CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HSDPA (HIGH–SPEED DOWNLINK PACKET ACCESS)
II.2 Các tính năng tiên tiến trong công nghệ HSDPA
II.2.4 Thích ứng liên kết nhanh
Trong các mạng WCDMA hiện nay, điều khiển công suất nhanh được sử dụng cho thích ứng liên kết. Trong HSDPA, công suất truyền được giữ không đổi qua TTI và sử dụng các kỹ thuật thích ứng khác để thay thế các kỹ thuật điều khiển công suất và hệ số trải phổ biến thiên vốn được sử dụng trong hệ thống WCDMA. Để đối phó với dải động của Eb/No tại đầu cuối UE, HSDPA thích ứng với quá trình điều chế, tỉ lệ hóa và mã số mã định kênh với các điều kiện vô tuyến hiện thời. Sự kết hợp của hai kỹ thuật đầu tiên được gọi là Điều chế và Mã hóa Thích ứng (AMC).
Bên cạnh QPSK, HSDPA kết hợp chặt chẽ với các phương thức điều chế 16QAM để tăng tốc độ dữ liệu đỉnh của các user được phục vụ dưới điều kiện vô tuyến thích hợp.Việc hỗ trợ cho QPSK có tính chất bắt buộc đối với thông tin di động, còn đối với 16QAM là một tùy chọn cho mạng và UE. Sử dụng đồng thời cả hai phương thức điều khiển này, đặc biệt là phương thức điều chế cấp cao 16QAM, đưa ra một số thách thức nhất định đối với độ phức tạp của độ thu đầu cuối, nó cần phải xác định được biên độ tương ứng của các kí hiệu nhận được, trong khi đối với phương pháp điều chế QPSK truyền thống chỉ yêu cầu tách pha tín hiệu. Một bộ mã hóa turbo dựa trên bộ mã hóa turbo R99 với tỉ lệ mã hóa 1/3, mặc dù tỉ lệ mã hóa hiệu dụng khác trong phạm vi (xấp xỉ 1/6 đến 1/1) cũng có thể có được bằng cả giá trị ghép, chích và lặp mã. Kết quả tạo ra một dải có tới 64 giá trị khác nhau. Sự kết hợp của một kiểu điều chế và một tỉ lệ mã được gọi là Lược đồ Mã hóa và Điều chế (MCS- Modulation and Coding Scheme).
Ngoài kĩ thuật AMC, phát đa mã cũng có thể xem như một công cụ thích ứng liên kết. Nếu user có các điều kiện vô tuyến tốt, Node B có thể lợi dụng điều kiện này bằng cách phát nhiều mã song song nhau, nhằm đạt được
thông lượng dữ liệu đỉnh khá lớn. Ví dụ với MCS 5 và một bộ đa mã, có thể đạt được tốc độ dữ liệu đỉnh tối đa lên tới 10,8 Mbps.
Một lợi ích khác của AMC là nó có thể lợi hơn cho công suất Node B. Trừ phi công suất cưỡng ép là đặc biệt, công suất dư từ kênh riêng có thể được chỉ định cho HS DSCH, dẫn đến sử dụng công suất gần như là tối đa. -
Với kỹ thuật phát đa mã, toàn bộ dải rộng của AMC có thể tăng được lên một lượng 10.log10(15)≅ 12 dBs. Toàn bộ dải rộng thích ứng liên kết do ACM kết hợp với phát đa mã xấp xỉ 30dB. Chú ý rằng, dải rộng của kĩ thuật hệ số trải phổ biến thiên trong WCDMA xấp xỉ 20 dB, có nghĩa là bé hơn khoảng 10 dB so với dải rộng thích ứng liên kết trong HSDPA.
Chức năng thích ứng liên kết của Node B có vai trò thích ứng điều chế, khuôn dạng mã hóa, và số lượng đa mã với các điều kiện vô tuyến hiện thời.
Để hiểu được các nguyên tắc điều khiển chức năng này, trước tiên cần xem xét hiệu quả phổ tần của các MCS khác nhau.
