Đồ án tốt nghiệp: Các phương pháp mã hóa kênh trong thông tin di động 4G

Mục đích nghiên cứu nhằm mã hóa kênh là nhằm chuẩn bị các luồng dữ liệu sao cho với những lỗi xảy ra trong quá trình truyền, các máy thì chắc chắn có thể phát hiện ra và chuẩn hóa lại được. Công việc này được thực hiện hoàn toàn thông qua quá trình tính toán dữ liệu dự phòng từ các luồng dữ liệu.

Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, có sự hỗ trợ từ Giáo viên hướng dẫn là TS. Lâm H ng Th ch. ồ ạ Các nội dung    nghiên cứu và kết 

qu  ả  trong  đ  ề  tài  này  là  trung  th c ự  và  chưa  từng  được  ai  công  b  ố  trong bất  c  ứ công trình nghiên cứu nào trước đây. 

M i tham kh o dùng trong lu n văn đ u đọ ả ậ ề ược trích d n rõ ràng tên tác gi ,ẫ ả  tên công trình, th i gian, đ a đi m công b ờ ị ể ố

M i sao chép không h p l , vi ph m quy ch  đào t o, hay gian trá, tôi xin ch u ọ ợ ệ ạ ế ạ ịhoàn toàn trách nhi m.ệ

H i Anộ , ngày 05  tháng 05 năm 

2012Sinh viên th c hi n ự ệ

Nguyễn Thị Thu Hương

L I C M  N Ờ Ả Ơ

Đ  hoàn thành đ  án t t nghi p này, l i đ u tiên em xin chân thành c m  nể ồ ố ệ ờ ầ ả ơ  các th y giáo, cô giáo Khoa Khoa h c và công ngh  Trầ ọ ệ ường Đ i h c Phan Châuạ ọ  Trinh, nh ng ngữ ười đã d y d , trang b  cho em nh ng kí n th c b  ích trong b nạ ỗ ị ữ ế ứ ổ ố  năm h c v a qua.ọ ừ

Em xin bày t  lòng bi t  n sâu s c nh t t i th y giáo Lâm H ng Th ch, ỏ ế ơ ắ ấ ớ ầ ồ ạ

người đã t n tình hậ ướng d n, ch  b o em trong su t th i gian th c t p và làm đ  án.ẫ ỉ ả ố ờ ự ậ ồ

       Em xin chân thành c m  n !ả ơ

H i An, ngày 10 tháng 04 năm 2012ộ      

       Sinh viên

       Nguy n Th  Thu H ễ ị ươ ng

1.1 Gi i thi u v  các h  th ng thông tin di đ ng  1 iii xiii ớ ệ ề ệ ố ộ

1.2 Công ngh  thông tin di đ ng t ệ ộ ươ ng lai 7 iii xiii

Hình 1.1  Năng l c c a các h  th ng  3G m  r ng. 9 iii xiii ự ủ ệ ố ở ộ

Hình 1.2  M ng t ạ ươ ng lai th ng nh t, bao g m nhi u  h  th ng  truy nh p đan  ố ấ ồ ề ệ ố ậ

Ch ươ ng 2        MàHÓA KÊNH TRONG  THÔNG TIN DI Đ NG 22 iii xiii Ộ

Hình 2.7  S  đ  kh i c a m t h  th ng MIMO 41 iv xiv ơ ồ ố ủ ộ ệ ố

2.6  K t lu n ch ế ậ ươ ng 43 iv xiv

Hình 3.1  M t mô hình h  th ng băng t n g c 46 iv xiv ộ ệ ố ầ ố

Hình 3.2 S  đ  mã l ơ ồ ướ i 51 iv xiv

Hình 3.4  L ướ i mã và s  đ  tr ng thái v i k=1, K=3 và n=2 53 iv xiv ơ ồ ạ ớ

Hình 3.5  S  đ  kh i c a b  mã hóa STTC 55 iv xiv ơ ồ ố ủ ộ

Hình 3.6  Đ ườ ng biên gi a tiêu chu n TSC và tiêu chu n v t 59 iv xiv ữ ẩ ẩ ế

Hình 3.8  Đ c tính FER c a h  th ng BPSK Alamouti v i 1 và 2 anten thu trên  ặ ủ ệ ố ớ

Hình 3.11    S  đ  kh i c a b  mã hóa ST Alamouti 68 iv xv ơ ồ ố ủ ộ

1.1 Gi i thi u v  các h  th ng thông tin di đ ng  1 xv ớ ệ ề ệ ố ộ

1.2 Công ngh  thông tin di đ ng t ệ ộ ươ ng lai 7 xv

Hình 1.1  Năng l c c a các h  th ng  3G m  r ng. 9 xv ự ủ ệ ố ở ộ

Hình 1.2  M ng t ạ ươ ng lai th ng nh t, bao g m nhi u  h  th ng  truy nh p đan  ố ấ ồ ề ệ ố ậ

xen nhau 10 xv

Hình 1.3  Nh ng v n đ  k  thu t liên quan đ n công ngh  vô tuy n 12 xv ữ ấ ề ỹ ậ ế ệ ế

Hình 2.7  S  đ  kh i c a m t h  th ng MIMO 41 xvi ơ ồ ố ủ ộ ệ ố

2.6  K t lu n ch ế ậ ươ ng 43 xvi

Hình 3.1  M t mô hình h  th ng băng t n g c 46 xvi ộ ệ ố ầ ố

Hình 3.2 S  đ  mã l ơ ồ ướ i 51 xvi

Hình 3.4  L ướ i mã và s  đ  tr ng thái v i k=1, K=3 và n=2 53 xvi ơ ồ ạ ớ

Hình 3.5  S  đ  kh i c a b  mã hóa STTC 55 xvi ơ ồ ố ủ ộ

Hình 3.6  Đ ườ ng biên gi a tiêu chu n TSC và tiêu chu n v t 59 xvi ữ ẩ ẩ ế

Hình 3.11    S  đ  kh i c a b  mã hóa ST Alamouti 68 xvii ơ ồ ố ủ ộ

1.1 Gi i thi u v  các h  th ng thông tin di đ ng  1 ớ ệ ề ệ ố ộ

1.2 Công ngh  thông tin di đ ng t ệ ộ ươ ng lai 7

Hình 1.1  Năng l c c a các h  th ng  3G m  r ng. 9 ự ủ ệ ố ở ộ

Hình 1.2  M ng t ạ ươ ng lai th ng nh t, bao g m nhi u  h  th ng  truy nh p đan  ố ấ ồ ề ệ ố ậ

