Công nghệ phát triển lên 4g và kỹ thuật lte

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGUYỄN THỊ KIM LIÊN – DV06034 NGUYỄN THÀNH LÊ – DV06033 CÔNG NGHỆ PHÁT TRIỂN LÊN 4G VÀ KỸ THUẬT LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ThS NGUYỄN THÁI HÙNG NIÊN KHĨA 2006 – 2011 Cơng Nghệ Phát Triển Lên 4G Và Kỹ Thuật LTE GVHD Th.S Nguyễn Thái Hùng MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu 1.2 TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI 1.2.1 Thế hệ 1G (First Generation) 1.2.2 Thế hệ 2G (Second Generation) 1.2.3 Thế hệ 3G (Third Generation) .3 1.2.4 HỆ THỐNG 4G LTE 1.3 Mục tiêu bố cục đồ án CHƯƠNG KIẾN TRÚC MẠNG LTE 2.1 KIẾN TRÚC MẠNG LTE 2.1.1 Các phần tử mạng 4G 11 2.1.2 Đường giao tiếp mạng lõi với mạng truy cập vô tuyến 23 2.2 Đường giao tiếp với sở liệu người dùng 25 2.3 Cấu trúc chuyển vùng Roaming 25 2.4 Kết nối với mạng khác 26 2.5 Các giao diện giao thức cấu hình kiến trúc hệ thống 27 CHƯƠNG TRUY CẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE 33 3.1 TRUYỀN DỮ LIỆU HƯỚNG XUỐNG .33 3.1.1 Nguyên tắc đa truy nhập đường xuống OFDMA .34 3.1.2 Truyền liệu hướng xuống 41 3.1.3 Truyền broadcast/multicast đa cell 44 Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Và Kỹ Thuật LTE GVHD Th.S Nguyễn Thái Hùng 3.2 TRUYỀN DỮ LIỆU HƯỚNG LÊN 46 3.2.1 SC-FDMA .47 3.2.2 Các tham số SC-FDMA 48 3.2.3 Truyền dẫn liệu hướng lên 50 3.3 MIMO 53 3.3.1 Các chế độ truy cập MIMO 54 3.3.2 Kế hoạch LTE đa ăng ten: 57 CHƯƠNG LỚP VẬT LÝ LTE 58 4.1 CÁC KÊNH TRUYỀN TẢI VÀ ÁNH XẠ CỦA CHÚNG TỚI CÁC KÊNH VẬT LÝ .58 4.2 ĐIỀU CHẾ 60 4.3 TRUYỀN TẢI DỮ LIỆU HƯỚNG LÊN .61 4.4 TRUYỀN DẪN DỮ LIỆU NGƯỜI DÙNG HƯỚNG XUỐNG 66 4.5 TRUYỀN DẪN DỮ LIỆU HƯỚNG LÊN .71 4.5.1 Kênh điều khiển đường lên vật lý ( PUCCH) 72 4.5.2 Báo hiệu điều khiển PUSCH .73 4.6 CẤU TRÚC PRACH (Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý) 77 4.7 TRUYỀN DẪN BÁO HIỆU LỚP VẬT LÝ HƯỚNG XUỐNG 79 4.7.1 Kênh thị định dạng điều khiển vật lý (PCFICH) 79 4.7.2 Kênh điều khiển hướng xuống vật lý ( PCDCH) .80 4.7.3 Kênh thị HARQ vật lý ( PHICH) .81 4.7.4 Kênh quảng bá vật lý ( PBCH) .81 4.8 CÁC THỦ TỤC LỚP VẬT LÝ 83 4.8.1 Thủ tục HARQ 83 Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Và Kỹ Thuật LTE GVHD Th.S Nguyễn Thái Hùng 4.8.2 Ứng trước định thời 84 4.8.3 Điều khiển công suất 85 4.8.4 Thủ tục báo cáo phản hồi kênh .87 4.8.5 Hoạt động chế độ bán song công .88 4.8.6 Các lớp khả UE đặc điểm hỗ trợ 88 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG .90 5.1 Sơ đồ giải thuật 90 5.1.1 Bên phát 90 5.1.2 Kênh truyền 91 5.1.3 Bên thu 92 5.2 Chương trình mơ hệ thống OFDMA 93 5.2.1 Serial to parallel Modulator 94 5.2.2 Mapping 94 5.2.3 Chèn CP 94 5.1.4 Chuyển đổi song song nối tiếp 95 5.3 Chương trình mơ hệ thống SC-FDMA 96 5.4 BER 96 5.4.1 Đường xuống 96 5.4.2 Đường lên 98 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 101 6.1 Kết