Tìm hiểu công nghệ 4G LTE

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỦ THÔNG TIN ĐÒ ÁN TÓT NGHIÊP ĐAI HOC Đe tài Tìm hiểu công nghê 4G LTE TS NGUYÊN vũ SƠNGiáng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện Lớp Khóa Hệ NGUYÊN THU HÀ K16.

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỦ - THÔNG TIN

ĐÒ ÁN TÓT NGHIÊP ĐAI HOC

Đe tài: Tìm hiểu công nghê 4G LTE

Giáng viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

Lớp

Khóa

Hệ

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỰC ii

DANH MỤC HÌNH ìv DANH MỤC BÀNG vi

CÁC TÙ VIÉT TÂT vii

LỜI NÓI DÀU xii

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VÈ HỆ THÒNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1

1.1 Sợ phát triển cùa hệ thống thông tin di động: 1

1.1 I Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G) 2

1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G) 3

1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) 4

1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G) 6

1.5 ỉ 7 1.6 I Đa truy cặp phán chia theo thời gian TDMA: 7

1.7 2 Đa truy cặp phán chia theo tần so FDMA: 8

1.8 3 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA: 9

1.9 Kỹ thuật OFDM và MIMO

11 1.9.1 Kỹ thuật OFDM: 11

1.9.2 Kỹ thuật MIMO 22

KÉT LUẬN CHƯƠNG 1 26

CHƯƠNG 2 : MẠNG 4G LTE 27

2.1 Giới thiệu về công nghệ LTE 27

2.2 Cấu trúc cúa LTE 11] 33

2.3 Các kênh sứ dụng trong E-UTRAN 37

2.4 Giao thức của LTE (LTE Protocols) [2] 39

2.5 Một so đặc tính cùa kênh truyền 43

2.5.1 Trãi trề đa đường 43

2.5.2 Các loại fading 43

2.5.3 Dịch tần Doppler 44

2.5.4 Nhiều MAI đối với LTE 45

2.6 Chuyển giao 45

2.6.1 Mục đích chuyến giao 45

2.6.2 Trình tự chuyến giao 46

2.6.3 Các loại chuyển giao 50

2.6.4 Chuyển giao đối với LTE 53

2.7 Điều khiển công suất 55

2.7.1 Điều khiên cóng suẩt võng hờ 57

2.7.2 Điều khiển công suất vòng kín 57

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

59 CHƯƠNG 3 : TRIẺN KHAI LTE TẠI VIỆT NAM 60

TÀI LIỆU THAM KHÁO 61

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Lộ trình phát triên của hệ thống thông tin di động tế bào 2

Hình ] 2 : Truyền đơn sóng mang 11

Hình 1.3 : Nguyên lý cùa FDMA 11

Hình 1.4 : Nguyên lý đa sóng mang 11

Hình 1.5 : So sánh phổ tần của OFDM với FDMA 12

Hình 1.6 : Tần số-thời gian của tín hiệu OFDM 12

Hình 1.7 : Các sóng mang trực giao với nhau 14

Hình 18: Biên đổi FFT 14

Hình 1.9 : Thu phát OFDM 15

Hình 1.10 : Chuồi bảo vệ GI 15

Hình 1.11: Tác dụng của chuỗi bảo vệ 17

Hình 1.12: Sóng mang con OFDM A 18

Hình 1 18

Hình 1.14 : Chí định tài nguyên của OFDMA trong LTE 19

Hình 1.15: cấu trúc của một khổi tài nguyên 20

Hình 1.16 : cấu trúc bố tó tín hiệu tham khảo 2 ỉ Hình 1.17: Đặc tính đường bao của tín hiệu OFDM 21

