Giải đề cương thi cao học viễn thông

Tính: 1 tốc độ ký hiệu OFDM, 2 tính thời gian hiệu dụng của ký hiệu OFDM, TFFT, 3 tính số bit thông tin trên một ký hiệu, 3 tính tốc độ bit kênh truyền, Rb.. Bài 9 Cho cấu hình cây mã H

ĐỀ CƯƠNG THI CAO HỌC

I Ph ần lý thuyết

1 Trình bày các tiêu chí chính thiết kế mạng 4G LTE/SAE và sơ đồ tổng quát kiến trúc của nó với chỉ mạng E-UTRAN (vẽ và giải thích tóm tắt vai trò của từng phần tử) Tại sao gọi mạng LTE/SAE là mạng phẳng hơn

2 Trình bày các kết nối của eNodeB đến các nút logic khác và các chức năng chính

3 Trình kết nối MME đến các nút logic khác và các chức năng chính của nó

4 Trình bày kết nối S-GW đến các nút logic khác và các chức năng chính

5 Trình kết nối P-GW đến các nút logic khác và các chức năng chính

6 Trình kết nối PCRF đến các nút logic khác và các chức năng chính

7 Trình bày vai trò của HSS

8 Trình bày mô hình các tầng truy nhập (AS) và không truy nhập (NAS)

9 Trình bày các chức năng của EMM, ESM

10 Trình bày các trạng thái EMM và mô hình chuyển đổi trạng thái

11 Trình bày các trạng thái ECM và mô hình chuyển đổi trạng thái

12 Trình bày mô hình chuyển đổi giữa các trạng thái ECM và EMM

13 Trình bày mô hình kênh vô tuyến phạm vi hẹp

14 Trình bày các thông số của kênh vô tuyến phạnm vi hẹp

15 Trình bày ảnh hưởng của băng thông và tỷ số tín hiệu trên tạp âm và các biện pháp khắc phục

16 Trình bày ảnh hương của truyền sóng đa đường lên truyền dẫn vô tuyến băng rộng

và các bienẹ pháp khắc phục

17 Trình bày nguyên lý trải phổ

18 Trình bày nguyên lý OFDM

19 Trình bày lập biểu phụ thuộc kênh

20 Trình bày mô hình kênh SVDMIMO

21 Trình bày nguyên lý SU-MIMO

22 Trình bày nguyên lý tạo búp

23 Trình bày phân tập phát dựa trên SFBC

24 Trình bày nguyên lý MU-MIMO

25 Trình bày nguyên lý thích ứng đường truyền (AMC)

26 Trình bày nguyên lý HARQ

27 Trình bày các yêu cầu hiệu năng đối với LTE

28 Trình bày các giao thức trên giao diện vô tuyến của LTE

29 Trình bày các kênh logic trên giao diện vô tuyến của LTE

30 Trình bày các kênh truyền tải trên giao diện vô tuyến của LTE

31 Trình bày các kênh vật lý trên giao diện của LTE

32 Trình bày các vấn đề chung khi định cỡ mạng vô tuyến

Ph ần bài tập

Bài 1

Xét một máy phát phát xạ sóng mang có tần số 1850 MHz Máy di động được đặt trên xe ô tô chạy vận tốc 80 km giờ Tính:

1 tần số sóng mang tại máy thu khi máy di động tiến về phía máy phát

2 tần số sóng mang tại máy thu khi máy di động rời xa máy phát

3 tần số sóng mang tại máy thu khi máy di động chuyển động vuông góc với phương sóng tới

Bài 2

Giả thiết đáp ứng xung kim kênh được sử dụng để lập mô hình cho các kênh vô tuyến với trễ trội lớn nhất là100µs Nếu số nhánh trễ đa được cố định là 64 Tìm

∆τ và độ rộng băng cực đại mà mô hình có thể thể hiện chính xác

Bài 3

Một đường truyền có lý lịch trễ công suất sau:

2

Tính:

1 moment bậc hai của lý lịch trễ công suất

2 trễ trội trung bình quân phương

3 tính băng thông nhất quán khi tương quan tần số nhỏ nhất là 0,5

Bài 4

Cho một hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp như ở hình 1 sử dụng điều chế 16QAM tỷ lệ

mã hóa 1/3, tốc độ chip của trải phổ Rc= 3,84 Mcps, hệ số trải phổ SF= 256, (1) tìm tốc

