Giáo trình lộ trình phát triển thông tin di động 3g lên 4g

Khới nguồn từ dịch vụ thoại đắi tiền phục vụ một số ít người di chuyến, đến nay với sự ứng dụng ngày càng rộng rãi các thiết bị thông tin di động thế hệ ba, thông tin di động có thé cung

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ Bưu CHÍNH VIỄN t h ô n g

TS NGUYỄN PHẠM ANH DŨNG

GIÁO TRÌNH

LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN TÌIÔNG TIN DI ĐỘNG

n h Ầ x u ấ t b ả n t h ô n g t in v à t r u y ề n t h ô n g

LỜI NÓI ĐẦU

I hòng tin di động là ngành cônu nghiệp viền thông phát triến nhanh nhất với con số thuê bao dã dại đến 3.8 ty tính đến cuối năm 2008 Khới nguồn từ dịch vụ thoại đắi tiền phục vụ một số ít người di chuyến, đến nay với sự ứng dụng ngày càng rộng rãi các thiết bị thông tin di động thế

hệ ba, thông tin di động có thé cung cấp nhiều loại hình dịch vụ đòi hói lôc độ sô liệu cao kê cả các chức năng camera MP3 và PDA Với các dịch vụ đòi hòi tốc độ cao ngày càng trư ncMi phô bién thi nhu cầu về 3G cũng nhu phát triền nó 1C‘I1 4Ci đang càng trơ nên cấp thiết Đe phục vụ nhu cầu học tập của sinh \iên Học viện Công nghệ Buxi chính Viễn thông phối hợp với Nhà xuất bán Thông tin và Truyền thông xuất bán

‘'Giảo trình Lộ trình phát triển tttông tin di động 3G lên 4G " do

TS Nguyễn F^hạm Anh Dùng biên soạn

3G là thuật ngữ dùng đê chi các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (Third Generation) Mạng 3G (Third-generation technology) là thế

hệ thử ba cùa chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền cá dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tái dữ liệu, gứi email tin nhấn nhanh, hình ánh ) 3G cung cấp ca hai hệ thống là chuyến mạch gói và chuyến mạch kênh Hệ thống 3G yêu cầu mội mạiig truy cập vô tuyến hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay Diêm mạnh cua công nghệ này so với công nghệ 2G và 2.5G là cho phép truyền, nhận các dữ liệu, âm ihanh, hinh ánh chất lượng cao cho cá thuê bao cố định và thuê bao đang di chuyển ở các tốc độ khác nhau Vứi công nghệ 3G, các nhá cung cấp cỏ thể mang đến cho khách hàng các dịch vụ đa phương tiện, như âm nhạc chất lượng cao; hình ảnh video chất luợng và truyền hình số; Các dịch vụ định vị toàn cầu (GPS); E-mail; video strcaming; íligh-ends games;

Do khuôn khổ có hạn, giáo trình sẽ chi tập trung trình bày hai công nghệ: đó là HSPA (sự phát triền tăng cường của WCDMA) và 3GPP LTE Có thề coi công nghệ HSPA và sự phát trien tiếp theo cùa nó là hậu 3G còn công nghệ LTE là tiền 4G Đây là các công nghệ dự kiến sẽ rất phát triến trong những thập niên tới Giáo trình được xây dựng trên cơ sở sinh viên đã học môn "Da iruy nhập YÔ luyén và lý thuyết trai phô".

Vì dây lá giáo irinh cho môn chu\ên dè dòi hoi sinh viên phai tụ dọc liên giáo trinh dược biên soạn chi tièt \ ới kêt càu liựp lý dô sinh \ iên có thê lự' học, Mồi chuang dõu có phần yioi ihiệii chunu có phằn lônii kél

\ à các càu hdi

Giáo irinh bao gồm 16 chương Clurang dầu giứi Ihiộu lông quan \ è các hệ thông phát triên cua 3(ì \ à lộ trinh phát triên lòn 4G Chirưng 2 dề cập đến các vắn dề liên quan dén triivền dẫn \ ô tuyến băng rộnu Chưong

3 nghiên cứu các còng nghệ đa iruy nhập ()Ỉ'DMA và SC-FDMA ứng dụnu cho L TH Chương 4 trình bày một trong các kỹ thuật quan Irọng cua 3 0 phái triên và 4G là da anten Chương 5 trinh bày một so kỹ tlniật then chốt cua 3G phát triên và 4Cì lá: thích ứng dường iruyền lập hiêu phụ thuộc kênh và ỈIARQ (pliát lại lai uhép) Chiurng 6 và chương 7 trinh bày nmiyên lý cua nSDPA \'à HSUPA Chirơnu 8 dè cập dèn các

\ân dê quản lý tài Iigu>ên vô tuyên cua HSPA c hương 9 Irinh bàv dịch

vụ VolP trong HSPA Chươnu IU trinh bày một số dịch vụ tiên liéii cua lỉSPA là MBMS - dịch \ỊI quanu bá, da phương da phucrng tiện và CPC - kếi nối gỏi liên tục Chươnu 11 trình bày các mục tiêu 1/rii Chương 12 trinh báv các vấii đề chuiig cúa truy nhập vò tuvến LTH và kiên trúc giao diện vò tuyến LTH Chưưng 13 và 14 Irinh bày lớp vật lý

và các ihu tục truy nhập L'1'H Chương 15 trình ba> pliúl iriên kién trúc hệ thống I/rE/SAH Chương 16, trình bày mô phónu đánh giá liiệu năng HSPA LTE và tính loán quỹ dirừng ti iiyèii

Ngoài ra phần Phụ lục cua giáo trinh, trinh bày các yêu câu dôi với phần vô tuyến cua máv dầu cuối ÍỈSPA và có thêm phần Thuí)! nỊiĩữ vicl

lăr Tài liệu iham khao đê bạn đọc tiện tra cứu.

Giáo Irinh có thê là tài liệu tham kliao cho sinh víc*n các trường dại học các chuyên uia các cán bộ quán Iv và kỹ thuíỊl trong lĩnh vỊrc thông tin di động Mặc dù dã có nhiều cố gắng, song quá trình biên soạn sẽ khó tránh khoi ihiéu SÓI ỉ lục viện rất mong nhộn dược ý kién uỏp ý cua các bạn dồng nuhiệp và bạn dọc uần \a

Xin irân irọníỉ cam on'

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ B ư u CHÍNH VIÉN THÔNG

MỤC LỤC

L('ri nói đầu 5

Chương 1 Tổng quan kế hoạch nghiên cửu phát triển 3G, LTE trong 3GPP và lộ trình tiến lên 4 G 13

1.1 Mờ đ ầ u 14

1.2 Quá trình tiêu chuấn hóa WCDMA/HSPA trong 3 G P P 14

1.3 Kế hoạch nghiên cứu phát triển LTE 24

1.4 IMT-ADVANCED và lộ trinh tiến lên 4 G 27

1.5 Tổng quan truy nhập gói tổc độ cao (HSPA) 30

1.6 Tổng quan L T E 33

1.7 Kiến trúc mô hình LTE 42

1.8 Tồng k ế t 45

1.9 Câu h o i 46

Chương 2 Truyền dẫn tốc độ số liệu cao trong thông tin không dây băng r ộ n g 47

2.1 Các hạn chế cơ bản đối với truyền dẫn tốc độ số liệu c a o 48

2.2 Truyền dẫn tốc độ số liệu cao trong băng thông hạn chế và điều chế bạc cao 54

2.3 Ánh hưởng của môi trường truyền sóng lên truyền dẫn không dày băng rộng 59

2.4 Cân bàng chống phađinh chọn lọc tần số 65

2.5 Truyền dẫn đa sóng mang cho không dây bãng rộng 72

2.6 Tồng k ế t 77

2.7 Câu h ó i 78

Chương 3 OFDMA và SC-FDMA của LTE 79

3.1 Mở đ ầ u 80

3.2 Tóm tắt nguyên lý OFDM 81

3.3 ư ớ c tính kênh và các ký hiệu tham khảo 91

3.4 Mã hóa kênh và phân tập tẩn sổ trong truyền dẫn O F D M 93

3.5 Lựa chọn các thông số OFDM cơ s ở 95

3.6 Ảnh hưởng của thay đổi mức công suất tức th ờ i 98

3.7 Sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập 99

3.8 Phát quảng bá và đa phương trong nhiều ô và OFDM 102

3.9 Nguyên lý truyền dẫn DFTS-OFDM 105

3.10 Tổng quan SC-PDMA 114

3.11 Sắp xếp sóng mang con SC-PDMA 119

3.12 Trình bày các tín hiệu SC-PDMA trong miền thời g ian 121

3.13 Tổng k ế t 125

3.14 Câu h ỏ i 125

Chương 4 Kỹ thuật đa anten 127

4.1 Các cấu hình đa anten 127

4.2 Các lợi ích của sử dụng các kỹ thuật đa anten 129

4.3 Đa anten t h u 129

4.4 Đa anten phát 130

4.5 Ghép kênh không g i a n 146

4.6 Tổng k ế t 155

4.7 Câu h ỏ i 155

Chương 5 Lập biểu, thích ứng đường truyền và yêu cầu phát lại tự động lai g h ép 157

