Tổng quan về công nghệ HSDPA

Công nghệ HSDPA.
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU 2
LỜI NÓI ĐẦU 3
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ HSDPA 4
1.1 Tổng quan về HSDPA 4
1.2 Những cải tiến quan trọng của HSDPA so với WCDMA 7
1.3 Nguyên lý hoạt động của HSDPA 8
1.4. Cấu trúc HSDPA 11
1.4.1. Mô hình giao thức HSDPA 11
1.4.2. Cấu trúc kênh 13
1.5. Các kỹ thuật sử dụng trong HSDPA 21
1. 5.1. Điều chế và Mã hóa thích ứng.Kỹ thuật truyền dẫn đa mã 21
1.5.2 Kỹ thuật H- ARQ 24
CHƯƠNG II : ỨNG DỤNG TRÊN HSDPA 26
2.1. VOIP song công toàn phần và thúc đẩy trò chuyện 26
2.2. Trò chơi với thời gian thực 27
2.3. Luồng TV – di động 28
2.4 Email 29
KẾT LUẬN 32
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
1G : First Generation
2G : Second Generation
3G : Third Generation
FDD : Frequency Division Multiple Access
GSM : Global System for Mobile
Communications
Nhóm 13 Page 1
Công nghệ HSDPA.
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
DTCH : Dedicated Traffic CHannel
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
EDGE : Enhanced Data Rates for GSM
Evolution
DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU
Hình 1: Biểu đồ cột so sánh thời gian download của các công nghệ.
Hình 2: Các tính năng cơ bản của HSDPA khi so sánh với WCDMA
Hình 3 : Nguyên lý hoạt động cơ bản của HSDPA
Hình 4: Kiến trúc giao diện vô tuyến của kênh truyền tải HS-DSCH
Nhóm 13 Page 2
Công nghệ HSDPA.
Hình 5: Cấu trúc lớp MAC-hs
Hình 6 : Giao diện vô tuyến của HSDPA
Hình 7 : Thời gian và bộ mã được chia sẻ trong HS-DSCH
Hình 8 : Trạng thái kênh của các user
Hình 9 : Hệ thống trong trường hợp 1 kênh HS-SCCH và phân chia đa thời gian
Hình 10: Hệ thống trong trường hợp nhiều kênh HS-SCCH và phân chia đa thời gian.
Hình 11: Cấu trúc kênh HS-DPCCH
Hình 12: Biểu diễn mã hoá điều chế của HSDPA và tốc độ bit tối đa khả dụng với mỗi
mã theo dB
Hình 13: Hoạt động của giao thức SAW 4 kênh
Hình 14: Quá trình truyền lại khối dữ liệu IR

Hình 15: Ước lượng tiêu thụ công suất của điện thoại di động
Hình 16: Truy cập email từ mobile sử dụng pin 1000-mAh
Bảng 1: Tốc độ dữ liệu đỉnh của HSDPA trong một số trường hợp
Bảng 2: Lược đồ mã hóa điều chế của HSDPA và tốc độ bít tối đa khả dụng với mỗi
mã.
LỜI NÓI ĐẦU
HSDPA là một chuẩn công nghệ trong Phiên bản 5 của Đề án các đối tác thế hệ
3 WCDMA băng rộng WCDMA 3GP. HSDPA sẽ tăng tốc độ dữ liệu truyền tối đa và
nâng cao chất lượng dịch vụ QoS, và nói chung là cải tiến hiệu quả phổ tần đường
xuống không đối xứng và đáp ứng nhu cầu bùng nổ các dịch vụ dữ liệu gói. Khi
HSDPA được thực hiện, nó có thể cùng tồn tại trên cùng hệ thống truyền dẫn như
Phiên bản 99 WCDMA hiện tại. Điều này cho phép đưa HSDPA vào mạng WCDMA
hiện tại một cách dễ dàng và hiệu quả về chi phí. HSDPA được thiết kế cho những
Nhóm 13 Page 3
Công nghệ HSDPA.
ứng dụng dịch vụ dữ liệu như: dịch vụ cơ bản : tải tệp, phân phối email; dịch vụ tương
tác : trình duyệt web, truy nhập server, truy tìm và phục hồi cơ sở dữ liệu; dịch vụ
Streaming : dịch vụ audio/video…
Bài tiểu luận nay trình bày về công nghệ HSDPA và các ứng dụng trên
HSDPA.