Hình 3.3  B  mã l ộ ướ i k=1, K=3 và n=2 52

Hình 3.4  L ướ i mã và s  đ  tr ng thái v i k=1, K=3 và n=2 53 ơ ồ ạ ớ

Hình 3.5  S  đ  kh i c a b  mã hóa STTC 55 ơ ồ ố ủ ộ

Hình 3.6  Đ ườ ng biên gi a tiêu chu n TSC và tiêu chu n v t 59 ữ ẩ ẩ ế

Hình 3.11    S  đ  kh i c a b  mã hóa ST Alamouti 68 ơ ồ ố ủ ộ

ARQ Automatic repeat request Yêu c u l p l i t  đ ngầ ặ ạ ự ộ

AWGN Additive white Gaussian noise T p âm Gaussian tr ng c ngạ ắ ộ

BBER Bit error rate T  l  l i bitỷ ệ ổ

BPSK Binary phase shift keying Khoá d ch pha nh  phânị ị

CCDMA Code division multiple access Đa truy c p phân chia theo mãậ

CRC Cyclic redundancy check Ki m tra d  chu trìnhể ư

CSI Channel state information Thông tin tr ng thái kênhạ

DDAB Digital audio broadcasting  Phát thanh số

DPSK Differential phase shift keying Khoá d ch pha vi saiị

DVB Digital video broadcasting Truy n hình sề ố

EEXIT Extrinsic information transfer Chuy n giao thông tin ngoàiể

FFEC Forward error correction S a l i trủ ổ ước

FER Frame error rate T  l  l i khungỷ ệ ổ

GGPRS General packet radio services D ch v  vô tuy n gói chungị ụ ế

HHSPA High speed packet access Đa truy c p gói t c đ  caoậ ố ộ

IIEEE Institute of Electrical and 

Electronic Engineers

Vi n nghiên c u k  thu t đi n và ệ ứ ỹ ậ ệ

đi n tệ ửi.i.d Independent identically 

distributed

S  phân b  đ c l p nhauự ố ộ ậ

LLLR Log­likelihood ratio T  l  đo n c c đ iỷ ệ ạ ự ạ

LTE Long term evolution S  phát tri n trong tự ễ ương lai

LST Layered space­time T ng không gian th i gianầ ờ

MAP Max a posteriori Giá tr  cu i l n nh tị ố ớ ấ

N

OOFDMA Othogonal frequency division 

multiple access

Đa truy nh p phân chia t n s  tr cậ ầ ố ự  giao

PPCBC Parallel concatenated block 

modulation

Đi u ch  biên đ  c u phề ế ộ ầ ương

QPSK Quadrature phase­shift keying Khoá d ch pha c u phị ầ ương

QoS Quality of service Ch t lấ ượng d ch vị ụ

SSER Symbol error rate T  l  l i h  th ngỷ ệ ổ ệ ố

SCBC Serial concatenated block coder Mã kh i theo th  t  n i ti pố ứ ự ố ế

SCCC Serial concatenated  Mã xo n theo th  t  n i ti pắ ứ ự ố ế

convolutional coderSNR Signal to noise ratio T  s  tín hi u trên t p âmỷ ố ệ ạ

S/P Serial­to­parallel N i ti p/song songố ế

STC Space­time code Mã không gian th i gianờ

SCBC Space­time block codes Mã kh i không gian th i gianố ờ

STTC Space­time trellis code Mã hoá lưới không gian th i gianờSVD Singular value decomposition Phân tích giá tr  riêngị

TTCM Trellis coded modulation Đi u ch  mã trellisề ế

U

UE User equipment Thi t b  ngế ị ười dung

UMB Ultra Mobile Broadband Di đ ng băng t n siêu r ngộ ầ ộ

UMTS Universal mobile 

telecommunication systems

H  th ng vi n thông di đ ng toàn ệ ố ễ ộ

c uầUTRAN Universal terrestrial radio access 

network

M ng truy nh p vô tuy n m t đ t ạ ậ ế ặ ấtoàn c uầ

WWCDMA Wideband code division access Đa truy nh p phân chia theo mã ậ

băng r ngộ

   M C L C iii xiii Ụ Ụ

                iii            Nguy n Th  Thu H ễ ị ươ ng ii iii xiii        

1.2 Công ngh  thông tin di đ ng t ệ ộ ươ ng lai 7 iii xiii

                iii     Hình 1.1  Năng l c c a các h  th ng  3G m  r ng. 9 iii xiii ự ủ ệ ố ở ộ

Hình 1.2  M ng t ạ ươ ng lai th ng nh t, bao g m nhi u  h  th ng  truy nh p đan  ố ấ ồ ề ệ ố ậ

xen nhau 10 iii xiii

                iii    

Hình 1.3  Nh ng v n đ  k  thu t liên quan đ n công ngh  vô tuy n 12 iii xiii ữ ấ ề ỹ ậ ế ệ ế

Hình 1.4  C u hình h  th ng 4G 17 iii xiii ấ ệ ố

                iii     Hình 1.5 Liên l c thông qua các k t n i multi­hop 19 iii xiii ạ ế ố

                 iv     Hình 2.7  S  đ  kh i c a m t h  th ng MIMO 41 iv xiv ơ ồ ố ủ ộ ệ ố

                iv     2.6  K t lu n ch ế ậ ươ ng 43 iv xiv

                iv    

                iv     Hình 3.4  L ướ i mã và s  đ  tr ng thái v i k=1, K=3 và n=2 53 iv xiv ơ ồ ạ ớ

Hình 3.5  S  đ  kh i c a b  mã hóa STTC 55 iv xiv ơ ồ ố ủ ộ

                 iv     Hình 3.6  Đ ườ ng biên gi a tiêu chu n TSC và tiêu chu n v t 59 iv xiv ữ ẩ ẩ ế

                 v   1.2 Công ngh  thông tin di đ ng t ệ ộ ươ ng lai 7 xv

                 v  

                 vi     Hình 2.7  S  đ  kh i c a m t h  th ng MIMO 41 xvi ơ ồ ố ủ ộ ệ ố

                vi     2.6  K t lu n ch ế ậ ươ ng 43 xvi

                 vi    

                 vi     Hình 3.1  M t mô hình h  th ng băng t n g c 46 xvi ộ ệ ố ầ ố

                 vi    

Hình 3.2 S  đ  mã l ơ ồ ướ i 51 xvi

                 vi    

                vi     Hình 3.4  L ướ i mã và s  đ  tr ng thái v i k=1, K=3 và n=2 53 xvi ơ ồ ạ ớ

Hình 3.5  S  đ  kh i c a b  mã hóa STTC 55 xvi ơ ồ ố ủ ộ

                vii     Hình 3.6  Đ ườ ng biên gi a tiêu chu n TSC và tiêu chu n v t 59 xvi ữ ẩ ẩ ế

1.1 Gi i thi u v  các h  th ng thông tin di đ ng  1 ớ ệ ề ệ ố ộ

                 vii     1.2 Công ngh  thông tin di đ ng t ệ ộ ươ ng lai 7

                vii     Hình 1.1  Năng l c c a các h  th ng  3G m  r ng. 9 ự ủ ệ ố ở ộ

                vii     Hình 1.2  M ng t ạ ươ ng lai th ng nh t, bao g m nhi u  h  th ng  truy nh p đan  ố ấ ồ ề ệ ố ậ

xen nhau 10

                viii     Hình 1.3  Nh ng v n đ  k  thu t liên quan đ n công ngh  vô tuy n 12 ữ ấ ề ỹ ậ ế ệ ế

