CÔNG NGHỆ MIMO TRONG LTE
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THÔNG II ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NIÊN KHÓA: 2010-2015 Đề tài : CÔNG NGHỆ MIMO TRONG LTE NỘI DUNG - CHƢƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG 4G LTE - CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MIMO - CHƢƠNG III: MỘT SỐ MÔ HÌNH HỆ THỐNG MIMO TRONG 4G LTE - CHƢƠNG IV: MÔ PHỎNG - CHƢƠNG V: TÓM TẮT LUẬN VĂN Sinh viên thực hiện : NGUYỄN TẤT THIÊM MSSV : N102101107 Lớp : D10CQVT02-N Giáo viên hƣớng dẫn : LÊ CHU KHẨN i MỤC LỤC i MỤC LỤC HÌNH iii MỤC LỤC BẢNG iv THUẬT NGỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU v LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƢƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG 4G LTE 2 1.1 Tổng quan 2 1.1.1 Giới thiệu về công nghệ LTE 2 1.1.2 Mục tiêu về thiết kế 2 1.1.2.1 Tiềm năng công nghệ 2 1.1.2.2 Hiệu suất hệ thống 3 1.1.2.3 Quản lí tài nguyên vô tuyến 4 1.1.2.4 Độ phức tạp 5 1.1.2.5 Những vấn đề chung 5 1.1.3 Các thông số vật lý của LTE 5 1.1.4 Dịch vụ của LTE 6 1.2 Các nút cơ bản trong LTE 7 1.2.1 Chức năng của thiết bị sử dụng UE(user equipment) 8 1.2.2 Mạng truy cập vô tuyến RAN(Radio access network) 8 1.2.2.1 Chức năng của thực thể quản lý di động MME 8 1.2.2.2 Chức năng Evolved Node B (eNB ) 9 1.2.3 Mạng lõi core CN (core network) 9 1.2.3.1 Cổng dịch vụ (serving Gateway S-GW) 9 1.2.3.2 Cổng mạng dữ liệu gói P-GW (Packet Data Network-Gateway) 9 1.2.3.3 Chức năng chính sách và quy định tính phí PCRF. 9 1.2.3.4 Máy chủ quản lý thuê bao thường trú (Home Subscriber Server HSS) 10 1.2.4 Ứng dụng (application) 10 1.2.4.1 Dịch vụ đa phương tiện IMS (IP Mutimedia server) 10 1.2.5 Đƣờng giao tiếp giữa mạng lõi với mạng truy cập vô tuyến 10 1.2.6 Đƣờng giao tiếp với cơ sở dữ liệu ngƣời dùng 11 1.2.7 Cấu trúc chuyển vùng roaming 12 1.2.8 Kết nối với các mạng khác 13 1.3 Các kênh sử dụng trong E-UTRAN 13 1.3.1 Kênh vật lý 13 1.3.2 kênh logic 13 1.3.3 Kênh vận chuyển 14 CHƢƠNG II : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MIMO 15 2.1 Tổng quan,khái niệm,ƣu,nhƣợc điểm của hệ thống MIMO 15 2.1.1 Tổng quan,khái niệm về MIMO 15 2.1.2 Ƣu điểm 16 2.1.3 Nhƣợc điểm 16 2.2 Một số khái niệm cơ bản trong MIMO 16 2.2.1 Tài nguyên vô tuyến 16 2.2.2 Các loại nhiễu 16 ii 2.2.2.1 Nhiễu trắng Gaussian 16 2.2.2.2 Nhiễu liên ký tự ISI (Inter symbol interference) 17 2.2.3 Fading 17 2.2.4 Beamfomer - tạo búp sóng ,Beamforming-Kỹ thụật hƣớng búp sóng 18 2.2.4.1 Beamfomer 18 2.2.4.2 Beamforming 19 2.2.5 Các khái niệm về phân tập. 19 2.2.5.1 Phân tập tần số(Frequency Diversity) 20 2.2.5.2 Phân tập gian (Time Diversity) 20 2.2.5.3 Phân tập không gian (Space Diversity) 20 2.2.5.4 Phân tập phân cực (Polarization Diversity) 21 CHƢƠNG III: MỘT SỐ MÔ HÌNH MIMO 22 3.1 Mô hình MIMO tổng quát 22 3.2 Các mô hình hệ thống MIMO sử dụng kỹ thuật phân chia giá trị đơn SVD 23 3.2.1 Mô hình kênh SVD MIMO 23 3.2.2 Mô hình kênh SVD MIMO tối ƣu 26 3.2.3 Dung lƣợng kênh SVD MIMO 27 3.2.4 Thuật toán water filling. 