Nội dung bài tiểu luận sẽ chia làm 2 phần với các nội dung sau:
 Giới thiệu về công nghệ HSDPA.
 Ứng dụng trên HSDPA.
Do nội dung kiến thức của đề tài tương đối rộng và trình độ hiểu biết còn nhiều
hạn chế nên bài làm không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được sự chỉ
dẫn và góp ý của các thầy cô giáo để bài làm được hoàn thiện hơn !!!
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Anh Tuấn và các thầy cô trong khoa
Công Nghệ Thông Tin đã giúp đỡ em trong thời gian qua để có thể hoàn thành bài đồ
án.
Hà Nội, ngày 6 tháng 12 năm 2011.!

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ HSDPA
1.1 Tổng quan về HSDPA
Mặc dù công nghệ 3G WCDMA hiện nay cho phép tốc độ dữ liệu gói lên đến
2Mbps. Tuy nhiên, các tiêu chuẩn thiết kế hệ thống WCDMA có một số hạn chế như:
• Không tận dụng các ưu thế của dữ liệu gói vốn rất phổ biến đối với đường trục
hữu tuyến
• Thiết kế dịch vụ 2Mbps hiện nay là không hiệu quả và cũng chưa đáp ứng
được nhu cầu sử dụng dịch vụ số liệu
Nhóm 13 Page 4
Công nghệ HSDPA.
• Không thể xử lý tốc độ dữ liệu cao lên đến 10Mbps
Do đó, R5 tiếp tục được phát triển để khắc phục những hạn chế này. R5 là sự
phát triển quan trọng của mạng vô tuyến 3G kể từ khi WCDMA được chấp nhận là
công nghệ mạng vô tuyến 3G từ năm 1997 với Các tính năng kỹ thuật của công
nghệ HSDPA gồm:
• Tương đương với CDMA2000 1xEV (HDR)
• Điều chế và mã hoá thích ứng
• Sóng mang tốc độ dữ liệu cao (HDRC) trong băng tần 5MHz
• 64 QAM hỗ trợ tốc độ đỉnh tương đương 7.2 Mbps
• Mã Turbo
• Khả năng sửa lỗi gần với giới hạn lý thuyết
• ARQ ghép thích ứng
• Tự động thích ứng liên tục theo điều kiện kênh bằng cách ghép chèn thêm
thông tin khi cần
• Sử dụng AMC khi được kết hợp với HARQ nhằm cải thiện dung lượng của
hệ thống
• Các kỹ thuật được sử dụng cho phép HSDPA hỗ trợ tốc độ 10 Mbps
• Trong một hệ thống dữ liệu và thoại được tích hợp với người sử dụng
thoại(12.2 Kbps) tải khoảng 30 Erl/sector và thông lượng sector của dữ liệu
vấn khoảng 1 Mbps

Hình 1: Biểu đồ cột so sánh thời gian download của các công nghệ.
Nhóm 13 Page 5
Công nghệ HSDPA.
HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access)-truy cập gói đường xuống tốc
độ cao, là giải pháp mang tính đột phá về mặt công nghệ và được phát triển trên cơ sở
của hệ thống 3G WCDMA, được tối ưu-hóa cho các ứng dụng dữ liệu chuyển mạch
gói.
Công nghệ HSDPA hiện nay cho phép tốc độ download đạt đến 1.8 Mbps,
3.6Mbps, 7.2 Mbps và 14.4 Mbps, và trong tương lai gần, tốc độ hiện nay có thể được
nâng lên gấp nhiều lần– đưa đến một hiệu quả sử dụng tốt hơn. Các thuê bao dịch vụ
HSDPA có thể nhận email với tập tin đính kèm mang dung lượng lớn, lướt web hoặc
tải về các tập tin đa phương tiện hoặc văn bản nhanh hơn bao giờ. Mặc dù có thể
truyền tải bất cứ dạng dữ liệu nào, song mục tiêu chủ yếu của HSDPA là dữ liệu dạng
video và nhạc.
Khái niệm HSDPA được phát triển dựa trên công nghệ W-CDMA, sử dụng các
phương pháp chuyển đổi và mã hóa dữ liệu khác. Nó tạo ra một kênh truyền dữ liệu
bên trong W-CDMA được gọi là HS-DSCH (High Speed Downlink Shared Channel),
kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao. Kênh truyền tải này hoạt động hoàn toàn khác
biệt so với các kênh thông thường và cho phép thực hiện download với tốc độ vượt
trội. Và đây là một kênh chuyên dụng cho việc download. Điều đó cũng có nghĩa là
dữ liệu sẽ được truyền trực tiếp từ nguồn đến điện thoại. Song quá trình ngược lại,
tức là truyền dữ liệu từ điện thoại đến một nguồn tin thì không thể thực hiện được
khi sử dụng công nghệ HSDPA. Công nghệ này có thể được chia sẻ giữa tất cả các
người dùng có sử dụng sóng radio, sóng cho hiệu quả download nhanh nhất.
