BÁO CÁO MẠNG DI ĐỘNG 4G_LTE CHI TIẾT NHẤT

Tìm hiểu trình bày về xu hướng công nghệ, quá trình phát triển của mạng thông tin di động 1G, 2G, 3G, LTE và cấu trúc mạng LTE các kĩ thuật sử dụng trong hệ thống mạng LTE. Trình bày các khái niệm chung về quá trình handover của hệ thống di động, trình bày chi tiết về quá trình handover trong hệ thống thông tin di động 4G với phần miêu tả tập trung vào quá trình chuyển giao dọc giữa các mạng trong hệ thống 4G. Mô phỏng được quá trình chuyển giao trong mạng LTE.

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 1

1.3 Giới hạn và phạm vi của đề tài 1

1.4 Nội dung thực hiện 1

1.5 Phương pháp tiếp cận 2

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MẠNG LTE (4G) 3

2.1 Giới thiệu về công nghệ LTE 3

2.1.1 Động cơ thúc đẩy 3

2.1.2 Các giai đoạn phát triển của LTE 4

2.1.3 Mục tiêu của LTE 4

2.1.4 Các đặc tính cơ bản của LTE 4

2.1.5 Các thông số lớp vật lý của LTE 6

2.1.6 Dịch vụ của LTE 7

2.2 Cấu trúc của LTE 8

2.2.1 Cấu trúc cơ bản SAE của LTE 8

2.2.2 Cấu trúc của LTE liên kết với các mạng khác 12

2.3 Các kênh sử dụng trong E-UTRAN 14

2.3.1 Kênh vật lý 14

2.3.2 Kênh logic 15

2.3.3 Kênh truyền tải 15

2.4 Giao thức của LTE (LTE Protocols) 16

2.5 Một số đặc tính của kênh truyền 19

2.5.1 Trải trễ đa đường 19

2.5.2 Các loại fading 19

2.6 Các kỹ thuật sử dụng trong LTE 20

2.6.1 Kỹ thuật truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM 20

2.6.2 Kỹ thuật SC-FDMA 29

2.6.3 Kỹ thuật đa anten MIMO 30

2.7.1 Điều khiển công suất vòng hở 35

2.7.2 Điều khiển công suất vòng kín 35

2.8 Chuyển giao 37

2.8.1 Mục đích chuyển giao 37

2.8.2 Các loại chuyển giao (HO-handover) 38

2.8.3 Handover trong hệ thống thông tin di động 4G 41

2.8.4 Trình tự chuyển giao 43

2.8.5 Chuyển giao giữa mạng LTE và 3G 45

2.8.6 Chuyển giao đối với LTE 48

2.9 kết luận chương 50

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG THỰC HIỆN 52

3.1 Tổng quan về OMNeT++ và Mobility Framework 52

3.1.1 Giới thiệu chung về OMNeT++ và Mobility Framework 52

3.1.2 Khái quát về Omnet++ 54

3.1.2 Sử dụng Omnet++ 58

3.1.4 Hệ thống file 61

3.1.5 Import một chương trình 62

3.2 Thực hành thí nghiệm mô phỏng 63

3.2.1 Cài đặt chương trình mô phỏng 63

3.2.2 Thực hiện thí nghiệm mô phỏng 65

3.2.3 Chạy chương trình và phân tích kết quả 74

3.3 Kết luận 79

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 80

4.1 Kết quả đạt được 80

4.2 Hướng phát triển của đề tài 80

4.3 Hạn chế của đề tài 80

Hình 2-1: So sánh về cấu trúc giữa UTMS và LTE 8

Hình 2-2: Cấu trúc cơ bản của LTE 10

Hình 2-3: Cấu trúc hệ thống cho mạng truy cập 3GPP 12

Hình 2-4: Cấu trúc hệ thống cho mạng truy cập 3GPP và không phải 3GPP 13

Hình 2-5: Cấu trúc hệ thống cho mạng truy cập3GPP và liên mạng với CDMA 2000 13

Hình 2-6: Giao thức của UTRAN 17

Hình 2-7: Giao thức của E-UTRAN 17

Hình 2-8: Phân phối chức năng của các lớp MAC, RLC, PDCP 17

Hình 2-9: Nguyên lý của FDMA 20

Hình 2-10: Nguyên lý của FDMA 20

Hình 2-11: Nguyên lý đa sóng mang 20

Hình 2-12: So sánh phổ tần của OFDM với FDMA 21

Hình 2-13: Tần số-thời gian của tín hiệu OFDM 21

Hình 2-14: Các song mang giao với nhau 22

Hình 2-15: Biến đổi FFT 23

Hình 2-16: Thu phát OFDM 23

Hình 2-17: Chuỗi bảo vệ GI 24

Hình 2-18: Tác dụng của chuỗi bảo vệ 25

Hình 2-19: Sóng mang con OFDMA 26

Hình 2-20: OFDM và OFDMA 26

Hình 2-21: Chỉ định tài nguyên của OFDMA trong LTE 27

Hình 2-22: Cấu trúc của một khối tài nguyên 27

Hình 2-23: Cấu trúc bố trí tín hiệu tham khảo 28

Hình 2-24: Đặc tính đường bao của tín hiệu OFDM 28

Hình 2-25: PAPR cho các tín hiệu khác nhau 29

Hình 2-26: Sơ đồ khối DFT-s-OFDM 30

Hình 2-27: Các chế độ truy nhập kênh vô tuyến 31

Hình 2-30: Điều khiển công suất vòng kín 36

Hình 2-31: So sánh chuyển giao cứng và chuyển giao mềm 40

Hình 2-32: Chuyển giao ngang 42

Hình 2-33: chuyển giao dọc 42

Hình 2-34: Nguyên tắc chung của các thuật toán chuyển giao 44

Hình 2-35: Chuyển giao giữa LTE và 3G 45

Hình 2-36: Các thủ tục chuẩn bị chuyển giao từ LTE sang 3G 46

Hình 2-37: Quá trình chuyển giao từ LTE và 3G 47

Hình 2-38: Các loại chuyển giao 49

Hình 3-1: Cấu trúc liên kết của một chương trình mô phỏng trong OMNet++ 55

Hình 3-2: Các kết nối 56

Hình 3-3: Truyền message 58

Hình 3-4: Cửa sổ Import 63

Hình 3-5: chọn đường dẫn đến Project muốn import 64

Hình 3-6: Import một chương trình thành công 65

Hình 3-7: Hệ thống giao diện chính chương trình 65

Hình 3-8: giao diện kênh kết nối 66

Hình 3-9: giao điện configurator 67

Hình 3-10: giao diện module UE 68

Hình 3.10 giao diện eNode 71

Hình 3-11: giao diện chương trình mô phỏng 74

Hình 3-12: Giao diện người điều khiển của chương trình mô phỏng 74

Hình 3-13: UE gửi gói tin đến eNode 75

