QUY TRÌNH TRYỀN DỮ LIỆU, TRUYỀN THÔNG BÁO LẬP LỊCH TRÊN
Quá trình truyền dữ liệu
Quy trình truyền và nhận downlink bắt đầu khi trạm gốc gửi cho thiết bị di động một lịch trình lệnh qua kênh vật lý điều khiển dowlink (PDCCH) Tập lệnh này sử dụng điều khiển thông tin dowlink (DCI) để thông báo cho thiết bị di động về một lần truyền dữ liệu sắp tới, đồng thời cung cấp các tham số quan trọng như lượng dữ liệu, phân bổ khối tài nguyên và sơ đồ điều chế.
Trong bước 2, trạm gốc truyền dữ liệu qua kênh chia sẻ downlink (DL-SCH) và kênh chia sẻ downlink vật lý (PDSCH), với dữ liệu gồm một hoặc hai khối cổng truyền có thời gian truyền (TTI) bằng 1 ms Ở bước 3, điện thoại di động gửi xác nhận ARQ kết hợp để kiểm tra độ chính xác của dữ liệu nhận, sử dụng kênh chia sẻ uplink vật lý (PUSCH) nếu đang truyền dữ liệu uplink trong cùng khung con, hoặc kênh điều khiển uplink vật lý (PUCCH) nếu không.
Hình 1.1: Quá trình nhận downlink
Trạm gốc thường truyền đến một block mới sau khi nhận được phản hồi dương và gửi lại khối ban đầu sau khi nhận báo âm Nếu trạm gốc không nhận được phản hồi dương sau một số lần truyền lại tối đa, nó sẽ chuyển sang một đường truyền mới do bộ đệm của thiết bị di động có thể bị hỏng do nhiễu Giao thức điều khiển liên kết vô tuyến (RLC) sẽ can thiệp để giải quyết vấn đề, chẳng hạn như gửi lại khối truyền tải từ đầu.
Thời gian truyền dowlink được xác định bởi các khung con trong vùng điều khiển và vùng dữ liệu Trong chế độ FDD, có độ trễ cố định bốn khung con giữa khối truyền tải và thông tin báo nhận, giúp trạm gốc khớp hai phần này Ngược lại, trong chế độ TDD, độ trễ dao động từ 4 đến 13 khung con, tùy thuộc vào cấu hình TDD Hình 1.2 minh họa ánh xạ cho cấu hình TDD 1.
Trong downlink, nhiều quy trình ARQ kết hợp song song được sử dụng, với mỗi quy trình tương ứng với các hình 1.1 và 1.2 Chế độ FDD cho phép tối đa tám quy trình ARQ kết hợp, trong khi chế độ TDD có giới hạn tối đa 15 quy trình tùy thuộc vào cấu hình TDD 5 LTE downlink áp dụng kỹ thuật ARQ kết hợp không đồng bộ, cho phép trạm gốc chỉ định số lượng quy trình ARQ trong mỗi tập lệnh mà không cần xác định thời gian trễ giữa các xác nhận tiêu cực và truyền lại Trạm gốc có thể lên lịch truyền lại theo ý muốn và chỉ cần thông báo số quy trình ARQ kết hợp đang sử dụng.
Chương 1: Quy trình truyền dữ liệu, Truyền thông báo lập lịch trên PDCCH và Truyền dữ liệu trên PDSCH, PUSCH
Hình 1.2: Mối quan hệ giữa thời gian của dữ liệu đường xuống và xác nhận đường lên, đối với cấu hình TDD
Trong quy trình downlink, trạm gốc khởi động bằng cách gửi cấp lập lịch cho thiết bị di động qua PDCCH, cho phép thiết bị này truyền dữ liệu và cung cấp các tham số cần thiết như kích thước khối truyền tải, phân bổ khối tài nguyên và sơ đồ điều chế Sau đó, thiết bị di động thực hiện việc truyền dữ liệu uplink thông qua kênh chia sẻ uplink (UL-SCH) và PUSCH.
Nếu trạm gốc không nhận được dữ liệu chính xác, nó có thể phản hồi theo hai cách Đầu tiên, trạm gốc có thể kích hoạt quá trình truyền lại không thích ứng bằng cách gửi xác nhận âm trên PHICH, yêu cầu thiết bị di động truyền lại dữ liệu với các thông số ban đầu Thứ hai, trạm gốc có thể thực hiện quá trình truyền lại thích ứng bằng cách gửi một trợ giúp trên PDCCH, cho phép thay đổi các tham số truyền lại như phân bổ khối tài nguyên hoặc sơ đồ điều chế uplink.
Nếu trạm gốc nhận dữ liệu chính xác, nó có thể phản hồi bằng cách gửi xác nhận dương trên PHICH để kết thúc thủ tục hoặc gửi cấp lập lịch mới trên PDCCH để yêu cầu đường truyền mới Khi điện thoại di động nhận được xác nhận PHICH và cấp lập lịch, quá trình tiếp theo sẽ được thực hiện.
PDCCH trong cùng một khung con, thì cấp lập lịch sẽ được ưu tiên.
