CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HSDPA (HIGH–SPEED DOWNLINK PACKET ACCESS)
II.3 Cấu trúc lớp vật lý HSDPA
II.3.1 Kênh chung đường xuống tốc độ cao (HS DSCH) -
HS-DSCH có các đặc tính xác định, bằng nhiều cách, có thể so sánh với các kênh Phiên bản 99 hiện có. Khoảng thời gian truyền (TTI) hay Chu kỳ chèn đã được xác định là 2 ms (ba khe) để đạt được trễ lan truyền ngắn cho truyền lại giữa đầu cuối và Node B. Với HS DSCH, TTI 2 ms là ngắn so với - 10, 20, 40 hoặc 80 ms trong Phiên bản 99. Ngoài biểu đồ điều chế bậc cao 16 QAM, cũng như vòng dư giải mã thấp hơn đã tốc độ tăng dữ liệu đỉnh tức thời. Trong miền mã, SF là cố định, nó luôn là 16 và có thể thay thế bằng truyền dẫn đa mã ghép mã của các đối tượng sử dụng khác nhau. Số lượng mã tối đa có thể ấn định được là 15, nhưng phụ thuộc vào dung lượng kết cuối (UE), các đầu cuối riêng rẽ có thể nhận tối đa 5, 10 hoặc 15 mã. Tổng số các mã kênh với với hệ số trải 16 là 16 (cùng mã trộn), nhưng cần phải có không
gian mã cho các kênh chung HS-SCCH và kênh kết hợp DCH nên số lượng mã tối đa được đặt 15.
Hình 2.16. Ví dụ ghép mã hai đối tượng sử dụng
Một kịch bản đơn giản được minh họa trong Hình 2.16, hai đối tượng sử dụng cùng dùng HS DSCH. Cả hai đối tượng sử dụng kiểm tra thông tin từ - HS-SCCH để xác định các mã HS DSCH nào dùng để giải trải cũng như các - tham số khác cần thiết để sửa sai.
II.3.1.1 Điều chế HS-DSCH
Điều chế 16 QAM được đề cập ở đây ngoài điều chế QPSK trong Phiên bản 99. Trong giai đoạn nghiên cứu khả thi, 8 PSK và 64 QAM cũng đã được cân nhắc nhưng những biểu đồ này đã bị loại vì lý do phức tạp và chất lượng.
Hình 2.17 là ví dụ 16 QAM cùng biểu đồ chùm sao có tốc độ dữ liệu đỉnh gấp đôi so với QPSK và có thể lên tới tốc độ dữ liệu đỉnh 10 Mbps với 15 mã SF 16.
Hình 2.17. Các chùm sao 16 QAM và QPSK
Tuy nhiên việc sử dụng điều chế bậc cao không phải không giá trong môi trường vô tuyến di động. Với các kênh Phiên bản 99 chỉ cần một tham số ước lượng pha để giải điều chế. Khi sử dụng 16 QAM, ước lượng biên độ được sử dụng để tách các điểm chùm sao. Hơn nữa, thông tin pha chính xác rất cần thiết khi các điểm của chùm sao có mức khác pha nhỏ hơn so với QPSK. Kết cuốiHS-DSCH cần phải có ước lượng tỷ lệ biên độ tương đối của mức công suất DSCH so với mức công suất pilot, điều này đòi hỏi Node B không được điều chỉnh mức công suất HS DSCH giữa các khe nếu sử dụng - 16 QAM trong khung. Ngược lại, chất lượng bị suy giảm tương ứng giá trị hợp thức của một ước lượng biên độ từ Kênh Pilot chung (CPICH) và chênh lệch công suất được ước lượng giữa CPICH và HS DSCH không còn giá trị - hợp thức nữa.
II.3.1.2 Mã hoá kênh HS-DSCH
Mã hoá kênh HS-DSCH có một số điểm đơn giản hơn so với Phiên bản 99. Chỉ có duy nhất một kênh tải được kích hoạt trong HS DSCH, các khối - liên quan đến ghép kênh cho cùng các đối tượng sử dụng được loại ra. Ngoài ra, chỉ chèn các khoảng có một chu kỳ đơn 2 ms và không có phân chia chèn nội khung hoặc liên khung. Cuối cùng, mã Turbo là mã duy nhất được sử dụng. Tuy nhiên bằng cách thay đổi kích cỡ khối tải, biểu đồ điều chế và số
lượng đa mã, ta có thể có các tỷ lệ mã hiệu quả khác ngoài tỷ lệ 1/3. Với cách này ta có thể có các tỷ lệ mã trong dải 0,15 đến 0,98. Bằng cách thay đổi tỷ lệ mã, số lượng bit mỗi mã có thể tăng thêm trong khi độ lợi mã giảm. Sự khác nhau cơ bản là việc bổ sung chức năng HARQ như trong Hình 2.18. Khi sử dụng QPSK, ta phải sử dụng bộ chèn kênh Phiên bản 99 và khi sử dụng 16 QAM ta phải sử dụng hai bộ chèn kênh song song. Như đã đề cập ở trên, HSDPA Node B chịu trách nhiệm lựa chọn dạng xắp xếp tải phù hợp theo điều chế và số lượng mã trên cơ sở thông tin đã có tại bộ hoạch định Node B.