Hình 3-14: eNode gửi tin cho UE 75

Hình 3-15: UE các kênh hoa tiêu cho eNode 75

Hình 3-16: UE chuẩn bị chuyển giao 76

Hình 3-17: chuyển giao thành công 76

Hình 3-18: Giao diện lớp vật lý của UE 76

Hình 3-21: biểu đồ thể hiện thời gian trễ khi chuyển giao 78 Hình 3-22: Thời gian trung bình thực hiện chuyển giao 78

Bảng 2-2: Tốc độ đạt đỉnh của LTE theo lớp 6 Bảng 2-3: So sánh các dịch vụ của 3G so với 4G LTE 7 Bảng 2-4: Số khối tài nguyên theo băng thông kênh truyền 27

AAA Authentication, Authorization

and Accounting

Xác thực, cấp phép và tính cước

ACF Analog Channel Filter Bộ lọc kênh tương tự

ACLR Adjacent Channel Leakage Ratio Tỉ lệ dò kênh lân cận

AMBR Aggregate Maximum Bit Rate Tốc độ bít tối đa cấp phát

AMD Acknowledged Mode Data Dữ liệu chế độ báo nhận

ARP Allocation Retention Priority Ưu tiên duy trì cấp phát

CDM Code Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo mãCDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã

DL-SCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống

DPCCH Dedicated Physical Control

FFT Fast Fourier Transform Biến đổi furier nhanh

FS Frequency Selective Lựa chọn tần số

GERAN GSM/EDGE Radio Access

HSUPA High Speed Uplink Packet

Access

Truy nhập gói đường lên tốc độCao

IP Internet Protocol Giao thức Internet

LTE Long Term Evolution Sự phát triển dài hạn

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trườngMAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động

MBMS Multimedia Broadcast Multicast

System

Hệ thống phát quảng bá đa điểm

đa phương tiệnMBR Maximum Bit Rate Tốc độ bít tối đa

MCS Modulation and Coding Scheme Sơ đồ mã hóa và điều chế

MIMO Multiple Input Multiple Output Đa đầu vào đa đầu ra

MME Mobility Management Entity Phần tử quản lý tính di động

MPR Maximum Power Reduction Sự giảm công suất tối đa

OFDM Orthogonal Frequency Division

Mã xoắn ghép song song

PDN Packet Data Network Mạng dữ liệu gói

PDU Payload Data Unit Đơn vị dữ liệu tải tin

PDSCH Physical Downlink Shared

Channel

Kênh chia sẻ đường xuống vật lý

P-GW Packet Data Network Gateway Cổng mạng dữ liệu gói

PHICH Physical HARQ Indicator

Channel

Kênh chỉ thị HARQ vật lý

PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộngPMIP Proxy Mobile IP IP di động ủy nhiệm

PRACH Physical Random Access Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý

PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất

PSS Primary Synchronization Signal Tín hiệu đồng bộ sơ cấp

PUCCH Physical Uplink Control Channel Kênh điều khiển hướng lên vật lýPUSCH Physical Uplink Shared Channel Kênh chia sẻ hướng lên vật lýQAM Quadrature Amplitude

Modulation

Điều chế biên độ cầu phương

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

SCM Spatial Channel Model Chế độ kênh không gian

SC-FDMA

Single Carrier Frequency

Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia tần số đơnsóng mang

SCH Synchronization Channel Kênh đồng bộ

SCTP Stream Control Transmission

Protocol

Giao thức truyền dẫn điều khiểnluồng

SDU Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ

SFBC Space Frequency Block Coding Mã khối tần số không gian

SFN System Frame Number Số khung hệ thống

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS

SIB System Information Block Khối thông tin hệ thống

SIMO Single Input Multiple Output Đơn đầu vào đa đầu ra

SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn

SNR Signal to Noise Ratio Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu

SON Self Optimized Networks Mạng tự tối ưu

SR Scheduling Request Yêu cầu lập lịch biểu

SRB Signaling Radio Bearer Phần tử mang báo hiệu vô tuyếnSRS Sounding Reference Signals Tín hiệu chuẩn thăm dò

S1AP S1 Application Protocol Giao thức ứng dụng S1

TACS Total Access Communication

Sytem

Hệ thống truyền thông truy nhậptoàn phần

TDD Time Division Duplex Song công phân chia thời gianTD-LTE Time Division Long Term

Evolution

Phân chia theo thời gian – LTE

TD-SCDMA

Time Division Synchronous Cod

e Division Multiple Access

Phân chia theo thời gian – đa truynhập phân chia theo mã đồng bộ

UDP Unit Data Protocol Giao thức đơn vị dữ liệu

UL-SCH Uplink Shared Channel Kênh chia sẻ đường lên

UMTS Universal Mobile

WCDMA Wideband Code Division

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Lý do chọn đề tài

Thông tin di động là một lĩnh vực rất quan trọng trong đời sống xã hội Xã hộicàng phát triển, nhu cầu về thông tin di động của con người càng tăng lên và thôngtin di động càng khẳng định được sự cần thiết và tính tiện dụng của nó Cho đếnnay, hệ thống thông tin di động đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ thế hệ diđộng thế hệ 1 đến thế hệ 3 và thế hệ đang phát triển trên thế giới - thế hệ 4

1.2 Mục tiêu của đề tài

Tìm hiểu trình bày về xu hướng công nghệ, quá trình phát triển của mạngthông tin di động 1G, 2G, 3G, LTE và cấu trúc mạng LTE các kĩ thuật sử dụngtrong hệ thống mạng LTE Trình bày các khái niệm chung về quá trình handovercủa hệ thống di động, trình bày chi tiết về quá trình handover trong hệ thống thôngtin di động 4G với phần miêu tả tập trung vào quá trình chuyển giao dọc giữa cácmạng trong hệ thống 4G Mô phỏng được quá trình chuyển giao trong mạng LTE

1.3 Giới hạn và phạm vi của đề tài

Đề tài tìm hiểu cấu trúc mạng, các kĩ thuật sử dụng trong hệ thống mạng, cáckênh, điểu khiển công xuất trong mạng LTE Tìm hiểu quá trình chuyển giao, các kĩthuật chuyển giao trong mạng LTE hay LTE sang 3G…

Sử dụng phầm mềm mô phỏng omnet++ để mô phỏng quá trình chuyển giaocủa mạng LTE

1.4 Nội dung thực hiện

Hệ thống 4G được xây dựng nhằm chuẩn bị một cơ sở hạ tầng di động chung

có khả năng phục vụ các dịch vụ hiện tại và tương lai Cơ sở hạ tầng 4G được thiết

kế với điều kiện những thay đổi, phát triển về kỹ thuật có khả năng phù hợp vớimạng hiện tại mà không làm ảnh hưởng đến các dịch vụ đang sử dụng Để thực hiện

điều đó, cần tách biệt giữa kỹ thuật truy cập, kỹ thuật truyền dẫn, kỹ thuật dịch vụ(điều khiển kết nối) và các ứng dụng của người sử dụng

Nội dung thực hiện/nghiên cứu cụ thể như sau:

- Các đặc điểm kỹ thuật, cấu trúc mạng được sử dụng trong mạng LTE

- Các kênh sử dụng trong E-UTRAN, kỹ thuật sử dụngcho đường lên,đường xuống trong LTE

- trình bày khái quát về chuyển giao trong hệ thống thông tin di động,chuyển giao giữa 3G và 4G, quá trình chuẩn bị chuyển giao, quá trìnhchuyển giao, các loại chuyển giao, chuyển giao đối với mạng LTE

- Cài đặt và mô phỏng quá trình chuyển giao trong mạng LTE

1.5 Phương pháp tiếp cận

- Cách tiếp cận : Nghiên cứu cấu trúc mạng LTE, các kĩ thuật sử dụng trong mạng LTE, tìm hiểu phần mềm mô phỏng omnet++ và cài đặt quá trình chuyển giao mạng LTE trên omnet++

- Sử dụng các phương pháp nghiên cứu:

o Phương pháp đọc tài liệu;

o Phương pháp phân tích mẫu;

o Phương pháp thực nghiệm

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MẠNG LTE (4G)

2.1 Giới thiệu về công nghệ LTE

Hệ thống 3GPP LTE, là bước tiếp theo cần hướng tới của hệ thống mạngkhông dây 3G dựa trên công nghệ di động GSM/UMTS, và là một trong nhữngcông nghệ tiềm năng nhất cho truyền thông 4G Liên minh Viễn thông Quốc tế(ITU) đã định nghĩa truyền thông di động thế hệ thứ 4 là IMT Advanced và chiathành hai hệ thống dùng cho di động tốc độ cao và di động tốc độ thấp 3GPP LTE

là hệ thống dùng cho di động tốc độ cao Ngoài ra, đây còn là công nghệ hệ thốngtích hợp đầu tiên trên thế giới ứng dụng cả chuẩn 3GPP LTE và các chuẩn dịch vụứng dụng khác, do đó người sử dụng có thể dễ dàng thực hiện cuộc gọi hoặc truyền

dữ liệu giữa các mạng LTE và các mạng GSM/GPRS hoặc UMTS dựa trênWCDMA Kiến trúc mạng mới được thiết kế với mục tiêu cung cấp lưu lượngchuyển mạch gói với dịch vụ chất lượng, độ trễ tối thiểu Hệ thống sử dụng băngthông linh hoạt nhờ vào mô hình đa truy cập OFDMA và SC-FDMA Thêm vào đó,FDD (Frequency Division Duplexing) và TDD (Time Division Duplexing), bánsong công FDD cho phép các UE có giá thành thấp Không giống như FDD, bánsong công FDD không yêu cầu phát và thu tại cùng thời điểm Điều này làm giảmgiá thành cho bộ song công trong UE Truy cập tuyến lên dựa vào đa truy cập phânchia theo tần số đơn sóng mang (Single Carrier Frequency Division multiple AccessSC-FDMA) cho phép tăng vùng phủ tuyến lên làm tỷ số công suất đỉnh trên côngsuất trung bình thấp (Peak-to-Average Power Ratio PAPR) so với OFDMA Thêmvào đó, để cải thiện tốc độ dữ liệu đỉnh

2.1.1 Động cơ thúc đẩy

 Cần thế hệ tiếp theo để cải thiện các nhược điểm của 3G và đáp ứng nhu cầucủa người sử dụng

 Người dùng đòi hỏi tốc độ dữ liệu và chất lượng dịch vụ cao hơn

 Tối ưu hệ thống chuyển mạch gói

 Tiếp tục nhu cầu của người dùng về giảm giá thành (CAPEX và OPEX)

 Giảm độ phức tạp

 Tránh sự phân đoạn không cần thiết cho hoạt động của một cặp hoặc khôngphải một cặp dải thông

2.1.2 Các giai đoạn phát triển của LTE

 Bắt đầu năm 2004, dự án LTE tập trung vào phát triển thêm UTRAN và tối

ưu cấu trúc truy cập vô tuyến của 3GPP

 Mục tiêu hướng đến là dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của mộtngười dùng trên 1 MHz so với mạng HSDPA Rel 6: Tải xuống: gấp 3 đến 4lần (100Mbps) Tải lên: gấp 2 đến 3 lần (50Mbps)

 Năm 2007, LTE của kỹ thuật truy cập vô tuyến thế hệ thứ 3 phát triển từ những bước khả thi để đưa ra các đặc tính kỹ thuật được chấpnhận Cuối năm 2008 các kỹ thuật này được sử dụng trong thương mại

–“EUTRA”- Các kỹ thuật OFDMA được sử dụng cho đường xuống và SC-FDMA được

sử dụng cho đường lên

2.1.3 Mục tiêu của LTE

 Tốc độ dữ liệu cao

 Độ trễ thấp

 Công nghệ truy cập sóng vô tuyến gói dữ liệu tối ưu

2.1.4 Các đặc tính cơ bản của LTE

 Tính di động: Tốc độ di chuyển tối ưu là 0-15 km/h nhưng vẫn hoạt động

tốt với tốc độ di chuyển từ 15-120 km/h, có thể lên đến 500 km/h tùy băngtần.