5.1 Mở đ ầ u : 157

5.2 Thích ứng đường truyền: điều khiển công suất và tốc độ số liệu 159

5.3 Lập biểu phụ thuộc kênh 161

5.4 Các sơ đồ phát lại tiên tiến 176

5.5 Yêu cầu phát lại tir động lai ghép với kết hợp m ề m 177

5.6 Tổng k ế t 182

5.7 Câu h ỏ i 183

Chương 6 HSDPA 185

6.1 Tống q u a n 186

6.2 H S -D S C H 191

6.3 MAC-hs và xứ lý lớp vật l ý 200

6.4 Luồng số liệu 204

6.5 Điều chế bậc c a o 206

6.6 Lập biểu và thích ứng đường truyền 208

6.7 HARQ với kết hợp mềm 215

6.8 CQI và các phương tiện đánh giá chất lượng khung khác 230

6.9 Cấu trúc các kênh báo hiệu của HSDPA 235

6.10 HSDPA M IM O 248

6.11 Các thù tục lớp vật lý cúa HSDPA 254

6.12 Di động 257

6.13 Các thể loại U E 259

6.14 Tổng kết .261

6.15 Câu h ỏ i 263

Chương 7 Truy nhập gói đưòìig lên tốc độ cao HSUPA 265

7.1 Tổng q u a n 266

7.2 E-DCH .272

7.3 MAC-e và xử lý lớp vật l ý 281

7.4 Luồng số liệu 286

7.5 Lập biểu 287

7.6 HARQ với kết hợp mềm 298

7.7 Báo hiệu điều khiển 314

7.8 Thù tục lớp vật l ý 327

7.9 Di động 329

7.10 Các thể loại U E 331

7.11 Tổng k ế t 331

7.12 Câu h ỏ i 333

Chương 8 Quản lý tài nguyên vô tuyến 335

8.1 Tổng quản quản lý tài nguyên vô tuyến của HSDPA 336

8.2 Các giải thuật RNC cho HSDPA 337

8.3 Các giải thuật nút B cho HSDPA 352

8.4 Tổng quan quản lý tài nguyên vô tuyến HSUPA 365

8.5 Các giải thuật RNC cho H SU PA 366

8.6 Các giải thuật nút B cho HSUPA 370

8.7 Tổng k ế t 372

8.8 Câu h ỏ i 372

Chương 9 VoIP trong H S P A 375

9.1 Động lực V o I P 376

9.2 Nén tiêu đ ề 378

9.3 VoIP trong HSPA 379

9.4 Tổng k ế t 388

9.5 Câu h ỏ i 389

Chương 10 Các dịch vụ quảng bá/đa phương, đa phương tiện và kết nổi gói liên t ụ c 391

10.1 Tổng quan M B M S 392

10.2 Các kênh cho MBMS 402

10.3 Kết nổi gói liên tục 406

10.4 Tổng k ế t 417

10.5 Câu h ỏ i 418

Chuvng 11 Các mục tiêu thiết kế LTE và S A E 419

11.1 Các mục tiêu thiết kế L T E 420

11.2 Các mục tiêu thiết kế S A E 430

11.3 Tổng k ế t 434

11.4 Câu h ỏ i 435

Chưotig 12 Truy nhập vô tuyến và kiến trúc giao diện vô tuyến L T E 437

12.1 Tổng quan truy nhập vô tuyến LTE 438

12.2 Kiến trúc giao thức L T E 449

12.3 Điều khiển liên kết vô tuyến (RLC) 451

12.4 Điều khiển truy nhập môi trường (MAC) 453

12.5 Lớp v ậ t l ý ( P H Y ) 465

12.6 Các trạng thái LTE 468

12.7 Luồng số liệu 470

12.8 Tổng k ế t 471

12.9 Câu h ỏ i 472

Chương 13 Lửp vật lý LTE 473

13.1 Cấu trúc tổng thể miền thòi gian 473

13.2 Sơ đồ truyền dẫn đường xuống 476

13.3 Sơ đồ truyền dẫn đường lè n 502

13 4 Tổng k ế t 521

13 5 Câu h ỏ i 522

Chirơng 14 Các thủ tục truy nhập L T E 523

14.1 Tìm ô 523

14.2 Truy nhập ngẫu nhiên 529

14.3 Tìm gọi 539

14.4 Tổng k ế t 540

14.5 Câu h ỏ i 541

Chương 15 Phát triển kiến trúc hệ thống, S A E 543

15.1 Phân chia chức năng giữa mạng truy nhập vô tuyến và mạng l õ i 544

15.2 Mạng truy nhập vô tuyến HSPA/WCDMA và L T E 548

15.3 Kiến trúc mạng lòi 558

15.4 Tổng k ế t 568

15.5 Câu h ỏ i 568

Chương 16 Hiệu năng và quỹ đường truyền của HSPA và LTE 571 16.1 Đánh giá hiệu năng 571

16.2 Đánh giá hiệu năng của phát triển 3G và LTE dựa trên mô phỏng tĩnh 573

16.3 Đánh giả LTE trong 3GPP dựa trên mô phòng động 588

16.4 Quỳ đường truyền H S P A 593

16.5 Quỳ đường truyền L T E 598

16.6 Tổng k ế t 602

16.7 Câu h ó i 602

P hụ lục 605

Thuật n g ữ vỉếí tắt 623

Tài liệu tham k h ả o 633

C h ư o n g 1

TỔNG QUAN KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN 3G, LTE TRONG 3G PP VÀ LỘ TRÌNH TIÊN LÊN 4G

Các hệ thống thông tin di động 3G (gọi tắt là 3G) đã được triển khai tại nhiều nước trên thế giới 30"^ đang được Iriển khai và 4G được nghiên cứu để được một chuẩn chung Lộ trình phát triển từ 3G lên 4G cùa 3GPP là một lộ trình dài hạn và có vị thế áp đảo trong xu thế cạnh tranh của các công nghệ thông tin di động băng rộng

Các chủ đề được trình bày trong chưong này bao gồm:

- Quá trình tiêu chuẩn hóa WCDMA/HSPA trong 3GPP Kế hoạch nghiên cửu phát triển LTE

- IMT-Advanced là lộ trinh tiến lên 4G

- Tổng quan truy nhập gói tốc độ cao [ISPA

- Tổng quan Ỉ TE

- Kiến trúc mô hình LTE

Mục đích chương nhằm cung cấp cho bạn đọc thông tin về các hoạt động nghiên cứu và phát triển (R&D) 3G và lộ trình lẽn 4G đang được tiến hành trong 3GPP và biết được một số công nghệ triên vọng cho 4G khác như WiMAX (Về WiMAX bạn đọc có thể xem thêm tài liệu tham khảo ‘WiMAX' cúa Học viện Công nghệ Buxi chính Viễn thông)

Để hiểu được chương này, bạn đọc cần đọc kỳ nội dung, tham khảo thêm các giáo trình [1] [9], [10], [11), [12], [14], [15], [16] và trả lời các câu hòi cuối chương

1.1 M Ở ĐÀU

Chương này sẽ trinh bày các hoạt động nghiên cứu và phát trièii (R&D) 3G và lộ trình lên 4G đang được tiến hành trong 3GI’P - là tố chức quốc tế chịu trách nhiệm cho việc phát triển và hài hòa các liêu chuẩn được phát hành của UMTS UTRA (WCDMA và TD-SDMA) Quá trình nghiên cứu phát triền ƯMTS lên 3G phát triên và tién dần đến 4G là việc đưa ra công nghệ HSPA (High Speed Packei Access;

đa truy nhập gói tổc độ cao) và LTE (Long Term Evolulion: phát triên dài hạn) cho phần vô tuyến và SAE (System Architecture Evolution: phát triển kiến trúc hệ thống) cho phần mạng

Hiện nav UMTS đã và đang triền khai trên thế giới 3GPÍ’ đã tiến hành nghiên cứu để cải thiện hiệu năng của UMTS bàng việc dưa ra các phát hành R5, R6 và R7 với các tính năng như HSDPA HSUPA

và MBMS Mục tiêu cùa LTE là nghiên cứu phát triến hiệu năna hệ thống sau R6 RAN để có thế triến khai vào năm 2010 Các nghiên cứu cùa LTE nhàm giám giá thành, tăng cường hỗ trợ cho các dịch vụ lợi nhuận cao và cải thiện khai thác bảo dưỡng cũng như cung cấp dịch

vụ Để đạt được các mục tiêu này cần đưa ra một công nghệ vô luycn tiềm năng mới cho phép nâng cao hiệu suất phổ tần, thông lượng người sử dụng và giảm thời gian trễ Ngoài ra cũng cần nghiên cím íiề giảm độ phức tạp cùa hệ thống (nhất là đối với các giao diện) và quản lý tài nguyên vô tuyến hiện quà đế dề dàng triến khai và khai ihác hệ ihống

