Đồ án tốt nghiệp quy hoạch mạng 4g LTE và áp dụng cho TP vinh

Sự ra đời của hệ thống di động thế hệ thứ ba với các công nghệ tiêu biểu như WCDMA hay HSPA là một tất yêu để có thể đáp ứng được nhu cầu truy cập đữ liệu, âm thanh, hình ảnh với tốc độ

QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE

VA AP DUNG CHO TP VINH

DANH MUC CAC CHU VIET TAT

CHUONG 1 HE THONG THONG TIN DIDONG VA MANG 4G

1.1 Sự phát triển của hệ thống thông tin di động

1.1.3 Hệ thống thông tin đi động thế hệ 3 (3G) . -.2 ¿©c<+szcc+2 5

1.1.4 Hệ thống thông tin đi động thế hệ 4 (4G) -2- 2cse+csscxesree 6

1.2 Tổng quan về mạng 4C ¿- ¿2+ +£+k2EE+2E+SEEE2EEE21E22121221221e22xcrk 7 1.3 Sự khác nhau giữa 3G và 4G

CHUONG 2 CAU TRUC MANG 4G LTE VA CAC VANDELIEN QUAN

2.1 Giới thiệu vé cOng nghé LTE c ccscceccesssessssssessecssessesssesssesseessesssesseesseesseese 11 2.1.1 Muc tidu cla LTE 12 2.1.2 Các đặc tinh co ban cha LTE wo ccccccccccsccesccessccesseeeseeescesecesseees 12

2.1.3 Các thông số lớp vật lý của LTE -s©cz+cxz+xeerxe+rxers 13 2.2 Cầu trúc của L/TE -¿-++++++2x+2Ek2E12211221211271122121111111121 21.2 re, 15

2.3 Các kênh sử dụng trong E-UTR.AN Ăn, 20

2.4 Một số đặc tính của kênh truyền

2.4.1 Trải trễ đa đường

2.4.2 Các loại fading

2.4.3 Dich tan Doppler

2.4.4 Nhiễu MAI đối với LTE -cccccctttrrrteerrrrrrrrttrrrrrrrrrk 23

2.5 Các kỹ thuật cho truy nhập vô tuyến trong LTE -. -.2 s¿sz5+2 23 2.5.1 Công nghệ đa truy nhập cho đường xuống OFDM và OFDMA 24

2.5.2 Kỹ thuật đa truy nhập cho đường lên SC-FDMA 32

2.5.3 Kỹ thuật đa anten MIMC - (6 xxx kg ng re 34

2.5.4 Mã hóa 'TuÖO - Sex v11 TH nh TH nh Hà Hàn ni 36 2.5.5 Thích ứng đường truyên 2-22 ©+¿©2++2xE 22k EEEEEEErEkerkeerrrre 37 2.5.6 Lập biểu phụ thuộc kênh 2 2£ ©2s+©E£+EE££EE£EE22EECEEEerkerrkrre 38

2.5.7 HARQ với kết hợp mềm 2-22 5£ ©SE+EEE2EE£2EEEEE22EXEEE2E1eExrrk 38

b Non) nh .Ả ốố 39 2.6.1 Mục đích chuyển giaO ¿5-52 22S222ES2EESEk2EEE2E221E21121.cr re 39

2.6.2 Trình tự chuyên giao

2.6.3 Các loại chuyên giao 42

2.6.4 Chuyén giao déi voi LTE

2.7 Điều khiển cOng Suat .ccsecssesssesssesssessesssessssesecssecsssssesssecssessessseesseseesseese 2.7.1 Điều khiển công suất vòng hở -2¿ 22+ text E2 E22 47 2.7.2 Điều khiển công suất vòng kín ¿2© <+++Ext2EeExvrEerkerrkree 48 P80 ‹ 0 000 vn aa^í ÔỎ 49

3.1 Khái quát về quá trinh quy hoach mang LTE

3.2 Dự báo lưu lượng và phân tích vùng phủ

3.2.1 Dự báo lưu lượng

3.2.2 Phân tích vùng phủ -¿- 6 + k2 1k2 vn HH HH rưy 53

3.3 Quy hoach chi tiét .c cecceeceessesseessesssessesssesssessvcssesssesssssesssessesssesseesseesseess 53

3.3.1 Quy hoạch vùng phủ - s6 vn TH TH ng cư 53 3.3.2 Quy hoạch dung lượng, - - + * xi 68 E9) 0i 9.3 02A4) 72 3.5 Tối ưu "5 32

CHUONG 4 KET QUA MO PHONG MANG4GLTE APDUNG CHOTP.VINH 78

4.1 Lưu đồ mô phỏng quy hoạch L/TE 2-22 <2 ©2£+E+£2££+£x£+£x++z+cxe2 78 4.2 Quy hoạch mạng LUTTE - 6 + + * tk TH nh nàn HH nh rưệt 78

4.3 Kết luận chương 4 - - 2-2222 SE<21192112112211211211211 211221111111 re 85 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIÊN CỦA ĐÈ TÀI 222.72t :2127171.272 2 86

II

LOI MO DAU

Trong những năm gần đây, mạng không dây ngày càng trở nên pho biến với sự ra đời của hàng loạt những công nghệ khác nhau như Wi-Fi, WïMax Cùng với đó là tốc

độ phát triển nhanh, mạnh của mạng viễn thông phục vụ nhu cầu sử dụng của hàng

triệu người mỗi ngày Hệ thống di động thế hệ thứ hai, với GSM và CDMA đã phát

triển mạnh mẽ ở nhiều quốc gia Tuy nhiên, thị trường viễn thông càng mở rộng càng thể hiện rõ những hạn chế về dung lượng và băng thông của các hệ thống thông tin di

động thế hệ thứ hai Sự ra đời của hệ thống di động thế hệ thứ ba với các công nghệ

tiêu biểu như WCDMA hay HSPA là một tất yêu để có thể đáp ứng được nhu cầu truy cập đữ liệu, âm thanh, hình ảnh với tốc độ cao, băng thông rộng của người sử dụng

Mặc dù các hệ thống thông tin di động thế hệ 2.5G hay 3G vẫn đang phát triển không ngừng, nhưng các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới đã bắt đầu tiến

hành triển khai thử nghiệm một chuẩn di động thế hệ mới có rất nhiều tiềm năng và

có thể sẽ trở thành chuẩn di động 4G trong tương lai, đó là LTE (Long Term Evolution)

Trước đây, muốn truy cập đữ liệu, phải cần có 1 đường dây có định đề kết nói Trong tương lai không xa với LTE, có thể truy cập tất cả các dịch vụ mọi lúc mọi nơi trong khi van di chuyển: xem phim chất lượng cao HDTV, điện thoại thấy hình, chơi game, nghe nhạc trực tuyến, tải cơ sở dữ liệu v.v với một tốc độ “siêu tốc”

Đó chính là sự khác biệt giữa mạng di động thế hệ thứ 3 (3G) và mạng di động thế hệ thứ tư (4G) Tuy vẫn còn khá mới mẻ nhưng mạng di động băng rộng 4G đang được kỳ vọng sẽ tạo ra nhiều thay đổi khác biệt so với những mạng đi động hiện nay Trong bài đồ án tốt nghiệp này em xin trình bày đề tài: “Quy hoach mạng 4G LTE và áp dụng cho TP Vĩnh” Nội dung của đồ án bao gồm 4 chương:

Chương l Giới thiệu về hệ thống thông tin đi động và tổng quan về mạng 4G Chương 2 Cấu trúc mạng 4G LTE và các vấn đề liên quan

Chương 3 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho TP.VINH

Chương 4 Kết quả mô phỏng mạng 4G LTE áp dụng cho TP.VINH Trong quá trình thực hiện đồ án, em còn có những hạn chế về khả năng và còn nhiều sai sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô và bạn bè

IV

TOM TAT DO AN

Đồ án này đi vào tìm hiểu tổng quan về công nghệ LTE và các yêu cầu của công nghệ LTE như giảm giá thành, tăng cường hỗ trợ cho các dịch vụ lợi nhuận cao, cải thiện khai thác bảo dưỡng cũng như cung cấp dịch vụ, nâng cao hiệu quá phô tần, thông lượng người sử dụng và giám thời gian trễ Để đạt được các mục đích đó LTE có các tính năng quan trọng như sử đụng công nghệ truyền dẫn OFDM cho đường lên, SC-FDMA cho đường xuống, sử dụng công nghệ đa ăng ten MIMO cho hệ thông thu phát, truyền dẫn vô tuyến tốc độ cao dùng băng thông rộng với các công nghệ khác như: thích ứng đường truyền và lập biểu, các kỹ thuật chuyền giao, điều khiển công suất và HARQ Các công nghệ mới này đã được áp đụng cho truy cập vô tuyến cho phép tăng hiệu năng truyền dẫn vô tuyến của LTE Trong đồ án này cũng đã trình bày chỉ tiết quá trình quy hoạch mạng LTE cũng như sử dung phần mềm Visual Studio 2010 cho việc mô phỏng tính toán quy hoạch mạng LTE