- Hỗ trợ tính năng đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS

- VoIP đảm bảo chất lượng âm thanh tốt, trễ tối thiểu thông qua mạngUMTS

 Liên kết mạng:

- Khả năng liên kết với các hệ thống UTRAN/GERAN hiện có và các hệthống không thuộc 3GPP cũng sẽ được đảm bảo

- Thời gian trễ trong việc truyền tải giữa E-UTRAN và UTRAN/GERAN

sẽ nhỏ hơn 300ms cho các dịch vụ thời gian thực và 500ms cho các dịch

vụ còn lại

- Chi phí: chi phí triển khai và vận hành giảm

Băng thông linh hoạt trong vùng từ 1.4 MHz đến 20 MHz, điều này có nghĩa

là nó có thể hoạt động trong các dải băng tần của 3GPP Trong thực tế, hiệu suấtthực sự của LTE tùy thuộc vào băng thông chỉ định cho các dịch vụ và không có sựlựa chọn cho phổ tần của chính nó Triển khai tại các tần số cao, LTE là chiến lượchấp dẫn tập trung vào dung lượng mạng, trong khi tại các tần số thấp nó có thể cungcấp vùng bao phủ khắp nơi Mạng LTE có thể hoạt động trong bất cứ dải tần được

sử dụng nào của 3GPP Nó bao gồm băng tần lõi của IMT-2000 (1.9-2 GHz) và dải

mở rộng (2.5 GHz), cũng như tại 850-900 MHz, 1800 MHz, phổ AWS (1.7- 2.1GHz)…Băng tần chỉ định dưới 5MHz được định nghĩa bởi IUT thì phù hợp vớidịch vụ IMT trong khi các băng tần lớn hơn 5MHz thì sử dụng cho các dịch vụ cótốc độ cực cao Tính linh hoạt về băng tần của LTE có thể cho phép các nhà sảnxuất phát triển LTE trong những băng tần đã tồn tại của họ

2.1.5 Các thông số lớp vật lý của LTE

Bảng 2-1: Các thông số lớp vật lý LTE Bảng

Kỹ thu t truy ật truy

c p ật truy

Uplink Đa truy c p phân chia theo t n s tr cập phân chia theo tần số trực ần số trực ố trực ực

giao đ n sóng mang (SC-FDMA)ơn sóng mang (SC-FDMA)Downlink Ghép kênh phân chia theo tần số trực

giao (OFDMA)

20MHz

Th i gian t i thi u ời gian tối thiểu ối thiểu ểu 1ms

Kho ng cách sóng mang con ảng cách sóng mang con 15KHz

Chi u dài CP ều dài CP Ngắn 4.7µs

Dài 16.7 µs

Đi u ch ều dài CP ế QPSK , 16QAM, 64QAM

Ghép kênh không gian

1 lớp cho UL/UELên đến 4 lớp cho DL/UE

của người dùng về đường truyền TV độ rõ nét cao Đối với khách hàng là doanhnghiệp, truyền các tập tin lớn với tốc độ cao, chất lượng video hội nghị tốt…LTE sẽmang đặc tính của “Web 2.0” ngày nay vào không gian di động lần đầu tiên Dọctheo sự bảo đảm về thương mại, nó sẽ băng qua những ứng dụng thời gian thực nhưgame đa người chơi và chia sẻ tập tin.

Bảng 2-3: So sánh các dịch vụ của 3G so với 4G LTE

Thoai (rich voice) Âm thanh thời gian thực VoIP, video hội nghị chất

lượng caoTin nhắn P2F (P2F

messaging)

SMS, MMS, các email ưutiên thấp

Các tin nhắn photo, IM,email di động, tin nhắnvideo

Lướt web(browsing) Truy cập đến các dịch

vụ online trực tuy ến, Trìnhduyệt WAP thông quaGPRS và mạng 3G

Duyệt siêu nhanh, tải cácnội dung lên các mạng xãhội

Thông tin cước phí

Âm thanh thực(thu âmgốc từ người nghệ sĩ), cáctrang web cá nhân

Games Tải về và chơi game trực

tuyến

Kinh nghiệm game trựctuyến vững chắc qua cảmạng cố định và di động.Video/TV theo yêu

cầu (video/TV on

demand)

Chạy và có thể tải video Các dịch vụ quảng bá

tivi, Tivi theo đúng yêucầu dòng video chấtlượng cao

Nhạc Tải đầy đủ các track và các

dịch vụ âm thanh

Lưu trữ và tải nhạc chấtlượng cao

Nội dung tin nhắn Tin nhắn đồng cấp sử dụng

ba thành phần cũng nhưtương tác với các mediakhác

Phân phối tỷ lệ rộng củacác video clip, dịch vụkaraoke, video cơ bảnquảng cáo di động

M – comerce

(thương mại qua

điện thoại)

Thực hiện các giao dịch vàthanh toán qua mạng diđộng

Điện thoại cầm tay nhưthiết bị thanh toán, vớicác chi tiết thanh toánqua m ạng tốc độ cao đểcho phép các giao dịchthực hiện nhanh chóng.Mạng dữ liệu di

động(mobile data

netwoking)

Truy cập đến các mạng nộibộvà cơ sở dữ liệu cũngnhư cách sử dụng của cácứng dụng như CRM