1.2 QUÁ TRÌNH TIÊU CHliÁN HÓA WCDMA>1ỈSPA TRONG 3CPP 1.2.1 3GPP

3GPP được giao trách nhiệm tiến hành công tác tiêu chuân hóa HSPA Trước đó tổ chức quốc tế nàv đã được giao nhiệm vụ tiêu chuẩn hóa cho WCDMA Hoạt động tiêu chuân hỏa cho WCDMA/HSPA của tổ chức này từ năm 1999 đến năm 2006 được tổng kết theo thời gian đưa ra các phát hành trên hình 1.1

14 Giáo trình Lộ trình phút Iriên ihônịỉ lin di độnịĩ iG ’ lé n Kì

Chương I : Tôrìg quan kê hoạch nghiên cim phát triên 3G, 15

5,7Mbíưs

28,8Mbiưs*

LTE: 100Mbil/s HSPA; 42MbiVs**

LTE: 50Mbit/s

tõ c

\é('

' Vởi giá thiẽt 2x2MIMO cùng với 16QAM

•* Với già thiẽt 2x2 MIMO cùng với 64QAM

Hình ỉ 1 Lộ trĩnh nghiên cim phát triển trong 3GPP

Mốc phát triển đầu tiên cho WCDMA đã đạt được vào cuối năm

1999 khi phát hành 1999 (R3) được công bố chứa đựng toàn bộ các đặc tả WCDMA Phát hành R4 được đưa ra sau đó vào đầu năm 2001 Tiếp theo là phát hành R5 được đưa ra vào năm 2002 và R6 vào năm

2004 Phát hành R7 được đưa ra vào nửa cuối của năm 2006 3GPP kic đầu có bốn nhóm đặc tả kỳ thuật khác nhau (TSG: Technical Specifícations Group) và sau đó là năm nhóm chuyển từ các hoạt động GSM/EDGE vào 3GPP Sau khi cơ cấu lại vào năm 2005, quay lại còn bốn nhóm TSG (hình 1.2) sau đây;

- TSG RAN (Radio Access Netvvork: mạng truy nhập vô tuyến)

r S G RAN tập trung lên giao diện vô tuyến và các giao diện bên trong giữa các trạm thu phát gốc (BTS)/các bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) cũng như giao diện giữa RNC và mạng lõi TSG RAN chịu trách nhiệm cho các tiêu chuẩn HSDPA và HSUPA

- TSG CT (lõi và các đầu cuối) TSG CT tập trung lên các vấn đề

mạng lõi cũng như báo hiệu giữa mạng lõi và các đầu cuối

- TSG SA (dịch vụ và kiến trúc hệ thống) TSG SA tập trung lên các dịch vụ và kiến trúc hệ thống tổng thể

- TSG GERAN (GSM/EDGE RAN) TSG RAN tập trung lên các vấn đề về RAN nhưng cho giao diện vô tuyến dựa trên GSM/GPRS/EDGE

Các nhóm công tác (WG)

Hình 1.2 Cẩu trúc 3GPP

Dưới TSG là các nhóm công tác (WG: Working Group), tại đây công tác nghiên cứu kỳ thuật thực sự được tiến hành Chẳng hạn dưới TSG RAN, nơi nghiên cứu HSDPA và HSUPA, cỏ năm nhỏm công tác sau đây:

- TS RAN WG1: chịu trách nhiệm cho các khía cạnh về lớp vật lý

- TS RAN WG2: chịu trách nhiệm cho các khía cạnh lớp 2 và lớp 3

- TSG WG3: chịu trách nhiệm cho các giao diện bên trong RAN

- TSG RAN WG4: chịu trách nhiệm cho các yêu cầu về hiệu năng

và vô tuyến

- TSG RAN WG5: chịu trách nhiệm cho kiểm tra đầu cuối

Các thành viên của 3GPP gồm các đổi tác có tồ chức Các hãng

cá n^ân phài là thành viên cùa một trong các đổi tác có tố chức và dựa trên :ổ chức này họ có quyền tham gia vào hoạt động cùa 3GPP Dưới đây li các đối tác có tổ chức hiện nay:

■ Liên minh các giái pháp công nghệ viễn thông ÍATIS) từ Mỹ

• Viện Tiêu chuẩn viễn thông châu Âu (ETSI) từ châu Âu

■ Liên hiệp các tiêu chuẩn thông tin Trung Quốc (CCSA) từ Trunz Quốc

- Liên hiệp giới công nghiệp và kinh doanh vô tuyến (ARIB) từ Nhật Bán

- ủ y ban công nghệ viễn thông (TTC) từ Nhật Bản

- Liên hiệp công nghệ viễn thông (TTA) từ Hàn Ọuổc

3GPP lạo lập nội dung kỹ thuật của các đặc tả nhưng chính các

đổi tíC có tổ chức sẽ công bố công việc này Điều này cho phép có

được các tập đặc tả giống nhau tại tất cả các vùng trên thế giới và vì thế đam bảo phổ biến trên tất cả các lục địa Ngoài các đối tác có tổ chức, còn có các đối tác được gọi là đại diện thị trường như ƯMTS Forun, là bộ phận của 3GPP

Công tac trong 3GPP được xây dựng xung quanh các danh mục công tác (nghiên cứu), thông qua các thay đổi nhỏ được đưa ra trực tiếp nliư 'các yêu cầu' thay đổi đối với đặc tả Dổi vứi các danh mục lớn hơn, thòng thường nghiên cứu khả thi được thực hiện trước khi tiến đến các thay đổi thực tế đối với các đặc tả

1.2.2 Chuẩn hóa HSDPA trong 3GPP

K-hi phat hành R3 hoàn thành, HSDPA và HSUPA vẫn chưa được đưa vào kế hoạch nghiên cứu Trong năm 2000, khi thực hiện hiệu chinh WCDMA và nghiên cứu R4 kể cả TD-SCDMA, người ta nhận thấy ràng cần có một sổ cải thiện cho truy nhập gói Để cho phép phát triển này, nghiên cứu khả thi (danh mục nghiên cứu) cho HSDPA được khởi đầu vào tháng 3 năm 200Ợ^

T R U N G T Ẩ M T H Ò N G TIN THƯ V IỆ N

í â S L ^

theo các nguyên tấc cùa 3GPP (phải có ít nhất bốn hãng ùng hộ), c ác hãng ùng hộ khởi đầu nghiên cứu HSDPA gồm Motorola và Nokãa thuộc phía các nhà bán máy và BT/Cellnet, T-Mobile và NTTDoCoMo thuộc phía các nhà khai thác.

Nghiên cứu khá thi đă kết thúc tại phiên họp toàn thể TSG RA»N

và kết luận ràng các giải pháp được nghiên cứu cho thấy có lợi Trong danh mục nghiên cứu HSDPA này có các vấn đề được nghiên cứu để cài thiện truyền dẫn sổ liệu gói đưÒTig xuống so với các đặc tả R3 c ác chuyên đề như phát lại lớp vật lý và iập biếu dựa trên BTS đã đư<ợc nghiên cứu cùng với mã hóa và điều chế thích ứng Nghiên cứu cũng bao hàm cả một sổ nghiên cứu về công nghệ phát thu nhiều anten durới tiêu đề “Nhiều đầu vào nhiều đầu ra” (MIMO) cùng với chọn ô nhanh (FCS: Fast Cell Selection)

Vì nghiên cứu khả thi cho thẩy có thể đạt được cải thiện đáng kể với mức độ phức tạp hợp lý, nên rõ ràng là cần tiếp tục danh mục nghiên cứu thực tế để phát triển các đặc tà Sau khi danh mục công tác này đã được thiết lập, phạm vi công tác này vẫn tuân theo danh mục nghiên cứu nhưng MIMO được lấy ra thành một danh mục nghiên cứu riêng và nghiên cứu khả thi FCS cũng được bắt đầu độc lập Danh mục nghiên cứu HSDPA được nhiều nhà bán máy ủng hộ hơn và danh mục nghiên cứu thực tế này đà nhận được sự ùng hộ từ các nhà bán máy lớn như Motorola, Nokia và Ericsson Trong quá trình nghiên cứu, tất nhiên con số các hăng đóng góp kỹ thuậi cho quá Irình này còn lớn hơn nhiều Một năm sau, đặc tả HSDPA R5 được phát hành Tất nhiên vẫn còn có các hiệu chỉnh cho HSDPA, nhung những chức năng lõi đã có trong các đặc tả lớp vật lý Nghiên cứu một phần bị chậm lại do các hoạt động hiệu chinh song song cần thiết cho các đầu cuối và mạng R3 đang được triển khai Nhất là đối với các khía cạnh giao thức, các kiểm tra kỹ lưởng được thực hiện để phát hiện các chi tiết cần hiệu chinh và làm rỗ nghĩa các đặc tà và đây là trường hợp đối với các thiết bị R3 trước khi bắt đầu các hoạt động thương mại tại châu Âu vào nửa cuối của năm 2002 Nghiên cứu các bộ phận cùa

giao thức IISDPA chicm nhiều ihới aian nhất, ironu dó imhicMi cứu tư(yiiỊ ihích nmrợc dược bẩi clẩu vào tháne 3 năm 2004.