ABSTRACT

This thesis was studied an overview of LTE technology and the requirements

of LTE as cost reducting compared to previous technologies, enhancing support for high-profit services and improving underwriting as well as providing support services, improving spectrum efficiency and user throughput, reducing latency To achieve these purposes, LTE have key features such as transmission technology using OFDM for uplink and SC-FDMA for the downlink, transceiver system using multiple antenna technology (MIMO), radio transmission using high-speed broadband with other technologies such as adaptive transmission and scheduling, delivery techniques, power control and HARQ These new technology have been applied to wireless access part of LTE in order to enhance the wireless transmission performance In this thesis was also introduced the process of LTE network planning as well as Visual Studio 2010 software for the simulation LTE network planning

DANH MUC CAC BANG BIEU

Bảng 2.1 Các thông số lớp vat ly LTE w ccccccssesssessesssesssessessesssesssessesssesssssecsseeaee 13 Bảng 2.2 Tốc độ đỉnh của LTE theo lớp .2- ¿+ ©++£x£+z+£+x£+zxz+zxzxee 14

Bảng 2.3 Số khối tài nguyên theo băng thông kênh truyền - 32

Bảng 3.1 Ví dụ về quỹ đường lên của LTE - + ©++cx+2zx+xe+zxezzxszxee 57 Bảng 3.2 Ví dụ của quỹ đường xuống LTE 2-2 s©£++Ex+EEeEEEeEEe+rxsrxee 58 Bang 3.3 So sánh quỹ đường truyền lên của các hệ thống .: - 60

Bảng 3.4 So sánh về quỹ đường truyền xuống của các hệ thống .- 61

Bang 3.5 Các giá trị K sử dụng cho tính toán vùng phủ sóng - - ‹- 69

Bảng 3.6 Tốc độ bit đỉnh tương ứng với từng tốc độ mã hóa và băng thông 70

Bảng 3.7 Giá trị của băng thông cấu hình tương ứng với băng thông kênh truyền 72 Bảng 3.8 Diện tích và đân số từng phường của TP.VINH ¿-c -ce¿ 74

VI

DANH MUC CAC HINH VE, DO THI

Hình 1.1 Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động tế bào - 01 Hình 2.1 So sánh về cấu trúc giữa UTMS và LTE - ¿2+ ©<+sz+zxz©se2 15

Hình 2.2 Cấu trúc cơ bản của L/TE -¿- + + e+k+EE+E£EE+EEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkerkrrrrke 16

Hình 2.3 Kiến trúc EPC cơ bản 2-22 +¿+2++£+£EEt2EEEEEESEEESEEEEEeerkrrrkerkee 18

Hình 2.4 Cấu hình cho EPC hỗ trợ của 3GPP bao gồm cả truy cập UMTS/HSPA

Hình 2.5 Kiến trúc chỉ tiết mạng lõi LTE - 2-2-2 ©+++++z++xe+zxzzxzrxe+ 19

Hình 2.6 So sánh phố tần của OFDM với FDMA 2- 2© x2+£se+zsscxe2 25 Hình 2.7 Các sóng mang trực g1ao với nhau - 55 +5 +S+**+e++tEseesserseersee 26

Hình 2.8 Sơ đồ điều chế tín hiệu băng gốc OFDM ¿©2©z+cxe+zsscxe2 29 Hình 2.9 Sơ đỗ biến đổi thu phát tín hiệu OFDM -¿- ¿c5 xz+cse+rssrxee 28

Hình 2.10 Biến đổi FFT ¿- 2+ ©+++22x+SEE+222127112211271127112111 221.21 29

Hình 2.11 Khoảng bảo vệ tìn hiệu OFDM .¿-©22¿©222222+c2cxeccxersrxeeer 30 Hình 2.12 OFDM và OFDMA -22¿©222222k222EE222122711222122211 221.221 E.ce 31 Hình 2.13 Điều chế SC-FDMA cho các cuộc truyền hướng lên - 34 Hình 2.14 Mô hình SU-MIMO và MU-MTMO -2¿222c2cxecccecsrsrcee 35

Hình 2.15 Ghép kênh không gian 6 6k * SE *vE+EeEEekeekekekerkrreree 36

Hình 2.16 Điều chế thích nghỉ 2-22 S£€SE2E£EE2EEEEE2E12221212 221.221 xe 37

Hình 2.17 Nguyên tắc chung của các thuật toán chuyển giao - 4I Hình 2.18 Chuyển giao mềm . 2-22 +2+E++E+E£EEt2EEEEEEEEEESEEEEAEerkrrrkerkee 43 Hình 2.19 Chuyển giao mềm - mềm hơn . -2 2£ ©22©522++2x£+£x+2z++cxe2 44

Hình 2.20 Chuyển giao cứng + 2 2+Ss+EE+EE+EE£EEEEEEE1215211211211212 21121220 44

Hình 2.21 Các loại chuyển giaO - 5: ©222Sc22E‡2kSEE2E1E211271122121.221 21 45 Hình 2.22 Điều khiển công suất vòng hở 2-2 2£ ©2+Ex2EE+EEEtrEezrxerree 48

Hình 2.23 Điều khiển công suất vòng kín 2-2 2© ++Exe+EEeEEEtEErrxerree 48

Hình 3.1 Khái quát về quá trình quy hoạch mạng L/TE -.2- ¿s22 51 Hình 3.2 Các tham số của mô hình Walfisch-Ikegami - 2-5222 64 Hình 3.3 Quan hệ giữa băng thông kênh truyền và băng thông cấu hinh 72

Hình 4.1 Lưu đồ phần mô phỏng quy hoạch L.TE -. 2s <2 s£++2 5+2 79

VH

Hinh 4.2 Giao dién phan quy hoạch mạng L/TE .- 5-6 5s++s*+£+£+veexesss 79

Hình 4.3 Quỹ đường truyền của L/TE - ¿2£ ©+<+E2+EE+2E++ExEEECEEevrkerrkerree 80

Hình 4.4 Môi trường truyền sóng trong nhà 2- ¿2 +++x++x++zxz+zxszxe2 81

Hình 4.5 Môi trường truyén séng ngodi trOie ccecceeccesssesseessesssesssessesssessessseseseenee 82

Hình 4.6 Quy hoạch ving phu LTE ee eee eeceececeeeseeeeeeseceeceeeeeeeaeeeeeeeeeeeeeeeeeees 83 Hình 4.7 Quy hoạch dung lượng LTE + 65+ ++*£SkE#vE*EEekeeEeeekrskreeree 84 Hình 4.8 Tính toán tốc độ đỉnh - - c 1 2< 1121111211 1121 1110111 0111201118211 8111 re 85

DANH MUC CAC CHU VIET TAT

|Hệ thông thông tin di động thê hệ

1G One Generation Cellular ,

thứ nhất

|Hệ thông thông tin di động thê hệ

2G Second Generation Cellular

thứ hai

|Hệ thông thông tin di động thê hệ

3G (Third Generation Cellular

thứ ba

|Hệ thông thông tin di động thê hệ

4G [Four Generation Cellular

thứ tư

[Third Generation Patnership ,

3GPP - IDự án hợp tác thê hệ 3

[Project

ACK IACK [Tín hiệu xác nhận

BCCH Broadcast Control Channel IKénh diéu khién quang ba

BCH [Broadcast Channel IKénh quảng bá

BW Band Width |Băng thông

CDMA (Code Division Multiple Access |Đa truy cập phân chia theo mã

CP (Cycle Prefix [Tiên tô lặp

DL-SCH Downlink Share Channel |Kênh chia sẻ đường xuông

DL IDownlink |Hướng xuông

EDGE [Enhance Data rates forGSM [Tốc độ dữ liệu tăng cường cho mạng

Evolved UMTS Terrestrial , "

E- UTRAN - |Mạng truy nhập vô tuyên cải tiên

Radio Access

EPC [Evolved Packet Core Mang 161 goi

FDMA Frequency Division Multiple a truy cập phân chia theo tan sé

(Correction

GSM Global System for Mobile IHé thong di dong toan cau

GERAN GSM/EDGE Radio Access IMạng truy nhập vô tuyên

Network GSM/EDGE GPRS General Packet Radio Service |Dịch vụ gói vô tuyên thông dung

GI Guard Interval IKhoang bao vé

HSDPA High Speed Downlink Packet [Truy nhập gói đường xuông tốc độ

|Access cao

HDTV High Definition Television [Tivi có độ phân giải cao

High Speed OFDM Packet

HSOPA [Truy cập gói OFDM tôc độ cao

|Access

HO Handover Chuyển giao

HSPA IHigh Speed Packet Access [Truy nhập gói tốc độ cao

HSS Home Subscriber Server Quản lý thuê bao

[International - by

ITU |Đơn vị viên thông quôc tê

[Teleeommunication Union

IP Internet Protocol |Giao thức internet

IMS IP Multimedia Sub-system |Hệ thông đa phương tiện sử dụng IP ISI Inter-Symbol Interference INhiéu lién ky tur

FFT Inverse Fast Fourier Transform |Bién déi Fourier ngược

LTE Long Term Evolution [Tiên hóa lâu dài

MS Mobile Station [Trạm di động

BTS [Base Station [Trạm goc

MIMO Multi Input Multi Output |Đa ngõ vào đa ngõ ra

MME Mobility Management Entity |Quản lý tính di động

MAC Medium Access Control |Điêu khiên trung nhập trung bình MU-MIMO Multi User - MIMO |Đa người dung — Đa ngõ vào đa ngõ ra MoU Minutes of Using [Thời gian sử dụng

