Luận văn Đồng bộ tín hiệu Đường lên và Đa truy nhập trong mạng lte

Sự phải triển của E-UTRAN lập Irung vào ruột núi, rủi, B phái triển eNode B Tất cả các chức năng vô tuyển kết thúc ở đó, tức là eNP là diễm kết thúc cho tát cả các giao thức vô tuyển có

Trang 1

Luan van cao hoc

m Điện tứ -Viễn thông

LOI CAM DOAN

Tôi xm cam đoan luận vẫn này là nghiên cứu của chỉnh bản thân Các nghiên

cứu trong luận văn này dựa trên những tổng hợp lý thuyết của minh, không sao chép từ bất kỳ một công Irình nào khác Mọi thông tin trích đẫn đều được tuân theo luật sở hữu

trí tuệ, liệt kẻ rõ ràng các tải liệu tham khảo Lôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với

những nội dưng được viết trong luận văn này

Tác giá luận văn: Vũ liny Cường

Trang 2

chuẩn đi động 4G trong tương lại, dó là T.TE (1ong Tem Evolutien)

Mang LTH stt dung nhiều kỹ thuật truy cập, wong đỏ, SC-EDMA là kỹ thuật truy nhập được thừa hưởng những lợi thể cũa OFDMA và SC/EDE và được chon lam

kỹ thuật đã truy nhập đường lên trong LLTE Trên cơ số nghiên cửu kỹ thuật truy nhập

SC-FDMA, em đã hoàn thiện để tài tốt nghiệp của minh là “Đông bộ tín hiệu đường, lên và đa truy nhập trong mang LTE” Dé tai bao gắm 03 chương như sau:

Chương L Công nghệ LTE và kỹ thuật truy nhập vô tuyến trong mạng LTE

Chương II Kỹ thuật đa truy nhập SC-FDMA,

Chương HI Đêng bộ tín hiệu đường lên vả đa truy nhập trong mạng L1

Tân xin chân thành căm ơn thây giáo TS Pham [Jai Dang da tén tinh chi bio va hướng dẫn em hoàn thành đổ án này, Tuy nhiên do 1.TE là công nghệ vẫn đăng được

nghiên cửu, phát triển và hoàn thiên cũng như là do những giới hạn về kiên thức của người trình bày nên đồ án này chưa dé cập được hết các vẫn đề của công nghệ LTE vả không thể tránh khối những thiểu sói Rất mong được sự đóng góp ý kiến của thây cô

Trang 3

Luan van cao hoc Viện Điện tủ -Viễn thông

CHUONG L CONG NGHE LTE VA CAC KỸ THUẬT TRUY NHẬP VO

1.2 Kỹ thuật truy nhập vỏ truyền trong mạng LTE 31

CHƯƠNG II KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP SC-EFDMA 4Ó

2.1.2 116 thông đen sóng mang với bộ cân bằng miễn tần số SC/FDH 4

21 3 Nguyên lý truyền dẫn SC-EDMA, — ,ÔỎ estes eee SO

3.1.5 Biểu diễn các tín hiệu SC-HIDMA miễn thời gian "-

3.2 SC-FDMA và OFDMA nọ reerre seo 3.3 SC-FDMA và D8-CDMA/EDL à serrerrraiiereeuT

Trang 4

3.2.2 Thang tin 6 thong e csecccccsccccasssssssssssssseceesseesssieeesentee vee -.94

Trang 5

Tình 1.1 Phát triển kiến trúc 3GPP hưởng tới kiến trúc phẳng hơn se TỔ

Hình 2.2 Cầu trúc bộ thu vá phát của 3C/FDE và OEDM we AD

Tlinh 2.3 Sw khéc nhau gitia hai hé thong, SC/FDE va OFDM trong tién trinh tách sóng

Tình 2⁄1 Câu trúc bộ phát và thu của SC-FDMA va OFDMA 51

Hinh 2.6 Thuộc tính đơn sóng ruang của SC-FDMA ào 5

Tình 2.8 PAPR với các kiểu điên chế khác nhan

Hình 2.9 Sơ dé tao dang phd cho tin hiệu SC-FDMA

Hình 2.10 Phân bê PAPR với hệ số ø -

Tinh 2.11 Miễn thời gian và tản số bộ lọc Eaise-cosin se,

Hinh: 2.1 Sắp xếp các sóng mang (a) TFDMA và (b) DEDMA 60

Hình 2.13 Hai phương, pháp cấp phát cho các người vời dàng (3 người ding, 1 12 sóng,

Hình 2.14 Minh họa sắp xếp sóng mang theo các kiểu sắp xếp của SC-FDMA 61

Hình 2.15 Các kí hiệu truyền din SC-FDMA trong mién thai gian se, ÔP

11ình 2.18 SƠ-FDMA va OFDMA v6i sy khac nhau trong b6 thu va cdc ki higu 69 Tinh 2.19: So sénh giita OFDMA va SC-FDMA với việc phát các kí hiệu QPSK 7

THình 2.22 Trài phổ với vai rong chuỗi đã

với (1, 1, 1, 1) với kích cỡ khối là 4

Hình 2.23, Lập lịch hệ thắng SC-FDMA

Hình 2.24 Thông lượng theo tốc độ di chuyến và kiểu sắp xếp sóng mang

Tình 2.25 Kiểu sắp xếp sóng mang SƠ-CFDMA „

11ình 2.26 116 SC-CEDMA wc ceescescsstensstissiencitesinesieseesseintee

Tinh 2.27 Kiéu sip xép séng mang SC-CFDMA

Tình 2.28 Thông lượng người sử dựng [heo các kiểu sắp xếp khác nhau

Hình 3.1 Những phan giống nhau cita ky tx OFDM

Trang 6

Hình 3.3 Ngõ ra bộ tương quan được ly trung binh trên 20 ký tự QFDM „ BŨ

Hình 3.4 Để thị thời gian cúa 41 yg AO „88

Tình 3.7 Khung OEDM cac emeseoserie, BỘ Tĩnh 38 Vị trí miễn thời gian của P35 vả S55 cho FDD và TTD, 30

Tình 3.10: Định nghĩa và cầu trúc của 888 -e 93 Hình 3.11 Mã hóa kènh và lập bán đồ khung cho các kênh vận chuyên BCH 96 Hình 3.12 Lập bản đồ nguồn chỉ tiết cho các kênh vận chuyển BCH - 97

Tình 3.13: Ví dụ về lập bản đỗ cũa các STB lới S1s 100 1linh 3.14 Của số truyền dẫn để truyền tái một 8L eo TÚ

Tình 3.16 Minh hoa nguyên lý truyền đẫn tiêu tổ ngẫu nhiên - 106

Tình 3.17 Định thời tiền tổ tại cXodoÐ cho các người sử dụng truy nhập ngẫu nhiên

