Nghiên cứu hệ thống lte advanced và đề xuất hướng triển khai tại viettel đồng nai,luận văn thạc sỹ kỹ thuật điện tử

Một trong những mục tiêu của quá trình chuyển tiếp này là để đạt tới và thậm chí vượt xa những yêu cầu của IMT-Advanced nhằm cải thiện một cách đáng kể về mặt hiệu năng so với các hệ thố

Cơ quan công tác: Tập Đoàn Viễn Thông Quân Đội

Khoá: 19

1 Tên đề tài luận văn : Nghiên cứu hệ thống LTE-Advanced và đề xuất hướng triển khai tại Viettel Đồng Nai

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài: Tìm hiểu công nghệ LTE-Advanced và đề xuất hướng triển khai vào mạng 4G của Viettel Đồng Nai

3 Phương pháp nghiên cứu và kết quả đạt được:

Tìm hiểu tổng quan mạng thông tin di động 4G LTE, những công nghệ và kỹ thuật cơ bản được sử dụng Từ đó làm nền tảng nghiên cứu bước phát triển tiếp theo của hệ thống thông tin di động được gọi là chuẩn 4G với tên gọi LTE-Advanced Trong phát hành Rel 10 này ngoài một số kỹ thuật vẫn giống như LTE thì LTE-Advanced đã bổ sung một số tính năng mới nhằm nâng cao hiệu suất hơn so với LTE, ngoài ra khả năng tương tích ngược với các mạng đang hiện hữu và kết quả của việc thử nghiệm thành công LTE tại Viettel đã giúp cho người thực hiện có định hướng và đề xuất triển khai công nghệ LTE-Advanced tại Viettel Đồng Nai nơi người thực hiện đang công tác

Ngày tháng năm 2013 Học viên

Xác nhận của cán bộ hướng dẫn:

Xác nhận của Bộ môn:

của chuẩn LTE đang hoàn thành thì tâm điểm của sự chú ý đang chuyển sang sự phát triển tiếp theo của công nghệ này, đó là LTE-Advanced Một trong những mục tiêu của quá trình chuyển tiếp này là để đạt tới và thậm chí vượt xa những yêu cầu của IMT-Advanced nhằm cải thiện một cách đáng kể về mặt hiệu năng so với các hệ thống hiện tại kể cả hệ thống LTE phiên bản đầu tiên nhằm đạt được tốc độ download 100Mbps khi di chuyển nhanh và 1Gbps khi sử dụng ở chế độ tĩnh

Tại Việt Nam 3G đang được các nhà mạng đầu tư và mở rộng với quy mô lớn nhằm đáp ứng với nhu cầu sử dụng Internet di động ngày càng cao Tuy nhiên để tạo được cho người dùng có cảm nhận tốc độ và ổn định như mạng hữu tuyến thì 3G vẫn chưa thật sự đáp ứng được nhu cầu ấy, ngày nay cùng với sự xuất hiện ngày càng nhiều loại thiết bị thông minh như smart phone, máy tính bảng với mức chi phí hợp lý tạo cơ sở cho nhu cầu sử dụng dữ liệu ngày càng tăng và 4G sẽ là cần thiết tạo điều kiện để nhiều ứng dụng thiết thực của công nghệ thông tin được đi vào cuộc sống trong tương lai, có lợi cho người tiêu dùng, cho xã hội, cho nhà mạng, cho các nhà cung cấp dịch vụ nội dung

Tại Viettel Đồng Nai với nhu cầu lưu lượng sử dụng 3G trên thiết bị di động đứng thứ 3 trên toàn quốc sau TPHCM và Hà Nội thì việc người thực hiện chọn đề tài “ Nghiên cứu hệ thống LTE-Advanced và đề xuất hướng triển khai tại Viettel Đồng Nai “, không chỉ đơn thuần là tìm hiểu công nghệ mà qua đây người thực hiện muốn định hướng cụ thể vào điều kiện thực tế tại một mạng di động mà LTE-Advanced là đối tượng nghiên cứu và đề xuất hướng triển khai công nghệ 4G cho mạng di động Viettel Đồng Nai trên cơ sở đã thử nghiệm thành công LTE của Viettel

Nội dung của đề tài bao gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan mạng thông tin di động LTE

Chương 2 : Hệ thống di động LTE-Advanced

trình thực hiện đề tài, người thực hiện còn có những hạn chế về khả năng và còn nhiều sai sót , rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và bạn bè

Lời nói đầu 2

Mục lục 4

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 8

Danh mục các bảng biểu 12

Danh mục các hình vẽ, đồ thị 13

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G 16

1.1 LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN 16

1.1.1 Hệ Thống Thông Tin Di Động Thế hệ Thứ 3 ( 3G ) 16

1.1.2 Các giai đoạn phát triển của UMTS 18

1.1.2.1 Tiền thân của ReL99 18

1.1.2.2 ReL99 19

1.1.2.3 ReL4 19

1.1.2.4 ReL5 19

1.1.2.5 ReL6 20

1.1.2.6 ReL7 20

1.1.2.7 ReL8 21

1.1.2.8 Rel 9 21

1.1.2.9 ReL10 22

1.2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG LTE 22

1.2.1 Tiến trình phát triển của hệ thống UMTS đến LTE 22

1.2.2 Các đặc điểm chính của LTE 23

1.2.3 Cấu trúc hệ thống LTE 25

1.2.3.1 Kiến trúc mạng lõi LTE 28

1.2.3.2 Mạng truy nhập E-UTRAN 30

1.2.3.3 Các kênh logic và các kênh truyền tải trong LTE 31

1.3 CÁC CÔNG NGHỆ CƠ BẢN SỬ DỤNG TRONG LTE 33

1.3.4 Kỹ thuật mã hóa Turbo 47

1.3.5 Thích ứng đường truyền 48

1.3.6 Lập biểu phụ thuộc kênh 49

1.3.7 HARQ với kết hợp mềm 49

1.4 Kết luận 50

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG DI ĐỘNG LTE-ADVANCED 52

2.1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA LTE ĐỂ TIẾN LÊN LTE-ADVANCED 52

2.2 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG VÀ CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG LTE-ADVANCED 54