! roim sổ các c h u \ ê n dồ khác liên quan dcn HSD1’A danh mục nghièn cửu MI MO không hoàn thành trong chương trình khung ihừi gian cua R5 và R6 Người ta \ ẫn tranh luận xem có xứng dáng dưa nó vào hệ thống hay không và dây là chuyên đề nam trong danh sách các chuyìn dề cua R7 Nghiên cứu kha thi dối với FCS đã kếl luận rằng lợi ích nhận đirợc lừ nỏ khỏnc đána kê so với sự tăriR thêm dộ phức tạp \1 thế sau khi nchiC'n cứu nà\ khép lại khòna cỏ danh mục nghiên cứu lào dưực dưa ra cho FCS ỉ'rone khi lập trung lên FDÍ) (ghép song cỏnu phân chia theo tần số) 'Í DD (tihép song công phàn chia theo thời gian) cũnu dược dưa \ ào danh mục nuhiên cửu HSDPA kê

cà CcC íiiai pháp Iirơnii lự irona cá hai che dộ TDD (TD D bănu hẹp

và bảna rộnu)

1.2.3 Chuẩn hóa HSUPA trong 3GPP

Mặc dù HSUPA là thuậl ngừ dược sư dụng rộng rãi trên thị trườru tronii quá trinh chuàn hóa HSUPA thuật neữ này dược sư dụng dưới cái lên 'kênh riêng đường lèn lăng cường' (F:-DCH: Enhanced Uplink Dedicated Channel) Nghiên cứu đirợc tiến hành trong giai doạn hiệu chinh HSDPA và được bất dầu bàng danh mục

nghién cứu về 7ă;?ẹ cườnẹ đường lên cho các kênh iruỵên tai' vào

tháng 9 năm 2002 Từ phía các nhà bán máy Motorola, Nokia và bricsson là các hãng ung hộ khơi xướng nghiên cứu cho vấn đề này trong 3GPP

Các k< thuậl dược nghiên cứu cho iỉSUPA (H-I)CH) bao gồm (xem hình 1.3);

- HARỌ lớp vậl lý nhanh cho đường lên

- Lập bicu nhanli đường lên dựa trên nút B

- Dộ dai thời gian truyền dẫn (TTI) đường lèn ngắn hơn

- 'I hiết lập TTl nhcinh

20 (iiáo (rình Lộ trình phá! Iriỡn ihótiị> lin íìi iíộtĩíỉ Ui lừn 4 <i

Hình 1.3 Cóc kỹ thuật được xem xét nghiên cihi cho HSUPA

Sau một thời gian nghiên cứu dài và chi tiếl báo cáo kết qua nghiên cứu đã làm sáng tó các lợi ích cua các kỹ thuật được nghiên cứu Báo cáo cho thấv ràng khòne cỏ lợi ích tiềm nănu khi sư dụng điêu chế bậc cao trên dưÌTns lên vì thế diều chế thích ứn£ dã không được đưa vào danh mục nghiên cứu thực tế

Danh mục nghiên cứu nà\ được kết thúc vào tháng ba năm 2004 với khuyến nghị việc bẩl đầu danh mục nghiên cứu tronu 3(ÌP1’ dê đạc

tà HARỌ lớp vật lý nhanh và cơ chế !ộp biêu dựa trên núl B cho đưtmg lên cũng như độ dài T'ri ngắn han, Ngoài ra ccr chế thiết lạp các kênh DCH nhanh hơn không được đưa vào khuvến nghị này, nhưng các vấn dề nà\ đã dược đề cập trong các danh mục nghiên cửu khác đối với phái hành 3GPP R6 dựa trên các kết qua nhận dược trong giai đoạn danh mục nahicn cửu nàv Hình 1.4 cho thấ\ các kỹ thuật được chọn cho danh mục nghiên cứu HSUPA

3GPP bất đầu danh mục nghiên cứu 'đường lên tăng cường FPD '

đề đặc tả các tính năng cua HSUPA theo khuyến ntihị cua báo cáo Trong thời gian này nghiên cứu TDD chưa được tiến hành, nhưng nó

sẽ được nghiên cứu trong kế hoạch R7

Chiany, I : Tỏnịỉ quan ké hoụch lìịỉhiứn cứu phủi iriên 3(i 21

Hình ỉ 4 Các kỳ thuật được lựa chọn cho danh mục nghiên cứu HSUPA

Lo nchiên cứu nền tang chi tiết và tốt đã dược thực hiện trong thời gan nghiên cứu 18 iháng cũng như không còn bận với công tác hiệu diinh các phát hành trước, các đặc ta được phái triển nhanh và phiên ban tính năng dâu tiên dã dưực đưa ra cho các đặc ta lõi vào tháng 12 năm 2004 Phiên ban này vẫn chưa phai là phiên bán hoàn thiện cuối cùng, nhưng nó chứa các chức năng then chốt và trên cư sở các cKrc năng này có thê tiếp tục tiến hành nghiên cửu hiệu chinh và hoàn tiiện chi tiếi

H h h Ị 5 Vi dụ ve cỊiiá trình tiêu chuán hóa HSUPA trong 3GPP

1.2.4 Phát triển tăng ciiòng của HSUPA và HSDPA

rrontỉ khi ilSUPA danạ dược đậc la \ ần có các ngliiôn cứu phát iriên đê cai thiện R6 MSDPA cũnti như một số lĩnh \ ực khác, như;

- Đặc tá hiệu năng cho các dầu cuối tiên lién hơn sư dụng phàn tập thu và (hoặc) các máy thu tiên tiến

- Cải thiện tầm phủ sóng đưcmg ItMi bằnti cách sư dụng báo hiệu phan hôi đưừng lcMi

- Các cai thiện irong lĩnh vực di dộng cua IISDPA bầiig bát) hiệu nhanh hơn và thừi aian xư lý ngắn liơn,

MỘI danh mục nahiên cứu với tên là 'kêt nôi liên ÍIIC cho nhữnịĩ

n^ười sử dụníỉ số liệu ụ ì i ' dã dược định nghĩa cho R7 \ ới mục dích

giátn chi phí trong các thời gian phục \ ụ và duy iri liC'n két nhưng không có luồng số liệu liên tục cần thiếi MỘI ví dụ cho kiêu dịch vụ này là dịch vụ ihoại irên cơ so gói với tên gọi phô biến là \ ' o l l ’

Danh mục nghiên cứu MIMO \ầ n tiếp tục dược liến hành \ới nhiều đề xuất, N g u \èn Iv ihcn chối là có hai (hu> nhicLi) anten phát với các luồng thông tin khác nhau \ à sau dó sư dụng hai ha> nhiều anten kết hợp với \ ừ lý tín hiệu tiên liến tại dầu cuối dê pliân tách các luồng này như minh họa trên hình 1.6

22 (ìiúo ninh Lộ írinli phái iricn iliõiiỊỊ ĩin ili cIõhị; ù / ìi’n 4 ( i

c 'ha>VỊỊ I: Tôny, quan kẻ hoạch nịỉhiùn cứu phiu iriàn 3(i 23

I hách ihức cliu Nốu la pliai chửng minh răim liệu có nhận dược tăriỊ dộ lại dáng kê S(1 dộ lợi nhận dược lừ các cai ihiện hiệu năng iroig R6 \ à các giai pliáp cai ihiộn dunu lượnc hiện có hànu cách bô surg Ihèm má_\ phái - chăne liạn chu\C'n lir cấu hinh ha doạn ô sarm cắL hìnli sáu doạn ô Các kcl luận tninu 3(ìi*I* ehd dến tliời diêm nà\ chi là irong môi Irườiiíi ô vì mõ IISDPA \ới MIMO có ve khôntỉ maig lại lợi icli \ c dung krợng S(1 \ ói trườtm hợp thu phân tập \ à niá\ ihulièn tiến tại dầu cuối Vi ihế ihách ihức nà\ \ầ n còn liếp lục được

\ c n xót Irong R7 \ à eac phái hanh ticp ihco Nuliiên cứu sẽ hướng dèi các ỏ nho hơn (các ô \ i mô)

PA: Bộ khuêch đại công suât

Hinh Lố NíỊỊiyên lý M I MO vói hai atỉíen phát và hai anten thu

Các danh mục \'àn danu được nghiên cứu cho IISỈ)l’A hoặc

HS gồm vấn dồ về giám trỗ thiết lập cuộc gọi chuyên mạch gỏi (PS) \ à chu\ên mạcli kênh (C'S) nhàm rút ngán thời gian cần thiết dé cluvến từ Irạng thái rồi vào trạnu thái lích cực (Ccll_I)C'l 1) Vi hầu hêtjác bước tronti WCI)MA sẽ \ an tíiừ ntiuvên kliôrm liên quan dến cucỊ' iỉọi c s ha\ [’S nên các cai thiện nà\ mang lại lợi ich cho ca 11S)1\\ 1 ỉ s r i ^ \ lần ihiếi lập cuộc íỉọi thoại bình llurờng Dầu tièn nuhC'11 cứu dã tập trunu lên xác dịnh cách thức cai thiện ihiêt lập cuộc gọilhoại R3 \ à dồnu thòi tiến lới sư dụtm các phưưtm pháp có thê áp dụnz được ciio các ihiốt bị hiện cỏ Sau dỏ neliiên cứu chuyòn sang