Trang 7

DANH SACH BANG BIEU

Bang 1.1 Cáo đặc điểm chính của công nghệ LTE - - 9

Bảng 1.3 Số khỏi tài nguyên theo bang thông kênh truyền —-

Trang 8

A

DANH MUC CAC TU VIET TAT

ACK/NACK Acknowledgement’ Non-

Bit error ratio

Constant Amplitude Zero Auto- Correlation

Co-Channel Interference Channel Depend Schedule Cyclic Prefix

Channel Quality Indicator Cell Radio Network Temporary Identifier

Distributed DMA DFTs-OFDM DFT spread OFDM

DS-CDMA — Dect Sequence-CDMA

High Specd Packet Access

Công nhận/ Không công nhận

Đa truy nhập phân chia theo mã chuỗi trực tiếp

Năt B của E-VTRAN

Lai gói phát triển Truy nhập vô tuyên mat dat UMTS

phát triển

Ghép song công phân phía theo tân

số

Ha truy ohap phan chia theo tân số

Mang truy nhập vỏ tuyên GSM

EDGE Giao thức đường hâm GPRS

'Yêu cầu phát lại tự đông linh hoạt

Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao

Truy nhập gói Lộc độ cao

iọc viên thực hiện: Vũ Huy Cường

Trang 9

Luan van cao hoc

Home Suberiber Server Server thué bao nha

High Speed Uplink packet Aooess Truy nhập gói dường lên tốc dộ cao

Multimedia Broadcast Multicast

Service

Mobils management Entity

Minimum Mean Square Error

Peak to avegare Power Ratio

Nhiều liên khôi Nhiều liên sống mang FDMA dan xen

Thân hệ đá phương tiện TP

Thông tỉn di động quôc tẻ 2000

Nhiều liên kí hiệu

FDMA khoanh ving

Thái triển đài hạn

Dịch vụ quảng bá đa phương đã phương tiện

Packet Success Ratio

Tao dang xung

Tÿ lệ gói thành công

Physical Uplink Shared Channel Kênh chía sẻ đường lên vật lý

Quality of Service

Quatrature phase Shift Key

Radio Access Network

Radio Access Technology

Radio Network Controller

Round Robin Resouree Unit

Chất lượng dịch vụ

Khóa chuyển pha vuông góc

Mng truy nhập vô Luyễn Công nghệ truy nhập vô tuyên

Bộ điều khiển mang vô tuyển Qimy vòng

Đảm vị ải nguyên

iọc viên thực hiện: Vũ Huy Cường

Trang 10

Luan van cao hoc

m Điện tứ -Viễn thông

SAE System Architecture Evolution

SC/KDH Single Carvier/ Frequency

Domain Equalizer

SC-EDMA Single Carier_ frequency

Division Multiple Access

SC-CFDMA Single Carrier - Code FOMA

SGSN Serving GPRA Support Node

SNR Signal Noise Ratio

T

TDD Time Division Duplex

TD-SCDMA Tine Division-Synchronous

Code Division Multiple Access

Tủ ‘Transmission ‘Time Interval

U

UL-SCH Uplink Shared Channel

UPE User Plane Entity

UTRAN —- UMTS Tenrestrial Radio Access,

1a truy nhập phân chia tần số dơu

Kênh chía sẽ đường lên 'Thực thê mặt phẳng người sứ dụng Mạng truy nhập vỏ tuyển mặt dất UMTS

Đa tuy nhập phân chia theo mã

bàng rộng

Trang 11

CHUONG I

CÔNG NGHỆ LTE VÀ CÁC KỸ THUẬT TRUY NHẬP

'VÔ TUYẾN TRONG MẠNG LTE

LTE 1a thé hé thử tư của chuẩn UMTS do 3GPP phat trién UMTS thé hé thir ba đựa trên WCDMA đã được triển khai trên toàn thê giới Để đâm bảo tính cạnh tranh cho hệ thống này trong tương Jai, thang 11/2001 3GPP đã bắt đầu đự an nhằm xác

định bước phát triển lâu đài cho công nghệ đi đông LMTS với tên gọi Long Term

Evolution (LTE) Noi dung chuong nay sé trinh bay gidi thigu về đặc điểm của công

nghé L'TE, cfu tric mang L/LE vả các kỹ thuật tray nhập vô tuyén trong, mang LTH 1.1 GIỚI THIỆU VE CONG NGHE LTE

1.1.1 Đặc điểm của công nghệ T.TE,

3GPP đặi ra yêu cầu cao cho T.TE, bao gồm giatn chi phi cho mdi bil théng tm, cung cấp dịch vụ tót hơn, sứ dụng linh hoạt các băng tần hiện có và băng tan mới, don giản hỏa kiến trúc mạng với các giao tiếp mở và giâm đáng kế năng lượng tiêu thụ ở thiết bị đầu cuối Giao điện không giam và các thuộc tính liên quan của hệ thống I.TE được tôm tắt trong bang đưới đây:

Bang 1.1 Các đặc điểm chính của công nghé LTE

Song công, TDD, TDD, bán song công FDD

Đường lên SƠ-FIDMA

Trang 12

trong 20MH+ tỉnh MIMO 2x 2 và 4x 4

Tường lên: S6Mb/s với câu hình 1 x 2

Các công nghệ khác Lập biểu chính xác kênh

Liên kết thích ứng,

“Điều khiến công suàt

ICIC va ARQ hén hop

Mục tiêu của LLE là cung cấp dịch vụ dữ liệu tốc độ cao, độ trễ thấp, các gói

đử liệu được tối ưa ,công nghệ võ tuyên hỗ trợ băng thông một cách linh hoạt khi tiền khai Đông thời kiến Irúc mạng mới được tuêt kế với mục tiêu hỗ tro lưu lượng chuyển mạch gói củng với tỉnh di dộng, lĩnh hoạt, chất lượng của dịch vụ, thời gian trễ tối thiểu

lu: Trong điều kiện lý tưởng hệ thông hỗ trợ tốc độ

* Tăng tắc độ truyền dữ

đữ liệu dường xuống dỉnh lên tới 326 Mb⁄s với cầu hình 4x4 MIMO (multiple input

multiple output) trong vang 20 MHz băng thông MTMO cho đường lên là không được

sử dụng trong phiên ban du tiên của chuẩn I.TE Tốc độ dữ hiệu đình dường lên tới 86

Mb/s trong 20 MHz bang thông kgoái việc cải thiện tốc độ đữ hệu đính hệ thống

LTE cẻn cưng cấp hiệu suất phổ oao hơn từ 2 đền 4 lân của hệ thẳng IISPA phiền bản 6

rộng từ 1.4MI1z, 3MLlz, SMHz, 10MLz, 15MI1z và 20MIIz cá chiều lên vá xuống

Điều này dẫn đến sự linh hoạt sử dựng được hiện quả băng thông Mức thông suất cao hơn khi hoạt động, ở băng tan cao và đối với một số ứng dụng không cẩn dén bang tin

rộng chỉ cân một băng tân vừa đủ thì cũng được đáp ứng,

* Dam bao hiệu suất khi di chuyển: LTE tối ưu hỏa hiệu suất cho thiết bị đầu cuỗi dĩ chuyển từ Ô đến 15 km, vẫn hỗ trợ với hiệu suất cao (chỉ giảm đi một {D khí

đi chuyến tir 15 dén 120 km⁄h, đổi với vận tốc trên 120 km⁄h thì hệ thông vẫn duy

Trang 13

trì được kết nĩi trên tồn mạng tế bào, chức năng hỗ trợ từ 120 đến 350 km/h hoặc thậm chỉ là 500 km⁄h tủy thuộc váo băng tin

Giảm thời gian chuyên dồi trạng thải trên mặt phẳng diều khiển: Giám thời gian

yơ tuyển của LTE vã mạng lưới cung cắp khả năng độ trễ đưới 10 ms cho việc truyền

tơi một gồi tin tir mang 161 UB

* Khơng cịn chuyển mạch kênh: Tắt cả sẽ dựa trên IP Một trong những tình

năng đáng kế nhất của LTT là sự chuyển địch đến mạng lõi hồn tồn dụa trên TP với giao điện mỡ và kiến trúc đơn giản hĩa Sâu xa hơn, phần lớn cơng việc chuẩn hĩa của 3GPP nhắm đến sự chuyển đổi kiên trúc mạng lõi đang tồn tại sang hệ thơng toản IP

