SCHEDULING VÀ THÍCH ỨNG ĐƯỜNG TRUYỀN TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG LTE

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
---------------------------------------

BÙI VĂN GIANG

SCHEDULING VÀ THÍCH ỨNG ĐƯỜNG TRUYỀN
TRONG THƠNG TIN DI ĐỘNG LTE

Chun ngành: Kỹ thuật Viễn thơng
Mã số: 60.52.02.08

TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI -2014


Luận văn được hồn thành tại:
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN PHẠM ANH DŨNG

Phản biện 1: TS. Dư Đình Viên
Phản biện 2: TS. Đỗ Quốc Trinh

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn
thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thơng.
Vào lúc:

14 giờ 50 ngày 9 tháng 8 năm 2014

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện của Học viện Cơng nghệ Bưu chính Viễn
thơng


1
MỞ ĐẦU.
Một trong những đặc tính quan trọng của thơng tin vô tuyến di
động là sự thay đổi nhanh và lớn của các điều kiện kênh tức thời. Có
một vài nguyên nhân gây lên sự thay đổi này, phading chọn lọc tần số
dẫn đến các thay đổi nhanh và ngẫu nhiên đối với suy hao đường
truyền, phading che tối và tổn hao đường truyền phụ thuộc khoảng
cách cũng ảnh hưởng đáng kể lên cường độ tín hiệu, nhiễu tại máy
thu do truyền dẫn từ các ô khác nhau và các đầu cuối di động cũng
ảnh hưởng lên nhiễu. Lập biểu và tương thích đường truyền trong
thơng tin di động giải quết các vấn đề chia sẻ tài nguyên vô tuyến
giữa các người sử dụng khác nhau trong hệ thống để đạt được hiệu
xuât sử dụng tài nguyên là cao nhất, tức là giảm lượng tài ngun cho
một người vì đó cho phép nhiều người sử dụng hơn trong một hệ
thông mà vẫn đảm bảo yêu cầu chât lượng dịch vụ. LTE (Long Term
Evolution) là một hệ thống tiếp theo của 3G với mục đích nhằm nâng
cao tốc độ dữ liệu, chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service), giảm
giá thành cho người sử dụng và khai thác với hệ thống 3G hiện nay,
trong luận văn này tập trung trình bày về quản lý tài nguyên vô tuyến
RRM(Radio Resource Management), đặc tính PC(Power Control),
thích ứng băng thơng ATB (Adaptive Transmission Bandwidth) và
lập lịch gói tin PS(Packet scheduler).
Nội dung luận văn bao gồm:
Chương 1:Tổng quát về scheduling và thích ứng đường truyền
đối với LTE
Chương 2:Quản lý nguồn vô tuyến đường lên trong LTE

Chương 3:Lập biểu đường xuống động, thích ứng đường truyền
và HARQ đường xuống.
Trong quá trình làm luận văn, do gặp nhiều khó khăn và hạn chế
về mặt kiến thức nên khơng tránh khỏi thiếu sót. Em xin chân thành
cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng người đã giúp em hoàn thành luận văn này.


2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUÁT VỀ SCHEDULING VÀ THÍCH
ỨNG ĐƢỜNG TRUYỀN ĐỐI VỚI LTE
1.1 Mở đầu.
Theo thống kê số lượng thuê bao di động tới đầu năm 2014 đã
vượt qua mức 6,5 tỷ thuê bao. Điện thoại di động từ một thiết bị khan
hiếm đã trở thành một thiết bị không thể thiếu trong cuộc sống hàng
ngày của chúng ta và có một vai trị quan trọng trong đời sống xã hội
ngày nay .Với sự phát triển của thiết bị di động, dịch vụ internet và
lượng lớn thông tin đã chuyển từ dịch vụ âm thanh sang loại hình
dịch vụ dữ liệu. Hơn nữa điểm đặc biệt của di động và internet trên
thế giới đưa đến một quan niệm về dịch vụ mà quan trọng nhất là đặc
quyền của người sử dụng thiết bị di động.
Hệ thống di động đầu tiên trên thế giới là hệ thống 1G (First
Generation) sử dụng kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu tương tự, truyển tải
chủ yếu là tín hiệu thoại thơng qua kênh vơ tuyến. Hệ thống này kéo
dài trong những năm 1970-1980, điểm đặc biệt là băng thông hẹp
trên cơ sở của băng thông truyền dẫn. Hệ thống di động 1G sử dụng
tính năng thích ứng đường truyền LA (Link Adaptation) cơ bản như
là sơ đồ giải điều chế cố định, điều chỉnh công suất vòng mở,…Đa
truy nhập là cơ sở của FDMA (Frequency Division Multiple Access),
ở đây người dùng sử dụng những băng tần truyền dẫn khác nhau,
truyền dẫn băng thông hẹp với tốc tương thích đường truyền 2kpbs.

Hệ thống 2G(Second Generation) được biết đến như là một hệ
thống thơng tin tồn cầu như là GSM, IS-54, IS-95, mở ra một kỷ
nguyên của thông tin số. GSM là chuẩn được sử dụng nhiều nhất
trong tồn bộ tiêu chuẩn về di động khơng dây. GSM sử dụng kết
phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số và thời gian (FDMA:
Frequency Division Multiple Access: Đa truy nhập phân chia theo
tần số và TDMA: Time Division Multiple Access: Đa truy nhập phân
chia theo thời gian) để dễ dàng cho đa truy nhập. Các khung thời gian
trong kỹ thuật TDMA là không được phủ nhau giữa các người sử
dụng. Phát triển của thích ứng đường truyền LA, GSM là sử dụng kỹ
thuật mã hóa kênh truyền, nó được kết với mã nguồn để cải thiện lưu
lượng cell. Trong hệ thống GSM sử dụng phương pháp chuyển mạch
kênh, sử dụng băng thông hẹp trong truyền dẫn thông tin độ rộng