độ bit kênh Rb, (2) độ lợi xử lý kênh Nếu công suất tại đầu vào máy thu Prx= -70dBm, tìm: (1) năng lượng chip thu Ec, (2) tìm tỷ số Ec/N0 nếu nhiệt độ tạp âm máy thu T=2900K

và hệ số tạp âm máy thu NF=6dB, (3) sau giải trải phổ tỷ số Eb/N0 sẽ là bao nhiêu Lưu ý: theo định nghĩa hệ số trải phổ SF là tỷ số giữa tốc độ chip (Rc) và tốc độ ký hiệu (Rs)

Bài 5

Cho một hệ thống truyền dẫn OFDM như trên hình vẽ 2 sử dụng điều chế 64-QAM với tỷ lệ mã hóa 1/3 sử dụng 256 sóng mang con trong đó có 192 để truyền số liệu với thời gian ký hiệu OFDM T bằng 64 µs, thời gian bảo vệ TGP= 1/8 Ts Tính: (1) tốc độ

ký hiệu OFDM, (2) tính thời gian hiệu dụng của ký hiệu OFDM, TFFT, (3) tính số bit thông tin trên một ký hiệu, (3) tính tốc độ bit kênh truyền, Rb

Bài 6

Vẽ cấu trúc khung kênh DPDCH/DPCCH đường xuống Nếu cho k=5, (1) tính tốc độ bit kênh , (2) tính SF, (3) tìm các mã OVSF Cch,SF,i, trong đó i là số thứ tự mã, (4) vẽ

sơ đồ điều chế và trải phổ cho trường hợp chỉ sử dụng một kênh cho đường xuống:

Cd,1=Cch,SF,i (5) vẽ sơ đồ điều chế và trải phổ cho trường hợp sử dụng 4 kênh Tính tốc

độ bit kênh tối đa cho trường hợp này

Bài 7

Vẽ cấu trúc khung kênh DPDCH/DPCCH đường lên Nếu cho k=6, (1) tính tốc độ bit , (2) tính SF, (3) tìm mã OVSF Cch,SF,I, trong đó i là số tứ tự của mã (4) vẽ sơ đồ điều

chế và trải phổ cho trường hợp chỉ sử dụng một kênh cho đường lên: Cd,1=Cch,SF,i lưu

ý i=SF/4 (5) vẽ sơ đồ điều chế và trải phổ cho trường hợp sử dụng 6 kênh đường lên, Tính tốc độ bit kênh tối đa cho trường hơp này

Bài 8

Tính tốc độ số liệu đỉnh của HSDPA: (1) sử dụng điều chế 16QAM, cấu hình anten đơn và tỷ lệ mã r=1, (2) như 1 nhưng tỷ lệ mã r=1/3, (2) sử dụng điều chế 64QAM, cấu hình anten 2x2 và tỷ lệ mã r=1, (2) sử dụng điều chế 16QAM, anten đơn, r=1 với chỉ 10 mã trải phổ định kênh

Bài 9

Cho cấu hình cây mã HSUPA như trên hình vẽ

Vẽ sơ đồ điều chế và trải phổ

Tính tốc độ số liệu đỉnh đường lên với tỷ lệ mã r=1

Lưu ý: Điều chế đường lên là BPSK/QPSK

Bài 10

Cho một hệ thống LTE băng thông kênh 20 MHz với sơ đồ truyền dẫn như trên hình vẽ

Tìm:

1 Kích thước IFFT, thời gian hiệu dụng của một ký hiệu OFDM: TFFT, thời gian tiền tố chu trình TCP, Thời gian ký hiệu OFDM, thời gian lấy mẫu, băng thông sóng mang con, tần số lấy mẫu, băng thông cấu hình

2 Giả sử kênh PDSCH được cấp phát 20 RB Tìm: số sóng mang con được sử dụng để truyền số liệu(NSC), số bit được truyền trong thời gian một ký hiệu OFDM, tốc độ bit Rb

3 Giả sử tỷ lệ mã giảm xuống còn ½ Tìm tốc độ bit Rb

4 Tỷ số tín hiệu trên tạp âm Eb/N0 cho trường hợp (2) và (3) nếu công suất thu

Prx=-70dBm

Bài 11

Cho các thông số hệ thống truyền dẫn vô tuyên LTE đường xuống sau đây:

√ Số lượng khối tài nguyên RB: 10

√ Công suất phát cực đại trạm gốc dành cho số liệu : 50 dBm

√ Hệ số khuyếch đại anten phát eNodeB: 18dBi

√ Tổn hao cáp phiđơ eNodeB: 2dB

√ Tổn hao connectơ eNodeB: 2dB

√ Dự trữ nhiễu đường xuống: 4dB

√ SINR yêu cầu: -9dB

√ Khuếch đại anten thu UE: 0dBi

√ Tổn hao phiđơ UE: 0 dB

√ Tổn hao cơ thể: 0dB

Tìm: (1) Độ nhạy máy thu hiệu dụng, (2) Tổn hao đường truyền cực đại, (3) bán kính phủ sóng cực đại, diện tích phỏ sóng cho cấu hình 3 đoạn ô

Bài 12

Tính tốc độ đỉnh đường xuống và đường lên của một hệ thống thông tin di động LTE băng thông kênh 20 MHz vơi cấu hình anten đường xuống 4x4 và đường lên 1x4, tỷ lệ mã hóa kênh r=1 Lưu ý tốc độ đỉnh bao gồm cả tốc độ số liệu và báo hiệu

Bài 13

Tính tốc độ đỉnh đường xuống và đường lên của một hệ thống thông tin di động LTE băng thông kênh 20 MHz vơi cấu hình anten đường xuống 4x4 và đường lên 1x4, tỷ lệ mã hóa kênh r=1 sau khi đã dành riêng tài nguyên cho các tín hiệu tham chuẩn (RS)

Bài 14

Cho một hệ thống LTE hai cửa anten (NA=2) sử dụng hai lớp với ma trận tiền mã hóa 2x2 cho ma trận kênh H như sau:

3 1

1 3

H

1 Phân tích SVD cho H

2 Tìm ma trận tiền mã hóa

4 Vẽ sơ đồ kênh MIMO 2x2 với tiền mã hóa

Bài 15

Hệ thống LTE sử dụng SU MIMO 4x4 điều chế 64QAM, mã hóa kênh tỷ

lệ 1 và truyền dẫn Rank-4 (bốn lớp) với băng thông hệ thống là 20 MHz để truyền

số liệu như trên hình vẽ dưới đây:

Cho kích thước khối truyền tải TBS (Transport Block Size) của TrBL1 và TrBL2 là

149776.

Xét trường hợp CP bình thường, Tính:

1 Tốc độ số liệu đường xuống

2 Số sóng mang con cần thiết để truyền số liệu

3 Số sóng mang con còn lại để truyền báo hiệu điều khiển và tín hiệu tham chuẩn (RS)

Lưu ý đối với trường hợp CP bình thường một khe 0,5ms truyền được 7 ký hiệu OFDM

Bài 16

Hệ thống LTE sử dụng SU MIMO 4x4 điều chế 64QAM, mã hóa kênh tỷ

lệ 1 và truyền dẫn Rank-4 (bốn lớp) với băng thông hệ thống là 10 MHz để truyền

số liệu như trên hình vẽ dưới đây:

Cho kích thước khối truyền tải TBS (Transport Block Size) của TrBL1 và TrBL2 là

75376.

Xét trường hợp CP bình thường, Tính:

4 Tốc độ số liệu đường xuống

5 Số sóng mang con cần thiết để truyền số liệu

6 Số sóng mang con còn lại để truyền báo hiệu điều khiển và tín hiệu tham chuẩn (RS)

Lưu ý đối với trường hợp CP bình thường một khe 0,5ms truyền được 7 ký hiệu OFDM

Bài 17

Đường truyền xuống từ eNodeB đến UE có thông số sau:

1 eNode: công suất phát cực đại = 46dBm, tổn hao cáp và phần tử vô tuyến máy phát bằng 4dB, khuếch đại anten phát 18dBi

2 UE: công suất thu tối thiều được phát bằng – 85dBm, tổn hao cáp và phần

tử vô tuyến thu bằng 4dB

3 Dự trữ quy hoạch bằng 20 dBm

Tính tổn hao cực đại cho phép và cự ly phủ sóng theo mô hình tổn hao đường truyền của Okumura-Hata cho các vùng: hở, ngoại ô, thành phố nhỏ và thành phố lớn

Bài 18

Đường truyền xuống có thông số như cho trong bảng 9.10 Nếu tổn hao thâm nhập tòa nhà bằng 20 dB thì cự ly phủ sóng bằng bao nhiêu

Bài 19

Cho bộ mã hóa turbo gồm hai bộ mã hóa thành phần RSC có đa thức tạo mã sau:

g0=1112=78 và g1=1012=58.