Chuyển đổi file P2P, cácứng dụng kinh doanh, ứngdụng chia sẻ, thông tin

intranet/extranet

2.2 Cấu trúc của LTE

2.2.1 Cấu trúc cơ bản SAE của LTE

Hình 2-1: So sánh về cấu trúc giữa UTMS và LTE

Hình trên cho ta thấy sự khác nhau về cấu trúc của UTMS và LTE Song songvới truy nhập vô tuyến LTE, mạng gói lõi cũng đang cải tiến lên cấu trúc tầng SAE.Cấu trúc mới này được thiết kế để tối ưu hiệu suất mạng, cải thiện hiệu quả chi phí

và thuận tiện thu hút phần lớn dịch vụ trên nền IP

Mạng truy nhập vô tuyến RAN (Radio Access Network): mạng truy nhập vôtuyến của LTE được gọi là E-UTRAN và một trong những đặc điểm chính của nó làtất cả các dịch vụ, bao gồm dịch vụ thời gian thực, sẽ được hỗ trợ qua những kênhgói được chia sẻ Phương pháp này sẽ tăng hiệu suất phổ, làm cho dung lượng hệ

thống trở nên cao hơn Một kết quả quan trọng của việc sử dụng truy nhập gói chotất cả các dịch vụ là sự tích hợp cao hơn giữa những dịch vụ đa phương tiện và giữanhững dịch vụ cố định và không dây.

Có nhiều loại chức năng khác nhau trong mạng tế bào Dựa vào chúng, mạng

có thể được chia thành hai phần: mạng truy nhập vô tuyến và mạng lõi Những chứcnăng như điều chế, nén, chuyển giao thuộc về mạng truy nhập Còn những chứcnăng khác như tính cước hoặc quản lý di động là thành phần của mạng lõi VớiLTE, mạng truy nhập là E-UTRAN và mạng lõi là EPC

Mục đích chính của LTE là tối thiểu hóa số node Vì vậy, người phát triển đãchọn một cấu trúc đơn node Trạm gốc mới phức tạp hơn NodeB trong mạng truynhập vô tuyến WCDMA/HSPA, và vì vậy được gọi là eNodeB (Enhance Node B).Những eNodeB có tất cả những chức năng cần thiết cho mạng truy nhập vô tuyếnLTE, kể cả những chức năng liên quan đến quản lý tài nguyên vô tuyến

Giao diện vô tuyến sử dụng trong E-UTRAN bây giờ chỉ còn là S1 và X2.Trong đó S1 là giao diện vô tuyến kết nối giữa eNodeB và mạng lõi S1 chia làmhai loại là S1-U là giao diện giữa eNodeB và SAE –GW và S1-MME là giao diệngiữa eNodeB và MME X2 là giao diện giữa các eNodeB với nhau

Hình 2-2: Cấu trúc cơ bản của LTE

Mạng lõi: mạng lõi mới là sự mở rộng hoàn toàn của mạng lõi trong hệ thống3G, và nó chỉ bao phủ miền chuyển mạch gói Vì vậy, nó có một cái tên mới:Evolved Packet Core (EPC)

Cùng một mục đích như E-UTRAN, số node trong EPC đã được giảm EPCchia luồng dữ liệu người dùng thành mặt phẳng người dùng và mặt phẳng điềukhiển Một node cụ thể được định nghĩa cho mỗi mặt phẳng, cộng với Gatewaychung kết nối mạng LTE với internet và những hệ thống khác EPC gồm có một vàithực thể chức năng

 MME (Mobility Management Entity): chịu trách nhiệm xử lý những chứcnăng mặt bằng điều khiển, liên quan đến quản lý thuê bao và quản lý phiên

 Gateway dịch vụ (Serving Gateway): là vị trí kết nối của giao tiếp dữ liệu

kỹ thuật 3GPP khác.

 P-Gateway (Packet Data Network): là điểm đầu cuối cho những phiênhướng về mạng dữ liệu gói bên ngoài Nó cũng là Router đến mạngInternet

 PCRF (Policyand Charging Rules Function): điều khiển việc tạo ra bảng giá

và cấu hình hệ thống con đa phương tiện IP IMS (the IP MultimediaSubsystem) cho mỗi người dùng

 HSS (Home Subscriber Server): là nơi lưu trữ dữ liệu của thuê bao cho tất

cả dữ liệu của người dùng Nó là cơ sở dữ liệu chủ trung tâm trong trungtâm của nhà khai thác

Các miền dịch vụ bao gồm IMS (IP Multimedia Sub-system) dựa trên các nhàkhai thác, IMS không dựa trên các nhà khai thác và các dịch vụ khác IMS là mộtkiến trúc mạng nhằm tạo sự thuận tiện cho việc phát triển và phân phối các dịch vụ

đa phương tiện đến người dùng, bất kể là họ đang kết nối thông qua mạng truy nhậpnào IMS hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập như GSM, UMTS, CDMA2000, truynhập hữu tuyến băng rộng như cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, cũng nhưtruy nhập vô tuyến băng rộng WLAN, WiMAX IMS tạo điều kiện cho các hệ thốngmạng khác nhau có thể tương thích với nhau IMS hứa hẹn mang lại nhiều lợi íchcho cả người dùng lẫn nhà cung cấp dịch vụ

Nó đã và đang được tập trung nghiên cứu cũng như thu hút được sự quan tâmlớn của giới công nghiệp Tuy nhiên IMS cũng gặp phải những khó khăn nhất định

và cũng chưa thật sự đủ độ chín để thuyết phục các nhà cung cấp mạng đầu từ triểnkhai nó Kiến trúc IMS được cho là khá phức tạp với nhiều thực thể và vô số cácchức năng khác nhau IMS dựa trên các nhà khai thác: là IMS đã được tích hợp sẵntrong cấu trúc của hệ thống 3GPP

 IMS không dựa trên các nhà khai thác: là IMS không được định nghĩa trongcác chuẩn Các nhà khai thác có thể tích hợp dịch vụ này trong mạng của

họ Các UE kết nối đến nó qua vài giao thức được chấp thuận và dịch vụvideo streaming là 1 ví dụ

 Các dịch khác không được cung cấp bởi 3GPP và cấu trúc phụ thuộc vàoyêu cầu của dịch vụ Cấu hình điển hình sẽ được UE kết nối đến máy chủqua mạng chẳng hạn như kết nối đến trang chủ cho dịch vụ lướt web.

