Nghiên cứu và thiết kế phương thức đa truy nhập sử dụng công nghệ mimo ofdma cho mạng di động lte

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN THANH BÌNH NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ PHƯƠNG THỨC ĐA TRUY NHẬP SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ MIMO-OFDMA CHO MẠNG DI ĐỘNG LTE LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG Hà Nội - năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN THANH BÌNH NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ PHƯƠNG THỨC ĐA TRUY NHẬP SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ MIMO-OFDMA CHO MẠNG DI ĐỘNG LTE Chuyên ngành: KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN VĂN ĐỨC Hà Nội - năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Trước hết, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể thầy cô Viện Điện tử viễn thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo môi trường tốt để học tập nghiên cứu Tôi xin cảm ơn thầy cô Viện Đào tạo sau đại học quan tâm đến khóa học này, tạo điều kiện cho học viên có điều kiện thuận lợi để học tập nghiên cứu Và đặc biệt xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Đức tận tình hướng dẫn sửa chữa cho nội dung luận văn Tôi xin cam đoan nội dung luận văn hoàn toàn tơi tìm hiểu, nghiên cứu viết Tất tơi thực cẩn thận, có góp ý sửa chữa giáo viên hướng dẫn Tôi xin chịu trách nhiệm với tất nội dung luận văn Tác giả Trần Thanh Bình LỜI NĨI ĐẦU *** Có thể nói nhiều năm trở lại đây, với phát triển công nghệ, nhu cầu sử dụng Internet di động với tốc độ cao xu hướng hội tụ số tích hợp đa dịch vụ đường truyền có sẵn thúc đẩy việc đời mạng di động hệ thứ nhằm đáp ứng u cầu thiết Cơng nghệ LTE nhà cung cấp dịch vụ di động tin tưởng nhằm hướng tới tương lại băng rộng tốc độ cao đạt chuẩn 4G Mạng di động LTE áp dụng nhiều công nghệ nhằm đạt tiến vượt bậc so với mạng di động hệ trước có dử dụng hệ thống nhiều ăng ten thu phát (MIMO) kết hợp với kỹ thuật OFDM cho độ lợi lớn dung lượng kênh vô tuyến Kênh MIMO tạo với nhiều phần tử ăng ten hai đầu kênh truyền Ở Việt Nam việc triển khai mạng di động LTE dừng lại bước triển khai thử nghiệm Do việc nghiên cứu, khảo sát đánh giá hiệu năng, lựa chọn thông số hệ thống LTE nhận nhiều quan tâm nhà khoa học Để nâng cao hiểu biết nhằm tiếp cận với công nghệ LTE áp dụng Việt Nam thời gian tới, đề tài trình bày về: “Nghiên cứu thiết kế phƣơng thức đa truy nhập sử dụng công nghệ MIMO-OFDMA cho mạng di động LTE” Sau nhiều cố gắng nỗ lực học hỏi, nghiên cứu, luận văn thu kết định, vậy, thời gian lực thân có hạn, luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót kết đạt cịn hạn chế Vì vậy, mong nhận ý kiến đóng góp q báu thầy bạn bè Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Đức tận tình bảo giúp đỡ tơi suốt q trìn học tập nghiên cứu để tối hồn thành luận văn tốt nghiệp TÓM TẮT LUẬN VĂN *** Luận văn tìm hiểu, nghiên cứu kỹ thuật MIMO-OFDMA ứng dụng LTE đường xuống Nội dung luận văn bao gồm bốn phần chính:  Giới thiệu chung  Chƣơng 1: Các đặc điểm kênh truyền thông tin vô tuyến Chương đề cập đến số vấn đề kênh truyền thơng tin vơ tuyến suy hao tín hiệu, pha đinh, nhiễu…  Chƣơng 2: Tổng quan hệ thống MIMO-OFDMA Chương đề cập vấn đề liên quan đến kênh MIMO kỹ thuật đa truy nhập sử dụng trọng mạng LTE đường xuống  Chƣơng 3: Kiến trúc lớp vật lý mạng LTE hướng xuống Chương giới thiệu kênh vật lý hướng xuống mạng LTE như: PDSCH, PDCCH, PHICH, PCFICH, PBCH tín hiệu lớp vật lý như: PSS, SSS… số kỹ thuật sử dụng mạng LTE  Chƣơng 4: Kết mô đánh giá Xây dựng, mô phỏng, thực đánh giá kỹ thuật lập kế hoạch dựa mã nguồn mở LTE link level đại học Vienna đưa kết đánh giá  Kết luận MỤC LỤC *** LỜI CAM ĐOAN LỜI NÓI ĐẦU TÓM TẮT LUẬN VĂN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CHƢƠNG CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA KÊNH TRUYỀN THÔNG TIN VÔ TUYẾN 13 1.1 Một số đặc tính kênh truyền thơng tin vơ tuyến 13 1.1.1 Suy hao đường truyền 13 1.1.2 Pha đinh loại pha đinh 13 1.1.3 Các loại nhiễu ảnh hưởng đến kênh truyền vô tuyến 16 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MIMO-OFDMA 20 2.1 Hệ thống thu phát vô tuyến sử dụng kỹ thuật MIMO 20 2.1.1 Mơ hình hệ thống MIMO 20 2.1.2 Phân tập MIMO 21 2.2 Kỹ thuật đa truy nhập OFDMA mạng LTE 24 2.2.1 Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM 24 2.2.2 Nguyên lý công nghệ OFDMA 26 2.2.3 Ưu điểm công nghệ OFDMA 27 CHƢƠNG KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ TRONG MẠNG LTE HƢỚNG XUỐNG 28 3.1 Giới thiệu tổng quan mạng di động LTE 28 3.1.1 Giới thiệu công nghệ LTE 28 3.2 Những đặc điểm bật mạng di động LTE 32 3.3 Một số kỹ thuật áp dụng cho mạng LTE hƣớng xuống 33 3.3.1 Cấu trúc khung truyền 34 3.3.2 Các khối tài nguyên (Resource blocks) 35 3.3.3 Điều chế (Modulation) 37 3.3.4 OFDMA Symbol 39 3.3.5 Kỹ thuật phân tập LTE 40 3.3.6 Cấp phát tài nguyên hướng xuống 47 3.3.7 Lập kế hoạch Schedule 52 3.4 Các kênh tín hiệu lớp vật lý mạng LTE hƣớng xuống 55 3.4.1 Tín hiệu đồng (Synchronisation signal) 55 3.4.2 Tín hiệu tham khảo xác định tế bào (Cell Specific Refrence Signal) 57 3.4.3 Tín hiệu tham khảo xác định UE (UE Specific Reference Signal) 57 3.4.4 Kênh quảng bá PBCH 58 3.4.5 Kênh PCFICH 59 3.4.6 Kênh PHICH 60 3.4.7 Kênh PDCCH 62 3.4.8 Kênh PDSCH 63 CHƢƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ 66 4.1 Sơ đồ hệ thống thu phát 66 4.1.1 Cấu trúc phía phát 66 4.1.2 Cấu trúc phía thu 68 4.1.3 Mơ hình kênh 69 4.1.4 Mơ hình kênh ITU 71 4.2 Kết mô 72 4.2.1 Mơ hình eNode B UE 72 4.2.2 Mơ hình eNode B nhiều UE 75 KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 DANH MỤC HÌNH VẼ *** Hình 1.1 Hàm phân bố Gaus 16 Hình 1.2 Minh họa nguyên nhân nhiễu ISI 17 Hình 2.1 Mơ hình hệ thống MIMO Nt ăng ten phát Nr ăng ten thu 21 Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống thông tin sử dụng điều chế OFDM 25 Hình 2.3 Sơ đồ khối hệ thống OFDMA 26 Hình 3.1 Sơ đồ thu phát đơn giản mạng LTE hướng xuống lớp vật lý 33 Hình 3.2 Cấu trúc khung FDD 34 Hình 3.3 Cấu trúc khung TDD 35 Hình 3.4 Minh họa lưới tài nguyên hướng xuống mạng LTE 36 Hình 3.5 Minh họa chịm ánh xạ 16QAM 39 Hình 3.6 Cấu trúc symbol slot 40 Hình 3.7 Transmit diversity với layer phần tử ăng ten 41 Hình 3.8 2x2 closed loop spatial multiplexing với codeword 43 Hình 3.9 Ghép kênh khơng gian vịng đóng với codeword 44 Hình 3.10 Ghép kênh khơng gian vịng mở với