Trong 3GPP chúng cho phép cung cấp các địch vụ linh hoạt hơn và sự liên hoạt động,

đơn giản với các mạng dị dộng phí 3GPP và các mạng cĩ dinh EPC dua trên các giao

thức ICPIP giống như phân lớn các mạng số liệu cổ định ngày nay, vi vậy cũng cấp

các dịch vụ giổng PC như thoại, viđeo, tin nhắn và các địch vụ đa phương tiện Sự

chuyến dịch lên kiển trúc tồn gỗi címg cho phép cãi thiện sự phối hợp với các mạng, truyền thơng khơng đây và cổ định khác VọP sẽ dùng cho dịch vụ thoại

+ Độ phủ sĩng từ § - 100km: Trong vịng bán kính Skm LTE cumg cap tdi ưu

về lưu lượng người dùng, hiệu suấi phố và độ đi động Phạm vì lên dếu 30 km thi cd

một sự giảm nhẹ cho phép về lưu lượng người đúng cỏn hiệu suất phố thì lại giảm một

cách đáng kế hơn nhưng vẫn cĩ thể chấp nhận được, tuy nhiên yên cầu về độ di động,

vẫn dược đáp ứng, đụng lương hơn 200 nguờtccll (băng thỏng 5 MH5)

* Kiến trúc mạng sẽ đơn giản hơn so với mạng 3G hiện thời Iuy nhiên

mạng I.TE vẫn cĩ thể tích hợp một cách để đàng với mạng 3G và 2G hiện tại Điển

Trang 14

này hết sức quan trọng cho nhả cung cấp mạng triển khai LTE vì khỏng cản thay doi toàn bộ cơ sở hạ tẳng mạng đã có

* OFDMA, SC-FDMA va MIMO duoc sit dung trong LTE: Hệ thống này

hỗ trợ băng thông linh hoạt nhờ các sơ đỗ truy nhập OFDMA và 8C-FDMA Ngoài ra

còn có song công phân chia theo tần số FDD và song công phân chia thời gian theo TDD Ban song công EDD được cho phép đễ hỗ trợ cho các người sử đụng với chỉ phí thấp không giống như FÙDD, trong hoạt động bản song công F22 thì một UK khong cần thiết truyện va nhận đồng thời Diều nảy tránh việc phải đầu tư một bộ song công đất tiên trong UE

* Giam chỉ phí Yêu cầu đặt ra cho hệ thông LTE là giảm thiểu dược chi phi trong khi vẫn duy trì được hiện suất nhằm đáp tmpg được cho tat cả các dịch vụ Các vẫn đề đường truyền, hoại động và bảo dưỡng gũng liên quan đến yếu 14 chi phi, chink

vi vậy không chỉ giao tiếp mà việc truyền tải đến các trạm gốc và hệ thống quan lý cũng cần xác định rõ, ngoái ra một số vẫn để cũng được yéu câu như là độ phức tạp thấp, các thiết bị đầu cuỗi tiêu thụ íL răng lượng,

* Các băng tần hỗ trợ Các thông số kỹ thuật của LTT là được thừa hướng tắt cả các bàng tân đã xác

định cho UMTS, do là một danh sách 1nẻ vẫn tiếp tục dược phát triển thêm Tại thời

điểm hiện nay được đăng ký có 15 băng tin DD vá 8 băng tần LDOID đang được khai thác Quan trọng là sự chồng chéo giữa một vải băng tản đang tốn tại, nhưng điển này không cần thiết phải đơn giãn hóa các thiết kế từ khi có các yên câu về hiệu suất bằng tân cụ thể dựa trên các nhu cầu của khu vực Không có sự nhất trí nào về việc băng tan LTE dan tién sé được triển khai, vì câu trả lời nảy phụ thuộc nhiều vào các biến đối của lmg vùng Sự thiểu đông thuận này đẫm tới sự phúc tạp cho cáu nhà gần xuất

thiết bị, trái ngược với sự khởi đầu của GSM và WCDMA, cả hai đều đã được xác

Trang 15

Luận văn cao học

Băng tần vận hành | Băng tần vận hành | Bang tần vận hành

E-UTRAN đường lên (UL): | đường xuống (DL); | Chế độ song

BS thu, UE phat | BS phat UE thu công

Fir tow Fins | đụ r~Fm ng

Trang 16

Luan văn cao học Viện Điện tử -Viễn thông

1.1.2 Cầu trúc mạng LTE

Nhiều mục tiêu kiển trúc phẳng cần được phát triển, kiến trúc phẳng với it nút

tham gia sé lam giảm độ trễ và cải thiện hiệu suất Phát triển theo hướng nảy đã được bắt đâu từ phiên bản 7

Hình 1.1 Phát triển kiến trúc 3GPP hướng tới kiên trúc phẳng hơn

Kien trúc mạng LTE được thiết kế với mục tiêu hỗ trợ lưu lượng chuyên mạch gói với tính đi động linh hoạt, chất lượng dich vụ (QoS) và đô trẻ tôi thiểu Một

phương pháp chuyên mạch gỏi cho phép hỗ trợ tất cả các dịch vụ bao gom cả thoại

thông qua các kết nổi gỏi Kết quả lả trong một kiến trúc phẳng hơn, rất đơn giản chỉ với 2 loại nút cụ thể là nút B phát triển (eNB) và phần tử quản lý di déng/céng

(MME/GW) Điều nảy hoàn toản trải ngược với nhiền nút mạng trong kiến trúc mạng,

phân cập hiện hành của hệ thông 3G Một thay đổi lớn nữa là phần điều khiển mạng,

vô tuyển (RNC) được loại bỏ khỏi đường dữ liệu vả chức năng của nỏ hiện nay được

thánh lập ở đNB; Một sổ Ích lợi của một nút duy nhật trong mạng truy nhập là giảm độ

Học viên thực hiện: Vũ Huy Cường 16

Trang 17

trễ vả phân phối của việc xử lý tải RNC vào nhiều eNB Việc loại bỏ RNC ra khỏi

mạng truy nhập cỏ thể một phân do hệ thông LTE không hỗ trợ chuyển giao mem

1.121 Tông quan vé cau hinh kién tric co ban hé thong

Hinh 1.2 miều tả kiến trúc vả các thành phần mạng trong câu hình kiến trúc nơi chỉ cỏ một E-UTRAN tham gia Hình nảy cũng cho thay su phan chia kiến trúc thành

bổn vùng chỉnh:

+ Thiết bị người dùng (UE)

+ UTRAN phát triển (E-UTRAN)

+ Mạng lõi gói phát triển (EPC)

+ Cac ving dich vu

Hình 1.2 Kiên trúc hệ thông cho mạng chỉ có E-UTRAN

Trang 18

mach cli PSTN va ISDN thing qua các công đa phương tiện của nó điều khiến

Sự phải triển của E-UTRAN lập Irung vào ruột núi, rủi, B phái triển (eNode B)

Tất cả các chức năng vô tuyển kết thúc ở đó, tức là eNP là diễm kết thúc cho tát cả các giao thức vô tuyển có liên quan E-UTRAN chỉ đơn giản là một mạng hưới của các cNodeB được kết nồi tới cảu cNodeB lần cận với giao điện X2

