Công nghệ OFDMA và ứng dụng trong hệ thống LTE

Công nghệ OFDMA và ứng dụng trong hệ thống LTE

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÁO CÁO MÔN HỌC CÔNG NGHỆ OFDMA VÀ ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG LTE Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Cảnh Minh Khóa : K 22.1 Hà Nội-2015 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU 1.Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA) 1.1 Nguyên lý Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA : Orthogonal frequency division multiple access) xây dựng sở nguyên lý ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM: orthogonal frequency division multiplex) Trong OFDMA, số sóng mang con, không thiết phải nằm kề nhau, gộp lại thành kênh (sub-channel) user GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh truy cập vào tài nguyên cấp cho hay nhiều kênh để truyền nhận tùy theo nhu cầu lưu luợng cụ thể OFDMA sử dụng giống với kỹ thuật OFDM, thêm vào chức chia tổng số sóng mang cách sử dụng tín hiệu OFDM gộp thành nhóm sóng mang không kề nhau, mà user khác định sóng mang khác Điều cần thiết với việc chia tổng số sóng mang OFDM nhiều người sử dụng thời điểm OFDMA cho phép nhiều người dùng truy cập vào kênh truyền cách phân chia nhóm sóng mang (subcarrier) cho người dùng thời điểm Ở thời điểm khác nhau, nhóm sóng mang cho người dùng khác Hình 1.1 Khác biệt OFDM OFDMA Từ hình 1.5 ta thấy điểm khác OFDMA chia subcarrier thành nhóm gọi subchannel (màu sắc khác nhau) Và subchannel dành riêng cho người dùng user Trong OFDMA, người cấp phát tần số sóng mang (kênh tần số) tổng số sóng mang khả dụng hệ thống Về mặt ta thấy OFDMA giống FDMA, nhiên nhờ sử dụng sóng mang trực giao với nên mật độ phổ công suất kênh song mang GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh chồng lấn lên mà không gây nhiễu cho Chính mà ta không cần có đoạn băng bảo vệ kênh (hay nói xác cần đoạn băng bảo vệ hẹp) nhờ tăng dung lượng hệ thống OFDMA so với FDMA 1.2 Ưu nhược - điểm OFDMA OFMDA phương pháp đa truy nhập dựa OFDM nên mang đặc tính OFDM là: - OFDM tăng hiệu suất sử dụng cách cho phép chồng lấp sóng - mang Bằng cách chia kênh thông tin thành nhiều kênh fading phẳng băng hẹp, hệ thống OFDM chịu đựng fading lựa chọn tần số tốt - hệ thống sóng mang đơn OFDM loại trừ nhiễu symbol (ISI) xuyên nhiễu sóng mang (ICI) cách chèn thêm vào khoảng thời gian bảo vệ trước - symbol Sử dụng việc chèn kênh mã kênh thích hợp, hệ thống OFDM khôi phục lại symbol bị tượng lựa chọn tần số - kênh Kỹ thuật cân kênh trở nên đơn giản kỹ thuật cân kênh - thích ứng sử dụng hệ thống đơn sóng mang OFDM bị ảnh hưởng với khoảng thời gian lấy mẫu (sample timing - offsets) so với hệ thống đơn sóng mang OFDM chịu đựng tốt nhiễu xung với nhiễu xuyên kênh kết hợp Ngoài ưu điểm OFDM có hạn chế Symbol OFDM bị nhiễu biên độ với khoảng động lớn Vì tất hệ thống thông tin thực tế bị giới hạn công suất, tỷ số PARR cao bất lợi nghiêm trọng