Hình 2.14 mô tả Eb/No nhận được đối với mỗi bit dữ liệu (với mỗi mã định kênh có SF=16) tại BLER =10%, các giá trị MCS được mô tả trong Bảng với user đi bộ, tốc độ 3km/h. Trên hình vẽ Eb/No được lịch diễn là đường bao thấp hơn và nó là một hàm của PDR với mã định kênh có SF=16, đường bao thấp hơn này được tính theo dung lượng kênh của kênh AWGN băng tần hạn chế theo lý thuyết Shannon. Với lưu ý rằng, dung lượng kênh theo lý thuyết mô tả giới hạn chất lượng tối ưu. Từ kết quả mô phỏng, có thẻ kết luận rằng việc sử dụng hầu hết các mẫu MCS đều cho kết quả tốt hơn lý thuyết, có nghĩa là có thể tiết kiệm mức thấp nhất về chi phí nếu xét tỉ lệ Es/No thu được mỗi bit dữ liệu.
Hình 2.14. Năng lượng bit tín hiệu nhận được trên mật độ phổ tạp âm so với tỉ lệ dữ liệu đỉnh (PDR-Peak Data Rate) trên mã. Hình vẽ bao gồm dung lượng Shannon lý thuyết và dung lượng theo kết quả mô phỏng mức liên kết
tại BLER=10%, người dù ngđi bộ với tốc độ 3km/h.
Hình 2.15. Số mã tối ưu và MCS là một hàm của Eb/No của mỗi TTI. Giả thiết chất lượng kênh lý tưởng, người dù ng đi bộ, tốc độ 3km/h.
Tiếp theo chúng ta đi phân tích chi tiết hơn các phương thức thích ứng liên kết được sử dụng trong HSDPA. Như đã mô tả ở trên, các chức năng thích ứng liên kết phải lựa chọn được M S và số lượng đa mã để thíchC ứng chúng với các giá trị Es/No tức thời. Tuy nhiên, tiêu chí lựa chọn có thể dựa trên các tài nguyên biến thiên sau:
Chỉ ị th ch t lư ng kênh (CQI-Chalnel quality Indicator) : UE gửi theo ấ ợ đường lên một b n tin v CQI ch a các thông tin tuyệả ề ứ t đ i v ch t ố ề ấ lượng tín hi u t c thời nhậệ ứ n đư c b i user đó. CQI cho bi t kích thư c ợ ở ế ớ block truy n tề ải, số mã và phương th c đi u chế ừ ộứ ề t m t tập các phương thức đi u ch mà UE có khề ế ả năng h ợ. RNC ra lệnh UE thông báo về ỗ tr CQI với một chu kì l y tấ ừ ậ t p [2, 4, 8, 10, 20, 40, 80, 160] ms.Và cũng có thể ủ h y b các thông báo này.ỏ
Đo lường công su t c a kênh DPCH liên k t: Mấ ủ ế ỗi người sử ụ d ng đư c ợ xếp trên một kênh HS-DSCH hoạ ột đ ng song song với kênh DPCH với mục đích báo hi u, công suất phát của chúng có thể được sử ụệ d ng để d ự đoán thông tin về ạ tr ng thái tức th i c a ch t lư ng kênh truyền. Thông ờ ủ ấ ợ tin này sẽ đư c sử ụợ d ng đ thích ứể ng liên kết cũng như định trình gói.Với giả pháp này, Node B yêu cầu một bảng các giá trị tương ứng Eb/No, độ ệ l ch công su t phát DPCH và HS-DSCH v i các MCS khác ấ ớ nhau cùng với một giá tr đích BLER cho trư c. ị ớ
Xác nhận HARQ: Vi c xác nh n tương ng v i giao th c HARQ cũng ệ ậ ứ ớ ứ có thể cung c p các thông tin vềấ ch t lư ng kênh, m c dù tham sấ ợ ặ ố này thì ít được s d ng hơn hai tham s ử ụ ố trước vì ch có th nh n đ c tham ỉ ể ậ ượ s ố này khi user được phục vụ. Do đó, nó cũng không cung c p chất ấ lượng kênh t c th i. ứ ờ
Kích thước b nh m: Đ l n d liệộ ớ đệ ộ ớ ữ u dư c lưu gi trong buffer c a ợ ữ ủ AMC–hs cũng có thể được sử ụng kết hợp với các tham số d trên đ l a ể ự chọn tham số phát.
Để tối ưu chức năng thích ứng liên kết, có thể phải kết hợp tất cả các nguồn thông tin nêu trên với nhau. Nếu chỉ lựa chọn một trong số chúng, tham số CQI có thể xem như một giải pháp lựa chọn do tính hấp dẫn, tính đơn giản, tính chính xác và tính thường trực của nó.