Đề tài Lớp vật lý của E-UTRAN

Nội dung của đề tài gồm 3 chương sau:Tổng quan về công nghệ LTE. Nhằm có được cái nhìn tổng quan về lộ trình tiến lên 4G của chuẩn 3GPP thông qua LTE cùng với các mục tiêu yêu cầu cả về giao diện vô tuyến cũng như kiến trúc mạng. Chương I cũng trình bày các đặc tính quan trọng của LTE để có cái nhìn chi tiết hơn về công nghệ 3GPP LTE.Lớp vật lý của EUTRAN. Trình bày chi tiết lớp vật lý của EUTRAN như kiến trúc của trạm gốc, các kỹ thuật được sử dụng cho đường lên và đường xuống như OFDM cho đường xuống và SCFDMA cho đường lên, MIMO, HARQ, thích ứng đường truyền.... và đồng thời cũng đưa ra các kênh vật lý cho đường lên và đường xuống.Mô phỏng điều chế SCFDMA cho đường lên. Sử dụng phần mềm mô phỏng Matlab để mô phỏng và so sánh SCFDMA ở đường lên với OFDMA để thấy rằng SCFDMA cải thiện đáng kể nhược điểm của OFDM cho đường lên đó là giảm tỉ số công suất đỉnh trên công suất trung bình. Ngoài ra chương trình mô phỏng còn đánh giá hiệu suất thông lượng LTE đường lên.

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG 1 *** ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: LỚP VẬT LÝ CỦA E-UTRAN Giáo viên hướng dẫn : Gv. Nguyễn Viết Đảm Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thành Tiến Lớp : D2005VT2 Hà Nội - 2009 N G U Y Ễ N T H À N H T I Ế N L Ớ P V Ậ T L Ý C Ủ A E - U T R A N D 2 0 0 5 V T 2 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG 1 *** §å ¸n tèt nghiÖp ®¹i häc Đề tài: LỚP VẬT LÝ CỦA E-UTRAN Giáo viên hướng dẫn : Gv. Nguyễn Viết Đảm Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thành Tiến Lớp : D2005VT2 Hà Nội - 2009 KHOA VIỄN THÔNG I o0o Độc lập - Tự do - Hạnh phúc o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ và tên : Nguyễn Thành Tiến Lớp : D2005VT2 Khóa : 2005 – 2009 Ngành : Điện tử - Viễn thông Tên đồ án: LỚP VẬT LÝ CỦA E-UTRAN Nội dung đồ án: - Tổng quan về công nghệ LTE - Lớp vật lý của E-UTRAN - Mô phỏng điều chế SC-FDMA cho đường lên Ngày giao đồ án : 05/10/2009 Ngày nộp đồ án : 31/12/2009 Ngày tháng năm 2009 Giáo viên hướng dẫn Gv. Nguyễn Viết Đảm NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN Điểm : (Bằng chữ : ) Ngày tháng năm 2009 Giáo viên hướng dẫn Gv. Nguyễn Viết Đảm NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN Điểm : (Bằng chữ : ) Ngày tháng năm 20 Giáo viên phản biện Đồ án tốt nghiệp đại học Lớp vật lý của E-UTRAN MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN iv Giáo viên hướng dẫn iv NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN v MỤC LỤC i MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC BẢNG BIỂU ix ix ix THUẬT NGỮ VIẾT TẮT x THUẬT NGỮ VIẾT TẮT x LỜI NÓI ĐẦU xii LỜI NÓI ĐẦU xii CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE 1 1.1.Mở đầu 1 1.1.1. Quá trình chuẩn hóa WCDMA/HSPA trong 3GPP 1 1.1.2. Phát triển dài hạn LTE 2 1.2.Tổng quan công nghệ LTE 4 1.2.1. Các mục tiêu yêu cầu của LTE 5 1.2.1.1.Các khả năng của LTE 5 1.2.1.2.Hiệu năng hệ thống 6 Đồ án tốt nghiệp đại học Lớp vật lý của E-UTRAN 1.2.1.3.Khía cạnh về việc triển khai 8 1.2.1.4.Quản lí tài nguyên vô tuyến 9 1.2.1.5.Vấn đề về mức độ phức tạp 10 1.2.2. Các tính năng then chốt của LTE 11 1.2.2.1.Sơ đồ truyền dẫn 11 1.2.2.2.Lập biểu phụ thuộc kênh và thích ứng tốc độ 12 1.2.2.3.