Đồ án Tổng quan hệ thống thông tin di động 3G công nghệ WCDMA & triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel

BCH (Broadcast channel: Kênh quảng bá), FACH (Fast Access Channel: Kênh truy nhập nhanh), PCH (Paging Channel: Kênh tìm gọi), DSCH (Down Link Shared Channel: Kênh chia sẻ đường xuống), CPCH (Common Packet Channel: Kênh gói chung). Kênh riêng chỉ có một kênh duy nhất là DCH (Dedicated Channel: Kênh riêng). Kênh truyền tải chung có thể được áp dụng cho tất cả các người sử dụng trong ô hoặc cho một người hoặc nhiều người đặc thù. Khi kênh truyền tải chung được sử dụng để phát thông tin cho tất cả các ngừơi sử dụng thì kênh này không cần có địa chỉ. Chẳng hạn kênh BCH để phát thông tin quảng bá cho tất cả các người sử dụng trong ô. Khi kênh truyền tải chung áp dụng cho một người sử dụng đặc thù, thì cần phát nhận dạng người sử dụng trong băng (trong bản tin sẽ được phát). Kênh PCH là kênh truyền tải chung được sử dụng để tìm gọi một UE đặc thù sẽ chứa thông tin nhận dạng người sử dụng bên trong bản tin phát. Danh sách các kênh truyền tải và ứng dụng của chúng như sau: 9 DCH (Dedicated Channel: Kênh riêng): kênh hai chiều được sử dụng để phát số liệu của người sử dụng, được ấn định riêng cho người sử dụng. Có khả năng thay đổi tốc độ và điều khiển công suất nhanh. 9 BCH (Broadcast channel: Kênh quảng bá): kênh chung đường xuống để phát thông tin quảng bá (như thông tin hệ thống, thông tin ô). 9 FACH (Forward Access Channel: Kênh truy nhập đường xuống): kênh chung đường xuống để phát thông tin điều khiển và số liệu của người sử dụng. Kênh chia sẻ chung cho nhiều UE. Được sử dụng để truyền số liệu tốc độ thấp cho lớp cao hơn 9 PCH (Paging Channel: Kênh tìm gọi): kênh đường xuống để phát tín hiệu tìm gọi 9 RACH (Random Access Channel): kênh chung đường lên để phát thông tin điều khiển và số liệu người sử dụng. Áp dụng trong truy nhập ngẫu nhiên và được sử dụng trước hết để truyền số liệu cụm. 9 DSCH (Dowlink Shared Channel: Kênh chia sẻ đường xuống): kênh chung đường xuống để phát số liệu gói. Chia sẻ cho nhiều UE. Sử dụng trước hết cho truyền dẫn số liệu tốc độ cao. Các kênh logic được chuyền thành các kênh truyền tải như cho trên hình 3.5. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA  GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 47 SVTH: Nguyễn Văn Sáu Hình 3.5: Chuyển đổi giữa các LoCH và TrCH trên đường lên và đường xuống c. Các kênh vật lý Một kênh vật lý được coi là tổ hợp của tần số, mã ngẫu nhiên, mã định kênh và cả pha tương đối (đối với đường lên). Kênh vật lý (Physical Channel) bao gồm các kênh vật lý riêng (DPCH: Dedicated Physical channel) và kênh vật lý chung (CPCH: Common Physical Channel). Các kênh vật lý được tổng kết như sau: © đường lên; ª đường xuống Hình 3.6. Tổng kết các kiểu kênh vật lý Physical Channel DPDCH ©ª DPCCH ©ª CPICH P-CCPCH ª S-CCPCH ª SCH ª PDSCH © PRACH © PCPCH ª AICH ª PICH ª DPCH CPCH Đường lên Đường xuống Các kênh CCCH DTCH/DCCH BCCH PCCH CCCH CTCH DTCH/DCCH logic Các MAC SAP Các kênh RACH CPCH DCH BCH PCH FACH DCH DSCH HS-DSCH truyền tải (chỉ cho FDD) BCCH: Broadcast Control Channel: Kênh điều khiển quảng bá BCH: Broadcast Channel: Kênh quảng bá CCCH: Common Control Channel: Kênh điều khiển chung CCH: Common Channel: Kênh điều khiển CTCH: Common Packet Channel: Kênh gói cung DCCH: Dedicated Control Channel: Kênh điều khiển riêng DCH: Dedicated Channel: Kênh riêng DSCH: Downlink Shared Channel: Kênh chia sẻ đường xuống DTCH: Dedicated Traffic Channel: Kênh lưu lượng riêng HS-DSCH: High-Speech DSCH: Kênh chia sẻ tốc độ cao PCCH: Paging Control Channel: Kênh điều khiển tìm gọi PCH: Paging Channel: Kênh tìm gọi RACH: Random Access Channel: Kênh truy nhập ngẫu nhiên ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA  GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 48 SVTH: Nguyễn Văn Sáu 9 DPCH (Dedicated Physical Channel: Kênh vật lý riêng): kênh hai chiều đường xuống/đường lên được ấn định riêng cho UE. Gồm DPDCH (Dedicated Physical Data Channel: Kênh vật lý số liệu riêng) và DPCCH (Dedicated Physical Control Channel: Kênh vật lý điều khiển riêng). Trên đường xuống DPDCH và DPCCH được ghép theo thời gian với ngẫu nhiên hóa phức còn trên đường lên được ghép mã I/Q với ngẫu nhiên hóa phức. 9 DPDCH (Dedicated Physical Data Channel: Kênh vật lý số liệu riêng): khi sử dụng DPCH, mỗi UE được ấn định ít nhất một DPDCH. Kênh được sử dụng để phát số liệu người sử dụng từ lớp cao hơn. 9 DPCCH (Dedicated Physical Control Channel: Kênh vật lý điều khiển riêng): khi sử dụng DPCH, mỗi UE chỉ được ấn định một DPCCH. Kênh được sử dụng để điều khiển lớp vật lý của DPCH. DPCCH là kênh đi kèm với DPDCH chứa: các ký hiệu hoa tiêu, các ký hiệu điều khiển công suất (TPC: Transmission Power Control), chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải. Các ký hiệu hoa tiêu cho phép máy thu đánh giá hưởng ứng xung kim của kênh vô tuyến và thực hiện tách sóng nhất quán. Các ký hiệu này cũng cần cho hoạt động của anten thích ứng (hay anten thông minh) có búp sóng hẹp. TPC để điều khiển công suất vòng kín nhanh cho cả đường lên và đường xuống. TFCI thông tin cho máy thu về các thông số tức thời của các kênh truyền tải: các tốc độ số liệu hiện thời trên các kênh số liệu khi nhiều dịch vụ được sử dụng đồng thời. Ngoài ra TFCI có thể bị bỏ qua nếu tốc độ số liệu cố định. Kênh cũng chứa thông tin hồi tiếp hồi tiếp (FBI: Feeback Information) ở đường lên để đảm bảo vòng hồi tiếp cho phân tập phát và phân tập chọn lựa. 9 PRACH (Physical Random Access Channel: Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên): kênh chung đường lên. Được sử dụng để mang kênh truyền tải RACH. 9 PCPCH (Physical Common Packet Channel: Kênh vật lý gói chung): kênh chung đường lên. Được sử dụng để mang kênh truyền tải CPCH. 9 CPICH (Common Pilot Channel: Kênh hoa tiêu chung): kênh chung đường xuống. Có hai kiểu kênh CPICH: PCPICH (Primary CPICH: CPICH sơ cấp) và S-CPICH (Secondary CPICH: CPICH thứ cấp). P-CPICH đảm bảo tham chuẩn nhất quán cho toàn bộ ô để UE thu được SCH, P-CCPCH, AICH và PICH vì các kênh nay không có hoa tiêu riêng như ở các trường hợp kênh DPCH. Kênh SCPICH đảm bảo tham khảo nhất quán chung trong một phần ô hoặc đoạn ô cho trường hợp sử dụng anten thông ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA  GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 49 SVTH: Nguyễn Văn Sáu minh có búp sóng hẹp. Chẳng hạn có thể sử dụng SCPICH làm tham chuẩn cho S- CCPCH (kênh mang các bản tin tìm gọi) và các kênh DPCH đường xuống. 