Ngoài ra HSDPA còn sử dụng điều chế và mã hoá thích ứng (Adaptive
Modulation and Coding), HARQ nhanh (Hybrid Automatic Repeat Request), và lập
lịch gói (Packet Scheduling) nhanh. Những tính năng này được phối hợp chặt chẽ và
cho phép thích ứng các tham số truyền dẫn theo mỗi khoảng thời gian TTI nhằm liên
tục hiệu chỉnh sự thay đổi của chất lượng kênh vô tuyến.
Nhóm 13 Page 6

Công nghệ HSDPA.
1.2 Những cải tiến quan trọng của HSDPA so với WCDMA.
Hình 2: Các tính năng cơ bản của HSDPA khi so sánh với WCDMA
Trong WCDMA, điều khiển công suất nhanh nhằm giữ ổn định chất lượng tín
hiệu nhận được (Eb/No) bằng cách tăng công suất phát nhằm chống lại sự suy hao của
tín hiệu thu được. Điều này sẽ tạo ra các giá trị đỉnh trong công suất phát và tăng nền
nhiễu đa truy cập, do đó sẽ làm giảm dung lượng của toàn mạng. Hơn thế nữa, sự hoạt
động của điều khiển công suất yêu cầu luôn luôn phải đảm bảo một mức dự trữ nhất
định trong tổng công suất phát của Node B để thích ứng với các biến đổi của nó. Loại
bỏ được điều khiển công suất sẽ tránh được các hiệu ứng tăng công suất kể trên cũng
như không cần tới dự trữ công suất phát của tế bào.
Tuy nhiên, do không sử dụng điều khiển công suất, HSDPA yêu cầu các kỹ
thuật thích ứng liên kết khác để thích ứng các tham số tín hiệu phát nhằm liên tục bám
theo các biến thiên của kênh truyền vô tuyến.
Một trong những yêu cầu thích ứng liên kết sẽ được đề cập trong khuôn khổ
bài khoá luận này được gọi là “điều chế và mã hoá thích ứng - AMC”. Với kỹ thuật
AMC, điều chế và tỉ lệ mã hoá đựoc thích ứng một cách liên tục với chất lượng kênh
thay cho việc hiệu chỉnh công suất. Truyền dẫn sử dụng nhiều mã Walsh cũng được
sử dụng trong quá trình thích ứng liên kết. Sự kết hợp của hai kỹ thuật thích ứng liên
Nhóm 13 Page 7
Công nghệ HSDPA.
kết trên đã thay thế hoàn toàn kỹ thuật hệ số trải phổ biến thiên trong WCDMA do
khả năng thích ứng chậm đối với sự biến thiên của truyền dẫn vô tuyến tốc độ cao.
Do HSDPA không còn sử dụng điều khiển công suất vòng kín, phải tối thiểu
hoá sự thay đổi của chất lượng kênh vô tuyến trong mỗi khoảng thời gian TTI, vấn đề
này được thực hiện nhờ việc giảm độ rộng của TTI từ 10 ms ở WCDMA xuống còn
2ms ở HSDPA. Với sự bổ sung kỹ thuật HARQ nhanh, nó còn cho phép phát lại một
cách nhanh nhất các block dữ liệu đã bị mất hoặc bị lỗi và khả năng kết hợp với thông
tin mềm ở lần phát đầu tiên với các lần phát lại sau đó.
Để thu thập được thông tin về thông tin chất lượng kênh hiện thời cho phép

các kỹ thuật thích ứng liên kết và lập lịch gói theo dõi giám sát một cách liên tục các
điều khiển vô tuyến hiện tại của thuê bao di động, lớp điều khiển trung gian MAC thì
làm nhiệm vụ giám sát kênh nhanh cho phép Bộ lập lịch gói nhanh và đặc tính chia sẻ
theo thời gian của kênh HS-DSCH về bản chất có thể xem như phân tập lựa chọn đa
người dung với những lợi ích rât to lớn đối với việc cỉa thiện thông lượng của tế bào.