codeword 45 Hình 3.11 Khái niệm Multi-user MIMO 46 Hình 3.12 Minh họa schedule LTE downlink 48 Hình 3.13 Ví dụ cấp phát tài nguyên loại 50 Hình 3.14 Ví dụ cấp phát tài nguyên loại 51 Hình 3.15 Ví dụ cấp phát tài nguyên loại 52 Hình 3.16 Thuật tốn Proportional Fair 55 Hình 3.17 Minh họa lưới tài nguyên băng thông 1.4 MHz 56 Hình 3.18 Vị trí Reference Singal Resource Grid 57 Hình 3.19 UE specific reference signal 58 Hình 3.20 Sơ đồ kênh PBCH 59 Hình 3.21 Sơ đồ kênh PCFICH 60 Hình 3.22 Sơ đồ kênh PHICH 62 Hình 3.23 Sơ đồ kênh PDCCH 63 Hình 3.24 Các bước xử lý tín hiệu kênh PDSCH 64 Hình 4.1 Cấu trúc phía phát (eNode B Tx) 67 Hình 4.2 Cấu trúc phía thu(UE Rx) 68 Hình 4.3 Minh họa hàm mật độ xác suất phân bố Gauss 69 Hình 4.4 Minh họa hàm mật độ xác suất phân bố Rayleigh 71 Hình 4.5 Các đường cong BLER từ mô kênh AWGN cho 15 CQI 73 Hình 4.6 Throughput số kỹ thuật MIMO 74 Hình 4.7 So sánh throughput thuật toán lập kế hoạch 76 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Một số ví dụ kỹ thuật đa truy nhập 24 Bảng 3.1 Một số thông số quan trọng mạng LTE 28 Bảng 3.2 Mối liên quan tham số lưới tài nguyên 37 Bảng 3.3 Mức điều chế sử dụng kênh vật lý hướng xuống mạng LTE 38 Bảng 3.4 Số codeword, layer phần tử ăng ten 2x2 CLSM 42 Bảng 3.5 Giá trị precoding weight dựa codebook index với codeword 43 Bảng 3.6 Giá trị precoding weight dựa codebook index với codeword 44 Bảng 3.7 Precoding open loop spatial multiplexing 45 Bảng 3.8 PDSCH transmission modes 47 Bảng 3.9 Cấp phát tài nguyên LTE 49 Bảng 3.10 Mối liên quan RBG size bandwith cấp phát tài nguyên loại 50 Bảng 3.11 Giá trị PCFICH 59 Bảng 3.12 Số PHICH group 61 Bảng 3.13 PDCCH format 63 Bảng 4.1 Mơ hình kênh ITU cho môi trường Outdoor to Indoor and Pedestrian 72 Bảng 4.2 Các tham số mơ mơ hình eNodeB nhiều UE 75 CHƢƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ Kết nghiên cứu dựa nghiên cứu công bố báo “Simulating the Long Term Evolution Physical Layer” tác giả đến từ viện kỹ thuật truyền thông tần số vô tuyến, đại học công nghệ Vienna Tong nghiên cứu này, tác giả trình bày mơ mạng LTE lớp vật lý theo tiêu chuẩn với tính điều chế thích nghi mã hóa (AMC), chế độ truyền MIMO, schedule Mã nguồn mơ hồn tồn miễn phí cho mục đích học thuật phi thương mại Hầu hết phần mô viết matlab ngoại trừ phần tính tốn phức tạp chun sâu mã kênh, giải mã kênh… phát triển ANSI-C hàm MEX Dựa báo “Simulating the Long Term Evolution Physical Layer”, chương trình bày hai phần mơ chính: eNode B UE, eNode B nhiều UE Sau kết nghiên cứu mô hệ thống 4.1 Sơ đồ hệ thống thu phát Phần mô hệ thống LTE bao gồm phần chính: eNode B đóng vai trị phát liệu, nhiều UE đóng vai trị nhận liệu, kênh chia liệu hướng xuống (DL-SCH)… 4.1.1 Cấu trúc phía phát Cấu trúc phía phát hình dung dễ dàng Hình 4.1 Như trình bày phần trước, LTE hướng xuống dựa kỹ thuật OFDMA Các tài nguyên biểu diễn lưới tài nguyên thời gian – tần số phần tử tài nguyên RE tương ứng với sóng mang suốt khoảng thời gian OFDM symbol Các phần tử tài nguyên lại nhóm vào khối tài nguyên RB bao gồm ký tự OFDM tùy thuộc vào normal CP hay extened CP 12 sóng mang liên tiếp tương ứng với băng thông danh nghĩa khối tài nguyên 180 kHz Điều cho phép