 Thông tin di động phát triển rất nhanh, theo hiệp hội viễn thông quốc tế (ITU) số thuê bao điện hoại di động toàn cầu hiện đạt mức 4,6 tỷ thuê bao và dùng rộng rãi thế hệ thứ ba (3G), có thể cung cấp đa dạng dịch vụ với tốc độ cao, chất lượng cao, và đang hướng đến 4G. Các mạng 3G đã triển khai nhiều nước trên thế giới, ngay cả trước khi chúng được khai thác, các hoạt động nâng cấp chúng đã được quan tâm – đề án công tác thế hệ ba (3GPP – The Third Generation Partnership Project). Khoảng 10 năm trước, số thuê bao di động 3G trên toàn thế giới khoảng trên 300 triệu, nhưng đến năm 2007 đã lên tới 3,1 tỷ và hiện nay là 4,6 tỷ (nghĩa là hơn một nửa số dân trên thế giới). Theo thống kê, hiện trên thế giới có khoảng hơn 300 mạng UMTS, trong đó có hơn 35 mạng HSPA đang hoạt động, với hơn 200 triệu khách hàng. Nói cách khác, gần 40% thuê bao 3G trên thế giới hiện đang được sử dụng công nghệ truyền tải dữ liệu tốc độ cao HSPA, ngoài ra đến 2011 LTE – giai đoạn đầu của 4G cũng sẽ được triển khai. Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao (HSDPA – High Speech Downlink Packet Access) là một mở rộng của hệ thống 3G UMTS đã có thể cung cấp tốc độ lên tới 10 Mbps trên đường xuống. HSDPA là một chuẩn tăng cường của 3GPP – 3G nhằm tăng dung lượng đường xuống bằng cách thay thế điều biến QPSK trong 3G UMTS bằng 16QAM trong HSDPA. HSDPA hoạt động trên cơ sở kết hợp ghép kênh theo thời gian (TDM) với ghép kênh theo mã và sử dụng AMC (Adaptive Modulation and Coding – mã hóa kênh và điều biến thích nghi). Để đảm bảo tốc độ truyền dẫn số liệu. Các kỹ thuật tương tự cũng được áp dụng cho đường lên trong chuẩn HSUPA (High Speech Uplink Packet Access – truy nhập gói đường lên tốc độ cao) là công nghệ mạng di động ra đời sau HSDPA và được xem là công nghệ 3,5G. Đây là công nghệ chiếm ưu thế ở tốc độ đường lên: từ 1,4Mbps đến 5,76Mbps. Ngược lại với HSDPA, HSUPA sử dụng kênh truyền nâng cao tốc độ đường lên E-DCH (Enhanced Dedicated Channel) theo các kỹ thuật tương tự HSDPA. Mục tiêu chủ yếu của HSUPA là cải tiến tốc độ tải lên cho các thiết bị di động và giảm thời gian 1 trễ trong ứng dụng game, email, chat HSUPA là công nghệ phát triển sau HSDPA nhằm thỏa mãn nhu cầu tương tác thời gian thực với các ứng dụng đòi hỏi tốc độ và độ tin cậy cao. Để tìm hiểu rõ hơn về HSUPA em đã chọn đề tài “Nghiên cứu các công nghệ trong truy cập đường lên tốc độ cao HSUPA” nhằm mục đích nghiên cứu cấu trúc các kênh số liệu và báo hiệu được sử dụng cho HSUPA.  Lời ni đu……………………………………………………………………… 1 Bng thut ng vit tt 4 2 Danh mc hnh v 8  Lộ trình phát triển thông tin di động từ 3G lên 4G ……………… 9 1.1. Kiến trúc chung của mạng thông tin di động3G ………………………… 9 1.2. Các hạn chế của 3G…………………………………………………… 10 1.3. Lộ trinh phát triển thông tin di động từ 3G lên 4G………………………. 10 : Truy nhập gói đường lên tốc độ cao ……………………………. 12 2.1. Khác biệt giữa HSDPA và HSUPA……………………………………… 12 2.2. Lập biểu chow HSUPA………………………………………………… 12 2.3. HARQ với kết hợp mềm trong HSUPA………………………………… 14 2.4. Kiến trúc mạng được lập cấu hình E-DCH (và HS-DSCH)…………… 16 2.5. Kênh riêng tăng cường E-DCH trong HSUPA………………………… 18 2.5.1. E-DCH và các kênh báo hiệu………………………………………… 18 2.5.2. Điều khiển công suất trong E-DCH……………………………………. 