luận 101 6.2 Hướng phát triển 102 Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu Trong thập kỷ qua, giới chứng kiến thành công to lớn mạng thông tin di động hệ thứ hai 2G Mạng 2G phân loại: GSM CDMA Sự thành công mạng 2G dịch vụ tiện ích mà mạng lại cho người dùng, tiêu biểu chất lượng thoại khả di động Tiếp nối hệ thứ 2, mạng thông tin di động hệ thứ ba 3G triển khai nhiều nơi giới Cải tiến bật mạng 3G so với mạng 2G khả cung ứng truyền thơng gói tốc độ cao nhằm triển khai dịch vụ truyền thông đa phương tiện Mạng 3G bao gồm mạng UMTS sử dụng kỹ thuật WCDMA, mạng CDMA2000 sử dụng kỹ thuật CDMA mạng TD-SCDMA phát triển Trung Quốc Tuy nhiên, câu chuyện thành công mạng 2G khó lặp lại với mạng 3G Một lý dịch vụ mà 3G mang lại khơng có bước nhảy rõ rệt so với mạng 2G Mãi gần người ta quan tâm tới việc tích hợp MBMS (Multimedia broadcast and multicast service) IMS (IP multimedia subsystem) để cung ứng dịch vụ đa phương tiện 4G giải pháp để vượt lên giới hạn điểm yếu mạng 3G Thực tế, vào năm 2002, 4G khung nhận thức để thảo luận yêu cầu mạng băng rộng tốc độ siêu cao tương lai mà cho phép hội tụ với mạng hữu tuyến cố định Tốc độ liệu cao mạng di động tương lai đạt cách cải thiện hiệu phổ 4G sử dụng kỹ thuật OFDMA cho đường xuống SC-FDMA cho đường lên ,các kỹ thuật có đặc điểm trội sử dụng phổ tần hiệu quả, khả chống lại nhiễu ISI multipath , truyền tốc độ cao giải pháp cho việc cải thiện vấn đề thông tin di động 1.2 TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG Cơng Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng 1.2.1 Thế hệ 1G (First Generation) Đây hệ thống thông tin di động tương tự sử dụng phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA điều chế tần số FM với đặc điểm: • Phương thức truy nhập: FDMA • Dịch vụ đơn thoại • Chất lượng thấp • Bảo mật Một số hệ thống điển hình: • NMT (Nordic Mobile Telephone): sử dụng băng tần 450Mhz triển khai nước Bắc Âu vào năm 1981 • TACS (Total Access Communication System): triển khai Anh vào năm 1985 • AMPS (Advance Mobile Phone System): triển khai Bắc Mỹ vào năm 1978 băng tần 800Mhz 1.2.2 Thế hệ 2G (Second Generation) Hệ thống mạng 2G đặc trưng công nghệ chuyển mạch kỹ thuật số (digital circuit-switched) Kỹ thuật chiếm ưu 1G với đặc điểm sau: • Dung lượng tăng • Chất lượng thoại tốt • Hỗ trợ dịch vụ số liệu • Phương thức truy nhập : TDMA, CDMA băng hẹp Một số hệ thống điển hình: • GSM (Global System for Mobile Phone) sử dụng phương thức truy cập TDMA triển khai châu Âu • D-AMPS (IS-136-Digital Advance Mobile Phone System) sử dụng phương thức truy cập TDMA triển khai Mỹ • IS-95 (CDMA One) sử dụng phương thức truy cập CDMA triển khai Mỹ Hàn Quốc Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng • PDC (Personal Digital Cellular) sử dụng phương thức truy cập TDMA triển khai Nhật Bản 1.2.3 Thế hệ 3G (Third Generation) Đây hệ thứ ba chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền liệu thoại thoại (tải liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh…) 3G cung cấp hai hệ thống chuyển mạch gói chuyển mạch kênh Hệ thống 3G yêu cầu mạng truy cập radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G Điểm mạnh công nghệ so với 2G cho phép truyền, nhận liệu, âm thanh, hình ảnh chất lượng cao cho thuê bao cố định thuê bao di chuyển tốc độ khác Mạng 3G đặc trưng tốc độ liệu cao, capacity hệ thống lớn, tăng hiệu sử dụng phổ tần nhiều cải tiến khác Có loạt chuẩn công nghệ di động 3G, tất dựa CDMA, bao gồm: UMTS (dùng FDD lẫn TDD), CDMA2000 TD-SCDMA UMTS (đơi cịn gọi 3GSM) sử dụng kỹ thuật đa truy cập WCDMA UMTS chuẩn hố 3GPP UMTS cơng nghệ 3G lựa chọn hầu hết nhà cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để lên 3G Tốc độ liệu tối đa 1920Kbps (gần 2Mbps) Nhưng thực tế tốc độ tầm 384Kbps Để cải tiến tốc độ liệu 3G, hai kỹ thuật HSDPA HSUPA đề nghị Khi kỹ thuật triển khai, người ta gọi chung HSPA HSPA thường biết đến công nghệ 3,5G HSDPA Tăng tốc độ downlink (đường xuống, từ NodeB người dùng di động) Tốc độ tối đa lý thuyết 14,4Mbps, thực tế đạt tầm 1,8Mbps (hoặc tốt 3,6Mbps) Theo báo cáo GSA tháng năm 2008, 207 mạng HSDPA bắt đầu triển khai, thương mại hoá 89 nước giới HSUPA tăng tốc độ uplink (đường lên) cải tiến QoS Kỹ thuật cho phép người dùng upload thông tin với tốc độ lên đến 5,8Mbps (lý thuyết) Cũng báo cáo GSA, 51 nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng triển khai mạng HSUPA 35 nước 17 nhà cung cấp mạng lên kế hoạch triển khai mạng HSUPA CDMA2000 bao gồm CDMA2000 1xRTT (Radio Transmission Technology), CDMA2000 (Evolution -Data Optimized) CDMA2000 EVDV(Evolution -Data and Voice) CDMA2000 chuẩn hố 3GPP2 CDMA2000 cơng nghệ 3G lựa chọn nhà cung cấp mạng CdmaOne CDMA2000 1xRTT thức cơng nhận công nghệ 3G, nhiên nhiều người xem cơng nghệ 2,75G 3G Tốc độ 1xRTT đạt đến 307Kbps, song hầu hết mạng triển khai giới hạn tốc độ peak 144Kbps CDMA2000 EV-DO sử dụng kênh liệu 1,25MHz chuyên biệt cho tốc độ liệu đến 2,4Mbps cho đường xuống 153Kbps cho đường lên 1xEV-DO Rev A hỗ trợ truyền thơng gói IP, tăng tốc độ đường xuống đến 3,1Mbps đặc biệt đẩy tốc độ đường lên đến 1,2Mbps Bên cạnh đó, 1xEV-DO Rev B cho phép nhà cung cấp mạng gộp đến 15 kênh 1,25MHz lại để truyền liệu với tốc độ 73,5Mbps CDMA2000 EV-DV tích hợp thoại liệu kênh 1,25MHz CDMA2000 EV-DV cung cấp tốc độ peak đến 4,8Mbps cho đường xuống đến 307Kbps cho đường lên Tuy nhiên từ năm 2005, Qualcomm dừng vô thời hạn việc phát triển 1xEV-DV đa phần nhà cung cấp mạng CDMA Verizon Wireless Sprint chọn EV-DO TD-SCDMA chuẩn di động đề nghị "China Communications Standards Association" ITU duyệt vào năm 1999 Đây chuẩn 3G Trung Quốc TD-SCDMA dùng song cơng TDD TD-SCDMA hoạt động dãi tần hẹp 1,6MHz (cho tốc độ 2Mbps) hay 5MHz (cho tốc độ 6Mbps) Ngày xuất hành TD-SCDMA bị đẩy lùi nhiều lần Nhiều thử nghiệm công