9 P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel: Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp): kênh chung đường xuống, mỗi ô có một kênh để truyền BCH. 9 S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel: Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp): kênh chung đường xuống. Một ô có thể có một hay nhiều S-CCPCH., được sử dụng để truyền PCH và FACH. 9 SCH (Synchrronization Channel: Kênh đồng bộ): kênh chung đường xuống. Có hai kiểu kênh SCH: SCH sơ cấp và SCH thứ cấp. Mỗi ô chỉ có một SCH sơ cấp và thứ cấp., được sử dụng để tìm ô. 9 PDSCH (Physical Downlink Shared Channel: Kênh vật lý chia sẻ đường xuống): kênh chung đường xuống. Mỗi ô có nhiều PDSCH (hoặc không có), được sử dụng để mang kênh truyền tải DSCH. 9 AICH (Acquisition Indication Channel: Kênh chỉ thị bắt): kênh chung đường xuống đi cặp với PRACH, được sử dụng để điều khiển truy nhập ngẫu nhiên của PRACH. 9 PICH (Page Indication Channel: Kênh chỉ thị tìm gọi): kênh chung đường xuống đi cặp với S-CCPCH (khi kênh này mang PCH) để phát thông tin kết cuối cuộc gọi cho từng nhóm cuộc gọi kết cuối. Khi nhận được thông báo này, UE thuộc nhóm kết cuối cuộc gọi thứ n sẽ thu khung vô tuyến trên S-CCPCH. 9 AP-AICH (Access Preamble Acquisition Indicator Channel: Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập): kênh chung đường xuống đi cặp với PCPCH để điều khiển truy nhập ngẫu nhiên cho PCPCH. 9 CD/CA-ICH (CPCH Collision Detection/Channel Assignment Indicator Channel: Kênh chỉ thị phát hiện va chạm CPCH/ấn định kênh): kênh chung đường xuống đi cặp với PCPCH. Được sử dụng để điều khiển va chạm PCPCH. 9 CSICH (CPCH Status Indicator Channel: Kênh chỉ thị trạng thái CPCH): kênh chung đường xuống liên kết với AP-AICH để phát thông tin về trạng thái kết nối của PCPCH. Các các kênh truyền tải đựơc chuyển thành các kênh vật lý như bảng 3.7: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA  GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 50 SVTH: Nguyễn Văn Sáu Bảng 3.7: Chuyển đổi giữa các kênh truyền tải và các kênh vật lý Các kênh truyền tải Các kênh vật lý DCH Kênh số liệu vật lý riêng (DPDCH) Kênh điều khiển vật lý riêng (DPCCH) RACH Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý (PRACH) CPCH Kênh gói chung vật lý (PCPCH) Kênh hoa tiêu chung (CPICH) BCH Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp (P-CCPCH) FACH Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp (S-CCPCH) PCH DSCH Kênh đồng bộ (SCH) Kênh chia sẻ đường xuống vật lý (PDSCH) Kênh chỉ thị bắt (AICH) Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập (AP-AICH) Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH) Kênh chỉ thị trạng thái CPCH (CSICH) Kênh chỉ thị phát hiện va chạm/ấn định kênh (CD/CA-ICH) Hình 3.7 cho thấy việc