28 3.3 Các mô hình phân tập thu 29 3.3.1 Mô hình phân tập anten thu kết hợp chọn lọc (SC) 29 3.3.2 Mô hình phân tập anten thu kết hợp theo ngƣỡng (TC) 31 3.3.3 Mô hình phân tập anten thu kết hợp tỷ lệ cực đại (MRC) 31 3.3.4 Mô hình kết hợp với độ lợi bằng nhau (EGC) 33 3.3.5 Kết quả mô phỏng và kết luận chung về các mô hình phân tập thu 34 3.4 Mô hình phân tập phát 35 3.4.1 Mã hóa không gian thời gian khối STBC (Space-time block code) 35 3.4.1.1 Mô hình Alamouti 36 3.4.1.2 Mã hóa 36 3.4.2 Sơ đồ Alamouti hai anten phát với M anten thu 39 3.4.3 Kết quả mô phỏng và nhận xét chung về phân tập phát. 40 3.4.4 Mô phỏng so sánh giữa phân tập phát và phân tập thu 41 3.5 Các mô hình MIMO ghép kênh không gian 41 3.5.1 D-BLAST (Diagonal-Bell-Labs Layered Space-Time: Mã không gian thời gian phân lớp phòng thí nghiêm Bell theo đường chéo). 42 3.5.2 V-BLAST (Vertical-Bell-Labs Layered Space-Time: Mã không gian thời gian phân lớp phòng thí nghiêm Bell theo chiều đứng). 43 3.5.3 W-STC (Wrapped STC: Mã không gian thời gian quấn nhau). 43 CHƢƠNG IV: MÔ PHỎNG 45 4.1 Giới thiệu 45 4.2 Chƣơng trình mô phỏng 45 4.3 kết quả mô phỏng.[10] 47 CHƢƠNG V : TÓM TẮT LUẬN VĂN 48 PHỤ LỤC LÝ THUYẾT CƠ SỞ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 iii MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1 - Yêu cầu trễ mặt bằng trong LTE. Hình 1.2 - Nút cơ bản trong LTE. Hình 1.3 - Các đường giao tiếp giữa mạng lõi và mạng truy cập vô tuyến. Hình 1.4 - Đường giao tiếp trong mạng lõi. Hình 1.5 - Cấu trúc chuyển vùng truy cập với P-GW trong mạng nhà. Hình 1.6 - Kiến trúc liên mạng với 3G UMTS. Hình 2.1 - Mô hình kênh MIMO với N t anten phát và N r anten thu. Hình 2.2 - Nhiễu trắng. Hình 2.3 - Nhiễu liên ký tự ISI. Hình 2.4 - Hiện tượng fading. Hình 2.5 - Mảng tuyến tính đồng dạng có n t phần tử cách nhau. Hình 2.6 - Phân loại phân tập. Hình 2.7- Phân tập theo tần số. Hình 2.8- Phân tập theo thời gian Hình 2.9 - Các phương pháp phân tập. Hình 2.10 - Kỹ thuật đổ đầy nước và chất tải bit Hình 3.1 - Mô hình kênh MIMO với Nt anten phát và Nr anten thu Hình 3.2 - Xây dựng mô hình kênh SVD MIMO. Hình 3.3 - Xây dựng kênh truyền SVD MIMO. Hình 3.4 - Phân chia kênh fading phẳng MIMO thành các kênh fading phẳng song song tương đương dựa trên SVD Hình 3.5 - Mô hình SVD MIMO tối ưu Hình 3.6 - Mô hình phân tập anten thu kết hợp chọn lọc. Hình 3.7 - Mô hình phân tập anten thu TC Hình 3.8 - Mô hình phân tập anten thu kết hợp tỷ lệ cực đại Hình 3.9 - Mô hình phân tập anten thu độ lợi bằng nhau EGC Hình 3.10 – Độ cải thiện lỗi bit (BER) đối với các mô hình phân tập thu N_Rx =2 Hình 3.11 – Độ cải thiện lỗi bit (BER) đối với các mô hình phân tập thu N_Rx =4 Hình 3.12 – Sơ đồ phát của mô hình Alamouti Hình 3.13 –Sơ đồ khối giải mã Alamouti sử dụng một anten thu. Hình 3.14 - Kết quả mô phỏng các mô hình phân tập Hình 3.15 – Kết quả mô phỏng Alamouti (2Tx_1Rx) và kỹ thuật phân tập thu MRC(1Tx_2Rx) Hình 3.16 - Sơ đồ hệ thống SM với ba anten phát và ba anten thu Hình 3.17 - Thí dụ về cấu trúc các mã không gian thời gian phân lớp dử dụng cho phép kênh không gian. a) D-BLAST, b) V-BLAST và c)W-ST Hình 3.18 - Tách lớp hai trong số bốn lớp của D-BLAST. B) Mã hóa V-BLAST. . iv MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1 - Mục tiêu thiết kế LTE . Bảng 1.2 - Các yêu cầu về hiệu suất phổ và lưu lượng người dùng. Bảng 1.3- Các thông số lớp vật lí của LTE. Bảng 1.4 - Tốc độ đỉnh của LTE theo lớp. Bảng 1.5 - So sánh các dịch vụ của 3G với 4G LTE. v THUẬT NGỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU 3G Third Generation Mobile Communications System Hệ thống thông tin di động thế hệ ba 3GPP 3 rd Generation Partnership Project Đề án của các đối tác thế hệ ba 3GPP2 3 rd Generation Partnership Project 2 Đề án thứ 2 của các đối tác thế hệ ba 4G Fourth Generation Mobile Communication System Hệ thống thông tin di động thế hệ bốn AWGN Additive White Gaussian Noise Tạp âm Gauss trắng cộng BER Bit Error Rate Tỷ số bit lỗi BLAST Bell Labs Layered Space-time architecture Kiến trúc không gian thời gian phân lớp của phòng thí nghiệm Bell BPSK Binary Phase Shift Keying Modulation Điều chế khóa dịch pha hai trạng thái CCI Co channel Interference Nhiễu đồng kênh CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã D-BLAST Diagonal-Bell-Labs Layered Space- Time Mã không gian thời gian phân lớp phòng thí nghiêm Bell theo đƣờng chéo DOA Direction Of Arrival Tạo búp dựa trên phƣơng tới E-RAN Evolved Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất phát triển E- UTRAN EPC Enhanced Universal Terrestrial Radio Access Network Evolved Packet Control Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu tăng cƣờng Phát triển điều khiển gói dữ liệu FEC FDD Forward Error Correction Frenquency Division Duplex Hiệu chỉnh lỗi trƣớc Song công phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số GERAN GSM EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến GSM EDGE GPRS GGSN General Packet Radio Service Gateway GPRS Support Node Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp Nút hỗ trợ cổng nối GPRS HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lại tự động lai ghép HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy cập gói đƣờng xuống tốc độ cao HSPA High Speed Packet Access Truy cập gói tốc độ cao HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy cập gói đƣờng lên tốc độ cao MM Management các hệ thống truy nhập IMS IP Multimedia Subsystem Hệ thống đa phƣơng tiện IP IMT International Mobile Telecommunication Thông tin di động quốc tế ISI Inter Symbol Interference Nhiễu giữa các ký hiệu LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn MIMO Multiple Input Multiple Output Nhiều đầu và nhiều đầu ra MBMS Multimedia Broadcast Multicast Service Dịch vụ quảng bá đa phƣơng tiện MISO Multiple Input Single Output Nhiều đầu vào một đầu ra MME Mobility Management Entity Thực thể quản lý di động MMSE Minimum