Việc chuyển dịch chức năng lập lịch đến Node B là thay đổi chính về kiến trúc nếu so
sánh với phiên bản R99 của WCDMA.
1.3 Nguyên lý hoạt động của HSDPA
Nhóm 13 Page 8
Công nghệ HSDPA.
Hình 3 : Nguyên lý hoạt động cơ bản của HSDPA
HSDPA gồm các giải pháp:
+ Thực hiện đan xen thời gian truyền dẫn ngắn TTI=2ms
+ Mã hoá và điều chế thích ứng AMC
+ Truyền dẫn đa mã, lớp vật lí tốc độ cao L1
+ Yêu cầu lặp tự động lại 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. Kĩ 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, thiết bị người sử dụng (UE) sẽ định kì gửi một chỉ thị
chất lượng kênh CQI tới Node-B cho biết tốc độ dữ liệu nào (bao gồm kĩ thuật điều
chế và mã hóa, 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 ứng 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.
Vấn đề chúng ta cần quan tâm là chất lượng kênh đường truyền của mỗi người
sử dụng độc lập và cách xác định nó. Ví dụ như: Tỉ lệ công suất kí hiệu trên tạp nhiễu

(tỉ số Es/No), chất lượng bộ tách UE. Nút B có thể ước lượng tốc độ dữ liệu được hỗ
trợ cho mỗi UE bằng cách giám sát các lệnh điều khiển công suất phát theo chu kì một
giá trị chỉ thị chất lượng kênh (CQI – Channel Quality Indicator) đặc thù của HSPDA
trên kênh điều khiển vật lí dành riêng tốc độ cao (HS-DPCCH) đường lên, kênh này
cũng mang cả thông tin báo hiệu chấp nhận/không chấp nhận (Ask/Nask) ở dạng gói
dựa trên L1 cho mỗi kênh liên kết. Khi đã ước tính được chất lượng kênh, hệ thống
chia sẻ tài nguyên mã và công suất HS-DSCH giữa những người sử dụng khác nhau.
Nhóm 13 Page 9
Công nghệ HSDPA.
Lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC-Medium Access Control) được đặt
tại nút B, do đó cho phép truy nhập nhanh hơn tới các giá trị đo lường tuyến kết nối,
lập lịch gói hiệu quả hơn và nhanh hơn, cũng như có thể kiểm soát chất lượng QoS
chặt chẽ hơn. So sánh với kĩ thuật DMA truyền thống, kênh HS-DSCH không thực
hiện với điều kiện công suất phát nhanh và hệ số trải phổ cố định. Bằng cách sử dụng
kĩ thuật mã hóa Turbo tốc độ thay đổi, điều chế 16 QAM, cũng như hoạt động đa mã
mở rộng, kênh HS-DSCH hỗ trợ tốc độ dữ liệu đỉnh từ 120Kbps tới hơn 10Mbps. Quá
trình điều chế và mã hóa thích ứng cơ bản có một dải rộng khoảng 20dB, và được mở
rộng hơn nữa số đa mã khả dụng.
Bảng 1: Tốc độ dữ liệu đỉnh của HSDPA trong một số trường hợp
Nhóm 13 Page 10
Công nghệ HSDPA.
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.
1.4. Cấu trúc HSDPA
1.4.1. Mô hình giao thức HSDPA
Hình 4: 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. Kĩ thuật sắp xếp gói tin tiên tiến sẽ
giúp điều chỉnh được tốc độ dữ liệu người sử dụng sao cho thích hợp được 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
khiển các tài nguyên của kênh này và nằm ngay tại Node-B. Do đó cho phép nhận các
Nhóm 13 Page 11
Công nghệ HSDPA.
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 lí, nó giúp cho các quá trình phát lại diễn ra nhanh hơn.
Hình 5: Cấu trúc lớp MAC-hs
Đặc biệt hơn, lớp MAC-hs chịu trách nhiệm quản lí chức năng HARQ cho mỗi
user, phân phối tài nguyên HS-DSCH giữa tất cả các hình 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 ứng liên kết). Các lớp giao diện vô tuyến nằm trên MAC không
thay đổi so với kiến trúc R99 bởi vì HSPDA 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 người sử dụng (UE) sẽ định kì gửi một chỉ thị
chất lượng kênh CQI tới Node-B cho biết tốc độ dữ liệu nào (bao gồm kĩ thuật điều
chế và mã hóa, 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 (Ask/Nask) ứng với
Nhóm 13 Page 12
Công nghệ HSDPA.