Hình 1.3: Quy trình truyền và nhận đường lên
Trong sơ đồ, các bước 3 đến 5 giả định rằng trạm gốc không thể giải mã lần truyền đầu tiên từ thiết bị di động, nhưng thành công ở lần truyền thứ hai Nếu điện thoại di động đạt số lần truyền tối đa mà không nhận được phản hồi tích cực, nó sẽ chuyển sang một đường truyền mới và rời khỏi để giao thức RLC xử lý vấn đề.
Uplink sử dụng nhiều quy trình ARQ kết hợp, mỗi quy trình có bản sao của Hình 1.3 Trong chế độ FDD, số lượng quy trình ARQ kết hợp tối đa là 8, trong khi đó, chế độ TDD giới hạn tối đa là 7 trong cấu hình TDD 0.
Chương 1: Quy trình truyền dữ liệu, Truyền thông báo lập lịch trên PDCCH và Truyền dữ liệu trên PDSCH, PUSCH
Hình 1.4: Mối quan hệ giữa thời điểm cấp lịch, dữ liệu đường lên và xác nhận đường xuống, đối với cấu hình TDD 1
1.1.3 Lập lịch nửa cố định
Lập lịch bán liên tục (SPS) cho phép trạm gốc lên lịch nhiều lần truyền qua các khung con bằng cách gửi một thông báo lập lịch với phân bổ tài nguyên cho thiết bị di động Phương pháp này được tối ưu hóa cho các dịch vụ thoại qua IP, nơi tốc độ dữ liệu thấp làm tăng chi phí cho thông báo lập lịch Tuy nhiên, với tốc độ dữ liệu không đổi, trạm gốc có thể yên tâm sử dụng cùng một phân bổ tài nguyên cho các lần truyền liên tiếp.
Trạm gốc cấu hình thiết bị di động để lập lịch bán liên tục thông qua bản tin báo hiệu RRC Thông báo này chỉ định khoảng thời gian giữa các lần truyền, dao động từ 10 đến 640 khung con Sau đó, trạm gốc có khả năng kích hoạt lập lịch bán liên tục bằng cách gửi lệnh lập lịch được định dạng đặc biệt hoặc quyền lập lịch đến thiết bị di động.
Trong downlink, trạm gốc gửi các đường truyền mới trên PDSCH theo khoảng thời gian xác định bởi cấu hình SPS của thiết bị di động, theo lệnh lập lịch ban đầu Thiết bị di động ghi lại số quy trình ARQ cho mỗi lần truyền mới, trong khi trạm gốc tiếp tục lập lịch cho tất cả các lần truyền lại, cho phép chỉ định các tham số truyền khác nhau như phân bổ khối tài nguyên và sơ đồ điều chế Tương tự, trong uplink, thiết bị di động gửi các đường truyền mới trên PUSCH theo cấu hình SPS, nhưng trạm gốc vẫn lên lịch cho bất kỳ lần truyền lại nào.
Trạm gốc có khả năng giải phóng chỉ định SPS bằng cách gửi một thông báo lập lịch đặc biệt đến điện thoại di động Bên cạnh đó, điện thoại di động cũng có thể tự động phát hành chỉ định SPS đường lên khi đạt đến số lượng cơ hội truyền tối đa mà không nhận được dữ liệu để gửi.
Truyền thông báo lập lịch trên PDCCH
1.2.1 Thông tin kiểm soát đường xuống
Khi xem xét quy trình truyền và nhận thông tin, chúng ta bắt đầu với việc truyền thông tin điều khiển đường xuống trên PDCCH Trạm gốc sử dụng thông tin này để gửi lệnh lập lịch downlink, cấp lập lịch uplink và điều khiển công suất uplink tới thiết bị di động Các định dạng DCI khác nhau được liệt kê trong Bảng 1.1, mỗi định dạng chứa thông tin cụ thể và mục đích riêng Định dạng DCI 0 cung cấp trợ cấp lập lịch cho truyền tải uplink, trong khi các lệnh lập lịch downlink phức tạp hơn được xử lý trong Bản phát hành 8 với các định dạng DCI 1 đến 1D và 2 đến 2A Đặc biệt, định dạng DCI 1 lập lịch dữ liệu mà trạm gốc truyền qua một ăng-ten, cho điện thoại di động được cấu hình trong các chế độ truyền đường xuống 1, 2 hoặc 7, cho phép trạm gốc phân bổ linh hoạt các khối tài nguyên đường xuống thông qua hai lược đồ phân bổ tài nguyên kiểu 0 và kiểu 1.
Chương 1: Quy trình truyền dữ liệu, Truyền thông báo lập lịch trên PDCCH và Truyền dữ liệu trên PDSCH, PUSCH Định dạng 1A cũng tương tự, nhưng trạm gốc sử dụng một dạng phân bổ tài nguyên nhỏ gọn được gọi là kiểu 2 Định dạng 1A cũng có thể được sử dụng trong bất kỳ chế độ truyền đường xuống nào Nếu trước đó điện thoại di động đã được cấu hình thành một trong các chế độ truyền từ 3 đến 7, thì nó sẽ nhận dữ liệu bằng cách quay trở lại thu nhận ăng-ten đơn nếu trạm gốc có một cổng ăng-ten, hoặc phân tập truyền vòng hở nếu không.