MCS Modulation Coding Scheme IKY thuat ma hoa va điêu chê

OFDM Orthogonal Frequency Division |Ghép kênh phân chia theo tân sô trực

X

OFDMA -

IMultiple Access trực giao

[Tỷ sô công suật đỉnh trên công suat PAPR [Peak-to-Average Power Ratio

trung bình

[Physical Downlink Shared l

PDSCH |Kênh vật lý chia sẻ đường xuông

Channel

[Physical Uplink Control ,

PUCCH |Kênh vật ly điêu khiên đường lên

Channel

Physical Downlink Control ` , ,

PDCCH |Kênh vật lý điêu khiên đường xuông

Channel

PBCH [Physical Broadcast Channel IKénh vat ly quang ba

PCCH [Paging Control Channel IKénh diéu khién tin nhắn

PCH [Paging Channel IKénh tin nhan

QoS Quality of Services Chất lượng dịch vụ

RLC Radio Link Control IDiéu khién kết nỗi vô tuyến

RRC [Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến

RB Resource Block IKhoi tai nguyén

RE Resource Element [Thành phân tài nguyên

Reference Signal Receive -

RSRP Công suât thu tín hiệu tham khảo

[Power

Reference Signal Receive , -

RSRQ Chất lượng thu tín hiệu tham khảo

Quality

RS Reference Signal [Tín hiệu tham khảo

SDR Software - Defined Radio [Phan mém nhận dang vô tuyên

SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

Single Carrier Frequenc (Da truy cap phân chia theo tân sô

SC- FDMA | “ - 1 › y PP

[Division multiple Access trực giao đơn sóng mang

SMS Short Message Service [Tin nhăn ngăn

XI

SAE System Architecture Enhance Câu trúc hệ thông tang cường

SGSN Serving GPRS Support Node Nút cung cập dịch vụ GPRS

Single User Multi Input Multi

SU- MIMO |Đơn user-Đa ngõ vào đa ngõ ra

IUTMS Terrestrial Radio , ,

UTRAN |Mạng truy nhập vô tuyên mặt đât

[Access Networks

Universal Telecommunication ,

UTMS - IHé thong thong tin di dong

Mobile System

UE (User Equipment [Thiết bị người dùng (Di động)

VHE IVirtual Home Environment |Môi trường nhà ảo

VoIP Voice IP [Thoại sử dụng IP

IWideband Code Division

WCDMA - |Đa truy cập phân chia theo mã băng

Multiple Access

WAP Wireless Applicaion protocol _|Giao thirc img dụng không dây

XI

CHUONG 1 HE THONG THONG TIN DI DONG VA MANG 4G

Thông tin di động là một lĩnh vực rất quan trọng trong đời sống xã hội Xã hội càng phát triển, nhu cầu về thông tin đi động của con người càng tăng lên và thông tin di động càng khăng định được sự cần thiết và tính tiện dụng của nó Cho đến nay, hệ thống thông tin di động đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ

thế hệ di động thế hệ 1 đến thế hệ 3 và thế hệ đang phát triển trên thế giới -

thế hệ 4 Trong chương này sẽ trình bày khái quát về các đặc tính chung của các

hệ thống thông tin di động và tổng quan về mạng 4G

1.1 Sự phát triển của hệ thống thông tin di động

Khi các ngành thông tin quảng bá bằng vô tuyến phát triển thì ý tưởng về thiết bị điện thoại vô tuyến ra đời và cũng là tiền thân của mạng thông tin di

động sau này Năm 1946, mạng điện thoại vô tuyến đầu tiên được thử nghiệm

tai ST Louis, bang Missouri cua My

Sau những năm 50, việc phát minh ra chất bán dẫn cũng ảnh hưởng lớn đến lĩnh vực thông tin di động Ứng dụng các linh kiện bán dẫn vào thông tin di động

đã cải thiện một số nhược điểm mà trước đây chưa làm được

Thuật ngữ thông tin di động tế bào ra đời vào những năm 70, khi kết hợp được

các vùng phủ sóng riêng lẻ thành công, đã giải được bài toán khó về đung lượng

Những hệ thống thông tin di động đầu tiên, nay được gọi là thế hệ thứ nhất (1G), sử dụng công nghệ analog gọi là đa truy nhập phân chia theo tần số

(FDMA) để truyền kênh thoại trên sóng vô tuyến đến thuê bao điện thoại đi

động Với FDMA, người dùng được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật tự các kênh trong lĩnh vực tần số Trong trường hợp nếu số thuê bao nhiều vượt trội

so với các kênh tần số có thẻ, thì một số người bị chặn lại không được truy cập

1.1.1.1 Đặc điểm cúa hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G)

Hầu hết các hệ thống ñều là hệ thống analog và yêu cầu chuyên đữ liệu chủ yếu là âm thanh Với hệ thống này, cuộc gọi có thể bị nghe trộm bởi bên thứ ba

Một số chuẩn trong hệ thống này là: NTM, AMPS, Hicap, CDPD, Mobitex, DataTac Những điểm yếu của thế hệ 1G là dung lượng thấp, xác suất rớt cuộc gọi cao, khả năng chuyển cuộc gọi không tin cậy, chất lượng âm thanh kém, không có chế độ bảo mật do vậy hệ thông 1G không thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng

- Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến

- Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể

- Trạm thu phát gốc BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS trong cell

- Hệ thống FDMA điền hình là hệ thống điện thoại đi động tiên tién AMPS 1.1.1.2 Những hạn chế của hệ thống thông tin di động thế hệ 1

Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản Tuy

nhiên hệ thống không thỏa mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng về cả dung

lượng và tốc độ Nó bao gồm các hạn chế sau:

- Phan bé tan số rất hạn chế, dung lượng nhỏ

- Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyến dịch trong

môi trường fading đa tia

- Không cho phép giảm đáng kế giá thành của thiết bị đi động và cơ sở hạ tầng

- Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi

- Không tương thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở châu Âu, làm

cho thuê bao không thé str dung được máy di động của mình ở các nước khác

- Chất lượng thấp và vùng phủ sóng hẹp

Giải pháp đuy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyên sang sử dụng

kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với kỹ thuật đa truy cập mới ưu

điểm hơn về cả đung lượng và các dịch vụ được cung cấp Vì vậy đã xuất hiện hệ thống thông tin đi động thế hệ 2

1.1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G)

Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo

thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới được ra đời ở châu Âu và có tên gọi là

GSM Với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao, hệ thống thông tin đi động thế

hệ 2 lúc đó đã đáp ứng kip thời số lượng lớn các thuê bao đi động dựa trên công

nghệ số Hệ thống 2G hấp dẫn hơn hệ thống 1G bởi vì ngoài dịch vụ thoại truyền

thống, hệ thống này còn có khả năng cung cấp một số dịch vụ truyền dữ liệu và các địch vụ bổ sung khác Ở Việt Nam, hệ thống thông tin di động số GSM được đưa vào từ năm 1993, hiện nay đang được Công ty VMS và GPC khai thác rất hiệu quả với hai mạng thông tin đi động số VinaPhone và MobiFone theo tiêu

chuan GSM

Tat cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 đều sử dụng kỹ thuật điều chế só

Và chúng sử dụng 2 phương pháp đa truy cập:

- Đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access- TDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các khe thời gian khác nhau

- Đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access CDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các chuỗi mã khác nhau

1.1.2.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA

Trong hệ thống TDMA phổ tần số quy định cho liên lạc di động được chia thành các dải tần liên lac, mỗi dai tan liên lạc này được dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian (Time slot) trong chu kỳ một

khung Tin tức được tổ chức dưới dạng gói, mỗi gói có bit chỉ thị đầu gói, chỉ thị cuối gói, các bit đồng bộ và các bit dữ liệu Không như hệ thống FDMA, hệ thống TDMA truyền dẫn đữ liệu không liên tục và chỉ sử đụng cho đữ liệu số và điều chế số

‹* Một số đặc điểm của TDMA

- TDMA có thể phân phát thông tin theo hai phương pháp là phân định trước

và phân phát theo yêu cầu Trong phương pháp phân định trước, việc phân phát các cụm được định trước hoặc phân phát theo thời gian Ngược lại trong phương pháp phân định theo yêu cầu các mạch được tới đáp ứng khi có cuộc gọi yêu cầu, nhờ đó tăng được hiệu suất sử dụng mạch

- Trong TDMA các kênh được phân chia theo thời gian nên nhiễu giao thoa

giữa các kênh kế cận giảm đáng kẻ

- TDMA sử đụng một kênh vô tuyến để ghép nhiều luồng thông tin thông qua

việc phân chia theo thời gian nên cần phải có việc đồng bộ hóa việc truyền dẫn để

tránh trùng lặp tín hiệu Ngoài ra, vì số lượng kênh ghép tăng nên thời gian trễ đo truyền dẫn đa đường không thể bỏ qua được, do đó sự đồng bộ phải tối ưu