Hình 1.4  C u hình h  th ng 4G 17 ấ ệ ố

                viii     Hình 1.5 Liên l c thông qua các k t n i multi­hop 19 ạ ế ố

                 viii     2.6  K t lu n ch ế ậ ươ ng 43

                 viii    

3.1 Ph ươ ng pháp mã hóa không gian ­ th i gian  44 ờ

                viii     Hình 3.1  M t mô hình h  th ng băng t n g c 46 ộ ệ ố ầ ố

                 viii     Hình 3.2 S  đ  mã l ơ ồ ướ i 51

                 viii    

                 ix     Hình 3.4  L ướ i mã và s  đ  tr ng thái v i k=1, K=3 và n=2 53 ơ ồ ạ ớ

Hình 3.5  S  đ  kh i c a b  mã hóa STTC 55 ơ ồ ố ủ ộ

                 ix     Hình 3.6  Đ ườ ng biên gi a tiêu chu n TSC và tiêu chu n v t 59 ữ ẩ ẩ ế

Ch ươ ng 1     S  PHÁT TRI N C A H  TH NG THÔNG TIN DI Đ NG VI T  Ự Ể Ủ Ệ Ố Ộ Ệ

NAM

                 1   1.1 Gi i thi u v  các h  th ng thông tin di đ ng  ớ ệ ề ệ ố ộ

                1   1.2 Công ngh  thông tin di đ ng t ệ ộ ươ ng lai

                 7   Hình 1.1  Năng l c c a các h  th ng  3G m  r ng ự ủ ệ ố ở ộ

                 9   Hình 1.2  M ng t ạ ươ ng lai th ng nh t, bao g m nhi u  h  th ng  truy nh p đan  ố ấ ồ ề ệ ố ậ

xen nhau

                10     Hình 1.3  Nh ng v n đ  k  thu t liên quan đ n công ngh  vô tuy n ữ ấ ề ỹ ậ ế ệ ế

Hình 1.4  C u hình h  th ng 4G ấ ệ ố

                17     Hình 1.5 Liên l c thông qua các k t n i multi­hop ạ ế ố

                28     Hình 2.4  B  mã hóa xo n t  l  1/3 ộ ắ ỷ ệ

Hình 2.7  S  đ  kh i c a m t h  th ng MIMO ơ ồ ố ủ ộ ệ ố

                 41     2.6  K t lu n ch ế ậ ươ ng

                 43    

                44     Hình 3.1  M t mô hình h  th ng băng t n g c ộ ệ ố ầ ố

                 46     Hình 3.2 S  đ  mã l ơ ồ ướ i

                 51    

                 52     Hình 3.4  L ướ i mã và s  đ  tr ng thái v i k=1, K=3 và n=2 ơ ồ ạ ớ

Hình 3.5  S  đ  kh i c a b  mã hóa STTC ơ ồ ố ủ ộ

                 55     Hình 3.6  Đ ườ ng biên gi a tiêu chu n TSC và tiêu chu n v t ữ ẩ ẩ ế

L I M  Đ U Ờ Ở Ầ

trên th  gi i và c    Vi t Nam.Trế ớ ả ở ệ ước yêu c u ngày càng cao c a ngầ ủ ườ ử ụ  i s  d ngthông tin di đ ng v  ch t lộ ề ấ ượng và tính đa d ng c a d ch v  và đ c bi t là các d chạ ủ ị ụ ặ ệ ị  

v  truy n d  li u t c đ  cao và đa phụ ề ữ ệ ố ộ ương ti n,vi c nghiên c u,  ng d ng các côngệ ệ ứ ứ ụ  ngh  và k  thu t tiên ti n đáp  ng nhu c u này luôn là m t đòi h i c p thi t. Trệ ỹ ậ ế ứ ầ ộ ỏ ấ ế ướ  c

s  phát tri n vô cùng m nh m  c a các d ch v  s  li u, trự ể ạ ẽ ủ ị ụ ố ệ ước xu hướng tích h p vàợ  

IP hoá đã đ t ra các yêu c u m i đ i v i công nghi p Vi n Thông di đ ng. M ngặ ầ ớ ố ớ ệ ễ ộ ạ  thông tin di đ ng th  h  ba ra đ i đã kh c ph c độ ế ệ ờ ắ ụ ược các nhược đi m c a các m ngể ủ ạ  thông tin di đ ng th  h  trộ ế ệ ước đó. Tuy nhiên, m ng di đ ng này cũng có m t sạ ộ ộ ố 

nhược đi m nh : T c đ  truy n d  li u l n nh t là 2Mbps, v n ch a đáp  ng để ư ố ộ ề ữ ệ ớ ấ ẫ ư ứ ượ  cyêu c u ngày càng cao c a ngầ ủ ười dùng, kh  năng đáp  ng các d ch v  th i gian th cả ứ ị ụ ờ ự  

nh  h i ngh  truy n hình là ch a cao, r t khó trong vi c download các file d  li uư ộ ị ề ư ấ ệ ữ ệ  

l n,…ch a đáp  ng đớ ư ứ ược các yêu c u c a ngầ ủ ườ ử ụi s  d ng

Trong b i c nh đó ngố ả ười ta đã chuy n hể ướng sang nghiên c u h  th ng thôngứ ệ ố  tin di đ ng m i có tên g i là 4G.ộ ớ ọ  Nghiên c u v  mã hoá kênh là đ  tài quan tr ng vàứ ề ề ọ  

có ý nghĩa nh t là trong th i k  các h  th ng vi n thông đang ti n đ n 4G. S  ra đ iấ ờ ỳ ệ ố ễ ế ế ự ờ  

c a h  th ng này m  ra kh  năng tích h p t t c  các d ch v , cung c p băng thôngủ ệ ố ở ả ợ ấ ả ị ụ ấ  

r ng, dung lộ ượng l n, truy n d n d  li u t c đ  cao, cung c p cho ngớ ề ẫ ữ ệ ố ộ ấ ườ ử ụ  i s  d ng

nh ng hình  nh video màu ch t lữ ả ấ ượng cao, các trò ch i đ  ho  3D linh ho t, cácơ ồ ạ ạ  dich v  âm thanh s  Vi c phát tri n công ngh  giao th c đ u cu i dung lụ ố ệ ể ệ ứ ầ ố ượng l n,ớ  các dich v  gói d  li u t c đ  cao, công ngh  d a trên n n t ng ph n m m côngụ ữ ệ ố ộ ệ ự ề ả ầ ề  

c ng mang đ n các chộ ế ương trình  ng d ng download, công ngh  truy nh p vô tuy nứ ụ ệ ậ ế  

đa mode, và công ngh  mã hoá media ch t lệ ấ ượng cao trên n n các m ng di đ ng.ề ạ ộ

ng nhu c u s  d ng các d ch v  d  li u ngày càng cao c a các thuê bao. Các d ch

v  ch  y u c a GPRS nh : WAP, truy nh p Internet có hai phụ ủ ế ủ ư ậ ương th c là truyứ  

nh p gián ti p và truy nh p tr c ti p, d ch v  nh n tin đa phậ ế ậ ự ế ị ụ ắ ương ti n, video, xemệ  các đo n phim t i v , xem video tr c tuy n. Ngoài ra còn có d ch v  thạ ả ề ự ế ị ụ ương m iạ  

đi n t  di đ ng, d ch v  ngân hàng, qu ng cáo trên đi n tho i di đ ng…do giá cệ ử ộ ị ụ ả ệ ạ ộ ướ  ccòn cao nên các lo i bao có thuê nh p trung bình và cao.ạ ậ

lu ng d  li u sao cho v i nh ng l i x y ra trong quá trình truy n, các máy thu ch cồ ữ ệ ớ ữ ỗ ả ề ắ  

ch n có th  phát hi n ra và chu n hóa l i đắ ể ệ ẩ ạ ược.Công vi c này đệ ược th c hi n hoànự ệ  toàn thông qua quá trình tính toán s  li u d  phòn t  các lu ng d  li u.Trong khi mãữ ệ ự ừ ồ ữ ệ  hóa ngu n hồ ướng t i lo i b  các d  li u d  th a, thì mã hóa kênh làm tăng t ngớ ạ ỏ ữ ệ ư ừ ổ  dung lượng d  li u đ  s  truy n d n đáng tin c y h n và c i thi n ch t lữ ệ ể ự ề ẫ ậ ơ ả ệ ấ ương d chị  

v  .Công ngh  truy n thông di đ ng th  h  th  4 là th c hi n truy n thông vôụ ệ ề ộ ế ệ ứ ự ệ ề  tuy n   t c đ  cao b ng v i t c đ  trong các h  th ng truy n d n s i quang hi nế ở ố ộ ằ ớ ố ộ ệ ố ề ẫ ợ ệ  

t i. Tuy các h  th ng truy n thông di đ ng 4G đạ ệ ố ề ộ ược d  đoán s  đự ẽ ược áp d ng trongụ  

tương lai, nh ng các công ngh  ti n thân và các d ch v  c a nó hi n đã đư ệ ề ị ụ ủ ệ ược gi iớ  thi u. V i vi c tích h p Internet và các  ng d ng đa truy n thông trong các h  th ngệ ớ ệ ợ ứ ụ ề ệ ố  

vi n thông th  h  4G, yêu c u v  các d ch v  truy n thông t c đ  cao băng r ngễ ế ệ ầ ề ị ụ ề ố ộ ộ  ngày càng tăng. Nh ng vì ph  t n s  s n có b  gi i h n nên đ  đ t đư ổ ầ ố ẵ ị ớ ạ ể ạ ượ ốc t c đ  dộ ữ 