Mean Square Error Sai lỗi bình phƣơng trung bình cực tiểu MRC Maximum Ratio Combiner Kết hợp tỉ lệ cực đại MRRC Maximum Ratio Receive Combiner Kết hợp thu tỉ lệ cực đại MS Mobile Station Trạm gốc OFDM Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần số trực vi PDN PDF Multiplexing Packet Data Network Probability density function giao Mạng số dữ liệu gói Hàm mật độ xác suất PCRF Polcy and Charging Rules Function Chức năng các qui tắc tính cƣớc và chính sách PSK Phase Shift Keying Điều chế dịch phase QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên cầu phƣơng QPSK Quadrature Phase Shift Keying Modulation Điều chế khóa dịch pha cầu phƣơng QoS RF RNC Quality of Service Radio frenquency Radio Network Controler Chất lƣợng dịch vụ Tần số vô tuyến 3KHz-300GHz Điều khiển mạng vô tuyến RX Receiver Máy thu SAE SC-FDMA System Architecture Evolution Single Carrier -Frenquency Divison Mutiplex Access Phát triển kiến trúc hệ thống Đa truy nhập phân chia đơn sóng mang SE Spectrum Efficiency Hiệu suất phổ tần SER Symbol Error Rate Tỷ lệ lỗi ký hiệu SIR Signal to Interference Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu SINR Signal to Interference plus Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu cộng tạp âm SM Spatial Multiplexing Ghép kênh không gian SNR SGSN Signal to Noise Ratio Serving GPRS Support Node Tỷ số tín hiêu trên nhiễu Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS SISO Single Input Single Output Một đầu vào một đầu ra SVD Singular Value Decomposition Phân chia giá trị đơn TD-SDMA TDD Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access Time Division Duplex Đa truy nhập phân chia theo mã đồng bộ - phân chia theo thời gian Song công phân chia theo thời gian TX Transmitter Máy phát UE User Equipment Thiết bị ngƣời sử dụng UMTS Universal Mobile Telecommunications System Hệ thống thông tin di động toàn cầu UPE User Plan Entity Thực thể mặt phẳng ngƣời sử dụng UTRA UMTS Teresstrial Radio Access Truy nhập vô tuyến UMTS UTRAN UMTS Teresstrial Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến UMTS V-BLAST Vertical-Bell-Labs Layered Space- Time Mã không gian thời gian phân lớp phòng thí nghiêm Bell theo chiều đứng WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng SVTH: NGUYỄN TẤT THIÊM Đ10CQVT02-N 1 LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đây cùng với sự lớn mạnh về nhu cầu sử dụng thông tin vô tuyến nói chung và thông tin di động nói riêng đã thu hút nhiều sự quan tâm, nghiên cứu nhằm phát triển hoàn thiện các hệ thống mạng không dây tốc độ cao. Một trong những thách thức chủ yếu trong lĩnh vực này là : “ Tốc độ xử lý cao đồng thời tiêu thụ ít điện năng trong các thiết bị di động có như vậy mới giảm kích thước và tăng thời gian hoạt động của các thiết bị MS trong mạng không dây”. Do đó thúc đẩy hƣớng nghiên cứu phải cải tiến kỹ thuật điều chế nhằm tăng hiệu suất giải mã cũng nhƣ chất lƣợng phổ của hệ thống không dây. Kỹ thuật MIMO trong mạng vô tuyến gần đây