Tiền mã hóa cho q trình phát một cổng:

CHƯƠNG 3 : CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA LỚP VẬT LÍ

3.3 Kênh vật lí

3.3.5.1 Tiền mã hóa cho q trình phát một cổng:

Quá trình này được định nghĩa như sau: trong đó:

38

Có ba dạng Precoding được khuyến cáo dùng ở đây : Spatial multiplexing, transmit diversity and single antenna port transmission.

Ở dạng Spatial multiplexing có hai giản đồ mã hóa được dùng bao gồm:

 Có trễ lớn CDD (Cyclic Delay Diversity) được biết đến như là “open loop spatial multiplexing”.

 Không bao gồm trễ lớn CDD được biết đến như là “closed loop spatial multiplexing”.

Hình 3.30 – Q trình tiền mã hóa phát đa hướng sử dụng CDD

Lưu ý là: ghép lênh không gian “spatial multiplexing” thực hiện như sau:

Trong đó: .

Hiển nhiên là khi thực hiên nhân ma trận thì chúng ta sẽ phải đảm bảo tính đúng cho phương trình , đồng nghĩa với việc: ma trận W có kích thước là pxv.

39

Bảng 3.3 – Bảng quy định codebook cho các lớp tương ứng

Với trường hợp số port anten là P = 4 thì:

40

Bảng 3.5 – Bảng quy định codebook cho các port với v = 2

41

Bảng 3.7 – Bảng quy định codebook cho các port với v = 4

3.3.6 Ánh xạ lên tài nguyên vật lí:

Với mỗi một port anten p được dùng cho quá trình phát của PUSCH trong một

khung con với các symbol mang giá trị phức sẽ được

nhân với hệ số thang đo biên độ βPUSCH để tương thích với cơng suất phát PPUSCH . Chuỗi Z p(i) được ánh xạ thành chuỗi các resource element mà hiện tại không

bị chiếm chỗ bởi các kênh PCFICH, PHICH, PDCCH, PBCH hay các tín hiệu tham chiếu hoặc tín hiệu đồng bộ, số resource element ánh xạ được điều khiển bởi số resource block mà được xác định trong kênh PUSCH , số kí tự ánh xạ tăng dần theo chỉ số sóng mang và được ánh xạ lên tất cả các resource element sẵn có trong các

resource block cho mỗi kí tự OFDM như hình sau:

Hình 3.30 – Minh họa quá trình ánh xạ lên lưới tài nguyên Chi tiết cụ thể hơn tham khảo tại [7] Chi tiết cụ thể hơn tham khảo tại [7]

3.4 Thủ tục cho các kênh truyền

42

 Cell search ( dị tìm cell)

 Power control (điều khiển cơng suất)

 Uplink synchronisation and Uplink timing control (đồng bộ đường lên và điều khiển thời gian đường lên)

 Random access related procedures (thủ tục liên quan đến truy cập ngẫu nhiên)

 HARQ related procedures (thủ tục HARQ)

 Relay related procedures (thủ tục chuyển tiếp)

43

CHƯƠNG 4: THÔNG SỐ KĨ THUẬT CHO TỪNG KÊNH TRUYỀN LỚP VẬT LÍ

Chương này sẽ trình bày các thơng số chi tiết cho từng khối chức năng trên mơ hình các kênh vật lí và kênh vận chuyển, chi tiết cho trên từng kênh truyền, chức năng và vai trò của mỗi kênh ra sao.

4.1 Uplink:

4.1.1 Kênh vận chuyển: 4.1.1.1 Kênh UCI

UCI – uplink control information, hiểu là thông tin điều khiển đường lên. Nó được mang bởi kênh PUSCH hay PUCCH. Nó tương tự với kênh vận chuyển DCI được mang bởi PDCCH. [6]

Có 3 loại thơng tin chính được mang bởi UCI như sau:

 SR - Scheduling Request (yêu cầu lập kế hoạch)

 HARQ ACK/NACK

 CQI

UE phát một thông tin bao gồm 3 thơng tin kia phụ thuộc vào từng hồn cảnh. Đơi khi nó chỉ mang SR, hay đơi khi nó chỉ mang SR và HARQ ACK/NACK cùng nhau. Có hai kênh có thể mang UCI là PUCCH và PUSCH. Đôi khi PUCCH mang UCI và đơi khi PUSCH mang nó. Vậy thì khi nào PUSCH mang nó và khi nào PUCCH mang nó?

Theo quy chuẩn của 3GPP, UCI trong khung con thứ n sẽ được phát đi :

 Trên kênh PUCCH sử dụng định dạng 1/1a/1b hay 2/2a/2b nếu UE không phát trên kênh PUSCH tại khung con n.