3
băng thông 200Khz. Hệ thống 2G được đưa ra vào những năm 19801990.
Đặc trưng của mạng vô tuyến đa truy nhập phân chia theo mã
băng rộng WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)
được đưa ra bằng 3GPP(3rd Generation Partnership Project: dự án đối
tác thế hệ thứ 3). Hệ thống WCDMA được đưa ra vào năm 2002 và
nó được xếp vào hệ thống băng rộng với băng thông khoảng 5Mhz,
tốc độ dữ liệu là 2Mb/s, 384Mb/s, 144Mb/s. WCDMA sử dụng kỹ
thuật tương thích truyền dẫn như mã hóa kênh truyền, thay đổi độ
rộng trải phổ, điều khiển cơng suất vịng lặp kín. Đưa chuyển mạch
gói(Packet Switched) PS vào trong WCDMA là để hỗ trợ trong q
trình chuyển mạch gói. Chức năng của PS(Packet Switched) là phân
phối mã và nguồn công suất giữa dịch vụ chuyển mạch kênh và
chuyển mạch gói.
WCDMA cải tiến được đưa ra bằng phương pháp truy nhập gói

tốc độ cao HSPA(Hight-Speed Packet Acess: truy nhập gói tốc độ
cao), nó được biết tới như một hệ thống 3.5G và bao gồm HSDPA và
HSUPA(Hight- Speed Downlink Packet Access: truy nhập gói đường
xuống tốc độ cao và Hight Speed Uplink Packet Acess: truy nhập gói
đường lên tốc độ cao). Tốc độ dữ liệu cao nhất của HSDPA có thể có
được 10Mbps, trong khi đó tốc độ dữ liệu HSUPA mong muốn đạt
được trong khoảng 3-4Mbps. Thích ứng đường truyền LA đã được
nâng cao lên nhờ cải thiện chức năng hỗ trợ như AMC (Adaptive
Modulation and Codings: điều chế và mã hóa kênh thích ứng) và
HARQ( Hibird Automatic Repeat Request). Lập lịch gói tin
PS(Packet Scheluing) có một vai trị quan trọng trong HSPA, nó
khơng thể thiếu được trên kênh truyền vô tuyến và các trạm cơ sở.
Nó có thể hoạt động với tốc độ cao, việc lựa chọn lập lich đường
xuống HSDPA có thể chỉ trong 2ms. Lập lịch gói tín PS và thích ứng
đường truyền LA không thể thiếu được trong trạm BTS cơ sở, nó có
ảnh hưởng rất lớn tới việc phân bổ tài nguyên vô tuyến.


4

Hình 1.1: Minh họa sự phát triển thơng tin di động
Thế hệ tiếp theo của hệ thống vơ tuyến có mong muốn là được hỗ
trợ bởi băng thông rộng bằng việc áp dụng truyền thông đa phương
tiện tốc dộ dữ liệu cao, có độ trễ thấp và tính tin cậy thơng tin cao. Để
duy trì sự hoạt động tính cạnh tranh 3GPP trong tương lai, cần thiết
đưa ra một tiêu chí nghiên cứu mới dựa trên cơ sở 3G và HSPA và
được phát triển thành E-UTRA( Evolved Universal Terrestiral Radio
Access:truy nhập vơ tuyến mặt đất tồn cầu phát triển ) và EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network: mạng
truy nhập vô tuyến mặt đất tồn cầu phát triển). Mục đích trong tiêu
chí nghiên cứu là đưa ra một giải pháp lâu dài cho thông tin di động.

Hệ thống di động LTE (Long Term Evolution: tiến hóa dài hạn)(
bao gồm E-UTRA và E-UTRAN). Mục đích của LTE nâng cao tốc
độ dữ liệu, 100Mbps đối với đường lên và 50 Mbps đối với đường
xuống, nâng cao cơng xuất và vùng phủ sóng của hệ thống, giảm giá
thành hoạt động, hỗ trợ nhiều anten, nâng cao hiệu quả truyền dẫn
gói dữ liệu, băng thơng làm việc linh hoạt. LTE được biết đến như
một hệ thống 3.9G, nó chỉ hỗ trợ truyền dẫn gói dữ liệu. Trong LTE
yêu cầu chức năng thích ứng đường truyền LA và lập lịch gói tin PS
cao hơn so với HSPA. Trong luận văn này tập trung nghiên cứu lập
lịch gói tin PS và thích ứng đường truyền LA trong thông tin di động
LTE.


5

1.2 Tổng quát về UTRAN LTE
1.2.1 Giới thiệu về UTRAN LTE
UTRAN LTE (Universal Terrestrial Radio Access Network Long
Term Evolution: mạng truy nhập vơ tuyến mặt đất tồn cầu phát triển
) đã được bắt đầu phát triển từ 3GPP với mục đích nâng cao cơng
nghệ để có thể cạnh tranh lâu dài hơn trong tương lai bằng việc đáp
ứng nhu cầu dịch vụ ngày càng tăng và giảm giá thành hơn so với
HSPA. So với HSPA số lượng nút giữa dao diện không gian và
đường mạng sẽ giảm đi và giảm thời gian thiết lập cuộc gọi. Điểm
đặc biệt trong LTE là băng thông rộng và độ rộng băng thông được
linh hoạt, tại cùng một thời điểm có thể hộ trợ nhiều băng truyền dẫn
khác nhau. Tiêu chí trong LTE có những điểm chính sau.
 Tốc độ dữ liệu cao nhất đối với đường xuống là 100Mbps và
50 Mbps đối với đường lên ( băng thông là 20Mhz).
 Nâng cao lưu lượng người dùng tăng lên từ 2-3 lần trong