OFDM dùng khuếch đại công suất hoạt động miền bão hòa khuếch đại tín hiệu OFDM Nếu tín hiệu OFDM tỷ số PARR lớn gây nên nhiễu xuyên điều chế Điều GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh tăng độ phức tạp biến đổi từ analog sang digital từ digital sang analog Việc rút ngắn (clipping) tín hiệu làm xuất - méo nhiễu (distortion) băng lẫn xạ băng OFDM nhạy với tần số offset trượt sóng mang hệ thống đơn sóng mang Vấn đề đồng tần số hệ thống OFDM phức tạp hệ thống đơn sóng mang Tần số offset sóng mang gây nhiễu cho sóng mang trực giao gây nên nhiễu liên kênh làm giảm hoạt động giải điều chế cách trầm trọng Vì vậy, đồng tần số  nhiệm vụ thiết yếu cần phải đạt thu OFDM Những đặc điểm vượt trội OFDMA Băng thông rông linh hoạt (từ 1.25MHz – 20MHz) Tốc độ truyển dẫn cao - Nhờ có tính trực giao mà tiết kiệm thông nhiều - Ảnh hưởng truyền tin hiệu đa đ Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA OFDMA mở rộng mặt logic OFDM đầu cuối xa sử dụng tập hợp sóng mang phụ để mang liệu Toàn sóng mang phụ thiết lập thông qua OFDM, tập hợp sóng mang phụ xác lập với sử dụng phân bố ngẫu nhiên số toàn sóng mang phụ Điều tương tự FDMA liệu sử dụng phân chia nhỏ số nhiều sóng mang phụ, nhiên quan hệ trực giao sóng mang OFDM, nên dễ dàng lọc sóng mang phụ, băng tần phòng vệ lọc không yêu cầu khắt khe FDMA Với OFDMA, nhiều tần số thiết lập nhờ điều chế OFDM chuỗi nhảy tần sử dụng để phân biệt tín hiệu đầu cuối xa khác Khái niệm đa truy nhập mở rộng để phân chia nhỏ phổ tần số mặt thời gian Các đầu cuối xa riêng biệt ấn định TS TDMA khoảng thời gian cho phép truy nhập sóng mang phụ để truyền liệu thông qua chuỗi nhảy mã GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh Cũng hệ thống nhảy tần bất kỳ, mẫu nhảy tần trực giao với nhau, cho N tần số hệ thống, xây dựng N mẫu nhảy tần trực giao Bởi tất sóng mang phụ sử dụng trạm trung tâm để liên lạc với đầu cuối xa khác trực giao với nhau, nhiễu ô mạng đánh giá vấn đề méo pha/tần số từ đa đường Ở máy phát, số sóng mang OFDM cấp cho người sử dụng theo cách liên tục ghép xen Với cách OFDMA khối, cách đơn giản thông lượng giảm pha đinh kênh Với cách OFDMA ghép xen, cách thu phân tập kênh cần đồng nghiêm ngặt Số liệu người sử dụng điều chế với sơ đồ điều chế băng gốc Các kí hiệu điều chế băng gốc cấp sóng mang nhờ sử dụng đồ cấp phát cấp phát sơ đồ định vị sóng mang Sau đó, kí hiệu OFDMA truyền Ở phía thu, số liệu người sử dụng thứ u i thu nhận biết cấp phát sóng mang Sơ đồ khối cụ thể hệ thống OFDMA trình bày phần SC-FDMA Với OFDM chuẩn, truyền dẫn UE cụ thể hẹp chịu pha định băng hẹp can nhiễu Đó lí 3GPP chọn OFDMA cho đường xuống, hợp tác với thành phần TDMA OFDMA cho phép tập sóng mang cấp động người sử dụng khác kênh Kết hệ thống trở nên mạnh mẽ dung lượng tăng lên GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh Hình 2.2 Cấp phát sóng mang OFDM OFDMA Để hiểu rõ kỹ thuật đa truy nhập OFDMA ứng dụng đường xuống LTE tìm hiểu sơ đồ truyền dẫn