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 ứng 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.

1.4.2. Cấu trúc kênh
Hình 6 : Giao diện vô tuyến của HSDPA
Tài nguyên chung của người sử dụng trong ô tế bào bao gồm các bộ mã kênh và
công suất phát. Khái niệm HSDPA được giới thiệu bao gồm một 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)
1.4.2.1. Kênh vật lý chia sẻ đường xuống tốc độ cao: HS-PDSCH
Trong kênh này thời gian và mã hoá được chia sẻ giữa những người sử dụng gắn
liền với Node-B. Đây là cơ cấu truyền tải cho các kênh logic được thêm vào:
Nhóm 13 Page 13
Công nghệ HSDPA.
+ 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 được chia sẻ, từ hai đến
bốn người sử dụng có thể chia sẻ tài nguyên mã hoá trong cùng một TTI.
Tốc độ lớn
Hình 7 : 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.
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
Nhóm 13 Page 14
Công nghệ HSDPA.
chứ chưa sự đạt được những yêu cầu và kỳ vọng đối 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,
Email,…) 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 nội 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
nguyên: bao nhiêu mã trải phổ, công suất là bao nhiêu phụ thuộc vào yêu cầu dịch vụ,
trạng thái kênh của user đó.
Nhóm 13 Page 15
Công nghệ HSDPA.
Hình 8 : 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
Nhóm 13 Page 16
Công nghệ HSDPA.
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.
Ngoài dữ liệu người sử dụng,Node-B còn thực hiện truyền dẫn báo hiệu điều
khiển nhằm thông báo sắp xếp cho người dùng kế tiếp.Báo hiệu này được sắp xếp
trong kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao(HS-SCCH),là kênh dùng chung cho các
ngừoi sử dụng,và nó được thực hiện bằng cách truyền dẫn hai khe thời gian HS-SCCH
TTI.Kênh HS-SCCH mang những thông tin sau:
-Mặt lạ ID của những người dùng đặc trưng UE.Nhiệm vụ chính của mặt lạ là
xác định người dùng được phục vụ trong chu kỳ TTI tiếp theo.
-Thông tin liên quan đến khuôn dạng truyền tải,mô tả các mã định kênh,phương
thức kỹ thuật điều chế được sử dụng.Tỷ lệ mã hóa được trích ra từ kích cỡ của block
truyền tải và các tham số khuôn dạng truyền tải khác.
-Thông tin liên quan đến HARQ: Đó có thể là chu kỳ phát tiếp theo sẽ là một
block mới hay là một block được phát lại(do có thể gặp lỗi trước đó nên yêu cầu phát
lại) và thông tin về các phiên bản.
Thông tin điều khiển này chỉ được sử dụng cho các UE sẽ được phục vụ trong
chu kỳ tiếp theo,như vậy kênh báo hiệu này là một kênh chia sẻ theo thời gian cho tát
cả các user.
Nhóm 13 Page 17
Công nghệ HSDPA.
Hình 9 : Hệ thống trong trường hợp 1 kênh HS-SCCH và phân chia đa thời gian
Hình 10: Hệ thống trong trường hợp
nhiều kênh HS-SCCH và phân chia đa thời gian.
RNC cũng có thể chỉ rõ công suất được khuyến nghị HS-SCCH (độ lệch liên
quan tới các bit hoa tiêu của kênh DPCH kết hợp).Công suất phát của HS-SCCH có

thể là hằng số hoặc thay đổi theo thời gian tùy theo một chiến lược điều khiển công
suất nào cho HS-DCCH.
1.4.2.2.Kênh điều khiển vật lý tốc độ cao:HS-DPCCH
Nhóm 13 Page 18
Công nghệ HSDPA.
Đây là kênh đường lên ,được sử dụng mang tín hiệu báo nhận (ACK) đến
Node-B trên mỗi Block.Nó cũng được dùng để chỉ thị chát lượng kênh CQI (Channel
Quality),là yếu tố được sử dụng trong AMC.
Hình 11: Cấu trúc kênh HS-DPCCH
Kênh HS-DPCCH dùng để cố định hệ số phân bố 256 và có một khe cấu trúc có độ
rộng là 2/3 ms.
+Khe đầu tiên được sử dụng để cho thông tin về HARQ.
+Hai khe còn lại được dành cho CQI.