Hình 1.18: PAPR cho các tín hiệu khác nhau 22

Hình 1.19: Mô hình SƯ-MIMO và MƯ-MIMO 23

Hình 1.20 : Ghép kênh không gian 24

Hình 2.1: So sánh về cấu trúc giữa UTMS và LTE 33

Hình 2.2: cấu trúc cơ bản của LTE 35

Hình 2.3: Giao thửc của ƯTRAN 40

Hình 2.4: Giao thức của E-UTRAN 40

Hình 2.5: Phân phổi chức năng của các lớp MAC, RLC PDCP 41

Hình 2.6: Nguyên tắc chung của các thuật toán chuyển giao 48

Hình 2.7 : Chuyên giao cứng 51

Hình 2.8 : Chuyển giao mềm 52

Hình 2.9 : Chuyển giao mềm - mềm hon 53

Hình 2.10: Các loại chuyển giao 54

Hình 2.11: Điều khiển công suất vòng hở 57

Hình 2.12: Điều khiến công suất vòng kín 58

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 : sổ khối tài nguyên theo băng thông kênh truyền 19Bảng 2.1 : Các thông số lớp vật lý LTE 31Bảng 2.2 : Tốc độ đình của LTE theo lớp 32

(APEX Capital Expenditure

0 DIM?

H Downlink share Channel Kênh chia sẽ đuơng xuống

E EDGE Enhance Data rates tor

GSM Tốc dô dử liêu tăng cuông cho mang

Mang truy nhâp vỏ tuyên cải tiên

Mang lói goi NodeH cãi tiền

F FBMA Frequency Division Multiple Da truy câp phân chia theo tân số Access

FDD Frequency Div LSI on Ghep kênh phân chia theo tân sỗ

Forward Error Correction

G GSM Global System for Mobile Hê thong di dóng loan cẩu

A High Speed Downlink PacketAccess T ruy nhâp gói đương xuống toe dó cao

liDIV High Definition Television Tívi cô dử phán giãi cao

HSOP

A High Speed OFDM Packet Truy cập gói OFDM tồc dỏ cao

Access

HSPA High Speed Packet Access Truy nhằp gởi tồc dộ cao

HSS Home Subscriber Server Quan lý thuê bao

1 III International Dơn VI viên thòng quốc tè

Telecommunication Union

IMS IP Multimedia Sub-system Hê thông đa phương tiên sứ dung ỈP

IS1 Inter-Symbol Interference Nhieu liên ky tự

IFFT Inverse Fast Fourier Biền dôi Fourier nguoc

M1MO Multi Input Multi Output Da ngõ váo da ngõ ra

MME Mobility Management Entity Quản lý tinh di dộng

MAC Medium Access Control Dicu khiên trung nháp trung binh

MU- Multi User-MIMO Da người dung - Da ngõ vao da ngõ ru

MIMO

MoU Minutes of Using 1 hài gian sứ dung

MCS Modulation Coding Scheme Kỳ thuảl mã hóa vá dicu che

n

OPL .

OFDM U p.'U>»lỆ

Orthogonal Frequency

Ghép kénh phân chia theo tân so true

OFDM

A Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access Da truy nhâp phân chia theo tân so true

giao p

PAPR Peak-to- Av erage Power

trung binh

PCRF Policyand Charging Rules

Function

1’DSC'

TI Physical Downlink Shared Kênh vất ly chia sè dương suồngChannel

Physical Broadcast Channel

Paging Control Channel

Paging Channel

Kênh vát lý diều khiên dương lẽn

Kênh vát lý dicu khiên duóng xuồng

Kcnh vát lý quãng ba Kcnh dicu khicn tin nhàn Kênh tin nhãn

Q QoS Quality of Services Chát lương đích vu

R RLC Radio Link Control Diêu khiên kẽt nôi vô tuyên

RRC Radio Resource Control Diêu khiên tái nguyên vó tuyên

RE Resource Element Ihánh phản lai nguyên

RSRP Reference Signal Receive Câng suảt thu un hiẽu tham khao

SNR Signal to Noise Ratio Tý sô tin hiệu trên nhiễu

SC- Single Carrier Frequency Da truy cảp phân chia theo lan so true

FDVIA Division multiple Access giao đon song mang

SMS Short Message Service Tin nhản ngẩn

SAE System Architecture Enhance Cảu truc hê Ihắng tàng cương

SGS.X Serving GPRS Support Node Nút cung cầp dich vu GPRS

SI- Single User Multi Input Multi Don user-Da ngô váo da ngờ ra

MEM

O Output

T

TĐMA Time Division Multiple Da truy cãp phân chia theo thơi glim

zAcccss

1 11 Time Transmit Interval Khoáng thơi gian phát

It) I) Time Division Duplexing Ghép kênh phân chia theo thơi gian

TK Transmit Power Command Lênh ráng suât phat

l 1MB Ultra Mobile Broadband Di đồng bông rông mỡ rông

VolP Voice IP 1 hoai sư dung IP

wWCDM

A Wideband Code Division Da truy càp phân chia theo mà hòng

Wireless Applicaion protocol Giao thưc ưng dung không dày

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành công nghệ viễn thông đã chứng kiến những phát triền ngoạn mục trongnhững năm gần đây Khi mà công nghệ mạng thông tin di động thế hệ thứ ba3G chưa có đù thời gian để khẳng định vị thế của mình trên toàn cầu, người ta