Định dạng 1C là một định dạng gọn nhẹ, chỉ xác định việc phân bổ tài nguyên và lượng dữ liệu mà trạm gốc sẽ gửi Trong quá trình truyền dữ liệu, sơ đồ điều chế được cố định ở QPSK và không sử dụng ARQ kết hợp Định dạng này chỉ được áp dụng cho việc lập lịch thông báo thông tin hệ thống, thông báo phân trang và phản hồi truy cập ngẫu nhiên, cho thấy sự phù hợp của nó trong các tình huống này.
Các định dạng 1B, 1D, 2 và 2A được áp dụng cho phân tập truyền vòng kín trong triển khai Release 8 của MIMO nhiều người dùng, cũng như ghép kênh không gian vòng kín và vòng hở Những định dạng này bao gồm các trường bổ sung để truyền tải thông tin, như ma trận tiền mã hóa mà trạm gốc sẽ sử dụng cho PDSCH và số lớp mà trạm gốc dự kiến sẽ truyền.
Định dạng DCI 3 và 3A không lên lịch cho quá trình truyền, mà thay vào đó kiểm soát công suất truyền của thiết bị di động thông qua các lệnh điều khiển công suất nhúng Quy trình này sẽ được trình bày chi tiết trong phần sau của chương Các định dạng 2B, 2C, 2D và 4 được giới thiệu trong các Bản phát hành từ 9 đến 11 và sẽ được đề cập ở cuối cuốn sách.
Trạm gốc có nhiều phương thức phân bổ tài nguyên cho các điện thoại di động trong uplink và downlink Trong downlink, có hai định dạng phân bổ tài nguyên linh hoạt, được gọi là loại 0 và loại 1, cùng với một định dạng nhỏ gọn mang tên loại 2.
Khi sử dụng cấp phát tài nguyên downlink type 0, trạm gốc gom các khối tài nguyên thành nhóm RBG và gán chúng bằng bitmap Ngược lại, phân bổ tài nguyên type 1 cho phép chỉ định các khối tài nguyên riêng lẻ trong nhóm, nhưng kém linh hoạt hơn so với việc chỉ định nhóm Phân bổ loại 1 thích hợp trong môi trường có độ mờ dần phụ thuộc vào tần số nghiêm trọng, trong khi độ phân giải tần số của loại 0 có thể quá thô.
Khi sử dụng cấp phát tài nguyên type 2, trạm gốc cung cấp cho thiết bị di động một phân bổ liền kề của các khối tài nguyên ảo (VRB) trong downlink, bao gồm hai loại: bản địa hóa và phân phối Các khối tài nguyên ảo bản địa hóa tương tự như các khối tài nguyên vật lý (PRB), cho phép thiết bị di động nhận phân bổ khối tài nguyên liền kề Trong khi đó, các khối tài nguyên ảo phân tán liên quan đến các khối tài nguyên vật lý thông qua thao tác ánh xạ, mang lại sự đa dạng tần số cho điện thoại di động, đặc biệt trong các môi trường có khả năng làm mờ dần phụ thuộc vào tần số Đối với uplink, điện thoại di động cũng nhận được phân bổ liền kề của các khối tài nguyên ảo, với ý nghĩa phụ thuộc vào yêu cầu nhảy tần của trạm gốc theo định dạng DCI format 0 Nếu tính năng nhảy tần bị vô hiệu hóa, khối tài nguyên ảo đường lên sẽ ánh xạ trực tiếp lên khối tài nguyên vật lý Ngược lại, nếu nhảy tần được bật, các khối tài nguyên ảo và vật lý sẽ được ánh xạ thông qua các phương thức báo hiệu rõ ràng hoặc theo mẫu giả ngẫu nhiên, cho phép thiết bị di động thay đổi tần số truyền trong mọi khung con hoặc khe cắm tùy thuộc vào chế độ nhảy tần.
Chương 1: Quy trình truyền dữ liệu, Truyền thông báo lập lịch trên PDCCH và Truyền dữ liệu trên PDSCH, PUSCH
1.2.3 Ví dụ về định dạng DCI Để minh họa các định dạng DCI, Bảng 1.2 cho thấy nội dung của định dạng DCI 1 trong Phiên bản 8 Các định dạng khác không khác biệt lắm: bạn có thể tìm thấy chi tiết trong thông số kỹ thuật.
Trạm gốc xác định loại cấp phát tài nguyên cho thiết bị di động, bao gồm type 0 và type 1, thông qua tiêu đề cấp phát tài nguyên và phân bổ khối tài nguyên Tuy nhiên, trong băng thông 1,4 MHz, cấp phát type 0 không khả dụng, dẫn đến việc trường tiêu đề sẽ bị bỏ qua.
Sơ đồ điều chế và mã hóa được biểu diễn bằng năm bit, cho phép điện thoại di động tra cứu sơ đồ điều chế mà PDSCH sẽ sử dụng, như QPSK, 16-QAM hoặc 64-QAM Kết hợp sơ đồ điều chế và mã hóa với số lượng khối tài nguyên trong phân bổ, thiết bị di động có thể xác định số lượng bit trong khối truyền tải Bằng cách so sánh kích thước khối truyền tải với số lượng phần tử tài nguyên trong phân bổ, thiết bị di động có khả năng tính toán tốc độ mã hóa cho DL-SCH.