24 Cìiáo ninh Lộ trình phút iriên lhôfiỊi tin di líộHỊỊ 3 (r lún 4 (

các cai thiện lớn hơn không sư dụng dược cho các ihiõt hị hiện có nhưnti tiêm năng hơn vì các dầu cuối sẽ ihay dôi Nahĩa là các thiêl bị

có kha nâng R7 sẽ nhận được ihèm các cai thiện irong hàu hêt các trưcmg hcĩp Phát irièn HSPA trong F^7 (còn gọi là Ỉ1SI’A ' ) dà đưa đến tốc độ 28Mbit/s cực dại đối với dườniỉ XLiốna và 11 Mbii s cực đại đôi với dường lên

1.3 KÉ HOẠCH NGHIÊN c ử u PHÁT TRIẼN LTE

Nghiên cứu phát triên tiêu chuấn I.TE được liến hành irone các E-UTRAN TSG (Technical Spcciíìcation Group: nhóm dặc Ui kỹ thuật) Trong các cuộc họp của RAN TSG chi có một vài \ ấ n dè kỹ thuậl là được tán thành Thậm chí trong các cuộc họp sau cúc van đề này vẫn được xem xél lại 3GPP đã vạch ra kế hoạch làm \ iệc chi liết cho các nhỏm nghiên cứu TSG RAN Lộ trình phát Iriên cua LTE gắn liền với lộ trình phát triến cua 3CÌPP Uinh 1.7 cho thấ\ lộ trình phát triền cúa 3GPP

- Tương tác WLAN-1JMTS

Các vấn đề nghiên cứu đirợc thực hiện trong hai 'l'SCi:

TSG RAN: Nghiên cứu tiêu chuân cho giao diện vô tuyén

TSCi SA: Nghiên cứu kiến trúc mạniì

Kế hoạch nghiên cứu phát trién tiêu chuân LTK được cho rên hình 1.8

( 'hỉC(ì'v\:, / 1'ónỊ^ quan kớ lìoụclì nịihiẽn cửỉí phái iriờn 3 (i, 25

, ' Q uyèl clinh sd đô da tiuy Thòtig qua H-?

Q uy^t dinh /ê u t;6u nhàp kièn Uuc RAN Hoan thánh giai doan 2 LJf,

I - ■ ~yf ~ - yì— ~ -I ' — I

; Quyét đinh phân chia Quyẽi đinli chi tièl (]| : Thông qua TR

i chức nang RAN-CN đông và càu ttuc kénh i Hoan manh giạt đoan 2 SAE

Ị Nghiẽn cUư tinh Ị ^ X ^ X ^

\ k h a ih i LTE ) I Ngíirèn cứu linh ] j _^ _ 1 Đac la ÍÕI 1 ^

ỉlinlì l.<s Kê lìoạch nghiên cứu tiêu clniân E-UTRAN

Quá irình nuhiên cửu dược tiên hành tronu các nhóm rSG

3Cii’l*i.TỊ:.SAI- duới sự ciicu hành cua PC'Cì (Prọịcct CoDrdinaiion

( i r o u p : n h ó m dicLi p h o i d ỏ á n 3 C i l ’ P ) d ư ọ c CỈK 1 i r ê n l i i n h 1.9.

ỉỉìn h ì 9 Tỏ chức cua nhórn tliẻti phổi đẻ án 3GPP

Như irôn hình 1.9 ta thấy IHXÌ diều hành hổn nỉiom TSCÌ (nhóm đặc la kỹ thuật) sau: (1) SA {Services and Archilccturc: dịch vụ \ à hộ thống) (2) C' [ (Corc Network and Terniinals: mạng iòi \ à các dầu cuối) (3) (lERAN (CÌSM Í-IXÌH: mạng iru\ nhập võ tu>ốn (ÌSM EDGE) (4) RAN (Radio Access Nctvvork; mạnt: iriiN nhập \ ô n.ivến).Hình 1.10 cho thấy các TR (báo cáo kỹ ihuật) dược thônti qua trong 3GPP.

26 Giáo Irìnlì Lộ nin h phát íriên íhỏny, lin di dònụ i( 'r lùn 4 CÌ

O) o c

ẻ ĩõ

>

u

'ầ CNừì ro1

Tỏc đỏ sò liéu đinh

lOOOMbiưs

H i r h / / ì C á c kha lìăiìii cua Ỉ.\ÍT-2(IÍ)() và các hệ l l ì o i i ị i SUII

IMT-2(}I)() íheo khuyétì lìíỊlìị M 1654 cua Ỉ T U - R

28 ( i i á o ìrình Lộ Irinlì ph ái Iricn lliôníỊ tin di ilõiĩ;^ sa lẽn 4 i i

1'I U-K Wl’ 81- tu)ên bô răng cân cỏ các còne neliộ \ ò l u \ c n di dộng mới cho các kha tiăim cuo hcni IM'1-2000 lu\ nhiên \ẫ n chira

chi võ công nghệ nào Thuật ngữ IM I -Adv dược sư dụiiLi ciio cúc hệ

thống sau ÍM'r-20()() Tu> nhiên IM I-AdN cũnu sẽ cỏ các hước phát trièn giống như IM r-20()() \ à chửa các kha nănu cua các liộ tlìổnu

t r ư ớ c d ó Ọ u á t r ì n l i d ị n h n u h ĩ a l M ' r - A d \ c ò n c l a i m d u ợ c kỈKTÌ i h a o

trong \\ P81' \ à sẽ hoàn toàn uiônc như quá trinli nehiẽn CỨLI các khuyến nahị clio l.Vĩl-2()()() Nó sò dựa tròn tập các \ ôu cằii kv Ihuậl lôi thiêu \ù các tiêu chí dánh siá \ à khơi dầu bầng \ iệc mời lái ca cáe thành viên 1 r u và các lô chức khác Các côim ntihệ dược dề cư sè được đánh giá dựa irên các tiêu chi dã thỏa ihuận Việc dánh tỉiá sẽ đirợc tiến hành cùng với sự cộng tác cua các tô chức hên nuoài n u như các tô chức nchiên cứu tiêu chuàn, Vì quá trình nà\ cần sụ- đồng thuận nên một số cône nghệ cỏ thê áp dụim clio ÍM 1 -Ad\ khòntỉ ihô

xác dịnh Inrớc Nỏ phai là sự cán dôi giữa: tính kinli tê khi m o rộng,

hồ trợ các môi irường cua nluìng nmrời sư dụiiii khác nhau \ à kha năng cua cúc cônii nahệ khác nhau Níioài ra klia năna sư dụim má\ đầu cuối trcMi toàn cầu cũĩm sẽ ià một liêu chí quan trọim

Một hoại dộno chính irone n U-R nữa liôn quan dcn IMT-2()()0 Adv là vấn đề xác dịnh phô lần sư dụnu Dicu nÙN sè dược liến hành lrt)nsi W R C 0 7 (\Vc>rld Radio Conurcss' llội niihị vô tuvên tlìố giải)'lYong eiới nghicMi cứu mội số dề án nuhiên cửii danu dược tiến hành tronu IM r-20()() Ad\ và ihế hộ sau cua truv nhập \() tu_\ến Chăng hạn đề án \\'inncr dược liồ irợ mội phần kinli phi tir l iên miiili châu Âu là dè án dành cho rmliiên cứu \ c vấn dỏ n à \ Khái niệm Winner cỏ rắt nhièu các phần tư rất aằn \ứi I.TÍ! Tu) nhiên \ \ ’inncr đặt mục liêư cho tốc dộ số liệu cao hcTii \ à \ i thế dược ihiết kế cho băng thòng rộna hơn 20M11/ Một diC'm khác nừa là \\'inner sò sư dụng các che tlộ chu\ên liếp \ à da chặníi

MỘI dồ án khác eiống như dồ án cua châu Âu nói trên là dồ án

" l ương lai" (i'uturc) cua 1 rung Ọuốc lập trung lên dề xuất uiao diện

vô luyên cho IM 1-Adv I u_\ nhiên lựa chọn các dê xual cuôi ciiim cho 1M1-Ad\ sè là các tô cliức phát triên liêu cliuân như; irí SI ARIB

c w r s C'ơ quan tiêu chuàn toàn cầu như IKiIM’ tát nhiôii sõ có vai irò quan tĩ'ọne tronu vần dc hài hòa các dề xuái lừ các tò chức liêu cluiân cũim như từ các \ únu kliác nhau