đường xuống Sơ đồ truyền dẫn đường xuống OFDMA 3.1 Tài nguyên vật lý đường xuống Công nghệ đa truy nhập đường xuống LTE dựa OFDM Tài nguyên vật lý đường xuống LTE xem lưới tần số - thời gian (hình 3.7) phần tử tài nguyên tương ứng với sóng mang OFDM khoảng thời gian ký hiệu GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh Hình 3.3 Tài nguyên vật lý đường xuống LTE Đối với đường xuống LTE, khoảng cách sóng mang chọn với f = 15kHz Với thực máy phát/máy thu dựa FFT, tốc độ lấy mẫu tương ứng fs = 15000.N, N kích thước FFT Vì đơn vị thời gian T s định nghĩa mục trước coi thời gian lấy mẫu thực máy phát, máy thu dựa FFT với N = 2048 cần nhấn mạnh đơn vị thời gian T s đưa vào chuẩn truy nhập vô tuyến để làm công cụ cho định nghĩa khoảng thời gian khác không đặt quy định thực máy phát (hoặc) máy thu, nghĩa tốc độ lấy mẫu Trong thực tế, thực máy phát/máy thu với N = 2048 tốc độ lấy mẫu tương ứng f s = 30,72MHz thích hợp cho băng thông LTE rộng có giá trị 15MHz cao Tuy nhiên băng thông truyền dẫn nhỏ hơn, kích thước FFT nhỏ tốc độ lẩy mẫu tương ứng thấp sử dụng thích hợp Ví dụ, truyền dẫn băng thông 5MHz, kích thước FFT N = 512 tốc độ lấy mẫu tương ứng fs = 7.68MHz đủ Lý tiếp nhận khoảng cách sóng mang 15kHz cho LTE để đơn giản hóa thực đầu cuối đa chế độ LTE Sử dụng kích thước FFT lũy thừa hai khoảng cách sóng mang f = 15kHz, GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh tốc độ lấy mẫu fs = f.N bội ước số tốc độ chip WCDMA/HSPA 1^= 3.84Mchip/s Ngoài khoảng cách sóng mang 15MHz, khoảng cách sóng mang rút ngắn f lh = 7,5kHz định nghĩa cho LTE Mục đích sử dụng khoảng cách sóng mang rút ngắn để thực truyền dẫn đa phương/quảng bá dựa MBSFN Trong mục lại mục chương sau ta coi ràng khoảng cách sóng mang 15kHz giải thích thêm Từ minh họa hình 3.8, miền tần số sóng mang nhóm thành khối tài nguyên tương ứng với băng thông khối tài nguyên chuẩn 180kHz Ngoài sóng mang DC (một chiều) tâm phổ đường xuống không sử dụng Sở dĩ không sử dụng sóng mang DC trùng với tần số dao động nội máy phát trạm gốc (hoặc) máy thu đầu cuối di động Hậu bị nhiễu cao rò dao động nội Tổng số sóng mang sóng mang đường xuống, kể sóng mang DC, Nsc= 12.N RB+1, NRB số lượng khối tài nguyên Đặc tả lớp vật lý LTE cho phép đường xuống có số lượng khối tài nguyên dải từ khối tài nguyên 100 khối tài nguyên Điều tương ứng với băng thông truyền dẫn dải từ 1MHz đến 20MHz với tính hạt mịn Điều đảm bảo tính linh hoạt băng thông/phổ LTE cao, từ góc độ đặc tả lớp vật lý Tuy nhiên yêu cầu tần số vô tuyến cùa LTE đặc tả cho tập có hạn băng thông tương ứng với tập có hạn số lượng khối tài nguyên N RB Hình 3.8 minh họa cấu trúc miền thời gian - tần số đường xuống LTE GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 10 Hình 3.4 Cấu trúc miền thời gian – tần số đường xuống LTE TCP = 160.Ts (ký hiệu OFDM thứ nhất), 144.Ts (các ký hiệu OFDM lại) TCP = 512.T s Hình 3.5 Cấu trúc khung khe đường xuống Hình 3.3 cho thấy cấu trúc miền thời gian