2.2.1 Kiến trúc E-UTRAN của LTE-Advanced 54

2.2.2 Các công nghệ sử dụng trong LTE-Advanced 55

2.2.2.1 Kết tập sóng mang ( CA ) 55

2.2.2.2 Giải pháp đa anten MIMO 58

2.2.2.3 Truyền dẫn đa điểm phối hợp 59

2.2.2.4 Các bộ lặp và các bộ chuyển tiếp 60

2.2.2.5 Mạng không đồng nhất 62

2.2.2.6 Mạng tự tối ưu ( SON ) 63

2.2.2.7 Sử dụng Femtocell 64

2.3 CÁC THỦ TỤC TRUY NHẬP 66

2.3.1 Tìm Ô 66

2.3.2 Thủ tục tìm ô 67

2.3.3 Cấu trúc thời gian/tần số của các tín hiệu đồng bộ 68

2.3.4 Tìm ô ban đầu và tìm ô lân cận 70

2.3.5 Truy nhập ngẫu nhiên 71

2.3.6 Tìm gọi 79

2.4.1.1 Ưu điểm nổi bật 81

2.4.1.2 Các ứng dụng đã tạo nên ưu điểm của 4G so với 3G 81

2.4.2 Tương thích ngược của LTE-Advanced đối với LTE 83

2.5 Kết Luận 84

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT HƯỚNG TRIỂN KHAI LTE-ADVANCED TẠI VIETTEL ĐỒNG NAI 85

3.1 HIỆN TRẠNG MẠNG VIỄN THÔNG ĐỒNG NAI 85

3.2 ĐỀ XUẤT CON ĐƯỜNG TIẾN LÊN LTE-ADVANCED 85

3.2.1 PHƯƠNG ÁN THỨ NHẤT 87

3.2.2 PHƯƠNG ÁN THỨ HAI 87

3.2.3 Đề xuất khu vực triển khai và vị trí đặt anten 4G 88

3.2.3.1 Đề xuất lắp anten 4G với những trạm độc lập 88

3.2.3.2 Đề xuất với những vị trí cosite với 2G/3G khác độ cao 89

3.2.3.3 Đề xuất với những vị trí cosite với 2G/3G cùng độ cao 89

3.2.3.4 Đề xuất vị trí lắp RRU đối với những trạm sử dụng phân tán 90

3.3 Những thách thức khó khăn 90

3.3.1 Đề xuất băng tần triển khai 91

3.3.2 Hỗ trợ dịch vụ thoại 92

3.3.3 Thiết bị đầu cuối 93

3.3.4 Hạ tầng truyền tải 93

3.3.5 Tài nguyên IP 94

3.3.6 Bảo mật 94

3.3.7 Khả năng tương tác 95

3.4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG LTE 95

3.4.1 Công suất thu tín hiệu tham khảo ( RSRP ) 95

3.4.2 Chất lượng thu tín hiệu tham khảo ( RSRQ ) và ( SINR ) 98

LỜI CẢM ƠN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1G One Generation Cellular Hệ thống thông tin di động thế

số

GSM/EDGE

HSDPA High Speed Downlink Packet Access

độ cao

cao

dụng IP

lên

QoS Quality of Services Chất lượng dịch vụ

Division multiple Access

Đa truy cập phân chia theo tần

số trực giao đơn sóng mang

Access

Đa truy cập phân chia theo thời

gian

gian

Mobile System

WCDMA

Bảng 1.2: Số khối tài nguyên theo băng thông kênh truyền 41

Bảng 2.1: Chi tiết kỹ thuật của LTE và LTE Advanced 53

Bảng 2.2: Sự khác biệt giữa các công nghệ 3GPP 84

Bảng 3.1: Phân bố diện tích, dân số và số trạm 2G/3G tại Đồng Nai 86

Bảng 3.2: Quy định mức thu cho phép tại các vùng 97

Bảng 3.3: Kết quả mô phỏng LTE với RSRP 98

Bảng 3.4: Phân loại giá trị SINR theo địa hình 99

Bảng 3.5: Kết quả mô phỏng RS SINR 100

Hình 1.2: Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 18

Hình 1.3: Các giai đoạn phát triển giao diện vô tuyến UMTS 19

Hình 1.4: Tiến trình phát triển của hệ thống thông tin di động sau 3G 24

Hình 1.5: Cấu trúc UMTS và LTE 27

Hình 1.6: Giao diện E-UTRAN 29

Hình 1.7: Kiến trúc mạng lõi ( EPC ) của LTE 30

Hình 1.8: Ngăn xếp giao thức mặt phẳng người dùng và điều khiển 31

Hình 1.9: Vị trí các kênh trong LTE 33

Hình 1.10: Truyền đơn sóng mang 35

Hình 1.11: Nguyên lý của FDMA 35

Hình 1.12: Nguyên lý đa sóng mang 35

Hình 1.13: So sánh phổ tần FDMA và OFDM 36

Hình 1.14: Tần số và thời gian của OFDM 36

Hình 1.15: Các Sóng mang trực giao với nhau 37

Hình 1.16: Biến đổi FFT 38

Hình 1.17: Thu phát OFDM 38

Hình 1.18: Chuỗi bảo vệ GI 39

Hình 1.19: Tác dụng của chuỗi bảo vệ 39

Hình 1.20: Sóng mang con OFDMA 40

Hình 1.21: OFDM và OFDMA 40

Hình 1.22: Chỉ định tài nguyên OFDM trong LTE 41

Hình 1.23: Cấu trúc của một khối tài nguyên 42

Hình 1.24: Cấu trúc bố trí tín hiệu tham khảo 42

Hình 1.25: Đặc tính đường bao của OFDM 43

Hình 1.26: PAPR cho các tín hiệu khác nhau 43

Hình 1.30: Ghép kênh không gian 47

Hình 1.31 : Mã hóa Turbo trong LTE 48

Hình 1.32: Điều chế AM 50

Hình 2.1 : Các hệ thống thông tin di động thế hệ 4 54

Hình 2.2: Kiến trúc E-UTRAN của LTE-Advanced 56

Hình 2.3: Tổng quan các đặc điểm chính của LTE Advanced 56

Hình 2.4: Một ví dụ về khối kết tập sóng mang 57

Hình 2.5: Các kiểu kết tập sóng mang 58

Hình 2.6: So sánh tốc độ giữa LTE và LTE Advanced với các kỹ thuật MIMO 59

Hình 2.7: Truyền dẫn đa điểm phối hợp 61

Hình 2.8: Cấu trúc chuyển tiếp trong LTE-Advanced 62

Hình 2.9: Hai kiểu chuyển tiếp trong LTE Advanced 63

Hình 2.10: Cấu trúc mạng không đồng nhất 64

Hình 2.11: Đặc điểm của mạng tự tối ưu SON 65

Hình 2.12: Femtocell trong mạng LTE Advanced 67

Hình 2.13: Vị trí PSS và SSS trong FDD và TDD 68

Hình 2.14: Tạo tín hiệu đồng bộ trong miền tần số 71

Hình 2.15: Tổng thể thủ tục truy nhập ngẫu nhiên 73

Hình 2.16: Nguyên lý truyền dẫn tiền tố ngẫu nhiên 75

Hình 2.17: Định thời tiền tố tại eNodeB cho những ngưởi sử dụng truy cập ngẫu nhiên khác nhau 75