2.2.2 Cấu trúc của LTE liên kết với các mạng khác

Hình 2-3: Cấu trúc hệ thống cho mạng truy cập 3GPP

Hình 2-4: Cấu trúc hệ thống cho mạng truy cập 3GPP và không phải 3GPP

Hình 2-5: Cấu trúc hệ thống cho mạng truy cập3GPP và liên mạng với CDMA

2000

Hệ thống 3GPP hiện tại (GSM và WCDMA/HSPA) và 3GPP2 (CDMA20001xRTT, EV-DO) được kết hợp vào hệ thống mới thông qua những giao diện chuẩnhóa, miễn là tối ưu tính di động với LTE Với hệ thống 3GPP, điều này có nghĩa làmột giao diện báo hiệu giữa SGSN (Serving GPRS Support Node) và mạng lõi mới,với hệ thống 3GPP2 cũng có một giao diện báo hiệu giữa CDMA RAN và mạng lõimới.

Ví dụ tín hiệu điều khiển cho di động được xử lý bởi node MobilityManagement Entity (MME), tách rời với Gateway Điều này thuận tiện cho việc tối

ưu trong triển khai mạng và hoàn toàn cho phép chia tỉ lệ dung lượng một cách linhđộng Home Subscriber Server (HSS) nối đến Packet Core qua một giao diện IP, vàkhông phải SS7 như đã sử dụng trong mạng GSM và WCDMA Mạng báo hiệu chođiều khiển chính sách và tính cước được dựa trên giao diện IP Hệ thống GSM vàWCDMA/HSPA hiện tại được tích hợp vào hệ thống mới qua những giao diện được

chuẩn hóa giữa SGSN và mạng lõi mới Người ta cố gắng kết hợp truy nhậpCDMA cũng sẽ đưa đến tính di động liên tục giữa LTE và CDMA, cho phép sựmềm dẻo trong việc chuyển lên LTE

LTE-SAE tiếp nhận khái niệm QoS theo từng lớp Điều này cung cấp mộtgiải pháp đơn giản và đến bây giờ vẫn hiệu quả cho những nhà khai thác có được sựphân biệt giữa những dịch vụ gói

2.3 Các kênh sử dụng trong E-UTRAN

2.3.1 Kênh vật lý

Các kênh vật lý sử dụng cho dữ liệu người dùng bao gồm:

 PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) : phụ tải có ích (payload)

 PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) : PUSCH được dùng để mang dữliệu người dùng Các tài nguyên cho PUSCH được chỉ định trên mộtsubframe cơ bản bởi việc lập biểu đường lên Các sóng mang được chỉ định

là 12 khối tài nguyên (RB) và có thể nhảy từ subframe này đến subframekhác PUSCH có thể dùng các kiểu điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM

 PUCCH(Physical Uplink Control Channel): có chức năng lập biểu,

 PDCCH(Physical Downlink Control Channel): lập biểu, ACK/NAK

 PBCH(Physical Broadcast Channel): mang các thông tin đặc trưng của cell

2.3.2 Kênh logic

Được định nghĩa bởi thông tin nó mang bao gồm:

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

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

 Kênh điều khiển riêng (DCCH) : được sử dụng để truyền thông tin điềukhiển tới/từ một đầu cuối di động Kênh này được sử dụng cho cấu hìnhriêng 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 cầnthiết để thu kênh MTCH

 Kênh lưu lượng riêng (DTCH): được sử dụng để truyền số liệu của người sửdụng đến/từ một đầu cuối di động Đây là kiểu logic được sử dụng để truyềntất cả số liệu đường lên của người dùng và số liệu đường xuống của ngườidùng không phải MBMS

 Kênh lưu lượng đa phương (MTCH): Được sử dụng để phát các dịch vụMBMS

2.3.3 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 kênhPCCH, 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 quyđịnh trước.

 Kênh chia sẻ đường xuống (DL-SCH) : là kênh truyền tải để phát số liệuđường xuống trong LTE Nó hỗ trợ các chức năng của LTE như thích ứngtốc 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 vẫnđảm bảo cảm giác luôn kết nối giống như cơ chế CPC trong HSPA DL-DCHTTI là 1ms

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

2.4 Giao thức của LTE (LTE Protocols)

Ở LTE chức năng của RLC đã được chuyển vào eNodeB, cũng như chứcnăng của PDCP với mã hóa và chèn tiêu đề Vì vậy, các giao thức liên quan của lớp

vô tuyến được chia trước đây ở UTRAN là giữa NodeB và RNC bây giờ chuyểnthành giữa UE và eNodeB

Hình 2-6: Giao thức của UTRAN

Hình 2-7: Giao thức của E-UTRAN

Giao thức của E-UTRAN phát triển thêm của UTRAN bằng cách thêm L1 vàMAC mới

Hình 2-8: Phân phối chức năng của các lớp MAC, RLC, PDCP

Chức năng của MAC (Medium Access Control) bao gồm:

 Lập biểu

 Điều khiển ưu tiên (Priority handling)

 Ghép nhiều kênh logic khác nhau trên một kênh truyền đơn RLC, cũng nhưtrong WCDMA có chức năng sau:

- Truyền lại trong trường hợp giao nhận ở các lớp thấp (MAC và L1) bịhỏng, tương tự trong trường hợp ở chế độ ACK của RLC ở UTRAN

- Phân đoạn để phù hợp cho các giao thức đơn vị dữ liệu

- Cung cấp các kênh vật lý cho các lớp cao hơn

Chức năng của PDCP bao gồm:

 Mã hóa (ciphering)

 Chèn tiêu đề

Trong suốt năm 2006, PDCP vẫn được giả sử trong mạng lõi, nhưng quyếtđịnh hiện tại là đưa PDCP vào eNodeB bao gồm mã hóa Điều này làm cho chứcnăng vô tuyến của LTE tương tự như của HPSA cải tiến

Trong giao diện điều khiển, chức năng của giao thức RRC thì cũng giốngnhư bên UTRAN Giao thức RRC cấu hình các thông số kết nối, điều khiển báo cáo