cho truyền dẫn đường GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 11 xuống LTE Mỗi khung 1ms gồm hai khe đồng kích thước có độ dài Tslot = 0,5ms (15360.T s) khe gồm số ký hiệu OFDM Một khung bao gồm hai khe đồng kích thước Mỗi khe gồm ký hiệu OFDM trường hợp CP bình thường trường hợp CP mở rộng Theo , ta có khoảng cách song mang tương ứng với thời gian hiệu dụng ký hiệu TFFT = 1/ (2046.T s) Tổng thời gian ký hiệu OFDM tổng thời gian hiệu dụng ký hiệu độ dài tiền tố chu trình TCP Như thấy hình 3.8, LTE định nghĩa hai độ dài CP, CP bình thường CP mờ rộng cho trường hợp bảy sáu ký hiệu khe Các độ dài xác cùa CP biểu diễn theo đơn vị thời gian sở Ts cho hình 3.9 Cần lưu ý trường hợp CP bình thường, độ dài CP cho ký hiệu OFDM khe lớn so với độ dài CP ký hiệu OFDM lại Lý để lấp đầy khe 0,5ms số đơn vị thời gian T s khe (15360) không chia hết cho Có hai lý cho việc quy định hai độ dài CP Độ dài CP lớn (đòi hỏi chi phí nhiều hơn) có lợi môi trường trải trễ lớn, chẳng hạn ô lớn cần lưu ý độ dài CP lớn không thiết có lợi trường hợp ô lớn, chí trải trễ lớn trường hợp Khi trong c lớn, hiệu đường truyền bị giới hạn tạp âm méo tín hiệu trải thời dư độ dài CP không đủ lớn, nên độ bền vững bổ sung cho trải thời kênh vô tuyến mà CP dài đem lại không bù lại tổn hao lượng tín hiệu thu Như ta thấy phần OFDM, trường hợp phát đa phương/quảng bá dựa MBSFN, CP không chì phủ hết phần lớn tán thời thực tế mà phần khác định thời truyền dẫn thu từ ô tham gia vào phát MBSFN Vì thông thường trường hợp khai thác GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 12 MBSFN tiền tố chu trình mở rộng cần thiết Như ứng dụng chủ yếu CP mở rộng LTE có lẽ phát MBSFN Cần lưu ý độ dài CP khác sử dụng cho khung khác khung Ví dụ, phát đa phương/quảng bá dựa MBSFN giới hạn số khung định khung cần sử dụng CP dài mở rộng Khi xét đến cấu trúc miền thời gian đường xuống, khối tài nguyên nói bao gồm 12 sóng mang thời gian 0,5ms (hình 3.9) Vì khối chứa 12x7 = 84 phần tử trường hợp CP bình thường 12x6 = 72 trường hợp CP mở rộng Có nghĩa trường hợp CP bình thường gồm ký hiệu OFDM khe tương ứng với 84 phần tử tài nguyên Trong trường hợp CP mở rộng, khối tài nguyên gồm ký hiệu OFDM khe tương đương với 72 phần tử tài nguyên Hình 3.6 Một khối tài nguyên 3.2 Các tín hiệu tham khảo đường xuống Chức tín hiệu tham khảo đường xuống sau: - Đo chất lượng kênh đường xuống GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 13 - Ước tính kênh đường xuống để giải điều chế UE - Tìm ô bắt ban đầu Để thực giải điều chế quán đường xuống, đầu cuối di động cần ước tính kênh đường xuống Như xét chương 3, cách trực tiếp để ước tính kênh đường xuống trường hợp truyền dẫn OFDM chèn ký hiệu tham khảo biết trước vào lưới thời gian-tần số Trong LTE, tín hiệu tham khảo gọi chung tín hiệu tham khảo đường xuống Khoảng dịch ký hiệu tham khảo thứ thứ hai ba sóng mang hình 3.11 Như mồi khối tài nguyên với 12 sóng mang khe có bốn ký hiệu tham khảo Điều cho tất