Hình 2.18: Tạo tiền tố truy nhập ngẫu nhiên 76

Hình 2.19: Phát hiện tiền tố truy nhập trong miền tần số 77

Hình 2.20 : Thu không liên tục ( DRX ) đối với tìm gọi 81

Hình 3.1 : Các hướng phát triển lên LTE Advanced 88

Hình 3.2: Cấu trúc mạng 3G 90

Hình 3.6: Yêu cầu về khoảng cách giữa các anten nếu treo cùng độ cao là tối thiểu

0.7m 99

Hình 3.7: Vị trí treo RRU so với anten đối với trạm phân tán 99

Hình 3.8: Các vị trí triển khai thử nghiệm LTE 101

Hình 3.9: Mức thu tín hiệu tham khảo RSRP tại đường DL 102

Hình 3.10: Giá trị SINR thu được 103

Hình 3.11: Mô phỏng DL Thoughput 104

Hình 3.12: Mô phỏng UL Thoughput 104

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G

1.1 LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Mạng thông tin di động tế bào đã và đang phát triển trong nhiều năm qua, hệ thống ban đầu hay còn gọi là thế hệ thứ nhất đã dần được thay tế bởi thế hệ thứ 2 và thứ 3 Khi mà công nghệ 3G chưa đủ thời gian để khẳng định vị thế của mình thì công nghệ 4G đã được nghiên cứu và triển khai tại nhiều nước trên thế giới

Hình 1.1: Quá trình phát triển của mạng thông tin di động

có thể được triển khai tại các tần số thấp hơn, chẳng hạn như UMTS 1900, UMTS

850, UMTS 900 WCDMA hỗ trợ các dịch vụ thoại và đa phương tiện với tốc độ lý thuyết là 2Mbps đối với vùng phủ sóng địa phương và 384Kbps cho mỗi người dùng

ở vùng phủ sóng rộng Tuy nhiên không dừng ở đó 3GPP đã tiếp tục phát triển công nghệ này nhằm vượt qua tốc độ 40Mbps

TD-CDMA ( Time Devision CDMA ) thường được gọi là UMTS TDD ( Time Devision Duplex ) và là một phần của UMTS, tuy nhiên nó chỉ hỗ trợ có mức độ

giới hạn Hệ thống này kết hợp công nghệ CDMA và TDMA để cho phép phân bổ hiệu quả các nguồn tài nguyên

TD-SCDMA (Time Division Synchronous CDMA) được phát triển chung giữa Seimen và học viện kỹ thuật công nghệ Trung Quốc - CATT (China Academy of Telecommunications Technology), TD-SCDMA cũng là một phần của UMTS và thường được gọi là UMTS-TDD LCR ( Low Chip Rate ) Giống như TD-CDMA nó cũng phù hợp với những vùng phủ Pico hoặc Micro cell

CDMA2000 (còn được gọi là IMT Multi-Carrier (IMT-MC) - IMT đa sóng mang) là một tiêu chuẩn công nghệ di động họ 3G, tiêu chuẩn này sử dụng kỹ thuật truy cập kênh CDMA, để gửi thoại, dữ liệu và dữ liệu báo hiệu giữa các điện thoại

di động và trạm gốc Tập các tiêu chuẩn bao gồm: CDMA2000 1X, CDMA2000 EV-DO Rev 0, CDMA2000 EV-DO Rev A, và CDMA2000 EV-DO Rev B Tất cả được phê duyệt các giao diện vô tuyến cho IMT-2000 của ITU CDMA2000 có một lịch sử kỹ thuật tương đối dài và tương thích ngược với mạng IS-95 (cdmaOne) 2G WiMAX là kỹ thuật viễn thông cung cấp việc truyền dẫn không dây ở khoảng cách lớn bằng nhiều cách khác nhau, từ kiểu kết nối điểm - điểm cho tới kiểu truy nhập tế bào Dựa trên các tiêu chuẩn IEEE 802.16, còn được gọi là WirelessMAN WiMAX cho phép người dùng có thể duyệt Internet trên máy laptop mà không cần kết nối vật lý bằng cổng Ethernet tới router hoặc switch Tên WiMAX do WiMAX Forum tạo ra, bắt đầu từ tháng 6 năm 2001 đề xướng việc xây dựng một tiêu chuẩn cho phép kết nối giữa các hệ thống khác nhau ITU đã thông qua việc bổ sung giao diện vô tuyến OFDMA TDD WMAN (WiMAX di động) vào họ giao diện vô tuyến IMT-2000 (thường vẫn được biết dưới tên 3G)

Hình 1.2: Hệ thống thông tin di động thế hệ 3

Hiện nay UMTS đã và đang triển khai trên thế giới 3GPP đã tiến hành nghiên cứu để cải thiện hiệu năng UMTS bằng việc đưa các phát hành R5, R6 và R7 với tính năng như HSDPA, HSUPA và MBMS Trong đó phát triển HSPA trong R7 ( còn gọi là HSPA+) đã đưa tốc độ 28Mbit/s cực đại đối với đường xuống và 11Mbit/s cực đại đối với đường lên

1.1.2 Các giai đoạn phát triển của UMTS

Hình 1.3: Các giai đoạn phát triển giao diện vô tuyến UMTS

1.1.2.1 Tiền thân của ReL99

Tiền thân của RL 99 được giới thiệu trong hệ thống GSM, cũng như là phần mở rộng của GPRS Những thành phần chính của GSM và 3GPP trong giai đoạn này bao gồm:

- GSM Phase 1: Các đặc tính của GSM

- GSM Phase 2: EFR Codec

- GSM Phase 2+ ( RL 96 ) Tốc độ dữ liệu người dùng 14.4 kbit/s,

- GSM Phase 2+ ( RL 97 ) GPRS

- GSM Phase 2+ ( RL 98 ) AMR, EDGE, GPRS cho PCS1900

1.1.2.3 ReL4

RL4 ra đời với sự cải tiến trong mạng lõi và khái niệm toàn IP ( IP All Networks ) được biết đến Các nhà cung cấp dịch vụ có thể triển khai mạng lưới dựa trên chuyển mạch mềm, tức là MSC được thay thế bởi máy chủ MSC và MGW ( Media GateWays )