1.1.2.2 Đa truy cập phân chia theo mi CDMA

Đối với hệ thống CDMA, tất cả người dùng sẽ sử dụng cùng lúc một băng tần Tín hiệu truyền đi sẽ chiếm toàn bộ băng tần của hệ thống Tuy nhiên, các tín hiệu của mỗi người dùng được phân biệt với nhau bởi các chuỗi mã Thông

tin đi động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người sử dụng có thể

chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi, mà không sợ gây

- Chất lượng thoại cao hơn, dung lượng hệ thống tăng đáng kế (có thể gấp từ

4 đến 6 lần hệ thống GSM), độ an toàn (tính bảo mật thông tin) cao hơn do sử

dụng dãy mã ngẫu nhiên đẻ trải phổ, kháng nhiễu tốt hơn, khả năng thu đa đường

tốt hơn, chuyển vùng linh hoạt Do hệ số tái sử dụng tần số là 1 nên không cần

phải quan tâm đến vấn đề nhiễu đồng kênh

- CDMA không có giới hạn rõ ràng về số người sử dụng như TDMA và

FDMA Còn ở TDMA và FDMA thì số người sử dụng là có định, không thể tăng thêm khi tất cả các kênh bị chiếm

- Hệ thống CDMA ra đời đã đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn dịch vụ thông tin

di động tế bào Đây là hệ thống thông tin di động băng hẹp với tốc độ bit thông tin

của người sử dụng là 8-13 kbps

1.1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G)

Hệ thống thông tin di động chuyển từ thế hệ 2 sang thế hệ 3 qua một giai

đoạn trung gian là thế hệ 2,5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợp nhiều khe hoặc nhiều tần số hoặc sử dụng công nghệ CDMA trong đó có thể chồng lên phố tần của thế hệ hai nếu không sử dụng phố tần mới, bao gồm các mạng đã được đưa vào sử dụng như: GPRS, EDGE và CDMA2000-1x Ở thế hệ thứ 3 này các hệ thống thông tin đi động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2 Mbit/s Để phân biệt với các

hệ thống thông tin di động băng hẹp hiện nay, các hệ thống thông tin di động

thế hệ 3 gọi là các hệ thống thông tin di động băng rộng

% Các tiêu chuẩn của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3

- W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access): 14 su nang cap

của các hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng công nghệ TDMA như:

GSM, IS-136

- CDMA2000: Một chuẩn 3G quan trọng khác là CDMA2000, chuẩn này là

sự tiếp nối đối với cáchệ thống đang sử dụng công nghệ CDMA trong thế hệ 2 CDMA2000 được quản lý bởi 3GPP2, một tổ chức độc lập và tách rời khỏi 3GPP

của UMTS CDMA2000 có tốc độ truyền dữ liệu từ 144Kbps đến Mbps Hệ thống

CDMA2000 không có khả năng tương thích với các hệ thông GSM hoặc D-AMPS

của thế hệ thứ 2

%* Yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3

Thông tin di động thế hệ thứ 3 xây dựng trên cơ sở IMT-2000 được đưa vào

phục vụ từ năm 2001 Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưng cũng đồng thời bảo đảm sự phát triển liên tục của thông tin di động thế hệ 2

- Tốc độ của thế hệ thứ ba được xác định như sau:

+ 384 Kb/s đối với vùng phủ sóng rộng

+2 Mb/s đối với vùng phủ sóng địa phương

- Các tiêu chí chung để xây dựng hệ thống thông tin đi động thế hệ ba (3G): + Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau:

+ Đường lên: 1885-2025 MHz

+ Đường xuống: 21 10-2200 MHz

+ Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến:

o_ Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến

©_ Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông

+ Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: trong công sở, ngoài đường, trên xe, vệ tinh

+ Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:

©_ Môi trường thông tin nhà ảo (VHE: Virtual Home Environment) trên

cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyên mạng toàn cầu o_ Đảm bảo chuyển mạng quốc tế

o Đảm báo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu

chuyển mạch kênh và số liệu chuyển mạch theo gói

+ Dễ dàng hỗ trợ các địch vụ mới xuất hiện

1.1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G)

Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 sang thế hệ 4 qua giai đoạn trung gian là thế hệ 3,5 có tên là mạng truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA Thế hệ 4

là công nghệ truyền thông không dây thứ tư, cho phép truyền tải đữ liệu với tốc độ

tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1 cho đến 1.5 Gbps Công nghệ 4G được hiểu là chuẩn tương lai của các thiết bị không đây Các nghiên cứu đầu tiên của

NTT DoCoMo cho biết, điện thoại 4G có thể nhận dữ liệu với tốc độ 100 Mbps

khi đi chuyển và tới 1 Gbps khi đứng yên, cho phép người sử dụng có thể tải và

truyền lên hình ảnh động chất lượng cao Chuẩn 4G cho phép truyền các ứng dụng phương tiện truyền thông phổ biến nhất, góp phần tạo nên các những ứng dụng mạnh mẽ cho các mạng không dây nội bộ (WLAN) và các ứng dụng khác

Thế hệ 4 dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM, là kỹ thuật nhiều tín hiệu được gởi đi cùng một lúc nhưng trên những tần

số khác nhau Trong kỹ thuật OFDM, chỉ có một thiết bị truyền tín hiệu trên nhiều tan số độc lập (từ vài chục cho đến vài ngàn tần số) Thiết bị 4G sử dung may thu

vô tuyến xác nhận bởi phần mềm SDR (Software - Defined Radio) cho phép sử

dụng băng thông hiệu quả hơn bằng cách dùng đa kênh đồng thời Tổng đài

chuyển mạch mạng 4G chỉ dùng chuyên mạch gói, do đó, giảm trễ thời gian truyền và nhận dữ liệu

1.2 Tổng quan về mạng 4G [6]

4G là hệ thống thông tin băng rộng được xem như IMT tiên tiến (IMT

Advanced) được định nghĩa bởi ITU-R Tốc độ dữ liệu đề ra là 100Mbps cho thuê

bao đi chuyển cao và 1Mbps cho thuê bao ít di chuyển, băng thông linh động lên đến 40MHz Sử dụng hoàn toàn trên nền IP, cung cấp các dich vụ như điện thoại IP, truy cập internet băng rộng, các dịch vụ game và dòng HDTV đa phương tiện

3GPP LTE được xem như là tiền 4G, nhưng phiên bản đầu tiên của LTE

chưa đủ các tính năng theo yêu cầu của IMT Advaneed LTE có tốc độ lý thuyết

lên đến 100Mbps ở đường xuống và 50Mbps ở đường lên đối với băng thông

20MHz Và sẽ hơn nữa nếu MIMO, các anten mảng được sử dụng

LTE Advanced là ứng viên cho chuẩn IMT-Advanced, mục tiêu của nó là hướng đến đáp ứng được yêu cầu của ITU LTE Advanced có khả năng tương

thích với thiết bị và chia sẻ băng tần với LTE phiên bản đầu tiên

%% Mục tiêu hướng đến của mạng 4G

4G cung cấp QoS và tốc độ phát triển hơn nhiều so với 3G đang tổn tại, không chỉ là truy cập băng rộng, dịch vụ tin nhắn đa phương tiện (MMS), chat video, TV đi động mà còn các dịch vụ HDTV, các dịch vụ tối thiểu như thoại, dữ liệu và các dịch vụ khác Nó cho phép chuyển giao giữa các mạng vô tuyến trong khu vực cục bộ và có thể kết nối với hệ thống quảng bá video SỐ

Các mục tiêu mà 4G hướng đến:

- Băng thông linh hoạt giữa 5 MHz đến 20 MHz, có thể lên đến 40 MHz

- Tốc độ được quy định bởi ITU là 100 Mbps khi di chuyển tốc độ cao và 1

Gbps đối với thuê bao đứng yên so với trạm

- Tốc độ đữ liệu ít nhất là 100 Mbps gitta bat ky hai điểm nào trên thề giới

- Hiệu suất phổ đường truyền là 15bit/s/Hz ở đường xuống và 6.75 bit/s/Hz

ở đường lên (có nghĩa là 1000 Mbps ở đường xuống và có thể nhỏ hơn băng thông 67 MHz)

- Hiệu suất sử dụng phổ hệ thống lên đến 3 bit/s⁄/Hz/cell ở đường xuống và 2.25 bit/s/Hz/cell cho việc sử dụng trong nhà

- Chuyén giao liền (Smooth handoff) qua các mạng hỗn hợp

- Kết nối liền và chuyên giao toàn cầu qua đa mạng

- Chất lượng cao cho các dịch vụ đa phương tiện như âm thanh thời gian thực, tốc độ đữ liệu cao, video HDTV, TV di động

- Tương thích với các chuẩn không dây đang tôn tại

- Tất cả là IP, mạng chuyển mạch gói không còn chuyển mạch kênh nữa s* Các kỹ thuật được sử dụng

+ Ghép kênh trong miền tần số chẳng hạn như OFDMA hoặc SC-FDMA

ở đường xuống: tốc độ bit thay đổi bằng việc gán cho người dùng các kênh con

khác nhau dựa trên điều kiện kênh

+ Mã hóa sửa lỗi Turbo: để tối thiểu yêu cầu về tỷ số SNR ở bên thu

- Lập biểu kênh độc lập: để sử dụng các kênh thay đổi theo thời gian

- Thích nghỉ đường truyền: điều chế thích nghi và các mã sửa lỗi.