Điều phối nhiễu giữa các ô 13 1.2.2.4.HARQ với kết hợp mềm 14 1.2.2.5.Hỗ trợ đa anten 14 1.2.2.6.Hỗ trợ quảng bá và đa phương 14 1.2.2.7.Linh hoạt phổ 15 1.3. Kiến trúc mô hình LTE 16 1.4.Tổng kết 18 CHƯƠNG 2 LỚP VẬT LÝ CỦA E-UTRAN 20 CHƯƠNG 2 LỚP VẬT LÝ CỦA E-UTRAN 20 2.1. Kiến trúc của trạm gốc 20 2.2. Sơ đồ đường xuống của E-UTRAN 22 2.2.1. Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM 22 2.2.1.1. Máy phát 23 2.2.1.2. Máy thu 28 2.2.2. Tín hiệu và kênh vật lý đường xuống 32 2.2.3. Kiến trúc máy phát tín hiệu vật lý 33 2.2.3.1. Ghép kênh dữ liệu đường xuống 34 2.2.3.2. Sơ đồ điều chế 38 2.2.3.3. Mã hóa kênh 39 2.2.3.4. Bộ tạo tín hiệu OFDM 39 Đồ án tốt nghiệp đại học Lớp vật lý của E-UTRAN 2.2.4. Thích ứng đường truyền hướng xuống 40 2.2.5. HARQ 41 2.2.6. Bộ lập lịch gói đường xuống 42 2.3.Sơ đồ đường lên của E-UTRAN 44 2.3.1 Nguyên lý truyền dẫn SC-FDMA 44 2.3.1.1. Sơ đồ khối hệ thống SC-FDMA 44 2.3.1.2. SC-FDMA với tạo dạng phổ 50 2.3.2. Sắp xếp các sóng mang 52 2.3.3. Biểu diễn tín hiệu SC-FDMA miền thời gian 54 2.3.3.1. IFDMA trong miền thời gian 54 2.3.3.2. LFDMA trong miền thời gian 56 2.3.3.3. DFDMA trong miền thời gian 57 2.3.4. Cấu trúc khung tổng thể miền thời gian 61 2.3.5. Các tín hiệu tham khảo 67 2.3.5.1. Nhiều tín hiệu tham khảo 70 2.3.5.2. Các tín hiệu tham khảo để thăm dò kênh 71 2.3.6. Xử lí kênh truyền tải đường lên 72 2.3.6.1. Chèn CRC 72 2.3.6.2. Mã hóa kênh 72 2.3.6.3. Chức năng HARQ của lớp vật lý 73 2.3.6.4. Ngẫu nhiên hóa mức bít 74 2.3.6.5. Điều chế số liệu 74 2.4. Tổng kết 76 76 76 CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG ĐIỀU CHẾ SC-FDMA CHO ĐƯỜNG LÊN 77 Đồ án tốt nghiệp đại học Lớp vật lý của E-UTRAN CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG ĐIỀU CHẾ SC-FDMA CHO ĐƯỜNG LÊN 77 3.1. Mở đầu 77 3.2. Phân tích các đặc tính PAPR của SC-FDMA và kết quả mô phỏng 79 3.2.1. Kết quả mô phỏng PAPR với cùng hệ số Rolloff 84 3.2.2. Kết quả mô phỏng PAPR với tạo dạng xung và không định dạng xung 86 3.2.3. Kết quả mô phỏng PAPR với hệ số Rolloff khác nhau 88 3.3 Thông lượng hệ thống SC-FDMA 90 3.4 SER hệ thống SC-FDMA 94 KẾT LUẬN 101 KẾT LUẬN 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 Đồ án tốt nghiệp đại học Lớp vật lý của E-UTRAN DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Tiến trình các phát hành trong 3GPP 1 Hình 1.2. Hội thảo nghiên cứu LTE 3 Hình 1.3. Tiến trình phát triển 3G lên 4G 4 Hình 1.4. Chuyển đổi trạng thái trong LTE 5 