TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ
1 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Cơng trình đư c hồn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Đ I H C ĐÀ N NG NGUY N VĂN THAO Ngư i hư ng d n khoa h c: TS NGUY N LÊ HÙNG NGHIÊN C U CÁC K THU T PHÂN T P Đ NÂNG CAO CH T LƯ NG H TH NG THÔNG TIN DI Đ NG TH H TH (4G/LTE) Chuyên ngành: K thu t Đi n t Ph n bi n 1: PGS.TS TĂNG T N CHI N Ph n bi n 2: TS NGÔ VĂN S Mã s : 60.52.70 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Lu n văn ñư c b o v trư c H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 21 tháng năm 2012 Ngư i hư ng d n khoa h c: TS Nguy n Lê Hùng * Có th tìm hi u lu n văn t i: Đà N ng, Năm 2012 - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng M! Đ"U d n đ n tín hi u nh n đư c t i máy thu s( y u nhi'u so v i tín hi u t i máy phát, làm gi m đáng k ch t lư ng truy'n thơng TÍNH C P THI T C#A Đ$ TÀI H th ng thơng tin di đ ng th h th (3G) ñư c tiêu chu n Trong h th ng thông tin di ñ ng, k thu t phân t p ñư c s$ d!ng ñ h n ch nh hư ng c#a fading ña tia, tăng ñ tin c y c#a vi c hoá b i IMT-2000 (International Mobile Telecommunications 2000), truy'n tin mà không ph i gia tăng công su t phát hay băng thơng K b t đ u ñư c phát tri n t i Nh t B n vào tháng 10 năm 2001 T thu t phân t p cho phép b thu (receiver) thu ñư c nhi'u b n c#a ñ n 3G phát tri n m t cách nhanh chóng đóng m t vai trị m t tín hi u truy'n Các b n ch a m t lư ng quan tr ng vi c phát tri n lo i d ch v! ña phương ti n thông tin có s& tương quan v' fading Tín hi u thu ph i k đ n d ch v! Video Tuy nhiên h th ng thơng tin di đ ng bao g m m t s& k t h p h p lý c#a phiên b n tín hi u khác 3G v n chưa ñáp ng ñư c nhu c u ngày cao c#a ngư i s$ s( ch u nh hư ng fading nghiêm tr ng so v i t ng phiên b n d!ng, d ch v! băng r ng ngày phát tri n nhanh chóng, đ%c riêng l bi t d ch v! yêu c u th i gian th&c IPTV, Video M%C ĐÍCH NGHIÊN C U Conference, v y h th ng thơng tin di đ ng th h th (4G) đ i Đ' tài ti n hành tìm hi u nguyên lý ho t ñ ng nghiên c u phương pháp phân t p ñ nâng cao ch t lư ng h th ng Do tính ch t c#a mơi trư ng vơ n, tín hi u RF (Radio thơng tin di đ ng th h th Phân tích so sánh, đánh giá Frequency) truy'n qua kênh truy'n vô n s( lan t)a không phương pháp phân t p, s$ d!ng ph n m'm chun d!ng đ mơ ph)ng gian , va ch m vào v t c n phân tán r i rác ñư ng truy'n xe c , nhà c$a, công viên, sông, núi, bi n … s( gây hi n tư ng ph n x , tán x , nhi*u x Khi sóng va ch m vào v t c n s( t o vô s b n tín hi u, m t s b n s( t i ñư c máy thu Do phương pháp phân t p T đưa nh n xét ch n phương pháp phân t p t i ưu ng v i t ng ñi'u ki n c! th Đ I TƯ NG NGHIÊN C U - Tìm hi u v' h th ng thơng tin di đ ng 4G b n này ph n x , tán x , nhi*u x v t khác theo ñư ng dài ng n khác nên th i ñi m b n t i máy thu khác (t c ñ tr* pha gi,a thành ph n - Nghiên c u phương pháp phân t p ñ nâng cao ch t lư ng h th ng thơng tin di đ ng 4G - Đánh giá, so sánh hi u qu gi,a phương pháp phân t p khác nhau) b n s( suy hao khác (t c biên