Một trong, những thay di kiến trúc lớn lả trong khu vực mang 161 14 EPC khỏng,

có chứa một vùng chuyển mạch-mạch, và không cỏ kết nổi trực tiếp tới các mạng chuyển mạch mạch truyền thỗng như TSDN và PSTN là cân thiết trong lớp này Cả hai hình 1.1 va 1.2 cho thấy có một phần tử gọi là SAH GW, Như hình 1.2 cho thấy đó là

sự kết hợp của hai cổng là cống phục vụ (8-GW) và cổng mạng dữ liệu gói (P-GW) điều này dược dịnh nghĩa cho các xứ lý UP tong EPC, Két hop chúng lại với nhau

thành SAU GW Câu hình kiến trúc cơ bán hệ thông vá chức năng của nó được ghi

trong 3GPP TS 23.401

1.122 Thiết bị người ding (UE)

UE là thiết bị mả người đùng đâu cuối sử dung đề liên lạc Thông thường nó là những thiết bị cầm lay như điện thoại thông nrình hoặc một thế đữ liệu như mọi người van đang sử dụng hiện tại trong mạng 2G và 3G Hoặc nó có thể dược nhúng vào, ví

đụ một máy tỉnh xách tay UE cũng có chứa các môđun nhận đạng thuê bao toàn câu

(USIM) No la một môdun riêng biệt với phản còn lại của UE, thường dược gọi là

thiết bị đầu cuỗi (LH) USIM là một tp đụng được đặt vào một thẻ thông mình có

thể tháo rời được gọi là thẻ mạch tích hợp toàn câu (UICC) SIM được sử dụng đễ

Trang 19

Các chúc năng của LE là nên tảng cho các ứng đụng truyền thông, mà có tín

hiệu với mạng dẻ thiết lập, duy trì và loại bỏ các liên kết thông 1iì người dùng cẩn Điều này bao gồm các chức năng quản lý tính di động như chuyển giao, báo cáo vị trí của thiết bị và các UE phải thực hiện theo hướng dan cita mang Co 1é quan trong nhất

là UE cứng cắp giao diện người sử dụng chơ người dùng cuối dé các ứng dụng như

VoIP cé thé được sử đụng đề thiết lập mội cuộc gọi

L123 E-UTRAN NodeB (eNodeB)

Nút duy nhất trên L-UIRAN là

UTRAN NodeB (eNodeB) Don gidn dit eNB

3à một tạm gốc vô luyến kiểm soát tắt gã các chức năng vô tuyền liên quan trọng phần

có định của hệ thống Các trạm gốc như eNB thường phản bố trên toàn khu vực phủ song của mạng Mỗi eNl3 thường cư trú gần các anten vô tuyên hiện tại cúa chúng

Chúc năng của eNB hoạt động như một cầu nổi giữa 2 lớp là LIE và EPC nó lả điểm cuối của tất cả các giao thức võ tuyển về phia LE và tiếp nhận dữ liệu giữa các kết nổi vô tuyến và các kết nối TP co bản tương img vé phia DPC Trong vai trò này

các EPC thực hiện mã héa/ giải mã các đữ liệu UP, và cũng cỏ nẻn/ giải rén tiêu để TP,

tránh việc gửi đi lập lại giống nhau hoặc dữ liệu liên tiếp trong tiêu dé iP Va eNB chiu

trách nhiệm vẻ nhiều các chức năng của rnặt phẳng điên khiến (CP) eND chịu trách

nhiệm về quan ly lai nguyên vô tuyên (RRM), tức là kiểm soát việc sử dụng giao diện

yô tuyển

Ngoài ra, eNodeB còn só vai trỏ quan trọng trong quản lý tính đi động (MM),

Điều khiển cNR và do đạc phân tích tức độ của lín hiệu võ tuyển được thực hiện bồi

UE Diéu nay bao gồm trao đổi tin hiệu chuyển giao giữa eNH khác va MME Hinh 2.4 cho thấy các kết nổi với eNB đã đến xung quanh các mút logic vả tóm tắt các chúc năng chính trong giao điện này, Các eNB có thể phục vụ dồng thời nhiều UE trong

Trang 20

Ca hai MME va S-GW cé the duoc kết hợp lại, cỏ nghĩa lả một tập hợp các nút

được phân công đề phục vụ cho một tập hợp các eNB Từ một viễn cảnh eNB don nay

cỏ nghĩa là nỏ cỏ thê cần phải kết nối tới nhiều MME va S-GW Tuy nhién méi UE sẽ được phục vụ bởi chỉ co mét MME va S-GW tai mot thoi diém va eNB phai duy tri

theo đối các liên kết này

trong khi chuyén giao

$# Quản lý tải nguyên võ tuyển

> Dieu khien truyền tải

phẳng người dùng

Cung cap giaodienvé fay | Ù

Hinh 1.3 eNodeB kết nỏi tới các nút logie khác và các chức năng chỉnh 1.124 Thực thể quan ly tinh di dong (MME)

Thực thể quan ly tinh di đông (MME) là thành phản điều khiển chính trong EPC Thông thường MME sẽ lả một máy chủ ở một vi trí an toàn tại các cơ sở của nhà điều hành No chi hoạt động trong cac CP va không tham gia vao con đường của UP

dữ liệu

Ngoài giao diện cuéi vao MME trong kién tric thé hién trong hinh 23, MME

côn cỏ một kết nói logic trực tiếp tới UE, va kết nồi nảy được sử dụng như là kénh

điều khiển chỉnh giữa UE vả mang Sau day lả danh sách các chức năng chính của MME trong cau hình kiến trúc cơ bản hệ thông

Trang 21

Xáo thực và bảo mật khi một UE đăng kỷ vào mạng lầu dẫu tiên, MME sẽ khối

†ạo sự xác thực, bằng cách thực hiện những điều sau: nẻ tìm ra danh tính thưởng trú

của UE, heäc từ oác mạng truy nhập trước đó hoặc chính bản thân UTE, yêu câu tử bộ

phục vụ thuê bao thường trú (H85) trong mạng chủ cúa UE các diều khiển chứng thực

có chứa các mệnh lệnh chúng thực — trả lời các cặp tham số, gửi các thử thách với UIT

và so sánh các trả lời nhận được từ UE vao mét trong những cái đã nhận từ mạng chủ

Chức năng nảy là cần thiết đề đám báo các yêu cầu báo vệ với UIE, Cáo MME có thê

lặp lại chức năng xác thực khi cân thiết hoặc theo chu kỳ

Quân lý tính đi động: MME theo đối vị trí của tất cả các E ong khu vục của

mình, khi một UE dang ky vào mạng lần dâu tiên, MME sẽ tạo ra một lồi vao cho UE

và tín hiệu với vị trí tới HSS trong mạng chủ của UE MIME yêu cầu tài nguyên thích hợp được thiết lập trong eNodeÐ, cũng như trong các S-GW ma né lua chon cho UE

Cac MME sau do tiếp tục theo dõi vị trí của UE hoặc lá dựa trên mức độ của eNH, nếu UIT vẫn kết nói, túc là truyền thông đang hoạt động hoặc ở mức độ khu vực theo đối (TA) MME diéu khiển các thiết lập và giải phỏng nguồn tai nguyên dựa trên những, thay đổi chế độ hoạt động của UE, MME cũng tham gia vào việc điều khiển tin hiệu chuyến giao của UT trong chế độ hoạt động giũa các eNH, S-GW hoặc MIMTI,