1.1.2.4 ReL5

Phát hành thứ 5 là sự bổ sung quan trọng đầu tiên với giao diện vô tuyến UMTS

Nó bổ sung công nghệ IMS và HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), cải thiện năng lực và hiệu năng trải phổ Một số tính năng chính trong phát hành này bao gồm:

- AM ( Adaptive Modulation ): Điều chế thích nghi- Ngoài kỹ thuật điều chế ban đầu trong UMTS QPSK và HSDPA cũng hỗ trợ 16QAM

- Mã hóa linh hoạt - Dựa trên thông tin phản hồi nhanh từ điện thoại di động dưới hình thức (Channel Chất lượng Indicator) CQI trạm gốc UMTS, tức là Node B, có thể để thay đổi tỷ lệ mã hóa hiệu quả và do đó tăng hiệu năng của hệ thống

- Lập biểu nhanh - HSDPA bao gồm một TTI là 2ms ( Time Transmision Interval ), cho phép lập biều tại Node B một cách nhanh chóng và hiệu quả phân bổ tài nguyên trên di động

- HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) - Trong trường hợp UE không nhận được một gói tin thành công, hệ thống sẽ sử dụng HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request).Điều này nhằm cải thiện thời gian truyền lại, do

đó đòi hỏi sự phụ thuộc ít hơn vào RNC (Radio Network Controller)

1.1.2.5 ReL6

Phát hành thứ 6 bổ sung thêm các tính năng khác nhau, trong đó HSUPA được quan tâm nhất trong sự phát triển mạng RAN Giống như HSDPA, HSUPA cũng có chức năng cải thiện tốc độ dữ liệu gói, và 3 tính năng chính trong phát hành này bao gồm:

- Mã hóa linh hoạt : HSUPA có khả năng tự thay đổi mã hóa và nâng cao hiệu năng của hệ thống

- Xác định bước phát triển hệ thống con IMS+, áp dụng chế độ quảng bá dữ liệu MBMS ( dịch vụ quảng bá đa phương tiện )

- Xác định tích hợp mạng UMTS và WLAN

- Lập biểu công suất nhanh : Một đặc điểm quan trọng của HSUPA là nó cung cấp 1 phương pháp lập biểu khác nhau giữa các đầu cuối Sự lập biểu này có thể sử dụng TTI 2ms hoặc 10ms

- Giống như HSDPA, HSUPA cũng sử dụng HARQ Sự khác biệt chính là mối quan hệ thời gian để truyền lại

1.1.2.6 ReL7

Đặc điểm chính của phiên bản này là HSPA+, giống như HSDPA và HSUPA nó cung cấp những cải tiến khác nhau để cải thiện chuyển mạch gói Những tính năng chính trong phiên bản này gồm:

- Điều chế 64QAM được triển khai tại đường DL và cho phép HSPA+ hoạt động ở tốc độ lý thuyết là 21.6Mbit/s

- Điều chế 16 QAM được triển khai tại đường UL và HSPA+ hoạt động ở tốc

độ lý thuyết là 11.76Mbit/s

- Kỹ thuật MIMO cũng được triển khai trong phiên bản này nhằm cung cấp một tốc độ lý thuyết tại đường DL là 28.8Mbit/s

- Các cải tiến về công suất như CPC ( Continuous Packet Connectivity ) cũng được sử dụng Do đó nó cho phép truyền ( DTX ), nhận gián đoạn ( DRX )

và HS-SCCH ít hoạt động, điều này làm giảm thiểu sự tiêu thụ Pin của thiết

- Sự kết hợp giữa kỹ thuật điều chế 64QAM và MIMO nhằm cung cấp 1 tốc

độ lý thuyết là 42Mbit/s, tức là 2x21.6Mbit/s

- DC-HSDPA ( Dual Cell – HSDPA ) là một tính năng trong RL8 và sẽ được tăng cường trong RL9, RL10 Nó cho phép thiết bị di động sử dụng hiệu quả

2 sóng mang có băng thông 5MHZ Gỉa sử cả 2 đều sử dụng kết hợp điều chế 64QAM để đạt được tốc độ lý thuyết là 42 Mbit/s Chú ý rằng ở RL8 này các thiết bị di động không thể sử dụng kết hợp giữa MIMO và DC-HSDPA

- Áp dụng vào mạng lõi EPC và giao diện vô tuyến hệ thống LTE kỹ thuật đa truy nhập mới dựa trên phân chia theo tần số trực giao OFDMA ( DL ) và SC FDMA ( UL )

1.1.2.8 Rel 9

- Phát triển tiếp của giao diện vô tuyến LTE và HSPA+ trong đó đồng thời sử

dụng MIMO và 2 tần số sóng mang

- Tính năng Femtocell ( home node B )

- Áp dụng khả năng 2 tần số sóng mang ở đường xuống trong các băng tần khác nhau ( không liền kề ) HSPA+/DC/DB ( Dual cell/Dual Band ) và trong

2 tần số sóng mang liền kề ở đường lên

- Tính năng sử dụng kết hợp ở đường xuống 2 tần số sóng mang và công nghệ

MIMO, trong đó 1 tần số sóng mang không sử dụng MIMO

- Áp dụng việc lựa chọn truyền 1 luồng dữ liệu ở MIMO trong chế độ Beamforming (“1 luồng MIMO” hoặc “ MIMO với 1 luồng hạn chế”) theo hướng phát triển của Rel 7 Chế độ này có thề riêng biệt cho mỗi sóng mang

và sử dụng đề truyền dữ liệu cho các thuê bao không MIMO

1.1.2.9 ReL10

Ngoài các kỹ thuật giống như các phát hành RL8 và RL9 thì trong phát hành 10

mà 3GPP chính thức công nhận nó là chuẩn 4G hoàn thiện LTE ( LTE Advanced ) bao gồm một số kỹ thuật tăng cường so với các phát hành trước như sau:

- Tổng hợp các sóng mang ( CA )

- Phối hợp đa điểm ( CoMP )

- Trạm chuyển tiếp ( RN )

- Mạng không đồng nhất ( Hetnet )

- Đa anten cải tiến ( MIMO )

- Sự phối hợp giữa các đầu cuối ( D2D )