đường lên và 3-4 lần đối với đường xuống , thông qua
HSDPA –R6
 Nâng cao tốc độ độ bít ở biên các cell lên 2 – 3 lần, mà
không thay đổi khoảng cách.
 Giảm độ trễ điều khiển và giảm độ trễ người sử dụng ( trễ
khoảng 10ms )
 Có thể mở rộng băng thông lên tới 20Mhz, hoạt động băng
thông linh hoạt: 1.25,2.5, 5, 10, 15 và 20Mhz
 Tăng cường hỗ trợ cho dịch vụ đầu cuối QoS.
 Cải thiện hỗ trợ cho tính di động, thiết bị đầu cuối di chuyển
với vận tốc lên tới 350 km/h hoặc 500 km/h vẫn có thể được
hỗ trợ phụ thuộc vào băng tần
 Giảm giá thành cho quá trình vận hành và người sử dụng
Trong LTE hỗ trợ chuyển mạch gói, do đó mục tiêu đưa ra ở đây là
tối ưu hóa gói dữ liệu cơ sở trên hệ thống truy nhập vô tuyến với tốc
độ dữ liệu cao và độ trễ thấp. Ví dụ dịch vụ truyền hình quảng bá HD
(HDVT: Hight Definition Television), nhu cầu xem phim, chơi
game, và VoIP(Voice Over Internet Protocol: truyền giọng nói qua
giao thức IP).


6

1.2.2 Giao diện vô tuyến trong LTE
1.2.2.1 Kỹ thuật truyền dẫn đƣờng xuống OFDM
1.2.2.2 Sơ dồ truy nhập đƣờng lên SC-FDMA
1.2.3 Quản lý tài nguyên vô tuyến trong LTE
1.3 Khái qt về lập lịch gói tin và thích ứng đƣờng truyền
1.4 Kết Luận.
Trong phần này chúng ta đã giới thiệu tổng qt về UTRANLTE, nó được nâng cấp từ cơng nghệ 3GPP với mục đích để có thể

canh tranh với các công nghệ khác về đường dài. Số lượng nút và
tuyến đường truyền được giảm đi, cũng như đồng thời giảm được
thời gian thiết lập cuộc gọi.
Trình bày giao diện vô tuyến trong LTE là công nghệ OFDM là
sử dụng các sóng vơ tuyến có độ lớn bằng nhau song song và trực
giao với nhau. Trong trường hợp truy nhập đa miền tần số sóng mang
tín hiệu(SC-FDMA) đã lựa chọn cho truyền dẫn đường lên.
Lập lịch gói tin đang được nghiên cứu tìm hiểu cho truy nhập
phân chia theo mã CDMA và cho HSPA. Trong LTE đưa ra lựa trọn
truyền dẫn dữ liệu, lập lịch gói tin sử dụng mã khóa trong tồn bộ hệ
thống. Điểm quan trọng của lập lịch gói tin trong LTE là lựa chọn kỹ
thuật lập lịch gói tin cần cung cấp dịch vụ mà tồn tại trong độ rộng
tốc độ dữ liệu, độ trễ và độ tin cậy thiết bị.
CHƢƠNG 2. QUẢN LÝ NGUỒN VÔ TUYẾN ĐƢỜNG LÊN
TRONG LTE
2.1 Mở đầu
Trong chương này sẽ trình tổng quát về kiến trúc LTE và đặc tính
đường lên trong RRM( radio resource managements:quản lý tài
nguyên vô tuyến).Trong phần này ta tìm hiểu về các vấn đề sau: thiết
lập thông số QoS, khái quát về kênh vật lý và kênh truyền dẫn, đặc
tính RRM, nhận biết về kênh truyền và chất lượng kênh truyền,
HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest), mô tả khái quát về đặc
tính LA(Link Adaption:thích ứng đường truyền).


7

2.2 Tóm tắt QoS và thơng số liên quan
2.3 Kênh truyền tải và kênh vật lý, tƣơng tác giao thức eNodeB
và UE

Hình 2.2 minh họa tương tác giữa các lớp giao thức của eNodeB
và UE. Trong đó tập trung lên lớp PHY (Physical: vật lý) và MAC
(Medium Access Control: điều khiển truy nhập môi trường) trong
ngăn xếp giao thức mặt phẳng người sử dụng của E-UTRAN. Lớp
PHY thực hiện các chức năng chính sau:
 Mã hóa/giải mã FEC (Forward Error Correction: hiệu chỉnh
lỗi trước). Để đảm bảo tính bền vững đối với kênh phađinh
bằng cách thực hiện mã hoá kênh trên cơ sở đưa thêm các bit
dư để sửa lỗi. Mã hóa kênh số liệu được thực hiện trên cơ sở
mã hóa turbo trong phát hành UTRAN R6
 Mã hóa/giải phát hiện lỗi dựa trên kỹ thuật CRC (Cyclic
Redundance Check:kiểm tra vòng dư)
 Hỗ trợ HARQ với kết hợp mềm
 Điều chế và giải điều chế
 Ước tính CSI (Channel State Infornation: thông tin trạng thái
kênh) hay CQI (Channel Quality Information: thông tin chất
lượng kênh) cho các các lớp cao hơn.

Hình 2.2: Tƣơng tác giữa các lớp giao thức của eNodeB và UE
(tập trung lên các lớp PHY và MAC)


8

Hình 2.3: Cấu trúc khung chế độ E-UTRA FDD
Lớp con RLC (Radio Link Control: điều khiển liên kết vô tuyến)
trong L2 thực hiện phân đoạn và tái hợp các PDU (Packet Data Unit:
đơn vị số liệu gói) cho lớp cao hơn cũng như phát lại để cải thiện độ
tin cậy liên kết vơ tuyến (trong chế độ có cơng nhận). Lớp con MAC
trong L2 chịu trách nhiệm lập biểu gói, LA (Link Adaptation: thích

ứng đường truyền và HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request: yêu
cầu phát lại tự động).
BCH (Broadcast Channel: kênh quảng bá), DL-SCH (Downlink
Shared Channel: kênh chia sẻ đường xuống, PCH (Paging Channel:
kênh tìm gọi) và MCH (Multicast Channel: kênh đa phương). Các
kênh vật lý bao gồm: PDSCH (Physical Downlink Shared Channel:
kênh chia sẻ đường xuống vật lý), PBCH (Physical Broadcast
Channel: kênh quảng bá vật lý), PMCH (Physical Multicast Channel:
kênh đa phương vật lý), PCFICH (Physical Control Format Indicator
Channel: kênh chỉ thị khuôn dạng điều khiển vật lý), PDCCH
(Physical Downlink Control Channel: kênh đều khiển đường xuống
vật lý, PHICH (Physical Hybrid ARQ Indicator Channel: kênh chỉ thị
HARQ vât lý.