cấp phát tài nguyên cách linh hoạt có nhiều UE 66 Hình 4.1 Cấu trúc phía phát (eNode B Tx) Đầu tiên, liệu người dùng tạo tùy thuộc vào tín hiệu ACK nhận eNode B Nếu tin nhận NACK, Transport Block (TB) lưu trữ truyền lại sử dụng thuật tốn HARQ Sau TB user đính thêm CRC độc lập vào khối mã hóa Turbo với xen kẽ dựa đa thức hoán vị cầu phương Quadrature Permutation Polynomial (QPP) Mỗi khối bit sau mã hóa lại xen kẽ thích ứng tốc độ với tốc độ phụ thuộc vào số chất lượng kênh CQI user phản hồi Tương tự HSDPA, q trình thích ứng tốc độ LTE có bao gồm trinh xử lý HARQ Sau liệu đưa vào điều chế thành ký tự phức Tùy thuộc vào CQI, mức điều chế chọn tương ứng với RB Như trình bày mức điều chế QPSK, 16-QAM, 64-QAM Các ký tự sau điều chế ánh xạ đến ăng ten Việc ánh xạ đến ăng ten phụ thuộc vào phản hồi RI có nhiều thuật toán khác như: Phân tập phát (TxD), ghép kênh khơng gian vịng mở (OLSM) ghép kênh khơng gian vịng đóng (CLSM) Thêm vào mã trận tiền mã hóa áp dụng vào tín hiệu phát Cuối cùng, ký tự truyền ăng ten ánh xạ vào RE Tín hiệu tham khảo tín hiệu đồng chèn vào lưới tài nguyên Sự phân công số lượng RB cho UE điều khiểu khối scheduler 67 dựa tin CQI từ phía UE Việc lập kế hoạch thực subframe (trong vịng 1ms) Hiện khối scheduler thực tương đối đơn giản dựa ma trận phân cơng RB có sẵn hay thuật tốn Round Robin Rõ ràng việc áp dụng lập kế hoạch động (dynamic scheduler) mang tính thực tế 4.1.2 Cấu trúc phía thu Cấu trúc phía thu minh họa Hình 4.2 bên dưới, UE nhận tín hiệu phát từ phía eNode B thực q trình giải mã tín hiệu ngược lại so với phía phát Hình 4.2 Cấu trúc phía thu(UE Rx) Đầu tiên, UE phải nhận dạng RB mang thơng tin gửi cho UE Phần ước lượng kênh thực nhờ tín hiệu tham khảo nhúng vào lưới tài nguyên trước phát Dưa kết ước lượng kênh, chất lượng kênh truyền đánh giá thông tin phản hồi thích hợp tính tốn Chất lượng kênh truyền sử dụng cho việc giải điều chế mềm giải ánh xạ mềm tín hiệu OFDM 68 Sau đó, UE thực kết hợp HARQ giải mã kênh Để tiết kiệm thời gian xử lý, vòng lặp turbo tiến hành kiểm tra CRC khối giải mã đúng, trình giải mã dừng lại Sau lần đánh giá, phía thu cung cấp thơng tin cần thiết để đánh giá chất lượng thông tin như: thông lượng user cell, tỉ lệ lỗi bit (BER), tĩ lể lỗi khối (BLER) 4.1.3 Mơ hình kênh 4.1.3.1 Kênh AWGN Kênh AWGN hay gọi kênh nhiễu tạp âm trắng Gauss gây bời nhiễu trắng Nhiễu trắng nhiều nguồn khác thời tiết , khuếch đại máy thu, nhiệt độ hay người Nhiễu trắng trình xác suất có mật độ phổ cơng suất phẳng tồn dải tần, có hầm mật độ xác suất tuân theo phan bố Gauss Tín hiệu thu nhiễu trắng viết sau: y(t )  x(t )* h(t )  n(t ) Trong y (t ) , x(t ) , h(t ) , n(t ) tín hiệu nhận được, tín hiệu phát, hàm truyền nhiễu trắng Gauss theo thời gian Về mặt tốn học, nhiễu trắng n(t ) mơ hình biến xác suất Gauss với giá trị kỳ vọng hay cịn gọi trung bình   E[ x]  độ lệch chuẩn   E[( x   )]2 biến ngẫu nhiên x Hình 4.3 Minh họa hàm mật độ xác suất phân bố Gauss[14] 69 4.1.3.2 Kênh Rayleigh Kênh Rayleigh kênh dựa phân bố Rayleigh Phân bố Rayleigh sử dụng rộng rãi truyền thông không dây Phân bố Rayleigh dùng để mô tả chất thay đổi theo thời giản đường bao tín hiệu pha đinh phẳng thu đường bao thành