nghệ diễn từ đầu năm 2004 vận hội Olympic gần 1.2.4 HỆ THỐNG 4G LTE 1.2.4.1 Giới thiệu công nghệ LTE Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng LTE hệ thứ tư tương lai chuẩn UMTS 3GPP phát triển UMTS hệ thứ ba dựa WCDMA triển khai toàn giới Để đảm bảo tính cạnh tranh cho hệ thống tương lai, tháng 11/2004 3GPP bắt đầu dự án nhằm xác định bước phát triển lâu dài cho công nghệ di động UMTS với tên gọi Long Term Evolution (LTE) 3GPP đặt yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho bit thơng tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt băng tần có băng tần mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với giao tiếp mở giảm đáng kể lượng tiêu thụ thiết bị đầu cuối Các mục tiêu công nghệ là: • Tốc độ đỉnh tức thời với băng thơng 20Mhz • Tải lên: 50 Mbps • Tải xuống: 100 Mbps • Dung lượng liệu truyền tải trung bình người dùng 1Mhz so với mạng HSDPA Rel.6 • Tải lên: gấp đến lần • Tải xuống: gấp đến lần • Hoạt động tối ưu với tốc độ di chuyển thuê bao 0-15 km/h Vẫn hoạt động tốt với tốc độ từ 15-120 km/h Vẫn trì hoạt động thuê bao di chuyển với tốc độ từ 120-350 km/h (thậm chí 500 km/h tùy băng tần) • Các tiêu phải đảm bảo bán kính vùng phủ sóng 5km, giảm chút phạm vi đến 30km Từ 30-100km khơng hạn chế • Độ dài băng thơng linh hoạt: hoạt động với băng tần 1.25Mhz, 1.6 Mhz, 10Mhz, 15Mhz 20Mhz chiều lên chiều xuống Hỗ trợ hai trường hợp độ dài băng lên băng xuống khơng Để đạt mục tiêu này, có nhiều kĩ thuật áp dụng, bật kĩ thuật vô tuyến OFDMA (đa truy cập phân chia theo tần số trực giao), kĩ thuật anten MIMO (Multiple Input Multiple Output) Ngoài hệ thống chạy hoàn toàn IP (all-IP Network), hỗ trợ hai chế độ FDD TDD Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng 1.2.4.2 So sánh công nghệ LTE với công nghệ Wimax triển vọng LTE Về cơng nghệ, LTE Wimax có số khác biệt có nhiều điểm tương đồng Cả hai cơng nghệ dựa tảng gói IP Cả hai dùng kĩ thuật MIMO để cải thiện chất lượng truyền/nhận tín hiệu, đường xuống từ trạm thu phát đến thiết bị đầu cuối đầu tăng tốc kĩ thuật OFDM hỗ trợ truyền tải liệu đa phương tiện video Theo lý thuyết, chuẩn Wimax (802.16e) cho tốc độ tải xuống tối đa 70Mbps, cịn LTE dự kiến cho tốc độ đến 300Mbps Tuy nhiên, LTE triển khai thị trường Wimax nâng cấp lên chuẩn 802.16m (còn gọi Wimax 2.0) có tốc độ tương đương cao Hình 1.1 Lộ trình phát triển LTE cơng nghệ khác Đường lên từ thiết bị đầu cuối đến trạm thu phát có khác cơng nghệ WiMax dùng OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access – biến thể OFDM), LTE dùng kỹ thuật SC-FDMA (Single Carrier Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng truyền nhận, giả sử băng tần đưa xác định Đó dự đốn trước mà hầu hết trường hợp với băng tần quan tâm 1GHz với băng thông nhỏ hỗ trợ lên tới 20MHz không định Với băng tần 1GHz, băng thông 5MHz không cần thiết có loại thiết bị thực 64QAM đường lên, loại khác sử