1.3 Su khac nhau gitta 3G va 4G

Hiện nay, công nghệ 3G cho phép truy cập Internet không dây và các cuộc

gọi có hình ảnh 4G được phát triển trên các thuộc tính kế thừa từ công nghệ 3G

Về mặt lý thuyết, mạng không dây sử dụng công nghệ 4G sẽ có tốc độ nhanh hơn

mạng 3G từ 4 đến 10 lần Tốc độ tối đa của 3G là tốc độ tải xuống 14Mbps và 5.8Mbps tải lên Với công nghệ 4G, tốc độ có thể đạt tới 100Mbps đối với người

dùng đi động và IGbps đối với người dùng có định 3G sử dụng ở các dải tần quy

định quốc tế cho UL: 1885-2025MHz; DL: 2110-2200MHz; với tốc độ từ

144kbps-2Mbps, độ rộng BW: 5MHz Đối với 4G LTE thì Hoạt động ở băng tần:

700MHz - 2,6GHz với mục tiêu tốc độ đữ liệu cao, độ trễ thấp, công nghệ truy cập

sóng vô tuyến gói dữ liệu tối ưu Tốc độ DL: 100Mbps (ở BW 20MHz), UL: 50

Mbps với 2 aten thu một anten phát Độ trễ nhỏ hơn 5ms với độ rộng BW linh oạt

là ưu điểm của LTE so với WCDMA, BW từ 1.25MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 10

MHz, 15MHz, 20MHz Hiệu quả trải phổ tăng 4 lần và tăng 10 lần số người dùng/cell so với WCDMA

Ưu điểm nổi bật của 4G LTE

- Tốc độ đữ liệu cao hơn rất nhiều lần so với 3G

- Tăng hiệu quả sử dụng phô và giảm thời gian trễ

- Cấu trúc mạng sẽ đơn giản hơn, và sẽ không còn chuyển mạch kênh nữa

- Hiệu quả trải phổ tăng 4 lần và tăng 10 lần user/cell so với WCDMA

Độ rộng băng tần linh hoạt cũng là một ưu điểm quan trọng của LTE

đối với WCDMA

- Tần số tái sử dụng linh hoạt

- Dung lượng và vùng bao phủ của WCDMA UL bị giới hạn bởi can nhiễu: can nhiễu bên trong cell và can nhiễu liên cell Nhưng đối với LTE thì: do tính trực giao nên can nhiễu trong cùng một cell có thể không xét đến và giảm can nhiễu inter-cell bằng tái sử dụng cục bộ, thêm các anten có thể triệt can nhiễu

14 Kế luận chương Ï

Chương | đã khái quát được những nét đặc trưng, ưu nhược điểm và sự phát

triển của các hệ thống thông tin di động thế hệ 1, 2 và 3, 4 đồng thời đã sơ lượt

tổng quan của hệ thống thông tin di động thế hệ 4 Hai thông số quan trọng đặc trưng cho các hệ thống thông tin di động số là tốc độ bit thông tin của người sử dụng và tính di động, ở các thế hệ tiếp theo các thông số này càng được cải thiện Nêu được ưu điểm của 4G so với 3G và các cơ sở để hình thành ưu điểm đó Để tìm hiểu thêm về 4G ta qua chương tiếp theo

10

CHUONG 2

CAUTRUC MANG 4G LTE VA CAC VAN DE LIEN QUAN

Hệ thống 4G được xây dựng nhằm chuẩn bị một cơ sở hạ tầng di động chung có khả năng phục vụ các dịch vụ hiện tại và tương lai Cơ sở hạ tầng 4G được thiết kế với điều kiện những thay đổi, phát triển về kỹ thuật có khả năng phù hợp với mạng hiện tại

mà không làm ánh hưởng đến các dịch vụ đang sử dụng Đề thực hiện điều đó, cần tách biệt giữa kỹ thuật truy cập, kỹ thuật truyền dẫn, kỹ thuật dịch vụ (điều khiển kết nối) và

các ứng dụng của người sử dụng Chương này sẽ trình bày hệ thống di động 4G LTE: các đặc điểm kỹ thuật của LTE, cấu trúc mạng 4G LTE sẽ như thế nào, nó liên kết với các mạng khác ra sao, các kênh sử dụng trong E-UTRAN, các kỹ thuật sử dụng cho đường lên, đường xuống trong LTE, đồng thời khái quát về các thủ tục liên quan đến giao điện vô tuyến bao gồm chuyền giao và điều khiển công suất

2.1 Giới thiệu về công nghệ LTE

Hệ thống 3GPP LTE, là bước tiếp theo cần hướng tới của hệ thống mạng không dây 3G dựa trên công nghệ di động GSM/UMTS, và là một trong những công nghệ tiềm

năng nhất cho truyền thông 4G Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) đã định nghĩa

truyền thông di động thế hệ thứ 4 là IMT Advanced và chia thành hai hệ thống đùng cho

di động tốc độ cao và di động tốc độ thấp 3GPP LTE là hệ thống đùng cho di động tốc

độ cao Ngoài ra, đây còn là công nghệ hệ thống tích hợp đầu tiên trên thế giới ứng đụng

cả chuẩn 3GPP LTE và các chuẩn dịch vụ ứng dụng khác, do đó người sử dụng có thé dé dàng thực hiện cuộc gọi hoặc truyền dữ liệu giữa các mạng LTE và các mạng GSM/GPRS hoặc UMTS dựa trên WCDMA Kiến trúc mạng mới được thiết kế với mục

tiêu cung cấp lưu lượng chuyên mạch gói với dịch vụ chất lượng, độ trễ tối thiểu Hệ

thống sử dụng băng thông linh hoạt nhờ vào mô hình đa truy cập OFDMA và SC- FDMA Truy cập tuyến lên dựa vào đa truy cập phân chia theo tần số đơn sóng mang (Single Carrier Frequency Division multiple Access SC-FDMA) cho phép tang vùng phủ tuyến lên làm tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình thấp (Peak-to-Average Power Ratio PAPR) so với OFDMA Thêm vào đó, để cải thiện tốc độ dữ liệu đỉnh, hệ

thống LTE sử đụng hai đến bốn lần hệ số phổ cell so với hệ thống HSPA Release 6

11

2.1.1 Muc tiéu cia LTE

Những hoạt động của 3GPP trong việc cải tiến mạng 3G vào mùa xuân năm

2005 đã xác định đối tượng, những yêu cầu và mục tiêu cho LTE Những mục tiêu

và yêu cầu này được dẫn chứng bằng tài liệu trong văn bản 3GPP TR 25.913 Những yêu cầu cho LTE được chia thành 07 phần khác nhau như sau:

2.1.2

Tiềm năng, dung lượng

Hiệu suất hệ thông

Các vấn đề liên quan đến việc triển khai

Kiến trúc và sự dịch chuyển (migration)

Quản lý tài nguyên vô tuyến

Độ phức tạp

Những ván đề chung

Tốc độ dữ liệu cao

Độ trễ thấp

Công nghệ truy cập sóng vô tuyến gói đữ liệu tối ưu

Các đặc tính cơ bản của LTE

- Hoạt động ở băng tan: 700MHz - 2,6Ghz

- Tính di động: Tốc độ di chuyền tối ưu là 0-15 km/h nhưng vẫn hoạt động tốt

với tốc độ đi chuyền từ 15-120 km/h, có thể lên đến 500 km/h tùy băng tần

- Chat luong dich vu:

+ Hỗ trợ tính năng đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS

- VolP đảm bảo chất lượng âm thanh tốt, trễ tối thiểu thong qua mang UMTS

- Liên kết mạng:

+ Khả năng liên kết với các hệ thống UTRAN/GERAN hiện có và các

hệ thống không thuộc 3GPP cũng sẽ được đảm bảo

+ Thời gian trễ trong việc truyền tải giữa E-UTRAN và UTRAN/GERAN

sẽ nhỏ hơn 300ms cho các dịch vụ thời gian thực và 500ms cho các dịch vụ còn lại

- Chỉ phí: chi phí triển khai và vận hành giảm

Băng thông linh hoạt trong vùng từ 1.4MHz đến 20MHz, điều này có nghĩa

là nó có thể hoạt động trong các dải băng tần của 3GPP Mạng LTE có thể hoạt

động trong bất cứ dải tần được sử dụng nào của 3GPP Nó bao gồm băng tần lõi

của IMT-2000 (1.9-2GHz) và dai mở rộng (2.5GHz), cũng như tai 850-900MHz,

1800MHz, phổ AWS (1.7- 2.1GHz) Bang tan chỉ định dưới 5MHz được định

nghĩa bởi IUT thì phù hợp với dịch vụ IMT trong khi các băng tần lớn hơn SMNz thì sử dụng cho các dịch vụ có tốc độ cực cao Tính linh hoạt về băng tần của LTE có thể cho phép các nhà sản xuất phát triển LTE trong những băng tần