Trạm gốc đảm bảo rõ ràng số quá trình ARQ trong các lệnh lập lịch đường xuống, đồng thời chuyển đổi chỉ báo dữ liệu mới cho mỗi lần truyền mới Khi truyền lại, chỉ báo này được giữ nguyên Phiên bản dự phòng xác định bit nào sẽ được mã hóa turbo và bit nào sẽ bị chọc thủng sau giai đoạn khớp tỷ lệ.
Trạm gốc áp dụng lệnh điều khiển công suất phát (TPC) cho PUCCH để điều chỉnh công suất mà thiết bị di động sử dụng khi gửi thông tin điều khiển lên PUCCH Kỹ thuật này thay thế việc điều chỉnh công suất phát qua các định dạng DCI 3 và 3A Trong chế độ TDD, chỉ mục gán đường xuống được sử dụng để hỗ trợ truyền tải báo nhận đường lên từ thiết bị di động, như sẽ được mô tả trong phần tiếp theo.
Bảng 8.2 thiếu một trường tiêu đề quan trọng để chỉ rõ định dạng DCI thực sự Trong khi một số định dạng khác có tiêu đề, điện thoại di động phân biệt các định dạng DCI dựa trên số bit khác nhau Để đảm bảo định dạng 1 có số bit khác biệt, trạm gốc đôi khi thêm một bit đệm vào cuối lệnh lập lịch.
1.2.4 Số nhận dạng tạm thời của mạng vô tuyến
Trạm gốc gửi một bản tin lập lịch PDCCH bằng cách định địa chỉ tới một định danh tạm thời của mạng vô tuyến (RNTI) Trong công nghệ LTE, RNTI không chỉ xác định danh tính của các thiết bị di động nhận thông báo lập lịch mà còn chỉ rõ loại thông tin được lập lịch Bảng 1.3 liệt kê các RNTI mà LTE sử dụng cùng với các giá trị thập lục phân tương ứng.
QUÁ TRÌNH TRUYỀN HYBRID ARQ INDICATORS TRÊN PHICH, THÔNG
Qúa trình truyền Hybrid ARQ Indicators trên PHICH
2.1.1 Giới thiệu về quá trình truyền Hybrid ARQ Indicators trên PHICH.
Trong quá trình nhận và truyền dữ liệu, trạm gốc gửi xác nhận đến các thiết bị di động theo định dạng của chỉ báo hybrid ARQ Các xác nhận này được truyền qua kênh vật lý của chỉ báo hybrid ARQ Kỹ thuật truyền này dựa trên các ô cấu hình PHICH, mỗi ô PHICH có hai tham số chính: khoảng thời gian và các thông số liên quan khác.
PHICH (có 2 trạng thái thông thường hoặc mở rộng) và tham số N g có các giá trị
16,12,1, 2 Kĩ thuật chuyền cũng phụ thuộc vào chu kì của tiền tố tuần hoàn.
2.1.2 Ánh xạ phần tử nguồn của PHICH
Trạm gốc truyền các chỉ báo hybrid ARQ trong vùng điều khiển đường xuống, sử dụng một tập hợp ba nhóm phần tử nguồn (12 phần tử nguồn) được gọi là nhóm PHICH Số lượng các nhóm PHICH phụ thuộc vào băng thông di động và giá trị của N_g, là một hằng số trong chế độ FDD, nhưng có thể thay đổi từ khung con này sang khung tiếp theo trong chế độ TDD do trạm gốc cần gửi nhiều xác nhận trong một số khung con TDD hơn những khung khác.
Mỗi tập PHICH được liên kết với các nhóm phần tử nguồn chưa được gán vào PCFICH Trong trường hợp sử dụng thời gian PHICH thông thường, chúng thường nằm trong ký hiệu đầu tiên của khung phụ, nhưng có thể bao gồm hai hoặc ba ký hiệu khi sử dụng thời gian PHICH mở rộng.
Chương 2: Quá trình truyền Hybrid ARQ Indicators trên PHICH, Thông tin điều khiển Uplink và Truyền thông tin điều khiển uplink trên PUCCH
Hình 2.1 Ánh xạ trạm gốc sử dụng thời gian PHICH thông thường và 2 tập PHICH
Một nhóm PHICH không chỉ dành riêng cho một thiết bị di động mà được chia sẻ giữa tám điện thoại, mỗi điện thoại được gán một chỉ số chuỗi trực giao khác nhau Thiết bị di động xác định số nhóm PHICH và chỉ số trình tự trực giao thông qua hai tham số từ cấp lập lịch ban đầu: khối nguồn vật lý đầu tiên sử dụng để truyền đường lên và tham số dịch chuyển theo chu kỳ Do đó, số nhóm PHICH và chỉ số chuỗi trực giao được gọi là PHICH nguồn.