Thông tin về HARQ luôn luôn được gửi khi mà kênh HS-SCCH giải mã chính xác
nhận ở đường tách sóng xuống trong khi đó QCI truyền tần số được điều khiển ở
thông số K.
Cả hai khe đều hoạt động riêng biệt để lặp điều khiển.Ví dụ,trong một số trường
hợp,quá trình lặp lại này diễn ra với chu kỳ 2ms và hoạt động ở cạnh của tế bào khi
công suất hiện tại không chắc chắn đủ cho quá trình lặp lại.Công suất điều khiển từ
những tế bào HSDPA cũng có thể làm giảm bớt công suất nhận từ kênh HS-DPCCH
Nhóm 13 Page 19
Công nghệ HSDPA.
trong quá trình chuyển giao trong miền nhỏ như thiết bị đầu cuối làm giảm công suất
truyền nếu mỗi tế bào hoạt động gửi một lệnh yêu cầu.
Như vậy là việc không dùng điều khiển công suất mà điều khiển cấp phát
nguồn tài nguyên sẽ làm cho dung lượng hệ thống tăng nhờ lợi dụng đặc tính biến đổi
của kênh fading.Rõ ràng bằng việc sử dụng điều khiển truyền dẫn đã làm thay đổi
cách nhìn về fading.Nếu trước đây chúng ta coi đó là một nhược điểm của môi trường
truyền dẫn hở và tìm cách tránh,xóa bỏ thì bây giờ chúng ta lại được nhờ nó do chúng
ta hiểu và sử dụng nó đúng tình huống.

Dung lượng của hệ thống theo phương pháp này càng tăng nếu như mật độ thuê
bao trong sector càng cao vì với nhiều user phân bố đều ở tất cả các vị trí trong Cell
thì ở bất cứ thời điểm nào cũng có ít nhất một User có trạng thái kênh cực tốt để
truyền dẫn với tốc độ cực lớn.Độ tăng dung lượng này người ta thường nhắc đến với
tên gọi phân tập đa người sử dụng-Multi-User Diversity.Tuy nhiên có người sẽ đặt ra
một câu hỏi là:Nếu bộ scheduler quyết định cấp phát tài nguyên dựa trên trạng thái
kênh của máy đầu cuối thì sẽ có trường hợp có User sẽ không truyền dẫn được trong
một khoảng thời gian dài vì User này luôn ở trạng thái kênh kém hơn những User
khac?.
Thắc mắc này hoàn toàn hợp lý.Và nó dẫn đến vấn đề cân bằng giữa dung lượng hệ
thống và sự thỏa mãn đối với người sử dụng.Sự thỏa mãn ở đây nghĩa là không để một
User phải đợi quá lâu mới được truy nhập hệ thống.Để đạt được yếu tố cân bằng này
các bộ Scheduler được thiết kế ngoài dựa trên nguyên tắc ở trên còn phải kết hợp với
nguyên tắc Round-Robin (first come,first sever).Và mỗi nhà sản xuất thiết bị sẽ có
những lựa chọn thiết kế khác nhau chứ không nhà sản xuất nào giống nhà sản xuất
nào vì bản thân vấn đề này chỉ được đưa ra nguyên lý trong 3GPP và 3GPP2 chứ
không chuẩn hóa thành một kỹ thuật đặc biệt cụ thể.
Một điều thú vị khác nữa cần phải nhắc đến là không dùng điều khiển công suất
mà điều khiển thu phát có động lực tốt đối với sự phát triển của thị trường máy đầu
cuối.Điều này có thể được giải thích như sau:Khi điều khiển thu phát,bộ lập lịch gói
dựa vào những thông tin trạng thái kênh do MS gửi về(Channel Quality Indicator
Nhóm 13 Page 20
Công nghệ HSDPA.
Channel).Mà thường thì MS sẽ dựa vào tham số SIR (Signal To Inteference Ratio) để
yêu cầu bộ lập lịch cấp phát tài nguyên.Do đó,máy di động càng hiện đại nghĩa là khả
năng nén nhiễu càng lớn(Nghĩa là SIR lớn) thì bộ lập lịch cấp phát và điều khiển BTS
phát với tốc độ cao hơn.Như vậy nếu khách hàng đầu tư máy đầu cuối hiện đại sẽ
được lợi chứ không phải là hệ điều hành hưởng lợi như sử dụng điều khiển công
suất.Vì với điều khiển công suất,nếu máy đầu cuối tốt,BTS yêu cầu MS giảm cồn suất
phát,do đó nhiễu giảm và dung lượng hệ thống tăng.Khi dung lượng tăng đó là lợi ích

của hệ điều hành chứ không phải là lợi ích của người sử dụng.Với lợi ích thuộc về
khách hàng như vậy có thể nói đây là yếu tố kích thích quá trình tiêu thụ máy đầu cuối
sôi động hơn.
