NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC HSDPA -5

Chia sẻ: Cao Tt | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

174
lượt xem 57
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

+ Truyền dẫn đa mã, lớp vật lý tốc độ cao L1 + Yêu cầu lặp tự động lai H-ARQ. Trong giải pháp HSDPA, thiết bị sắp xếp gói tin sẽ được chuyển từ bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC tới Node-B nhằm giúp người sử dụng dễ dàng truy nhập vào các chức năng thống kê giao diện vô tuyến. Kỹ thuật sắp xếp gói tin tiên tiến sẽ giúp điều chỉnh được tốc độ dữ liệu người sử dụng sao cho thích hợp với các điều kiện kênh vô tuyến tức thời. Trong quá trình kết nối,...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC HSDPA -5

+ Truyền dẫn đa mã, lớp vật lý tốc độ cao L1 + Yêu cầu lặp tự động lai H-ARQ. Trong giải pháp HSDPA, thiết bị sắp xếp gói tin sẽ được chuyển từ bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC tới Node-B nhằm giúp người sử dụng dễ dàng truy nhập vào các chức năng thống kê giao diện vô tuyến. Kỹ thuật sắp xếp gói tin tiên tiến sẽ giúp điều chỉnh được tốc độ dữ liệu người sử dụng sao cho thích hợp với các điều kiện kênh vô tuyến tức thời. Trong quá trình kế t n ối, thiết bị n gười sử d ụng (UE) s ẽ đ ịnh kỳ gửi mộ t ch ỉ thị c hất lượng kênh CQI t ới Node -B cho biết tố c độ dữ liệ u nào (bao g ồ m kỹ t huật điều ch ế v à mã hoá, s ố l ư ợng các mã đã sử dụng) mà thiế t bị này có th ể hỗ trợ khi ở d ưới các đi ều kiện vô tuyến hiện thời. Đ ồng th ời, UE gửi một báo nh ận ( Ack/Nack) ứ ng với mỗ i gói giúp node -B biết được th ời điểm lặp lại quá trình truy ền d ữ li ệu. Cùng với ch ức năng thống kê ch ất lượ ng kênh tương ứng cho từ ng UE trong mộ t cell, Thiết bị s ắp x ếp gói tin s ẽ th ự c hiệ n sắp xế p các gói củ a các UE một cách công bằng . Vấ n đ ề c húng ta c ần quan tâm là ch ất lượ ng kênh đườ ng truy ề n c ủ a mỗ i n gư ờ i s ử d ụ ng đ ộ c lập và cách xác đị nh nó. Ví d ụ n hư: t ỷ lệ công su ất ký hiệu t rên t ạ p nhiếu ( t ỷ số E s/No), ch ất lư ợ ng bộ t ách UE. Nút B có th ể ư ớc lượ ng t ốc đ ộ d ữ l iệu đư ợ c h ỗ t rợ c ho m ỗ i UE b ằng cách giám sát các l ệnh điề u khi ển công su ất phát theo chu k ỳ mộ t giá tr ị c h ỉ t h ị c hất lượ ng kênh (CQI – C hanne l Quality Indicator) đặ c thù c ủ a HSDPA trên kênh điều khi ể n vậ t lý dành riêng t ố c đ ộ c ao ( HS- DPCCH) đườ ng lên, kênh này c ũng mang c ả thông tin báo hiệu ch ấ p nh ận / 33
không ch ấp nh ận (Ask / Nask) ở d ạ ng gói d ự a trên L1 cho mỗ i kênh liên kết. Khi đ ã ướ c tính đ ư ợc chất lư ợng kênh, hệ t h ố ng chia sẻ t ài nguyên mã và công su ất HS- DSCH gi ữ a nh ững ngư ờ i s ử dụ ng khác nhau. Lớ p đi ều khi ển truy nh ập môi trư ờ ng ( MAC – M edium Access Control) đ ư ợ c đ ặ t t ại nút B, do đó cho phép truy nh ậ p nhanh hơn t ớ i các giá tr ị đ o lư ờ n g t uy ế n kết n ố i, l ậ p l ị ch gói hi ệu qu ả h ơn và nhanh hơn, c ũng nh ư có th ể k i ể m soát ch ấ t lư ợ ng QoS ch ặt ch ẽ h ơn. So sánh v ớ i k ỹ t hu ậ t DMA truy ề n th ố ng, kênh HS- DSCH không th ự c hi ện vớ i điề u ki ệ n công su ất phát nhanh và h ệ số t r ải ph ổ c ố đ ị nh. B ằng cách s ử d ụ ng k ỹ t hu ậ t mã hoá Turbo t ố c đ ộ t hay đ ổ i, đ i ều ch ế 1 6 QAM, c ũng nh ư ho ạt đ ộ ng đa mã mở r ộ ng, kênh HS - D SCH h ỗ t r ợ t ố c đ ộ d ữ l i ệ u đ ỉ nh t ừ 1 20 Kbps t ớ i hơn 10 Mbps. Quá trình đ i ề u ch ế và mã hoá t hích ứ ng cơ b ản có mộ t d ả i đ ộ ng kho ả ng 20 dB, và đư ợ c mở r ộ ng hơ n n ữ a số đ a mã kh ả d ụ ng. Bảng 3: Tốc độ d ữ liệu đỉnh của HSDPA trong một số trường hợp Tốc độ dữ liệu Tốc độ dữ liệu Tốc đ ộ dữ liệu TFRC (1 mã ) (5 mã) (15 mã) QPSK, tỷ lệ mã hoá 1/2 120 kpbs 600 kbps 1.8 Mbps QPSK, tỷ lệ mã hoá 3/4 240 kpbs 1.2 Mbps 3.6 Mbps 16 QAM, tỷ lệ mã hoá 1/2 360 kpbs 1.8 Mbps 5.3 Mbps 480 kpbs 2.4 Mbps 7.2 Mbps QAM, tỷ lệ mã hoá 1/2 34