khung trừ khung sử dụng cho truyền dẫn dựa trênMBSFN Để ước tính kênh toàn lưới thời gian-tần số đồng thời giảm tạp âm ước tính kênh, đầu cuối di động phải thực nội suy/lấy trung bình nhiều ký hiệu tham khảo Vì thế, ước tính kênh cho khối tài nguyên, đầu cuối di động không sử dụng ký hiệu tham khảo khối tài nguyên này, mà khối tài nguyên lân cận miền tần số, ký hiệu tham khảo khe/các khung thu trước Tuy nhiên phạm vi khối tài nguyên miền tần sô (hoặc) miên thời gian mà đầu cuối di dộng thực trung bình hóa phụ thuộc vào đặc tính kênh Trong trường hợp độ chọn lọc tân sô kênh cao, khả trung bình hóa miền tần sô bị hạn chê Tương tự, khả trung bình hoá miền thời gian (khả sử dụng ký hiệu tham khảo khe/các khung thu trước đó) bị hạn chế trường hợp thay đôi kênh nhanh, hạn tốc độ chuyển động đầu cuối di động cao Cũng cần lưu ý trường hợp TDD, khả trung bình hóa theo thời gian bị hạn chế khung trước không ấn dịnh cho đường xuống Dưới hình 3.11 minh họa ký hiệu GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 14 tham khảo đường xuống chèn vào ký hiệu OFDM đầu ký hiệu thứ ba trước cuối khe với khoảng cách sáu sóng mang miền tần số Hình 3.7 Cấu trúc tín hiệu tham khảo đường xuống trường hợp CP bình thường (7 ký hiệu OFDM khe) 3.3 Các tín hiệu kênh vật lý đường xuống Kênh vật lý đường xuống tương ứng với tập nhỏ nguồn mang thông tin xuất phát từ lớp cao hơn.Các kênh vật lý đường xuống bao gồm: Kênh chia sẻ đường xuống vật lý: PDSCH, PDCCH) mang thông tin đa phát/phát quảng bá, kênh quảng bá vật lý (PBCH), BCH PCFICH, HARQ (PHICH Ngoài kênh vật lý, lớp vật lý sử dụng tín hiệu vật lý bao gồm : • Tín hiệu tham chiếu – tín hiệu truyền cổng anten đường xuống • Tín hiệu đồng : chia thành tín hiệu đồng sơ cấp thứ cấp GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 15 3.4 Kiến trúc máy phát tín hiệu vật lý Các điểm với kênh PDSCH MCH với số điểm riêng biệt cho kênh vật lý khác • Trộn bit mã hóa Đây bước kinh điển hệ thống vô tuyến nhằm giới hạn ảnh hưởng pha đinh can nhiễu hạn định vào tất bít từ mã • Điều chế bít trộn để tạo kí hiệu điều chế có giá trị phức • Ánh xạ kí hiệu điều chế giá trị phức vào một vài lớp truyền dẫn • Tiền mã hóa kí hiệu điều chế giá trị phức vào lớp không gian cho truyền dẫn cổng anten Tầng mã hóa không gian dùng luồng kí hiệu khác để gửi tất cổng anten (xem hình 3.12) Tầng tiền mã hóa tương thích để truyền dẫn phân tập ghép theo không gian • Ánh xạ kí hiệu điều chế giá trị phức cho cổng anten đến thành phần tài nguyên • Tạo tín hiệu OFDM miền thời gian giá trị phức cho cổng anten GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 16 Hình 3.8 Sơ đồ khối tạo tín hiệu băng gốc đường xuống 3.5 Ghép số liệu đường xuống Tín hiệu truyền khe miêu tả mạng lưới ô sóng mang NDL RB RB NRBSC ký hiệu NDLsymb Số lượng NDL phụ thuộc vào độ rộng băng truyền dẫn đường xuống cấu hình ô lấp đầy DL ≤ N RB ≤ 110 Trong trường hợp truyền đa anten, có mạng lưới nguồn xác định cho anten, Mỗi cổng