 Phát trên kênh PUSCH trên khung con n trừ khi PUSCH phát tương xứng đến một Random Access Response Grant hay một quá trình phát lại của các khối vận chuyển như một phần của xung đột dựa trên các thủ tục truy cập ngẫu nhiên trong trường hợp đó UCI khơng được phát đi.

44

Khi UE phát dữ liệu người dùng nó phải truyền trên kênh PUSCH, trong trường hợp kênh PUCCH không được phép phát, thì khi đó PUSCH mang trách nhiệm mang UCI, khi khơng có dữ liệu người dùng thì kênh PUCCH được dùng để mạng DCI. Dưới đây là sơ đồ mã hóa kênh UCI:

Hình 4.1 – Q trình mã hóa kênh cho kênh UCI

Dữ liệu đến khối mã hóa dưới dạng chỉ số phục vụ cho đo kiểm, yêu cầu lên kế hoạch và hỏi đáp HARQ. Có 3 dạng mã hóa kênh được sử dụng : một cho thông tin về chất lượng kênh chuyền CQI/PMI., một cái khác cho hỏi đáp HARQ-ACK và yêu cầu lập kế hoạch và một cái khác cho kết hợp của CQI/PMI và HARQ-ACK.

Mã hóa kênh cho UCI HARQ-ACK:

Các bit HARQ-ACK được nhận từ lớp trên cho mỗi khung con cho mỗi cell. Mỗi một lần xác thực q trình phúc đáp ACK được mã hóa bởi một bit nhị phân “1” và mỗi một lần phủ nhận NACK được mã hóa bằng ‘0’. Với mỗi trường hợp ở đây PUCCH định dạng 3 [2] được cấu hình từ lớp cao hơn và được dùng cho quá trình phát của các thông tin phản hồi HARQ-ACK , phản hồi HARQ-ACK bao gồm một chuỗi các bit cho mỗi cell phục vụ được lối lại với nhau. Các cell được cấu hình với chế độ phát 1,2,5,6 hay 7 [3] ,vd chế độ phát từ mã đơn thì 1 bit cho thơng tin HARQ- ACK được dùng cho các cell kia. Với các cell được cấu hình cho chế độ phát khác, 2 bit cho thông tin HARQ-ACK được dùng cho các cell kia, ak và ak+1 với bit ak mã bit HARQ-ACK của từ mã 0 còn ak+1 mã cho từ mã 1.

Định nghĩa N A/N PUCCH format 3 là số bit HARQ-ACK bao gồm yêu cầu lên kế hoạch của q trình phát đồng thời có thể khi PUCCH format 3 được sử dụng cho quá trình phát hồi tiếp HARQ-ACK.

45

Với quá trình hoạt động song công FDD, chuỗi bit a0, a1, a2, ……, a N -1 là kết quả của quá trình lối các bit HARQ-ACK cho các cell khác nhau. Với quá trình hoạt động song công TDD, chuỗi bit a0, a1, a2, ……, a N -1 là kết quả của quá trình lối các bit HARQ-ACK cho các cell khác nhau và các khung con khác nhau. Trong trường hợp của quá trình phát phản hồi HARQ-ACK sử dụng định dạng PUCCH format 3 trùng với một khung con được cấu hình cho 1 UE bởi các lớp cao hơn cho quá trình phát của việc yêu cầu lên kế hoạch. Bit yêu cầu lập kế hoạch (scheduling request – SR : 1 = positive SR; 0 = negative SR) được gắn vào cuối của chuỗi bit HARQ-ACK.

Mã hóa kênh cho yêu cầu lên kế hoạch cho UCI:

Chỉ số này nhận được từ các lớp cao hơn .

Mã hóa kênh cho thơng tin về chất lượng kênh UCI:

Theo như hình trên thì ta kí hiệu chuỗi bit đầu vào a0.a1,a2, … , aA-1 với A là số bit. Các bits chất lượng kênh phụ thuộc vào định dạng phát như theo chỉ định bên dưới cho các báo cáo về bề rộng băng tần hay là báo cáo về băng con mà UE đã chọn. Thông tin về chất lượng kênh được mã hóa sử dụng mã (20,A). Các từ mã của mã (20,A) được kết hợp từ 13 chuỗi cơ bản Mi,n ,được quy định theo bảng sau:

46

Bảng 4.1 – Bảng mã chuỗi cơ bản (20,A) theo khuyến cáo 3GPP

Sau khi mã hóa các bit được kí hiệu là b0,b1,b2,…, bB-1 (B=20 ) và

Các định dạng về thông tin chất lượng kênh cho các báo cáo về băng rộng:

Trong bảng dưới đầu tiên các trường và chiều rộng các bit tương xứng cho phản hồi thông tin chất lượng kênh của băng rộng báo cáo cho quá trình phát PDSCH liên quan tới chế độ phát 1,2,3,7, và 8 được cấu hình khơng có báo cáo PMI/RI , và chế độ phát 9 cấu hình khơng báo cáo PMI/RI hay cấu hình với 1 port anten.