li u cao h n thì ch  còn cách nghiên c u và đ a ra nh ng k  thu t x  lý tín hi uệ ơ ỉ ứ ư ữ ỹ ậ ử ệ  

m i, hi u qu  h n.ớ ệ ả ơ

4. Nhi m v  nghiên c u:  ệ ụ ứ Nh ng nghiên c u g n đây v  lý thuy t thông tinữ ứ ầ ề ế  

đã cho th y r ng các kênh vô tuy n có dung lấ ằ ế ượng l n có th  đ t đớ ể ạ ược trong hệ 

th ng MIMO (ố multiple­input multiple­output). Kênh MIMO được xây d ng v i nhi uự ớ ề  anten ph n t    c  hầ ử ở ả ướng phát l n hẫ ướng thu. Mã không gian­th i gian (ờ space­time  coding) là m t t p h p các k  thu t s p x p tín hi u th c t  nh m đ t độ ậ ợ ỹ ậ ắ ế ệ ự ế ằ ạ ược m cụ  đích là ti n đ n g n gi i h n dung lế ế ầ ớ ạ ượng lý thuy t c a các kênh MIMO. N n t ngế ủ ề ả  

c a mã hóa không gian­th i gian đủ ờ ược đ t ra b i Tarokh, Seshadri và Calderbank vàoặ ở  năm 1998. s  k t h p gi a mã hóa không gian­th i gian và x  lý tín hi u MIMO đãự ế ợ ữ ờ ử ệ  

s m tr  thành m t ph m vi nghiên c u sôi n i nh t trong truy n thông vô tuy n.ớ ở ộ ạ ứ ổ ấ ề ế  Lúc này, nhi m v  chính c a nghiên c u là tri t nhi u t i máy thu.ệ ụ ủ ứ ệ ễ ạ

h  tệ ương quan gi a các tín hi u đữ ệ ược phát   c  2 mi n không gian và th i gian.ở ả ề ờ  

B ng phằ ương pháp này, ta s  đ t đẽ ạ ược đ ng th i đ  l i phân t p và đ  l i mã hóa,ồ ờ ộ ợ ậ ộ ợ  cũng có nghĩa là đ t đạ ược hi u qu  ph  t n cao. Các nghiên c u ban đ u t p trungệ ả ổ ầ ứ ầ ậ  vào vi c thi t k  m i quan h  ph  thu c không gian­th i gian   tín hi u phát v iệ ế ế ố ệ ụ ộ ờ ở ệ ớ  mong mu n đ t đố ạ ược đ  l i phân t p và đ  l i mã hóa cao. Nh ng g n đây, cácộ ợ ậ ộ ợ ư ầ  nghiên c u l i chuy n sang hứ ạ ể ướng tín hi u ch  đệ ỉ ược mã hóa trong mi n th i gian vàề ờ  

được phát b i nhi u anten đ c l p.ở ề ộ ậ

đã s  d ng trong thông tin di đ ng 3G đ  th y đử ụ ộ ể ấ ược nh ng  u đi m n i b t, tínhữ ư ể ổ ậ  

c p thi t c a quá trình hấ ế ủ ướng t i h  th ng thông tin di đ ng 4G, cho m t n n côngớ ệ ố ộ ộ ề  ngh  k  thu t phát tri n và đang ngày m t đi lên không ng ng.ệ ỹ ậ ể ộ ừ

­ Chương 1: S  phát tri n c a h  th ng thông tin di đ ng c a Vi tự ể ủ ệ ố ộ ủ ệ  Nam.

­ Chương 2: Mã hóa kênh trong thông tin di đ ngộ

­ Chương 3: Các phương pháp mã hóa kênh đ  xu t s  d ng trong 4G. ề ấ ử ụ

      Xin chân thành c m  n ! ả ơ

Ch ươ ng 1     S  PHÁT TRI N C A H  TH NG THÔNG TIN DI Đ NG Ự Ể Ủ Ệ Ố Ộ  

VI T NAM Ệ

1.1 Gi i thi u v  các h  th ng thông tin di đ ng ớ ệ ề ệ ố ộ

H  th ng thông tin di đ ng 1G hay còn g i là s  kh i đ u gi n đ n.ệ ố ộ ọ ự ở ầ ả ơ  1G là chữ 

vi t t t c a công ngh  đi n tho i không dây th  h  đ u tiên (1st Generation).ế ắ ủ ệ ệ ạ ế ệ ầ  Nó là 

h  th ng giao ti p thông tin qua k t n i tín hi u analog đệ ố ế ế ố ệ ược gi i thi u l n đ u tiênớ ệ ầ ầ  vào nh ng năm đ u th p niên 80. Nó s  d ng các ăng­ten thu phát sóng g n ngoài,ữ ầ ậ ử ụ ắ  

k t n i theo tín hi u analog t i các tr m thu phát sóng và nh n tín hi u x  lý tho iế ố ệ ớ ạ ậ ệ ử ạ  thông qua các module g n trong máy di đ ng.ắ ộ

M c dù là th  h  m ng di đ ng đ u tiên v i t n s  ch  t  150MHz nh ngặ ế ệ ạ ộ ầ ớ ầ ố ỉ ừ ư  

m ng 1G cũng phân ra khá nhi u chu n k t n i theo t ng phân vùng riêng trên thạ ề ẩ ế ố ừ ế 

gi i. M t trong nh ng công ngh  1G ph  bi n là NMT (Nordic Mobile Telephone)ớ ộ ữ ệ ổ ế  

đượ ử ục s  d ng   các nở ước B c Âu, Tây Âu và Nga. Cũng có m t s  công ngh  khácắ ộ ố ệ  

nh  AMPS (Advanced Mobile Phone Sytem – h  th ng đi n tho i di đ ng tiên ti n)ư ệ ố ệ ạ ộ ế  

đượ ử ục s  d ng   M  và Úc; TACS (Total Access Communication Sytem – h  th ngở ỹ ệ ố  giao ti p truy c p t ng h p) đế ậ ổ ợ ượ ử ục s  d ng   Anh, C­45   Tây Đ c, B  Đào Nha vàở ở ứ ồ  Nam Phi, Radiocom 2000   Pháp; và RTMI   Italia.ở ở

Là th  h  k t n i thông tin di đ ng mang tính c i cách cũng nh  khác hoàn toànế ệ ế ố ộ ả ư  

so v i th  h  đ u tiên. V i công ngh  GSM ,ớ ế ệ ầ ớ ệ  nó s  d ng các tín hi u k  thu t sử ụ ệ ỹ ậ ố thay cho tín hi u analog c a th  h  1G và đệ ủ ế ệ ược áp d ng l n đ u tiên t i Ph n Lanụ ầ ầ ạ ầ  

b i Radiolinja (hi n là nhà cung c p m ng con c a t p đoàn Elisa Oyj) trong nămở ệ ấ ạ ủ ậ  

1991. M ng 2G mang t i cho ngạ ớ ườ ử ụi s  d ng di đ ng 3 l i ích ti n b  trong su tộ ợ ế ộ ố  

m t th i gian dài: mã hoá d  li u theo d ng k  thu t s , ph m vi k t n i r ng h nộ ờ ữ ệ ạ ỹ ậ ố ạ ế ố ộ ơ  1G và đ c bi t là s  xu t hi n c a tin nh n d ng văn b n đ n gi n – SMS. Theoặ ệ ự ấ ệ ủ ắ ạ ả ơ ả  

đó, các tin hi u tho i khi đệ ạ ược thu nh n s  đu c mã hoá thành tín hi u k  thu t sậ ẽ ợ ệ ỹ ậ ố 

dưới nhi u d ng mã hi u (codecs), cho phép nhi u gói mã tho i đề ạ ệ ề ạ ượ ưc l u chuy nể  trên cùng m t băng thông, ti t ki m th i gian và chi phí. Song song đó, tín hi u kộ ế ệ ờ ệ ỹ thu t s  truy n nh n trong th  h  2G t o ra ngu n năng lậ ố ề ậ ế ệ ạ ồ ượng sóng nh  h n và sẹ ơ ử 

d ng các chip thu phát nh  h n, ti t ki m di n tích bên trong thi t b  h n.ụ ỏ ơ ế ệ ệ ế ị ơ