thực sự nổi bật và nó là mô hình duy nhất về băng rộng đáp ứng đƣợc thách thức trên, bởi MIMO đáp ứng đƣợc việc truyền tin trên nhiều kênh khác nhau – việc này sẽ giúp chúng ta biểu diễn, mô phỏng hệ thống dƣới dạng ma trận thu gọn và nhƣ vậy sẽ hứa hẹn nhiều kỹ thuật xử lý tín hiệu mới ra đời. MIMO (Multiple input Multiple output) một cách tổng quát là hệ thống nhiều đầu vào nhiều đầu ra. Trong thông tin vô tuyến nó là hệ đa anten phát đa anten thu và đƣợc áp dụng nhằm: - Tăng dung lƣợng (capacity) kênh. - Tăng cƣờng khả năng chống phading. - Loại bỏ nhiễu (chẳng hạn tạo búp sóng và điều khiển hƣớng phát xạ không tại cả máy phát và thu) - Giảm mức công suất phát trên đƣờng truyền từ anten phát nhờ sẽ giảm điện năng tiêu thụ và đơn giản hóa các vấn đề thiết kế bộ khuếch đại công suất. Trong luận văn này, Em nghiên cứu một số mô hình MIMO ( Multiple Input Multiple Output ) ứng dụng cho 4G. Luận văn tập trung nghiên cứu các mô hình MIMO với các khái niệm cơ bản Luận văn đã: Phân tích, đánh giá, hiệu năng một số mô hình MIMO khả dụng cho 4G dựa trên các kết quả mô phỏng sau đó cũng đƣa ra bàn luận các kết quả này. Nội dung các chƣơng trong luận văn đƣợc trình bày nhƣ sau: Chƣơng I: Tổng quan hệ thống 4G LTE Chƣơng II: Tổng quan về công nghệ Chƣơng III: Một số mô hình MIMO trong 4G LTE Chƣơng IV: Mô phỏng Chƣơng V: Tóm tắt luận văn. Để Em có được những kết quả như ngày hôm nay cũng như hoàn thành nội dung luận văn tốt nghiệp, trước hết phải kể đến công lao đào tạo của tất cả các Thầy, Cô giáo trong mái trường Học viện Công nghệ Bưu chính - Viễn thông, sự động viên giúp đỡ của tất cả người thân, bạn bè. Đặc biệt là sự quan tâm, hướng dẫn tận tình của Thầy giáo Lê Chu Khẩn- Người đã gợi ý cho Em hướng nghiên cứu của luận văn, hỗ trợ giúp đỡ Em những kiến thức khoa học bổ ích. Thầy đã đưa ra những nhận xét quý giá và trực tiếp hướng dẫn Tôi trong qúa trình thực hiện luận văn này. Với năng lực và thời gian hạn chế Luận văn này không thể tránh khỏi những khiếm khuyết. Em mong muốn nhận được sự chỉ bảo, góp ý chân thành của các Thầy Cô giáo. CHƢƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG 4G LTE SVTH: NGUYỄN TẤT THIÊM Đ10CQVT02-N 2 CHƢƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG 4G LTE 1.1 Tổng quan 1.1.1 Giới thiệu về công nghệ LTE LTE là thế hệ mạng di dộng thứ tƣ của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển. UMTS thế hệ thứ ba dựa trên WCDMA đã đƣợc triển khai trên toàn thế giới. Để đảm bảo tính cạnh tranh cho hệ thống này, tháng 11/2004 3GPP đã bắt đầu dự án nhằm xác định bƣớc phát triển về lâu dài cho công nghệ di động UMTS với tên gọi Long Term Evolution (LTE). 