Quân lý hỏ sơ thuê bao và địch vụ kết nỗi: vào thời diễm một UE dang ky vio

mạng, các MMIL sẽ chịu trách nhiệm lẫy hỗ sơ đăng ký của nó từ mạng chú về Các MME sé lưu trữ thông tin nay trong suốt thời gian phục vụ UE Hỗ so này xác định những gí các kết nối mạng đữ hệu gói được phân bỗ tới các mạng ở tập tín đính kèm Cac MME sé tu động thiết lập mặc định phan tử mang, cho phép các UT két

bản Điều nay bao gém tín hiệu CP với eNB và S-GW Tại bật kỳ thời điểm nảo sau

i IF co

này, các MME có thể cẩn tới được tham gia vào việc thiết lập phần tả mang đành

riêng cho cáo địch vụ được hưởng lợi xử lý cao hơn Các MMI có thể nhận được các

yêu cau thiết lập một phản tử mang đành riêng, hoặc lừ các S-GW riểu yêu cầu bắt

nguồn từ khu vực địch vụ diều hành, hoặc trực tiếp từ UE, nếu UE yêu cầu kết nối cho một dich vụ mà không được biết đến bởi khu vực địch vụ điều hành và do đỏ không thể được bắt đầu từ đó

Trang 22

Hình 1.4 cho thấy các kết nói MME đến quanh các nút logic va tom tat các

chức năng chỉnh trong giao điện nảy Về nguyên tắc MME có thê được kết nồi với bắt

kỳ MME khác trong hệ thông, nhưng thường kết nổi được giới hạn trong một nhà điều

hành mạng duy nhất Các kết nói từ xa giữa các MME có thẻ được sử dụng khi một

UE đã di xa, trong khi đi đăng ký với một MME mới sau đó tim kiếm nhận dang

thường trủ mới của UE, sau đỏ lấy nhận dạng thường trú của UE, mã nhận dạng thuê

bao di động quốc tế (TMIS), từ MME truy cập trước đỏ

La, ` An Hangs © Điều khiến đường hằm:

“# Chuyển giao giữa các TY 4 mặt phẳng người dùng

% Trang thai nhan déi di

động giữa các MMIE “huyền giao giữa các eNodeB

Ww, #Ouảnlý phần từ mang chuyên

+ ,.#Nhắn tin vô tuyển

của người dùng,vảà một tuyên đường có thẻ được tìm thấy dựa trên IMIS Mỗi MME

được cấu hình để điêu khiển một tập hợp các S-GW và eNodeB Cả hai S-GW va eNodeB cũng có thể được kết nồi tới các MME khác Các MME có thé phục vụ một số

UE củng một lúc, trong khi môi UE sẽ chỉ kết nồi tới một MME tại một thời điểm

1.1.2.5 Công phục vu (S-GW)

Trong câu hình kiến trúc cơ bản hệ thóng, chức năng cao cấp của S-GW là quản

lý đường hầm UP va chuyen mạch S-GW la mét phan ctia ha tang mạng nỏ được duy

trì ở các phỏng điều hành trung tam cia mang

Trang 23

Khi giao diện S5/S8 dưa trên GTP, S-GW sẽ có đường hầm GTP trên tắt cả các

giao điên UP của nỏ Ảnh xạ giữa các luông dịch vụ IP vả đường ham GTP được thực hiện trong P-GW và S-GW không cần được kết nỏi với PCRF Toản bộ điều khiển có

liên quan tới các đường hảm GTP, den từ MME hoặc P-GW Khi sử dụng giao điện

PMIP S5/88 S-GW sẽ thực hiện việc ảnh xạ giữa các dòng dịch vụ IP trong các đường hâm S5/S8 và đường hâm GTP trong giao diện S1~U vả sẽ kết nói tới PCRF để nhận được thông tin ánh xạ

S-GW có một vai trò rất nhỏ trong các chức năng điều khiển Nỏ chỉ chịu trách

nhiệm về nguôn tải nguyên của riêng nỏ và nó cấp phát chúng dưa trên các yêu câu từ

MME, P-GW hoặc PCRE, từ đỏ mả các hảnh động được thiết lập, sửa đổi hoặc xóa

sạch các phần tử mang cho UE, Nêu các lênh trên được nhận từ P-GW hoặc PCRE thi

S-GW cũng sẽ chuyên tiếp các lênh đó tới MME đẻ nó có thê điều khiển các đường, hằm tới eNodeB Tương tư, khi MME bắt đâu có yêu câu thì S-GW sẽ bảo hiệu tới một trong hai P-GWW hoặc PCRE tủy thuộc vào S5/88 được dựa trên GTP hoặc PMIP

tương ứng Nếu giao diện S5/S8 được dựa trên PMIP thì dữ liệu trong giao điện đó sẽ

được các luông TP trong một đường hằm GRE truyền tới mỗi UE,

+ Dieu khign duimg him GTP & NT S888)

> Cung eấp đường hẳm GTP cho dit

$ Điều khiển GTP & cic dong dich vu IP

Didu khién tinh di dong eva S-GW

EBI 4

9Ÿ PMIP S5/S8 : Dong dich vy IP <-> thông tin inh xq durimg him GTP

's_#Gián tiếp chuyển dữ

liệu hướng xuống trong

người dùng cho dữ liệu hướng lên & tiếp giừa các eNodeB

hướng xuống (e9) — (q9) Nông sẵn có

Trang 24

Trong khi đi chuyển giữa các cNodcB, S-GW hoạt động như nút cuối di dòng, địa phương, MMIL sẽ lệnh S-GW đề chuyển sang đường hằm từ một eNodel3 khác MME citing có thể yêu cầu S-GW cùng cấp tai nguyễn đường hằm che đữ liệu chuyển tiếp khi có nhu càu cần chuyển dữ liệu từ eNodeB nguồn tới eNodel địch trong, thời điểm UT có chuyển giao vô tuyển

Đôi với tắt cả các luỗn đữ liệu thuộc về một UE trong ché độ kết nồi thì S-GW

sẽ chuyển tiếp dữ liệu giữa eNodeB và P-ƠW, Tuy nhiên khi một UE ở chế độ nhân rối thì các nguồn tài nguyên nảy trong eNodel sẽ được giải phóng, các đường đẫn đặt

liệu được kết thúc trong 8-GW Nếu S-GW nhận được gói dữ liệu từ P-GW thì nó sẽ

hưu các gói vào bộ dệm và yêu cau MME bat dau nhan tin toi UE Tin nhắn sẽ làm chớ TUE tái chế độ tái kết nổi và khi cáo đường hảm được tái kết nỗi thì các gói tin từ bộ đêm sé được gửi về S-GW sẽ theo đối dữ liệu trong các đường hằm va né cing v6 thé thu thập các dữ liệu cân thiết cho việc hạch toán và tình chỉ phí của nguời dùng,

Trong hình 1.5 cho thấy 5-GW được kết nối tới các nút logic khác và đanh sách cáu chức năng chỉnh trong các giao điện này TẤU cễ cáo giao điện được cầu hình theo kiểu một nhiều từ S-GW được thấy Một S-GW co thé chi phuc vụ một khu vực địa

Jy nhất định với một tập giới hạn cac eNodeB, va tương tự có thé có một tập giới hạn

của các MME diều khiển khu vực dó, 8-GW có thể kết nói tới bắt kỳ P-GW nào trong, toàn bộ mạng lưới

1.1.2 6 Công mạng dữ liệu gói (P-GW)