23 2.5.3. Điều khiển tài nguyên cho E-DCH…………………………………… 24 2.6. Khoảng thời gian truyền TTI………………………………………… 25 2.7. Thủ tục hoạt động lớp vật lí……………………………………………… 26 2.7.1. Thủ tục hoạt động lớp vật lý cho giao thức HARQ……………………. 26 2.7.2. Thủ tục lớp vật lý cho HARQ và chuyển giao mềm…………………… 27 Tài liệu tham khảo 30  Thuật ngữ Tiếng Anh Tiếng Việt 3G Third Generation Thế hệ thứ ba 4G Fourth Generation Thế hệ thứ tư 3GPP 3 rd Generation Partnership Đề án các đối tác thế hệ thứ 3 Project ba 3GPP2 3 rd Generation Partnership Project 2 Đề án các đối tác thế hệ thứ ba – 2 ACK Acknowledgement Công nhận ARQ Automatic Repeat-reQuest Yêu cầu phát lại tự động AWGN Additive Gaussian Noise Tạp âm Gauss trắng cộng BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa chuyển pha hai trạng thái BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã Cell Cellular Ô CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng DCH Dedicated Channel Kênh điều khiển DL Downlink Đường xuống DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng DTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lưu lượng riêng DTX Discontinuons Transmission Phát không liên tục E – DCH Enhanced Dedicated Channel Kênh riêng tăng cường FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống F – DPCH Fractional DPCH DPCH một phần (phân đoạn) FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian FDMA Frequency Division Multiplex Access Đa truy nhập phân chia theo tần số GSM Global System For Mobile Communications Hệ thống thông tin di động toàn cầu HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lại tự động linh hoạt HS - High – Speed Dedicated Kênh điều khiển vật lý riêng 4 DPCCH Physical Control Channel tốc độ cao HS – DSCH High – Speed Dedicated Shared Channel Kênh chia sẻ riêng tốc độ cao HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao HS – PDSCH High – Speed Physical Dedicated Shared Channel Kênh chia sẻ riêng vật lý cao HS – SCCH High – Speed Shared Control Channel Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao IP Internet Protocol Giao thức Internet ITU International Telecommunications Union Liên đoàn Viễn thông quốc tế Iub Giao diện được sử dụng để thông tin giữa nút B và RNC Iur Giao diện được sử dụng để thông tin giữa các RNC LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn MIMO Multi – Input Multi – Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra NCK Negative Acknowledgement Không công nhận NodeB Nút B OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao PDCCH Physical Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng vật lý PDCP Packet – Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống vật lý PDU Protocol Data Unit Giao thức đơn vị số liệu PS Packet Switch Chuyển gói kênh QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc Q o S Quality of Service Chất lượng dịch vụ 5 QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa chuyển pha vuông góc RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RR Round Robin Quay vòng SC – FDMA Single Carrier – Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số đơn sóng mang SDMA