9

.
Hình 2.4:Chuyển đổi giữa các kênh truyền tải đƣờng xuống và
các kênh vật
lý đƣờng xuống.

Hình 2.5:Chuyển đổi giữa các kênh truyền tải đƣờng lên và các
kênh vật lý
đƣờng lên
UL-SCH; Uplink Shared Channel: kênh chia sẻ đường lên) và
RACH (Random Access Channel:kênh truy nhập ngẫu
nhiên).PUSCH (Physical Uplink Shared Channel:kênh chia sẻ đường
lên vật lý), PUCCH (Physical Uplink Control Channel: kênh điều
khiển đường lên vật lý) và PRACH (Physical Radom Access

Channel: kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý). Chuyển đổi giữa các
kênh truyền tải và các kênh vật lý được trình bày trên hình 2.5.
2.4 Lập lịch gói tin
2.5 HARQ đƣờng lên
2.6 Điều khiển AC(Admission Control)
2.7 Thích ứng đƣờng truyền đƣờng lên
2.7.1 Mở đầu
2.7.2 Thích ứng điều chế và mã(AMC)
Thích ứng đường truyền vịng ngồi OLLA


10
Như đã nói ở trên, AMC có hai nhiệm vụ chính: (1) cung cấp liên
kết giữa bộ lập biểu gói và bộ quản lý thông tin trạng thái kênh, (2)
chọn lựa MCS phù hợp nhất cho truyền dẫn trên băng được lên được
chọn bởi bộ lập biểu gói. Để thực hiện các nhiệm vụ này, chức năng
AMC cần chuyển thông tin trạng thái kênh thành SINR hay MSC.
Mục đích chính của OLLA là bù trừ các sai lỗi hệ thống trong thông
tin trạng thái kênh tại đầu ra của bộ quản lý thông tin trạng thái kênh
để bộ lập biểu gói và AMC có thể làm việc đúng.
Cơ chế thích ứng đường truyền dựa trên AMC có thể bị các sai lỗi
khác nhau như:
 Sai lỗi khi kết hợp với lập biểu nhận thức kênh do xu hướng
lập biểu lên các PRB có các sai lỗi đo dương
 Sai lỗi do dựa khác nhau giữa các lần đo CSI (SINR được
ước tính dựa trên đocừơng độ SRS). Và các SINR thực tế
trên kênh số liệu. Lý do sai lỗi như sau:
- Sai lỗi đo CSI
- Cách tính CSI và SINR khác nhau
 Mật độ phổ công suất (PSD: Power Spectral Density) khác

nhau được sử dụng cho SRS và cho truyền dẫn PUSCH)
 Mức nhiễu trung bình trê kênh thăm dị và kênh PUSCH
khác nhau
Để duy trì BLER tại lần phát đầu gần nhất với BLER đích, cần có
một giải thuật dịch (điều chỉnh) các kế quả đo CSI như trên hình 2. 8
đối với người sử dụng I và băng thông BW. Giá trị dịch O(i) được
điều chỉnh theo quy tắc giống như điều khiển cơng suất vịng ngồi
trong WCDMA.
1. Nếu lần truyền thứ nhất trên kênh PUSCH được thu đúng,
O(i) được giảm một lượng OD  S .BLERT .
2. Nếu một lần truyền thứ nhất trên PUSCH bị thu sai, O(i )
tăng lên một lượng OU  S .(1  BLERT ) .
Trong đó S là kích thước và BLERT là BLER mà giải thuật sẽ hội tụ
đến nếu O(i ) thỏa mãn điều kiện Omin  O(i )  Omax .
Tương tác OLLA và AMC được trình bày trên hình 2.9.


11
Cơng thức cho BLERT: BLERT 

OD
OD  OU

.

Hình 2.9. Tƣơng tác giữa OLLA và AMC
OLLA: Outer loop link adaption: BLER: Block Error Rate: tỷ lệ lỗi
khối, CRC: cyclic redundance check: kiểm tra vòng dự, AMC:
Adaption modulation and coding : điều chế và mã hóa kênh thích
ứng.CSI: channel State information: thơng tin trạng thái kênh, SRS:

Sounding Reference signal: tín hiệu tham chuẩn thăm dò, MCS:
modulation and coding scheme: sơ đồ điều chế và mã hóa, i: truyền
dẫn. i, bw: băng thơng cho truyền dẫn i.
Bảng 1.1 Liệt kê các giá trị đƣợc thiết lập cho cácthơng số OLLA
Thơng số
Giá trị
BLERT
30%
Kích thước bước (S)
0.5dB
Dịch tối thiểu (Omin)
-4dB
Dịch cực đại(Oax)
4dB