Cổng mạng dữ hệu gói (P-GW), cũng thường dược viết tắt là PDN-GW, là tuyển biên giữa EPS vả các mạng đữ liệu gói bên ngoài Nó là mút cuấi đi động mức cau nhật trong lệ thống, và nó thường hoạt động như là điểm TP của các thiết bị chớ

UE, Mỏ thực hiện các chức năng chọn lưu lượng và lọc theo yêu cầu bởi các địch vụ được để cập Tương hr như S-GW, các P-GW được đuy trì tại các phòng điểu hành tại

mol vi ui trung lâu

Điền hình là P-GW cắp phát các địa chỉ IP cho UE và UE sử dụng nó đề giao tiếp với các máy chủ IP khác trong các mạng bên ngoài, ví đụ như Internet No cing

Trang 25

được hỗ trợ bởi các tiếu chuẩn, Chí IPY4, chỉ 1Pv6 hoặc cá hai, các địa chí có thể được phân bố tùy theo nhu câu

P-GW bao gém cả DƠBF, có nghĩa là nó thực hiện các chúc rừng chọn lưu

lượng và lọc theo yêu câu bởi các chính sách được thiết lập cho UE và các địch vụ nói đền, nó cũng thu thập các báo cáo thông tin chỉ phí liên quan

Tamu lượng UP giữa P-ÖW và các mạng bên ngoài dưới đạng các gói tín TP

š các dòng địch vụ 1P khác nhau Nêu giao diện S5/88 hưởng tới S-GW là đựa trên GTP thi P-GW thực biện ánh xạ các dòng đữ liệu IP tới các đường him GTP, cdc

thud

P-GW thidt lập các phản tử mang cơ bản đựa liên yêu cầu qua PCRF hoặc Lừ S-QW,

mà chuyên tiếp các thông tín từ MIMIE, Nếu giao điện 85/38 lá dựa trên PMIP, P-GW

sẽ ánh xạ tật cả các luỗng dịch vụ IP từ các mạng bên ngoài thuộc vẻ một LJEtởi một

dường hầm GRE duy nhất và tất cả các théng tin diéu khiển chỉ dược trao dỗi với

PCRI, P-GW cũng có chức năng giám sát các luôn đữ liệu cho mục địch hoạch toàn cũng như cho ngăn xen theo luật

P-GW là điểm cuối đi động mức cao nhất trong hệ thống Khi một UE di chuyển

từ một S-GW tới một cái khác, các phân tử mang phải được chuyển vào P-GW P-GW

sẽ nhận được chỉ dẫn đẻ chuyển các luồng từ các S-GW mới

Trang 26

+ Cac quy tie PCC

phải được hỗ trợ, nêu có kết nồi tới nhiều cae PDN được hồ trợ thông qua một P-GW

1.1.2.7 Chức năng chỉnh sách và tỉnh cước tài nguyên (PCREF)

Chức năng chính sách vả tỉnh cước tải nguyên (PCRF) là phần tử mạng chịu

trách nhiệm về chính sách và điều khiển tính cước (PCC) Nó tạo ra các quyết định vẻ

cách xử lý các địch vụ về QoS va cung cấp thong tin cho PCEF duoc dat trong P-GW

và nêu được áp dung cho cả BBERE được đắt trong S-GW, đẻ cho việc thiết lập các

phân tử mang thích hợp và việc lập chỉnh sách PCRF là một máy chú vả thường được

đặt với các phân tử CN khác tại các trung tâm điều hành chuyên mạch

Các thông tin PCRF cung cấp cho PCEF được gọi lả các quy tắc PCC PCRF sẽ

gửi các quy tắc PCC bat ett khi nao một phan tử mang mới được thiết lập Thiết lập phân tử mang lả cần thiết, ví dụ khi UE bước đâu được gắn vào mạng và phần tử

mang mặc định sẽ được thiết lập vả sau đó khi có một hoặc nhiều các phân tử mang,

Trang 27

dành riêng được thiết lập PCRE có khả năng cung cấp các quy tắc PCC dựa trên yêu

câu, hoặc từ P-GW vả cũng như S-GW trong trưởng hợp PMIP

* ằu về chính sách s& điều:

“& iển tỉnh cước

4 Cae quy tie POC Cac quy the QoS khi $5/S8 la PMIP

eae ludug dich vụ IP & duimg him

GTP rong S1 khi S%/S8 là PMIP eee

Hình 1.7: PCRF ket néi tới các nút logic khác vả các chức năng chính

Cac kết nói giữa PCRE và các nút khác được thẻ hiện như trong hinh 1.7, mỗi

PCRE có thể được kết nồi với một hoặc nhiều AF, P-GW vả 8-GW Chỉ có một PCRE

liên kết với mỗi kết nổi PDN do la một UE duy nhất đã có

1.1.2.8 Máy chủ thuê bao thường trú (HSS)

Máy chủ thuê bao thường trú (HSS) là kho đữ liệu thuê bao cho tất cả dữ liệu

người dùng thường xuyên Nó cũng ghi lại vị trí của người sử dụng ở mức độ của nút

điều khiển mang tam trú, chẳng han như MME, Nó lả một máy chủ cơ sở dữ liệu vả

được duy tri tại các phòng trung tâm của nhả điều hành

HSS lưu trữ bản gốc của hỗ sơ thuê bao, trong đó chửa các thông tin về các

địch vụ được áp dụng đổi với người sử dụng, bao gồm thông tin về các kết nối PDN

được cho phép, và liệu cỏ chuyền tới một mang tạm trú riêng được hay không HS8

cũng lưu những nhận dạng của các P-GW được sử dụng Khóa thường trực được sử

dung để tính toán xác thực và được gửi tới mạng tạm trú để xác thực người dùng vả các khỏa phát sinh tiếp sau đẻ mã hóa vả bảo vệ tỉnh toàn vẹn là được lưu trữ tại các

Trang 28

bô nhận thực trang tâm Trong tất cả các tin hiệu liên quan tới các chức năng này thì

LISS phải tương tác với MMI:, Đối với mỗi UI, các hồ sơ 1188 sẽ chỉ tới một MMII phục vu tại một thời điểm va ngay sau đó là bảo cáo về một MME mới mà nỏ phục vụ

cho UH, HSS sẽ húy bỏ vị trí của MME trước

1.1.3 Các kênh sử đựng trong LTE

1.1.3.1 Kênh logic

* Kênh diễu khiển quang ba (Broadcast Control Channel - BCCH): duge st dung cho việc truyền cẫn thông tín điều khiển hệ thông từ mạng tới tắt cả các thiết bị đầu cuối đi động trong một tế bảo Trước khi truy nhập vào hệ thông, một thiết bị đâu cuỗi di dộng cản phải dọc những thông tin dược truyền trên kênh BCCH dẻ tìm ra cách thức hệ thông được câu hình, ví dụ như băng thông của hệ thống

* Kênh điều khiến tìm gọi (Paging Contrel Channel — PCCH): duroc sti dung cho việc Lm gọi các thiết bị đầu cuối di động mà mạng không biết dược vị trí của nó

yề mức tế bào (cell level) và vì vậy tin nhắn tìm gọi cần được truyền trong nhiều tế

bao

* Kénh diéu khiển dành riéng (Dedicated Control Channel — DCCH): được

ding cho viée truyén dan théng tin diéu khiển tới hoặc từ thiết bị đâu cuối di động