dụng QPSK 16QAM Sự phân tập thu MIMO có tất chủng loại, trừ loại không hỗ trợ MIMO Các chủng loại UE thể bảng 4.2 Bảng 4.2 Các loại thiết bị LTE Các bậc tốc độ liệu lên tới 300Mbps với loại đạt với việc truyền dẫn MIMO với bốn ăng ten, khơng hỗ trợ với loại khác 89 Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG Chương trình mơ sử dụng phần mền Matlab7.6, dùng để mô hệ thống OFDMA SC-FDMA trình bày chương truy cập vô tuyến Các tham số đầu vào: - NFFT = 512: kích thước khối IFFT FFT , tương ứng với băng thông BW= 5MHz - numcarr =300 : số lượng song mang - fc= 8Mhz: tốc độ lấy mẫu - G = 64: thêm vào 64 mẫu để chèn CP(cycle prefix) - snr_min= 0: giá trị cực tiểu tỷ số tín hiệu nhiễu - snr_max=40: giá trị cực đại tỷ số tín hiệu nhiễu - Trong q trình truyền chịu ảnh hưởng nhiễu hỗn tạp nhiễu trắng AWGN multipath Các liệu đầu vào: liệu đầu vào văn bản, âm thanh, hình ảnh chuyển đổi thành bit nhị phân đưa vào hệ thống đường lên đường xuống - File *.txt :dữ liệu nhị phân nối tiếp chuyển thành dạng mã ASCII lưu vào file result.txt - File *.wav : sử dụng hàm wavwrite(input,11025,8,filename), liệu lấy mẫu với tần số Fs = 11025 Hz, mã hóa bit filename : file kết lưu vào (file result.wav) - File *.bmp : sử dụng hàm imwrite(output, filename),với output tín hiệu nhị phân, filename : tên file kết lưu vào (result.bmp) 5.1 Sơ đồ giải thuật 5.1.1 Bên phát 90 Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng Begin Load file (text, sound,file) Chuyển liệu thành chuỗi bit nhị phân Chuyển đổi từ nối tiếp sang song song Nhập vào M_aray Điều chế MQAM OFDMA hay SC-FDMA? Biến đổi FFT Biến đổi IFFT mapping mapping Biến đổi IFFT Chèn CP Chuyển đổi từ song song sang nối tiếp End Hình 5.1 Sơ đồ giải thuật bên phát 5.1.2 Kênh truyền 91 Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng Begin Tín hiệu từ máy phát Multipath? Yes No Nhập vận tốc di chuyển AWGN? Yes Cộng AWGN No End Hình 5.2 Sơ đồ giải thuật kênh truyền 5.1.3 Bên thu: 92 Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng Begin Tín hiệu từ kênh truyền Remove khoảng CP Chuyển đổi từ nối tiếp sang song song OFDMA OFDMA hay SC-FDMA? SC-FDMA Biến đổi FFT Biến đổi IFFT demapping demapping Biến đổi FFT Giải điều chế M-QAM Chuyển đổi từ song song sang nối tiếp Chuyển chuỗi bit nhị phân thành giá trị ban đầu End Hình 5.3 Sơ đồ giải thuật bên thu 5.2 Chương trình mơ OFDMA 93 Cơng Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng Hình 5.4: Hệ thống đường xuống OFDMA TRANSMITTER 5.2.1 Serial to parallel Modulator Dữ liệu đầu vào văn bản, âm thanh, hình ảnh biến đổi thành bit nhị phân hàm txtread.m , waveread.m, imageread.m Các bit nhị phân đầu vào chuyển từ nối tiếp sang song song lệnh data=reshape(bits,L,k); L = log2(M-aray) M-aray: kích thước QAM, k: số điểm tín hiệu QAM Sau đó, liệu qua điều chế 16QAM hay 64QAM tùy vào giá trị Maray nhập vào, tín hiệu ban đầu tạo thành dãy số