đo lường thiết bị đầu cuối, các lệnh chuyển giao…Mã ASN1 được sử dụng choRRC của LTE, nó dãn cách sự khác biệt giữa các phiên bản ở đường tương thíchlùi

Giao thức RRC sẽ bao gồm ít trạng thái hơn EUTRAN Chỉ có trạng thái

“tích cực”hay “rỗi” được dự đoán bởi vì đặc tính linh động của sự phân bố nguồntài nguyên

Các trạng thái của RRC trong LTE là:

 RRC-rỗi: thiết bị sẽ quan sát bản tin paging và sử dụng cell cho di động.Không có RRC nào lưu trữ trong bất kỳ eNodeB cá nhân nào UE chỉ có duynhất một ID nhận dạng nó ở trong vùng di chuyển

 RRC-kết nối: biết vị trí của UE ở cell nào và dữ liệu được phát và nhận.Kết nối RRC tồn tại đến một eNodeB Điều khiển chuyển giao bởi mạngđược sử dụng cho di động

2.5 Một số đặc tính của kênh truyền

Ta tìm hiểu một số đặc tính của kênh truyền ảnh hưởng đến việc truyền tínhiệu, các đặc tính này bao gồm trải trễ, fading, dịch tần Doppler, ảnh hưởng củadịch tần Doppler đối với tín hiệu OFDM, nhiễu MAI, và cách khắc phục nhiễuMAI

2.5.1 Trải trễ đa đường

Tín hiệu nhận được nơi thu gồm tín hiệu thu trực tiếp và các thành phần phản

xạ Tín hiệu phản xạ đến sau tín hiệu thu trực tiếp vì nó phải truyền qua một khoảngdài hơn, và như vậy nó sẽ làm năng lượng thu được trải rộng theo thời gian Khoảngtrải trễ (delay spread) được định nghĩa là khoảng chênh lệch thời gian giữa tín hiệuthu trực tiếp và tín hiệu phản xạ thu được cuối cùng Trong thông tin vô tuyến, trảitrễ có thể gây nên nhiễu xuyên ký tự nếu như hệ thống không có cách khắc phục.Đối với LTE, sử dụng kỹ thuật OFDM đã tránh được nhiễu xuyên ký tự ISI

2.5.2 Các loại fading

Fading là sự biến đổi cường độ tín hiệu sóng mang cao tần tại anten thu do

có sự thay đổi không đồng đều về chỉ số khúc xạ của khí quyển, các phản xạ của đất

và nước trên đường truyền sóng vô tuyến đi qua

a) Rayleigh fading

Fadinh Rayleigh là loại Fading sinh ra do hiện tượng đa đường (MultipathSignal) và xác suất mức tín hiệu thu bị suy giảm so với mức tín hiệu phát đi tuântheo phân bố Rayleigh

b) Fading chọn lọc tần số và fading phẳng

Băng thông kết hợp: là một phép đo thống kê của dải tần số mà kênh xem như

là phẳng Nếu trải trễ thời gian đa đường là D(s) thì băng thông kết hợp Wc(Hz) xấp

thông của tín hiệu Vì vậy, sẽ làm thay đổi tín hiệu sóng mang với mức thay đổiphụ thuộc tần số.

2.6 Các kỹ thuật sử dụng trong LTE

LTE sử dụng kỹ thuật OFDMA cho truy cập đường xuống và SC-FDMA chotruy cập đường lên Kết hợp đồng thời với MIMO, các kỹ thuật về lập biểu,thíchứng đường truyền và yêu cầu tự động phát lại lai ghép

2.6.1 Kỹ thuật truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM

Hình 2-9: Nguyên lý của FDMA

Hình 2-10: Nguyên lý của FDMA

Hình 2-11: Nguyên lý đa sóng mang

Kỹ thuật điều chế OFDM, về cơ bản, là một trường hợp đặc biệt của phươngpháp 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 phépchồng lấn lên nhau mà phía đầu thu vẫn khôi phục lại được tín hiệu ban đầu Sựchồng lấn phổ tín hiệu này làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớnhơn nhiều so với các kĩ thuật điều chế thông thường.

Hình 2-12: So sánh phổ tần của OFDM với FDMA

Hình 2-13: Tần số-thời gian của tín hiệu OFDM

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

OFDM có thể loại bỏ hiện tượng nhiễu xuyên kí hiệu ISI (Inter-SymbolInterference) nếu độ dài chuỗi bảo vệ (guard interval) lớn hơn độ trễ truyền dẫn lớnnhất 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 sốthành 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 cótốc 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 đơnsóng 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 2-14: Các song mang giao với nhau

Một vấn đề gặp phải ở OFDM trong các hệ thống thông tin di động là cầndịch các tần số tham khảo đối với các đầu cuối phát đồng thời Dịch tần phá hỏngtính trực giao của các cuộc truyền dẫn đến nhiễu đa truy nhập Vì vậy nó rất nhạycảm với dịch tần Ở LTE chọn khoảng cách giữa các sóng mang là 15KHz, đối vớikhoảng 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 giữamiền thời gian và miền tần số

Hình 2-15: 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 điềuchế được chuyển đổi từ nối tiếp sang song song Sau đó được đưa đến bộ biến đổiIFFT Mỗi ngõ vào của IFFT tương ứng với từng sóng mang con riêng biệt (thànhphần tần số riêng biệt của tín hiệu miền thời gian) và mỗi sóng mang được điều chếđộc lập với các sóng mang khác Sau khi được biến đổi IFFT xong, tín hiệu đượcchèn thêm tiền tố vòng (CP) và phát đi Ở bộ thu ta làm ngược lại

Hình 2-16: Thu phát OFDM

Mục đích của việc chèn thêm tiền tố vòng là có khả năng làm giảm hay loạitrừ nhiễu xuyên kí hiệu ISI (Inter Symbol Interference) Một mẫu tín hiệu có độ dài

là TS, chuỗi bảo vệ tương ứng là một chuỗi tín hiệu có độ dài TG ở phía sau đượcsao chép lên phần phía trước của mẫu tín hiệu như hình vẽ sau:

a ) Không có GI

b) Có GI

Hình 2-18: Tác dụng của chuỗi bảo vệ

OFDM lượng tử hóa trong miền tần số dựa trên ước lượng đáp ứng tần sốcủa kênh Do đó nó hoạt động đơn giản hơn WCDMA và nó không phụ thuộc vàochiều dài của kênh (chiều dài của đa đường trong các chip) như khi lượng tửWCDMA Trong WCDMA các cell khác nhau được phân biệt bởi các mã trải phổkhác nhau nhưng trong OFDM trải phổ không có giá trị, nó sử dụng các ký hiệutham 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 côngnghệ đa truy cập phân chia theo sóng mang, là một dạng nâng cao, là phiên bản đangười dùng của mô hình điều chế số OFDM

Kỹ thuật đa truy nhập của OFDMA cho phép nhiều người dùng cùng truycập 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 từ nhiều người sử dụng.

