BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE

BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE

MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE MỤC LỤC I. GIỚI THIỆU CHUNG 1. Lịch Sử Phát Triển Của Mạng Di Động • Thế hệ thứ 1: Đây là hệ thống thông tin di động tương tự sử dụng phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA và điều chế tần số FM với các đặc điểm: - Phương thức truy nhập: FDMA. - Dịch vụ đơn thuần là thoại. - Chất lượng thấp. - Bảo mật kém • Thế hệ thứ 2: Hệ thống mạng 2G được đặc trưng bởi công nghệ chuyển mạch kỹ thuật số (digital circuit-switched). Kỹ thuật này chiếm ưu thế hơn 1G với các đặc điểm sau: - Dung lượng tăng. Nhóm K++ 1 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE - Chất lượng thoại tốt hơn. - Hỗ trợ các dịch vụ số liệu (data). - Phương thức truy nhập : TDMA, CDMA băng hẹp. • Thế hệ 3G: Đây là thế hệ thứ ba của chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh…). - 3G cung cấp cả hai hệ thống là chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh. Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cập radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay. - Điểm mạnh của công nghệ này so với 2G là cho phép truyền, nhận các dữ liệu, âm thanh, hình ảnh chất lượng cao cho cả thuê bao cố định và thuê bao đang di chuyển ở cáctốc độ khác nhau. - Mạng 3G đặc trong bởi tốc độ dữ liệu cao, capacity của hệ thống lớn, tăng hiệu quảsử dụng phổ tần và nhiều cải tiến khác. - Có một loạt các chuẩn công nghệ di động3G, tất cả đều dựa trên CDMA, bao gồm: UMTS (dùng cả FDD lẫn TDD), CDMA2000 và TD-SCDMA • Thế hệ 4G: 4G là thế hệ tiếp theo của mạng thông tin di động không dây. - 4G là một giải pháp để vượt lên những giới hạn và những điểm yếu của mạng 3G. - Điểm thay đổi khác biệt trong công nghệ 4G là chỉ sử dụng chuyển mạch gói mà không kết hợp giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói như công nghệ 3G. Chuyển mạch kênh là công nghệ cũ đã được sử dụng trong các hệ thống điện thoại một thời gian dài. Nhược điểm của công nghệ này là việc lưu trữ tin trong suốt thời gian kết nối. - Những công nghệ “đình đám” nổi lên gần đây như WiMAX 802.16m, Wibro, UMB, LTE, DVB-H…là những công nghệ pre-4G (tiền 4G).  Dưới đây thể hiện tốc độ đường lên (Uplink) và đường xuống (Downlink) của một số thế hệ mạng di động gần đây: Nhóm K++ 2 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE Hình 1: Tốc độ một số mạng di động gần đây 2. So Sánh LTE-Advanced Với LTE - LTE-Advanced (phiên bản R10, R11) thực sự là công nghệ mạng di động 4G, còn LTE (phiên bản R8, R9) chỉ được xem như là công nghệ 3.9G. - LTE-Advanced, như tên gọi của nó, thực chất chỉ là bản nâng cấp của LTE nhằm hướng đến thỏa mãn các yêu cầu của IMT-Advanced. Việc nâng cấp này được thể hiện ở chỗ các công nghệ đã được sử dụng trong LTE thì vẫn được sử dụng trong Lte advanced (OFDMA, SC-FDMA, MIMO, AMC, Hybrid ARQ…). Tuy nhiên có một số cải tiến để phát huy tối đa hiệu quả của chúng như MIMOtăng cường (8x8 MIMO). Đồng thời LTE-Advanced còn ứng dụng thêm nhiều công nghệ kỹ thuật mới: 1. Truyền dẫn băng rộng và chia sẻ phổ tần. 2. Đa anten cải tiến (Multi-antenna Enhancements). 