Nh ng công ngh  2G đữ ệ ược chia làm hai dòng chu n : TDMA (Time – Divisonẩ  Mutiple Access : Đa truy c p phân chia theo th i gian), và CDMA ( Code Divisonậ ờ  Multple Access : Đa truy c p phân chia theo mã), tùy thu c vào hình th c ghép kênhậ ộ ứ  

đượ ử ục s  d ng

Các chu n công ngh  ch  y u c a 2G bao g m:ẩ ệ ủ ế ủ ồ

­ GSM (thu c TDMA) có ngu n g c t  châu Âu, nh ng đã độ ồ ố ừ ư ượ ử ục s  d ng trên 

t t c  các qu c gia   6 l c đ a. Ngày nay, công ngh  GSM v n còn đấ ả ố ở ụ ị ệ ẫ ược s  d ngử ụ  

v i 80% đi n tho i di đ ng trên th  gi i.ớ ệ ạ ộ ế ớ

­ IS­95 còn được g i là aka cdmaOne (thu c CDMA, thọ ộ ường được g i ng nọ ắ  

g n là CDMA t i M ) đọ ạ ỹ ượ ử ục s  d ng ch  y u là châu M  và m t s  vùng   châu Á.ủ ế ỹ ộ ố ở  Ngày nay, nh ng thuê bao s  d ng chu n này chi m kho ng 17% trên toàn th  gi i.ữ ử ụ ẩ ế ả ế ớ  

Hi n t i,   các nệ ạ ở ước Mexico,  n Đ , Úc và Hàn Qu c có r t nhi u nhà cung c pẤ ộ ố ấ ề ấ  

m ng CDMA chuy n sang cung c p m ng GSM.ạ ể ấ ạ

­ PDC (thu c TDMA) là m ng t  nhân,ộ ạ ư  t i Japan.ạ

­ IS­136 aka D­AMPS (thu c TDMA thộ ường được g i t t là TDMA t i M )ọ ắ ạ ỹ  

đã t ng là m ng l n nh t trên th  trừ ạ ớ ấ ị ường M  nay đã chuy n sang GSM.ỹ ể

­ iDEN (n n t ng TDMA) s  d ng b i Nextel t i Hoa K  và Telus Mobilityề ả ử ụ ở ạ ỳ  

t i Canada.ạ

 công ngh  2G tín hi u kĩ thu t s  đ c s  d ng đ  trao đ i gi a đi n tho i

và các tháp phát sóng, làm tăng hi u qu  trên 2 phệ ả ương di n chính :ệ

­ Th  nh t, d  li u s  c a gi ng nói có th  đứ ấ ữ ệ ố ủ ọ ể ược nén và ghép kênh hi u quệ ả 

h n so v i mã hóa Analog nh  s  d ng nhi u hình th c mã hóa, cho phép nhi uơ ớ ờ ử ụ ề ứ ề  

cu c g i cùng độ ọ ược mã hóa trên m t d i băng t n.ộ ả ầ

­ Th  hai, h  th ng kĩ thu t s  đứ ệ ố ậ ố ược thi t k  gi m b t năng lế ế ả ớ ượng sóng radio phát t  đi n tho i. Nh  v y, có th  thi t k  đi n tho i 2G nh  g n h n; đ ng th iừ ệ ạ ờ ậ ể ế ế ệ ạ ỏ ọ ơ ồ ờ  

gi m chi phí đ u t  nh ng tháp phát sóng.ả ầ ư ữ

H n n a, m ng 2G tr  nên ph  bi n cũng do công ngh  này có th  tri n khaiơ ữ ạ ở ổ ế ệ ể ể  

m t s  d ch v  d  li u nh  Email và SMS. Đ ng th i, m c đ  b o m t cá nhânộ ố ị ụ ữ ệ ư ồ ờ ứ ộ ả ậ  cũng cao h n so v i 1G.ơ ớ

Tuy nhiên, h  th ng m ng 2G cũng có nh ng nhệ ố ạ ữ ược đi m, ví d ,   nh ng n iể ụ ở ữ ơ  dân c  th a th t, sóng kĩ thu t s  y u có th  không t i đư ư ớ ậ ố ế ể ớ ược các tháp phát sóng. T iạ  

nh ng đ a đi m nh  v y, ch t lữ ị ể ư ậ ấ ượng truy n sóng cũng nh  ch t lề ư ấ ượng cu c g i sộ ọ ẽ 

b  gi m đáng k ị ả ể

2,5G chính là bước đ m gi a 2G v i 3G trong công ngh  đi n tho i không dây.ệ ữ ớ ệ ệ ạ  

Ch  s  2.5G chính là bi u tữ ố ể ượng cho vi c m ng 2G đệ ạ ược trang b  h  th ng chuy nị ệ ố ể  

m ch gói bên c nh h  th ng chuy n m ch theo kênh truy n th ng. Nó không đạ ạ ệ ố ể ạ ề ố ượ  c

đ nh nghĩa chính th c b i b t k  nhà m ng hay t  ch c nào và ch  mang m c đíchị ứ ở ấ ỳ ạ ổ ứ ỉ ụ  duy nh t là ti p th  công ngh  m i theo m ng 2G.ấ ế ị ệ ớ ạ

1.1.3.2 Đ c tính c a m ng  ặ ủ ạ

M ng 2.5G cung c p m t s  l i ích tạ ấ ộ ố ợ ương t  m ng 3G và có th  dùng c  sự ạ ể ơ ở 

h  t ng có s n c a các nhà m ng 2G trong các m ng GSM và CDMA. Và ti n bạ ầ ẵ ủ ạ ạ ế ộ duy nh t chính là GPRS ­ công ngh  k t n i tr c tuy n, l u chuy n d  li u đấ ệ ế ố ự ế ư ể ữ ệ ượ  cdùng b i các nhà cung c p d ch v  vi n thông GSM. Bên c nh đó, m t vài giao th c,ở ấ ị ụ ễ ạ ộ ứ  

m t công ngh  di đ ng độ ệ ộ ược nâng c p t  GPRS ­ cho phép truy n d  li u v i t cấ ừ ề ự ệ ớ ố  

đ  có th  lên đ n 384 kbit/s dành cho ngộ ể ế ười dùng c  đ nh ho c di chuy n ch m,ố ị ặ ể ậ  144kbit/s cho người dùng di chuy n v i t c đ  cao. Trên để ớ ố ộ ường ti n đ n 3G, EDGEế ế  

được bi t đ n nh  là công ngh  2.75G. Th c t  bên c nh đi u ch  GMSK, EDGEế ế ư ệ ự ế ạ ề ế  dùng phương th c đi u ch  8­PSK đ  tăng t c đ  d  li u truy n. Chính vì th , đứ ề ế ể ố ộ ữ ệ ề ế ể tri n khai EDGE, các nhà cung c p m ng ph i thay đ i tr m phát sóng BTS cũngể ấ ạ ả ổ ạ  

nh  là thi t b  di đ ng so v i m ng GPRS.ư ế ị ộ ớ ạ

Là th  h  truy n thông di đ ng th  ba, tiên ti n h n h n các th  h  trế ệ ề ộ ứ ế ơ ẳ ế ệ ước đó. 