anten xác định tín hiệu tham chiếu liên kết với Tập cổng anten hỗ trợ phụ thuộc vào cấu hình tín hiệu tham chiếu ô GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 17 Hình 3.9 Lưới tài nguyên thời gian-tần số đường xuống Các tín hiệu tham chiếu ô cụ thể, kết hợp với truyền dẫn phi MBSFN, hỗ cấu hình môt, hai bốn cổng anten, số p thỏa mãn p=0, p = {0,1} p = {0,1,2,3} tương ứng Tín hiệu tham chiếu MBSFN, kết hợp với truyền dẫn MBSFN truyền cổng anten p=4 Tín hiệu tham chiếu UE cụ thể, hỗ trợ cấu trúc khung loại 2, truyền cổng anten p=5 Mỗi thành phần mạng lưới nguồn cho cổng anten p gọi thành phần nguồn nhận dạng cặp số (k,l) khe GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 18 nơi k L thị miền tần số miền thời gian tương ứng Các thành phần a k( ,pl ) nguồn (k,l) cổng anten p tương ứng với giá trị phức k=0, NDLRBNRBSC – l=0, NDLsymb -1 Khi nguy lộn xộn, số p a k( ,pl ) giảm Số lượng tương ứng với thành phần nguồn không sử dụng cho truyền dẫn lớp vật lý tín hiệu vật lý khe không lập không Ghi nhận khối tài nguyên: Các khối tài nguyên ảo vật lý xác định N kí hiệu liên tiếp tổ chức thành khối M sóng mang liên tục, gọi khối tài nguyên RB Một khối sóng mang liên tục gồm nhóm sóng mang không liên tục xếp Khối tài nguyên ảo VRB định vị phân bố xếp RB Kích thước khối tài nguyên tần số vật lý chuẩn, SRB, tương đương với M ∆f M=12 ∆f tương đương với độ rộng băng tần trải sóng mang con, 15 kHz, có SRB ~ 180 kHz Bảng 3.1 Các tham số khối tài nguyên NDLsymb Cấu hình CP thường Cp mở rộng NRBSC ∆f = 15kHz 12 ∆f = 15kHz ∆f = 7,5kHz GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 24 Cấu trúc khung loại Cấu trúc khung loại 19 Bảng 3.2 Độ rộng băng tần khối tài nguyên vật lý số khối tài nguyên vật lý phụ thuộc vào độ rộng băng tần Độ rộng băng tần (MHz) 1,25 2,5 Độ rộng băng tần khối tài nguyên vật 375 375 lý (kHz) Số khối tài nguyên vật lý khả dụng 37 10 37 5 15 20 375 375 36 12 48 24 UE đăng kí đa RB lập lịch Thông tin yêu cầu UE xác định phân phối tài nguyên phải khả dụng với UE nhờ lập lịch Các kí hiệu hoa tiêu sử dụng với mục đích : đo đạc chất lương kênh đường xuống, ước tính kênh đường xuống cho việc tách sóng/giải điều chế quán UE, bám khởi đầu tìm kiếm ô Hoa tiêu kí hiệu tham chiếu xếp miền thời gian – tần số, chúng phân cách theo thời gian, tần số, cho phép nội suy kênh Phụ thuộc vào số điều kiện vô tuyến (tán xạ thời gian không nhiều), tập kí hiệu tham chiếu yêu cầu, phân cách, chẳng hạn sóng mang miền tần số nên đặt chỗ kí hiệu OFDM thứ tư thứ năm khe trường hợp CP bình thường mở rộng Dải thu hình chữ nhật Nếu điều kiện vô tuyến tập kí hiệu tham chiếu thứ hai, chúng đặt theo cách đường chéo, cho phép dải nội suy thời gian-tần số tốt cho ước tính kênh vô tuyến Các vị trí miền tần số kí hiệu tham chiếu thay đổi khung liên tiếp Trong trường hợp đa anten truyền cho MIMO bậc cao chí định dạng chùm, kí hiệu hoa tiêu chuyên dụng nên sử dụng chùm đưa Có thể truyền dẫn thêm tín hiệu tham