đã tồn tại của họ

2.1.3 Cac théng sé lép vat ly cia LTE [7]

Bảng 2.1 Các thông số lớp vat ly LTE

Băng thông 1.4MHz, 3MHz, SMHz, I0MHz, 15MHz, 20MHz

Ghép kênh không gian | Lên đến 4 lớp cho DL/UE

Str dung MU-MIMO cho UL va DL

2.2 Cdu tric ctiaLTE [1]

- Cấu trúc cơ bản SAE của LTE

UMTS and LTE: architecture Circuit Switch

Core Network

RNC Nó,

Packet Switch UMTS Core Network

Hình 2.1 So sánh về cấu trúc giữa UTMS và LTE Hình 2.1 cho ta thấy sự khác nhau về cấu trúc của UTMS và LTE Song song với truy nhập vô tuyến LTE, mạng gói lõi cũng đang cải tiến lên cấu trúc tầng SAE Cấu trúc mới này được thiết kế để tối ưu hiệu suất mạng, cải thiện hiệu quả chỉ

phí và thuận tiện thu hút phần lớn dịch vụ trên nền IP

Mạng truy nhập vô tuyến RAN (Radio Access Network): mạng truy nhập vô tuyến của LTE được gọi là E-UTRAN và một trong những đặc điểm chính của nó

là tất cả các dịch vụ, bao gồm dịch vụ thời gian thực, sẽ được hỗ trợ qua những

kênh gói được chia sẻ Phương pháp này sẽ tăng hiệu suất phổ, làm cho dung lượng hệ thống trở nên cao hơn Một kết quả quan trọng của việc sử dụng truy nhập gói cho tất cả các dịch vụ là sự tích hợp cao hơn giữa những dịch vụ đa phương tiện

và giữa những dịch vụ có định và không đây

Có nhiều loại chức năng khác nhau trong mạng tế bào Dựa vào chúng, mạng

có thể được chia thành hai phần: mạng truy nhập vô tuyến và mạng lõi Những chức năng như điều chế, nén, chuyển giao thuộc về mạng truy nhập Còn những

15

chức năng khác như tính cước hoặc quản lý di động là thành phần của mạng lõi Với LTE, mạng truy nhập là E-UTRAN và mạng lõi là EPC

Mục đích chính của LTE là tối thiểu hóa số node Vì vậy, người phát triển đã chọn một câu trúc đơn node Trạm gốc mới phức tạp hơn NođeB trong mạng truy nhập vô tuyến WCDMA/HSPA, và vì vậy duge goi la eNodeB (Enhance Node B) Nhiing eNodeB cé tat cả những chức năng cần thiết cho mạng truy nhập vô tuyến LTE, kể cả những chức năng liên quan đến quản lý tài nguyên vô tuyến

Giao diện vô tuyến sử dụng trong E-UTRAN bây giờ chí còn là SI và X2 Trong đó SI là giao diện vô tuyến kết nối giữa eNodeB và mạng Idi SI chia lam hai loại là S1-U là giao diện giữa eNodeB và SAE -GW và S1-MME là giao diện giữa eNodeB và MME X2 là giao diện giữa các eNodeB với nhau

Kiến trúc mạng lõi LTE:

Khi bắt đầu xây dựng tiêu chuân LTE RAN, công tác chuẩn hóa mạng lõi cũng

được bắt đầu Công tác này được gọi là phát triển kiến trúc hệ thống (SAE: System

Architecturre Evolution) Mạng lõi được định nghĩa trong công tác SAE là sự phát

triển triệt để từ mạng lõi GSM/GPRS và vì thế có tên gọi mới lõi gói phát triển

(EPC: Elvolved Packet Core) Phạm vi SAE chỉ bao gồm chuyển mạch gói không

có miên chuyên mạch kênh

Hình 2.4 Cấu hình cho EPS hỗ trợ của 3GPP bao gồm cá truy cập UMTS/HSPA

- EPS ndi dén LTE RAN qua giao diện S1 và đến Internet qua giao diện SGi

- Ngoài ra EPC nói đến HSS (tương ứng với HLR trong mạng lõi GSM/WCDMA)

qua giao diện Sóa

-_ Giữa UE và mạng truy nhập vô tuyến có giao điện Uu

17

IMS, PSS

os ateway Sob 3GPP AAA

Proxy S82 Joe] swd

Server Gateway | ePDG ———————

Hình 2.5 Kiến trúc chỉ tiết mạng lõi LTE

Chức năng các node trong mạng lõi LTE:

Mobility Management Entity (MME):

MME (Mobility Management Entity): chiu trách nhiệm xử lý những chức năng mặt bằng điều khiển, liên quan đến quán lý thuê bao và quản lý phiên

Serving Gateway: la node cham ditt sy truy nhap tir mang truy nh4p v6 tuyến EUTRAN Serving Gateway có những chức năng bao gồm:

- Là node hỗ trợ sự chuyển giao từ eNodeB này sang eNodeB khác trong quá

trình thiết bị di động đi chuyền

- Kết thúc sự truy nhập từ mạng truy nhập vô tuyến 3GPP (chấm dứt sự truy nhập vô tuyến bởi giao điện S4 và tiếp nhận kênh truyền tải từ mạng 2G, 3G và PDN Gateway)

- Cung cấp chức năng cho mạng truy nhập vô tuyến khi ở chế độ nhàn rỗi là đệm các gói ở đường downlink và kích hoạt các thủ tục yêu cầu dịch vụ

- Đánh số thứ tự các gói trên đường downlink và uplink

- Tính toán chi phí của người dùng

- Cho phép cấp quyền truy nhập

18

- Định tuyến gói tin và chuyền tiếp các gói

- Hỗ trợ việc tính cước

PDN Gateway: là node châm dứt giao điện SGi về phía PDN Nếu có 1UE truy cập vào nhiều PDN, nó có thể cung cấp 1 hay nhiều hơn PDN phục vụ UE PDN bao gồm những chức năng sau:

- Thực thi chính sách

- Mỗi ngưới sử đụng được cung cấp gói dịch vụ khác nhau

- Tính phí hỗ trợ

- Vận chuyên các gói trên downlink hay uplink

- Cho phép những thiết bị hợp pháp truy nhập

- Cung cấp cho mỗi UE một địa chỉ IP

- Phân loại các gói

- Có chức năng như DHCP trong 3G (Dynamic Host Configuration Protocol: Giao thức cấu hình động máy chủ)

eNodeB: có cùng chức năng như NodeB và ngoài ra nó còn có hầu hết chức

năng RNC của WCDMA/HSPA Với những chức năng như:

- Thực hiện quyết định lập biểu cho cả đường lên và đường xuống

- Quyết định chuyển giao

- Chịu trách nhiệm về tài nguyên vô tuyến trong các ô của mình

- Thực hiện các chức năng lớp vật lý thông thường như mã hóa, giải mã, điều chế, giải điều chế, đan xen, giải đan xen

- Thực hiện cơ chế phát lại HARQ

Hỗ trợ cho những mạng không thuộc 3GPP:

Để hỗ trợ chuyển vùng: EPS có 3 dạng giao diện phục vụ cho những mạng không thuộc 3GPP là: 52a; Š2b và S2c

- 82a cung cấp cho người dùng liên quan tới điều khiển và hỗ trợ di động giữa những mạng không phải 3GPP và Gateway

- 2b cung cấp cho người dùng liên quan tới điều khiến và hỗ trợ tính năng di

động giữa ePDG và Gateway

- 82c cung cấp cho người dùng liên quan tới điều khiển và hỗ trợ di động giữa

UE và những mạng thuộc 3GPP và không thuộc 3GPP

19

ePDG: Chức năng của ePDG bao gồm: điều khiến sự phân bổ địa chỉ IP trong

ePDG được sử dụng như là CoA khi mà S2c được sử dụng

- Chức năng đề vận chuyền một địa chỉ IP từ xa như là một dia chi IP cu thé để

PDN một khi S2b được sử dụng

- Định tuyến các gói dữ liệu từ / đến PDN

- Can thiệp hợp pháp

Thực thi các chính sách QoS dựa trên thông tin nhận được thông qua cơ sở hạ tầng AAA

Hỗ trợ truy nhập từ các mạng không thuộc 3ŒPP: Để hỗ trợ cho việc chuyển giao, kiến trúc mạng lõi EPC có 3 giao diện hỗ trợ truy nhập:

- S2a: là giao diện giữa mạng không thuộc 3GPP với PDN Gateway

- S2b: là giao diện giữa ePDG và PDN Gateway

- S2c: là giao diện giữa UE và Gateway

2.3 Các kênh sử dụng trong E-UTRAN [8]

- Kênh vật lÿ: các kênh vật lý sử dụng cho đữ liệu người dùng bao gồm: + PDSCH (Physical Downlink Shared Channel): phụ tải có ích (payload) + PUSCH (Physical Uplink Shared Channel): PUSCH được dùng để mang

dữ liệu người dùng Các tài nguyên cho PUSCH được chỉ định trên một subframe

cơ bản bởi việc lập biểu đường lên Các sóng mang được chỉ định là 12 khối tài nguyên (RB) và có thể nháy từ subframe này đến subframe khác PUSCH có thể

dùng các kiểu điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM

+ PUCCH (Physical Uplink Control Channel): có chức năng lập biểu, ACK/NAK

+ PBCH (Physical Broadcast Channel): mang cac thong tin dac trung cua cell

- Kênh logic: được định nghĩa bởi thông tin nó mang bao gồm: [§]