Nó cho phép người dùng di đ ng truy n t i c  d  li u tho i và d  li u ngoài tho iộ ề ả ả ữ ệ ạ ữ ệ ạ  (t i d  li u, g i email, tin nh n nhanh, hình  nh, âm thanh, video clips ).ả ữ ệ ử ắ ả  ,…). Hệ 

th ng 3G yêu c u m t m ng truy c p radio hoàn toàn khác so v i h  th ng 2G hi nố ầ ộ ạ ậ ớ ệ ố ệ  

nay. Trong các d ch v  c a 3G, cu c g i video thị ụ ủ ộ ọ ường được mô t  nh  m t d ch vả ư ộ ị ụ 

tr ng tâm c a s  phát tri n.ọ ủ ự ể

Công ngh  3G cũng đệ ược nh c đ n nh  là m t chu n IMT­2000 c a T  ch cắ ế ư ộ ẩ ủ ổ ứ  

Vi n thông Th  gi i (ITU). Ban đ u 3G đễ ế ớ ầ ược d  ki n là m t chu n th ng nh t trênự ế ộ ẩ ố ấ  

th  gi i, nh ng trên th c t , th  gi i 3G đã b  chia thành 4 ph n riêng bi t:ế ớ ư ự ế ế ớ ị ầ ệ

­ UMTS (W­CDMA)

* UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), d a trên công nghự ệ truy c p vô tuy n W­CDMA, là gi i pháp nói chung thích h p v i các nhà khai thácậ ế ả ợ ớ  

d ch v  di đ ng (Mobile network operator) s  d ng GSM, t p trung ch  y u   châuị ụ ộ ử ụ ậ ủ ế ở  

Âu và m t ph n châu Á (trong đó có Vi t Nam). UMTS độ ầ ệ ược tiêu chu n hóa b i tẩ ở ổ 

ch c 3GPP, cũng là t  ch c ch u trách nhi m đ nh nghĩa chu n cho GSM, GPRS vàứ ổ ứ ị ệ ị ẩ  EDGE

* FOMA, th c hi n b i công ty vi n thông NTT DoCoMo Nh t B n nămự ệ ở ễ ậ ả  

2001, được coi nh  là m t d ch v  thư ộ ị ụ ương m i 3G đ u tiên. Tuy là d a trên côngạ ầ ự  ngh  W­CDMA, nh ng công ngh  này v n không tệ ư ệ ẫ ương thích v i UMTS (m c dùớ ặ  

có các bước ti p hi n th i đ  thay đ i l i tình th  này).ế ệ ờ ể ổ ạ ế

­ CDMA 2000

  * Là th  h  k  ti p c a các chu n 2G CDMA và IS­95. Các đ  xu t c aế ệ ế ế ủ ẩ ề ấ ủ  CDMA2000 được đ a ra bàn th o và áp d ng bên ngoài khuôn kh  GSM t i M ,ư ả ụ ổ ạ ỹ  

Nh t B n và Hàn Qu c. CDMA2000 đậ ả ố ược qu n lý b i 3GPP2 – m t t  ch c đ cả ở ộ ổ ứ ộ  

l p v i 3GPP. Và đã có nhi u công ngh  truy n thông khác nhau đậ ớ ề ệ ề ược s  d ngử ụ  trong CDMA2000 bao g m 1xRTT, CDMA2000­1xEV­DO và 1xEV­DV.ồ

     * CDMA 2000 cung c p t c đ  d  liêu t  144 kbit/s t i trên 3 Mbit/s. Chu nấ ố ộ ữ ừ ớ ẩ  này đã được ch p nh n b i ITU.ấ ậ ở

     * Người ta cho r ng s  ra đ i thành công nh t c a m ng CDMA­2000 là t iằ ự ờ ấ ủ ạ ạ  KDDI c a Nh n B n, dủ ậ ả ưới thương hi u AU v i h n 20 tri u thuê bao 3G. K  tệ ớ ơ ệ ể ừ năm 2003, KDDI đã nâng c p t  m ng CDMA2000­1x lên m ng CDMA2000­1xEV­ấ ừ ạ ạ

DO v i t c đ  d  li u t i 2.4 Mbit/s. Năm 2006, AU nâng c p m ng lên t c đ  3.6ớ ố ộ ữ ệ ớ ấ ạ ố ộ  Mbit/s. SK Telecom c a Hàn Qu c đã đ a ra d ch v  CDMA2000­1x đ u tiên nămủ ố ư ị ụ ầ  

Trong s  các d ch v  c a 3G, đi n tho i video thố ị ụ ủ ệ ạ ường được miêu t  nh  là láả ư  

c  đ u. Giá t n s  cho công ngh  3G r t đ t t i nhi u nờ ầ ầ ố ệ ấ ắ ạ ề ước, n i mà các cu c bánơ ộ  

đ u giá t n s  mang l i hàng t  Euro cho các chính ph  B i vì chi phí cho b nầ ầ ố ạ ỷ ủ ở ả  quy n v  các t n s  ph i trang tr i trong nhi u năm trề ề ầ ố ả ả ề ước khi các thu nh p t  m ngậ ừ ạ  3G đem l i, nên m t kh i lạ ộ ố ượng v n đ u t  kh ng l  là c n thi t đ  xây d ngố ầ ư ổ ồ ầ ế ể ự  

m ng 3G. Nhi u nhà cung c p d ch v  vi n thông đã r i vào khó khăn v  tài chínhạ ề ấ ị ụ ễ ơ ề  

và đi u này đã làm ch m tr  vi c tri n khai m ng 3G t i nhi u nề ậ ễ ệ ể ạ ạ ề ước ngo i trạ ừ 

Nh t B n và Hàn Qu c, n i yêu c u v  b n quy n t n s  đậ ả ố ơ ầ ề ả ề ầ ố ược b  qua do phátỏ  tri n h  tâng c  s  IT qu c gia để ạ ơ ở ố ược đ t lên làm v n đ   u tiên nh t. Và cũng chínhặ ấ ề ư ấ  

Nh t B n là nậ ả ước đ u tiên đ a 3G vào khai thác thầ ư ương m i m t cách r ng rãi, tiênạ ộ ộ  phong b i nhà m ng NTT DoCoMo. Tính đ n năm 2005, kho ng 40% các thuê baoở ạ ế ả  

t i Nh t B n là thuê bao 3G, và m ng 2G đang d n d n đi vào lãng quên trong ti mạ ậ ả ạ ầ ầ ề  

th c công ngh  t i Nh t B n.ứ ệ ạ ậ ả

1.2 Công ngh  thông tin di đ ng tệ ộ ương lai

4G là công   ngh  đa phệ ương ti n di đ ng c a tệ ộ ủ ương lai. Đây là công nghệ truy n thông không dây th  h  th  4, cho phép truy n t i d  li u v i t c đ  t i đaề ế ệ ứ ề ả ữ ệ ớ ố ộ ố  trong đi u ki n lý tề ệ ưởng t i 1­1,5 GB/s. NTT Docomo xem 4G nh  s  m  r ng c aớ ư ự ở ộ ủ  

m ng thông tin di đ ng t  bào 3G. Các nghiên c u đ u tiên c a NTT DoCoMo choạ ộ ế ứ ầ ủ  

bi t, đi n tho i 4G có th  nh n d  li u v i t c đ  100 Mbit/s khi di chuy n và t i 1ế ệ ạ ể ậ ữ ệ ớ ố ộ ể ớ  Gbit/s khi đ ng yên, cũng nh  cho phép ngứ ư ườ ử ụi s  d ng có th  t i và truy n lên cácể ả ề  hình  nh, video clips ch t lả ấ ượng cao. M ng đi n tho i 3G hi n t i c a DoCoMo cóạ ệ ạ ệ ạ ủ  

t c đ  t i là 384 Kbit/s và truy n d  li u lên v i t c đ  129 Kbit/s. NTT DoCoMoố ộ ả ề ữ ệ ớ ố ộ  cũng hy v ng trong vòng 2010 ­ 2012 s  có th  đ a m ng 4G vào kinh doanh. .Quanọ ẽ ể ư ạ  

