp băng rộng. UE báo cáo một giá trị CQI băng rộng cho băng thông toàn bộ hệ thống.
• Hồi tiếp băng phụ eNodeB cấu hình. UE báo cáo một giá trị CQI băng rộng cho băng thông toàn bộ hệ thống. Thêm vào, UE báo cáo một giá trị CQI cho mỗi băng phụ, được tính giả thiết chỉ phát ở băng phụ liên quan. Các báo cáo CQI băng phụ đựơc mã hóa phân biệt với CQI băng rộng dùng 2 bit như sau:
Độ lệch CQI vi phân băng phụ = Chỉ số CQI băng phụ - Chỉ số CQI băng rộng
Các độ lệch CQI vi phân băng phụ có thể là {≤ -1, 0, +1, ≥ +2}. Kích thước băng phụ k là một hàm của băng thông hệ thống như được tổng kết trong bảng 2.3.
Bảng 2.2 Các loại hồi tiếp CQI không theo chu kỳ trên PUSCH đối với mỗi chế độ phát PDSCH Chế độ phát PDSCH Chỉ băng rộng Các băng phụ UE lựa chọn Các băng phụ được eNodeB cấu hình Chế độ 1: Cổng ăngten đơn X X Chế độ 2: Phân tập phát X X
Chế độ 3: Ghép kênh theo không gian vòng mở X X Chế độ 4: Ghép kênh theo không gian vòng
đóng
X X X
Chế độ 7: Các tín hiệu tham chiếu đặc trưng UE
X X
Bảng 2.3 Kích thước băng phụ (k) theo băng thông hệ thống đối với các báo cáo CQI không theo chu kỳ cấu hình eNodeB.