NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC HSDPA - 1

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC HSDPA

DANH M ỤC CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT

: First Generation 1G

: Second Generation 2G

: Third Generation 3G

3GPP : 3rd Generation Partnership Project

16QAM : 16 Quadrature Amplitude Modulation

64QAM : 64 Quadrature Amplitude Modulation

AMC : Adaptive Modulation and Coding

ARQ : Automatic Repeat request

BCCH : BroadCast Control CHannel (logic channel)

BCH : BroadCast CHannel (transport channel)

BER : Bit Error Rate

CCTRCH : Coded Composite Transport Channel

DCCH : Dedicated Control CHannel (logical channel)

DPCCH : Dedicated Physical Control CHannel

DPCH : Dedicated Physical Channel

DPDCH : Dedicated Physical Data Channel

1

DTCH : Dedicated Traffic CHannel

EDGE : Enhanced Data Rates for GSM Evolution

FDD : Frequency Division Multiple Access

GSM : Global System for Mobile Communications

H-ARQ : Hybrid Automatic Repeat request

HS-DPCCH : Uplink High-Speed Dedicated Physical Control CHannel

HS-DSCH : High-Speed Downlink Shared Channel

HS-PDSCH : High-Speed Physical Downlink Shared Channel

HS-SCCH : High-speed Shared Control Channel

HSDPA : High-speed Downlink Packet Access

ITU : Internation Telecommunication Union

MAC : Medium Access Control

MAC-hs : Hight-speed MAC

Node B : Base Station

SAW : Stop And Wait

TTI : Transmission Time Interval

UMTS : Universal Mobile Telecommunication System

WCDMA : Wideband CDMA

2

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1 :Các bước phát triển mạng thông tin di động

Hình 2: Cấu trúc kênh của WCDMA

Hình 3: Cấu trúc kênh logic

Hình 4: Ánh xạ giữa kênh logic và kênh giao vận

Hình 5: Tốc độ truyền WCDMA đường lên

Hình 6: Cấu trúc của kênh dành riêng

Hình 7: Cấu trúc kênh CCPCH

3

Hình 8: Cấu trúc của kênh đồng bộ SCH

Hình 9: Chất lượng khe thời gian truy cập của kênh RACH

Hình 10: Biểu đồ cột so sánh thời gian download của các công nghệ

Hình 11: Các tính năng cơ bản của HSDPA khi so sánh với WCDMA

Hình 12 - Nguyên lý hoạt động cơ bản của HSDPA

Hình 13: Kiến trúc giao diện vô tuyến của kênh truyền tải HS-DSCH

Hình 14: Cấu trúc lớp MAC – hs

Hình 15: Giao diện vô tuyến của HSDPA

Hình 16: Thời gian và bộ mã được chia sẻ trong HS-DSCH

Hình 17: Trạng thái kênh của các user

Hình 18.1 : Hệ thống trong trường hợp 1 kênh HS-SCCH và phân chia đa thời gian

Hình 18.2: Hệ thống trong trường hợp nhiều kênh HS-SCCH và phân chia đa thời gian

Hình 19: Cấu trúc kênh HS-DPCCH

Hình 20: Biểu diễn mã hoá điều chế của HSDPA và tốc độ bit tối đa khả dụng

với mỗi mã theo dB

Hình 21: Hoạt động của giao thức SAW 4 kênh

Hình 22: Quá trình truyền lại khối dữ liệu IR

Hình 23: Ước lượng tiêu thụ công suất của điện thoại di động

Hình 24: Truy cập email từ mobile sử dụng pin 1000-mAh

4

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1: Bảng so sánh các công nghệ di động và tốc độ truyền dữ liệu

Bảng 2: Các thông số chính của WCDMA

Bảng 3: Tốc độ dữ liệu đỉnh của HSDPA trong một số trường hợp

Bảng 4: Lược đồ mã hoá điều chế của HSDPA và tốc độ bit tối đa khả dụng với mỗi mã

5

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

THẾ HỆ 3G

1.1 Mở đầu

Thế hệ điện thoại di động đầu tiên (1G) ra đời trên thị trường vào những năm

70/80. Đấy là những điện thoại anolog sử dụng kỹ thuật điều chế radio gần giống như

kỹ thuật dùng trong radio FM. Trong thế hệ điện thoại này, các cuộc thoại không được

bảo mật. Thế hệ 1G này còn thường được nhắc đến với "Analog Mobile Phone System

(AMPS)". Mốc thời gian đánh dấu sự ra đời của 2G, điện thoại kỹ thuật số (digital) là