ñ gi,a thành ph n khác nhau) Tín hi u t i máy thu t-ng PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U c#a t t c b n này, tùy thu c vào biên ñ pha c#a b n mà tín hi u t i máy thu ñư c tăng cư ng hay b suy gi m, hi n tư ng g i hi n tư ng fading ña ñư ng (multipath fading) Đi'u - Thu th p, phân tích tài li u thơng tin liên quan đ n đ' tài - Nghiên c u lý thuy t k thu t phân t p, mô ph)ng ki m ch ng lý thuy t ñưa nh n xét, so sánh k thu t phân t p, tìm k thu t phân t p t i ưu cho t ng ñi'u ki n c! th CHƯƠNG T(NG QUAN V$ H TH NG THÔNG TIN DI Đ NG 4G (LTE VÀ LTE-ADVANCED) Ý NGHĨA KHOA H C VÀ TH'C TI N C#A Đ$ TÀI H th ng thơng tin di đ ng 4G (LTE/LTE Advance) 1.1 GI)I THI U CHƯƠNG ñư c nghiên c u tri n khai t i m t s nư c th gi i tính ưu 1.2 CÁC GIAI ĐO N PHÁT TRI N C#A CÔNG NGH VI N vi t c#a Trong th i đ i mà d ch v! yêu c u ch t lư ng cao THÔNG DI Đ NG phát tri n nhanh chóng vi c nghiên c u k thu t phân t p Cơng ngh di đ ng th h th nh t (1G) ñ i vào kho ng nh8m tăng ch t lư ng truy'n tin h th ng thơng tin di đ ng 4G th i gian năm 1980 d&a công ngh FDMA (đa truy c p phân mà khơng c n tăng cơng su t phát hay đ r ng băng thơng s( góp chia theo t n s ); ti p ñ n công ngh di ñ ng th h th (2G) ñ i ph n l n vi c gi i quy t v n ñ' v' ch t lư ng d ch v! vào kho ng th i gian năm 1990 d&a công ngh TDMA (ña truy K T C U C#A LU N VĂN Lu n văn g m ph n sau đây: Chương 1: T-ng quan v' h th ng thơng tin di đ ng 4G (LTE LTE-Advanced) Chương 2: K thu t OFDM đ%c tính kênh truy'n Chương 3: Các k thu t phân tâp Chương 4: K t qu mô ph)ng k thu t phân t p c p phân chia theo th i gian); cơng ngh di đ ng th h th (3G) ñ i vào kho ng th i gian năm 2000 d&a cơng ngh WCDMA (đa truy c p phân chia theo mã); cơng ngh di đ ng th h th (4G) ñ i kho ng th i gian t năm 2009 ñ n nay, ñã qua giai ño n tri n khai th$ nghi m ban ñ u hi n ñang tri n khai t i m t s nư c, d&a công ngh OFDM, SDMA- t c công ngh LTE – LTE ADVANCE 1.3 CÔNG NGH LTE 1.3.1 Gi i thi u LTE th h th tư tương lai c#a chu n UMTS 3GPP phát tri n 3GPP ñ%t yêu c u cao cho LTE, bao g m gi m chi phí cho m9i bit thơng tin, cung c p d ch v! t t hơn, s$ d!ng linh ho t băng t n hi n có băng t n m i, đơn gi n hóa ki n trúc m ng v i giao ti p m gi m ñáng k lư ng tiêu th! cu i thi t b ñ u 1.3.2 Các chu*n c+a công ngh LTE T c ñ : T c ñ t i xu ng (Downlink - DL) cao nh t 1.3.3 Ki,n trúc LTE băng thơng 20MHz có th lên đ n 100Mbps, t c ñ t i lên (Uplink - UL) 1.3.3.1 M ng truy nh p vô n M ng truy nh p vơ n c#a LTE đư c g i E-UTRAN m t nh,ng ñ%c m c#a t t c d ch v!, bao có th lên đ n 50Mbps Đ tr*: Th i gian tr* t i ña ñ i v i d ch v! ngư i dùng ph i g m th i gian th&c, s( ñư c cung c p qua kênh chuy n m ch gói M t tr m g c m i ph c t p NodeB WCDMA, th p 5ms Đ r ng băng thông linh ho t: có th ho t đ ng v i băng eNodeB (Enhanced NodeB) eNodeB th a hư ng ch c thông 5MHz, 10MHz, 15MHz 20MHz, th m chí nh) 5MHz c#a RNC eNodeB ch u trách nhi m qu n lý tài nguyên vô n c#a 1,25MHz 2,5MHz ô, quy t ñ nh chuy n giao, l p bi u cho c đư ng lên đư ng Tính di đ ng: T c ñ di chuy n t i ưu 0-15km/gi , v n xu ng c#a eNodeB đư c n i t i m ng lõi thơng ho t đ ng t t v i t c ñ di chuy n t 15-120km/gi , th m chí lên đ n qua giao di n S1 S1 gi ng giao di n Iu gi,a m ng lõi RNC 500km/gi tùy băng t n WCDMA Gi,a eNodeB có giao di n X2 gi ng giao Ph- t n s : ho t ñ ng theo ch ñ phân chia theo t n t ho%c ch ñ phân chia theo th i gian Đ ph# sóng t 5-100km (tín hi u suy y u t km th 30), dung lư ng 200 ngư i/cell (băng thông 5MHz) Ch t lư ng d ch v!: H9 tr tính đ m b o ch t lư ng d ch v! QoS cho thi t b VoIP ñ m b o ch t lư ng âm t t, ñ tr* di n Iur WCDMA 1.3.3.2 M ng lõi M ng lõi bao g m nhi'u th&c th ch c sau: - Th c th qu n lý di ñ ng MME - C ng d ch v (Seving Gateway) - C ng m ng d li u gói (PDN Gateway) m c t i thi u (th i gian ch g n khơng có) thơng qua 1.3.4 Cơ ch, truy.n d n m ng chuy n m ch UMTS Liên k t m ng: Kh liên k t v i h th ng UTRAN/GERAN hi n có h th ng khơng thu c 3GPP s( ñư c ñ m b o Th i gian tr* vi c truy'n t i gi,a E-UTRAN UTRAN/GERAN s( nh) 300ms cho d ch v! th i gian th&c không 500ms cho d ch v! l i Chi phí: Chi phí tri n khai v n hành gi m Đư ng xu ng ñư ng lên LTE d&a vi c s$ d!ng nhi'u cơng ngh đa truy nh p, c! th : đa truy nh p phân chia t n s tr&c giao cho ñư ng xu ng (OFDMA) ña truy nh p phân chia t n s - đơn sóng mang (SC-FDMA) cho ñư ng lên 1.3.4.1 Truy n d n ñư ng xu ng 1.3.4.2 Truy n d n ñư ng lên 10 CHƯƠNG K THU T OFDM VÀ Đ2C TÍNH KÊNH TRUY$N 1.4 CƠNG NGH LTE-ADVANCED 1.4.1 Các yêu c/u c+a LTE-Advanced 1.4.2 Các công ngh thành ph/n ñ xu1t cho LTE-Advanced 2.1 GI)I THI U CHƯƠNG 1.4.2.1 Truy n d n băng r ng chia s ph t n 1.4.2.2 Gi i pháp ña anten m r ng 2.2 K THU T OFDM 1.4.2.3 Truy n d n ña ñi m ph i h p 2.2.1 Khái ni m 1.4.2.4 Các b l p b chuy n ti p K thu t OFDM m t d ng ñ%c bi t c#a k thu t đi'u ch đa sóng mang, ho t đ ng theo ngun lý truy'n dịng d, li u t c 1.5 SO SÁNH LTE VÀ LTE-ADVANCED B ng 1.2 So sánh yêu c u c a LTE LTE-Advanced Cơng ngh đ cao sóng mang t c đ th p Các sóng mang ñư c phân b- tr&c giao v i LTE LTE-Advanced T c ñ Downlink 150 Mbit/s Gbit/s T c ñ Uplink 75 Mbit/s 500 Mbit/s Băng thơng Downlink 20 MHz 100 MHz m9i đ:nh c#a m9i sóng mang b t kỳ nhóm sóng Băng thơng Uplink 20 MHz 40 MHz mang khác b8ng khơng, v y sóng mang khơng gây Tính di đ ng 2.2.2 Tính tr3c giao h th ng OFDM Tính tr&c giao c#a sóng mang th hi n - Ho t ñ ng t i ưu v i t c - Tương t& nhi*u l n ñ th p (< 15 km/hr) 2.2.3 Mơ hình h th ng OFDM - V n ho t ñ ng t t LTE t c ñ ñ n 120 km/hr - V n trì đư c ho t đ ng t c ñ ñ n 350 km/hr Vùng ph# sóng - Lên ñ n Km - Tương t& yêu c u c#a LTE Dung lư ng - Cell v i 200 ngư i dùng ho t ñ ng MHz 1.6 K T LU N CHƯƠNG G p 03 l n LTE Hình 2.3 Sơ đ kh i h th ng OFDM ch9: T i 11 2.2.3.1 B chuy n ñ i n i ti p - song song song song – n i ti p 12 - H n ch nh hư ng c#a fading l&a ch n t n s hi u ng B chuy n đ-i n i ti p – song song có nhi m v! chuy n ñ-i ña ñư ng b8ng cách chia kênh truy'n fading ch n l c t n s thành dịng d, li u t c đ cao thành N dịng d, li u t c đ th p cho kênh truy'n fading ph