Spatial Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo không gian SNR Signal-to-Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm TCP/IP Transmission Control Protocol IP Giao thức điều khiển truyền dẫn IP TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TD – SCDMA Time Division – Synhcronous Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã đồng bộ - phân chia theo thời gian TTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian truyền UE User Equipment Thiết bị người dùng UMTS Universal Mobile Telecommunications System Hệ thống thông tin di động toàn cầu UTRA UMTS Terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng VoIP Voice over IP Thoại trên IP 6 !"# Thứ tự Mô tả Hình 1.1 Kiến trúc t„ng quát của một mạng di động kết hớp cả CS và PS Hình 1.2 Lịch trình ngiên cứu phát triển trong 3GPP Hình 1.3 Lộ trình phát triển từ 3G lên 4G Hình 2.1 Chương trình khung lập biểu của HSUPA Hình 2.2 Các phát lại trong chuyển giao mềm Hình 2.3 Kiến trúc mạng được lập cấu hình E-DCH Hình 2.4 Các kênh cần thiết cho một UE có khả năng HSUPA Hình 2.5 Sắp xếp tách riêng xử lí E-DCH và DCH Hình 2.6 Cấu trúc kênh HSDPA và HSUPA Hình 2.7 Chia sẻ tài nguyên công suất giữa DCH và E-DCH Hình 2.8 Minh họa chia sẻ tài nguyên giữa các kênh E_DCH và DCH Hình 2.9 †p dụng 2ms TTI và 10 ms TTI cho một ô Hình 2.10 Định thời xử lí HSUPA khi TTI = 10ms 7 Hình 2.11 Định thời xử lí HSUPA khi TTI = 2ms Hình 2.12 Hoạt động HARQ trong chuyển giao mềm 8 $% &'"(')* &+,-. /0/012345677879:;4<42=2>?, Mạng thông tin di động (TTDĐ) 3G lúc đầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng chuyển mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và tiếng. Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM. Trên đường phát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dần được thay thế bằng chuyển mạch gói. Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực (như tiếng và video) cuối cùng sẽ được truyền trên cùng một môi trường IP bằng các chuyển mạch gói. Hình 1.1 dưới đây cho thấy thí dụ về một kiến trúc t„ng quát của TTDĐ 3G kết hợp cả CS và PS Hình 1.1 Kiến trúc t„ng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS RAN: Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến BTS: Base Transceiver Station: trạm thu phát gốc BSC: Base Station Controller: bộ điều khiển trạm gốc RNC: Rado Network Controller: bộ điều khiển trạm gốc CS: Circuit Switch: chuyển mạch kênh PS: Packet Switch: chuyển mạch gói SMS: Short Message Servive: dịch vụ nhắn tin Server: máy chủ PSTN: Public Switched Telephone Network: mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PLMN: Public Land Mobile Network: mang di động công cộng mặt đất Các miền chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) được thể hiện bằng một nhóm các đơn vị chức năng lôgic: trong thực hiện thực tế các miền chức năng này được đặt vào các thiết bị và các nút vật lý. Chẳng hạn có thể thực hiện chức 9 năng chuyển mạch kênh CS (MSC/GMSC) và chức năng chuyển mạch gói (SGSN/GGSN) trong một nút duy nhất để được một hệ thống tích hợp cho phép chuyển mạch và truyền dẫn các kiểu phương tiện khác nhau: từ lưu lượng tiếng đến lưu lượng số liệu dung lượng lớn. 3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System): Hệ thống thông tin di động toàn cầu) có thể sử dụng hai kiểu RAN. Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy nhập WCDMA (Wide Band Code Devision Multiple Acces: đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng) được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Network: mạng truy nhập vô tuyến mặt đất của UMTS). Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA được gọi là GERAN (GSM EDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến dưa trên công nghệ EDGE của GSM). Tài liệu chỉ xét đề cập đến công nghệ duy nhất trong đó UMTS được gọi là 3G WCDMA UMTS. /0@0A7;7379, Mạng 3G tạo ra bước tiến triển lớn trong sự phát triển của hệ thống thông tin di động cá nhân.Thực tế 3G có khả năng hỗ trợ hàng loạt các dịch vụ internet di động với chất lượng dịch vụ cải thiện đáng kể.Giao diện vô tuyến WCDMA được thiết kế để hỗ trợ vùng cải thiện với dung lượng cao cải thiện đáng kể hiệu suất ở chế độ truyền dẫn mạch gói.Tuy nhiên 3G có những hạn chế: Việc đạt được tốc độ truyền số liệu cao là rất khó đối với công nghệ CDMA do can nhiễu giữa các dịch vụ. Khó có thể tạo ra một dải đầy đủ các dịch vụ đa tốc độ với yêu cầu về hiệu năng và QOS khác nhau do những hạn chế đối với mạng lõi gây ra bởi tiêu chuẩn giao diện vô tuyến. Ngoài ra,dải tần dành cho hệ thống 3G sẽ sớm bị bão hòa và có những ràng buộc khi kết hợp chế độ song công phân chia theo tần số và thời gian. /0,0?45BCA4452D4<42=2>?EF. Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G được cho trên hình 1.3 và lộ trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP được cho trên hình 1.2. Hình 1.2 Lịch trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP  10 [...]... Chọn E-TFC có thể sử dụng công suất còn lại sau khi chọn TFC, bị giới hạn bởi công suất khả dụng và công suất cực đại đợc lập biểu Công suất phát UE Công suất phát UE cực đại Công suất khả dụng cho EDPCCH/E-DPDCH Công suất khả dụng cho truy n dẫn E-DCH Chọn TFC ấn định toàn bộ công suất cần thiết để phát DPDCH tại tốc độ số liệu đợc chọn Hinh Bộ lập biểu nút B điều khiển công suất tơng đối cực đại... chia s i vi HSUPA l i lng cụng sut nhiu cho phộp trong ụ Nu nhiu quỏ cao mt s truyn dn trong ụ, cỏc kờnh iu khin v cỏc truyn dn ng lờn khụng c lp biu cú th b thu sai Nhng nu mc nhiu quỏ thp cho thy rng cỏc UE ó b iu chnh thỏi quỏ khụng khai thỏc ht dung lng h thng Vỡ th HSUPA s dng b lp biu cho phộp ngi s dng cú s liu cn phỏt c phộp s dng tc s liu cao ti mc cú th m khụng vt mc cho phộp trong ụ Khụng... truyn khụng theo th t cng xy ra i vi ng lờn, vỡ th trong trng hp ny cng cn cú c ch sp t li th t, c ch sp t li th t trong HSUPA cn cú th truy nhp n cỏc khi truyn ti c truyn i t tt c cỏc nỳt B n RNC v vỡ th nú phi t ti RNC i vi HSUPA, ch th s liu mi mt bớt cng cú th hot ng khi cú chuyn giao mm Ch th c NAK v bỏo hiu iu khin ng lờn u b hiu sai thỡ b m mm trong nỳt B mi b sa ụi sai Tuy nhiờn khi cú chuyn... chu trỏch nhim chn la tc s liu trong cỏc gii hn do b lp biu trong MAC-e ca nỳt B t ra Khi UE nm trong chuyn giao mm vi nhiu nỳt B, cỏc khi truyn ti khỏc nhau cú th c gii mó cú th c gii mó ỳng ti cỏc nỳt B khỏc nhau Kt qu l mt khi truyn ti cú th thu ỳng