đã bắt đẩu nói về công nghệ 4G (Fourth Generation) từ nhiều năm gần đây.Thế nhưng, nói một cách chính xác thì 4G là gì? Liệu có một định nghĩathống nhất cho thế hộ mạng thông tin di động tương lai 4G?

Ngược dòng thòi gian

Trong hơn một thập kỷ qua, thế giới đã chứng kiển sự thành công to lởncủa mạng thông tin di động thế hệ thứ hai 2G Mạng 2G có thể phân ra 2 loại:mạng 2G dựa trên nển TDMA và mạng 2G dựa trên nền CDMA Đánh dấu

dùng TDMA phổ biến ở Mỹ Tiếp theo là mạng CdmaOne (hay iS-95) dùngCDMA phồ biển ở châu Mỹ và một phần của châu Á, rồi mạng GSM dùngTDMA, ra đờí đầu tiên ớ Châu Âu và hiện được triền khai rộng khắp thể giới

Sự thành công của mạng 2G là do dịch vụ và tiện ích mà nó mạng lại chongười dùng, tiêu biêu là chất lượng thoại và khá năng di động

Hình 1: So’ đồ tóm lược quá trình phát triển của mạng thông tin di động tế bào

Tiếp nối thế hệ thứ 2, mạng thông tin di động thế hệ thứ ba 3G đã và đang được triển khai nhiều nơi trên the giới Cài tiến nổi bật nhất cùa mạng 3G so vởi mạng 2G là khả năng cung ứng truyền thông gói tốc độ cao nhăm triên khai các dịch vụ truyền thông đa phương tiện Mạng 3G bao gồm mạng ƯMTS sử dụng kỳ thuật WCDMA, mạng CDMA2000 sử dụng kỳ thuật CDMA và mạng TD-SCDMA được phát triển bởi Trung Quốc Gần đây công nghệ WiMAX cùng được thu nhận vào họ hàng 3G bến cạnh các công nghệ nói trên Tuy nhiên, câu chuyện thành công của mạng 2G rất khó lặp lại với mạng 3G Một trong những lý do chính

là dịch vụ mà 3G mang lại không có một bước nhảy rõ rệt so với mạng 2G Mãi gần đây người ta mới quan tâm ĩới việc tích hợp MBMS (Multimedia broadcast and multicast service) và IMS (TP multimedia subsystem) để cung ứng các dịch vụ đa phương tiện.

Khái

Có nhiêu định nghĩa khác nhau vê 4G, có định nghĩa theo hưởng công nghệ,

có định nghĩa theo hướng dịch vụ Đơn giản nhất, 4G là the hệ tiếp theo củamạng thông tin di động không dây 4G là một giải pháp đe vượt lên những

giới hạn và những điếm yếu của mạng 3G Thực tể, vào giữa năm 2002,4G làmột khung nhận thức đê tháo luận những yêu cầu của một mạng băng rộngtốc độ siêu cao trong tương lai mà cho phép hội tụ với mạng hừu tuyến cốđịnh 4G còn là hiện thể của ý tường, hy vọng của những nhà nghiên cứu ởcác trường đại học, các viện, các công ty như Motorola, Qualcomm, Nokia,Ericsson, Sun, HP NTT DoCoMo và nhiều công ty viễn thông khác vớì mongmuốn đáp ứng các dịch vụ đa phương tiện mà mạng 3G không thể đáp ứngđược.