3. Các bộ lặp và các bộ chuyển tiếp 4. MCMC CDMA - Bằng việc áp dụng thêm nhiều giải pháp công nghệ kỹ thuật mới như trên, LTE- Advanced có các đặc tính cao hơn hẳn so với LTE về nhiều mặt (tốc độ, băng thông, hiệu suất sử dụng phổ, độ trễ xử lý…). Trong khi LTE chỉ cho phép truyền Nhóm K++ 3 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE dữ liệu với tốc độ tối đa là 326 Mbps thì LTE-Advanced có tốc độ đỉnh lên đến 1 Gbps. Độ trễ xử lý nhỏ nhất của LTE-Advanced là ~5 ms trong khi ở LTE là ~10ms (gấp 2 lần so với LTE-Advanced)… Bảng 1:So sánh giữa LTE và Lte advanced II. LTE ADVANCED Sự phát triển và ưu thế của Lte advanced được thể hiện rõ ở bảng dưới đây: Nhóm K++ 4 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE Bảng 2:Ưu thế của Lte advanced so với các công nghệ khác Một số đặc điểm của Lte advanced: - Tốc độ dữ liệu đỉnh: 1 Gbps cho đường xuống và 500 Mbps cho đường lên. - Băng thông sử dụng: 20Mhz - 100Mhz. - Hiệu quả phổ đỉnh: 30bps/Hz cho đƣờng xuống và 15 bps/Hz cho đường lên. - Thời gian chờ: nhỏ hơn 50 ms khi chuyển từ trạng thái rỗi sang trạng thái kết nối vànhỏ hơn 5ms cho mỗi chuyển mạch gói riêng lẻ. - Tính di động: giống LTE. - Khả năng tương thích: Lte advanced có khả năng liên kết mạng với LTE và các hệthống của 3GPP. 1. Các Kỹ Thuật Dùng Trong Lte Advanced - Có một số kĩ thuật chính giúp cho Lte advanced đạt được tốc độ dữ liệu cao. MIMO và OFDM là hai kĩ thuật cơ bản. - Bên cạnh đó, còn có một số kĩ thuật khác sẽ được triển khai. Trong số đó, kĩ thuật MC-MC-CDMA (Multicode Multicarrier Code Devision Multiple Access) là một ứng cử đang được nghiên cứu và bàn cãi hiện nay. 1.1. Kết hợp sóng mang (Carrier Aggregation) Nhóm K++ 5 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE - Lte advanced sử dụng kỹ thuật kết hợp sóng mang để truyền dẫn băng rộng hơn và chia sẻ phổ tần. Độ rộng băng truyền dẫn cao hơn hẳn so với LTE, UL là 40MHz và DL lên đến 100Mhz. (Trong khi đó LTE cả 2 đường đều là 20MHz.) Hình 2: Các sóng mang thành phần trong truyền dẫn băng rộng Hình vẽ trên minh họa các sóng mang thành phần trong truyền dẫn băng rộng của Lte advanced, mỗi sóng mang có thể sử dụng băng thông là 1.4 , 3, 5, 10, 15 hoặc 20MHz nhưng tổng băng thông tối đa không được quá 100MHz. - Việc tăng độ rộng băng truyền dẫn góp phần thỏa mãn hướng đến mục tiêu đạt tốc độ đỉnh rất cao của Lte advanced. Việc mở rộng độ rộng băng sẽ được thực hiện trong khi vẫn duy trì được tính tương thích phổ (không bị nhiễu sóng mang). Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng kỹ thuật kết hợp sóng mang trong đó nhiều sóng mang thành phần LTE được kết hợp trên lớp vật lý để cung cấp độ rộng băng cần thiết. Các sóngmang thành phần có thể có băng thông là 1.4, 3, 5, Nhóm K++ 6 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE 10, 15, 20 MHz và tốiđa chỉ có 5 sóng mang thành phần được kết hợp, từđó băng thông kết hợp có thể lên tới 100MHz. - Đối với thiết bị đầu cuối LTE, mỗi sóng mang thành phần sẽ xuất hiện