ti mt nỳt B, trong khi ú mt nỳt B khỏc vn tham gia v phỏt li ca mt khi truyn ti c phỏt sm hn Vỡ th m bo chuyn cỏc khi truyn ti ỳng trỡnh t n giao thc... Evolution UMB: Untra Mobile Broadband Page 11 CHNG II TRUY NHP GểI NG LấN TC CAO (HSUPA) 2.1 Mt s im khỏc bit ch yu gia HSUPA v HSDPA : HSUPA tuy dựng cụng ngh ging HSDPA nhng cng cú mt s khỏc bit cn bn so vi HSDPA, m cỏc khỏc bit ny nh hng n vic thc hin tớnh nng : Bng 2.1 Bng so sỏnh HSDPA v HSUPA HSDPA HSUPA Trờn ng xung thỡ cỏc ti nguyờn Vi HSUPA, ti nguyờn chia s l i chia s (cụng sut, mó) u c... biu v cỏc b m phi c B lp biu c t trờn nỳt B, cũn b t trong cựng mt nỳt m c phõn tỏn trong cỏc UE Cỏc kờnh c phỏt trc giao Cỏc kờnh ng lờn khụng trc giao nờn xy ra nhiu gia cỏc ng truyn dn trong cựng mt ụ iu bin bc cao hn iu bin bc thp hn S dng HARQ khụng ng b thớch ng HSDPA ch cú mt im kt cui giao thc HARQ- UE HARQ ng b khụng thớch ng c s dng Trong HSUPA, UE thu ACK/NAK t cỏc tt c cỏc nỳt B tham gia... cn gi nguyờn cỏc lp cao hn lp MAC, ngha l mó mt iu khin cho phộp vn t di quyn iu khin ca RNC iu ny cho phộp a HSUPA d dng vo cỏc vựng c chn la, trong ú cỏc ụ khụng h tr truyn dn E-DCH cú th s dng chuyn mch kờnh sp xp lung s ca ngi s dng lờn DCH Page 16 Cng nh HSDPA, mt thc th MAC mi (MAC-e) c a vo UE v nỳt B Trong nỳt B, MAC-e chu trỏch nhim truyn ti cỏc phỏt li HARQ v lp biu, cũn trong UE, chu trỏch... liu cao nht ti mc cú th Nh vy, rừ rng lp biu nhanh cung cp mt chin lc cho phộp kt ni mm do hn Vỡ c ch lp biu cho phộp x lý tỡnh trng trong ú nhiu ngi s dng cn phỏt ng thi, nờn s ngi s dng s liu gúi tc cao mang tớnh cm c cho phộp ln hn Nu iu ny gõy ra mc nhiu cao khụng chp nhn c trong h thng, thỡ b lp biu cú th phn ng nhanh hn ch cỏc tc s liu m cỏc UE cú th s dng 2.3 HARQ vi kt hp mm trờn HSUPA : HSUPA. .. vy, khụng nh HSDPA, HSUPA khụng h tr iu bin thớch ng (xem bng 2.5) vỡ nú khụng h tr cỏc s iu bin bc cao Do cỏc s iu bin bc cao phc tp hn v ũi hi phỏt nhiu hn nng lng trờn mt bit, vỡ th n gin ng lờn s dng s BPSK kt hp vi truyn dn nhiu mó nh kờnh song song c tớnh then cht ca HSUPA h tr s liu gúi hiu qu l tr thp, vỡ th HSUPA h tr TTI ngn 2ms, m bo thớch ng nhanh cỏc thụng s truyn dn v gim cỏc tr... m bo tớnh bn vng chng li cỏc li truyn dn ngu nhiờn, hn na cũn ci thin hiu sut ng truyn tng dung lng v (hoc) vựng ph i vi tng khi truyn ti c phỏt trờn ng lờn, mt bit c phỏt t nỳt B n UE thụng bỏo gii mó thnh cụng (ACK) hay yờu cu phỏt li khi truyn ti b mc li (NAK) Khi UE nm trong chuyn giao mm, ngha l giao thc HARQ kt cui ti nhiu ụ Vỡ th trong nhiu trng hp s liu truyn dn cú th c thu thnh Page 14 . em đã chọn đề tài Nghiên cứu các công nghệ trong truy cập đường lên tốc độ cao HSUPA nhằm mục đích nghiên cứu cấu trúc các kênh số liệu và báo hiệu được sử dụng cho HSUPA.  Lời ni đu………………………………………………………………………. Để đảm bảo tốc độ truy n dẫn số liệu. Các kỹ thuật tương tự cũng được áp dụng cho đường lên trong chuẩn HSUPA (High Speech Uplink Packet Access – truy nhập gói đường lên tốc độ cao) là công nghệ mạng. di động ra đời sau HSDPA và được xem là công nghệ 3,5G. Đây là công nghệ chiếm ưu thế ở tốc độ đường lên: từ 1,4Mbps đến 5,76Mbps. Ngược lại với HSDPA, HSUPA sử dụng kênh truy n nâng cao tốc độ