ghép hai kênh truyền tải lên một kênh vật lý và cung cấp chỉ thị lỗi cho từng khối truyền tải tại phía thu. TFI= Transport Format Indicator: Chỉ thị khuôn dạng truyền tải TFCI= Transport Format Combination Indicator: Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải Hình 3.7: Ghép các kênh truyền tải lên kênh vật lý Khối truyền tải Khối truyền tải TFI Khối truyền tải TFI Khối truyền tải Khối truyền tải và chỉ thị lỗi Khối truyền tải và chỉ thị lỗi TFI Khối truyền tải và chỉ thị lỗi TFI Khối truyền tải và chỉ thị lỗi Giải mã và giải ghép kênh Giải TFCI Mã hóa và ghép kênh TFCI Kênh điều khiển vật lý Các kênh số liệu vật lý Các kênh số liệu vật lý Kênh điều khiển vật lý Máy phát Máy thu Các lớp cao hơn Lớp vật lý Kênh truyền tải 1 Kênh truyền tải 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA  GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 51 SVTH: Nguyễn Văn Sáu 3.1.2.4. Cấu trúc kênh vật lý riêng Cấu trúc kênh vật lý riêng được trình bày trên hình 3.8. Trong mô hình này mỗi cặp hai bit thể hiện một cặp I/Q (một ký hiệu) của điều chế QPSK. Từ hình vẽ ta thấy, cấu trúc khung bao gồm một chuỗi các khung vô tuyến, mỗi khung bao gồm 15 khe (dài 10 ms, chứa 38400 chip) và mỗi khe chứa 2560 chip (dài 0,667 ms) bằng một chu kỳ điều khiển công suất (tần số điều khiển công suất là 1500 lần trong một giây). Hình 3.8. Cấu trúc kênh vật lý riêng cho đường lên và đường xuống Cấu trúc kênh vật lý riêng đường lên cho một khe (một chu kỳ điều khiển công suất) được cho trên hình 3.8. Thông tin riêng lớp cao hơn bao gồm số liệu người sử dụng và báo hiệu được mang bởi DPDCH đường lên và thông tin điều khiển tạo ra bởi lớp 1 được mang bởi DPCCH. DPCCH bao gồm các ký hiệu hoa tiêu quy định trước (được sử dụng để ước tính kênh và tách sóng nhất quán), các lệnh điều khiển công suất (TPC: Transmit Power Control), thông tin phản hồi (FBI: Feedback Information) cho phân tập phát vòng kín và kỹ thuật phân tập chọn trạm (SSDT: Site Selection Diversity Technique), TFCI (tùy chọn). Có thể không có, một hay một số (nhiều nhất là 6) kênh DPDCH trên một liên kết vô tuyến, nhưng chỉ có một DPCCH cho liên kết này. DPDCH (hoặc các DPDCH) và DPCCH được ghép chung theo mã I/Q với ngẫu nhiên hóa phức. Cấu trúc kênh vật lý riêng đường xuống được mô tả trên hình 3.8.Trên đường xuống kênh riêng (DPCH) đường xuống bao gồm DPDCH đường xuống và DPCCH đường xuống ghép theo thời gian với ngẫu nhiên hóa phức. Số liệu riêng được tạo ra tại các mức cao hơn trên DPDCH được ghép theo thời gian với các bit hoa tiêu, các lệnh TPC và các bit TFCI (tùy chọn) được tạo ra tại lớp vật lý. TFCI có thể có hoặc không có, nếu không có các bit TFCI, DTX (phát không liên tục) được sử dụng trong trường tương ứng. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA  GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 52 SVTH: Nguyễn Văn Sáu 3.1.3. Truy nhập gói tốc độ cao (HSPA) 3.1.3.1. Tổng quan truy nhập gói tốc độ cao (HSPA) Truy nhập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA: High Speed Down Link Packet Access) được 3GPP chuẩn hóa ra trong R5 với phiên bản tiêu chuẩn đầu tiên vào năm 2002. Truy nhập gói đường lên tốc độ cao (HSUPA) được 3GPP chuẩn hóa trong R6 và tháng 12 năm 2004. Cả hai HSDPA và HSUPA được gọi chung là HSPA. Các mạng HSDPA đầu tiên được đưa vào thương mại vào năm 2005 và HSUPA được đưa vào thương mại vào năm 2007. Các thông số tốc độ đỉnh của R6 HSPA được cho trong bảng 3.8. Bảng 3.8: Các thông số tốc độ đỉnh R6 HSPA HSDPA (R6) HSUPA (R6) Tốc độ đỉnh (Mbps) 14,4 5,7 Tốc độ số liệu đỉnh của HSDPA lúc đầu là 1,8Mbps và tăng đến 3,6 Mbps và 7,2Mbps vào năm 2006 và 2007, trên 14,4Mbps năm 2008. Trong giai đoạn đầu tốc độ đỉnh HSUPA là 1-2Mbps trong giai đoạn hai tốc độ này đạt đến 4 - 5,7 Mbps vào năm 2008. HSPA được triển khai trên WCDMA hoặc trên cùng một sóng mang hoặc sử dụng một sóng mang khác để đạt được dung lượng cao. HSPA chia sẻ chung hạ tầng mạng với WCDMA. Để nâng cấp WCDMA lên HSPA chỉ cần bổ sung phần mềm và một vài phần cứng nút B và RNC. Lúc đầu HSPA được thiết kế cho các dịch vụ tốc độ cao phi thời gian thực, tuy nhiên R6 và R7 cải thiện hiệu suất cuả HSPA cho VoIP và các ứng dụng tương tự khác. Khác với WCDMA trong đó tốc độ số liệu trên các giao diện như nhau (384 kbps cho tốc độ cực đại chẳng hạn), tốc độ số liệu HSPA trên các giao diện khác nhau. Hình 4.2 minh họa điều này cho HSDPA. Tốc độ đỉnh (14,4Mbps trên 2 ms) tại đầu cuối chỉ xẩy ra trong thời điểm điều kiện kênh truyền tốt vì thế tốc độ trung bình có thể không quá 3Mbps. Để đảm bảo truyền lưu lượng mang tính cụm này, nút cần có bộ đệm để lưu lại lưu lượng và bộ lập biểu để truyền lưu lượng này trên hạ tầng mạng. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA  GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 53 SVTH: Nguyễn Văn Sáu Hình 3.9: Tốc độ số liệu khác nhau trên các giao diện (trường hợp HSDPA) 3.1.3.2. Truy nhập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA) HSDPA được thiết kế để tăng thông lượng số liệu gói đường xuống bằng cách kết hợp các công nghệ lớp vật lý: truyền dẫn kết hợp phát lại nhanh và thích ứng nhanh được truyền theo sự điều khiển của nút B. Đặc điểm chủ yếu của HSDPA là truyền dẫn kênh chia sẻ. Trong truyền dẫn kênh chia sẻ, một bộ phận của tổng tài nguyên vô tuyến đường xuống khả dụng trong ô (công suất phát và mã định kênh trong WCDMA) đựơc coi là tài nguyên chung được chia sẻ động theo thời gian giữa các người sử dụng. Truyền dẫn kênh chia sẻ được thực hiện thông qua kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH: High-Speed Dowlink Shared Channel). HS-DSCH cho phép cấp phát nhanh một bộ phận tài nguyên đường xuống để truyền số liệu cho một người sử dụng đặc thù. Phương pháp này phù hợp cho các ứng dụng số liệu gói thường được truyền theo dạng cụm và vì thể có các yêu cầu về tài nguyên thay đổi nhanh. Cấu trúc cơ sở thời gian và mã của HS-DSCH được cho trên hình 3.10. Tài nguyên mã cho HS-DSCH bao gồm một tập mã định kênh có hệ số trải phổ 16 (xem phần trên của hình 3.10), trong đó số mã có thể sử dụng để lập cấu hình cho HS-DSCH nằm trong khoảng từ 1 đến 15. Các mã không dành cho HS-DSCH được sử dụng cho mục đích khác, chẳng hạn cho báo