phân đa đường riêng lẻ Ta thấy đường bao tổng hai tín hiệu nhiễu Gauss trực giao tuân theo phân bố Rayleigh Hàm mật độ xác suất phân bố Rayleigh mô tả sau:  r  r2  exp   p ( r )    2     (0  r  )  (r  0) Trong σ giá trị hiệu dungk điện tín hiệu nhận trước tách đường bao (evenlope detection) σ2 cơng suất trung bình theo thời gian Xác suất để đường bao tín hiệu khơng vượt giá trị R cho trược cho hàm phân bố tích lũy: R P( R)  Pr (r  R)    R2   p(r )dr   exp     2  Khi đógiá trị trung bình rmean tính bởi:   rmean  E[r ]   rp(r )dr    1.2533 Và phương sai  r :   r  Er   E [r ]   r p(r )dr   2 70          0.4292  2 2  Hình 4.4 Minh họa hàm mật độ xác suất phân bố Rayleigh[14] 4.1.4 Mô hình kênh ITU Một tập mơ hình kênh thực nghiệm thông dụng xác định khuyến nghị ITU-R M.1225 Khuyến nghị xác định môi trường kiểm tra khác nhau: nhà, từ nhà vào nhà phương tiện từ nhằm mô kênh pha đinh đa đường pha đinh đa đường mơ hình đường tapped-delay với nút (tap) không trễ đồng Độ lợi kết hợp với nút đặc trưng phân bố (Ricean với K-factor>0 Rayleigh với K-factor=0) với tần số Doppler tối đa Với nút, phương pháp lọc nhiễu sử dụng để tạo hệ số kênh với hàm phân bố mật độ phổ công suất xác định Các tham số kênh theo khuyến nghị ITU sau (trong mục đề cập đến Pedestrian channel): 71 Channel A Channel B Relative Average Relative Average Doppler Delay Power Delay Power spectrum (ns) (dB) (ns) (dB) 0 0 Classic 110 -9.7 200 -0.9 Classic 190 -19.2 800 -4.9 Classic 410 -22.8 1200 -8.0 Classic - - 2300 -7.8 Classic - - 3700 -23.9 Classic Tap Bảng 4.1 Mơ hình kênh ITU cho mơi trường Outdoor to Indoor and Pedestrian Tổng độ lợi kênh chuẩn hóa cách thêm tham số chuẩn hóa xác định cho nút Các Doppler xác định tham số tần số Doppler tối đa (fm) phổ tròn tró mật độ phổ cơng suất xác định sau: Với f  4.2 v f f m  f , v vận tốc tương đối UE với eNode B c fm Kết mơ 4.2.1 Mơ hình eNode B UE 4.2.1.1 Tỉ lệ lỗi khối BLER Để có tỉ lệ lỗi khối BLER thông lượng cho mức điều chế mã hóa Modulation and Coding Scheme (MCS) tương ứng với giá trị CQI, mơ hình kênh áp dụng kênh AWGN Khối MCS định việc dùng điều chế mức tốc độ mã hóa hiệu Eftective Code Rate (ECR) q trình mã hóa kênh Hình thể kết BLER giá trị CQI từ đến 15 trường hợp khơng có HARQ Để ý khoảng cách đường cong khoảng 2dB 72 Hình 4.5 Các đường cong BLER từ mơ kênh AWGN cho 15 CQI 4.2.1.2 Throuhput Trong phần này, ta tiến hành so sánh throughput với dung lượng hệ thống C kênh C tính tốn sau: C  FB log (1  SNR) Trong đó, SNR tỉ số tín hiệu nhiễu, B băng thông F hệ số hiệu chỉnh Băng thơng B tính sau: B N sc N s N RB Tsub Với NSC = 12 số sóng mang RB, NS số OFDM symbol subframe (14 với normal CP 12 với extend CP), NRB số RB tương ứng với băng thơng hệ thống (ví dụ RB băng thông 1.4 MHz) Tsub thời gian diễn subframe (1ms) Việc truyền OFDM symbol yêu cầu phải truyền CP để tránh nhiễu liên ký tự ký tự tham khảo cho phần ước lượng kênh Do đó, theo cơng thức Shannon, F tính sau: 73 F T frame  TCP T frame  N SC N s /  N SC N s / Với Tframe thời gian diễn 10 subframe (10ms) Tcp tổng thời gian CP tất OFDM symbol frame Hình so sánh throughput hệ thống SISO, TxD 2x2, CLSM 2x2 OLSM 2x2 truyền liệu qua kênh không