+ Kênh điều khiển quảng bá (BCCH): Được sử dụng để truyền thông tin điều khiển hệ thống từ mạng đến tất cả máy đi động trong cell Trước khi truy nhập

hệ thống, đầu cuối đi động phải đọc thông tin phát trên BCCH để biết được hệ

thống được lập câu hình như thế nao, chẳng hạn băng thông hệ thống

+ Kênh điều khiển tìm gọi (PCCH): được sử dụng để tìm gọi các đầu cuối

di động vì mạng không thẻ biết được vị trí của chúng ở cấp độ ô và vì thế cần phát

20

các ban tin tim gọi trong nhiều ô (vùng định vi)

+ Kênh điều khiển riêng (DCCH): được sử dụng đề truyền thông tin điều

khiển tới/từ một đầu cuối di động Kênh này được sử dụng cho cấu hình riêng của

các đầu cuối di động chang han cac ban tin chuyén giao khac nhau

+ Kênh điều khiển đa phương (MCCH): được sử dụng đề truyền thông tin

cần thiết để thu kênh MTCH

+ Kênh lưu lượng riêng (DTCH): được sử dụng đề truyền số liệu của người

sử dụng đến/từ một đầu cuối di động Đây là kiểu logic được sử dụng để truyền tất

cả số liệu đường lên của người dùng và số liệu đường xuống của người dùng không

phải MBMS

+ Kênh lưu lượng đa phương (MTCH): Được sử dụng để phát các dịch vụ MBMS

- Kênh truyền tải: bao gồm các kênh sau [8]

+ Kênh quảng bá (BCH): có khuôn đạng truyền tải cố định đo

chuẩn cung cấp

+ Nó được sử đụng đề phát thông tin trên kênh logic

+ Kênh tìm gọi (PCH): được sử dụng đề phát thông tin tìm gọi trên kênh PCCH, PCH hỗ trợ thu không liên tục (DRX) để cho phép đầu cuối tiết kiệm công suất ắc quy bằng cách ngủ và chỉ thức đề thu PCH tại các thời điểm quy định trước

+ Kênh chia sẻ đường xuống (DL-SCH): là kênh truyền tải để phát số liệu

đường xuống trong LTE Nó hỗ trợ các chức năng của LTE như thích ứng tốc độ động và lập biểu phụ thuộc kênh trong miễn thời gian và miền tần số Nó cũng hỗ trợ DRX để giảm tiêu thụ công suất của đầu cuối di động mà vẫn đám bảo cảm giác luôn kết nối giống như cơ chế CPC trong HSPA DL-DCH TTI 1a Ims

- Kênh đa phương (MCH): được sử dụng để hỗ trợ MBMS Nó được đặc trưng bởi khuôn dạng truyền tải bán tĩnh và lập biểu bán tĩnh Trong trường hợp

phát đa ô sử dụng MBSFN, lập biểu và lập cấu hình khuôn đạng truyền tải được

điều phối giữa các ô tham gia phát MBSFN

2.4 Một số đặc tỉnh của kênh truyền

Ta tìm hiểu một số đặc tính của kênh truyền ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu, các đặc tính này bao gồm trải trễ, fading, dịch tần Doppler, ảnh

21

hướng của địch tan Doppler đối với tín hiệu OFDM, nhiễu MAI, và cách khắc

phục nhiễu MAI

2.4.1 Trải trễ đa đường

Tín hiệu nhận được nơi thu gồm tín hiệu thu trực tiếp và các thành phần phản

xạ Tín hiệu phản xạ đến sau tín hiệu thu trực tiếp vì nó phải truyền qua một khoảng dài hơn, và như vậy nó sẽ làm năng lượng thu được trải rộng theo thời gian Khoảng trải trễ (delay spread) được định nghĩa là khoảng chênh lệch thời gian giữa tín hiệu thu trực tiếp và tín hiệu phản xạ thu được cuối cùng Trong

thông tin vô tuyến, trải trễ có thể gây nên nhiễu xuyên ký tự nếu như hệ thống không có cách khắc phục Đối với LTE, sử dụng kỹ thuật OFDM đã tránh được

nhiễu xuyên ký tự ISI

2.4.2 Các loại fading

Fading là sự biến đổi cường độ tín hiệu sóng mang cao tần tại anten thu do có

sự thay đổi không đồng đều về chỉ số khúc xạ của khí quyền, các phản xạ của đất và nước trên đường truyền sóng vô tuyến đi qua

2.4.2.1 Rayleigh fading

Fading Rayleigh 1a loai Fading sinh ra do higén tuong da duong (Multipath Signal)

và xác suất mức tín hiệu thu bị suy giảm so với mức tín hiệu phát đi tuân theo phân

bé Rayleigh

2.4.2.2 Fading chon loc tần số và fading phẳng

Băng thông kết hợp: là một phép đo thống kê của dai tần số mà kênh xem như là phẳng Nếu trải trễ thời gian đa đường là D(s) thì băng thông két hop We(Hz) xp xi bang:

22

2.4.3 Dich tan Doppler

Hệ thống truyền vô tuyến chịu sự tác động của dịch tần Doppler Dịch tần Doppler là hiện tượng mà tần số thu được không bằng tần số của nguồn phát đo sự chuyền động tương đối giữa nguồn phát và nguồn thu Cụ thể là: khi nguồn phát và nguồn thu chuyển động hướng vào nhau thì tần số thu được sẽ lớn hơn tần số phát

đi, khi nguồn phát và nguồn thu chuyên động ra xa nhau thì tần số thu được sẽ giảm

đi Khoảng tần số địch chuyền trong hiện tượng Doppler tính theo công thức sau:

€

Trong đó f: là khoảng tần số địch chuyền, f; là tần số của nguồn phát, v là vận tốc tương đối giữa nguồn phát và nguồn thu, c là vận tốc ánh sáng Đối với LTE, để khắc phục hiện tượng dịch tần Doppler, người ta chọn khoảng cách giữa các sóng mang du lon (Af = 15 KHz)

2.4.4 Nhiễu MAI đối voi LTE

Đối với LTE, ở đường lên sử dụng kỹ thuật SC-FDMA, nó cũng nhạy cảm với dịch tần Các user khác nhau luôn có dịch tần số sóng mang CFO (Carrier Frequency Offset) Khi tồn tại nhiều CFO, tính trực giao giữa các sóng mang bị mất Nhiễu liên sóng mang (ICI: Inter Carrier Interference) và MAI (Multi Access Interference) tạo ra đã làm giảm chất lượng của tín hiệu thu được Một phương pháp triệt ICI cũng như MAI, là dựa trên các ký hiệu hoa tiêu khối (block type pilots)

Các user khác nhau giao tiếp với trạm gốc tại các khe thời gian khác nhau Phương pháp này lấy trực tiếp thành phần nhiễu bằng cách lợi dụng các ký hiệu hoa tiêu khối, vì vậy nó không cần sử dụng ước lượng CFO nhiều lần Sau đó, ma trận

can nhiễu có thể được khôi phục lại và ảnh hưởng của các CFO có thể được triệt dễ

dàng bằng cách sử dụng phương pháp đảo ma trận Phương pháp triệt nhiễu MAI cụ thể được đề cập ở

2.5 Các kỹ thuật cho truy nhập vô tuyến trong LTE

LTE sử dụng kỹ thuật OFDMA cho truy cập đường xuống và SC-FDMA cho

truy cập đường lên Kết hợp đồng thời với MIMO, các kỹ thuật về lập biểu, thích ứng

23

đường truyền và yêu cầu tự động phát lại lai ghép

2.5.1 Công nghệ đa truy nhập cho đường xuống OFDM và OFDMA [1]

2.5.1.1 Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM [1]

Kỹ thuật điều chế OFDM, về cơ bản, là một trường hợp đặc biệt của phương pháp điều chế FDM, chia luồng dữ liệu thành nhiều đường truyền băng hẹp trong vùng tần số sử đụng, trong đó các sóng mang con (hay sóng mang phụ, sub-carrier) trực giao với nhau Do vậy, phổ tín hiệu của các sóng mang phụ này được phép

chồng lấn lên nhau mà phía đầu thu vẫn khôi phục lại được tín hiệu ban đầu Sự chồng lấn phố tín hiệu nay làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử đụng phố lớn

hơn nhiều so với các kĩ thuật điều chế thông thường

Hình 2.6 So sánh phố tần của OFDM voi FDM

Truyền dẫn OFDM là một kiểu truyền dẫn đa sóng mang, một số đặc điểm của OFDM:

- Sử dụng nhiều sóng mang chang hạn nếu một hệ thống MC-WCDMA (WCDMA đa sóng mang) băng thông 20MHz sử dụng 4 sóng mang với mỗi sóng mang có băng tan 14 SMHz, thi với băng thông như vậy OFDM có thể sử dụng 2048 sóng mang với băng thông sóng mang con I5MHz

- Cac sóng mang con trực giao với nhau và khoảng cách giữa 2 sóng mang con liền kề bằng đại lượng nghịch đảo của thời gian ký hiệu điều chế sóng mang con Vì thế các sóng mang con của OFDM được đặt gần nhau hơn so với FDMA