1.2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG LTE

1.2.1 Tiến trình phát triển của hệ thống UMTS đến LTE

Để đảm bảo tính cạnh tranh cho hệ thống UMTS trong tương lai, tháng 11/2004, 3GPP đã bắt đầu dự án nhằm xác định bước phát triển về lâu dài cho công nghệ di động UMTS với tên gọi LTE

3GPP đặt ra yêu cầu cho LTE bao gồm

- Cải thiện hiệu suất phổ tần, thông lượng người sử dụng, trễ

- Đơn giản hóa mang vô tuyến

- Hỗ trợ hiệu quả các dịch vụ gói như MBMS, IMS

- Đơn giản mạng lõi

- Tối ưu lưu lượng IP và các dịch vụ

- Đơn giản hóa việc hỗ trợ và chuyển giao đến các công nghệ không phải 3GPP

Kết quả nghiên cứu của LTE là đưa ra chuẩn mạng truy nhập vô tuyến với tên gọi là E-UTRAN ( Enhanced Universal Terrestrial Radio Access Network: Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu tăng cường ) LTE sẽ đảm bảo tốc độ số liệu đỉnh tức thời đường xuống lên đến 100Mbit/s khi băng thông được cấp phát cực đại

là 20MHz ( 5bit/s/Hz ) và tốc độ đỉnh đường lên 50Mbit/s khi băng thông được cấp phát cực đại là 20MHz (2,5bit/s/Hz ) Băng thông LTE được cấp phát linh hoạt từ 1,25MHz lên đến 20MHz ( gấp 4 lần băng thông 3G UMTS )

Hình 1.4: Tiến trình phát triển của hệ thống thông tin di động sau 3G

1.2.2 Các đặc điểm chính của LTE

Tăng cường giao diện không gian cho phép tăng tốc độ số liệu, LTE được xây dựng trên một mạng truy nhập vô tuyến hoàn toàn mới dựa trên công nghệ OFDM Trong 3GPP Rel 8, giao diện không gian LTE kết hợp đa truy nhập và điều chế dựa trên OFDMA cho đường xuống và SC FDMA cho đường lên

5MHz

Up to 20MHz

Up to 100MHz

3G 2003-2004

3.5G 2006-2007

3.9G 2009-2010

4G 2012-2015+

OFDM chia phổ tần khả dụng thành hàng nghìn sóng mang con cực hẹp, mỗi trong số chúng mang 1 phần của tín hiệu khác nhau, truyền đồng thời các gói dữ liệu, cho phép truyền được nhiều dữ liệu hơn trong cùng một phạm vi băng thông Hiệu quả sử dụng phổ tần của OFDM được tăng cường nhờ các sơ đồ điều chế bậc cao hơn như là 64QAM, FEC tinh vi như là bit đuôi, mã hóa xoán, mã hóa turbo, cùng với kỹ thuật vô tuyến bổ sung như MIMO và định dạng chùm lên đến 4 anten mỗi trạm

Thông lượng trung bình gấp 5 lần của HSPA, tốc độ đường xuống cực đại về mặt lý thuyết là 300Mbit/s cho mỗi phổ tần 20MHz, tốc độ đường lên theo lý thuyết của LTE có thể đạt 75Mbit/s cho mỗi phổ tần 20MHz

Bảng 1.1: So sánh các đặc điểm của LTE với WCDMA và HSPA

Tốc độ đỉnh

DL: 100Mbps UL: 50Mbps ( phổ tần 20MHz )

Hiệu quả sử dụng phổ tần cao của LTE cho phép các nhà khai thác cung cấp ngày càng tăng số lượng khách hàng trong vùng phổ tần đang tồn tại và trong tương lai với chi phí phân phối mỗi bit được giảm xuống

LTE có thể được cung cấp tối ưu trong ô có kích thước lên đến 5km, khả dụng trong ô có bán kính lên đến 30km, và sự thực thì bị giới hạn trong các ô có bán kính lên đến 100km

Bằng cách giảm thời gian roundtrip xuống còn 10ms hoặc thậm chí ít hơn ( so với 40 -50ms cho HSPA, LTE cung cấp trải nghiệm người sử dụng đáp ứng nhanh hơn Điều này cho phép các dịch vụ tương tác, thời gian thực như là trò chơi điện tử nhiều người, hội thảo video/audio chất lượng cao

Một trong những tính năng đáng kể nhất của LTE là sự chuyển dịch đến mạng lõi hoàn toàn dựa trên IP với giao diện mở và kiến trúc đơn giản hóa Sâu xa hơn, phần lớn công việc chuẩn hóa của 3GPP nhắm đến sự chuyển đổi kiến trúc mạng lõi đang tồn tại sang hệ thống toàn IP Trong 3GPP, sự khởi đầu này được xem như tiến hóa kiến trúc hệ thống SAE và hiện nay được gọi là lõi gói phát triển ( EPC ) Chúng cho phép cung cấp các dịch vụ linh hoạt hơn và hoạt động đơn giản với các

hệ thống khác EPC dựa trên giao thức TCP/IP – giống như phần lớn các mạng số liệu ngày nay, vì vậy cung cấp các dịch vụ giống PC như thoại, video, tin nhắn và các dịch vụ đa phương tiện Sự chuyển dịch lên cấu trúc toàn gói cũng cho phép cải thiện sự phối hợp với các mạng truyền thông không dây và cố định khác

Người sử dụng LTE có thể thực hiện các cuộc gọi từ thiết bị đầu cuối của mình

và truy nhập đến các dịch vụ số liệu cơ sở, thậm chí khi họ nằm trong vùng không phủ sóng LTE Do đó, cho phép chuyển giao các dịch vụ xuyên suốt, liền, trôi chảy trong khu vực phủ sóng HSPA, WCDMA hay GSM/GPRS/EDGE Hơn thế nữa, LTE/SAE hỗ trợ không chỉ chuyển giao trong hệ thống, liên hệ thống mà còn chuyển giao liên miền chuyển mạch gói và miền chuyển mạch kênh

Khả năng giảm chi phí: Đưa ra những tính năng như RAN đa nhà cung cấp hoặc mạng tự tối ưu SON sẽ giúp giảm OPEX và cung cấp tiềm năng giảm chi phí trên mỗi bit thấp

1.2.3 Cấu trúc hệ thống LTE

Cấu trúc mạng của WCDMA/HSPA và LTE về cơ bản gồm : mạng truy nhập ( RAN ) và mạng lõi ( CN )

Trong cấu trúc UTRAN, cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến của WCMDA/HSPA bao gồm 2 node logic đó là RNC ( điểm truy nhập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN ) và NodeB là điểm kết nối tới anten trong cell