2.1.3 Kênh xử lý vật lý PHICH Để truyền một chỉ báo ARQ kết hợp, trạm gốc mã hóa bằng BPSK, sử dụng ký hiệu +1 và −1 cho các xác nhận tích cực và tiêu cực tương ứng Sau đó, nó trải rộng từng chỉ số trên bốn kí hiệu trong một nhóm yếu tố nguồn, bằng cách nhân nó với trình tự trực giao đã chọn Có bốn trình tự cơ bản có sẵn cho trạm gốc, cụ thể là [+1 +1 +1 +1], [+1 −1 +1 −1], [+1 +1 −1 −1] và [+1 −1 −1 +1], nhưng mỗi loại đều có thể được áp dụng đến các thành phần trong pha và vuông góc của tín hiệu, tạo nên tổng cộng tám chuỗi trực giao trong tất cả Trạm gốc có thể gửi đồng thời các xác nhận đến tám điện thoại di động trong một nhóm PHICH, bằng cách gán cho chúng các chỉ mục trình tự trực giao khác nhau và thêm các ký hiệu kết quả Kỹ thuật này sẽ quen thuộc với những người có kinh nghiệm về mã phân chia đa truy cập và là một trong số ít các ứng dụng mà LTE tạo ra cho CDMA Các ký hiệu PHICH sau đó được lặp lại trên ba nhóm phần tử nguồn để tăng năng lượng ký hiệu nhận được và được truyền theo cách tương tự với các kênh vật lý đường xuống khác.
Thông tin điều khiển đường lên
2.2.1 Xác nhận kết hợp ARQ Điện thoại di động gửi ba loại thông tin điều khiển Đường lên đến trạm gốc ARQ xác nhận của trạm gốc đường xuống gửi, đường lên tạo yêu cầu và kênh thông tin trạng thái Đổi lại, thông tin trạng thái kênh bao gồm chỉ báo chất lượng kênh (CQI), chỉ báo ma trận tiền mã hóa (PMI) và chỉ báo xếp hạng (RI). Đầu tiên, chúng ta hãy xem xét các xác nhận ARQ lai Trong chế độ FDD, điện thoại di động tính toán một hoặc hai báo nhận trên mỗi khung con, tùy thuộc vào số lượng vận chuyển khối mà nó nhận được Sau đó, nó sẽ truyền cho chúng bốn khung con sau đó Trong chế độ TDD, mọi thứ phức tạp hơn Nếu thiết bị di động đang xác nhận một khung con đường xuống tại một thời điểm, thì nó sẽ làm như vậy theo cách tương tự như trong chế độ FDD Có hai cách để nó thừa nhận nhiều khung con Sử dụng gói ACK / NACK, điện thoại di động sẽ gửi một tối đa hai xác nhận, một cho mỗi luồng khối truyền tải song song Mỗi xác nhận là dương nếu nó nhận được thành công khối truyền tải tương ứng trong tất cả các khung con của đường xuống và âm nếu cho mỗi khung con đường xuống Mỗi xác nhận là dương nếu nó nhận thành công cả hai khối truyền tải trong khung con đó và âm nếu không Khi sử dụng ghép kênh ACK / NACK, các thông số kỹ thuật chỉ yêu cầu thiết bị di động truyền tối đa bốn xác nhận cùng một lúc, đối với dữ liệu nhận được trong bốn khung con đường xuống Để đạt được điều này, kỹ thuật này không được hỗ trợ trong cấu hình TDD5.
Trong chế độ TDD, chỉ số gán đường xuống xác định số lần truyền đường xuống mà thiết bị di động cần nhận cùng lúc với dữ liệu đã lên lịch Điều này giúp giảm nguy cơ xác nhận bị định dạng sai khi thiết bị di động bỏ lỡ lệnh lập lịch trước đó, từ đó giảm tỷ lệ lỗi tổng thể trên giao diện không khí.
2.2.2 Chỉ số chất lượng kênh
Chỉ báo chất lượng kênh (CQI) là một đại lượng bốn bit, phản ánh tốc độ dữ liệu tối đa mà thiết bị di động có thể xử lý với tỷ lệ lỗi khối 10% hoặc thấp hơn CQI phụ thuộc chủ yếu vào tín hiệu nhận được và tỷ lệ nhiễu, vì tốc độ dữ liệu cao chỉ có thể đạt được khi SINR ở mức cao Ngoài ra, hiệu suất của bộ thu di động cũng ảnh hưởng đến CQI, với bộ thu nâng cao có khả năng xử lý dữ liệu thành công ngay cả khi SINR thấp hơn so với bộ thu cơ bản.
Bảng 2.1 trình bày cách CQI giải thích sơ đồ điều chế đường xuống và tốc độ mã hóa Cột cuối cùng của bảng cho thấy số lượng bit thông tin trên mỗi ký hiệu, được tính bằng cách nhân tốc độ mã hóa với 2, 4 hoặc 6.
Chất lượng kênh trên băng tần đường xuống có thể thay đổi do sự mờ dần phụ thuộc vào tần số Để cải thiện tình trạng này, trạm gốc có thể điều khiển thiết bị di động thông qua ba phương pháp khác nhau để báo cáo chỉ số chất lượng kênh (CQI) Báo cáo băng rộng sẽ bao gồm toàn bộ băng tần đường xuống.