Bảng sau đó, trình bày các trường và độ rộng các bit tương ứng cho thông tin phản hồi về chất lượng kênh và ma trận mã hóa cho các báo cáo băng rộng cho quá trình phát kênh PDSCH ở chế độ phát 4,5,6 và 8 được cấu hình với báo cáo PMI/RI.

47

Khi chế độ phát 9 được cấu hình báo cáo PMI/RI thì các trường và độ rộng bit được quy như theo bảng:

Hình dưới đây hiển thị các trường UCI và độ rộng các bit cho quá trình phát của kênh PDSCH setup báo cáo RI và i1 với chế độ phát 9.

48

Hình 4.2 – Sơ đồ khối chức năng của kênh UL – SCH

4.1.1.3 Kênh RACH :

Truy cập ngẫu nhiên được thực hiện chung khi UE chuyển từ trạng thái ngủ sang trạng thái hoạt động, hoặc thực hiện chuyển tiếp giữa các cell (handoff) hoặc là khi nó bị mất sự đồng bộ về mặt thời gian đường lên với eNB, và khi nó thực hiện phát tín hiệu đồng bộ đường lên thì nó phải mặc định là đã đồng bộ đường xuống về mặt thời gian.

Các khoảng bảo vệ (GT – guard time) được dùng khi các UE không được đồng bộ về mặt thời gian, và dễ gây ra va chạm với các q trình phát khác, trong khi đó, các CP – cyclic prefix được sử dụng khi các UE cần xử lí trong miền tần số, chiều dài CP được tính tốn từ trễ truyền và trễ trải rộng của kênh. Trong đó, chiều dài của phần mào đẩu truy cập ngẫu nhiên luôn là 0.8us .

Là một kênh đường lên trong hệ thống truyền thông di động, mà được sử dụng để vận chuyển các thông tin điều khiển từ một thiết bị đầu cuối di động đến mạng. Ví dụ khởi động truy cập để thiết lập một kết nối hay cập nhật định vị khu vực. Kênh RACH có thể là kênh kết nối cơ bản ở đó một vài người dùng có thể truy cập tài nguyên như nhau.

Các UE chỉ có thể lên kế hoạch cho quá trình phát đường lên nếu thời gian phát đường lên của nó được đồng bộ. RACH đóng một vai trị chủ chốt như một giao diện giữa các UE khơng đồng bộ và q trình phát trực giao của đường lên vô tuyến.

49

Chúng ta sử dụng hai loại “mào đầu - Premble” khác nhau vì thời gian truyền phát khác nhau, và dùng thêm các khoảng bảo vệ để loại bỏ điều này. Hay được biết đến với tên “CP – cyclic prefix”.

Dưới đây là minh họa một quá trình truy cập ngẫu nhiên :

Hình 4.3 – Thủ tục cho quá trình truy cập ngẫu nhiên kênh RACH

50

Hình 4.4 – Định dạng phần mào đầu cho truy cập ngẫu nhiên

4.1.2 Kênh vật lí:

4.1.2.1 Kênh PUSCH

Hình 4.5 – Sơ đồ khối kênh vật lí PUSCH

4.1.2.2 Kênh PRACH

Q trình chuyền phát PRACH là một tín hiệu OFDM cơ bản, nhưng nó được sinh ra khi sử dụng một cấu trúc khác nhau từ các quá trình phát khác, đặc biệt nhất nó sử dụng khoảng sóng mang con hẹp và bởi vậy khơng trực giao với PUSCH, PUCCH và SRS, do đó, các kênh kia.

51

Hình 4.6 – Cấu trúc khe thời gian cho truy cập ngẫu nhiên Cấu hình PRACH: Cấu hình PRACH:

Có 5 cấu hình PRACH được sử dụng có chiều dài CP, guard time khác nhau:

Preamble format guard period

0 1 2 3 4

Bảng 4.3 – Quy định chiều dài phần mào đầu truy cập ngẫu nhiên

4.1.2.3 Kênh PUCCH

Khi kênh PUSCH chỉ mang thông tin điều khiển mà không mang dữ liệu điều khiển thì thơng tin sẽ được thực hiện theo các bước sau:

 Mã hóa kênh

 Ánh xạ thông tin điều khiển

 Xáo trộn kênh

Cách thức hoạt động và nguyên tắc chính của các khối này tương tự như của các kênh trên.