tương quan ITU Pedestrian B channel Trong mô CQI cố định số HARQ truyền lại tối đa Throughput tối đa thuật toán MIMO khác minh họa đây, phụ thuộc vào số ăng ten phát số layer Nếu có nhiều ăng ten phát sử dụng có nhiều pilot truyền vào frame throughput tối đa đạt thấp Trong trường hợp OLSM, luồng liệu riêng biệt truyền gấp đơi so với hệ thống TxD 2x2 Chú ý hình minh họa khơng sử dụng tiền mã hóa thích nghi Có thể làm tăng độ lợi TxD cách sử dụng tin PCI Hình 4.6 Throughput số kỹ thuật MIMO 74 4.2.2 Mơ hình eNode B nhiều UE Ở phần ta tiến hành mô eNodeB 20 UE chạy khoảng thời gian 100 TTI sử dụng thuật toán lập kế hoạch khác nhau: Round Robin, Best CQI Proportional Fair Tham số cụ thể mơ hình bên dưới: Tham số Giá trị Tần số GHz Băng thông MHz Num Tx x Num Rx 2x2 TX mode CLSM Thời gian mô 100 TTI Proportional Fair, Round Robin, Scheduler Best CQI Bảng 4.2 Các tham số mơ mơ hình eNodeB nhiều UE Kết so sánh thông lượng thuật tốn scheduler thể Hình 4.7 bên Tổng số UE lần mô UE, diễn khoảng thời gian 100 TTI Qua quan sát nhận thấy thơng lượng cell thuật toán Best CQI cao thơng lượng thuật tốn Round Robin thấp Thuật toán Proportional Fair nằm so sánh với thuật tốn cịn lại Điều phù hợp với mục đích đề xuất ban đầu 75 Hình 4.7 So sánh throughput thuật tốn lập kế hoạch 76 KẾT LUẬN Trong khuôn khổ luận văn trình bay tổng quan mạng LTE kỹ thuật lớp vật lý mạng LTE LTE dự định hỗ trợ tốc độ cao mức đỉnh 100 Mb/s đường xuống 50 Mb/s đường lên, để nâng cao khả hệ thống phạm vi bao phủ Mạng LTE hỗ trợ hiệu việc truyền gói liệu với việc sử dụng MIMO-OFDMA áp dụng đường xuống LTE đánh giá tương lai di động băng rộng Dự kiến năm 2015, Việt Nam tiến hàng đấu giá băng tần sử dụng cho mạng LTE Sau thời gian học nỗ lực tìm tịi học hỏi, tác giả thực nghiên cứu kỹ thuật MIMO-OFDMA mạng LTE, đặc biệt mối tương quan việc ánh xạ khối tài nguyên với thuật toán scheduler cho đường xuống Scheduler yếu tố quan Tác giả đưa tác động việc lập kế hoạch đến hiệu sử dụng thông lượng Best CQI tối đa hóa thơng lượng cách lên kế hoạch cho người sử dụng với chất lượng kên tốt Round Robin thể công việc lập kế hoạch giao các khối tài nguyên cho người dùng Tác giả đưa thuật toán Scheduler Proportional Fair việc kết hợp hai thuật tốn scheduler định khối tài nguyên cho người sử dụng với CQI cao khe thời gian thứ tiểu khung, khe thời gian thứ hai, việc lênh lịch giao khối tài nguyên cho người dùng Với thuật tốn scheuduler này, xem thỏa hiệp thơng lượng tính cơng Thuật tốn lập kế hoạch triển khai thử nghiệm để kiểm tra xem đạt đến mục tiêu Tất hình vẽ, phân tích, thuật tốn thực mã nguồn mở LTE Link Level Simulator đại học Vienna Dựa phân tích so sánh thuật tốn scheduler dựa thơng lượng cho kịch khác thực Chúng ta thấy thuật tốn Proportional Fair có hiệu suất thơng lượng tốt so với Round Robin đồng thời đảm bảo tín cơng so với Best CQI 77 Tác giả tính tốn thông lượng thực tế mạng LTE đường xuống với việc sử dụng kỹ thuật MIMO khác đồng thời so sánh với thông lượng hệ thống SISO Các kết so sánh thông lượng sau mơ trình bày Rõ ràng thông lượng tăng lên đáng kể kỹ thuật MIMO sử dụng Rất nhiều nghiên cứu thực xung quang mạng LTE lĩnh vực thú vị Đối với việc ánh xạ khối