Kênh này được sử đụng cho việc cầu hình riêng lẻ từng thiết bị đầu cuối đi động ví dụ

như những tim nhân chuyên giao khác nhau

* Kênh điều khiển multicast (Multicast Control Channel - MCCTT): được dùng cho việc truyền dẫn thông tim điều khiển được yêu cầu cho việc tiếp nhận của MTCH, xem phần dưới đây

+ Kênh lưu lượng đảnh riêng (Dedicated Traffic Chamel - DTCTJ: được đàng

cho việc truyền đữ liệu người dùng đến hoặc từ một thiết bị dâu cuối di động Đây là một loại kênh logic được dùng dé truyền đử liệu người dùng đường lên và đường xuống phi-MBMS (non-MBEIMS)

® Kênh lưu lượng multicast (Multicast Traffic Channel — MTCH): duge ding

cho truyén dẫn đường xuống những dịch vụ MIMS

Trang 29

1.1.3.2 Kênh truyền tâi

+ Kênh quảng bá (Broadcast Chamel - BCH): có một dinh dang truyén tai od định, được cung cấp bởi các đặc tỉnh kỹ thuật Nó được dùng cho việc truyền dẫn

những thông tỉn trên kênh logic BCCH

* Kênh tim goi (Paging clenmel - PCH): được đảng cho việc tìm gọi thông lin trên kênh logic PCCIL Kênh PCH hỗ trợ việc thu nhận khẳng liên tục (điscontinous

Teception — DRX) nhằm cho phép thiết bị đâu cuối di động tiết kiêm nang rong pin bằng cách tắt (slcepig) và chỉ bật (wakc up) khi nhận PCH tai những thời diễm xác

định trước

* Kênh chủa sẽ đường xuống (Oownlik Shared Chamel — DE-SCH} kênh

truyền tải dược dùng cho truyền dân dữ liệu dường xuống, trong, LTE Nó hỗ trợ những, đặc tính của LTE như cơ chế thích ứng tốc độ động (dvnamic raie adaptien) và hoạch

định phụ thuộc kênh truyền (clummel-dependent scheduling) trong miễn thời gian và

tân số, hybrid ARQ va ghép kénh khéng gian Nó cũng hỗ trợ I2RX nhằm làm giảm năng lượng tiêu thụ ở thiết bị đầu cuối đi động trong khi vẫn cung cấp trải nghiệm

ludu mé (always-on experience), luong tu rihu co ché CPC trong HSPA DI.-SCH TTT lal ms

+ Kênh da diém (Multicast Channel - MCII): được đừng đề hễ trợ MBMS và

được đặc trưng bởi định dạng truyễn tải bản tĩnh và hoạch định bán tĩnh (semd-slatic

transport format and semi-static scheduling) Irong trường hợp truyền dẫn nhiễu tế

bao (multi-cell transmission) sử dụng MBSEN, sầu hình định đạng truyền tải và hoạch

đình được điển phối giữa những tế bảo liên quan trong truyền din MBSFN

» Kênh chia sẻ đường 1én (Uplink Shared Channel — UL-SCII): đường lên tương ứng với DL-SCH

1.1.3.4 Kênh vật lý

“ Kênh chia sé đường xuống vat ly (Physical Downlink Shared Channel -

PDSCH): mang thông trà nhắn tìm, thông tin diễu khiển chúng và riêng, và đữ liệu lưu

Trang 30

lượng cho người sử dụng, Nó cũng có thể được sử dụng dễ mang thông tin điều khiển

* Kênh điểu khiển đường lên vat ly (Physical Uplink Control Channel -

PUCCH) mang thong tin điều khiển hướng lên (UCD, the 14 théng tin ACKANACK

quyết dinh lập lich biểu tới các UE riêng lễ, tức là nó có nhiệm vụ lắp lịch biểu cho

hướng lên vá hưởng xuống,

* Kênh quảng ba vat ly (Physical Broadcast Channel - PBCH): mang các thông,

tin hé théng can thiết cho việc Iruy nhập hệ thông, như là các thông số RACH Kênh

này hiên được cung cấp với băng thỏng 1.08MIIz Vì vậy, cầu trúc PBCHI là độc lập

với băng thỏng thực tê của hệ thống được sử đựng Thông tỉa quảng bá là một phân được mang rên PBCH, nơi rả khối thông tín chính dược truyền dì ương khi các khói thông tin hệ thống thực sau đó được truyền trên PDSCIL

multicast

* Kénh trưy cập ngẫu nhiên vật lý (Physieal Random Acesss Channel -

TPRACH} mang các yêu cầu truy cập ngẫu nhiên lử người sử dụng,

Trang 31

Luận văn cao học Viện Điện tử -Viễn thông

Hình 1.8: Kênh logic, kênh truyền tải và kênh vật lý LTE

1.2 KỸ THUẬT TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG MẠNG LTE

LTE str dung kỹ thuật OFDMA cho truy cập đường xuống vả SC-FDMA cho

truy cập đường lên, kết hợp đồng thời với MIMO

Center Frequency Uiee 2

a fiver FL Center Frequency Ueer 1

‘Teamsmiter User 2 Bits

Daa oad Bi r L Frequencr

Hình 1.10 Nguyên lý của FDMA

Trang 32

eae Center Frequency sob cartier

Toaw Bi am Bw P| seit Fite ‘ Feat) ] ae pon Be 7 L Spacing : † Bane] Sim

Hình 1.11 Nguyên lý đa sóng mang

Kỹ thuật điều chế OFDM, về cơ bản là một trường hợp đặc biệt của phương,

pháp điệu chế FDM, chia luông dữ liệu thành nhiều đường truyền băng hẹp trong ving

tân số sử dụng, trong đó các sóng mang con (hay sóng mang phụ, sub-carrier) trực

giao với nhau Do vậy, phô tin hiệu của các sóng mang phụ này được phép chồng lin

lên nhau mà phía đầu thu vẫn khôi phục lại được tin hiệu ban đầu Sự chỏng lần pho

tin hiệu nảy làm cho hệ thông OFDM cỏ hiệu suất sử dụng phỏ lớn hơn nhiều so với

các kĩ thuật điệu chế thông thường

Hình 1.12 So sánh phỏ tân của OFDM với FDMA

Trang 33

Bang thong SMH _y (lên sảng mang

“LAI

Hình 1.13 Tân số - thời gian của tin hiệu OFDM

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

sau:

OEDM cỏ thể loại bỏ hiện tượng nhiễu xuyên kí hiệu ISI (Inter-Symbol Interference) néu độ dài chuỗi bảo về (Guard Interval) lớn hơn độ trế truyền dẫn lớn

nhất của kênh truyền

Thực hiện việc chuyên đổi chuối dữ liệu từ nổi tiếp sang song song nên thời

gian symbol ting lên do đỏ sự phân tán theo thời gian gây bởi trải trễ do truyền dẫn đa

đường giảm xuống

Tôi ưu hiệu quả phỏ tan do cho phép chỏng 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 tằn số sỏng mang OFDM khác nhau