hiệu điều khiển, các dịch vụ MBMS hay các dịch vụ chuyển mạch kênh. Phần dưới của hình 3.10 mô tả ấn định tài nguyên mã HS-DSCH cho từng người sử dụng trên cở sở TTI=2ms (TTI: Transmit Time Interval: Khoảng thời gian truyền dẫn). HSPDA sử dụng TTI ngắn để giảm trễ và cải thiện quá trình bám theo các thay đổi của kênh cho mục đích điều khiển tốc độ và lập biểu phụ thuộc kênh (sẽ xét trong phần dưới). Ngoài việc được ấn định một bộ phận cuả tổng tài nguyên mã khả dụng, một phần tổng công suất khả dụng của ô phải được ấn định cho truyền dẫn HS-DSCH. Lưu ý rằng HS- DSCH không được điều khiển công suất mà được điều khiển tốc độ. Trong trường hợp sử Tốc độ HS-DSCH đỉnh 14 4 Mbps trên 2ms Tốc độ bit Iub 0-3 Mbps Thông số QoS: Tốc độ bit cực đại: 3Mbps UE Iub Iu-cs Nút B RNC SGSN Số liệu từ GGSN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA  GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 54 SVTH: Nguyễn Văn Sáu dụng chung tần số với WCDMA, sau khi phục vụ các kênh WCDMA, phần công suất còn lại có thể được sử dụng cho HS-DSCH, điều này cho phép khai thác hiệu quả tổng tài nguyên công suất khả dụng. Hình 3.10. Cấu trúc thời gian-mã của HS-DSCH Ta thấy rằng các kỹ thuật HSDPA dựa trên thích ứng nhanh đối với các thay đổi nhanh trong các điều kiện kênh. Vì thế các kỹ thuật này phải đựơc đặt gần với giao diện vô tuyến tại phía mạng, nghĩa là tại nút B. Ngoài ra một mục tiêu quan trọng của HSDPA là duy trì tối đa sự phân chia chức năng giữa các lớp và các nút của R3. Cần giảm thiểu sự thay đổi kiến trúc, vì điều này sẽ đơn giản hóa việc đưa HSDPA vào các mạng đã triển khai cũng như đảm bảo hoạt động trong các môi trường mà ở đó không phải tất cả các ô đều được nâng cấp bằng chức năng HSDPA. Vì thế HSDPA đưa vào nút B một lớp con MAC mới, MA-hs, chịu trách nhiệm cho lập biểu, điều khiển tốc độ và khai thác giao thức HARQ. Do vậy ngoại trừ các tăng cường cho RNC như điều khiển cho phép HSDPA đối với các người sử dụng, HSDPA chủ yếu tác động lên nút B (hình 3.11). Mỗi UE sử dụng HSDPA sẽ thu truyền dẫn HS-DSCH từ một ô (ô phục vụ). Ô phục vụ chịu trách nhiệm lập biểu, điều khiển tốc độ, HARQ và các chức năng MAChs khác cho HSDPA. Chuyển giao mềm đường lên được hỗ trợ trong đó truyền dẫn số liệu đường lên sẽ thu được từ nhiều ô và UE sẽ nhận được các lệnh điều khiển công suất từ nhiều ô. Di động từ một ô hỗ trợ HSDPA đến một ô không hỗ trợ HSDPA được xử lý dễ ràng. Có Thời gian Các mã định HS-DSCH TTI 2ms SF=1 SF=2 SF=4 SF=8 Các mã định kênh được sử dụng cho truyền dẫn HS-DSCH (10 trong vd này) Người sử dụng 1 Người sử dụng 2 Người sử dụng 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA  GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 55 SVTH: Nguyễn Văn Sáu thể đảm bảo dịch vụ không bị gián đoạn cho người sử dụng (mặc dù tại tốc độ số liệu thấp hơn) bằng chuyển mạch kênh trong RNC trong đó người sử dụng được chuyển mạch đến kênh dành riêng (DCH) trong ô không có HSDPA. Tương tự, một người sử dụng được trang bị đầu cuối có HSDPA có thể chuyển mạch từ kênh riêng sang HSDPA khi người này chuyển vào ô có hỗ trợ HSDPA. Hình 