Mặc dù 3GPI’ hiện nav chưa liến hànli imhièn cứu trực tiếp

IMT-2000 A d \ luy nhiên 3(}PỈ’ sẽ đề xuấl lên ITU-R lỉ:l-li 802.16 (W iMAX) cũne danu lioàn thiện khái niệm cua mình \ à hướnu dốn dê xuất cho 1M7'-Ad\ irong 802.16m l irơnti tự 3Cil^l’2 cũnu dang liến tới dề xuất IM I'-A d \

L I E là mộl trong số các con dirừng liến lới 4G 1/rE sẽ lồn tại trong giai đoạn dầu cua 4(1 tiếp theo nỏ sẽ là IMT Adv L'I'H cho phép chuyên dôi dan từ 3CỈ UMTS sane íiiai đoạn dau 4G sau đó sang

IM l Adv C'hu>ên dôi dàn từ L rí: sang IM I Ad\ là chia khóa cua thành còng trên ihị trưòng Níĩoài LT'l- cua 3(iIM’ ta cũng cần ngliic*n cứu các hướng chuyên đôi khác sang 4(i 3(iPỈ’2 cũng đà và dang thực hiện kế hoạch nghiên cửu l.Tl: cho mình, hộ ihốnti do 3CÌPP2 dề xuất là UMB (Ultra Mobile Band) Chương trinh khung cua kế hoạch I1Ù> l)ái dầu lù Iiăin 2000 \ à ilico dự kiến thi các dộc la lieu chuán sè dược công bố vào tháníỉ 12 nãm 2007 Niỉoài ra WiMAX cùng có kế hoạch lién tới 4(i Ta cỏ Ihê mô tá quá trinh licn tứi 4(j cua các công nghệ hiện có như trên hinh 1.12

Chinmíỉ I : TÓHÍỈ quan kê hoụch Iiíỉiiiên cứu phái Iricn 3 ( i 29

30 C i i á o i r ì n h L ộ í r ì n h / y l ì ú Ị Ị r i c ì ì ỉ h ỏ ỉ ĩ ^ í i n c ỉ i M ĩ / c n 4 ( ỉ

Khá nàng di đông

E3G: 3G tàng cường

Hình ỉ 12 Oiió írình phát triên các côníỊ /liĩhệ thõng tin lỉi dộng đêu 4G

1.5 TÔNG Q I AN T R l'V NHẠP CÓI TÓC Đ ộ CAO (lỉS P A )

1.5.1 Mỏ đầu

Truv nhập Rỏi tốc độ cao dườníỉ xuống (HSI)Í^'\: lliuh speod Do\\n link Packet Access) được 3(ÌIM^ cỉiiiân hóa ra ironL; R5 với phiên ban tiêu cliLiân đầu lièn ùo r.ãm 2()02, 1 rii\ nhập uỏi dườní’ lên tốc dộ cao (Ỉ1SUÍ’A: liiuh Spccd l plink Packct Access) dược 3CiPl'chuân hỏa ironu Rỏ \à o thánu 12 năm 2004 Ca hai IISDPA vàIISUPA được sọi chunu là IISPA C ác nìịMm ÌỈS1)1’A dau licn dược dưa \ ào Ihưưne mại \ ào năm 2005 \ à 1ISỊ'PA dirợc dua \;'UỊ lhu’(Tng mại vào nâm 2007

Tốc dộ số liệu dinh cua nSDPA !úc dằu là l.SMbil s \ à lãng dến 3.6Mbit/s và 7.2Mbii s \ ào nãm 2006 và 2007 licni nănu có thò dạl dến trên 14.4Mbil s năm 2008 Trona eiai doạn dầii lõc clộ diiihMSUPA là 1 - 2Mhit s troim aiai cUiạn liai lốc dộ nà> có iliô dạt dcn

4 - 5.7Mbit/s vào nãm 2008

Churn; l : TÔHÍỈ tỊìKin kê hoạch nỊihiùn cừu pluìl tricn J ( j, 31

iM^A dược tricn khai trèn VVCDMA lioặc trôn cùim một sỏim mani [oặc sư dụim niộl sónu mang khác dê dạt dược dung lượng cao (xen hnh 1.13)

c r i ~ 5

N u t B

ỉỉìn h 1.13 Triên khai HSPA vói sóng mang riêng (J2)

hoặc chiin^ sóiìiỉ mani^ v('/ị ịVCDMA (fll

4Í'PA chia se chung hạ tầng niạnu \'ới WCDMA Dê nâng cấp WCPIVA lên HSPA chi cần bô sung phần mềm \ à mộl vài phần cứng tron| BSC \ à RNC

_ú: đầu J1SPA được thiết kố cho các dịch \ ụ tốc dô cao phi thời gian hyc, luv nhiên R6 và R7 cai ihiện hiệu suất cua [ISPA cho V'oIP

và cá; Liiị? dụnu tưcnig tự khác

Hình ỉ ì 4 Tồc độ sd Uệii khác nhau trẽn các giao diện

(ínrừng hợp HSDPA)

L h k \ tVi W C Í) M A trong dó tốc dộ số liệu Irèn các giao diện như ihau (chăim hạn 384kbit/s cho tốc độ cực dại), tốc dộ số liệu HSPa tx n các giao diện khác nhau 1 linh I i4 minh họa dièu này cho HSD*A rốc dộ đinh (14.4Mbit/s trên 2ms) tại dầu cuối chi xảy ra

32 Liiúo trình Lộ írìnlì phái Iricn ihóiiịi liu ili ỔỘIÌỊI J (/ lên 4CÌ

irorm thời diêm diỏu kiện kênh truNỏn lốl \i ihc lốc dộ irung hinli có thè khônu quá 3Mhil/s Dê dam bao truvền lưu lượnỉỉ mane tinh cụm này ivrs cần có bộ dệm dè lưu lại lưu lượni’ \ à bộ lập bièu đè iruN cn lưu lượng nà\ iròn hạ tàng mạrm

1.5.2 Kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSl'PA cho số liệu

ngưòi sử d ụ n g

Uinh 1.15 cho lhấ\ kiến trúc uiao diện vô tu\ốn HSDPA và lỉSUPA cho số liệu người sư dụnti Mặl phăng báo hiệu không dược ihê hiện trên hình 1.3 (trong mặl phăng nàv báo hiệu dược nối dến RLC sau đó được dưa lên DCH ha\ USDPA hoặc IISIIPA) sổ liệu từ các dịch \ ụ khác nhau được nén tiÔLi dề 1F tại PDCP (Packet Data Convergence í^rotocol: Giao thức hội lụ dừ liệu gói) MAC-hs (High Speed: tốc độ cao) thực hiện chức nănc lập biêu nhanh dựa trên lì TS

M A C -h s: H igh S p e e d M A C : M A C tốc độ cao

M A C -e : E -D C H M A C ; M A C kênh E -D C H

M A C -e s : thự c thể M A C kênh E -D C H để sắp đặt lại thừ tự

Hình ỉ 15 Kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA

cho sỏ liệu ngirời sứ dụn^

í.6 TÒNC QI AN i : ĩ ỉ :

Có thò lóni lăl các nhiệm \ ụ nuhiôn cứu cuu 1 11' \ à SAi; như sau:

/ v ế p h ầ n \-ô í i i y c n i L T E )

- Cai Ihiện liiệu suâl phô lân ihôrm lirợne ngirời sư dụng, trễ

- Dơn gian hóa mạim vò Iu\ én

- Ho Irợ hiệu qua các dịch \ ụ gỏi như: MBMS IMS

2 Vẻ phản m ạng iSAE):

- Cai thiện trề dunc lượnu \'à tliôim lượng

- Dơn gian niạníi !õi

- l'ối ưu hóa lưu lượng IP \ à các dịch \ ụ

- Dan gian hỏa \ iệc hồ Irợ \ à chu\ ên giíK) dén các công nghệ không phái 3CÌPP

Kết qua nghiên cứu cua Ỉ TỈ: lù dưa ra ckrợc chuân mạng truy nhập vô luvến \C7Ì tên fọi là IMITRAN (Hnhanced Universal 'l errestrial Radio Access Nctvvork: Mạng truy nhập vô tu}'ến mặt đất toàn cầu tăng cường), dế đơn gián irong giáo trình nàv ta sẽ gợi chung

là LTH 1'rong các phần dưới đâ> ta sẽ xét tống quan kiến trúc l / ỉ l í và

kế hoạcỶi nghiên cứu nó trong 3GIM’

từ 1.25MMz lên đén 2 0 M n z (gấp bốn lần băng thông 3CÌ-UMTS)

Lưu ý ràng tốc độ đinh cỏ ihc phụ thuộc vào số lượng anten phát

và anten thu lại liE Các mục tiêu về tốc dộ số liệu dinh nói trên được

( 'htnrnịỉ I : TôtiịỊ (Ịiicin kâ ỉìoụch nịỉhicn cứu phát Iriứn 3 ( i 33

3 4 ( i i ủ o i r ì i i h l õ i r i n h Ị ì l ì u l I r i c i ì i l ì õ n Ị i l i n d i c í ô n ị Ị J ( i l é n 4 ( ì

dặc la tniim l !: Ihani chiiân gồm: (1 ) kỉia năng dirờnu xuổnu \(Vi hai anten lại l i; (2) kiui năim dirờnu lC'n \ứi một anicn lại Ul{ Iroim trường hợp phô dược dùrm chunu chd ca dườiiu iôn \ à diám e xuônu