OFDM phù hợp cho việc thiết kế hệ thống truy:

tốc độ truyền dân cao), ảnh hưởng của sự phân tập vẻ tần số (equency selectivity) đối

dẫn băng rộng (hệ thông cỏ

với chất lượng hệ thông được giảm thiểu nhiều so với hệ thông truyền dan đơn song

mang,

Câu trúc máy thu đơn giản

Thích ứmg đường truyền và lập biêu trong miễn tan so

Tương thích với các bộ thu vả các anten tiên tiền

Trang 34

‘Tom wansmission bandwidth [Sampling point for a

Hình 1.14 Các sóng mang trực giao với nhau

Một vẫn đề gặp phải ở OFDM trong các hệ thông thông tin di động lả cân dịch các tần số tham khảo đổi với các đầu cuối phát đỏng thời Dịch tàn phá hỏng tính trực giao của các cuộc truyền dẫn đến nhiều đa truy nhập Vì vậy nó rất nhạy cảm với dịch tân Ở LTE chọn khoảng cách giữa các sóng mang lả 1SKHz, đổi với khoảng cách nảy

là khoảng cách đủ lớn đối với dịch tằn Doppler

Đổ điều chế tin hiệu OFDM sử dụng biến déi FFT va IFFT cho biến đổi giữa miễn thời gian vả miễn tân số

Chiều dai bien d6i FFT là 2° với n là số nguyên Với LTE chiều dai co the la

512 hoặc 1024 Ta sử dụng biển đổi IFET khi phát đi, nguồn dữ liệu sau khi điều chế

được chuyên đổi từ nói tiếp sang song song Sau đó được đưa đến bộ biên đôi IFFT

Mỗi ngõ vảo của IFFT tương ứng với từng sỏng mang con riêng biệt (thảnh phan tan

số riêng biệt của tín hiệu miễn thời gian) vả mỗi sỏng mang được điều chế độc lập với

Trang 35

các sóng mang khác Sau khi được biên đôi IFET xong, tin hiệu được chẻn thêm tiên

tổ vòng (CP) và phát đi Ở bộ thu ta làm ngược lại

Mục địch của việc chèn thêm tiền tổ vòng là có khả năng làm giảm hay loại trừ

nhiều xuyên kí hiệu ISI (Inter Symbol Interferenee) Một mẫu tín hiệu cỏ độ dài lả Tạ,

chuỗi bảo vệ tương ứng là một chuối tin hiệu có độ dai Tg 6 phía sau được sao chép

lên phần phía trước của mẫu tin hiệu như hình vẽ sau:

Do đỏ, GI cỏn được gọi là Cyclic Prelix (CP) Sự sao chép nảy có tác dụng

chống lại nhiêu xuyên ki hiệu ISI do hiệu ứng phân tập đa đường

Trang 36

Luận văn cao học

Nguyên tắc này giải thích như sau: Giả sử máy phát đi một khoảng tin hiệu cỏ

chiêu dải là Ts, sau khi chèn thêm chuỗi bảo vệ có chiều đài Te thì tín hiệu nảy có chiéu dai la T = Ts+T¢ Do hiệu ứng đa đường multipath, tin hiệu này sẽ tới máy thu

theo nhiều đường khác nhau Trong hình vẽ, hình a, tín hiệu theo đường thứ nhất không cỏ trễ, các đường thứ hai vả thứ ba đều bị trễ một khoảng thời gian so với

đường thử nhất Tín hiệu thu được 6 may thu sé la tong hop ctia tat cả các tuyển, cho

thấy kí hiệu đứng trước sẽ chồng lần vào kí hiệu ngay sau đó, đây chính lả hiện tượng,

TSLDo trong OFDM có sử dụng chuỗi bảo vệ có độ dai To sé đễ dàng loại bỏ hiện

tượng nảy Trong trường hợp Tø >t max như hình vẽ mô tả thi phan bi chong lan IST nằm trong khoảng của chuỗi bảo vệ, cỏn thành phân tín hiệu có ích vần an toản Ở

phía máy thu sẽ loại bỏ chuỗi bảo vệ trước khi gửi tín hiệu đến bộ giải điều chế

OFDM Do đó, điều kiên cân thiết để cho hệ thông OEDM không bị ảnh hưởng bởi ISI

Hình 1.18: Tác dụng của chuối bảo vệ

Trang 37

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

dai của kênh (chiều dài của đa đường trong các chip) như khí lượng từ WCDMA

Trong WCDMA cac cell khac nhau được phân biệt bởi các mã trải pho khác nhau

nhưng trong OFDM trải phỏ không có giả trí, nó sử dụng các ký hiệu tham khảo riêng,

biệt giữa các cell hoặc giữa các anten khác nhau

LTE sit dung OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) cho

tuyển lên OFDMA gọi là Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao là công nghệ đa

truy cập phân chia theo sỏng 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 nhỏm các sóng mang con (subcarrier)

cho một người dùng tại một thời điểm Ở các thời điểm khác nhau, nhỏm sóng mang

con cho 1 người dùng cũng khác nhau Điều nảy cho phép truyền dữ liệu tốc độ thấp

Hinh 1.20 OFDM va OFDMA

Trang 38

Tài nguyên thời gian - tần số được chia nhỏ theo cau tric sau: 1 radio frame co chiều dài là 10ms, trong đỏ chia thành nhiều subframe nhỏ có chiều dai là lms, và mỗi subfame nhỏ lại được chia thành 2 slot với chiều dai của môi slot la 0.Sms Méi slot

sẽ bao gồm 7 ký tự OFDM trong trường hợp chiều dải CP thông thường và 6 ký tự OEDM trong trường hợp CP mở rộng

Trong OFDMA, việc chỉ định số sóng mang con cho người dủng không dựa vào từng sỏng mang con riêng lẻ mả dựa vào các khối tai nguyén (Resource Block) Mỗi khỏi tài nguyên bao gồm 12 sóng mang con cho khoảng thời gian 1 slot va

khoảng cách giữa các sóng mang con là 15KHz dân đến kết quả băng thông tôi thiểu của nó là 180 KHz Đơn vị nhỏ nhất của tài nguyên lả thành phân tài nguyên (RE), nó

bao gồm một sóng mang con đổi 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

we | CT]

Total System

Bandwidth Sab-camiers tor the Hi

Symbol in a Single Resource Block

180 kHz

1 ms Allocation Period Resource Blocks for User 1

Hình 1.21 Chỉ định tài nguyên của OFDMA trong LTE

Bảng 1.3 Số khối tải nguyên theo băng thông kênh truyền

Trang 39

lận văn cao học Viện Điện tử -Viễn thông

Hình 1.22 Câu trúc của một khối tài nguyên

Tin hiệu tham khảo (R$): LTE sử dụng các tin hiệu tham khảo đặc biệt để dé

dảng ước lượng dịch sỏng mang, ước lượng kẻnh truyền, đồng bộ thời gian Các tỉn

hiệu tham khảo được bồ trỉ như hình sau:

k—— xe ————+

1 se ——K— s ——S

Trang 40

Cac tin hiệu tham khảo nảy dược phát ở ký tự OEDM thứ nhất và thứ năm của

mỗi slot và ở sóng, mang thứ sáu của mỗi subframe Tin hiệu tham khảo cũng được sứ đụng để ước hrong tổn hao đường truyền sử đụng công suất thu tín hiệu tham khảo

Nhược diễm cua OFDM la gi? Ta xet cac hinh sau

‘Time domain signal Frequency domain

Frequency demain am uf siuusuids) QAM modulated votpats

QAM modulated impats

Hình 1.24 Đặc lính đường bao của tín hiệu OFDIM

Tiêu đề	Đồng bộ tín hiệu đường lên và đa truy nhập trong mạng lte
Tác giả	Vũ Huy Cường
Người hướng dẫn	TS. Phạm Thái Dũng
Trường học	Viện Điện tử - Viễn thông
Chuyên ngành	Điện tử - Viễn thông
Thể loại	Luận văn cao học

Định dạng
Số trang	116
Dung lượng	3,57 MB