24

Điểm lấy mẫu cho một

Tông băng thông truyền dẫn sóng mang đơn

#®—————————————— >

15 KHz

<>

Cac song mang khac

- OFDM có thể loại bỏ hiện tượng nhiễu xuyên kí hiệu ISI (Inter-Symbol

Interference) nêu độ dài chuỗi bảo vệ (guard interval) lớn hơn độ trễ truyền dẫn lớn

nhất của kênh truyền

- Thực hiện việc chuyển đổi chuỗi đữ liệu từ nối tiếp sang song song nên thời gian symbol tăng lên do đó sự phân tán theo thời gian gây bởi trải trễ do truyền

dẫn đa đường giảm xuống

- Tối ưu hiệu quả phổ tần do cho phép chồng phổ giữa các sóng mang con Hạn chế được ảnh hưởng của fading bằng cách chia kênh fading chọn lọc tần số thành các kênh con phẳng tương ứng với các tần số sóng mang OFDM khác nhau

- OFDM phù hợp cho việc thiết kế hệ thống truyền dẫn băng rộng (hệ thống có tốc

độ truyền dẫn cao), ảnh hưởng của sự phân tập về tần số (frequency selectivity) đối với chất lượng hệ thống được giảm thiểu nhiều so với hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang

- Cau trúc máy thu đơn giản

- Thich ứng đường truyền và lập biểu trong miền tần số

- Tương thích với các bộ thu và các anten tiên tiến

2.5.1.1.1 Khoảng cách giữa các sóng mang con của OFDM

Tén tai 2 tiéu chi cần cân nhắc trong việc chọn sóng mang con:

- Khoáng cách giữa các sóng mang con càng nhỏ càng tốt (TFFT càng lớn

càng tốt) để giảm thiểu tỉ lệ chi phi cho CP: TCP/(TFFT + TCP)

25

- Khoảng cách giữa các sóng mang con quá nhỏ sẽ tăng sự nhạy cảm của truyền đẫn OFDM với trai Doppler

Khi truyền qua kênh phadinh vô tuyến, do trải Doppler lớn, kênh có thể thay

đổi đáng kế trong đoạn lấy tương quan TFFT dẫn đến trực giao hóa giữa các sóng mang bị mắt và nhiễu giữa các sóng mang

Trong thực tế, đại lượng nhiễu giữa các sóng mang có thể chấp nhận rất lớn tùy thuộc vào dịch vụ cần cung cấp và mức độ tín hiệu thu chịu được tạp âm và các nhân tố gây giảm cấp khác chăng hạn tại biên của một ô lớn tỉ số tín hiệu trên tạp

âm cộng nhiễu có thể khá thấp khi tốc độ số liệu thấp Vì thế một lượng nhỏ nhiễu

bổ xung giữa các sóng mang con do trải Doppler có thể bỏ qua Tuy nhiên trong trường hợp tỷ lệ số tạp âm cộng nhiễu cao (chẳng hạn trong các 6 nhỏ hay tại vị trí gần BS), khi cần cung cấp tốc độ số liệu cao, cùng một lượng nhiễu giữa các sóng mang con như trên cũng có thể gây ảnh hưởng xấu hơn nhiều

2.5.1.1.2 Số lượng các sóng mang con

Số lượng các sóng mang con được xác định dựa trên băng thông khá dụng và phát xạ ngoài băng

Độ rộng băng tần cơ sở của tín hiệu OFDM bằng P-Af, nghĩa là số sóng mang con nhân với khoảng cách giữa các sóng mang con Tuy nhiên phổ của tín hiệu OFDM cơ sở giám rất chậm bên ngoài độ rộng bang tan OFDM co sé Ly do gay ra

phat xạ ngoài băng lớn là đo việc sử dụng tạo đạng xung chữ nhật dẫn đến các búp

sóng bên giảm tương đối chậm tuy nhiên trong thực tế lọc hoặc tạo cửa số miền thời gian được sử dụng để loại bỏ phần lớn các phát xạ ngoài băng của OFDM Trong thực tế cần dành 10% băng tần cho băng bảo vệ đối với tín hiệu OFDM chăng hạn nếu băng thông khả dụng là 5MHz thì độ rộng bang tan OFDM (P-Af) chỉ có thể vào khoảng 4,5MHz Giả sử LTE sử dụng khoảng cách giữa các sóng mang 1a 15KHz, thì điều này tương đương với vào khoảng 300 sóng mang con trong SMHz

2.5.1.1.3 Sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập

Trên đường xuống, OFDM được sử dụng làm sơ đồ ghép kênh cho những người sử dụng Trong khoảng thời gian một ký hiệu OFDM, toàn bộ các sóng mang

26

con kha dụng được chia thành các tập con khác nhau và được gan cho những người

sử đụng khác nhau để truyền đến các đầu cuối khác nhau

Trên đường lên cũng tương tự, OFDM được sử dụng làm sơ đồ đa truy nhập Trong khoảng thời gian một ký hiệu OFDM toàn bộ các sóng mang con khả dụng được chia thành các tập con khác nhau và được gán cho các người sử dụng khác nhau để truyền từ các đầu cuối khác nhau đến trạm gốc

Trong trường hợp OFDMA được sử dụng cho đường lên, tín hiệu OFDM được phát đi từ các máy đầu cuối khác nhau được ghép kênh theo tần số, điều quan trọng

là khi truyền dẫn từ các đầu cuối ở các vị trí khác nhau so với trạm gốc phải đến trạm gốc một cách đồng bộ theo thời gian Đặc biệt là sự mất đồng bộ giữa các truyền dẫn từ các đầu cuối di động khác nhau tại trạm gốc phải nhỏ hơn độ dài CP

để đảm bảo tính trực giao giữa các sóng mang con thu được từ các đầu cuối đi động khác nhau để tránh nhiễu giữa những người sử dụng

Do khác nhau về khoảng cách từ các máy đầu cuối di động đến trạm gốc và vì thé dan đến khác nhau về thời gian truyền lan, nên phải điều khiển định thời phát

của từng đầu cuối Điều khiến định thời phát nhằm điều chỉnh định thời phát của

từng đầu cuối di động để đảm bảo rằng các truyền dẫn đường lên được đồng bộ tại trạm gốc Do thời gian truyền lan thay đổi khi đầu cuối đi động chuyển động trong

6, điều khiển định thời phát phải là một quá trình tích cực liên tục điều chỉnh định thời phát cho từng đầu cuối đi động

Ngay cả khi điều khiển định thời phát hoàn hảo, vẫn luôn có một lượng nhiễu giữa các sóng mang con do sai số tần số trong trường hợp sai số tần số hợp lý và trải Doppler nhỏ thì nhiễu này thường tương đối nhỏ Tuy nhiên điều này chỉ xảy ra khi coi rằng các sóng mang con khác nhau được thu tại trạm gốc với công suất gần như nhau trên đường lên do khoảng cách từ các máy đầu cuối đến trạm gốc là khác nhau, vì thế suy hao đường truyền của các đường truyền này cũng có thể rất khác nhau Nếu 2 đầu cuối phát cùng một công suất thì do khoảng cách khác nhau nên công suất tín hiệu thu tại tram gốc từ 2 đầu cuối này có thể rất khác nhau và vì thế tín hiệu thu từ trạm đầu cuối mạnh hơn sẽ gây nhiễu đối với tín hiệu thu yếu hơn cho đù vẫn duy trì được trực giao hoàn hảo giữa các sóng mang con Đề tránh điều

này cần phải thực hiện điều khiển công suất phát của các đầu cuối ở một mức độ

27

nhất định Đối với OFDMA đường lên bằng cách giảm công suất của đầu cuối ở

gần trạm gốc đề đám bảo công suất của các tín hiệu thu gần như nhau

2.5.1.1.4 Thu phat tín hiệu OFDM

Tín hiệu OFDM băng gốc

Hình 2.8 Sơ đồ khối điều chế tín hiệu băng gốc OFDM

Những tín hiệu OFDM được tao ra trong miền tần số vì khó tạo ra những bank lớn các bộ đao động và những máy thu khóa pha trong miền tương tự Hình dưới là

sơ đồ khối của thiết bị đầu cuối OFDM tiêu biểu Phần máy phát biến đôi đữ liệu số cần truyền, ánh xạ vào biên độ và pha của các tải phụ Sau đó nó biến đổi biểu diễn

phố của dữ liệu vào trong miễn thời gian nhờ sử dụng biến đổi Fourier rời rac dao (inverse Discrecte Fourier Transform) Biến đổi nhanh Fourier đảo (Inverse Fast Fourier Transform) thực hiện cùng một thuật toán như IDTF, ngoại trừ rằng nó tính hiệu quả hơn nhiều và do vậy nó được sử dụng trong tất cả các hệ thống thực tế Đề truyền tín hiệu OFDM tín hiệu miền thời gian được tính toán được phát

lên tần số cần thiết Máy thu thực hiện thuật toán ngược lại với máy phát Khi dịch

tính hiệu RF xuống băng cơ sở để xử lý, sau đó sử dụng biến đổi Fourier nhanh

(FFT) để phân tích tín hiệu trong miền tần số Sau đó biên độ và pha của các tải phụ

được chọn ra và được biến đổi ngược lại thành dữ liệu số Biến đổi nhanh Fourier đảo (IFFT) và biến đổi Fourier nhanh(FFT) là hàm bổ sung và thuật ngữ thích hợp nhất được dùng phụ thuộc vào liệu tín hiệu đang được thu hoặc đang được phát Trong nhiều trường hợp tín hiệu là độc lập với sự phân biệt này nên thuật ngữ FFT

và IFFT có thê được sử dụng thay thế cho nhau

28