L I I ' khỏne phai hồ irợ lổc dộ s ố liệu dinh đườne xuốim \ à dirờng 1C'I1 nói trên done thời

1.6.2 Trễ mặt phắng c và mặt phắng II

Cằn giam dánu kê irề mặt phăiic dieu khiên (mật phăna C') (chărm hạn bao izồm trề chu\ên dõi từ trạnu ihái rỗi sansi trạnu thái (rao đôi số liệu khôtiíi kè irc lìm uọi là lOOnis) (liình 1.16)

T rạ n g thái rỗi

Hình / lổ Vi ciự \'í' chiiyèn đôi irạtìíỊ thái troiiíỉ kiến trúc E-U TRAN

I r i: phai cỏ thời uian chu\ôn dôi irạim ihúi nho hơn lOOms (như trong chế dộ rồi cua R6) \àc) irạnti tliái tích cực (nlur trong R6 Ccll_l)Cl l) Nỏ cĩiiig can đùm bao ihời gian chuvcn đôi nho hcYn SOnis

từ trạng thái ngu (như trong R6 Ccll_ỉ’Cll) vào trạng thái tích cực (như trong R 6 C c l l J X ’ỉl)

Cần đam báo trề trong mật phăng l! nho hơn lOms Trẻ mặi phăng u dược định nghĩa là trễ niội chicu giữa một gói tại lớp lỉ’ trong Ul- (hoặc nút biên cua l'1'RAN) dến lớp IP tronu nút hiòn cua UTRAN (hoặc Nút biên cua 1’TRAN là niu giao diện UI KAN

\ứi mạng lõi Chuàn phai dam bao trồ mật phăim 1' cua 1.11: nho hưn 5ms (hình 1.17) ironti dièu kiện không tai (ĩmhĩa là mội ngưừi sir dụng với một luồrm số liệu) dổi \ứi m')i nho (chăng hạn lai tin hang không

( 'hưcniỊ I : Tôn}ỉ cỊiian kC’ IioợlIi Hịỉhiên cứu phól Iriân 3 Ci 35

cộng vứi liêu dê) Rõ ràng rànu các chc d ộ ấn dịnh băng thông cua LTlícó thô anh luurníi dárm kè lèn trễ

eN o d e 3 ; N út B có th êm các tinh chức năng bó sung so với nút B của V V C D M A /H S P A

H ì n h 1 1 7 T r ễ m ặ t p h ẳ n ẹ u

1.6.3 Thông lưọng số liệu

"htĩng lượng dường xuống trong LTE sẽ gấp ba đến bốn lần thông lượng đường xuổng trong R6 HSDPA tính trung bình trên

I M H ”, Cần lưu ý ràng thông lượng HSDPA troníỉ R6 được xét cho trưừru hợp một anten tại nút Fi với tính năng tăng cường và một máy thu tn n g UB; trong khi đó LTE sứ dụng cực đại hai anten tại nút B và hai anten lại UE Niỉoài ra cũns can lưu ý rằng khi bâng thông cấp phát úng thòne lượng cũng tăng

Mặl khác thông lượng đường lên trong LTE cũng gấp hai đến ba lần ttóng lượng đường lên cua fl6 HSUPA lính trung bình trên lMHz Tronị dó giá thiết ràng R6 HSUPA sư dụng một anten phát tại UE và hai arten thu tại nủl B; còn đường lên trong LTE sử dụng cực đại hai antenphát tại UK và hai anten thu lại nút B

1.6.4 Hiệu suất phổ tần

LTH phai dam báo tăng đáng kế hiệu suất phố tần và tăng tốc độ bit tại biên ò trong khi vần đam báo duv tri các vị trí đật trạm hiện có cùa 1 TRAN và HDCìK

'Irong mạng cỏ tai, hiệu suất phố tần kênh đường xuống CÚÍ1 LTE phải ^ấp 3 dến bốn lần R6 HSDPA tính theo biưs/Hz/trạm Trong đó giả thết ràng R6 HSDPA sừ dụng một anten tại nút B và một máy thu còn Lĩl- sử dụng 2 anten tại núl B và một anten tại UE

q u a tá c h s ó n g t r o n g d ư ờ n c lê n c a o h (rn ir o n g d ư ừ n u X L iô n u

LTE cần hỗ trợ sơ dồ ấn định bănu thông kha dịnlì cờ ehãng hạn

5 10 20 và có Ihê ca 15MHz Cũng cần xem xél ca \ iệc dịnh cữ băng thông 1,25 hay 2.5MHz dô iriên khai ironu các vùng băng thông được cấp phát hẹp

Báng 1.2 va 1.3 so sánh thông số tốc dộ và hiệu siiấl sư dụng bărm lần giữa l.l ĩi và HSPA trên dường xuống và dường lèn

Banv^ 1.2 So sánh thônọ, sô tóc âộ và hiệu sitâl sư í/ụng phó rân

íịiitci LTE írẻii đườniị xuỏnv, và HSDPA

Bang ì 3 So sánh thủng số tốc đ ộ và hiệu S ì i ắ í sư íỉụng phô tần

giữa L TE trên đường ỉên và HSDPA

1

1.6.5 Hỗ trọ' di động

Hiệu năng l.TE cần được tối ưu hóa cho những người sừ dụng di động tại các tốc độ thấp từ 0 đến ISkmph (kmph:km/giờ) Những người di dộng tại các tốc độ cao từ 15 đến 120kmph cần được đám bảo hiệu nãng cao thóa mãn Cũng cần hồ trợ di động tại các tốc độ từ 120kmph đến 350kmph (thậm chí đến 500kmph phụ thuộc vào băng tần được cấp phát) Việc đám báo tốc độ 350kmph cần thiết đé duy trì chất lượng dịch vụ chấp nhận được cho những người sừ dụng cần được cung cấp dịch vụ trong các hệ thống xe lửa tốc độ cao Trong trường hợp này cần sừ dụng các giải pháp và mô hình kênh đặc biệt Khi thiết lập các thông số lớp vật lý LTE cần có khá năng duy trì kết nối tại tốc độ lên đến 350kmph thậm chí lên đến SOOkmph phụ thuộc bảng tần được cấp phát

LTE cũng cần hồ trợ các kỹ thuật cũng như các cơ chế để tổi ưu hóa trễ và mất gói khi chuyến giao trong hệ thống Các dịch vụ thời gian thực như tiếng được hồ trợ trong miền chuyển mạch kênh trước đây phải d iợ c E-UTRAN hồ trợ trong miền chuyền mạch gói với chất lượng tối '.hiểu phải bàng với chất lượng được hồ trợ bởi UTRAN (chẳng hạn tổc độ bit đảm bảo) trên toàn bộ dải tổc độ Ảnh hưởng cùa chuyển giao trong hệ thống lên chất lượng (thời gian ngất) phải nhỏ hom hay bìng chất lượng được cung cấp trong miền chuyển mạch kênh cùa GERAN

ỉ.6.6 Vùng phủ

LTE p'nài hồ trợ linh hoạt các kịch bản phù sóng khác nhau trong khi vẫn đảin báo các mục tiêu đã nêu trong các phần trên với già thiết

sử dụng lại các đài trạm UTRAN và tần số sóng mang hiện có

Thông lượng, hiệu suất sử dụng phổ tần và hồ trợ di động nói trên phải đáp ứng các ô có bán kính 5km và giảm nhẹ chất lượng đối với các ô có bán kính 30km

Nlur dã nói (y tròn [.11' pliai hoạt dộim irDtiLi cac hănu lliòiU'

1 , 2 5 M [ I / ; 2 5 M I I / ; 5 M 1 1 / ; 1 O M l I / ; 1 5 M 1 1/; \ a 2 0 M 1 1/ t r ê n c a d u ờ n u

xuônu lan đường lôn Cân dam bat) làm \ iộc ca chè dộ dơn bănu lẫn soníz biãng

H ệ i h ô n g p l i a i h ồ i r ợ i r u \ e n n ộ i d u n u i â ' n l o á i i t h ê c á c t ài n m i > ê n

b a o u ỏ m c a c á c l à i nuuN c n k h a d ụ n u d ố i \(Vi n h à k h a i i h ã c ( d ư ọ c u ọ i lii

Radio Band Resources) trone cùnti một bănu lằn hoặc troim các băni! làn khác nhau trên ca đườnu lên lẫn dườnu xuốiiu Ilệ ihôim phai liỗ trự lập biêu cỏim suất, lập biôu ihích ứnu

