Truy cập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA

1/30
GVHD : Ths .Hà Văn Kha Ly
SVTH : MAI THANH MINH
NGUYỄN THỊ NHẬT LỆ
Nội dung:

TỔNG QUAN VỀ HSDPA

Truyền dẫn kênh chia sẻ

Lập lịch phụ thuộc kênh tại node B

Điều khiển tốc độ và điều chế bậc cao.

ARQ lai với kết hợp mềm

CÁC CHI TIẾT CỦA HSDPA

Cấu trúc kênh của HSDPA

Sự xử lý lớp MAC-hs và lớp vật lý

Lập lịch

Điều khiển tốc độ

ARQ lai với kết hợp mềm

Luồng dữ liệu

Điều khiển tài nguyên đối với HS-DSCH


Tính di động

Các loại UE
2/30
Nội dung: (tiếp)

9.3 NGHIÊN CỨU CHI TIẾT HSDPA

9.3.1. ARQ lai: xử lý lớp vật lý

9.3.2. Xen kẽ và bố trí lại chòm sao.

9.3.3. ARQ hỗn hợp: hoạt động giao thức.

9.3.4. Phân phát theo thứ tự.

9.3.5. Mào đầu MAC-hs

9.3.6. CQI và các cách thức khác để ước lượng chất lượng
đường xuống.

9.3.7. Báo hiệu điều khiển đường xuống: HS-SCCH

9.3.8. Báo hiệu điều khiển đường xuống: F-DPCH

9.3.9. Báo hiệu điều khiển đường lên: HS-DPCCH.
3/30
Tổng quan về HSDPA


HSPA (High Speed
Packet Access) là kết
hơpcủa:
- HSDPA (High Speed
Downlink Packet Access:
truy nhập gói tốc độ cao
đường xuống) hỗ trợ tốc
độ đỉnh R6 14,4 Mbps
(tốc độ trung bình vào
khoảng 2-3Mbps)
- HSUPA (High Speed
Uplink Packet Access:
truy nhập gói tốc độcao
đường lên) hỗ trợ tốc độ
đỉnh R6 5,7 Mbps (tốc độ
trung bình vào khoảng
1Mbps)
4/30
Truyền dẫn kênh chia sẻ HS-DSCH:

HS-DSCH là kênh
chia sẻ tốc độ cao
đường xuống.

Chia sẻ ở đây là
việc phân phối tài
nguyên của hệ
thống một cách linh
động giữa các
người dùng


Tài nguyên của hệ
thống gồm; Tài
nguyên Mã, khe
thời gian và công
suất
5/30
Lập lịch phụ thuộc kênh:

Nguyên tắc lập lịch: Người sử dụng có đường truyền tốt
nhất được phân bổ toàn bộ tài nguyên để có thể truyền dẫn
tốc độ cao nhất, tuy nhiên cần đảm bảo tính công bằng có
nghĩa là nếu xét thấy lưu lượng của người này vượt ngưỡng
thì tài nguyên vô tuyến được rành cho người có đường
truyền tốt thứ 2… trong HSDPA tài nguyên là khe thời gian
TTI 2ms và mã SF =16
.
6/30
Điều khiển tốc độ và Đ/chế bậc
cao

HSDPA sử dụng hai sơ đồ điều chế: QPSK và 16 QAM, trong đó
QPSK cho phép truyền 2 bit trên một ký hiệu còn sơ đồ điều chế
bậc cao 16QAM cho phép truyền 4 bit trên một ký hiệu

HSDPA sử dụng mã hóa kênh turbo để sửa lỗi, trong đó cứ một bit
thông tin được truyền thì có hai bit dư đi kèm để sửa lỗi và tỷ lệ cực
đại là r=1/3

HSDPA hỗ trợ truyền dẫn thích ứng theo tình trạng kênh bằng các

thay đổi sơ đồ truyền dẫn hay còn gọi là AMC (Adaptive Modulation
and Coding: mã hóa và điều chế thích ứng):

Nếu đường truyền dẫn tốt sơ đồ điều ché 16QAM và tỉ lệ mã r
<1/3 được chọn để truyền dẫn tốc độ số liệu cao

Nếu đường truyền dẫn xấu sơ đồ điều chế QPSK và tỉ lệ mã
r=1/3 được chọn để truyền dẫn tốc độ số liệu thấp hơn nhưng
đảm bảo chất lượng.
7/30
ARQ lai với kết hợp mềm:

UE tự động yêu cầu phát lại bản tin lỗi

Thực hiện kết hợp mềm bản tin lỗi được lưu trong bộ
nhớ đệm với bản tin được phát lại để xử lý lỗi