QPSK, tỷ lệ mã hoá 3/4 720 kpbs 3.6 Mbps 10.7 Mbps Từ bảng 3 ta có thể phần nào hình dung được kết nối giữa một khuôn dạng truyền tải và kết nối tài nguyên (TFRC) có thể và tốc độ dữ liệu đỉnh tương ứng. 2.4 Cấu trúc HSDPA 2.4.1 Mô hình giao thức HSDPA Hình 13 : Kiến trúc giao diện vô tuyến của kênh truyền tải HS-DSCH Trong cấu trúc HSDPA, thiết bị sắp xếp gói tin sẽ được chuyển từ bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC tới Node-B nhằm giúp người sử dụng dễ dàng truy nhập vào các chức năng thống kê giao diện vô tuyến. Kỹ thuật sắp xếp gói tin tiên tiến sẽ giúp điều chỉnh được tốc độ dữ liệu người sử dụng sao cho thích hợp với các điều kiện kênh vô tuyến tức thời. Nếu như tất cả các kênh truyền tải theo kiến trúc R99, chúng đều chấm dứt tại RNC thì kênh HS-DSCH lại chấm dứt ngay tại Node B nhằm mục đích điều khiển kênh HS-DSCH, lớp MAC-hs (lớp điều khiển truy cập trung gian tốc độ cao), sẽ điều 35
khiển các tài nguyên của kênh này và nằm ngay tại Node B. Do đó, cho phép nhận các bản tin về chất lượng kênh hiện thời để có thể tiếp tục theo dõi giám sát chất lượng kênh hiện thời để có thể liên tục theo dõi giám sát chất lượng tín hiệu cho thuê bao tốc độ thấp. Vị trí này của MAC-hs tại Node B cũng cho phép kích hoạt giao thức HARQ từ lớp vật lý, nó giúp cho các quá trình phát lại diễn ra nhanh hơn. Hình 14 : Cấu trúc lớp MAC – hs Đặc biệt hơn, lớp MAC – hs chịu trách nhiệm quản lý chức năng HARQ cho mỗi user, phân phối tài nguyên HS-DSCH giữa tất cả các MAC-d theo sự ưu tiên của chúng ( ví dụ như lập lịch gói), và lựa chọn khuôn dạng truyền tải thích hợp cho mỗi TTI (ví dụ như thích ứ ng liên kết). Các lớp giao diện vô tuyến nằm trên MAC không thay đổi so với kiến trúc R99 bởi vì HSDPA chỉ tập trung vào việc cải tiến truyền tải của các kênh logic. Lớp MAC-hs cũng lưu giữ dữ liệu của user được phát qua giao diện vô tuyến, điều đó đã tạo ra một số thách thức đối với việc tối ưu hóa dung lượng bộ nhớ đệm của Node B. Trong quá trình kết nối, thiết bị n gười sử dụng (UE) sẽ định kỳ gửi một chỉ thị chất lượng kênh CQI tới Node-B cho biết tốc độ dữ liệu nào (bao gồm kỹ thuật điều 36
chế và mã hoá, số lượng các mã đã sử dụng) mà thiết bị này có thể hỗ trợ khi ở dưới các điều kiện vô tuyến hiện thời. Đồng thời, UE gửi một báo nhận (Ack/Nack) ứng với mỗi gói giúp node-B biết được thời điểm lặp lại quá trình truyền dữ liệu. Cùng với chức năng thống kê chất lượng kênh tương ứ ng cho từng UE trong một cell, Thiết bị sắp xếp gói tin sẽ thực hiện sắp xếp các gói của các UE một cách công bằng . 2.4.2 Cấu trúc kênh Hình 15 : Giao diện vô tuyến của H SDPA Tài nguyên chung c ủa người s ử d ụng trong ô tế b ào bao gồ m các b ộ mã kênh và công suất phát. Khái niệm HSDPA được giới thi ệu bao gồ m mộ t số kênh vật lý thêm vào: - Kênh vật lý chia sẻ đường xuống tốc độ cao HS-PDSCH (High Speed Physical Downlink Shared Channel) - Kênh điều khiển vật lý HS-DPCCH (HS-Physical Control Channel). 2.4.2.1 Kênh vật lý chia sẻ đườ ng xuống tốc độ cao: HS-PDSCH 37