Hình 2.18. Chuỗi mã kênh HS-DSCH
Hình 2.19. Nguyên tắc chức năng HARQ
Chức năng HARQ được thực hiện bằng cách ghép tỷ lệ hai giai đoạn với nguyên tắc được minh hoạ trong Hình 2.19. Nguyên tắc trong Hình 2.19 bao gồm một bộ đệm giữa hai trạng thái ghép tỷ lệ để có thể điều chỉnh việc đặt độ dư cho các truyền dẫn lại khác nhau giữa các giai đoạn ghép tỷ lệ. Bộ đệm ở đây là bộ đệm ảo, thực tế ghép tỷ lệ chỉ có một khối đơn không có bất kỳ khối nào sau giai đoạn ghép tỷ lệ đầu tiên. Chức năng HARQ, về cơ bản, được sử dụng theo hai cách khác nhau. Nó có khả năng gửi các truyền dẫn lại giống nhau, thường có dạng bám nhau hoặc tổ hợp mềm. Với các tham số khác nhau, truyền dẫn sẽ không giống nhau vì vậy sử dụng nguyên tắc vòng dư tăng. Ví dụ của trường hợp này, truyền dẫn thứ nhất có thể bao gồm các bit hệ thống, trong khi truyền dẫn thứ hai chỉ bao gồm các bit chẵn lẻ. Cách thứ hai có chất lượng khá hơn nhưng đòi hỏi nhiều bộ nhớ hơn ở máy thu vì các truyền dẫn lại đơn lẻ không thể ghép vào được.
Các yêu cầu mặc định của bộ nhớ đầu cuối được đặt trên cơ sở tổ hợp mềm và tại tốc độ dữ liệu cực đại. Vì vậy, tại tốc độ dữ liệu lớn nhất, có thể chỉ sử dụng tổ hợp mềm, trong khi tại các tốc độ dữ liệu thấp hơn, có thể sử dụng vòng dư tăng.
Với một chùm sao 16 QAM, các bit khác nhau được ánh xạ vào các ký tự 16 QAM có độ tin cậy khác nhau. Nó được bù trong kết nối có xử lý ARQ với phương pháp được gọi là Bố trí lại chùm sao. Với phương pháp bố trí lại chùm sao, các truyền dẫn lại khác nhau sử dụng ánh xạ khác nhau các bit vào các ký tự 16 QAM để nâng cao chất lượng.
II.3.1.3 HS-DSCH sovới các dạng kênh đườngxuống khác đối với dữ liệu gói So sánh các dạng kênh khác nhau tập chung vào các thuộc tính cơ bản của lớp vật lý. Trong tất cả các trường hợp (trừ DCH), tự bản thân dữ liệu gói không được hoạt động trong môi trường chuyển giao mềm. Hoạt động HARQ
với HS-DSCH cũng sẽ được sử dụng tại mức RLC nếu các bộ định thời ARQ lớp vật lý hoặc số lượng truyền dẫ lại bị vượt quá.
2.2.
Bảng So sánh các dạng kênh khác nhau Tham số kênh HS-DSCH cố
định, 16
DSCH thay đổi (256-4) từng khung
DCH hướng xuống cố định (512- 4)
FACH cố định (256-4)
Điều chế QPSK/16
QAM
QPSK QPSK QPSK
Điều khiển công suất
Cố định/chậm Nhanh, dựa trên DCH kết hợp
Nhanh với 1500 kHz
Cố định/chậm
HARQ Tổ hợp gói tại
L1
Mức RLC Mức RLC Mức RLC
Kỹ thuật mã hoá kênh
Mã Turbo 2ms Mã xoắn và Turbo 10-80 ms
Mã xoắn và Turbo 10-80 ms
Mã xoắn và Turbo 10-80 ms
Ghép kênh truyền tải
Không Có Có Có
Chuyển giao mềm
Đối với DCH kết hợp
Đối với DCH kết hợp
Có Không
Tiêu chuẩn Phiên bản 5 Phiên bản 99 Phiên bản 99 Phiên bản 99