Chương 2: Quá trình truyền Hybrid ARQ Indicators trên PHICH, Thông tin điều khiển Uplink và Truyền thông tin điều khiển uplink trên PUCCH
Trong sơ đồ điều chế đường xuống và tốc độ mã hóa, báo cáo băng tần phụ cấu hình lớp cao hơn cho thấy rằng trạm gốc chia băng tần đường xuống thành các băng tần con Thiết bị di động sẽ báo cáo giá trị CQI cho từng băng tần con, chọn các dải con có chất lượng kênh tốt nhất và báo cáo vị trí cùng với CQI trải dài và CQI băng rộng riêng biệt Nếu thiết bị di động nhận nhiều hơn một khối truyền tải, nó có thể báo cáo các giá trị CQI khác nhau cho từng khối, phản ánh sự khác biệt trong giá trị SINR mà các lớp khác nhau tiếp cận thiết bị.
Trạm gốc sử dụng CQI để xác định sơ đồ điều chế và tốc độ mã hóa, đồng thời hỗ trợ lập lịch theo tần số Mặc dù CQI có sự phụ thuộc vào tần số, nhưng trạm gốc chỉ áp dụng một sơ đồ điều chế và tốc độ mã hóa cố định cho mỗi khối truyền tải khi thực hiện việc truyền dữ liệu đường xuống.
Thiết bị di động báo cáo chỉ báo thứ hạng khi được cấu hình để ghép kênh không gian ở chế độ truyền 3 hoặc 4 Chỉ báo này nằm giữa 1 và số cổng ăng ten của trạm gốc, cho biết số lớp tối đa mà thiết bị có thể nhận Điện thoại di động chỉ báo một chỉ số xếp hạng duy nhất cho toàn bộ dải đường xuống, và chỉ báo này có thể được tính toán cùng với PMI bằng cách chọn kết hợp tối đa hóa tốc độ dữ liệu đường xuống dự kiến.
2.2.4 Chỉ số trước ma trận mã hóa Điện thoại di động báo cáo chỉ báo ma trận tiền mã hóa khi nó được cấu hình để kín, ở các chế độ truyền 4, 5 hoặc 6 PMI cho biết ma trận tiền mã hóa mà trạm gốc nên áp dụng trước khi truyền dấu hiệu.
PMI có thể thay đổi trên băng tần đường xuống tương tự như CQI, và để khắc phục điều này, có hai tùy chọn báo cáo PMI Điện thoại di động có thể báo cáo một PMI duy nhất cho toàn bộ băng tần đường xuống hoặc mở rộng tất cả các băng tần con mà UE chọn Khi sử dụng nhiều PMI, thiết bị sẽ báo cáo cả hai số lượng hoặc báo cáo một PMI cho mỗi dải con được cấu hình của lớp cao hơn.
Trạm gốc sử dụng thông tin PMI để tính toán ma trận tiền mã hóa cho quá trình truyền dữ liệu tiếp theo Mặc dù PMI có sự phụ thuộc vào tần số, trạm gốc vẫn thực hiện việc truyền dữ liệu bằng cách áp dụng một ma trận tiền mã hóa độc lập với tần số.
2.2.5 Cơ chế báo cáo trạng thái kênh Điện thoại di động có thể trả về thông tin trạng thái kênh cho trạm gốc theo hai cách Báo cáo định kỳ được thực hiện theo các khoảng thời gian đều đặn, nằm trong khoảng từ 2 đến 160 mili giây đối với CQI và PMI và lớn hơn tới 32 lần đối với RI Thông tin thường được mang bởi PUCCH, nhưng được chuyển đến PUSCH nếu thiết bị di động đang gửi dữ liệu đường lên trong cùng một khung con Số bit tối đa trong mỗi báo cáo định kỳ là 11, để giảm tốc độ dữ liệu thấp có sẵn trên PUCCH.
Báo cáo theo chu kỳ được thực hiện đồng thời với quá trình truyền dữ liệu PUSCH và yêu cầu một bộ phận hỗ trợ lập lịch từ thiết bị di động Khi cả hai loại báo cáo được lập lịch trong cùng một khung con, báo cáo theo chu kỳ sẽ được ưu tiên Trạm gốc có khả năng điều chỉnh thiết bị di động vào chế độ báo cáo chất lượng kênh thông qua tín hiệu RRC, với chế độ báo cáo xác định loại thông tin chất lượng kênh mà trạm gốc yêu cầu, như được mô tả trong bảng 2.2 và 2.3 Mỗi chế độ báo cáo có số đầu tiên mô tả phản hồi CQI và số thứ hai mô tả phản hồi PMI Các định nghĩa cụ thể cho từng chế độ báo cáo được quy định trong các thông số kỹ thuật và có sự khác biệt giữa báo cáo định kỳ và theo chu kỳ, nhằm hạn chế lượng dữ liệu truyền trên PUCCH, đặc biệt là chế độ định kỳ 2-0 và chế độ không thường xuyên 2-0.