12

2.7.3 Băng thơng truyền dẫn thích ứng
2.7.4 Điều khiển cơng suất đƣờng lên
2.7.4.1 Cơng thức tính tốn
2.7.4.2 Điều khiển cơng suất vịng hở
2.7.4.3 Điều khiển cơng suất vịng kín (CLPC) đƣờng lên
2.7.5 Thơng tin trạng thái kênh, các tín hiệu tham chuẩn thăm
dị (SRS)
CSI (Channel State Information: thơng tin trạng thái kênh) đường
lên có thể được mơ tả như là kết quả đo SINR tại SRS (Sounding
Reference Signal: tín hiệu tham chuẩn thăm dò) . Các kết quả đo
được sử dụng để hiểu biết kênh và thực hiện AMC nhanh cũng như
FDPS (lập biểu gói miền tần số). SRS được phát trên một đoạn hay

trên tồn bộ băng thơng lập biểu. Các người sử dụng trong cùng một
ơ có thể phát trên cùng một băng thông mà không gây nhiễu cho
nhau nhờ tính trực giao được đảm bảo bởi các chuỗi CAZAC
(Constant Amplitude Zero AutoCorrection) và truyền dẫn đồng
bộ đường lên.
Thực tế, tồn tại quy định về số người sử dụng trong một ơ có thể
đồng thời thăm dị cùng một băng thông mà không gây nhiễu
cho nhau. PSD (Power Spectral Density: mật độ phổ công suất)
trên kênh hoa tiêu cũng giống như PSD được sử dụng trên kênh số
liệu. Khả năng công suất của UE thường áp đặt hạn chế đối lên băng
thơng thăm dị hay lên mức chính xác của các kết quả đo SINR tương
ứng.
Tuy nhiên các giới hạn công suất đối với SRS không đựơc xét
tới, nghĩa là người sử dụng ln phát SRS trên tồn bộ băng thông
lập biểu với cùng một PSD (mật độ phổ công suất) được sử dụng
trên kênh số liệu thậm chí điều này có thể vi phạm các quy
định giới hạn cơng suất. Ngồi ra ta giả thiết rằng CSI có tại từng TTI
của eNodeB trên tồn bộ băng thơng lập biểu đối với tất cả các người
sử dụng trong ô với với độ phân giải (tính hạt của CSI) cho trước
trong miền tần số. Cuối cùng do lập biểu động và tính chất thay đổi
của điều kiện nhiễu tức thời trên đường lên, thành phần nhiễu được
lấy trung bình trên một cửa sổ thời gian nhất định. Điều này có lợi


13
đối với ước tính kênh và nhờ thế cải thiện thơng lượng ơ trung bình
cũng như thơng lượng người sử dụng.
CSI cho người dùng i trên PRB r tại thời gian tức thời t
phương trình như sau.

Hình 2.14: Tín hiệu trao đổi giữa UE và eNode-B


 ( r ,t )
 S m (i, r ', t )

 .10 10
r 'R
CSI (i, r , t )   
( I m (b(i ), r ', t )  N PRB ) 
m 1  

 r 'R

M

(2.10)

Ở đây



M là số lượng anten nhận tại eNode-B.
R là tập các PRB được thăm dò đồng thời mà PRB r trực
thuộc. Số PRB được thăm dò đồng thời phụ thuộc vào
phân giải CSI tương ứng với kích thước R



S m (i, r ' , t ) là công suất SRS đã nhận từ người dùng i tại

thời điểm tức thời t trên PRBr và tại anten m
b(i ) là eNode-B phục vụ người dùng i




I m (b(i), r , , t ) công suất nhiễu trung bình e-Node b được
tính tốn tại thời điểm t trên PRBr và anten m




NPRB là tạp âm nhiệt trên băng thông của một PRB.
 (r , t ) là biến ngẫu nhiên phân bố Gauss trung bình
khơng với lệch chuẩn  CSI được đưa ra để mơ hình


14
cho các sai số đo. Các biến ngẫu nhiên  (r , t ) và

 (r , t  m) là không tương quan đối với m  0 .
Tương tự các biến ngẫu nhiên  (r , t ) và  (r  s, t )
là không tương quan đối với s  0
Thành phần nhiễu I m (b(i ), r ', t ) được tính tốn thơng qua hàm mũ
như: I m (b(i ), r ', t )  .I m (b, r ', t )  (1   ).I m (b, r ', t  1) .
 là điều khiển chu kỳ trung bình của nhiễu người dùng trong phép
đo CSI.
Bảng 2.2: Giả thuyết về lƣu lƣợng ngƣời dùng
Thông số
Thiết lập

Phân giải tần số SCI.
2PRBs.
Trễ CSI
0ms
100ms(0.01)
Lọc độ dài: 
1dB.
Std Lỗi CSI (  )
CSI

SINR tại eNodeB đối với người sử dụng u tại thời điểm t được tính
theo các thơng số bảng 2 như sau:



 S m (i, r ', t )


r 'R
(2.11)
SINR(i, t )   
m

m 1   ( I (b(i ), r ', t )  N PRB ) 
 r 'R

Khái niệm thăm dò đường lên quyết định “khi nào và bằng cách nào”
phát một tín hiệu SRS đường lên. Vì thế, khái niệm thăm dị và các
thơng số thăm dị có ảnh hưởng đáng kể lên độ chính xác của các
kết quả đo SRS, lên hiệu năng thích ứng đường truyền và lập biểu

gói. Từ góc độ RRM, các thơng số thăm dị quan trọng là:
 Băng thơng SRS: chỉ thị băng thông truyền dẫn của
SRS đường lên. Băng thông SRS được thông báo bán cố
định thông qua RRC
 Chu kỳ SRS và dịch thời gian: chỉ thị số modul SFN (System
Frame Number Modulo Number) và chu kỳ SRS từ một UE.
Chu kỳ SRS và dịch thời được thông báo bán cố định qua
RRC.
M