Theo dòng phát triền

Ở Nhật, nhà cung cấp mạng NTT DoCoMo định nghĩa 4G bằng khái niệm đaphương tiện di động (mobile multimedia) với khả năng kết nổi mọi lúc, mọinơi, khả năng di động toàn cầu và dịch vụ đặc thù cho từng khách hàng NTTDoCoMo xem 4G như là một mở rộng của mạng thông tin di động tể bào 3G.Quan điếm này được xem như là một “quan điếm tuyến tính” trong đó mạng4G sẽ có cấu trúc tế bào được cải tiến đe cung ứng tốc độ lên trên 100Mb/s.Với cách nhìn nhận này thì 4G sẽ chính là mạng 3G LTE , UMB hay WiMAX802.16m Nhìn chung đây cũng là khuynh hướng chủ đạo được chấp nhận ớTrung Quốc và Hàn Quốc

Bên cạnh đó, mặc dù 4G là the hệ tiếp theo của 3G, nhưng tương lai khônghan chi giới hạn như là một mở rộng cùa mạng te bào Ví dụ ớ châu Âu, 4G

quãng với khá năng kết nối với nhiều loại hình mạng truy nhập vô tuyến khácnhau và khả năng chọn lựa mạng vô tuyến thích hợp nhất đê truyền tải dịch

vụ đen người dùng một cách toi ưu nhất Quan điếm này được xem như là

“quan diêm liên đới” Do đó, khái niệm “ABC-Always Best Connected” (luônđược kết nối tốt nhất) luôn được xem là một đặc tính hàng đầu của mạngthông tin dí động 4G Định nghĩa này được nhiều công ty viễn thông lớn vànhiều nhà nghiên cứu, nhà tư vấn viễn thông chấp nhận nhất hiện nay Dùtheo quan điểm nào, tất cả đều kỳ vọng là mạng thông tín dí động thế hệ thứ

tư 4G se nổi lên vào khoảng 2010-2015 như là một mạng vô tuyến băng rộngtốc độ siêu cao Ớ Việt Nam , hiện nay 3G đang phát triển rầm rộ và đổ tiếnlên 4G không còn xa nừa Theo tin từ Tập đoàn Bưu chính viền thông ViệtNam (VNPT), đơn vị này vừa hoàn thành việc lắp đặt trạm BTS sừ dụng chodịch vụ vô tuyên băng rộng công nghệ LTE (Long Term Evolution), côngnghệ tiền 4G đầu tiên tại Việt Nam và Đông Nam Á

Đồ án nghiên cứu về Công nghệ 4G LTE là công nghệ còn mới me vàphù hợp với thực trạng hiện nay của Việt Nam.

Nội dung của đồ án bao gồm 3 chương :

Chương 1: Giói thiệu về hệ thống thông tin di động

Chương 2 : Mạng 4G LTE

Chương 3 : Triển khai LTE tại Việt Nam

Trong quá trình thực hiện đề tài, người thực hiện có những hạn chế vềkhả năng và còn nhiều sai sót, rẩt mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô vàbạn bè

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VÈ HỆ THÔNG THÔNG TIN

DI ĐỘNG

Thông tin dì động là một lĩnh vực rât quan trọng trong đời sổng xã hội.

Xã hội càng phát triển, nhu cầu ve thông tin di động của con người càng tăng lên và thông rin di động càng khăng định được sự cần thiết và tính tiện dụng của nó Cho đen nay, hệ thong thông tin di động đã trài qua nhiều giai đoạn phát triền, từ thể hệ di động thế hệ J đến thế hệ 3 và thế hệ đang phát triển trên the giới - thể hệ 4 Trong chương này sẽ trình bày khái quát về các độc tính chung cùa các hệ thống thông tin di động và tông quan về mạng 4G.

1.1 Sự phát triển của hệ thống thông tin di động:

Khi các ngành thông tin quáng bá bằng vô tuyển phát triển thì ý tướng về thiết

sau này Năm 1946, mạng điện thoại vô tuyến đầu tiên được thừ nghiệm tại

ST Louis, bang Missouri của Mỳ

Sau những năm 50, việc phát minh ra chất bán dần cũng ánh hưởng lớn dểnlĩnh vực thông tin di động, úng dụng các linh kiện bán dần vào thông tin diđộng đã cải thiện một so nhược điêm mà trước đây chưa làm được

Thuật ngữ thông tin di động tể bào ra đời vào những năm 70 khi kết hợpđược các vùng phủ sóng riêng lẻ thành công, đă giải được bài toán khó vềdung lượng