So với UMTS, mạng vô tuyến LTE ít phức tạp hơn, các RNC được gỡ bỏ, chức năng của chúng được chuyển một phần sang các trạm cơ sở và một phần sang nút Gateway của mạng lõi Để phân biệt với các trạm cơ sở của UMTS, các trạm cơ sở của LTE được gọi là eNodeB Do không còn phần tử điều khiển ở trung ương trong mạng vô tuyến, nên giờ đây các trạm cơ sở thực hiện chức năng quản lý dữ liệu truyền tải một cách tự lập, và bảo đảm chất lượng dịch vụ Điều này cũng đã phần nào được thực hiện trong UMTS với sự xuất hiện của HSPA Tuy nhiên, các RNC vẫn điều khiển các kênh truyền tải dành cho dịch vụ thoại chuyển kênh

Hình 1.5: Cấu trúc UMTS và LTE

Ngoài ra các trạm cơ sở giờ đây còn chịu trách nhiệm thực hiện các cuộc chuyển giao cho các UE tích cực Vì mục đích này , các eNodeB có thề liên lạc trực tiếp với nhau thông qua các đường giao tiếp X2 Các đường giao tiếp này được dùng để chuẩn bị những cuộc chuyển giao và cũng có thể được dùng đề gửi chuyền tiếp dữ liệu người dùng ( các gói IP ) từ mạng cơ sở hiện tại sang mạng cơ sở mới để giảm thiểu lượng dữ liệu người dùng thất thoát trong quá trình chuyển giao Bởi lẽ các

đường giao tiếp X2 không bắt buộc phải có, nên các trạm cơ sở cũng có khả năng liên lạc với nhau thông qua gateway truy cập để chuẩn bị các cuộc chuyển giao Tuy nhiên trong trường hợp này, dữ liệu người dùng không được gửi chuyển tiếp trong quá trình chuyển giao nghĩa là một số dữ liệu đã được mạng gửi đi đến trạm cơ sở hiện tại có thể thất thoát, bởi vì sau khi một quyết định chuyển giao được thực hiện,

nó phải được thi hành càng nhanh càng tốt trước khi đường truyền vô tuyến mất đi Không giống trong UMTS, các mạng vô tuyến LTE chỉ thực hiện các cuộc chuyển giao cứng, tức là vào mỗi thời điểm chỉ có 1 cell liên lạc với UE

Đường giao tiếp nối các eNodeB với các nút gateway giữa mạng vô tuyến và mạng lõi là đường S1 Nó hoàn toàn dựa trên giao thức IP Đây là một khác biệt lớn với UMTS Trong UMTS, các đường giao tiếp giữa các NodeB, các RNC và SGSN nhất thiết dựa trên giao thức ATM dành cho các tầng thấp Giữa RNC và Node B, IP không được dùng cho việc gửi chuyền tiếp các gói Tuy cho phép đồng bộ hóa dễ hơn giữa các nút, song việc cần phải sử dụng ATM để vận chuyển dữ liệu trên các tầng thấp khiến kết cấu không linh hoạt và phức tạp Trong những năm gần đây, tình hình lại càng tệ hơn bởi vì nhu cầu thông lượng tăng cao nên những đường truyền ATM trên các kênh E1 2Mbit/s không còn đáp ứng được Vì vậy, chuẩn UMTS sau này đã được cải tiến dùng IP làm một giao thức vận chuyển giữa mạng lõi và trạm

cơ sở Nhưng LTE thì ngay từ đầu đã hoàn toàn dựa trên vận chuyển IP trong mạng

vô tuyến Các trạm cơ sở được trang bị những cổng Ethernet 100Mbit/s hoặc 1Gbit/s quen thuộc, hoặc các cổng cáp quan Gigabit Ethernet

LTE được thiết kế để hỗ trợ cho các dịch vụ chuyển mạch gói, hướng đến cung cấp các kết nối IP giữa các UE và PDN Phương pháp chuyển mạch gói cho phép hỗ trợ tất cả các dịch vụ bao gồm cả thoại thông qua các kết nối gói Kết quả là trong một kiến trúc phẳng hơn, rất đơn giản chỉ với 2 loại nút cụ thể kà eNodeB và thực thể quản lý di động/cổng MME/GW Điều này hoàn toán trái ngược với nhiều nút mạng trong kiến trúc mạng phân cấp hiện hành của hệ thống 3G

Hình 1.6: Giao diện E-UTRAN 1.2.3.1 Kiến trúc mạng lõi LTE

Mạng lõi sử dụng trong WCDMA/HSPA và LTE là sự tiến hóa từ mạng lõi GSM/GPRS Mạng lõi trong WCDMA/HSPA dựa trên mạng lõi của GSM, có những node giống như trong GSM Mạng lõi LTE được tiến hóa từ mạng lõi của GSM/GPRS với cái tên gọi mới là EPC chỉ có chuyển mạch gói, không có chuyển mạch kênh Trong khi đó WCDMA/HSPA thì kết hợp cả chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh

Sự đơn giản trong kiến trúc của LTE giúp cho việc nâng cấp mạng đơn giản hơn, giảm chi phí vận hành Cấu trúc đơn giản thì sự chuyển giao, truy cập của các thiết bị di động đỡ mất thời gian hơn, nói cách khác là giảm độ trễ trong truyền dẫn

Hình 1.7: Kiến trúc mạng lõi ( EPC ) của LTE

- PCRF: chịu trách nhiệm việc điều khiển chính sách ra quyết định cũng như điều khiển các thực thể trong PCEF (Policy Control Enforcement Function)_thường trú trong P-GW PCRF cấp phép cho QoS quyết định cách thức một dòng dữ liệu hoạt động trong PCEF và đảm bảo phù hợp thuê bao người dùng

- HLR (Home Location Register): HLR chứa dữ liệu thuê bao người dùng Nó cũng giữ thông tin về các PDN mà người dùng có thể kết nối Ngoài ra, HLR còn nắm giữ thông tin động như là việc nhận dạng người dùng đang đăng kí của MME HLR còn tích hợp AuC (Authentication Centre)_phần tử phát mã bảo vệ và cấp phép

- P-GW: chịu trách nhiệm định vị địa chỉ IP cho UE, cũng như thực thi QoS từ PCRF PCRF sẽ lọc các gói IP hướng xuống người sử dụng trong các thông báo QoS khác nhau