đi m này để ược xem nh  là m t “quan đi m tuy n tính”, trong đó m ng 4G s  cóư ộ ể ế ạ ẽ  

c u trúc t  bào đấ ế ược c i ti n đ  cung  ng t c đ  lên trên 100 MB/s. V i cách nhìnả ế ể ứ ố ộ ớ  

c a h  th ng IMT­2000 m  r ng. Các m c tiêu v  t c đ  d  li u cho th y s  ti nủ ệ ố ở ộ ụ ề ố ộ ữ ệ ấ ự ế  

b  trong công ngh  và các giá tr  này độ ệ ị ược mong đ i s  đ t đợ ẽ ạ ược b i ti n đ  c aở ế ộ ủ  công ngh  trong kho ng th i gian nghiên c u và phát tri n kh  năng m i c a các hệ ả ờ ứ ể ả ớ ủ ệ 

th ng IMT­2000 m  r ng.ố ở ộ

Cùng v i s  phát tri n trong tớ ự ể ương lai c a IMT­2000 và các h  th ng IMT­ủ ệ ố

2000 m  r ng. S  có m t m i quan h  ngày càng tăng gi a vi c truy nh p vô tuy nở ộ ẽ ộ ố ệ ữ ệ ậ ế  

và các h  th ng thông tin liên l c, ví d  nh  m ng WPAN, LAN, qu ng bá s  vàệ ố ạ ụ ư ạ ả ố  truy nh p không dây c  đ nh. D a vào các yêu c u v  d ch  v  đã đậ ố ị ự ầ ề ị ụ ược v ch ra, dạ ự tính l u lư ượng và công ngh  truy nh p vô tuy n, ITU­R làm vi c trên c u trúc hệ ậ ế ệ ấ ệ 

th ng ti m năng, tố ề ương  ng  t  hình 1.1 đ n hình 1.3. Trong trứ ừ ế ường  h p  này, tínhợ  

l u đ ng ch m s  đư ộ ậ ẽ ược tính b ng t c đ  đi b  (   3km/h), tính l u đ ng trung bìnhằ ố ộ ộ ≈ ư ộ  

tương  ng v i t c đ  xe ôtô trong thành ph  (  50­60km/h), l u đ ng nhanh tứ ớ ố ộ ố ≈ ư ộ ươ  ng

ng v i t c đ  trên đ ng cao t c ho c xe l a t c đ  cao (   60km/h đ n 250km/h≈

ho c h n n a). ặ ơ ữ

Đ  l u đ ng v  c  b n cũng liên quan đ n kích thộ ư ộ ề ơ ả ế ước cell trong h  th ng t  bào,ệ ố ế  cũng nh  kh  năng c a h  th ng. Nói chung, kích thư ả ủ ệ ố ước cell trong m t h  th ng tộ ệ ố ế bào ph i l n h n m t đ  l u đ ng cao nào đó đ  gi m t i chuy n giao trong m ng.ả ớ ơ ộ ộ ư ộ ể ả ả ể ạ

Hình 1.1  Năng l c c a các h  th ng  3G m  r ng ự ủ ệ ố ở ộ

Hình 1.2  M ng t ạ ươ ng lai th ng nh t, bao g m nhi u  h  th ng  truy nh p đan xen ố ấ ồ ề ệ ố ậ  

nhau

T  vi n c nh c a ngày hôm nay, ITU­R s  b t  đ u chu n hóa h  th ng, v iừ ễ ả ủ ẽ ắ ầ ẩ ệ ố ớ  các băng t n đã đầ ược xác đ nh và bị ước đ u tri n khai các h  th ng IMT­2000 mầ ể ệ ố ở 

r ng sau năm 2010. H  th ng truy nh p tộ ệ ố ậ ương lai s  bao g m nh ng công ngh  truyẽ ồ ữ ệ  

nh p m  r ng và s n có. Ngoài ra, các công ngh  truy nh p vô tuy n m i s  đ tậ ở ộ ẵ ệ ậ ế ớ ẽ ạ  

đượ ốc t c đ    d  li u cao cho truy nh p không dây có tính l u đ ng th p và choộ ữ ệ ậ ư ộ ấ  

trường h p t  bào v i tính l u đ ng cao. Yêu  c u t c đ  d  li u cho trợ ế ớ ư ộ ầ ố ộ ữ ệ ường h p tợ ế bào là m t  thách th c l n c a vi n c nh công ngh  cùng v i ph  t n tộ ứ ớ ủ ễ ả ệ ớ ổ ầ ương lai sẽ 

đượ ử ục s  d ng

Vi c ti n đ n h  th ng thông tin di đ ng 4G đệ ế ế ệ ố ộ ược đ t ra đ  gi i quy t cácặ ể ả ế  

v n đ  v n còn t n t i   h  th ng 3G và cũng đ  cung c p kh  năng đáp  ng r ngấ ề ẫ ồ ạ ở ệ ố ể ấ ả ứ ộ  cho các d ch v  m i, t  tho i ch t lị ụ ớ ừ ạ ấ ượng cao đ n truy n hình đ  phân gi i cao, choế ề ộ ả  

đ n các kênh vô tuy n t c đ  d  li u cao. Thu t ng  4G đế ế ố ộ ữ ệ ậ ữ ượ ử ục s  d ng v i m t ýớ ộ  

nghĩa r ng bao g m các lo i khác nhau c a h  th ng truy n thông truy nh p vôộ ồ ạ ủ ệ ố ề ậ  tuy n băng r ng, không ch  riêng h  th ng đi n tho i t  bào. M t trong các thu tế ộ ỉ ệ ố ệ ạ ế ộ ậ  

ng  cũng đữ ược dùng đ  miêu t  4G đó là MAGIC – đa truy n thông di đ ng (Mobileể ả ề ộ  multimedia), m i lúc m i n i (Anytime anywhere), h  tr  l u đ ng toàn c u (Globalọ ọ ơ ỗ ợ ư ộ ầ  mobility support), gi i pháp vô tuy n tích h p (Integrated  wireless solution), và d chả ế ợ ị  

v  thuê bao cá nhân (Customized personal service). H  th ng 4G không ch  s  h  trụ ệ ố ỉ ẽ ỗ ợ các d ch v  di đ ng th  h  sau mà còn h  tr  cho các m ng vô tuy n c  đ nh.ị ụ ộ ế ệ ỗ ợ ạ ế ố ị

T  trừ ước đ n nay, l u lế ư ượng trên m ng thông tin di đ ng v n ch  y u là l uạ ộ ẫ ủ ế ư  

lượng tho i. H  th ng th  h  2G, h  th ng t  bào s  cá nhân PDC (Personal Digitalạ ệ ố ế ệ ệ ố ế ố  Cellular) đã gi i thi u các d ch v  I­mode. Nh ng d ch v  đang đớ ệ ị ụ ữ ị ụ ược ph  bi n hi nổ ế ệ  nay nh : truy c p Internet, thư ậ ương m i đi n t , e­mail. Nh ng d ch v  này ch  y uạ ệ ử ữ ị ụ ủ ế  

là thông tin d  li u d a trên văn b n qua m ng t  bào. H  th ng IMT­2000 đ  xu tữ ệ ự ả ạ ế ệ ố ề ấ  

nh ng d ch v  t c đ  cao t  64 đ n 384 kbit/s, và t  l  l u lữ ị ụ ố ộ ừ ế ỷ ệ ư ượng s  li u trên tho iố ệ ạ  tăng lên. Tuy nhiên, s  phát tri n m nh c a các d ch v  băng r ng nh  ADSLự ể ạ ủ ị ụ ộ ư  (Asymmetric Digital Subscriber Line), các h  th ng truy nh p cáp quang, các m ngệ ố ậ ạ  LAN c  quan, gia đình đã làm tăng nhu c u s  d ng các d ch v  tơ ầ ử ụ ị ụ ương đ ng c aồ ủ  

m ng thông tin di đ ng.ạ ộ

Khi các d ch v  băng r ng phát tri n, các thuê bao có th  trao đ i r t nhi u lo iị ụ ộ ể ể ổ ấ ề ạ  thông tin v i nhau, tuy nhiên h  l i không s n s ng tr  m t chi phí quá cao choớ ọ ạ ẵ ả ả ộ  

lượng thông tin trao đ i quá nhi u nh  v y. Vì v y c n ph i gi m giá cổ ề ư ậ ậ ầ ả ả ướ ủc c a các 

d ch v  xu ng b ng ho c th p h n giá cị ụ ố ằ ặ ấ ơ ước c a các d ch v  hi n t i. H  th ngủ ị ụ ệ ạ ệ ố  IMT­2000 đã gi m m c cả ứ ước tính theo bít và đ a ra các m c giá tư ứ ương đ i th p,ố ấ  

nh ng h  th ng 4G đòi h i m t kênh băng thông r ng v i m c giá th m chí th pư ệ ố ỏ ộ ộ ớ ứ ậ ấ  

và khách hàng s  không mua các thi t b  đ u cu i m i n u h  b  gi i h n vùng phẽ ế ị ầ ố ớ ế ọ ị ớ ạ ủ sóng