như là một sóng mang LTE trong khi một thiết bị đầu cuối LTE-Advanced có thể khai thác toàn bộ độ rộng băng kết hợp. - Các loại kết hợp sóng mang: Hình 3:Các loại kết hợp sóng mang + Intra-band: là dạng kết hợp trong cùng băng tần. Gồm 2 loại: • Liên tục (contiguous): đây là dạng dễ thực thi nhất với các sóng mang liền kề nhau. Mỗi thiết bị đầu cuối chỉ cần một bộ thu phát. • Không liên tục (non-contigous): là dạng phức tạp hơn. Các sóng mang thành phần không thể truyền như 1 tín hiệuđơn vì thế cần phải yêu cầu tới 2 bộ thu phát. + Inter-band non-contiguous:đây là dạng kết hợp sử dụng các sóng mang thành phần trong các băng tần khác nhau. Các thiết bị đầu cuối yêu cầu Nhóm K++ 7 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE phảihỗ trợ nhiều bộ thu phát, do đóđòi hỏi kỹ thuật xử lý phức tạp khi truyền dẫn giữa 2 thiết bị. - Các sóng mang thành phần có 2 loại: Chính (Primary component carrier) - là duy nhất, và phụ ( Secondary component carrier) - có thể có 1 hoặc nhiều hơn. Không có khái niệm nào để xác định thành phần nào là chính và phụ, nó dựa trên các thông số liên quan trong quá trình truyền tải trên các sóng mang khác nhau. 1.2. Giải pháp đa anten -MIMO 1.2.1. Khái quát - Các hệ thống thông tin không dây luôn được nghiên cứu nhằm cải thiện chất lượng, dung lượng của hệ thống cũng như khả năng chống lại hiện tượng đa đường. Đối với các hệ thống thông tin chất lượng của tín hiệu có thể được cải thiện bằng cách tăng công suất, dung lượng của hệ thống có thể tăng khi tăng băng thông. Tuy nhiên công suất cũng chỉ có thể tăng tới một mức giới hạn nào đó, vì công suất phát càng tăng thì hệ thống càng gây nhiễu cho các hệ thống xung quanh, băng thông của hệ thống cũng không thể tăng lên mãi vì việc phân bố băng thông đã được định chuẩn sẵn. - Hệ thống MIMO có thể tăng dung lượng kênh truyền, sử dụng băng thông rất hiệu quả nhờ ghép kênh không gian (V-BLAST ), cải thiện chất lượng của hệ thống đáng kể nhờ vào phân tập tại phía phát và phía thu ( STBC , STTC ) mà không cần tăng công suất phát cũng như tăng băng thông của hế thống. 1.2.2. Hệ thống MIMO trong LTE, LTE Advanced a- Cơ bản về MIMO: - Kỹ thuật MIMO (Multiple Input Multiple Output ) trong lĩnh vực truyền thông là kỹ thuật sử dụng nhiều anten phát và nhiều anten thu để truyền dữ liệu. MIMO technique tận dụng sự phân tập - diversity (không gian, thời gian, mã hóa ) nhằm nâng cao chất lượng tín hiệu, tốc độ dữ liệu. Tuy nhiên không giống OFDM, MIMO phát đồng thời và cùng tần số. - Mô hình hệ thống MIMO điển hình: Nhóm K++ 8 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE Hình 4:Hệ thống MIMO M x N • Chuỗi tín hiệu phát b k , được mã hóa theo cả hai miền không gian (theo hướng các anten phát) và thời gian nhờ bộ mã hóa không gian thời gian (STE: SpaceTime Encoder). Tín hiệu sau khi được mã hóa không gian-thời gian (KG-TG) {s k } được phát đi nhờ N anten phát. Máy thu sử dụng phân tập thu với M anten thu. Kênh tổng hợp giữa máy phát (Tx) và máy thu (Rx) có N đầu vào và M đầu ra, và vì vậy được gọi là kênh MIMO M×N. • Phân tập phát (sử dụng 2 hay nhiều