Chương 2: Quá trình truyền Hybrid ARQ Indicators trên PHICH, Thông tin điều khiển Uplink và Truyền thông tin điều khiển uplink trên PUCCH truyền yêu cầu lập lịch trong một khung con được cấu hình bởi tín hiệu RRC, lặp lại với khoảng thời gian từ 5 đến 80 ms Điện thoại di động không bao giờ gửi thông tin trạng thái kênh cùng lúc với yêu cầu lập lịch; thay vào đó, yêu cầu lập lịch được ưu tiên.
Một trạm gốc hoạt động hiệu quả sẽ đáp ứng yêu cầu lập lịch cho thiết bị di động Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng bắt buộc Nếu điện thoại di động đạt tới giới hạn yêu cầu lập lịch mà không nhận được phản hồi, nó sẽ kích hoạt quy trình truy cập ngẫu nhiên Trong quy trình này, trạm gốc có trách nhiệm cung cấp lập lịch cho thiết bị di động, giúp giải quyết vấn đề phát sinh.
Tín hiệu tham chiếu đường lên
3.1.1 Tín hiệu tham chiếu giải điều chế
Máy di động truyền tín hiệu tham chiếu giải điều chế cùng với PUSCH và
PUCCH giúp trạm gốc ước lượng kênh hiệu quả Tín hiệu PUCCH 1, 1a và 1b chiếm 3 ký hiệu mỗi khe cắm, trong khi PUCCH 2, 2a và 2b sử dụng 2 ký hiệu, và PUSCH chỉ cần 1 ký hiệu.
Tín hiệu tham chiếu giải điều chế bao gồm nhiều điểm dữ liệu như 12, 24, 36, tương ứng với băng thông truyền dẫn của các khối tài nguyên Mỗi ô trong tín hiệu được gán cho một trong 30 nhóm trình tự, với mỗi nhóm chứa một trình tự cơ sở có độ dài khác nhau, được tạo ra từ trình tự Zadoff-Chu Để tạo ra tham chiếu báo hiệu, trình tự cơ sở sẽ được sửa đổi bởi một trong 12 sự thay đổi theo chu kỳ.
Khi gửi tín hiệu tham chiếu PUSCH (kênh chia sẻ kênh vật lý), điện thoại di động tính toán sự di chuyển theo chu kỳ từ trường mà trạm gốc cung cấp Trong trường hợp MIMO với nhiều người dùng đường lên, trạm gốc phân biệt các điện thoại khác nhau đang chia sẻ các khối tài nguyên giống nhau bằng cách điều chỉnh chu kỳ khác nhau Các dịch chuyển của tuần hoàn còn lại được sử dụng để phân biệt các ô lân cận trong nhóm trình tự.
Khi gửi tín hiệu tham chiếu PUCCH (kênh điều khiển đường dẫn vật lý), thiết bị sử dụng dịch chuyển theo chu kỳ đã áp dụng trong quá trình truyền PUCCH Điều này giúp trạm gốc phân biệt các tín hiệu tham chiếu từ các điện thoại di động đang chia sẻ cặp khối tài nguyên.
3.1.2 Tín hiệu tham chiếu âm thanh
Thiết bị di động truyền tín hiệu tham chiếu âm thanh (SRS) nhằm hỗ trợ trạm gốc đo công suất tín hiệu nhận được trên băng thông truyền dẫn rộng, từ đó giúp trạm gốc lập lịch phụ thuộc tần số một cách hiệu quả.
Thời gian của tín hiệu tham chiếu âm thanh được trạm gốc điều khiển qua hai phương pháp Phương pháp đầu tiên là thông báo cho điện thoại di động biết khung con nào hỗ trợ âm thanh.
Chương 3: Tín hiệu tham chiếu đường lên, kiểm soát nguồn điện và tiếp nhận không liên tục khác của thiết bị di động Điện thoại di động không truyền PUSCH trong ký hiệu cuối cùng của khung con hỗ trợ âm thanh, cho nên luôn có thể gửi PUSCH và SRS trong cùng một khung con Các định dạng PUCCH 2, 2a, 2b được ưu tiên hơn so với tín hiệu âm thanh vì nó có các tần số dành riêng ở biên của dải tài nguyên Còn trạm gốc có thể cấu hình định dạng PUCCH 1, 1a, 1b để sử dụng một trong hai kỹ thuật báo hiệu RRC.
Hình 3.1 Ví dụ về ánh xạ phần tử tài nguyên cho tín hiệu tham chiếu âm thanh, sử dụng tiền tố chu kỳ bình thường
Kiểm soát nguồn điện
3.2.1 Tính toán công suất đường lên
Trong quy trình điều khiển công suất đường lên, cần đặt công suất phát của thiết bị di động ở mức tối thiểu để đảm bảo khả năng thu tín hiệu hiệu quả Điều này giúp giảm độ trễ giữa các thiết bị di động truyền trên cùng một phần tử tài nguyên trong các ô lân cận và tăng tuổi thọ thiết bị Trong LTE, các thiết bị di động ước lượng công suất tối ưu, sau đó trạm gốc điều chỉnh ước lượng này thông qua các lệnh điều khiển công suất Để hiểu rõ hơn về nguyên tắc, ta xem xét PUSCH.