15


Thời gian SRS: Chỉ thị thời gian UE phải duy trì phát SRS
đường lên. Thời gian SRS cũng được thơng báo bán cố định
qua RRC .
 Kết hợp truyền dẫn, chỉ số chuỗi CAZAC (Constant
Amplitude Zero
Autocorrelation) và dịch tuần hoàn: cần thiết để đảm bảo tính
trực giao giữa
các người sử dụng phát SRS bằng cùng một băng thông
truyền dẫn. Trên đường lên LTE 6 người sử dụng có thể chia
sẻ cùng một băng thông SRS mà không gây nhiễu cho nhau.
 Chuỗi nhảy băng con SRS: xác định chuỗi nhảy trong trường
hợp băng thông SRS hẹp hơn nhiều so với băng thơng để lập
biểu.
Bản thân RRM đường lên có nhiệm vụ phân phối các tài nguyên SRS
có hạn giữa các người sử dụng tích cực để có thể nhận được thơng tin
trạng thái kênh cập nhật và chính xác. Chẳng hạn, thường phải cân

đối giữa độ chính xác đo đạc và băng thơng SRS: băng thơng SRS
càng hẹp thì độ chính xác đo càng cao. Mặt khác cần một số
truyền dẫn SRS băng hẹp để thăm dị tồn bộ băng thơng. Vì thế
thơng tin trạng thái kênh có thể trở thành khá lạc hậu nếu chu kỳ
SRS và nhảy băng con khơng được lập cấu hình hợp lý. Một
nhiệm vụ khác của chức năng RRM là quyết định các người sử
dụng nào nên phát các SRS với cùng tài nguyên thời gian tần số, ví
tính trực giao của các người này phụ thuộc rất nhiều vào mức công
suất thu được từ các UE khác nhau.
2.7.6 Các báo cáo trạng thái bộ đệm (BSR: Buffer Status
Report)
2.7.7 Các báo cáo khoảng trống công suất (PHR)
2.8 Kết luận
Trong phần này giới thiệu tổng qt của đường lên RRM trong
LTE. Sau đó mơ tả thiết lập thông số QoS và sơ đồ truyền dẫn cho
kênh vật lý, đặc tính lớp 3,2,1.
Đầu tiên trình bày về nguyên lý của AC. AC trình bày trong luận
văn này nhận biết về kênh và duy trì chất lượng của cuộc gọi. Sau đó


16
lập lịch khung PS và sự tác động của nó với HARQ đã trình bầy.
Nhiều PS người dùng trong cùng một thời gian và miền tần số để sử
dụng hiệu quả tốt nguồn của hệ thống. Dữ liệu được lập lịch chia sẻ
kênh vật lý (PUSCH:Physical Uplink Shared Channel) đường lên
được gửi bằng cách sử dụng kênh điều khiển đường xuống (PDCCH:
Physical Downlink Control Channel).
Đặc tính của thích ứng đường truyền bao gồm Adaptive
Modulation and Coding (AMC), Outer Loop Link Adaption (OLLA),
Adaption Transmisssion Bandwith (ATB) và Power Control

(PC),AMC được phân chia bởi OLLA , MSC thích hợp trên từng
TTI. ATB cho phép phân bổ băng thông khác nhau tới người dùng
khác nhau đóng vai trị quan trọng trong việc phối hợp PS.
Cả lập lịch và thích ứng đường truyền dựa và việc sử dụng thông
tin hiện trạng kênh (CSI), báo cáo trạng thái đệm (BSR) và báo cáo
công suất đầu (PHR) đã trình bày.
CHƢƠNG 3. LẬP BIỂU ĐỘNG, THÍCH ỨNG ĐƢỜNG
TRUYỀN VÀ HARQ ĐƢỜNG XUỐNG
3.1 Mở đầu
Lập biểu đường xuống động và thích ứng đường truyển là
các tính năng quan trọng để đảm bảo hiệu suất phổ tần cao trong khi
vẫn đảm bảo QoS trong ô. HARQ đảm bảo truyền gói tin cậy trong
q trình lập biểu và thích ứng đường truyền
3.2 Chƣơng trình khung lập biểu lớp 2 và thích ứng đƣờng
truyền
3.3 Mơ hình lập biểu gói và thích ứng đƣờng truyền đừơng
xuống LTE
3.4 Mơ hình tƣơng tác thực thể RRM lớp PHY và MAC
3.5 Thích ứng đƣờng truyền đƣờng xuống (DL LA)
3.5.1 Tổng quan
Yêu cầu then chốt để triển khai các hệ thống không dây băng
rộng là phải đảm bảo BLER (Block Error Rate: tỷ số lỗi khối) thấp
trên các kênh phađinh chọn lọc tần số được kỳ vọng. Có thể đạt được
dung lượng kênh pha đinh đơn người sử dụng, nếu máy phát điều


17
chỉnh công suất phát, tốc độ số liệu, sơ đồ mã hóa và điều chế thích
ứng với các thay đổi kênh. LTE hỗ trợ thích ứng nhanh để khai thác
tính chất động của kênh vô tuyến trong các miền thời gian, tần số và

khơng gian. LA có thể cải thiện hiệu suất phổ và độ tin cậy trong các
hệ thống không dây. Nguyên lý hoạt động của các giải thuật LA là
định nghĩa một số đo CQI phù hợp để cung cấp thông tin về kênh và
đảm bảo rằng khuôn dạng truyền dẫn hiệu suất nhất luôn luôn được
sử dụng trong mọi điều kiện kênh. Ta sẽ xét mơ hình tốn học cho
LA để đạt được tối ưu thơng lượng mức liên kết (đường truyền). Ta
ký hiệu N là tổng số các tài nguyên thời gian – tần số khả dụng trong
băng thông hệ thống dựa trên độ phân giải lập biểu trong miền thời
gian. Độ phân giải lập biểu trong LTE được quy định là RB (một
khung con 1ms gồm 14 ký hiệu OFDM trong miền thời gian và 12
sóng mang con trong miền tần số). Để đảm bảo hoạt động của LA
miền tần số, mạng yêu cầu UE báo cáo giá trị CQI cho từng RB (hình
3.9).