1.5. Các kỹ thuật sử dụng trong HSDPA
1. 5.1. Điều chế và Mã hóa thích ứng.Kỹ thuật truyền dẫn đa mã.
Trong thông tin di động,tỷ lệ tín trên tạp (SINR) của tín hiệu nhận được tại một
thiết bị người sử dụng luôn biến đổi trong khoảng từ 30-40db do fading nhanh và các
địa điểm về địa hình trong một cell.Nhằm cải thiện dung lượng của hệ thống,tốc độ dữ
liệu đỉnh,vùng phủ sóng…tín hiệu truyền tới người dùng được xác định nhằm tính
toán quá trình thay đổi chất lượng tín hiệu thông qua quá trình xử lý liên kết thích
ứng.Theo truyền thống WCDMA ứng dụng chức năng điều khiển công suất nhanh cho
các liên kết thích ứng.Ngược lại,HSDPA lưu công suất phát không đổi qua TTI đồng
thời sử dụng điều chế thích ứng và mã hóa (AMC) như một phương pháp liên kết
thích ứng đan xen nhằm điều khiển công suất cải thiện hiệu suất phổ.
Tỷ số tạp âm và nhiễu được xác định bới công thức:
Trong đó:
Nhóm 13 Page 21
Công nghệ HSDPA.
P
HS-DSCH
, P
own
: công suất truyền và công suất mang node B HS-DSCH
Hằng số α= 0.5, P
own
=12w, G= -3dB
Để đối phó với dải động của tỷ số tạp âm trên nhiễu Eb/No tại đầu cuối
UE,HSDPA thích ứng quá trình điều chế,tỷ lệ mã hóa và số mã hóa định kênh với các
điều kiện vô tuyến hiện thời.Sự kết hợp của hai phương pháp trên gọi là:Điều chế và
mã hóa thích ứng –AMC

Bên cạnh QPSK,HSDPA còn kết hợp chặt chẽ với phương thức điều chế
16QAM là một tùy chọn cho mạng và thiết bị người dùng UE.
Sử dụng đồng thời hai phương thức điều chế 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 bộ
thu đầu cuối,nó cần phải xác đinh được biên độ tương ứng của các ký 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 tỷ lệ mã hóa
1/3,mặc dù các tỷ lệ mã hóa hiệu dụng trong phạm vi (xấp xỉ 1/6 đến 1/1) cũng có thể
có được bằng các kỹ thuật ghép,trích,lặp mã.Kết quả là tạo ra một dải tỷ lệ mã có tới
64 giá trị khác nhau.Sự kết hợp của một kiểu điều chế và một tỷ lệ mã được gọi là
“lược đồ mã hóa và điều chế”.
Ngoài kỹ thuật điều chế và mã hóa thích ứng AMC,phát đa mã cũng có thể coi
như là một công cụ thích ứng liên kết.Nếu như user có đầy đủ các điều kiện kênh vô
tuyến thich hợp,node B có thể lợi dụng điều kiện này bằng cách phát nhiều mã song
song với nhau,nhằm đạt được thông lượng dữ liệu đỉnh khá lớn.
Với kỹ thuật phát đa mã,toàn bộ dải động AMC có thể được tăng lên một
lượng:
Toàn bộ dải rộng thích ứng liên kết do AMC kết hợp phát đa mã xấp xỉ 30Db.
Nhóm 13 Page 22
Công nghệ HSDPA.
Node-B sẽ xác định tốc độ truyền dẫn dữ liệu dựa trên báo cáovề chỉ thị chất lượng
kênh CQI cũng như các thống kê công suất trên các kênh dành riêng.Tốc độ dữ liệu
được điều chỉnh bằng cách thay đổi sơ đồ điều chế,tốc độ mã hóa cũng như số lượng
mã hóa kênh HS-PDSCH.Sử dụng điều chế thích ứng và mã hóa AMC cho phép
người sử dụng tiến gần hơn tói Node-B có thể yêu cầu điều chế với tỷ lệ mã hóa cao
hơn(chẳng hạn như điều chế 16-QAM với tỷ lệ mã hóa ¾
Bảng 2: Lược đồ mã hóa điều chế của HSDPA và tốc độ bít tối đa khả dụng với
mỗi mã.