1.2.4.4  D ch v  đa d ng và d  s  d ng ị ụ ạ ễ ử ụ

Đ i tố ượng s  d ng thông tin di đ ng r t đa d ng và r t khác nhau. Trongử ụ ộ ấ ạ ấ  

tương lai, chúng ta hy v ng có th  nâng cao ph m ch t và ch c năng h  th ng đ  cóọ ể ẩ ấ ứ ệ ố ể  

th  cung c p nhi u lo i hình d ch v , không ch  là các d ch v  tho i truy n th ngể ấ ề ạ ị ụ ỉ ị ụ ạ ề ố  

mà còn truy n các thông tin liên quan đ n t t c  năm giác quan c a con ngề ế ấ ả ủ ười. Và thuê bao ph i d  dàng s  d ng các d ch v  này (d  dàng cài đ t, d  dàng k t n i,ả ễ ử ụ ị ụ ễ ặ ễ ế ố  

…)

1.2.4.5  T c đ  truy n d n ố ộ ề ẫ

Đ i tố ượng s  d ng thông tin di đ ng r t đa d ng và r t khác nhau. Trongử ụ ộ ấ ạ ấ  

tương lai, chúng ta hy v ng có th  nâng cao ph m ch t và ch c năng h  th ng đ  cóọ ể ẩ ấ ứ ệ ố ể  

th  cung c p nhi u lo i hình d ch v , không ch  là các d ch v  tho i truy n th ngể ấ ề ạ ị ụ ỉ ị ụ ạ ề ố  

mà còn truy n các thông tin liên quan đ n t t c  năm giác quan c a con ngề ế ấ ả ủ ười. Và thuê bao ph i d  dàng s  d ng các d ch v  này (d  dàng cài đ t, d  dàng k t n i,ả ễ ử ụ ị ụ ễ ặ ễ ế ố  

…)

M c tiêu thi t k  h  th ng đ  đáp nh ng yêu c u trên đây. Coi thông tin dụ ế ế ệ ố ể ữ ầ ữ 

li u và video là d ch v  chính, h  th ng 4G ph i cung c p t c đ  truy n d n caoệ ị ụ ệ ố ả ấ ố ộ ề ẫ  

h n v i dung lơ ớ ượng l n h n (c  v  s  lớ ơ ả ề ố ượng thuê bao là l u lư ượng) IMT­2000

Hi n nay, coi t c đ  chính là ch t lệ ố ộ ấ ượng truy n d n, m ng LAN đ t đề ẫ ạ ạ ượ ố  c t c

đ  t  10 đ n 100 Mbit/s, và t c đ  c a m ng ADSL cũng đ t độ ừ ế ố ộ ủ ạ ạ ược 2­3 Mbit/s. M cụ  tiêu thi t k  h  th ng thông tin di đ ng là đ t t c đ  x p x  100 Mbit/s đ i v i môiế ế ệ ố ộ ạ ố ộ ấ ỉ ố ớ  

trường ngoài tr i và c  Gbit/s v i môi trờ ỡ ớ ường trong nhà. S  không có ch  cho m ngẽ ỗ ạ  thông tin di đ ng th  h  m i n u không có t c đ  l n h n ít nh t 10 l n t c độ ế ệ ớ ế ố ộ ớ ơ ấ ầ ố ộ 

hi n t i c a IMT­2000. Đ  đ m thông tin th i gian th c gi a các thi t b  đ u cu iệ ạ ủ ể ả ờ ự ữ ế ị ầ ố  

v i nhau thì h  th ng m i c n ph i gi m th i gian tr  truy n d n xu ng dớ ệ ố ớ ầ ả ả ờ ễ ề ẫ ố ưới 50 

ms. Gi  s  r ng các d ch v  trong tả ử ằ ị ụ ương lai s  d a trên truy n d n IP (Internetẽ ự ề ẫ  Protocol), hi u qu  truy n d n gói IP qua m ng vô tuy n cũng c n ph i tính đ n.ệ ả ề ẫ ạ ế ầ ả ế  

H  th ng m i bên c nh vi c nâng cao dung lệ ố ớ ạ ệ ượng truy n d n ph i đ m b o đễ ẫ ả ả ả ượ  c

vi c gi m chi phí. Chi phí tính trên 1 bít truy n d n ph i gi m xu ng b ng 1/10ệ ả ề ẫ ả ả ố ằ  

ho c 1/100 m c chi phí hi n t i b ng cách gi m chi phí thi t b  h  t ng, chi phíặ ứ ệ ạ ằ ả ế ị ạ ầ  

ho t đ ng và chi phí xây d ng. M c tiêu thi t k  đạ ộ ự ụ ế ế ược đ  c p trên đây t p trungề ậ ậ  vào nh ng d ch v  có ph m ch t t t h n các d ch v  hi n t i, và d  dàng s  d ng.ữ ị ụ ẩ ấ ố ơ ị ụ ệ ạ ễ ử ụ  

Đi u mà nh ng nhà đi tiên phong trong th  trề ữ ị ường d ch v  4G c n ph i l u ý là khị ụ ầ ả ư ả năng tích h p h  th ng LAN không dây trong nhà v i h  th ng h u tuy n và th cợ ệ ố ớ ệ ố ữ ế ự  

hi n tri n khai các d ch v  m i trong th i gian ng n.ệ ể ị ụ ớ ờ ắ

V n đ  k  thu t c n thi t đ i v i m ng thông tin di đ ng th  h  4G đ  đápấ ề ỹ ậ ầ ế ố ớ ạ ộ ế ệ ể  

ng nh ng yêu c u đ c nêu ra   ph n trên đ c trình bày trên hình 1.7

IMT­2000 đã tri n khai đa truy nh p theo mã băng r ng WCDMA (Widebandể ậ ộ  Code Division Multiple Access) và đ t đạ ượ ốc t c đ  2Mbit/s v i băng t n có đ  r ngộ ớ ầ ộ ộ  

5 MHz. Ngày nay, vi c phát tri n k  thu t đi u ch  và gi i đi u ch  thích nghi đaệ ể ỹ ậ ề ế ả ề ế  

l p cho phép t c đ  truy n d n đ t x p x  10 Mbit/s v i cùng m t băng t n sớ ố ộ ề ẫ ạ ấ ỉ ớ ộ ầ ử 

d ng. Đ  đ t đụ ể ạ ượ ốc t c đ  truy n d n t  100 Mbit/s đ n 1 Gbit/s, chúng ta c n ph iộ ề ẫ ừ ế ầ ả  

s  d ng băng t n l n h n và các h  th ng truy n d n m i phù h p v i truy n d nử ụ ầ ớ ơ ệ ố ề ẫ ớ ợ ớ ề ẫ  

t c đ  cao.ố ộ

Đ i v i thông tin d  li u, chúng ta s  c n h  th ng truy nh p vô tuy n có thố ớ ữ ệ ẽ ầ ệ ố ậ ế ể truy n d n gói tin hi u qu  T m quan tr ng c a vi c ph  sóng trong nhà đã thúcề ẫ ệ ả ầ ọ ủ ệ ủ