Hình 3.9:Minh họa kịch bản báo cáo CQI chọn lọc tần số
Các phần tử và thuật ngữ liên quan đến LA trong kịch bản
phađinh chọn lọc tần số được thể hiện trên hình 3.10.


18
MSC: Modulation and coding Scheme: sơ đồ điều chế và mã hóa
kênh, PRB: Physical Resource Block: khối tài nguyên vật lý.
Hình 3.10. Ảnh chớp chụp của hàm truyền đạt kênh băng rộng để
minh họa thuật ngữ sử dụng cho LA miền thời gian-tần số.
Thí dụ về ấn định tài nguyên RB (I) cũng nhƣ công suất (P)
Nhiệm vụ của giải thuật LA là chọn lựa một tổ hợp các thông số
truyền dẫn cho phép tối ưu hóa thơng lượng hiệu dụng, nghĩa là chế
độ cho phép đạt được dung lượng lớn nhất trong khi vẫn duy trì ranh
giới BLER đích. Công thức tối ưu thông lượng dựa trên LA trong
điều kiện quy định tổng cơng suất có dạng tổng qt như sau:

(3.2)
Với giả thiết:

C Q I  (CQI 1 , CQI 2 ,..., CQI N ) ,
  (1 ,  2 ,...,  N ); i {0,1}
M C S  (MCS1 , MCS2 ,..., MCS N ); MCSi Z

  (1 , 2 ,...,  N );0  i  total , i  R
N



i

  total .

i1

Trong đó eff ký hiệu cho thông lượng hiệu dụng, nghĩa là
thông lượng khi xét đến BLER đích của lần truyền thứ nhất. total ký
hiệu cho tổng công suất khả dụng đối với kênh số liệu. C Q I ký hiệu
cho vectơ (1xN) của các giá trị CQI thu được từ UE.  ký hiệu cho
vectơ ấn định tài nguyên PRB, còn Z ký hiệu cho vectơ của các
khuôn dạng MCS được chọn lựa. Vectơ ấn định công suất được ký
hiệu là  được đặc tả cho từng PRB, còn R ký hiệu cho tập các số
thực.


19
Xử lý LA được tiến hành tại một số bước xử lý của lớp 2 và lớp

vật lý như trên hình 3.11. Trước hết LA định cỡ khối truyền tải tại
lớp MAC, sau đó mã hóa CRC được thực hiện cho kênh truyền tải
nhận được từ L2PDU. Điều này được thực hiện để có thể phát hiện
lỗi tại máy thu. Sau đó là mã hóa kênh và phối hợp tốc độ HARQ .Bộ
phối hợp tốc độ có nhiệm vụ phối hợp kích thước của khối đã mã hóa
tại đầu ra của bộ mã hóa turbo phù hợp với dung lượng tại lớp vật lý.
Bằng cách làm này, nó điều chỉnh tốc độ mã cơ sở của bộ mã hóa
kênh theo yêu cầu của LA. Cuối cùng các bít sau phối hợp được điều
chế theo một sơ đồ QAM được chọn bởi LA và được ghép lên các
RB như đã mô tả trên hình 3.11.

Hình 3.11. Sơ đồ khối quá trình xử lý tín hiệu lớp vật lý cho từng
khối truyềntải (L2PDU) và thực hiện giải thuật LA đối với các
phần tử lớp 2 và lớp vật lý
Sơ đồ khối của truyền dẫn OFDMA thích ứng đa người sử dụng
được minh họa trên hình 3.12, trong đó K ký hiệu cho tổng số các
người sử dụng tích cực. N ký hiệu cho số các sóng mang con. Tại
máy phát, các luồng số liệu nối tiếp từ K người sử dụng được đưa
đến bộ sắp xếp RB lên sóng mang con. Ấn định số liệu các người sử
dụng đến các RB đựơc quyết định bởi giải thuật FDAS dựa trên các
báo cáo CQI. Q trình thích ứng cùng quyết định khn dạng cùng
như ấn địnhcông suất cho từng PRB. Thông tin này được sử dụng để
lập cấu hình các bộ điều chế thích ứng cho từng PRB. Các ký hiệu
phức tại đầu ra của các bộ điều chế thích ứng được chuyển thành các
mẫu miền thời gian bởi bộ IFFT (Inverse FastFourier Transform:
biến đổi Fourier ngược nhanh). Sau đó chèn CP được thực hiện
đến từng ký hiệu OFDM để đảm bảo tính trực giao trong mơi trường
phađinh. Cuối cùng tín hiệu phát được truyền trên các kênh phađinh

20
chọn lọc tàn số riêng rẽ. Tại máy thu, CP được loại bỏ để lọai trừ ISI
và các mẫu thời gian của người sử dụng thứ K được chuyển đổi bởi
khối FFT thành các ký hiệu điều chế. Khuôn dạng MCS và thông
tin điều khiển công suất được truyền bởi kênh điều khiển
đường xuống (AT: Allocation Table) được sử dụng để lập cấu hình
cho các bộ giải điểu chế thích ứng, cịn thơng tin liên quan đến ấn
định RB được sử dụng để lấy ta các bít sau giải điều chế từ các sóng
mang con ấn định cho người sử dụng K.