3GPP đặt ra yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho mỗi bit thông tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt các băng tần hiện có và băng tần mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với các giao tiếp mở và giảm đáng kể năng lƣợng tiêu thụ ở thiết bị đầu cuối 1.1.2 Mục tiêu về thiết kế -Bắt đầu các dịch vụ mới dựa trên những khả năng mới - Các dịch vụ cao cấp nhờ nâng cao chất lƣợng tính năng mạng -cơ sở hạ tầng dịch vụ mới -triển khai nhanh các dịch vụ mới -kết nối và chuyển giao linh hoạt giữa nhiều hệ thống truy nhập -tốc độ truyền dẫn -dung lƣợng hệ thống -chi phí -100Mb/s(tốc độ cao nhất của môi trƣờng di động).1Gb/s (tốc độ tối đa của môi trƣờng trong nhà) -gấp 10 lần hệ thống 3G -1/10 đến 1/100 trên mỗi bit truyền -Thời gian trễ -50ms hoặc tối ƣu hơn Bảng 1.1- mục tiêu thiết kế LTE Những yêu cầu cho LTE đƣợc chia thành 7 phần khác nhau nhƣ sau: Tiềm năng dung lƣợng Hiệu suất hệ thống Các vấn đề liên quan đến việc triển khai Kiến trúc và sự dịch chuyển (migration) Quản lí tài nguyên vô tuyến Độ phức tạp Những vấn đề chung 1.1.2.1 Tiềm năng công nghệ Yêu cầu đƣợc đặt ra là việc đạt tốc độ dữ liệu đỉnh cho đƣờng xuống là 100Mbit/s và cho đƣờng lên là 50Mbit/s, khi hoạt động trong phân bố phổ 20 Mhz. Khi mà phân bố phổ hẹp hơn thì tốc độ dữ liệu đỉnh cũng sẽ tỉ lệ theo.Nhƣ sẽ đƣợc thảo luận dƣới đây, LTE hỗ trợ cả chế độ FDD và TDD. Rõ ràng, đối với trƣờng hợp TDD, truyền dẫn đƣờng lên và đƣờng xuống theo định nghĩa không thể xuất hiện đồng thời. Do đó mà yêu cầu tốc độ dữ liệu đỉnh cũng không thể trùng nhau đồng thời. Mặt khác, đối với trƣờng hợp FDD, đặc tính của LTE cho phép quá trình phát và thu đồng thời đạt đƣợc tốc độ dữ liệu đỉnh theo phần lý thuyết ở trên. Yêu cầu về độ trễ đƣợc chia thành: Trễ mặt phẳng điều khiển : xác định độ trễ của việc chuyển từ trạng thái thiết bị đầu cuối không tích cực khác nhau sang trạng thái tích cực, khi đó thiết bị đầu cuối di động có thể gửi và nhận dữ liệu. CHƢƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG 4G LTE SVTH: NGUYỄN TẤT THIÊM Đ10CQVT02-N 3 Có hai cách xác định: Cách xác định thứ nhất đƣợc thể hiện qua thời gian chuyển tiếp từ trạng thái tạm trú (camped state) chẳng hạn nhƣ trạng thái Release 6 Idle mode(chế độ không tải,nghỉ), khi đó thì thủ tục chiếm 100ms. Cách xác định thứ hai đƣợc thể hiện qua thời gian chuyển tiếp từ trạng thái ngủ chẳng hạn nhƣ trạng thái Release 6 Cell-PCH. Khi đó thì thủ tục chiếm 50ms. - Chế độ Release 6 idle : là 1 trạng thái mà khi thiết bị đầu cuối không đƣợc nhận biết đối với mạng truy nhập vô tuyến, nghĩa là mạng truy nhập vô tuyến không có bất cứ thuộc tính nào của thiết bị đầu cuối và thiết bị đầu cuối cũng không đƣợc chỉ định một tài nguyên vô tuyến nào. Thiết bị đầu cuối có thể ở trong chế độ ngủ và chỉ lắng nghe hệ thống mạng tại những khoảng thời gian cụ thể. - Trạng thái Release 6 Cell-PCH : là trạng thái mà khi thiết bị đầu cuối không đƣợc nhận biết đối với mạng truy nhập vô tuyến. Tuy mạng truy nhập vô tuyến biết thiết bị đầu cuối đang ở trong tế bào nào những thiết bị đầu cuối lại không đƣợc cấp phát bất cứ tài nguyên vô tuyến nào. Thiết bị đầu cuối lúc này có thể đang trong chế độ ngủ. Trễ mặt phẳng ngƣời dùng đƣợc thể hiện qua thời gian để truyền một gói IP từ thiết bị đầu cuối tới nút