anten để truyền 1 tín hiệu): Dùng phương pháp mã hóa không gian-thời gian để mã hóa cho các hệ thống phân tập phát. Mã không gian-thời gian có thể được phân loại thành hai loại: • Phân tập thu (sử dụng 2 hay nhiều anten để thu nhận tín hiệu để nhận 1 tín hiệu phát): Ở phía máy thu, những dòng dữ liệu khác nhau được bắt (pick up) bởi các anten độc lập và các dây chuyền thiết bị thu độc lập. Trong thực tế, vài lưới tài nguyên LTE được gửi đồng thời trên cùng tần số nhưng thông qua những anten khác nhau - Ghép kênh không gian V-BLAST (Vertical Bell labs layered space-time): Nhóm K++ 9 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE Hình 5: Sơ đồ hệ thống V-BLAST Tín hiệu truyền được sắp xếp dọc (vertically) cho từng anten phát. Mỗi anten sẽ truyền đồng thời 1 stream symbols khác nhau của tín hiệu, do đó tốc độ dữ liệu tăng lên N_t lần (N_t: số anten phát ). Tại các anten thu, tín hiệu chồng chập của nhiều anten phát khác nhau sẽ được xử lý bởi bộ giải mã tối ưu để tìm ra chuỗi dữ liệu ML (maximum likelyhood). b- Single user MIMO và Multi User MIMO: - Single user MIMO (SU-MIMO): Hình 6: Single user MIMO • Hai dòng dữ liệu được mã hóa để phù hợp với kênh truyền • Dung lượng cell tăng và tốc độ dữ liệu tăng - Multi User MIMO (MU-MIMO): Nhóm K++ 10 [...]... cho tốc độ truyền của mỗi thiết bị cao hơn, nhưng dung lượng hướng lên tổng thể của cell được gia tăng đáng kể c- Thay đổi trong LTE- Advanced:  Hình trên thể hiện sự khác nhau ở bộ thu nhận trong LTE và LTE- Advanced: Nhóm K++ 11 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG - BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE Trong kỹ thuật đa anten, precoding là mã được sử dụng để đánh dấu, phân loại cách điều chế khác nhau cho mỗi anten khác... nhau trên độ rộng băng toàn phần là 100 MHz, sơ đồ ghép Nhóm K++ 13 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE không gian LTE hiện tại sẽ đạt được tốc độ đỉnh là 1,5 Gbit/s vượt xa so với yêu cầu của LTE- Advanced Có thể thấy trước rằng hỗ trợ ghép kênh theo không gian trên đường lên sẽ là một phần của LTE- Advanced Việc tăng số lớp truyền dẫn đường xuống vượt xa con số bốn là có khả năng và có... THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE Hình 7: Multi user MIMO • Dòng dữ liệu MIMO đa người dùng đến từ các UE khác nhau • Dung lượng cell tăng ,tốc độ dữ liệu không đổi  Vì sao Lte advanced chọn Multi User MIMO làm hướng phát triển chính? Ở hướng lên, thật khó cho các UE sử dụng MIMO do bởi kích cỡ anten hạn chế và công suất ngõ ra của nó Tuy nhiên bản thân kênh truyền hướng lên LTE vẫn thích hợp... của LTE- advance KẾT LUẬN III - LTE- Advanced là một công nghệ tiên tiến, với nhiều ưu điểm sẵn có, LTE - Advanced là điểm hướng đến của nhiều nhà khai thác di động hàng đầu Tuy nhiên, tại Việt Nam, việc triển khai LTE Advanced cần được thực hiện một cách hợp lý và đúng thời điểm, đó là lúc hội tụ đầy đủ các yếu tố từ công nghệ và giá thành thiết bị phải phù hợp với túi tiền của người tiêu dùng [TÀI... (hay eNodeB) d) Vùng phủ sóng: Nhóm K++ 16 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE Hình 12: Ví dụ về tăng vùng phủ bằng 8 trạm chuyển tiếp Xem xét một cell gốc được biểu thị là một hình tròn và các trạm chuyển tiếp được đặt đồng đều bao quanh BS Bán kính của cell cực đại đạt được bởi BS và các trạm chuyển tiếp đặt đồng đều bao quanh nó gọi là dải vùng phủ e) Các cơ chế bắt cặp cho việc... video Duyệt web siêu nhanh, tải nội dung lên các trang 27 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG những người sử dụng nào BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE mạng xã hội chi trả giá mạng chuẩn Hiên tại giới hạn việc duyệt WAP trên các mạng Thông tin trả trước GPRS và 3G Nội dung cho người sử dụng nào trả trên cước mạng Báo điện tử, luồng audio chất lượng cao chuẩn Phần lớn là thông Cá nhân hóa tin dựa trên văn bản Phần lớn... video, dịch vụ phương ba cũng như là tương tác karaoke, quảng cáo di tiện với phương tiện khác động dựa trên video dung M-thương và Nhóm K++ Điện thoại di động như là đánh bạc) và phương tiện thiết bị chi trả, với chi chi trả trên mạng di động mại Đặt các giao dịch (bao gồm cả tiết về sự chi trả được 28 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE tải trên các mạng tốc độ cao để cho phép hoàn thiện... nút nguồn để nhận được tín hiệu thu Nhóm K++ 17 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE Hình 13: Hệ thống phối hợp với 2 nút chuyển tiếp - Lợi ích của hệ thống CoMP trong việc nâng cao chất lượng dịch vụ: + Tăng hiệu quả sử dụng mạng: bằng việc cung cấp kết nối tới nhiều trạm cùng lúc, dữ liệu có thểtận dụng tốiưu tài nguyên của các trạm thu phátđó + Nâng cao chất lượng thuê bao: sử dụng... yếu tố từ công nghệ và giá thành thiết bị phải phù hợp với túi tiền của người tiêu dùng [TÀI LIỆU THAM KHẢO] - 3GPP _lte_ advanced_v2 - Proposal for Candidate Radio Interface Technologies for IMT‐Advanced Based on - LTE Release 10 and Beyond (LTE Advanced) Evolved Packet System (Eps)- The Lte And Sae Evolution Of 3g Umts Nguồn thông tin từ Internet Nhóm K++ 29 ... - Còn đối với kỹ thuật MC- CDMA tất cả các user sử dụng chung một tập tần số sóng mang phụ Mỗi user phân biệt với user khác nhờ chuỗi mã của riêng user đó Nhóm K++ 18 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE - MC–CDMA là một hình thức của CDMA hoặc trải phổ, nhưng chúng ta ứng dụng trải phổ trong miền tần số (xa hơn nữa là trong miền thời gian như trải phổ trực tiếp CDMA– DS CDMA) - MC-CDMA . ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE Hình 1: Tốc độ một số mạng di động gần đây 2. So Sánh LTE- Advanced Với LTE - LTE- Advanced (phiên bản R10, R11) thực sự là công nghệ mạng di động 4G, còn LTE (phiên. DI ĐỘNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI LTE ADVANCE dữ liệu với tốc độ tối đa là 326 Mbps thì LTE- Advanced có tốc độ đỉnh lên đến 1 Gbps. Độ trễ xử lý nhỏ nhất của LTE- Advanced là ~5 ms trong khi ở LTE là ~10ms. với LTE- Advanced)… Bảng 1:So sánh giữa LTE và Lte advanced II. LTE ADVANCED Sự phát triển và ưu thế của Lte advanced được thể hiện rõ ở bảng dưới đây: Nhóm K++ 4 MÔN TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG BÁO CÁO