Hình 2-19: Sóng mang con OFDMA

Hình 2-20: OFDM và OFDMA

Tài nguyên thời gian - tần số được chia nhỏ theo cấu trúc sau : 1 radio frame

có chiều dài là 10ms, trong đó chia thành nhiều subframe nhỏ có chiều dài là 1ms,

và mỗi subframe nhỏ lại được chia thành 2 slot với chiều dài của mỗi slot là 0.5ms

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

Trong OFDMA, việc chỉ định số sóng mang con cho người dùng không dựavào 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 vàkhoảng cách giữa các sóng mang con là 15KHz dẫn đến kết quả băng thông tốithiểu 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 tựOFDM Một RB bao gồm 84 RE (tức 7 x12) trong trường hợp chiều dài CP thôngthường và 72 RE (6x12) trong trường hợp chiều dài CP mở rộng

Hình 2-21: Chỉ định tài nguyên của OFDMA trong LTE

Bảng 2-4: Số khối tài nguyên theo băng thông kênh truyền

Băng thông kênh truyền (MHz) 1.4 3 5 10 15 20

Hình 2-22: Cấu trúc của một khối tài nguyên

Tín hiệu tham khảo (RS): LTE sử dụng các tín hiệu tham khảo đặc biệt để dễ dàngước lượng dịch sóng mang, ước lượng kênh truyền, đồng bộ thời gian…Các tín hiệutham khảo được bố trí như hình sau:

Hình 2-23: Cấu trúc bố trí tín hiệu tham khảo

Các tín hiệu tham khảo này được phát ở ký tự OFDM thứ nhất và thứ nămcủa mỗi slot và ở sóng mang thứ sáu của mỗi subframe Tín hiệu tham khảo cũngđược sử dụng để ước lượng tổn hao đường truyền sử dụng công suất thu tín hiệutham khảo (RSRP)

Nhược điểm của OFDM là gì? Ta xét các hình sau:

Hình 2-24: Đặc tính đường bao của tín hiệu OFDM

Hình 2-25: PAPR cho các tín hiệu khác nhau

Từ các hình trên ta thấy, dạng sóng OFDM thể hiện sự thăng giáng đườngbao rất lớn dẫn đến PAPR cao Tín hiệu với PAPR cao đòi hỏi các bộ khuếch đạicông suất có tính tuyến tính cao để tránh làm méo dạng tín hiệu Để đạt được mức

độ tuyến tính này, bộ khuếch đại phải làm việc ở chế độ công tác với độ lùi (so vớiđiểm bão hòa cao) Điều này dẫn đến hiệu suất sử dụng công suất (tỷ số công suấtphát với công suất tiêu thụ một chiều) thấp vì thế đặc biệt ảnh hưởng đối với cácthiết bị cầm tay Để khắc phục nhược điểm này, 3GPP đã nghiên cứu sử dụngphương pháp đa truy nhập đường lên sử dụng DTF S-OFDM với tên gọi là SC-FDMA và áp dụng cho LTE

2.6.2 Kỹ thuật SC-FDMA

Các tín hiệu SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access)

có tín hiệu PAPR tốt hơn OFDMA Đây là một trong những lý do chính để chọnSC-FDMA cho LTE PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) giúp mang lại hiệu quảcao trong việc thiết các bộ khuếch đại công suất UE, và việc xử lý tín hiệu của SC-FDMA vẫn có một số điểm tương đồng với OFDMA, do đó, tham số hướng DL và

UL có thể cân đối với nhau Tín hiệu SC-FDMA được tạo ra bằng kỹ thuật trải phổDFT-OFDM (DFT-s-OFDM)

Hình 2-26: Sơ đồ khối DFT-s-OFDM

E-UTRA hướng UL cũng sử dụng các kỹ thuật điều chế QPSK, 16QAM và

64 QAM Với DFT-s-OFDM, việc biến đổi Fourier rời rạc (DFT - Discrete FourierTransform) kích thước M-Point FFT được áp dụng đầu tiên trong khối các ký hiệuđiều chế DFT chuyển đổi các ký hiệu điều chế thành miền tần số Kết quả sẽ đượcánh xạ vào các sóng mang thứ cấp có sẵn Hướng UL chỉ cho phép định vị truyềndẫn trên các Sub-carrier liên tục Trước khi được chuyển đổi từ song song sang nốitiếp, N-point IFFT được thêm vào một chu kỳ

Do đó, việc xử lý DFT có sự khác biệt cơ bản giữa tín hiệu SC-FDMA vàOFDMA Điều này sinh ra thuật ngữ "DFTspread-OFDM" Trong tín hiệu SC-FDMA, mỗi Sub-carrier sử dụng để truyền tải thông tin có chứa tất cả các ký hiệuđiều chế, do đó, chuỗi dữ liệu đầu vào phải được trải phổ bằng biến đổi DFT trêncác Sub-carrier có sẵn Ngược lại, mỗi Sub-carrier của tín hiệu OFDMA chỉ mangthông tin có liên quan đến các ký hiệu điều chế cụ thể

2.6.3 Kỹ thuật đa anten MIMO

Trung tâm của LTE là ý tưởng của kỹ thuật đa anten, được sử dụng đe tăngvùng phủ sóng và khả năng của lớp vật lý Thêm vào nhiều anten hơn với một hệ