Hình 1.5. Yêu cầu trễ mặt phẳng U trong LTE 6 Hình 1.7. Trạng thái UE và các quá trình chuyển đổi 10 Hình 1.8. Các trạng thái UE trong UMTS 10 Hình 1.9. Lập biểu đường lên và đường xuống 13 Hình 1.12. Kiến trúc mô hình B2 của E-UTRAN trong đó Rh đảm bảo chức năng chuẩn bị chuyển giao để giảm thời gian ngắt 16 Hình 1.13. Kiến trúc mô hình LTE sau khi đã chuyển giao 17 Hình 1.14. Kiến trúc mô hình LTE theo TR 23.822 18 Hình 2.1. Kiến trúc trạm gốc E-UTRAN 21 Hình 2.2. Ký hiệu điều chế và phổ của tín hiệu OFDM 23 Hình 2.3. Sơ đồ khối của một hệ thống OFDM 23 Hình 2.4. Trình bày OFDM (sau chèn CP) trong miền thời gian và tần số 25 Hình 2.5. Giải thích ý nghĩa chèn CP. a) không chèn CP, b) chèn CP 26 Hình 2.6. Minh họa quá trình tích chập quay vòng giữa đáp ứng kênh xung kim h và xCP 29 Hình 2.7. Hệ thống thông tin OFDM băng gốc với các tín hiệu ở dạng vector 30 Hình 2.8. Biểu diễn tín hiệu truyền dẫn OFDM trong không gian hai chiều (tần số - thời gian) 31 Hình 2.9. Các kênh vật lý đường xuống 33 Hình 2.10. Tổng quan về bộ tạo tín hiệu băng gốc đường xuống 34 [...]... giai đoạn đầu của 4G Theo đó, em chọn đề tài nghiên cứu cho đồ án tốt nghiệp là: Lớp vật lý của E-UTRAN Nội dung của đề tài gồm 3 chương sau: Chương I: Tổng quan về công nghệ LTE Nhằm có được cái nhìn tổng quan về lộ trình tiến lên 4G của chuẩn 3GPP thông qua LTE cùng với các mục tiêu yêu cầu cả về giao diện vô tuyến cũng như kiến trúc mạng Chương I cũng trình bày các đặc tính quan trọng của LTE để... LTE để có cái nhìn chi tiết hơn về công nghệ 3GPP LTE Chương II: Lớp vật lý của E-UTRAN Trình bày chi tiết lớp vật lý của EUTRAN như kiến trúc của trạm gốc, các kỹ thuật được sử dụng cho đường lên và đường xuống như OFDM cho đường xuống và SC-FDMA cho đường lên, MIMO, HARQ, thích ứng đường truyền và đồng thời cũng đưa ra các kênh vật lý cho đường lên và đường xuống Chương III: Mô phỏng điều chế SC-FDMA... và lớp vật lý được định nghĩa chi tiết 1.2.1.4 Quản lí tài nguyên vô tuyến Các yêu cầu quản lí tài nguyên vô tuyến được chia thành Hỗ trợ tăng cường cho QoS đầu cuối đầu cuối: Yêu cầu một ‘dịch vụ phối hợp cải tiến’ và các yêu cầu về giao thức (bao hàm cả lớp báo hiệu cao hơn) cho các tài nguyên vô tuyến RAN và các đặc tính RAN Nguyễn Thành Tiến, D2005VT2 9 Đồ án tốt nghiệp đại học Lớp vật lý của E-UTRAN. .. dẫn và sự giúp đỡ của Thầy cô, bạn bè Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của Thầy Nguyễn Viết Đảm cùng các Thầy cô trong khoa Điện tử-Viễn thông để em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này Rất mong được sự chỉ dẫn của các thầy cô cũng như ý kiến đóng góp của bạn bè Hà Nội, ngày 31 tháng 12 năm 2009 Sinh viên: Nguyễn Thành Tiến Đồ án tốt nghiệp đại học Lớp vật lý của E-UTRAN CHƯƠNG I... Hình 3.18 SER hai hệ thống SC-FDMA và OFDMA với mô hình kênh cho người đi bộ di chuyển với vận tốc 3 Km/h 98 Đồ án tốt