Hình 1,1: Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động tế bào 1.1.1 Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 1 (1G)

Những hệ thống thông tin di động đầu tiên, nay được gọi là thế hệ thửnhất (1G), sử duns công nghê analog goi là đa truy nhập phân chia theo tần số(FDMA; _uyên _1 thoại lion sóng vú tuyến don thuê bao điện thoại diđộng Với FDMA, người dùng được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật

tự các kênh trong lĩnh vực tần số Trong trường hợp nếu số thuê bao nhiềuvượt trội so với các kênh tẩn số có thể, thì một số người bị chặn lại khôngđược truy cập

1.1.1.1 Đặc diễm

• Moi MS được cap phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến

• Nhiều giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể

• Trạm thu phát gổc BTS phái có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MStrong cell

• Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di động tiên tiến AMPS

1.1.1 2 Những hạn chế của hệ thống thông tin di động thế hệ 1

Hệ thông di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giàn.Tuy nhiên hệ thống không thỏa mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng

về cà dung lượng và tốc độ Nó bao gồm các hạn chế sau :

• Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng nhỏ

• Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch trong môitrường fading đa tia

• Không cho phép giảm đáng kê giá thành cùa thiết bị di động và cơ sở hạtầng

• Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi

• Không tương thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở châu Âu, làm

• Chât lượng thấp và vùng phủ sóng hẹp

+Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chể trên là phải chuyên sang sử dụng

kỳ thuật thông tin sổ cho thông tin di động cùng với kỳ thuật đa truy cập mới

ưu đicm hơn về cả dung lượng và các dịch vụ được cung cap Vì vậy đã xuấthiện hệ thống thông tin di động thế hệ 2

dịch vụ thoại truyền thống, hệ thong này còn có khá năng cung cap một số dịch vụ truyền dữ liệu và các dịch vụ bổ sung khác Ở Việt Nam, hệ thống thông tin di động so GSM được đưa vào

từ năm 1993, hiện nay đang được Công ty VMS và GPC khai thác rất hiệu quả với hai mạng thông tin di động

so VinaPhone và MobiFone theo tiêu chuẩn GSM.

Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 đều sứ dụng kỹ thuật điều chế so

Và chúng sứ dụng 2 phương pháp đa truy cập:

• Đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access TDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các khe thời gian khác nhau

-• Đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access - CDMA):phục vụ các cuộc gọi theo các chuỗi mã khác nhau

1.3H

Hệ thong thông tin di động chuyển từ thế hệ 2 sang the hệ 3 qua một giaiđoạn trung gian là thế hệ 2, 5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợpnhiều khe hoặc nhiều tần số hoặc sử dụng công nghệ CDMA trong đó có thếchồng lên phô tần của thể hệ hai nếu không sử dụng phổ tần mới, bao gồmcác mạng đã được đưa vào sử dụng như: GPRS, EDGE và CDMA2000-1X Ởthế hệ thứ 3 này các hệ thong thông tin di động có xu thế hoà nhập thành mộttiêu chuẩn duy nhất và có khà năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2 MbiƯs Đểphân biệt với các hệ thong thông tin di động băng hẹp hiện nay, các hệ thongthông tin di động thế hệ 3 gọi là các hệ thống thông tin di động bãng rộng.Nhiêu tiêu chuân cho hệ thống thông tin di dộng thế hệ 3 IMT-2000 đãđược đề xuất, trong đó 2 hệ thống W-CDMA và CDMA2000 đã được ITƯchấp thuận và đưa vào hoạt động trong những năm đầu của nhừng thập kỷ

2000 Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin di động the hệ 3.

f-W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là sự nâng cấp củacác hệ thống thông tin di động thê hệ 2 sừ dụng công nghệ TDMA như: GSM.IS-136

>CDMA2000 là sự nâng cấp cúa hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụngcông nghệ CDMA: 1S-95

YỄU càu đoi vói hệ thong thông tin di động the hệ 3

Thông tin di động the hệ thứ 3 xây dựng trên cơ sớ TMT-2000 được đưa vào

> 2 Mb/s đổi với vùng phu sóng địa phương

> Các tiêu chí chung đế xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ ba (3G):

- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau:

Đường ỉên : 1885-2025 MHz

V Đường xuống : 2110-2200 MHz

- Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vôtuyến:

Tích hợp các mạng thông tin hùu tuyến và vô tuyển

** Tương tác với mọi loại dịch vụ viền thông

- Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: trong công sờ, ngoài đường,trên xe, vệ tinh

người sử dụng có thể tái và truyền lẽn hình ảnh động chất lượng cao Chuân 4G cho phép truyền các ứng dụng phương tiện truyền thông phổ biến nhất, góp phần tạo nên các những ứng dụng mạnh mẽ cho các mạng không dây nội

bộ (WLAN) và các ứng dụng khác.