Tồn tại hai phương pháp kết hợp mềm:
•
Săn bắt (Chase): toàn bộ bản tin bao gồm các bit thông tin và
các bit dư để sửa lỗi đều đươc phát
•
Phần dư tăng (Incremental Redundance: phần dư tăng): lần phát
đầu chỉ các bit thông tin và một phần các bit dư sử lỗi được phát;
lần phát lại chỉ các bit dư chưa được phát trong các lần trước là
được phát. Phương pháp này tiết kiệm dung lượng đường
truyền.
8/30
Chi tiết của HSDPA

9/30
Cấu trúc kênh HSDPA
Cấu trúc kênh HSDPA (tiếp)

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 15 SF16 (tương ứng với tốc độ đỉnh khi điều chế
16 QAM và tỷ lệ mã 1/1 là14,4Mbps). 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-SCCH (High Speed-Shared Control Channel) sử dụng hệ số
trải phổ128 và có cấu trúc thời gian dựa trên một khung con có độ
dài 2ms bằng độ dài cuả HS-DSCH. Các thông tin sau đây đựơc
mang trên HS-SCCH:
- Số mã định kênh,
- Sơ đồ điều chế,
- Kích thước khối truyền tải,
- Gói được phát là gói mới hay phát lại,
- Phiên bản dư,
- Phiên bản chùm tín hiệu.
10/30
Cấu trúc kênh HSDPA (tiếp)

Khi HSDPA hoạt động trong chế độ ghép theo thời gian, chỉ cần lập
cấu hình một HS-SCCH, nhưng khi 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 đựơc 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:

Thông tin phảnhồi (CQI: Channel Quality Indicator: chỉ thị chất lượng kênh) để
báo cho bộ lập lịch nút B về tôc độ số liệu mà UE mong muốn

ACK/NAK (công nhận và phủ nhận) cho HARQ

DPCCH (Dedicated Physical Control Channel) đi cùng với HS-
DPCCH đường lên chưá các thông tin điều khiển cho kênh DPCH.

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
11/30
Sự xử lý lớp MAC-hs và lớp vật lý

MAC-hs là một lớp con mới được
đặt trong nút B chịu trách nhiệm
lập lịnh HS-DSCH, điều khiển tốc
độ và các giao thức ARQ lai.

Dữ liệu ở dạng một khối vận tải
với kích thước động, đi từ MAC-hs
qua kênh vận tải HS-DSCH đến xử
lý lớp vật lý HS-DSCH


Việc xáo trộn bít và bố trí lại chòm
sao được sử dụng trong trường
hợp điều chế 16QAM.
12/30
Lập lịch:

Nguyên tắc cơ bản của
HSDPA là sử dụng lập lịch
phụ thuộc kênh

Bộ lập lịch tận dụng sự biến
đổi kênh giữa người dùng
và lập lịnh truyền phù hợp
tới 1 người dùng

Chiến lược lập lịch có hiệu
quả khi biết thông tin về:

Phản hồi chất lượng CQI

khả năng của UE

Khả dụng tài nguyên

Trạng thái bộ đệm

QoS và mức ưu tiên.
13/30
Điều khiển tốc độ


Điều khiển tốc độ là
chỉnh tốc độ dữ liệu để
phù hợp với các điều
kiện vô tuyến tức thời

Tốc độ dữ liệu được
điều chỉnh bằng việc
thay đổi sơ đồ điều chế
và tốc độ mã hóa kênh.

Số bít đã mã hóa sau
phối hợp tốc độ được
xác định bằng sơ đồ
điều chế và số các mã
phân kênh

Số bít thông tin trước
khi mã được xác định
bằng kích thước khối
vận tải.
14/30
ARQ lai kết hợp mềm:

MAC-hs được đặt
trong node B nên
khối vận tải bị lỗi có
thể truyền lại nhanh
chóng vì:
+ Không cần báo hiệu
giữ node B và RNC

để phát lại HARQ
+ HARQ HSDPA cho
phép báo cáo tình
trạng thường xuyên
về các khối dữ liệu bị
lỗi vì thế có thể giảm
thời gian trễ.
15/30
Luồng dữ liệu

Hình bên minh họa hoạt động
việc xử lý một luộng dữ liệu

Một dịch vụ dựa trên IP được
giả định: gói giữ liệu IP sẽ
được nén mào đầu qua giao
diện PDCP từ 40bytes xuống 2
or 3bytes