Hồ irợ MBMS cua l.TÍ: cần dam hao các >ẽu cầu sau: ( i ) Tái su dụniz các phần lư lứp \'ật Iv: đê giam dộ phức tạp dằu cuối, sư dụng

các phương pháp da lru\ nhập, mã hỏa dièu chẽ ca ban áp dụnu chi)

1.6.8 Triển khai phổ tần

Yêu cầu LTH làm việc với các kịch ban iriên kliai phô tàn sau đ à \ :

- Dồng tồn tại trên cùng \ ù n g dịa Iv hoặc cùng dai trạm v ớ i

GERAN/UTRAN trên các ktMih lân cân

38 (.ìião irinh l.õ trình phát íriéiì iIìõiiị: íiii í/i k i lún 4 (.i

- I)ồu lòn lai Irèn các kãih lân càn ln>ãc chônía lân lai biên Líiới các nirức

- I / ỉ ’ phai có kha nănii hoại dộnu dộc lập (khôníi cân sóng

m a n g k h c )

- T ấ i : a c á c bă n* : l ã n clèLi cliR.K' clic) p h é p l u â n t h e o p h á i h à n h vò

các nguyn lac băne tân dộe lập

Cần ưu > rầnu trone irườnu hợp các >êu cằu diều phối biên giới, các vấn è kliác như các uiai pháp lập biôu cân dược xem xét cùne với các hoại ộne kliác cua lớp \ịit lý

1.6.9, Đ ồ g tồn tại và tirong tác v ói các 3GPP RAT

LTHihai liỗ trợ iLroni: lác \(Vi cac hệ thốiiu 3(i hiện có và \ ới các

hệ khônehoo chuàn 3(ÌÍM’, 111' phai dam hao kha nănu dồntz lồn tại giữa các hà khai thác troim các bănu liền kè và irên biên

Tất a các dầu cuối I.Tlí hỗ irợ khai ihác UI KAN/XỈHRAN phai

c ó k h a n i m h ỗ t r ợ đ i i c ! u i \ ê n uiaci d ế n tir c a ỉiai h ệ i h ố n t i u Ĩ R A N \ à

CiHRAN.Nưoài ra 111! cần phai hồ irợ do aiừa các RA'I' (Radio Access Ichnologỵ; cône nuhộ iru\ nhậỊ'* vỏ tuyên) \ới anh hưưng

hạn banejúch cuniz cấp cho cac 11’ các Ciĩ hội do tròn clirờnt> lên và dường xutm thỏnu qua lập hiôu

Vì il' \ ần dề clặi ra ơ dâ\ khỏiiu chi là \ iệc tiuynu ihích nmrợt' mà

ca việc trợ ca clic cliu\èn liiao uiừa eác mạng 3(ilM’ khác nhau, Neoài ra ũnii can nhấn mạnh rãnu IISỊ>Ĩ’A vần là IIIỘI giai pháp 3(j

lừ 3GPP à nó hoàn toàn iưiTim ihich nuuợt' \(Vi các inạim VV-C'I)MA Tương tlch nmrợc là hêt sức càn thiôt iront! I Ih nhưng cũng cân xem xét àn (hận irone mõi liaynu quan \ứi các lăng cường \ è hiẹu năng \ à lia Iiãnu vấn dồ lưtyng lỉiích gặp pliai ơ đâ> cũng giống như

các vấn c iươne Ihích dã được giai quvốt uiừa UI RAN \'à GERAN (dựa trẽn ÌSM)

( 'hianỉịỊ i IônỊi iỊiiLỉỉì ki' lìOíỉc/ì nỊ^lìiên cửiỉ phíiỊ ỊiiOn i ( / 39

Dicới đáy /à các rêu câu cho Ítnrníỉ túc nĩọnsị:

- Thời gian ngẩt đê chuyên giao các dịch v ụ tlùri uian tliực íiiữa LTE và UTRAN/GHRAN không được quá 3()()ms

- 'I hừi gian ngảt đê chuyên giao các dịch vụ phi thời uian thực giữa LTE và UTRAN/GERAN không được quá 500nis

- Các thiếl bị dầu cuối không tích cực (chăng hạn tại irạnu thái R6 Cell PCH) hồ trợ UTRAN/GERAN có bố sung ihêm l / ĩ í ' không nhất thiết chi giám sát các ban tin lim gọi từ mội ironc số U TRAN GERAN L l E

Các yêu cầu trên được đặt ra cho các trưèĩriíi hựp trong dó các mạng UTRAN và/hoặc GERAN cung cấp hồ trợ các chu>èn giao LTE Thời gian chuyển giao nói trên được coi là uiá irị các tối thiêu, các giá trị này cỏ thê tha> đôi khi kiến trúc tòng thê \ à lớp \ ậl Iv dược định nghĩa chi liét

1.6.10 Kiến trúc và quá trình chuyển đổi

Kiến trúc cùa LTE phai được sự đồng ý trong r s c ỉ ('l echnical Specitìcation Group: nhóm đặc tá kỹ thuật) Kiến trúc H-IITRAN phái được xây dựng trên cơ sớ chuyến mạch gỏi mặc dù pliai hồ trợ các dịch vụ thời gian thực và lưu lượng loại hội thoại Kiên trúc E-UTRAN phái đưn giãn hóa và giám thiếu số lượng các tiiao diện.L’I'H phái dam bao chuyến dôi kinh tế lừ kiến irúc và giao diện \ ô tuyến UTRA của R6 Thiết kế mạng I/ri: phai dược tlụrc hiện tlicíì một kiến trúc L/ri: duy nhất dựa trên gỏi (kiến irúc không dà\ toàn II’

sè ngự trị trong các mạng LTK)

Kiến trúc I.TE phái giám thiểu xáy ra "một diêm của nhiều sự cố"

và vì thế phải có các biện pháp dự phòng Kiến trúc L'1'H phai hồ trự các vêu cầu QoS đầu cuối đầu cuối Ngoài ra các giao thức thông tin đưcyng trục phái được tối UXI hóa trong LTE Các cơ chố QoS phái xét đến cho các kiều lưu lượng khác nhau đế sừ dụng hiệu qua bàng thông

40 Cìiáo irinh Lộ írinli phái n iên llìôiìỊ’ tin di dộiĩỊi 3 ( ì lờn 4 iì

( 'hinrnỊi / 7(5/71,' qiuni kẽ lìouch níỊÌiicn cừu phái iricn 3(i 41

1.1 lí phui liỗ irợ các kiêi dịch vụ khác nhau nhầl là trong miền PS

(chăng hạn V()ll\ hiện diện) i;-U Ị RAN (hay viél uọn iù Ỉi-RAN) phái dược thiết kế dê giam Ihiêu L';k tha> dõi trễ (.littor) cho thông tin gói

TC P IP

1.6.11 Quán lý tài nguyên vô tuyến

Như dã dề cầp tí tròn, quan Iv lài neuvòn \ ô tu\ếĩi dòi hoi : (1) hỗ trợ tăng cường QoS dầu cuối dầu cuối; (2) llồ trợ hiệu qua truvcn các lớp cao; (3) liỗ irợ chia sc tai \à quan Iv chính súch trên các côna nghệ tru\ nhập \ ô lu\ến (RAT) kliác nhau

1.6.12 C ác vấn đề về mức dộ phức tạp

L Tl: pliai thoa mãn hiệu nàng ỴÔU cầu Ngoài ra mức dộ phức lạp cũng phai dược giam thiêu dê òn dịnh hộ thống \ à tương lác với các giai doạn trLrức Diều này cũng cho phép ^iam íiiá thành thiết bị đầu cuối \ à 1' 1 RAN í)è thực hiện các >êii cầu trên la cần lưu V các vấn

dề sau

i)ô íiiani phức lạp trone quá irinh thực hiện ca \ e phần cứng lẫn pliần mèin Ihiếl ké I.l 1-! phai giam ihiòu sỗ lưựim cát' tù\ chọn và đum bao loại bo các lính năng bảt buộc ihừa MỘI \ áii đề quan trọne nữa lù phai uiani thiêu sỗ lượnii các irirờng hợp kièm ira cần ihiết chàng hạn giam số lượna các trạna thái cua các liiao thức, giam thiêu

số lưạnu các thu tục các ihông số \ủ tính hại

Các \ c u cầu dối \ới I I 1 phai uiam thiêu mức clộ phức tạp cua ni: liên quan den kích llnrớc trọni: lirợni: \ à duiiii lượnu acqui (chế

dộ chò’ \ à chế dộ lich cực) nhunu \ần dam bao các dịch vụ liên liến cua 1.11- ỉ)ê thóa màn các }ỏu càu nói trôn càn lưu V các NÔU tO) sau;

- C'ần xem xét mức dộ iiòn quan dcn kha nániỉ liỗ trợ nhiều RA'I' (Cìí:RAN/lJTRAN/l/I'I“) khi xcin xét độ phức tạp cua cúc tinh năng LTF:

- Cần giam thiếu các tinh năníi bải buộc

- Không dược có các dậc ta kóp ỉioặc thừa cho các tính năng băt buộc khi ihực hiện cùnu một nhiệm \ ụ