Thế hệ 4 dùng kỳ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tân số trực giaoOFDM, là kỹ thuật nhiều tín hiệu được gởi đi cùng một lúc nhưng trên nhữngtần số khác nhau Trong kỳ thuật OFDM, chi cố một thiểt bị truyền tín hiệutrên nhiều tần sổ độc lập (từ vài chục cho đển vài ngàn tẩn số) Thiết bị 4G sửdụng máy thu vô tuyến xác nhận bời phần mem SDR (Software - DefinedRadio) cho phép sứ dụng băng thông hiệu quả hơn bàng cách dùng đa kênhđồng thời Tống đài chuyên mạch mạng 4G chi dùng chuyển mạch gói, do đó,giảm trỗ thời gian truyền và nhận dữ liệu

1.5 Đa

1 5.1 Đa truy cập phân chia theo thòi gian TDMA:

Trong hệ thống TDMA phô tần sổ quy định cho liên lạc di động đượcchia thành các dải tần liên lạc, mỗi dải tần liên lạc này được dùng chung cho

N kênh liên lạc, mồi kênh liên lạc là một khe thời gian (Time slot) trong chu

kỳ một khung Tin tức được tổ chức dưới dạng gói, mỗi gói có bít chì thị đầugói, chi thị cuối gói, các bit đồng bộ và các bit dừ liệu Không như hệ thongFDMA, hộ thống TDMA truyền dẫn dừ liệu không liên tục và chỉ sử dụng cho

dừ liệu số và điều che số

> Các đặc điểm của TDMA

- TDMA có the phân phát thông tin theo hai phưoug pháp là phân định trước

- và phân phát theo yêu cầu Trong phương pháp phân định trước, việc phân phát các cụm được định trước hoặc phân phát theo thời gian Ngược lại trong phương pháp phân định theo yêu cầu các mạch được tới đáp ứng khi có cuộc gọi yêu cấu, nhờ đó tăng được hiệu suất

1 5 2 Đa truy cập phân chia theo tan so FDMA:

- Công nghệ FDMA là công nghệ đa truy cập phân chia theo tần so

quy định cho lien lạc di động được chia thành 2N dải tần số ke tiếp, cách nhaumột dải tần phòng vệ Moi dải tần được gán cho một kênh liên lạc N dải tầndành cho liên lạc hướng lên, sau một dải tẩn phân cách là N dải tần kế tiếpdành cho liên lạc hướng xuống

- Mỗi MS được cấp phất đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyển.Nhiều giao thao do tần số các kênh lân cận nhau là rất đáng kể BTSphải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS trong te bào

- Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống di động AMPS (Advancedmobile phone system)

1 5 3 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA:

- Đôi với hệ thống CDMA, tẩt cả người dùng sẽ sứ dụng cùng lúc mộtbăng tần Tín hiệu truyền đi sẽ chiếm toàn bộ băng tần của hệ thong Tuynhiên, các tín hiệu của mồi người dùng được phân biệt vởi nhau bởi các chuồi

mã Thông tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người

sử dụng có thê chiếm cùng kênh vô tuyển đồng thời tiến hành các cuộc gọi,

mà không sợ gây nhiều lần nhau

- Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi cell trong toàn mạng, vànhững kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải pho giả ngẫu nhiênPN

nó được xem là trực giao với các từ mã khác Tại máy thu, sê có một từ mãđặc trưng được tạo ra đê tách sóng tín hiệu có từ mã giả ngẫu nhiên tươngquan với nó Tất cà cấc mã khác được xem như ỉà nhiễu Để khôi phục lại tínhiệu thông tin, máy thu cần phải biết từ mã dùng ở máy phát Mồi thuê baovận hành một cách độc lập mà không cần biết các thông tin cùa máy khác

- Dải tân tín hiệu rộng hàng MHz

- Sử dụng kỹ Ihuật trải phô phức tạp.