Các gói tin được chia nhỏ hơn
ở RLC thường gồm 40bytes

Lớp MAC-d thực hiện thêm
4bits mào đầu

Tại lớp MAC-hs được bổ xung
mào đầu thường là 21 bit để
tạo ra khối vận tải ánh xạ lên
kênh HS-DPSCH
16/30

Điều khiển tài nguyên đối với
HS-DSCH

Với HSDPA việc điều khiển tài
nguyên được thực hiện bởi
node B và RNC

Nút B cung cấp các phép đo
sóng mang phục vụ cho RNC
điều khiển việc gia nhập và
công suất

RNC điều khiển gia nhập (nếu
có đủ công suất phát trong
nút B thì người dùng mới
được ra nhập)

RNC giới hạn công suất cực
đại của mỗi tế bào để xử lý
nhiêu giữa các tế bào

RNC báo hiệu tốc độ bít đảm
bảo cho MAC-hs
17/30
Tính di động

Trong HSDPA tính di
động thể hiện ở sự
chuyển giao cứng, có
các loại chuyển giao

sau:

Chuyển giao trong cùng 1
RNC

Chuyển giao giữa các
RNC

Chuyển giao từ kênh HS-
DSCH sang kênh DCH

Sự chuyển giao được
thực hiện bởi các phép
đo và được điều khiển
bởi RNC
18/30
Các loại UE

Các UE được phân loại dựa trên 3 khả năng sau:

Khả năng giải trải phổ (giải cực đại được các mã HS-PDSCH)

Bộ nhớ đệm mềm (dùng bởi chức năng ARQ lai thực hiện
được nhiều quá trình lai)

Bộ giải mã Turbo (số lượng các bít kênh vận tải cực đại có thể
thu được trong 1 TTI HS-DSCH và khoảng thời gian cực tiểu
giữa các TTI tốc độ xử lý của UE)
19/30
9.3 Nghiên cứu chi tiết HSDPA

9.3.1. ARQ lai: Xử lý lớp vật lý

ARQ lai hoạt động
trên một khối vận tải.

Độ dư tăng dần là sơ
đồ kết hợp mềm
ARQ lai cơ bản, có
chất lượng tốt hơn
nhưng có yêu cầu
cao hơn cho việc
đệm mềm trong UE.

Giải quyết vấn đề
này, đối với HSDPA
sử dụng phối hợp tốc
độ hai giai đoạn.
20/30
9.3.2 Xen kẽ và bố trí chòm sao

Đối với 16 QAM, hai
trong bốn bit được
mang bởi mỗi symbol
điều chế sẽ tin cậy
hơn tại máy thu.

Đối với QPSK, các bit
mang tin đưa vào bộ
xen kẽ trên, bit kiểm
tra đưa vào bên dưới.


16 QAM sử dụng
chung với ARQ lai tạo
ra độ tin cậy của các
bit.
21/30
9.3.3 ARQ hỗn hợp: hoạt động giao thức

Mỗi thực thể ARQ lai hỗ trợ lên tới 8 quá trình ARQ lai dừng
và đợi, cho phép truyền liên tục đến 1 UE.

Quá trình ARQ lai nào dùng cho truyền dẫn hiện tại được
điều khiển bởi bộ lập lịch và được báo hiệu rõ ràng tới UE.

Các lỗi trong báo hiệu trạng thái ACK/NAK sẽ làm giảm
thông lượng hoặc mất dữ liệu.
22/30
9.3.4 Phân phát theo thứ tự

Được thực hiện ở bên
trên quá trình ARQ lai và
hàng chờ sắp xếp lại
trong UE MAC-hs.

Nhận dạng hàng chờ sắp
xếp lại (hình trên).
Hàng chờ ưu tiên trong MAC-hs Nút B (trái)
và hàng chờ sắp xếp lại trong MAC-hs UE (phải)
23/30
9.3.5 Mào đầu MAC-hs


Bao gồm:
-
Nhận dạng hàng chờ
sắp xếp lại.
- Số thứ tự truyền TSN
- Số lượng và kích thước
các PDU MAC-hs

Tải trọng MAC-hs gồm
có một hoặc vài PDU
MAC-hs.
Cấu trúc của mào đầu MAC-hs
24/30
9.3.6 CQI và các cách thức khác để ước
lượng chất lượng đường xuống

CQI:
-
CQI chỉ ra tốc độ dữ liệu
được hỗ trợ bởi các trạng
thái kênh hiện tại.
-
Cơ sở là các phép đo trên
tín hiệu dẫn đường
chung.

Ước lượng chất lượng
đường xuống:
-

Thước đo tương đối:
Công suất phát của
DPCH
- Thước đo tuyệt đối: Các
báo cáo UE.
25/30