Hình 3.12: Mơ hình hệ thống cho sơ đồ truyền dẫn OFDMA
thích ứng với độ phân giải lập biệu RB.
Lập biểu miền thời gian cũng cho độ lợi phân tập đa người sử
dụng khi có pha đinh phẳng tần số nhanh. Độ lợi phụ thuộc
vào lượng phađinh và tốc độ phađinh. Khi có các phađinh sâu, bộ


21
lập biểu có nhiều lựa chọn hơn để chọn người sử dụng tối ưu cho
truyền dẫn. Khi tốc độ di động đủ thấp, lập biểu có khả năng bắt kịp
phađinh nhanh. Vì thế nói chung độ lợi lập biểu miền thời gian sẽ
thấp hơn khi:
 Phân tập anten di động vì nó giảm phađinh
 Phân tập anten phát trạm gốc vì nó giảm phađinh
 Băng thơng rộng vì nó giảm phađinh do phân tập tần số
 Tốc độ di động cao.
 Truyền sóng đa đường vì nó giảm phađinh do phân tập đa
đường.
3.5.2 AMC (Adaptie Modulation and Coding)
3.5.3 Thích ứng đƣờng truyền vịng ngồi (OLLA)

Hiệu năng LA phụ thuộc rất lớn vào độ chính xác của các báo
cáo CQI. Các nghiên cứu cho HSDPA trước đây cho thấy rằng cần
phải có giải thuật OLLA cho các trường hợp trong đó phản hồi CQI
từ các UE bị lỗi và trễ báo cáo. OLLA là cơ chế vịng kín có thể sử
dụng để giảm ảnh hởng của các sai lỗi CQI lên hiệu năng LA. Đo
CQI bị mắc lỗi vì nó dựa trên một số lượng có hạn các ký
hiệu RS (Reference Signal: tín hiệu tham chuẩn) được chèn vào các
khung con, vì trong chế độ LTE FDD chi phí cho RS chỉ vào
khoảng 5% đối với trường hợp một luồng. Ngoài ra thời gian
dành cho việc ước tính và báo cáo CQI cũng rất hạn chế chỉ bằng
1ms. Vì thế phạm vi áp dụng các kỹ thuật lấy trung bình để giảm sai
lỗi đo bị hạn chế. Các yếu tố này dẫn đến mất chính xác khi đo CQI
trong kịch bản thực tế.
Trong trường hợp khơng thể hồn tồn tránh khỏi các sai lỗi
CQI, giải thuật OLLA thường được áp dụng để ổn định hiệu năng
LA tổng thể. Khơng có OLLA, BLER cho các truyền dẫn thực tế sẽ
có khuynh hướng cao hơn BLER đích dự báo. Điều này đặc biệt
đúng khi giải thuật lập biểu gói cũng đưa ra quyết định dựa trên các
báo cáo CQI. Để duy trì BLER tại lần phát đầu gần nhất với BLER
đích, cần có một giải thuật dịch (điều chỉnh) các kết quả đo CQI như
trên hình 3.14 đối với người sử dụng i và băng thông BW.


22
Giá trị dịch O(i ) được điều chỉnh theo quy tắc giống như điều khiển
cơng suất vịng ngồi trong HSDPA.
1. Nếu lần truyền thứ nhất trên kênh PDSCH được thu đúng
(nhận được Ack), O(i ) được giảm một lượng:

OD  S .BLERT

(3.8)

2. Nếu lần truyền thứ nhất trên kênh PDSCH bị thu sai (Nack),
O(i ) được tăng thêm một lượng:

OU  S .(1  BLERT )

(3.9).

Hình 3.15:Tƣơng tác giữa OLLA và AMC
OLLA: Outer Loop Link Adaptation, BLER: Block Error Rate:tỷ lệ
lỗi khối, CRC: Cyclic Redundance: kiểm tra vòng dư. AMC:
Adaption modulation and coding: điều chế và mã hóa kênh thích ứng,
CQI: Channel quality indicator: chỉ thị chất lượng kênh, MSC:
Modulation and coding scheme: sơ đồ điều chế và mã hóa, i: truyền
dẫn : i,bw băng thông cho truyền dẫn i.
Trong đó S là kích thước bước và BLERT là BLER mà giải thuật sẽ
hội

tụ

đến

nếu

dịch

O(i )

nằm

trong

dải

quy

định

Omin  O(i )  Omax . Quan hệ giữa OD và OU như sau:
OD 

OU .BLERT
1  BLERT

(3.10)


23
BLER đích có thể được biểu diễn là hàm của OD và OU như sau:

BLERT 

oD
oD  oU

(3.11)

Tương tác giữa OLLA và AMC được trình bầy trên hình 3.15

Sau điều chỉnh vịng ngồi ta được SINR cho truyền dẫn i, băng
thông BW như sau
(3.12)
SINR(i, bw)  CQI (i, bw)  O(i)
Trong đó CQI (i,bw) là báo cáo về chất lượng kênh nhận được từ UE cho
cuộc truyền i với băng thông BW và O(i) là khoảng dịch để hiệu chỉnh.
Bảng 3.1:Liệt kê các giá trị đƣợc thiết lập cho cácthông số OLLA
Thơng số
Giá trị
30%
BLERT
Kích thước bước (S)
Dịch tối thiểu Omin

0,5Db
-4Db

Dịch tối thiểu Omax

4dB

3.5.4 HARQ đƣờng xuống
3.5.5 Lâp biểu gói đƣờng xuống
3.5.6 Lập biểu gói với MIMO
3.6 Kết luận.
Trong chương này trình bày về lập biểu động và thích ứng đường
truyền trong đường xuống. Đưa ra mơ hình hệ thống tổng qt thể
hiện lập biểu gói và thích ứng đường truyền trên đừơng xuống LTE.
Lập biểu gói đường xuống dựa trên các báo hiệu đường lên sau đây:
CQI,Hybrid ARQ ACK/NACK,Yêu cầu lập biểu (Scheduling

request),Nguyên lý hoạt động của các giải thuật LA là định nghĩa
một số đo CQI phù hợp để cung cấp thông tin về kênh và đảm bảo
rằng khuôn dạng truyền dẫn hiệu suất nhất luôn luôn được sử dụng
trong mọi điều kiện kênh. Trong chương đã trình bày mơ hình tốn
học LA để đạt được tối ưu thơng lượng mức liên kết (đường truyền).
Ta ký hiệu N là tổng số các tài nguyên thời gian – tần số khả dụng
trong băng thông hệ thống dựa trên độ phân giải lập biểu trong miền
thời gian. Độ phân giải lập biểu trong LTE được quy định là RB (một