- Kỹ thuật trái phổ cho phép tín hiệu vô luyến sừ dụng có cường độtrường rất nhỏ và chông fading hiệu quà hơn FDMA, TDMA

- Việc các thuê bao MS trong cell dùng chung tần số khiên cho thiết bịtruyền dẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đối kế hoạch tẩn số không cònvấn đề, chuyên giao trở thành mềm, điều khiên dung lượng cell rẩt linhhoạt

- Chất lượng thoại cao hơn, dung lượng hệ thống tăng đáng kể (có thếgấp từ 4 đến 6 lần hệ thong GSM) độ an toàn (tính bảo mật thông tin)cao hơn do sử dụng dãy mà ngầu nhiên để trải phố, kháng nhiều tốthơn, khả năng thu đa đường lốt hơn, chuyển vùng linh hoạt Do hệ so

đồng kênh

- CDMA không có giới hạn rõ ràng về số người sử dụng như TDMA vàFDMA Còn ở TDMA và FDMA thì số người sừ dụng là co định,không thể tăng thêm khi tất cả các kênh bị chiếm

- Hệ thống CDMA ra đời đã đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn dịch vụthông tin dì động tể bào Đây là hệ thong thông tin dí động băng hepvới tốc độ bit thông tin của người sử dụng là 8-13 kbps

- 6 Kỹ thuật OFDM và MIMO

Hình 1.2 : Truyền đon sóng mang

Hình 1.4 : Nguyên lý đa sóng mang

- lại được tín hiệu ban đầu Sự

- chồng lấn phổ tín hiệu này làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ

lớn hơn nhiều so với các kĩ thuật điều chế thông thường

ưu diêm sau:

- - OFDM có thể loại bỏ hiện tượng nhiều xuyên kí hiệu ISI

(Inter-Symbol

- Interference) neu độ dài chuỗi bảo

vệ (guard interval) lớn hơn độ trề truyền dẫn lớn nhất của kênh truyền.

- Thực hiện việc chuyên đôi chuồi dữ liệu từ nối tiêp sang song song nênthời gian symbol tăng lên do đó sự phân tán theo thời gian gây bởi trải trề dotru yên dan đa đường giảm xuống

- Tối ưu hiệu quà phô tần do cho phép chồng phô giữa các sóng mang con.Hạn chế được ảnh hưởng của fading bàng cách chia kênh fading chọn lọc tần

so thành các kênh con phăng tương ứng với các tần số sóng mang OFDMkhác nhau

- OFDM phù hợp cho việc thiết kế hộ thống truyền dần băng rộng (hệthong có tốc độ truyền dẫn cao), ánh hưởng của sự phân tập về tan sổ(frequihiểu nhiều so

- với hệ thong truyền dẫn đơn sóng mang

- Cấu trúc máy thu đơn giản

- Thích ứng đường truyền và lập biểu trong miền tần số

- Tương thích với các bộ thu và các anten tiên tiến

- Hình 1.7 : Các sóng mang trực giao vói nhau

Một vẩn đề gặp phải ở OFDM trong các hệ thống thông tin di động làcần dịch các tần số tham khảo đôi với các đầu cuối phát đồng thời Dịch tầnphá hỏng tính trực giao của các cuộc truyền dẫn đen nhiễu đa truy nhập Vìvậy nó rất nhạy cảm với dịch tần ơ LTE chọn khoảng cách giữa các sóngmang là 15KHz, đoi với khoáng cách này là khoảng cách đủ lớn đối với dịchtần Dc 1

- Đê điều chế tín hiệu OFDM sử dụng biến đôi FFT và 1FFT cho biểnđổi

giừa miền thời gian và miền tần số

- sau khi điều chế được chuyển đối

từ nối tiếp sang song song Sau đó được đưa

đến bộ biến đổi IFFT Mỗi ngõ vào cùa IFFT tương ứng với từng sóng mang con riêng biệt (thành phần tần số riêng biệt của tín hiệu miền thời gian) và mồi sóng mang được điều chế độc lập với các sóng mang khác Sau khi được biến đối IFFT xong, tín hiệu được chèn thêm tiền tố vòng (CP) và phát đi Ớ

bộ thu ta làm ngược lại.