nghiệp đại học Lớp vật lý của E-UTRAN Hình 3.19 SER trong hai điều kiện kênh khác nhau 99 Đồ án tốt nghiệp đại học Lớp vật lý của E-UTRAN DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh thông số tốc độ và hiệu suất sử dụng băng tần giữa LTE trên đường xuống và HSDPA 6... của UTRAN là giao diện UTRAN với mạng lõi Chuẩn đảm bảo trễ măt phẳng U của LTE Nguyễn Thành Tiến, D2005VT2 5 Đồ án tốt nghiệp đại học Lớp vật lý của E-UTRAN nhỏ hơn 5ms trong điều kiện không tải (nghĩa là một người sử dụng với một luồng số liệu đối với gói nhỏ (chẳng hạn tải tin bằng không cộng với tiêu đề ) Hình 1.5 Yêu cầu trễ mặt phẳng U trong LTE 1.2.1.2 Hiệu năng hệ thống Hiệu năng hệ thống của. .. D2005VT2 4 Đồ án tốt nghiệp đại học Lớp vật lý của E-UTRAN 1.2.1 Các mục tiêu yêu cầu của LTE Mục tiêu của LTE là đạt được thông lượng người sử dụng cao hơn trên cả đường lên và xuống, hiệu suất sử dụng phổ tần cao hơn và yêu cầu tương thích với các mạng đang tồn tại của 3GPP hay các mạng khác Các mục tiêu LTE được thể hiện dưới các khía cạnh sau 1.2.1.1 Các khả năng của LTE a Tốc độ số liệu đỉnh Mục... phỏng và so sánh SC-FDMA ở đường lên với OFDMA Đồ án tốt nghiệp đại học Lớp vật lý của E-UTRAN để thấy rằng SC-FDMA cải thiện đáng kể nhược điểm của OFDM cho đường lên đó là giảm tỉ số công suất đỉnh trên công suất trung bình Ngoài ra chương trình mô phỏng còn đánh giá hiệu suất thông lượng LTE đường lên Trong quá trình làm đề tài, em đã cố gắng rất nhiều song do kiến thức hạn chế nên không thể tránh... 9 Bảng 2.1 Các thông số cho sơ đồ truyền dẫn đường xuống 31 Bảng 2.2 Các thông số khối tài nguyên 36 Bảng 2.3 Băng thông khối tài nguyên vật lý và số khối tài nguyên vật lý phụ thuộc vào băng thông .36 Bảng 2.4 Các thông số OFDM 40 Bảng 2.5 Các thông số khối tài nguyên đường lên LTE .66 Bảng 2.6 Các thông khả dụng đường lên LTE 67 Bảng 3.1 Các... Channel Kênh chia sẻ đường lên vật lý P Q QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ Đồ án tốt nghiệp đại học QPSK Lớp vật lý của E-UTRAN Quatrature phase Shift Key Khóa chuyển pha vuông góc RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RAT Radio Access Technology Công nghệ truy nhập vô tuyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RU Resource Unit Đơn vị tài nguyên SAE System Architecture . 16 1.4.Tổng kết 18 CHƯƠNG 2 LỚP VẬT LÝ CỦA E-UTRAN 20 CHƯƠNG 2 LỚP VẬT LÝ CỦA E-UTRAN 20 2.1. Kiến trúc của trạm gốc 20 2.2. Sơ đồ đường xuống của E-UTRAN 22 2.2.1. Ghép kênh phân chia theo. 2009 Ngành : Điện tử - Viễn thông Tên đồ án: LỚP VẬT LÝ CỦA E-UTRAN Nội dung đồ án: - Tổng quan về công nghệ LTE - Lớp vật lý của E-UTRAN - Mô phỏng điều chế SC-FDMA cho đường lên Ngày giao. nghiệp đại học Lớp vật lý của E-UTRAN 2.2.4. Thích ứng đường truyền hướng xuống 40 2.2.5. HARQ 41 2.2.6. Bộ lập lịch gói đường xuống 42 2.3.Sơ đồ đường lên của E-UTRAN 44 2.3.1 Nguyên lý truyền