biên RAN. Thời gian truyền theo một hƣớng sẽ không vƣợt quá 5ms trong mạng không tải (unloaded network), nghĩa là không có một thiết bị đầu cuối nào khác xuất hiện trong tế bào. . Hình 1.1 - yêu cầu trễ mặt bằng trong LTE Xét về mặt yêu cầu đối với độ trễ mặt phẳng điều khiển, LTE có thể hỗ trợ ít nhất 200 thiết bị đầu cuối di động ở trong trạng thái tích cực khi hoạt động ở khoảng tần 5Mhz. Trong mỗi phân bố rộng hơn 5Mhz, thì ít nhất có 400 thiết bị đầu cuối đƣợc hỗ trợ. 1.1.2.2 Hiệu suất hệ thống Các mục tiêu thiết kế công năng hệ thống LTE sẽ xác định lƣu lƣợng ngƣời dùng, hiệu suất phổ, độ linh động, vùng phủ sóng và MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service: hỗ trợ,cung cấp dịch vụ) nâng cao. Yêu cầu lƣu lƣợng ngƣời dùng đƣợc định rõ theo hai điểm: vùng phủ và 5% của phân bố ngƣời sử dụng (khi mà 95% ngƣời dùng có đƣợc chất lựợng tốt hơn). Mục tiêu hiệu suất phổ cũng đƣợc chỉ rõ, và trong thuộc tính này thì hiệu suất phổ đƣợc định nghĩa là lƣu lƣợng hệ thống theo tế bào tính theo bit/s/Mhz/cell. Những yêu cầu lƣu lƣợng này đƣợc tổng hợp trong bảng 1.2 [...]... ngẫu nhiên có mật độ phân bố công suất phẳng nghĩa là tín hiệu nhiễu có công suất bằng nhau trong toàn khoảng băng thông.Chúng ta không thể tạo ra nhiễu trắng theo đúng lý thuyết vì theo định nghĩa của nó,nhiễu trắng có mật độ công suất SVTH: NGUYỄN TẤT THIÊM Đ10CQVT02-N 16 CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MIMO phân bố trong khoảng tần vô hạn và do vậy nó cũng phải có công suất vô hạn.lƣu ý rằng nhiễu... tiến hiệu suất hệ MIMO SVTH: NGUYỄN TẤT THIÊM Đ10CQVT02-N 15 CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MIMO Nhƣ vậy ta có thể định nghĩa MIMO trong hệ thống thông tin vô tuyến nhƣ sau: “Nếu một hệ thống thông tin vô tuyến sử dụng nhiều anten ở cả phía phát lẫn phía thu thì ta gọi nó là một hệ thống MIMO h1.1 TX 1 RX 1 h1,2 TX 2 RX 2 Máy phát Máy thu h1, Nr RX Nr TX Nt Hình 2.1 -Mô hình kênh MIMO với Nt anten... trong HSPA DL-DCH TTI là 1ms Kênh đa phƣơng (MCH) : Đƣợc sử dụng để hỗ trợ MBMS Nó đƣợc đặc trƣng 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 dạng truyền tải đƣợc điều phối giữa các ô tham gia phátMBS SVTH: NGUYỄN TẤT THIÊM Đ10CQVT02-N 14 CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MIMO CHƢƠNG II : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MIMO. .. xấp xỉ trong kĩ thuật, công nghệ thông tin, và đƣợc ứng dụng trong các công cụ tìm kiếm trên các website Xét một hệ thống truyền dẫn vô tuyến bao gồm anten phát và anten thu nhƣ trên hình Ta viết lại phƣơng trình (3.1) Y= Hx + Hình 3.2 - xây dựng mô hình kênh SVD MIMO Lúc này phân chia giá trị đơn SVD [49,5],cho ta: SVTH: NGUYỄN TẤT THIÊM Đ10CQVT02-N 23 CHƢƠNG III : MỘT SỐ MÔ HÌNH MIMO H=UD (3.2) Trong. .. loại yêu cầu này 1.1.3 Các thông số vật lý của LTE Bảng 1.3- Các thông số lớp vật lí của LTE SVTH: NGUYỄN TẤT THIÊM Đ10CQVT02-N 5 CHƢƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG 4G LTE Bảng 1.4 - Tốc độ đỉnh