Mục đích của việc chèn thêm tiền tố vòng ỉà có khả năng làm giảmhay

loại trừ nhiều xuyên kí hiệu 1ST (Inter Symbol Interference) Một mầu tín hiệu

- Do đó, Gĩ còn được gọi là Cyclic Prefix (CP) Sự sao chép này có tácdụng chống lại nhiễu xuyên kí hiệu ISI do hiệu ửng phân tập đa đường.

này giải thích như sau: Giả sử máy phát đi một khoảng tínhiệu có chiều dài là Ts, sau khi chèn thêm chuỗi bảo vệ có chiều dài TG thì tínhiệu này có chiều dài là T = TS+TG DO hiệu ứng đa đường multipath, tín hiệunày sẽ tới máy thu theo nhiều đường khác nhau Trong hình vẽ, hình a, tínhiệu theo đường thứ nhất không có trề, các đường thử hai và thứ ba đêu bị trềmột khoáng thời gian so với đường thứ nhất Tín hiệu thu được ở máy thu sẽ

là tổng họp của tất cá các tuyển, cho thấy kí hiệu đứng trước sẽ chồng lấn vào

kí hiệu ngay sau đó, đây chính là hiện tượng ISI Do trong OFDM có sử dụngchuỗi bảo vệ có độ dài TG sẽ dễ dàng loại bó hiện tượng này Trong trườnghợp TG >T MAX như hình vẽ mô tả thì phần bị chồng lấn ĨSI nằm trong khoảngcúa chuồi bảo vệ, còn thành phan tín hiệu có ích vẫn an toàn Ở phía máy thu

a ) Không có GI-

- LTE sử dụng OFDMA (Orthogonal Frequency Division MultipleAccess) cho tuyến lên OFDMA gọi là Đa truy nhập phân chia theo tần sotrực giao là công nghệ đa truy cập phân chia theo sóng mang, là một dạngnâng cao, là phiên bản đa người dùng của mô hình điều chc so OFDM

- Kỹ thuật đa truy nhập của OFDMA cho phép nhiều người dùng cùngtruy cập vào một kênh truyền bằng cách phân chia một nhóm các sóng mangcon (subcarrier) cho một người dùng tại một thời điểm Ờ các thời điểm khácnhau, nhóm sóng mang con cho 1 người dùng cùng khác nhau Điều này chophép truyền dừ liệu tốc độ thấp từ nhiều người sử dụng.

- Trong OFDMA, việc chỉ định số sóng mang con cho người dùngkhông

dựa vào từng sóng mang con riêng lẻ mà dựa vào các khối tài nguyên

Hinh 1.12: Sóng mang con OFDMA

- (Resource Block) Mồi khối tài nguyên bao gồm 12 sóng mang con cho khoảng thời gian 1 slot và khoảng cách giữa các sóng mang con là 15 KHz dẫn đến kết quả băng thông tối thiểu cùa nó

là 180 KHz Đơn VỊ nhỏ nhất của tài nguyên ỉà thành phần tài nguyên (RE),

nó bao gồm một sóng mang con đoi với khoảng thời gian của một ký tự OFDM Một RB bao gồm 84 RE (tức 7 xl2) trong trường hợp chiều dài CP thông thường và 72 RE (6x12) trong trường hợp chiều dài CP mở rộng.

- Hình 1.14 : Chi định tài nguyên của OFDMA trong LTE

- Băng 1,1 : số khối tài nguyên theo băng thông kênh truyền

-5 0

-75 -100

- IFinh 1.15 : cẩu trúc của một khối tài nguyên

- Tín hiệu tham kháo (RS) : LTE sù' dụng các tin hiệu tham kháo đặc biệt

để dề dàng ước lượng dịch sóng mang, ước lượng kênh truyền, đồng bộ thờigian Các tín hiệu tham kháo được bả trí như hình sau:

- suất thu tín hiệu tham khảo (RSRP).

- Nhược điếm của OFDM là gì? Ta xét các hình sau

, Tim, domain Frequent

- Frequents doinan (ÍUID of sinusoids) QAM modulated outputs

- - QAM modulated inputs

- Hình 1.17: Đặc tính đường bao của tín hiệu OFDM