HSPA lịch sử hình thành và chuẩn
HSDPA:

Khi công nghệ WCDMA ra đời, các phiên bản 99 và 4 tập trung nghiên cứu về nó. Trong quá trình đó người ta nảy sinh ý tưởng về việc cải tiến truy nhập gói nhằm đáp ứng yêu cầu không ngừng gia tăng về tốc độ truyền dữ liệu. Tháng 3 năm 2000, dưới sự tài trợ của các công ty viễn thông, quá trình nghiên cứu HSDPA khởi động trong khuôn khổ của 3GPP. Khi phiên bản 5 được xuất bản, ghi rõ về cơ bản các yêu cầu cho HSDPA gồm:
HSDPA-IubIur (giao tiếp Iub kết nối Node B (RBS) and RNC): mô tả UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network) và giao tiếp UTRAN Iur
HSDPA-IurIub: giao thức Radio Access Network Application Part (RANAP) cho giao tiếp UTRAN Iu
HSDPA-L23: các giao thức lớp 2 và lớp 3
HSDPA-RF: các vấn đề liên quan đến thiết bị người dùng User Equipment ([UE]) và trạm gốc Base Station ([BS]) sừ dụng truyền song công phân chia theo thời gian Time Division Duplex ([TDD]) và truyền song công phân chia theo tần số Frequency Division Duplex ([FDD]).
HSDPA cho phép tốc độ dữ liệu ban đầu là 1.8Mbps, tăng lên 3.6Mbps rồi 7.2Mbps và cuối cùng lên đến 14Mbps. Nó được thiết kế nhằm đáp ứng các dịch vụ có tốc độ đường xuống lớn và tốc độ đường lên nhỏ [3]. Có thể coi HSDPA là ADSL không dây. Do tốc độ dữ liệu như trên, ban đầu HSDPA chỉ được thiết kế cho dữ liệu tốc độ cao nhưng chưa thể đáp ứng thời gian thực. Các ứng dụng có thể có như: lướt Web, xem phim. Các cải tiến về sau cho phép cung cấp thêm VoIP (tốc độ thấp nhưng cần đáp ứng nhanh). Phiên bản 5 HSDPA kế thừa các kĩ thuật cho dữ liệu đường xuống tốc độ cao của phiên bản 4 [3]. Ngoài ra các kĩ thuật mới cũng được nghiên cứu như:
tập trung vào các dịch vụ nền tảng tương tác thông suốt
phân phối ưu tiên khu vực đô thị và trong nhà (indoor), nhưng không giới hạn chỉ trong các khu vực này mà hoàn toàn cho phép di chuyển
kết hợp với anten kĩ thuật thu tiên tiến
đáp ứng yêu cầu ghi nhớ và thời gian xử lý của thiết bị người dùng User Equipment (UE)
Giảm thiểu các thay đổi trong kiến trúc và kĩ thuật đang sử dụng [3]. Yêu cầu này nhằm đảm bảo độ tương thích giữa hệ thống cũ và mới.
Các kĩ thuật sau đã được đưa ra:
Mã hóa và điều chế tương tác Adaptive Modulation and Coding (AMC)
Cơ chế lai yêu cầu tự động truyền lại Hybrid Automatic Retransmission Query (Hybrid ARQ)
Chọn lựa cell nhanh Fast Cell Selection (FCS)
Xử lý bằng anten Multiple Input Multiple Output (MIMO)
Kênh truyền chia sẻ đường xuống riêng Standalone Downlink Shared CHannel (Standalone DSCH) [3].
AMC và Hybrid ARQ được đưa ra trong phiên bản 5 HSDPA. MIMO được giới thiệu trong phiên bản 6 nhưng vẫn tiếp tục được nghiên cứu cho đến ngày nay. FCS và Standalone DSCH được đánh giá là không mang lại hiệu quả cao nên đã không được ứng dụng sau khi nghiên cứu, tuy nhiên chúng vẫn có thể được sử dụng sau này.
1.Kiến trúc phân lớp:
Như đã nói ở trên, HSDPA sử dụng cả FDD và TDD nghĩa là có thể có nhiều kênh tần số và nhiều khe thời gian để truyền dữ liệu. Kĩ thuật DSCH trong phiên bản 99 được phát triển thành High Speed-Downlink Shared CHannel (HS-DSCH). HS-DSCH kết hợp với DPCH là thủ tục chính được sử dụng trong HSDPA. Đối với chiều xuống, có kênh truyền dữ liệu mới đó là (HS-PDSCH) và kênh điều khiển (HS-SCCH). Đối với đường lên, kênh truyền mới là HS-DPCCH theo chuẩn DPCCH.
Một đặc điểm chính của HSDPA là tính thích nghi của đường truyền: cơ chế truyền thay đổi theo từng Transmission Time Interval (TTI) thích nghi với điều kiện đường truyền [3].
Cơ chế hybrid ARQ thuộc lớp 2 tức lớp Medium Access Control (MAC).Theo hình vẽ ta thấy:
Tại RNC có 2 giao thức: có hoặc không có thêm lớp MAC-c/sh.
Tại Node-B có thêm giao thức MAC-hs
Với đường xuống, chỉ thị HS-DSCH, HS-DSCH Indicator (HI) được DPCH mang theo trỏ vào kênh mà UE cần giải mã. Trong quá trình UE giải mã HS-DSCH TTI, UE sẽ được kênh HS-SCCH cấp cho mã sử dụng trong HS-DSCH TTI và các thông tin kèm theo.
Với đường lên,tín hiệu bao gồm ACK cho Hybrid ARQ và thông tin về điều kiện kênh truyền. Cơ chế HS-DPCCH được sử dụng cũng giống như DPCH [3].
HS-DSCH có nhiều loại tùy thuộc vào dung lượng của UE.
2.Mã hóa và điều chế thích nghi Adaptive Modulation and Coding (AMC):
Quá trình mã hóa và điều chế trong HSDPA thích nghi theo đường truyền. Khi UE gửi các đo đạc về đường truyền xuống trong luồng dữ liệu lên, Node-B tính toán và quyết định chọn phương thức mã hóa và điều chế nào phù hợp cho TTI. Nếu đường truyền xấu thì vẫn sử dụng Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) như trong phiên bản 99 để đảm bảo chất lượng. Nếu đường truyền tốt thì có thể tăng số mức điều chế lên, ví dụ: 16 Quadrature Amplitude Modulation (16-QAM), nhằm tăng tốc độ. Đây là phần cải tiến trong phiên bản 5.
Theo phiên bản 99, mọi quá trình đều do RNC điều khiển. Tuy nhiên như vậy sẽ làm tăng thời gian đáp ứng và giảm hiệu quả khi tính toán đối với kênh truyền thay đổi. Chính vì vậy trong phiên bản 5, các quá trình tính toán thời gian đã chuyển xuống cho Node-B đảm nhiệm.
3.Cơ chế lai yêu cầu truyền lại tự động Hybrid ARQ:
ARQ là cơ chế phát hiện lỗi như sau: bên phát gửi một gói tin và chờ bên nhận gửi xác nhận đã nhận được rồi gửi tiếp(Stop And Wait – SAW), nếu sau một khoảng thời gian không nhận được thì tự động gửi lại. Cơ chế Hybrid ARQ là sự kết hợp giữa ARQ và Forward Error Correction (FEC). Các gói sai được giữ lại để kết hợp với các gói truyền lại và giải mã. Có các loại: Code Combining, Incremental Redundancy (IR), Chase combining[3]. HSDPA sử dụng IR và Chase combining.