- S-GW: tất cả các gói IP người dùng được chuyển đi thông qua S-GW, S-GW như một trạm di động địa phương cung cấp các thông báo dữ liệu khi UE di chuyển giữa các eNodeB Nó cũng giữ lại thông tin về các thông báo khi UE trong tình trạng rỗi và làm bộ đệm tạm thời cho dữ liệu hướng xuống trong khi MME bắt đầu nhắn tin thông báo thiết lập lại đến UE Thêm vào đó, S-

GW còn thực hiện các chức năng điều khiển trong mạng khách như là thu thập thông tin để tính cước (ví dụ như lưu lượng dữ liệu gửi và nhận từ người dùng) Nó cũng cung cấp các trạm di động để kết nối liên mạng với các kĩ thuật khác của 3GPP như GPRS và UMTS

- MME: điều khiển các Node xử lí tín hiệu giữa UE và CN Giao thức giữa

UE và CN là Non-Access Stratum (NAS)

Chức năng chính của MME được phân loại như sau:

+ Các chức năng liên quan đến quản lí thông báo : chức năng này bao gồm thiết lập, duy trì và gởi đi các thông báo và được điều khiển bởi lớp quản lí phiên trong giao thức NAS

+ Các chức năng liên quan đến quản lí kết nối : bao gồm việc kết nối và bảo mật giữa mạng và UE được điều khiển bởi lớp quản lí tính di động hoặc kết nối trong giao thức NAS

+ Các thủ tục lớp không truy cập NAS (Non-Acess Stratum)

+ Các thủ tục NAS là các thủ tục quản lí kết nối đặc biệt, về cơ bản giống với UMTS Sự khác biệt chính với UMTS là EPS cho phép ghép nối nhiều thủ tục để sự thiết lập của các kết nối và thông báo nhanh hơn

+ RLC : Điều khiển liên kết vô tuyến chịu trách nhiệm phân đoạn/móc nối,

xử lý phát lại và chuyển theo thứ tự đến lớp cao hơn

+ MAC : Điều khiển truy nhập môi trường chịu trách nhiệm lập biểu và phát lại nhanh Chức năng lập biểu được đặt tại eNodeB, mỗi nút này có 1 thực thể MAC cho 1 ô, cho cả đường lên và đường xuống

+ Lớp vậy lý ( PHY ): Xử lý mã hóa/giải mã, điều chế/giải điều chế, sắp xếp

đa anten và các chức năng điển hình khác của lớp vật lý

- Mặt phẳng điều khiển: Vùng màu xám chỉ ra các giao tầng truy cập Các lớp thấp hơn hoạt động với cùng chức năng như bên mặt phẳng người dùng chỉ khác ở chỗ là không nén Header

Hình 1.8: Ngăn xếp giao thức mặt phẳng người dùng và điều khiển

1.2.3.3 Các kênh logic và các kênh truyền tải trong LTE

MAC cung cấp dịch vụ cho RLC trong dạng các kênh logic Kênh logic được định nghĩa bởi kiểu thông tin mà nó mang Các kênh này được phân thành các kênh điều khiển và các kênh lưu lượng

Hình 1.9: Vị trí các kênh trong LTE

- Tập các kênh Logic

+ Kênh điều khiển quảng bá (BCCH) : Được sử dụng để truyền thông tin điều khiển hệ thống từ mạng đến tất cả máy di động trong cell Trước khi truy nhập hệ thống, đầu cuối di động phải đọc thông tin phát trên BCCH để biết được hệ thống được lập cấu hình như thế nào, chẳng hạn băng thông hệ thống

+ Kênh điều khiển tìm gọi (PCCH) : được sử dụng để tìm gọi các đầu cuối di động vì mạng không thể biết được vị trí của chúng ở cấp độ ô và vì thế cần phát các bản tin tìm gọi trong nhiều ô (vùng định vị)

+ Kênh điều khiển riêng (DCCH) : được sử dụng để truyền thông tin điều khiển tới/từ một đầu cuối di động Kênh này được sử dụng cho cấu hình riêng của các đầu cuối di động chẳng hạn các bản tin chuyển giao khác nhau + Kênh điều khiển đa phương (MCCH) : được sử dụng để truyền thông tin cần thiết để thu kênh MTCH

+ Kênh lưu lượng riêng (DTCH) : được sử dụng để truyền số liệu của người

sử dụng đến/từ một đầu cuối di động Đây là kiểu logic được sử dụng để truyền tất cả số liệu đường lên của người dùng và số liệu đường xuống của người dùng không phải MBMS

+ Kênh lưu lượng đa phương (MTCH) : Được sử dụng để phát các dịch vụ MBMS

- Tập các kênh truyền tải

+ Kênh quảng bá (BCH) : có khuôn dạng truyền tải cố định do chuẩn cung cấp Nó được sử dụng để phát thông tin trên kênh logic

+ Kênh tìm gọi (PCH) : được sử dụng để phát thông tin tìm gọi trên kênh PCCH, PCH hỗ trợ thu không liên tục (DRX) để cho phép đầu cuối tiết kiệm công suất ắc quy bằng cách ngủ và chỉ thức để thu PCH tại các thời điểm quy định trước

+ Kênh chia sẻ đường xuống (DL-SCH) : là kênh truyền tải để phát số liệu đường xuống trong LTE Nó hỗ trợ các chức năng của LTE như thích ứng tốc độ động và lập biểu phụ thuộc kênh trong miền thời gian và miền tần số

Nó cũng hổ trợ DRX để giảm tiêu thụ công suất của đầu cuối di động mà vẫn đảm bảo cảm giác luôn kết nối giống như cơ chế CPC trong HSPA DL-DCH TTI là 1ms

+ Kênh đa phương (MCH) : được sử dụng để hỗ trợ MBMS Nó được đặc trưng bởi khuôn dạng truyền tải bán tĩnh và lập biểu bán tĩnh Trong trường hợp phát đa ô sử dụng MBSFN, lập biểu và lập cấu hình khuôn dạng truyền tải được điều phối giữa các ô tham gia phát MBSFN

1.3 CÁC CÔNG NGHỆ CƠ BẢN SỬ DỤNG TRONG LTE

LTE đòi hỏi cao về tốc độ dữ liệu, công suất, hiệu quả quang phổ và độ trễ Để thực hiện được đầy đủ các yêu cầu này, LTE sử dụng kỹ thuật OFDMA cho truy cập đường xuống và SC-FDMA cho truy cập đường lên Kết hợp đồng thời với MIMO, các kỹ thuật về lập biểu, thích ứng đường truyền và yêu cầu tự động phát lại lai ghép