Trong kênh này thời gian và mã hoá được chia sẽ giữa những người sử dụng gắn liền với Node-B. Đây là cơ cấu truyền tải cho các kênh logic được thêm vào: + Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao HS-DSCH (HS-Downlink Shared Channel) + Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao HS-SCCH (HS-Shared Control Channel). Những tài nguyên mã hoá HS-DSCH gồm có một hoặc nhiều bộ mã định hướng với hệ số phân bố cố định SF 16. Phần lớn 15 bộ mã này có thể phân bổ cho những yêu cầu về truyền dẫn dữ liệu và điều khiển. Các tài nguyên mã hoá sẵn sàng được chia sẻ chủ yếu trong miền thời gian nhưng nó có thể chia sẻ tài nguyên mã hoá bằng cách dùng mã hoá đa thành phần. Khi cả thời gian và bộ mã đ ược chia sẽ, từ hai đến bốn người sử dụng có thể chia sẽ tài nguyên mã hoá trong cùng một TTI. Hình 16: Thời gian và bộ mã được chia sẻ trong HS-DSCH Đặc tính quan trọng của kênh HS-DSCH là tính linh động của nguồn được chia sẻ trong khoảng thời gian rất ngắn 2ms.Khi đó dữ liệu người dùng được đặt trên kênh HS-DSCH, chúng liên tục được gửi đi trong khe thời gian 2ms đó. 38
Ngược lại, với phiên bản R99 của WCDMA còn có thêm khoảng DTX - khoảng truyền gián đoạn nằm trên khe DPDCH, nó có tác dụng lọc nhiễu trên đường truyền nhưng không thể đạt được tốc độ lớn nhất. Vì R99 ra đời với mục tiêu chính là tăng dung lượng hệ thống cho các dịch vụ thoại so với hệ thống 2G (GSM) mà thôi chứ chưa sự đạt được những yêu cầu và kỳ vọng đ ối dịch vụ số liệu vì tốc độ hỗ trợ dữ liệu còn thấp (khoảng 384 kbps). Đối với dịch vụ thoại thì chúng ta đã biết, nguồn tài nguyên (mã, công suất, nhiễu) yêu cầu để truyền dẫn dịch vụ này là không thay đổi (do tốc độ truyền dẫn là không thay đổi) do đó điều khiển công suất thực sự hiệu quả vì nó giảm nhiễu MAI làm cho dung lượng kênh thoại mà hệ thống có thể đáp ứng trên một đơn vị tài nguyên vô tuyến tăng lên. Tuy vậy khi triển khai các dịch vụ số liệu ( File Transfer, Internet Access, E- mail,…) chúng ta thấy rằng đặc thù của những dịch vụ này là yêu cầu nguồn tài nguyên rất lớn và trong khoảng một thời gian ngắn. Ví dụ như nếu truy nhập vào một trang web nào đó thì cùng một lúc nội dung văn bản và hình ảnh của website cần truyền đến máy đầu cuối trong một khoảng nhất định. Sau khi nội dung trang web đã download về máy đầu cuối thì thông thường người sử dụng sẽ xem nộ i dung và không truy nhập tài nguyên hệ thống nữa. Những dịch vụ mà yêu cầu nguồn tài nguyên lớn và trong khoảng thời gian ngắn như vậy trong kỹ thuật người ta gọi chung một tên là “bursty data service”. Với kênh HS-DSCH trong HSDPA thì người ta cấp phát 15 mã trải phổ với hệ số trải 16 để dùng chung giữa các máy trong cùng một sector. Các máy được cấp phát tài nguyên trong từng khoảng thời gian nhất định (TDM). Bộ scheduler sẽ cấp phát tài 39
nguyên: bao nhiêu mã trải phổ, công suất là bao nhiêu phụ thuộc vào yêu cầu dịch vụ, trạng thái kênh của user đó. Hình 17 : Trạng thái kênh của các user Như hình vẽ trên, tại khoảng thời gian đầu tiên User 1 có trạng thái kênh tốt nên bộ scheduler đưa ra quyết định cấp phát tài nguyên cho User này. Khi đã quyết định cấp phát tài nguyên cho User 1 này kỹ thuật thích ứng cũng được áp dụng. Nếu trạng thái kênh của User lúc này tốt và nhu cầu về tốc độ truyền dẫn lớn thì máy phát có thể dùng điều chế 16-QAM hoặc mã kênh với tỷ lệ mã lớn để truyền tốc lớn hơn. Đến khoảng thời gian thứ 2, User 2 sẽ được cấp phát để truyền dẫn vì User 2 có trạng thái kênh tốt hơn như trên hình vẽ. Bằng việc cấp phát tài nguyên động, kết hợp với kỹ thuật thích ứng (ACM) chúng ta có thể thấy rằng kênh truyền dẫn chung luôn có chất lượng kênh ở mức tốt được thể hiện ở đường nét đứt trên hình vẽ. 40