TFRC Modulation Effective Code Rate
(ECR)

Íntanteaneous Data with 1
HS-PDSCH code
#00 QPSK 0.14 68.5 Kbps
#10 QPSK 0.27 128.5 kbps
#20 QPSK 0.39 188.5 kbps
#30 QPSK 0.52 248.5 kbps
#40 QPSK 0.64 308.0 kbps
#50 QPSK 0.77 368.5 kbps
#00 16QAM 0.32 302.5 kbps
#10 16QAM 0.38 362.0 kbps
#20 16QAM 0.45 433.0 kbps
#30 16QAM 0.54 518.0 kbps
#40 16QAM 0.65 619.5 kbps
#50 16QAM 0.77 741.5 kbps
Nhóm 13 Page 23
Công nghệ HSDPA.
Hình 12: Biểu diễn mã hoá điều chế của HSDPA và tốc độ bit tối đa khả dụng với
mỗi mã theo dB
1.5.2 Kỹ thuật H- ARQ
Khi vận hành HSDPA ở lân cận hiệu suất phổ cao nhất, tỉ lệ lỗi khối BLER sau
lần truyền dẫn đầu tiên được khuyến nghị trong khoảng từ 10- 20%. Cơ chế yêu cầu
lặp tự động lai H-ARQ được ứng dụng trong giải pháp HSDPA nhằm giảm trễ và tăng
hiệu suất của quá trình tái truyền dẫn dữ liệu. Thực tế, H- ARQ là một giao thức dạng
dừng lại và chờ SAW (Stop And Wait).
Trong cơ chế SAW, phía truyền dẫn luôn luôn ở quá trình truyền dẫn các block
đang hiện hành cho tới khi thiết bị người sử dụng hoàn toàn nhận được dữ liệu. Để tận
dụng thời gian khi Node- B chờ các báo nhận, có thể thiết lập N tiến trình SAW-AR
song song cho thiết bị người dùng. Do đó, các tiến trình khác nhau truyền dẫn trong
các TTI riêng biệt. Số tiến trình SAW-ARQ song song được thiết lập tối đa là 8
(N=8), tuy nhiên thông thường chọn giá trị N từ 4-6. Thời gian trễ nhỏ nhất cho phép

Nhóm 13 Page 24
Công nghệ HSDPA.
giữa quá trình truyền dữ liệu gốc so với quá trình tái truyền dẫn dữ liệu lần đầu tiên
trong HSDPA là 12ms.
Điều khiển H- ARQ lớp 1 được đặt tại Node-B, do đó việc lưu trữ các gói dữ
liệu phi báo nhận cùng với chức năng sắp xếp các gói của quá trình tái truyền dẫn là
không phụ thuộc vào RNC. Như vậy sẽ tránh được trễ tái truyền dẫn, ngoài ra các trễ
này sẽ thấp hơn trễ gây ra bởi quá trìnhKỹ thuật HARQ là điểm khác cơ bản so với kỹ
thuật phát lại trong WCDMA bởi bộ giải mã UE kết hợp các thông tin “mềm” của quá
trình phát lại của cùng một block ở cấp độ bit. Kỹ thuật này đưa ra một số yêu cầu về
mở rộng dung lượng bộ nhớ của UE, do UE phải lưu các thong tin “mềm” của những
lần phát giải mã không thành công. tái truyền dẫn RLC thông thường
Hình 13: Hoạt động của giao thức SAW 4 kênh
Các phương pháp HARQ như sau:
- Kết hợp khuôn (CC: Chase Combining) mỗi lần phát lại chỉ đơn giản là sự lặp lại
của từ mã đã được sử dụng cho lần phát đầu tiên.
• Ưu điểm: Việc truyền và truyền lại được giải mã riêng lẻ (tự giải mã), tăng tính
đa dạng thời gian, có thể tăng tính đa dạng đường truyền.
• Nhược điểm: Việc phát lại toàn bộ các gói sẽ lãng phí về băng thông.
- Tăng độ dư (IR : Incremental Redundancy): Sự phát lại bao gồm cả thông tin dư
thừa bổ xung và thông tin này được phát kèm thêm nếu có lỗi giải mã trong lần
phát đầu tiên.
Nhóm 13 Page 25