1.3.1 Kỹ thuật phân chia theo tần số trực giao ( OFDM )

Hình 1.10: Truyền đơn sóng mang

Hình 1.11: Nguyên lý của FDMA

Hình 1.12: Nguyên lý đa sóng mang

Kỹ thuật điều chế OFDM, về cơ bản, là một trường hợp đặc biệt của phương pháp điều chế FDM, chia luồng dữ liệu thành nhiều đường truyền băng hẹp trong vùng tần số sử dụng, trong đó các sóng mang con (hay sóng mang phụ, sub-carrier) trực giao với nhau Do vậy, phổ tín hiệu của các sóng mang phụ này được phép chồng lấn lên nhau mà phía đầu thu vẫn khôi phục 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

Hình 1.13: So sánh phổ tần FDMA và OFDM

Hình 1.14: Tần số và thời gian của OFDM

LTE sử dụng OFDM trong kỹ thuật truy cập đường xuống vì nó có các ưu điểm sau:

- OFDM có thể loại bỏ hiện tượng nhiễu xuyên kí hiệu ISI (Inter-Symbol Interference) nếu độ dài chuỗi bảo vệ (guard interval) lớn hơn độ trễ truyền dẫn lớn nhất của kênh truyền

- Thực hiện việc chuyển đổi chuỗi dữ liệu từ nối tiếp sang song song nên thời gian symbol tăng lên do đó sự phân tán theo thời gian gây bởi trải trễ

do truyền dẫn đa đường giảm xuống

- Tối ưu hiệu quả phổ tần do cho phép chồng phổ giữa các sóng mang con Hạn chế được ảnh hưởng của fading bằng cách chia kênh fading chọn lọc tần số thành các kênh con phẳng tương ứng với các tần số sóng mang OFDM khác nhau

- OFDM phù hợp cho việc thiết kế hệ thống truyền dẫn băng rộng (hệ thống có tốc độ truyền dẫn cao), ảnh hưởng của sự phân tập về tần số (frequency selectivity) đối với chất lượng hệ thống được giảm thiểu nhiều so với hệ thống 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 1.15: Các Sóng mang trực giao với nhau

Một vấn đề gặp phải ở OFDM trong các hệ thống thông tin di động là cần dịch các tần số tham khảo đối với các đầu cuối phát đồng thời Dịch tần phá hỏng tính trực giao của các cuộc truyền dẫn đến nhiễu đa truy nhập Vì vậy nó rất nhạy cảm với dịch tần Ở LTE chọn khoảng cách giữa các sóng mang là 15KHz, đối với khoảng cách này là khoảng cách đủ lớn đối với dịch tần Doppler

Để điều chế tín hiệu OFDM sử dụng biến đổi FFT và IFFT cho biến đổi giữa miền thời gian và miền tần số

Hình 1.16: Biến đổi FFT

Chiều dài biến đổi FFT là 2n với n là số nguyên Với LTE chiều dài có thể là

512 hoặc 1024 Ta sử dụng biến đổi IFFT khi phát đi, nguồn dữ liệu sau khi điều chế được chuyển đổi từ nối tiếp sang song song Sau đó được đưa đến bộ biến đổi IFFT Mỗi ngõ vào của IFFT tương ứng với từng sóng mang con riêng biệt (thành phần tần số riêng biệt của tín hiệu miền thời gian) và mỗi sóng mang được điều chế độc lập với các sóng mang khác Sau khi được biến đổi IFFT xong, tín hiệu được chèn thêm tiền tố vòng (CP) và phát đi Ở bộ thu ta làm ngược lại

bỏ hiện tượng này Trong trường hợp TG ≥τ max như hình vẽ mô tả thì phần bị chồng lấn ISI nằm trong khoảng của chuỗi bảo vệ, còn thành phần tín hiệu có ích vẫn an toàn Ở phía máy thu sẽ loại bỏ chuỗi bảo vệ trước khi gửi tín hiệu đến bộ giải điều chế OFDM Do đó, điều kiện cần thiết để cho hệ thống OFDM không bị ảnh hưởng bởi ISI là: TG ≥ τ max với τmax là trễ truyền dẫn tối đa của kênh

Hình 1.19: Tác dụng của chuỗi bảo vệ

OFDM lượng tử hóa trong miền tần số dựa trên ước lượng đáp ứng tần số của kênh Do đó nó hoạt động đơn giản hơn WCDMA và nó không phụ thuộc vào chiều

dài của kênh (chiều dài của đa đường trong các chip) như khi lượng tử WCDMA Trong WCDMA các cell khác nhau được phân biệt bởi các mã trải phổ khác nhau nhưng trong OFDM trải phổ không có giá trị, nó sử dụng các ký hiệu tham khảo riêng biệt giữa các cell hoặc giữa các anten khác nhau

LTE sử dụng OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) cho tuyến lên OFDMA gọi là Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao là công nghệ

đa truy cập phân chia theo sóng mang, là một dạng nâng cao, là phiên bản đa người dùng của mô hình điều chế số OFDM

Kỹ thuật đa truy nhập của OFDMA cho phép nhiều người dùng cùng truy cập vào một kênh truyền bằng cách phân chia một nhóm các sóng mang con (subcarrier) cho một người dùng tại một thời điểm Ở các thời điểm khác nhau, nhóm sóng mang con cho 1 người dùng cũng khác nhau Điều này cho phép truyền dữ liệu tốc độ thấp

Mỗi slot sẽ bao gồm 7 ký tự OFDM trong trường hợp chiều dài CP thông thường và 6 ký tự OFDM trong trường hợp CP mở rộng

Trong OFDMA, việc chỉ định số sóng mang con cho người dùng không dựa vào từng sóng mang con riêng lẻ mà dựa vào các khối tài nguyên (Resource Block) Mỗi khối tài nguyên bao gồm 12 sóng mang con cho khoảng thời gian 1 slot và khoảng cách giữa các sóng mang con là 15KHz dẫn đến kết quả băng thông tối thiểu của nó

là 180 KHz Đơn vị nhỏ nhất của tài nguyên là thành phần tài nguyên (RE), nó bao gồm một sóng mang con đối với khoảng thời gian của một ký tự OFDM Một RB bao gồm 84 RE (tức 7 x12) trong trường hợp chiều dài CP thông thường và 72 RE (6x12) trong trường hợp chiều dài CP mở rộng

Hình 1.22: Chỉ định tài nguyên OFDM trong LTE Bảng 1.2: Số khối tài nguyên theo băng thông kênh truyền