Công suất phát PUSCH được tính như sau:
Trong đó, PPUSCH(i) đại diện cho công suất truyền trên PUSCH trong khung phụ thứ i, được đo bằng decibel PCMAX là công suất phát tối đa của thiết bị di động, và P(i) được tính toán theo công thức cụ thể.
Công thức P(i) = PO_PUSCH + 10log10(MPUSCH(i)) + ΔTF(i) + α.PL + f(i) mô tả cách tính công suất mà trạm gốc mong đợi nhận được trên băng thông của một khối tài nguyên Trong đó, PO_PUSCH là công suất dự kiến, MPUSCH(i) là số khối tài nguyên mà thiết bị di động đang sử dụng, nhằm đảm bảo công suất phát cao hơn để đạt tốc độ mã hóa lớn hơn hoặc sơ đồ điều chế nhanh hơn như 64-QAM Tổn thất đường xuống được biểu thị bằng PL, và α là yếu tố điều khiển công suất phân đoạn Bằng cách điều chỉnh α trong khoảng từ 0 đến 1, trạm gốc có thể quản lý công suất phát của các thiết bị di động ở cạnh ô, trong khi tham số f(i) hỗ trợ trạm gốc trong việc xử lý các lệnh điều khiển công suất.
3.2.2 Lệnh điều khiển nguồn đường lên
Các lệnh điều khiển công suất cho PUSCH sẽ được trạm gốc gửi theo hai cách
Cách thứ nhất để điều khiển nguồn độc lập cho các nhóm điện thoại sử dụng định dạng DCI 3 và DCI 3A là thông qua việc gửi lệnh từ trạm gốc Trạm gốc phát bản tin PDCCH tới một đài nhận có tên TPC-PUSCH-RNTI, nơi chia sẻ lệnh điều khiển công suất cho tất cả các điện thoại trong nhóm Bản tin này chứa lệnh điều khiển công suất được xác định bằng cách sử dụng độ lệch đã được cấu hình trước thông qua báo hiệu RRC Mỗi điện thoại di động sẽ tích lũy lệnh điều khiển công suất theo công thức f(i) = f(i − 1) + δPUSCH(i − KPUSCH), trong đó δPUSCH là sự điều chỉnh công suất nhận được trong khung phụ i.
KPUSCH được áp dụng trong khung phụ i, với việc sử dụng đinh dạng DCI 3, lệnh điều khiển nguồn sẽ có hai bit và cho phép điều chỉnh công suất ở các mức -1, 0, 1 và 3 dB Trong khi đó, khi sử dụng đinh dạng DCI 3A, lệnh chỉ cần một bit và cho phép điều chỉnh công suất ở mức -1 và 1 dB.
Trạm gốc gửi lệnh điều khiển công suất hai bit đến thiết bị di động trong quá trình lập lịch đường trên Bên cạnh đó, trạm gốc có khả năng vô hiệu hóa việc tích lũy các lệnh này thông qua báo hiệu RRC, khiến thiết bị di động diễn giải chúng theo công thức f(i) = δPUSCH(i − KPUSCH).
Trong trường hợp này, điều chỉnh công suất δPUSCH có thể nhận các giá trị -4, -1, 1 và 4 dB.
Kiểm soát công suất đường xuống dễ dàng hơn so với các phương pháp khác Công suất phát đường xuống được xác định dựa trên năng lượng tiêu thụ cho mỗi phần tử tài nguyên (EPRE).
Chương 3: Tín hiệu tham chiếu đường lên, kiểm soát nguồn điện và tiếp nhận không liên tục
Tiếp nhận không liên tục
3.3.1 Tiếp nhận và phân trang không liên tục trong RRC_IDLE Ở trạng thái RRC_IDLE, quá trình tiếp nhận không liên tục được xác định bằng chu kỳ DRX nằm trong khoảng từ 32 đến 256 khung hình Như trong hình 3.2, trong mỗi khung chu kỳ DRX điện thoại di động thức dậy một lần Trong mỗi khung chu kỳ đó, điện thoại khiểm tra khung con được gọi là dịp phân trang, điều này phụ thuộc vào IMSI Nếu điện thoại tìm thấy thông tin điều khiển đường xuống được gửi đến P- RNTI ở phần đầu của khung con thì nó sẽ tiếp tục nhận được một bản tin RRC Paging trên PDSCH trong phần còn lại của khung con.
Một số điện thoại di động có thể nhận cùng một tin nhắn phân trang, dẫn đến xung đột Để khắc phục vấn đề này, tin nhắn phân trang sẽ chứa danh tính của thiết bị di động mục tiêu thông qua S-TMSI hoặc IMSI Khi điện thoại phát hiện sự trùng khớp, nó sẽ phản hồi tin nhắn phân trang bằng cách sử dụng quy trình quản lý tính di động EPS, được gọi là yêu cầu dịch vụ.
Hình 3.2: Hoạt động của nhận và phân trang không liên tục trong RRC_IDLE
3.3.2 Tiếp nhận không liên tục trong RRC_CONNECTED Ở trạng thái RRC_CONNECTED, trạm gốc định cấu hình các thông số tiếp nhận không liên tục của thiết bị di động bằng cách báo hiệu RRC dành riêng cho thiết bị di