đầu những năm 90. Chuẩn kỹ thuật số đầu tiên là D-AMPS sử dụng TDMA (Time

division Mutiple Access). Tiếp theo sau là điện thoại 2G dựa trên công nghệ CDMA ra

đời. Sau đó Châu Âu chuẩn hóa GSM dựa trên TDMA. Cái tên GSM ban đầu xuất

phát từ "Groupe Speciale Mobile" (tiếng Pháp), một nhóm được thành lập bởi CEPT,

một tổ chức chuẩn hóa của Châu Âu, vào năm 1982. Nhóm này có nhiệm vụ là chuẩn

hóa kỹ thuật truyền thông di động ở bãng tầng 900MHz. Sau đó,GSM được chuyển

thành Global System for Mobile Communication vào năm 1991 như là một tên tắt của

công nghệ nói trên.

Năm 2001, để tăng thông lường truyền để phục vụ nhu cầu truyền thông tin

(không phải thoại) trên mạng di động, GPRS đã ra đời. GPRS đôi khi được xem như là

2.5G. Tốc độ truyền data rate của GSM chỉ =9.6Kbps. GPRS đã cải tiến tốc độ truyền

6

tăng lên gấp 3 lần so vớii GSM, tức là 20-30Kbps. GPRS cho phép phát triển dịch vụ

WAP và internet (email) tốc độ thấp.

Tiếp theo sau, 2003, EDGE đã ra đời với khả năng cung ứng tốc độ lên được

250 Kbps (trên lý thuyết). EDGE còn được biết đến như là 2.75G (trên đường tiến

tới 3G)

Cụm từ điện thoại di động 3G ngày nay đã trở nên quen thuộc với người

dùng di động. 3G là viết tắt của third-generation technology là chuẩn và công

nghệ truyền thông thế hệ thứ ba, cho phép truyền ngoài dữ liệu chuẩn là đàm thoại

còn có thể truyền dữ liệu phi thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình

ảnh, nhạc, internet...). Công nghệ 3G vừa cho phép triển khai những dịch vụ cao

cấp vừa làm tăng dung lượng của mạng điện thoại nhờ vào việc sử dụng hiệu quả

hiệu suất phổ.

Hình 1 :Các bước phát triển mạng thông tin di động

Trong số các dịch vụ của 3G, điện thoại video hoặc khả năng truy nhập internet

thường được xem là một ví dụ tiêu biểu về dịch vụ cao cấp mà các nhà cung cấp dịch

vụ muốn cung cấp cho khách hàng. Tuy nhiên tần số vô tuyến nói chung là một tài

7

nguyên đắt đỏ, giá tần số cho công nghệ 3G rất đắt tại nhiều nước, nơi mà các cuộc

bán đầu giá tần số mang lại hàng tỷ euro cho chính phủ. Bởi vì chi phí cho bản quyền

về các tần số phải trang trải trong nhiều năm trước khi các thu nhập từ mạng 3G đem

lại, nên một khối lượng đầu tư khổng lồ là cần thiết để xây dựng mạng 3G. Nhiều nhà

cung cấp dịch vụ viễn thông đã rơi vào khó khăn về tài chính và điều này đã làm chậm

trễ việc triển khai mạng 3G tại nhiều nước ngoại trừ Nhật Bản và Hàn Quốc, nơi yêu

cầu về bản quyền tần số được bỏ qua do phát triển hạ tầng cơ sở IT quốc gia được đặt

ưu tiên cao.

Nước đầu tiên đưa 3G vào khai thác thương mại một cách rộng rãi là Nhật Bản.

Năm 2005, khoảng 40% các thuê bao tại Nhật Bản là thuê bao 3G, mạng 2G đang dần

biến mất tại Nhật Bản.

Với 3G, chúng ta sẽ có một số tên gọi liên quan như: công nghệ (nền tảng)

3G, mạng 3G, chuẩn 3G. Công nghệ 3G và chuẩn 3G có thể coi là một, trong khi

mạng 3G là mạng di động ứng dụng những công nghệ 3G. Trước đây, chuẩn 3G

là một chuẩn đơn lẻ, duy nhất và được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Tuy

nhiên, càng về sau này, 3G càng được phân chia thành nhiều chuẩn khác khác,

tuỳ thuộc vào khả năng nghiên cứu của các nhà cung cấp dịch vụ. Trong tương

lai không xa, có thể là một hoặc hai ba năm nữa, mạng di động sẽ trở thành một

mạng truyền dữ liệu tốc độ cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người

dùng. Để có thể thực hiện được các khả năng này, mạng di động phải dựa vào

những nền tảng công nghệ mới – 3G, 3,5G và 4G – hay còn gọi là các nền tảng

công nghệ di động tương lai.

8