4.2 Downlink 4.2.1 Kênh vận chuyển

4.2.1.1 Kênh DL-SCH :

Dữ liệu và luồng điều khiển từ lớp MAC được mã hoá để cung cấp cho kênh vận chuyển và các dịch vụ điều khiển trên các đường truyền phát vô tuyến, giản đồ mã

52

hoá kênh là sự kết hợp của phát hiện lỗi, sửa lỗi, phối hợp tốc độ, chèn; các kênh vận chuyển hay các thông tin điều khiển sẽ ánh xạ lên trên kênh vật lí. Ta xem sơ đồ ngun lí chung cho phần này như sau:

Hình 4.7 – Mơ hình kênh vận chuyển DL - SCH

4.2.1.2 Kênh BCH :

Kênh vật lí mang thơng tin hệ thống cho các UE yêu cầu truy cập mạng. Nó chỉ mang các khối thơng tin chính, MIB (master information block), tin nhắn. Điều chế luôn dùng là QPSK, các bit thơng tin được mã hóa và rate matching – các bit sau đó, tin nhắn MIB trên PBCH được ánh xạ lên 72 sóng mang con trung tâm hay 6 sóng khối tài ngun trung tâm ít quan tâm của băng thông hệ thống .

Chúng ta cần hiểu khái niệm MIB (được định nghĩa trong TS36.331) tạm dịch là khối thơng tin chính, nó bao gồm 3 tham số: băng tần đường xuống, cấu hình PHICH, và số khung hệ thống. Số bit đầu vào là 24 bit, cộng CRC chiều dài 16 bit, sau khi add CRC chuỗi bit được xáo trộn với một chuỗi bit mà tạm gọi là mặt lạ CRC được quy định theo bảng sau:

53

Bảng 4.6 – Quy định chuỗi mặt lạ cho gán mã CRC kênh PBCH

Dữ liệu đến khối mã hóa có dạng là một khối vận chuyển kích thước tối đa, chu kì phát là 40ms, các bước mã hóa được định nghĩa như sau: CRC, mã hóa kênh, rate matching. Sau khi thực hiện gán mã CRC , khối bit sẽ được mã hóa kênh truyền sử dụng kĩ thuật “Tail bitting convolution of code”. Với rate bằng 1/3 và lengh là 7.

Khối mã được mã hóa kênh theo thuật tốn được trình bày như phần trước đã nói. Dưới đây là sơ đồ khối mã hóa chập sử dụng công nghệ “Tail bitting convolution code ”.

Hình 4.8 – Minh họa bộ mã chập rate 1/3

Rate matching khối bit được thực hiện theo quy cách đã được nêu ở chương trước.

4.2.1.3 Kênh DCI

Kênh vận chuyển của kênh PDCCH là kênh DCI.

Thơng tin điều khiển hỗ trợ cho q trình phát của các kênh vận chuyển đường lên và xuống (DL-SCH và UL-SCH) . Thông tin điều khiển cho một hay nhiều UEs được chứa trong bản tin DCI (Downlink scheduling Control Information – tạm dịch:thông tin điều khiển kế hoạch tải dữ liệu trên đường xuống ) và được phát đi thông qua kênh PDCCH. Bản tin DCI bao gồm các thông tin sau:

54

 Phân bố nguồn DL-SCH (tập các Resource Block (RB) chứa trong DL-SCH), điều chế và giản đồ mã hóa. Thơng tin này cho phép các UE giải mã kênh DL- SCH.

 Các lệnh điều khiển công suất phát (TPC- transmit power control) cho PUCCH và UL-SCH tương thích với cơng suất phát của UE để tiết kiệm hiệu năng.

 Thông tin HARQ bao gồm số quá trình và phiên bản dư thừa cho quá trình sửa lỗi.

 Thơng tin tiền mã hóa MIMO.

Định dạng DCI :

 Format 0: cho quá trình phát được phân bổ cho kênh UL-SCH

 Format 1: cho quá trình phát được phân bổ cho kênh DL-SCH với hoạt động SIMO

 Format 1A: cho quá trình phát được phân bố cho DL-SCH với hệ thống SIMO  Format 1B: cho thông tin điều khiển q trình phát của MIMO ở vị trí rank 1 (một

vị trí đặc biệt) dựa trên phân phối tài nguyên nhỏ.

 Format 1C: cho quá trình phát rất nhỏ được phân bổ cho PDSCH

 Format 1D: giống như định dạng 1B với thông tin bổ sung về độ lệch công suất.  Format 2: và format 2A cho quá trình phát được phân cho DL-SCH cho hệ thống

dùng MIMO vịng lặp đóng và mở tương ứng.

 Format 3: và format 3A cho q trình phát của các lệnh điều khiển cơng suất TPC cho một kênh uplink.

Trong một khung con, nhiều UEs có thể được xắp sếp bởi vì nhiều bản tin DCI có thể được gửi sử dụng nhiều PDSCHs.

Phân bổ tài nguyên cho PDSCH:

Một PDSCH được phát trên một hoặc một tập các thành phần kênh điều khiển liên tiếp nhau (CCEs - consecutive control elements). Một CCE là một nhóm bao gồm