của LTE theo lớp 1.1.4 Dịch vụ của LTE Qua việc kết nối của đƣờng truyền tốc độ rất cao, băng thông linh hoạt, hiệu suất sử dụng phổ cao và giảm thời gian trễ gói, LTE hứa hẹn sẽ cung cấp nhiều dịch vụ đa dạng hơn... để cho phép đầu cuối tiết kiệm công suất ắc quy bằng cách ngủ và chỉ thức để thu PCH tại các thời điểm quy định trƣớc Kênh chia sẻ đƣờng xuống (DL-SCH) : Là kênh truyền tải để phát số liệu đƣờng xuống trong LTE Nó hỗ trợ các chức năng của LTE nhƣ thích ứng tốc độ động và lập biểu phụ thuộc kênh trong miền thời gian và miền tần số Nó cũng hổ trợ DRX để giảm tiêu thụ công suất của đầu cuối di động... 4G LTE - Hỗ trợ hiệu quả cho truyền dẫn ở lớp cao hơn: yêu cầu rằng LTE RAN phải cung cấp các cơ chế hỗ trợ truyền dẫn và khai thác hiệu quả các giao thức lớp cao hơn trên giao diện vô tuyến - Và hỗ trợ cho việc chia sẻ tải cũng nhƣ là quản lí chính sách thông qua các công nghệ truy cập vô tuyến khác nhau: Yêu cầu xem xét các cơ chế lựa chọn lại để hƣớng dẫn các đầu cuối di động chuyển tới các công nghệ. .. song tách rời nhau.ngoài ra ở đây biểu tƣợng t song song truyền qua kênh MIMO trong khe thời gian đơn.Nó dùng để ghép kênh không gian thông tin liên lạc trong MIMO Hình 3.4 -Phân chia kênh fading phẳng MIMO thành các kênh fading phẳng song song tương đương dựa trên SVD Bây giờ xét ma trận nhiễu ở đầu thu: ̅ = Với là mật độ phổ công suất nhiễu Từ phƣơng trình trên ta có thể nói rằng nhiễu trƣớc và sau... hƣởng đến công suất nhiễu tại máy thu SVTH: NGUYỄN TẤT THIÊM Đ10CQVT02-N 25 CHƢƠNG III : MỘT SỐ MÔ HÌNH MIMO Vì vậy tỉ số tín hiệu trên nhiễu kênh thứ I đƣợc cho bởi: (3.6) trong đó: N = 1,2,…, là công suất tín hiệu điều chế = là mật độ phổ công suất nhiễu tạp âm AWGN tại kênh thứ i Và do đó dung lƣợng kênh thứ i là: = ( ) (3.7) Chúng ta có tổng N kênh độc lập và do đó tổng dung lƣợng của một kênh MIMO. .. zi=1/2nxn+n trong đó i=1,2, ,NA (3.10) Biểu thức (3.10) cho phép ta xây dựng hệ thống SVD MIMO tối ƣu gồm NN kênh pha đinh phẳng song song nhƣ trên hình 3.5 b) Máy thu SVD MIMO a) Máy phát SVD MIMO x1 TX x2 RX RX y1 z1 y2 z2 V xnt U yn TX RX r h Kết hợp không gian Phân luồng không gian Các ký hiệu TX Nhân số liệu zn r Hình 3.5 - Mô hình SVD MIMO tối ưu Từ hình (3.5) ta thấy tại máy phát SVD MIMO (hình . Đề tài : CÔNG NGHỆ MIMO TRONG LTE NỘI DUNG - CHƢƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG 4G LTE - CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MIMO - CHƢƠNG III: MỘT SỐ MÔ HÌNH HỆ THỐNG MIMO TRONG 4G LTE - CHƢƠNG. ĐẦU 1 CHƢƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG 4G LTE 2 1.1 Tổng quan 2 1.1.1 Giới thiệu về công nghệ LTE 2 1.1.2 Mục tiêu về thiết kế 2 1.1.2.1 Tiềm năng công nghệ 2 1.1.2.2 Hiệu suất hệ thống 3 1.1.2.3. giáo. CHƢƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG 4G LTE SVTH: NGUYỄN TẤT THIÊM Đ10CQVT02-N 2 CHƢƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG 4G LTE 1.1 Tổng quan 1.1.1 Giới thiệu về công nghệ LTE LTE là thế hệ mạng di dộng thứ