3.11. Kiến trúc HSDPA Cấu trúc kênh tổng thể của HSDPA kết hợp WCDMA được cho trên hình 3.12. Hình 3.12. Cấu trúc kênh HSDPA kết hợp WCDMA Dưới đây ta tổng kết chức năng của các kênh trong HSDPA: HS-DSCH (High Speed- Downlink Shared Channel) là kênh truyền tải được sắp xếp lên nhiều kênh vật lý HS-PDSCH để truyền tải lưu lượng gói chia sẻ cho nhiều người sử dụng, trong đó mỗi HS-PDSCH có hệ số trải phổ không đổi và bằng 16. Cấu hình cực đại của HS-DSCH là 15SF16 (tương ứng với tốc độ đỉnh khi điều chế 16QAM và tỷ lệ mã 1/1 là 14,4Mbps). Các người sử dụng chia sẻ HS-DSCH theo số kênh vật lý HS-PDSCH (số mã với SF=16) và khoảng thời gian truyền dẫn TTI=2ms. HS-DSCH Số liệu người sử dụng đ ờ ố HS-SCCH Báo hiệu điều khiển cho HS DSCH (F-)DPCH Các lệnh điều khiển ô ất DPDCH Số liệu người sử dụng đ ờ lê DPCCH Báo hiệu điều khiển h DPDCH HS-DPCCH Báo hiệu điều khiển liên quan đế HS DSCH Kênh chia sẻ, cho một ô Kênh riêng, cho một UE Trạm phát gốc Thiết bị đầu cuối …… …… …… UE RNC RNC Truyền dẫn HSDPA Đến mạng lõi Đến các nút B khác Đến các nút B khác (F-)DPCH trên DL DCH trên UL Chức năng MAC-hs -Lập biểu -Thích ứng tốc độ Ô phục vụ Ô không phục vụ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA  GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 56 SVTH: Nguyễn Văn Sáu HS-SCCH (High Speed-Shared Control Channel) sử dụng hệ số trải phổ 128 và có cấu trúc thời gian dựa trên một khung con có độ dài 2ms bằng độ dài cuả HSDSCH. Các thông tin sau đây được mang trên HS-SCCH: 9 Số mã định kênh, 9 Sơ đồ điều chế, 9 Kích thước khối truyền tải, 9 Gói được phát là gói mới hay phát lại (HARQ) hoặc HARQ theo RNC RLC, 9 Phiên bản dư, 9 Phiên bản chùm tín hiệu. Khi HSDPA hoạt động trong chế độ ghép theo thời gian, chỉ cần lập cấu hình một HS-SCCH, nhưng kho HSDPA hoạt động trong chế độ ghép theo mã thì cần có nhiều HS- SCCH hơn. Một UE có thể xem xét được nhiều nhất là 4 HS-SCCH tùy vào cấu hình được lập bởi hệ thống. HS-DPCCH (High Speed- Dedicated Physical Control Channel) đường lên có hệ số trải phổ 256 và cấu trúc từ 3 khe 2ms chứa các thông tin sau đây: 9 Thông tin phản hồi (CQI: Channel Quality Indicator: chỉ thị chất lượng kênh) để báo cho bộ lập biểu nút B về tôc độ số liệu mà UE mong muốn, 9 ACK/NAK (công nhận và phủ nhận) cho HARQ. DPCCH (Dedicated Physical Control Channel) đi cùng với HS-DPCCH đường lên chứa các thông tin giống như ở R3. F-DPCH (Fractional- Dedicated Physical Channel) đường xuống có hệ số trải phổ 256 chứa thông tin điều khiển công suất cho 10 người sử dụng để tiết kiệm tài nguyên mã trong truyền dẫn gói 3.1.3.3. Truy nhập gói tốc độ cao đường lên (HSUPA) Cốt lõi của HSUPA cũng sử dụng hai công nghệ cơ sở như HSDPA: lập biểu nhanh và HARQ nhanh với kết hợp mềm. Cũng giống như HSDPA, HSUPA sử dụng khoảng thời gian ngắn 2ms cho TTI đường lên. Các tăng cường này được thực hiện trong WCDMA thông qua một kênh truyền tải mới, E-DCH (Enhanced Dedicated Channel: kênh riêng tăng cường). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA  GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 57 SVTH: Nguyễn Văn Sáu Mặc dù sử dụng các công nghệ giống HSDPA, HSUPA cũng có một số khác biệt căn bản so với HSDPA và các khác biệt này ảnh hưởng lên việc thực hiện chi tiết các tính năng: 9 Trên đường xuống, các tài nguyên chia sẻ là công suất và mã đều được đặt trong một nút trung tâm (nút B). Trên đường lên, tài nguyên chia sẻ là đại lượng nhiễu đường lên cho phép, đại lượng này phụ thuộc vào công suất của nhiều nút nằm phân tán (các nút UE), 9 Trên đường xuống bộ lập biểu và các bộ đệm phát được đặt trong cùng một nút, còn trên đường lên bộ lập biểu được đặt trong nút B trong khi đó các bộ đệm số liệu được phân tán trong các UE. Vì thế các UE phải thông báo thông tin về tình trạng bộ đệm cho bộ lập biểu, 9 Đường lên WCDMA và HSUPA không trực giao và vì thế xẩy ra nhiễu giữa các truyền dẫn trong cùng một ô. Trái lại trên đường xuống các kênh được phát trực giao. Vì thế điều khiển công suất quan trọng đối với đường lên để xử lý vấn đề gần xa. E-DCH được phát với khoảng dịch công suất tương đối so với kênh điều khiển đường lên được điều khiển công suất và bằng cách điều chỉnh dịch công suất cho phép cực đại, bộ lập biểu có thể điều khiển tốc độ số liệu E-DCH. Trái lại đối với HSDPA, công suất phát không đổi (ở mức độ nhất định) cùng với sử dụng thích ứng tốc độ số liệu, 9 Chuyển giao được E-DCH hỗ trợ. Việc thu số liệu từ đầu cuối tại nhiều ô là có lợi vì nó đảm bảo tính phân tập, trong khi đó phát số liệu từ nhiều ô trong HSDPA là phức tạp và chưa chắc có lợi lắm. Chuyển giao mềm còn có nghĩa là điều khiển công suất bởi nhiều ô để giảm nhiễu gây ra trong các ô lân cận và duy trì tương tích ngược với UE không sử dụng E-DCH, 9 Trên đường xuống, điều chế bậc cao hơn (có xét đến hiệu quả công suất đối với hiệu quả băng thông) được sử dụng để cung cấp các tốc độ số liệu cao trong một số trường hợp, chẳng hạn khi bộ lập biểu ấn định số lượng mã định kênh ít cho truyền dẫn nhưng đại lượng công suất truyền dẫn khả dụng lại khá cao. Đối với đường lên tình hình lại khác; không cần thiết phải chia sẻ các mã định kênh đối với các người sử dụng khác và vì thế thông thường tỷ lệ mã hóa kênh thấp hơn đối với đường lên. Như vậy khác với đường lên điều chế bậc cao ít hữu ích hơn trên đường lên trong các ô vĩ mô và vì thế không được xem xét trong phát hành đầu của HSUPA. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA  GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 58 SVTH: Nguyễn Văn Sáu 3.2. Thiết lập cuộc gọi của 3G WCDMA Thủ tục thiết lập một cuộc gọi cơ sở ở W-CDMA UMTS được cho ở hình 3.13. Quá trình này bắt đầu bằng yêu cầy truy nhập từ UE. Yêu cầu truy nhập này hoặc được phát trên kênh truyền tải RACH hoặc trên kênh truyền tải CPCH. Bản tin được phát là một yêu cầu để thiết lập một kết nối RRC trước khi thực hiện các giao dịch báo hiệu hay thiết lập vật mang. Yêu cầu kết nối RRC bao gồm cả lý do yêu cầu kết nối. RNC trả lời bằng một bản tin Thiết lập kết nối RRC. Bản tin này được phát ở kênh logic CCCH ( thường được truyền trên kênh truyền tải FACH). Nếu một kênh truyền tải UE RNC MSC/VLR CCCH: yêu cấu kết nối RRC CCCH: Thiết lập kết nối RRC DCCH: Kết nối RR