phức 5.2.2 Mapping (sub- carrier mapping IFFT) Sử dụng hàm ifft((data_matrix(:,i)),fftlength) Với data_matrix : tín hiệu sau điều chế QAM mapping cho phù hợp với kích thước IFFT (ma trận tương ứng 128 hàng cột) lệnh reshape(data_modu, fftlength, num_cols), symbol QAM gán vào sóng mang (tương ứng với mẫu IFFT), mẫu IFFT không sử dụng thiết lập zero 5.2.3 Chèn CP Chèn cp ta sử dụng lệnh y=[a(NFFT-G+1:NFFT),a];Trong đó, G khoảng bảo vệ có chiều dài 64 mẫu, a ma trận sau dùng thuật tốn IFFT 94 Cơng Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng Sau chèn cp xong, tín hiệu truyền bao gồm tín hiệu sau điều chế IFFT tín hiệu chèn CP TS_BeforeIFFT = data_pattern; 5.2.4 Chuyển đổi từ song song nối tiếp Tín hiệu sau chèn cp ta chuyển đổi sang nối tiếp , sử dụng lệnh base_ofdm = reshape(base_ofdm,1,size(base_ofdm,1)*size(base_ofdm,2)); CHANNEL Tín hiệu OFDMA sau điều chế đưa qua kênh truyền Nếu tín hiệu bị tác động nhiễu đa đường , ta cần nhập thông số tốc độ di động thuê bao vào để ước tính giá trị multipath Tạo kênh truyền đa đường sử dụng lệnh (multipath) chan = rayleighchan(1/B,f_dmax,delay_vector,gain_vector); Nếu tín hiệu chịu tác động nhiễu trắng, ta cần nhập giá trị SNR Tạo nhiễu trắng AWGN outsignal = awgn(outsignal,snr,'measured','dB'); RECEIVER Tín hiệu thu từ kênh truyền chuyển đổi từ nối tiếp song song, sử dụng hàm reshape base_ofdm = reshape(data_channel,NFFT+G,num_OFDM); num_OFDM: số lượng tín hiệu OFDM Loại bỏ CP x_remove_guard_interval=[data(G+1:NFFT+G)]; Biến đổi FFT biến đổi từ song song nối tiếp ta dùng hàm reshape y=reshape(y,size(y,1)*size(y,2),1); Giải điều chế QAM symbols=qamdemod(code_QAM,M_aray); 5.3 Chương trình mơ hệ thống SC-FDMA 95 Cơng Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng Hình 5.5 Hệ thống đường lên SC-FDMA Chương trình mơ hệ thống SC-FDMA bao gồm khối tương tự OFDMA , thêm vào khối FFT bên thu IFFT bên phát Từ khác biệt , nên hàm transmituplink.m receiveuplink.m có hàm khác tương ứng 5.4.BER 5.4.1 Đường xuống Dùng điều chế 16-QAM 64- QAM Tín hiệu bị ảnh hưởng nhiễu trắng AWGN với giá trị đầu vào SNR 10dB Dữ liệu vào văn 96 Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng Hình 5.6 Đường Ber với liệu vào văn Dữ liệu vào âm thanh: Hĩnh 5.7 Đường Ber với liệu vào âm 97 Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng Dữ liệu vào hình ảnh: Hình 5.8 Đường Ber với liệu vào hình ảnh Nhận xét: Từ đồ thị BER trên, nhìn chung tốc độ bit lỗi thấp dần SNR tăng với điều chế 16-QAM lẫn 64-QAM Với điều chế 64-QAM tốc độ lỗi bit cao so với điều chế 16-QAM Với liệu đầu vào âm hình ảnh có đồ thị BER giống nhau,và khác tín hiệu vào văn , đồ thị dùng điều chế 64-QAM giá trị SNR 25dB BER 5.10^-6, cịn với âm hình ảnh 10^-6 Ta thấy với đầu vào văn tốc độ lỗi bit cao so với hình ảnh âm đường xuống 5.4.2 Đường lên: Dùng điều chế 64-QAM 16-QAM Tín hiệu bị ảnh hưởng nhiễu AWGN vơi giá trị đầu vào SNR 