nguyên mạng LTE hương xuống hay lập lịch việc tìm kiếm thỏa hiệp thơng lượng tín cơng bước đầu Trong tương lai, thực theo thứ tự để tối ưu hóa thơng lượng thuật toán lập lịch khác Tùy thuộc vào mục tiêu thuật tốn Scheduler mà thiết kế, chọn cải thiện thông lượng, công hai Nếu theo hướng cải thiện thông lượng tìm cách cải thiện thuật tốn Best CQI ưu tiên tính cơng tìm hiểu cách nâng cao hiệu suất thuật toán Round Robin Kỹ thuật MIMO cơng nghệ để tăng thơng lượng Có nhiều kỹ thuật tiên tiến phức tạp thiết kế với mục đích Một kỹ thuật lưu ý việc đặt trạm chuyển tiếp eNode B UE 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO *** 3GPP TS 36.211 V8.8.0 (2009-09), 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation 3GPP TS 36.212 V8.8.0 (2010-01), 3rd Generation Partnership Project; LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Multiplexing and channel coding Chris Johnson (2012), Long Term Evolution IN BULLETS, 2nd Edition (Black & White) Christian Mehlfuuhrer, Martin Wrulich, Josep Colom Ikuno, Dagmar Bosanska, Markus Rupp (2009), Simulating the long term evolution physical layer, Institute of Communications and Radio-Frequency Engineering Vienna University of Technology Gusshausstrasse 25/389, A-1040 Vienna, Austria Gwanmo Ku (2012), Resource allocation in LTE, Adaptive Signal Processing and Information Theory Research Group Gwanmo Ku (2012), Scheduling in LTE, Adaptive Signal Processing and Information Theory Research Group ITU-R (2009), Guidelines for evaluation of radio interface technologies for IMT-Advanced M H Habaebi, J Chebil, A.G Al-Sakkaf T H Dahawi (2013), Comparison between scheduling techniques in long term evolution, Department of Electrical and Computer Engineering, Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, Jalan Gombak 53100, Kuala Lumpur, Malaysia Tshiteya Dikamba (2011), Downlink Scheduling in 3GPP Long Term Evolution (LTE), Wireless and Mobile Communication (WMC) Group, 79 Faculty of Electrical Engineering, Mathematics and Computer Science Delft University of Technology 10 Nguyễn Văn Đức (2006), “Lý thuyết ứng dụng kỹ thuật OFDM”, NXB Khoa học Kỹ thuật 11 Trần Quang Hào (2012), “Nghiên cứu, thiết kế phương pháp m hóa khơng gian - thời gian cho mạng di động 4G”, Viện điện tử - viễn thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 12 [Online] http://www.nt.tuwien.ac.at/ltesimulator 13 [Online] http://vntelecom.org 14 [Online] http://www.sharetechnote.com 15 [Online] http://www.iith.ac.in/newslab/thomas/RB%20Calculator/rb.html 80 ... nhằm tiếp cận với công nghệ LTE áp dụng Việt Nam thời gian tới, đề tài trình bày về: ? ?Nghiên cứu thiết kế phƣơng thức đa truy nhập sử dụng công nghệ MIMO- OFDMA cho mạng di động LTE? ?? Sau nhiều cố... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN THANH BÌNH NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ PHƯƠNG THỨC ĐA TRUY NHẬP SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ MIMO- OFDMA CHO MẠNG DI ĐỘNG LTE Chuyên... Kỹ thuật đa truy nhập OFDMA mạng LTE Kỹ thuật đa truy nhập sử dụng phép tài nguyên chia sẻ người dùng, mạng LTE đường xuống sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA (Orthogonal