Yêu cầu:

1 Vẽ sơ đồ

2 Vẽ biểu đồ lưới

3 Tìm các luồng bit đầu ra bao gồm cả các bit đuôi nếu chuỗi mã đầu vào như sau: (1,0,1,0,1,0,0)

Giả thiết đan xen thực hiện theo mẫu cho ở bảng sau:

Trong đó ký hiệu j→i có nghĩa là bit thứ ba của chuỗi vào bộ đan xen sẽ được đặt vào vị trí bit thứ nhất của đầu ra bộ đan xen

Bài 20

Cho hệ thống HSDPA sử dụng 10 mã định kênh để truyền số liệu với sơ đồ điều chế 16QAM và mã hóa turbo tỷ lệ mã r=1/3 (hình vẽ 1) tìm tốc độ bit kênh '

b

R và Rb, (2) độ lợi xử lý Nếu công suất tại đầu vào máy thu Prx= -70dBm, tìm: (1) năng lượng chip thu

Ec, (2) tìm tỷ số Ec/N0 nếu nhiệt độ tạp âm máy thu T=2900K và hệ số tạp âm máy thu NF=6dB, (3) sau giải trải phổ tỷ số Eb/N0 sẽ là bao nhiêu Lưu ý: Eb=Prx/R’b, độ lợi xử lý

Gp=Rc/Rb

R

Hình 1

Bài 21

Cho một hệ thống LTE băng thông kênh 20 MHz với sơ đồ truyền dẫn như trên hình 2 Tìm:

1 Kích thước IFFT, thời gian hiệu dụng của một ký hiệu OFDM: TFFT, thời gian tiền tố chu trình TCP, Thời gian ký hiệu OFDM, thời gian lấy mẫu, băng thông sóng mang con, tần số lấy mẫu, băng thông cấu hình

2 Giả sử kênh PDSCH được cấp phát 20 RB Tìm: số sóng mang con được sử dụng để truyền số liệu (NSC), số bit được truyền trong thời gian một ký hiệu OFDM, tốc độ bit kênh R’bvà Rb

3 Giả sử tỷ lệ thông số hệ thống truyền dẫn vô tuyến như sau:

Cho các thông số hệ thống truyền dẫn vô tuyến LTE đường xuống sau đây:

√ Công suất phát cực đại trạm gốc dành cho số liệu : PTxmax= 45 dBm

√ Hệ số khuếch đại anten phát eNodeB: G1= 18dBi

√ Tổn hao cáp phiđơ eNodeB: Lph1= 2dB

√ Tổn hao connectơ eNodeB: Lrf= 2dB

√ Dự trữ nhiễu đường xuống: MI= 4dB

√ SINR yêu cầu: -1dB

√ Khuếch đại anten thu UE: G2= 0dBi

√ Tổn hao phiđơ UE: Lph2= 0 dB

√ Tổn hao cơ thể: Lbody= 0dB

Tìm bán kính phủ sóng cực đại và diện tích phủ sóng Tính mật độ phổ công suất thu trên một sóng mang con

R

Hình 2

Bài 22

Cho sơ đồ bộ mã hóa turbo có đa thức tạo mã như sau:

1

0

( )

( ) 1,

( )

=  

g x

g x

g x  + 

+ +

2 2

1 1, 1

x

x x

Yêu cầu:

4 Vẽ biểu đồ lưới

5 Tìm chuỗi mã đầu ra (không xét các bit đuôi) nếu chuỗi mã đầu vào như sau:

(1,0,1,0,1,0,0)

Giả thiết đan xen thực hiện theo mẫu cho ở bảng sau:

Trong đó ký hiệu j→i có nghĩa là bit thứ ba của chuỗi vào bộ đan xen sẽ được đặt vào vị

trí bit thứ nhất của đầu ra bộ đan xen

Bài 23

Cho bộ mã hóa turbo gồm hai bộ mã hóa thành phần RSC có đa thức tạo mã sau:











) (

) ( ,

1

0

1

D g

D g

, (4) Trong đó g0(D) = 1 + D2 + D3, g1(D) = 1 + D + D3

Yêu cầu:

6 Vẽ sơ đồ

7 Vẽ biểu đồ lưới

8 Tìm các luồng bit đầu ra bao gồm cả các bit đuôi nếu chuỗi mã đầu vào như sau:

(1,0,1,0,1,0,0)

Giả thiết đan xen thực hiện theo mẫu cho ở bảng sau:

K 0 1 2 3 4 5 6

Trong đó ký hiệu j→i có nghĩa là bit thứ ba của chuỗi vào bộ đan xen sẽ được đặt vào vị trí bit thứ nhất của đầu ra bộ đan xen

Bài 24

Cho sơ đồ mã hóa kênh và phối hợp tốc độ như trên hình vẽ

Các bit hệ thống Các bit chẵn lẻ 1

Các bit chẵn lẻ 2

Bộ đan xen khối con

Bộ đan xen khối con

Bộ đan xen khối con

Các bit hệ thống đã đan xen

Các bit chẵn lẻ 1 và 2 đã đan xen và được sắp xếp xen kẽ

RV0

RV1 RV2

RV3

Code Block (khối mã)

d 0 (k)

d 1 (k)

d 2 (k)

v 0 (k)

v 1 (k)

v 2 (k)

w(k)

Điểm bắt đầu luồng bit hệ thống

Điểm bắt đầu các luồng bit chẵn lẻ

Bộ tổng

hợp bit

Bộ chọn và

đục lỗ từ bộ

đệm vòng ảo

Bộ

mã

hóa

turbo

e(k): RV 0 /RV 1 /RV 2 /RV 3

x(k)

Phối hợp tốc độ

k0 là điểm khởi đầu RV được xác định như sau:

cb TC

subblock

N

8R

Nhi ệm vụ:

1 Cho khối mã kích thước 4800 bit, tìm số bit của các luồng hệ thống, chẵn lẻ 1 và chẵn le 2

2 Tìm KΠ và TC

subblock

R biết rằng TC

subblock

subblock subblock

subblock

số nguyên

3 Tìm độ dài của chuỗi bit sau bộ kết hơp Kw

4 Tìm k0 cho các phiên bản dư RV0,RV1,RV2,RV3, nếu kích thước bộ nhớ

Ncb=Kw

Bài 25

Cho hệ thống HSDPA sử dụng 10 mã định kênh để truyền số liệu với sơ đồ điều chế 16QAM và mã hóa turbo tỷ lệ mã r=1/3 (hình vẽ 1) tìm tốc độ bit kênh '

b

R và Rb, (2) độ lợi xử lý Nếu công suất tại đầu vào máy thu Prx= -70dBm, tìm: (1) năng lượng chip thu

Ec, (2) tìm tỷ số Ec/N0 nếu nhiệt độ tạp âm máy thu T=2900K và hệ số tạp âm máy thu NF=6dB, (3) sau giải trải phổ tỷ số Eb/N0 sẽ là bao nhiêu Lưu ý: Eb=Prx/R’b, độ lợi xử lý

Gp=Rc/Rb

' b

R

Hình 1

Bài 26

Cho một hệ thống LTE băng thông kênh 20 MHz với sơ đồ truyền dẫn như trên hình 2 Tìm:

1 Kích thước IFFT, thời gian hiệu dụng của một ký hiệu OFDM: TFFT, thời gian tiền tố chu trình TCP, Thời gian ký hiệu OFDM, thời gian lấy mẫu, băng thông sóng mang con, tần số lấy mẫu, băng thông cấu hình

2 Giả sử kênh PDSCH được cấp phát 20 RB Tìm: số sóng mang con được sử dụng để truyền số liệu (NSC), số bit được truyền trong thời gian một ký hiệu OFDM, tốc độ bit kênh R’bvà Rb

3 Giả sử tỷ lệ thông số hệ thống truyền dẫn vô tuyến như sau:

Cho các thông số hệ thống truyền dẫn vô tuyến LTE đường xuống sau đây:

√ Công suất phát cực đại trạm gốc dành cho số liệu : PTxmax= 45 dBm

√ Hệ số khuếch đại anten phát eNodeB: G1= 18dBi

√ Tổn hao cáp phiđơ eNodeB: Lph1= 2dB

√ Tổn hao connectơ eNodeB: Lrf= 2dB

√ Dự trữ nhiễu đường xuống: MI= 4dB

√ SINR yêu cầu: -1dB

√ Khuếch đại anten thu UE: G2= 0dBi

√ Tổn hao phiđơ UE: Lph2= 0 dB

√ Hệ số tạp âm: NF=4dB

√ Tổn hao cơ thể: Lbody= 0dB

Tìm bán kính phủ sóng cực đại và diện tích phủ sóng Tính mật độ phổ công suất thu trên một sóng mang con

;

b

R

Hình 2