10dB Dữ liệu vào văn 98 Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng Hình 5.9 Đường Ber với liệu vào văn Dữ liệu vào âm Hình 5.10 Đường Ber với liệu vào âm 99 Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng Dữ liệu vào hình ảnh Hình 5.11 Đường Ber với liệu vào hình ảnh Nhận xét: với đường lên tương tự đường xuống nhìn chung tốc độ bit lỗi thấp dần SNR tăng với điều chế 16-QAM lẫn 64-QAM Với điều chế 64QAM tốc độ lỗi bit cao so với điều chế 16-QAM Với liệu đầu vào văn ,âm hình ảnh có đồ thị BER tương đối giống Tuy nhiên, với đồ thi BER đầu vào hình ảnh cao tí sử dụng điều chế 16-QAM giá trị SNR 15dB 100 Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Công nghệ LTE công nghệ mới, tiếp tục nghiên cứu triển khai toàn giới, với khả truyền tải tốc độ cao kiến trúc mạng đơn giản , sử dụng băng tần hiệu hoàn tồn tương thích với hệ thống trước ( GSM & WCDMA ) dựa mạng toàn IP LTE trở thành hệ thống thơng tin di động tồn cầu tương lai Vì việc tìm hiểu cơng nghệ LTE cần thiết có ý nghĩa thực tế Trong đồ án em đề cập cách tổng quan công nghệ LTE, trọng tâm gồm phần : • Tìm hiểu q trình phát triển hệ thống thơng tin di động nay, giới thiệu công nghệ LTE • Tìm hiểu kiến trúc mạng LTE, thành phần giao thức sử dụng • Nắm bắt công nghệ OFDMA, SC_FDMA MIMO sử dụng giao diện vơ tuyến LTE • Tìm hiểu lớp vật lý LTE • Các thủ tục truy nhập LTE • Mơ thành cơng hệ thống truy nhập đường lên OFDMA đường xuống SC-FDMA • Mô thành công đường Ber hệ thống truy nhập đường lên OFDMA đường xuống SC-FDMA LTE công nghệ phát triển sau so với WIMAX, với đặc tính tuyệt vời mà đem lại, nên có nhiều nhà mạng lớn giới ủng hộ lựa chọn để triển khai Các nhà chế tạo thiết bị đầu cuối tiến 101 Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Kỹ Thuật LTE GVHD ThS Nguyễn Thái Hùng hành tích hợp cơng nghệ LTE vào sản phẩm Tại việt nam nhà mạng tiến hành thử ngiệm công nghệ LTE đạt kết khả quan Do vậy, việc nắm bắt công nghệ LTE cần thiết 6.2 Hướng phát triển Ngiên cứu thực mô so sánh tỷ số công suất đỉnh trung bình PAPR hệ thống truy nhập đường xuống SC-FDMA hệ thống truy nhập đường lên OFDMA Tìm hiểu mô hệ thống MCMC-CDMA LTE Advance 102 Công Nghệ Phát Triển Lên 4G Và Kỹ Thuật LTE GVHD Th.S Nguyễn Thái Hùng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Hồng Liên , Matlab ứng dụng viễn thông , NXB ĐHQG [2] Harri Holma and Antti Toskala (2009) , LTE for UMTS-OFDMA and SCFDMA Based Radio Access, Nokia Siemens Network, Finland [3] Erik Dahlam, Stefan Parkvall (2007) 3G Evolution HSPA and LTE for Mobile Boardband [4] Huawei Technologies Co, LTE Radio Network Design [5] Huawei Technologies Co, LTE Protocols and Procedures [6] Huawei Technologies Co, LTE Air Interface [7] Oladele Olayinka Paul , Performance Evaluation of LTE downlink with MIMO technologies [8] Abdul Samad Shaikh , Performance Evaluation of LTE Physical Layer Using SC-FDMA & OFDMA