chiếu đường xuống UE-cụ thể, vấn đề nên xem xét GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 20 Các tín hiệu tham chiếu ô cụ thể truyền tất khung đường xuống truyền dẫn phi MBSFN ô cung cấp Trong trường hợp khun sử dụng cho truyền dẫn với MBSFN, kí hiệu OFDM khung có sử dụng cho truyền dẫn tín hiệu tham chiếu ô cụ thể Tín hiệu tham chiếu ô cụ thể truyền một vài cổng anten từ đến Có loại tín hiệu tham chiếu đường xuống định nghĩa: • Tín hiệu tham chiếu ô cụ thể, kết hợp với truyền dẫn phi MBSFN • Tín hiệu tham chiếu MBSFN, kết hợp với truyền dẫn MBSFN • Tín hiệu tham chiếu UE cụ thể (chỉ hỗ trợ cấu trúc khung loại Tín hiệu tham chiếu UE cụ thể cung cấp truyền dẫn đơn anten PDSCH khung loại truyền cổng anten 3.6 Xáo trộn Mỗi khối bit xáo trộn trật tự đến điều chế Đây thực cho kênh vật lý đường xuống : PDSCH, PDCCH, PBCH, PCFICH PHICH Sự xáo trộn nên khác với ô hàng xóm (trừ MBSFN MCH) để bảo đảm ngẫu nhiên hóa can nhiễu chúng thu đầy đủ độ lợi xử lí mã hóa kênh 3.7 Sơ đồ điều chế Các số đồ điều chế số liệu hỗ trợ QPSK, 16 QAM 64 QAM, phụ thuộc vào kênh vật lý xem xét loại điều chế cho phép cho PDSCH PMCH, QPSK cho PBCH, PDCCH, PHICH PCFICH GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 21 3.8 Thông tin lập lịch đường xuống Thông tin truyền nhiều động hơn, phụ thuộc vào loại Một số biết đến suy diễn phụ thuộc vào nhà khai thác, ID nhóm cụ thể mà UE thuộc vào số đăng kí nguồn tài nguyên thông tin ARQ sơ đồ điều chế kích thước tải Hơn nữa, UE công nhận tài nguyên đường lên (nội phân bố) tham số truyền dẫn (sơ đồ điều chế, kích thước tải thông tin liên quan đến MIMO) Định dạng vận tải nhiên lựa chọn UE 3.9 Mã hóa kênh Mã hóa kênh dựa UTRAN tung sơ đồ mã hóa turbo Các sơ đồ FEC khác xem xét để đương đầu với yêu cầu E-UTRAN bổ trợ đa thức mã cho tốc độ thấp mã hóa lặp cho độ lợi xử lí cao Sơ đồ mã hóa khảo sát là: • Mã Turbo Duo-nhị phân • Mã Turbo hoán vị liên khối IBPTC • Mã LDPC tựa tần hoàn/tốc độ tương thích (RC/QCLDPC) • Mã LDPC zigzag móc nối • Mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp (LDPC – low-density parity check) kiểm tra chẵn lẻ đơn Turbo (SPC) • Mã Turbo thu ngắn cách chèn bít tạm thời 3.10 Tạo tín hiệu OFDM Tín hiệu OFDM khe truyền theo bậc tăng l Tín hiệu liên tục thời gian cổng anten p kí hiệu OFDM l khe đường xuống xác định sau: GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 22 Sl( P ) (t ) = −1 ∑ DL RB k =[N RB N SC /2] ak( P( −) ),l e j 2π k ∆f ( t − NCP ,lTs ) + RB [N DL RB N SC /2] ∑ k =1 ak( P( +) ),l e j 2π k ∆f ( t − N CP ,l Ts ) (3.8) ≤ t < ( N CP ,l + N ) xTs Trong đó, N tương đương với 2048 với phân cách sóng mang 15 kHz 4096 với phân cách sóng mang 7.5 kHz Bảng liệt kê danh sách NCP,l sử dụng cho hai cấu trúc khung Những kí hiệu OFDM khe có độ dài CP khác Với cấu trúc khung loại 2, kí hiệu OFDM không lấp đầy toàn khe phần cuối không sử dụng Bảng 3.3 Các tham số OFDM Cấu hình Khoảng bảo vệ ∆f = 15kHz CP thường cho khe 288 (khe #) ∆f = 15kHz Cp mở rộng ∆f = 7,5kHz cho khe 256 (khe #) GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh Độ dài CP, NCP,L Cấu trúc Cấu trúc khung loại khung loại 160 cho L=0 512 cho L=8 khe 224 trường hợp khác 144 cho L=1,2 768 cho L=7 khe 512 cho 512 trường hợp khác L=0,1, 1280 cho L=3 khe 1024 cho 1024 trường hợp L=0,1,2 khác 23 KẾT LUẬN LTE sử dụng OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access: đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao) cho đường xuống Kỹ thuật đa truy nhập OFDMA cho phép nhiều người dùng truy cập vào kênh truyền cách phân chia nhóm sóng mang (subcarrier) cho người dùng thời điểm Ở thời điểm khác nhau, nhóm sóng mang cho người dùng khác Điều cho phép truyền liệu tốc độ thấp từ nhiều người sử dụng Nhược điểm lớn OFMDA tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình PAPR cao điều làm giảm hiệu suất khuếch đại công suất tăng giá thành khuếch đại công suất GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh [...]... thể, chỉ hỗ trợ trong cấu trúc khung loại 2, được truyền trên cổng anten p=5 Mỗi thành phần trong mạng lưới nguồn cho cổng anten p được gọi là thành phần nguồn và được nhận dạng duy nhất bởi cặp chỉ số (k,l) trong một khe GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 18 nơi k và L chỉ thị miền tần số và miền thời gian tương ứng Các thành phần a k( ,pl ) nguồn (k,l) trên cổng anten p tương ứng với giá trị phức trong đó k=0,... động có thể không chỉ sử dụng các ký hiệu tham khảo trong khối tài nguyên này, mà còn cả các khối tài nguyên lân cận trong miền tần số, cũng như các ký hiệu tham khảo của các khe/các khung con được thu trước đó Tuy nhiên phạm vi các khối tài nguyên trong miền tần sô và (hoặc) trong miên thời gian mà đầu cuối di dộng có thể thực hiện trung bình hóa phụ thuộc vào đặc tính kênh Trong trường hợp độ chọn... có thể được sử dụng cho các khung con khác nhau trong một khung Ví dụ, phát đa phương/quảng bá dựa trên MBSFN có thể giới hạn trong một số khung nhất định và chỉ trong các khung con này cần sử dụng CP dài mở rộng Khi xét đến cấu trúc miền thời gian đường xuống, các khối tài nguyên nói trên bao gồm 12 sóng mang con trong thời gian 0,5ms (hình 3.9) Vì thế mỗi khối chứa 12x7 = 84 phần tử trong trường hợp... QPSK, 16 QAM và 64 QAM, phụ thuộc vào kênh vật lý được xem xét 3 loại điều chế cho phép cho PDSCH và PMCH, trong đó chỉ QPSK cho PBCH, PDCCH, PHICH và PCFICH GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 21 3.8 Thông tin lập lịch đường xuống Thông tin này có thể được truyền ít nhiều động hơn, phụ thuộc vào loại của nó Một số được biết đến sự suy diễn phụ thuộc vào nhà khai thác, như là ID nhóm cụ thể mà UE thuộc vào hoặc... bình hóa trong miền tần sô bị hạn chê Tương tự, khả năng trung bình hoá trong miền thời gian (khả năng sử dụng các ký hiệu tham khảo trong các khe/các khung con được thu trước đó) cũng bị hạn chế trong trường hợp các thay đôi kênh nhanh, chăng hạn do tốc độ chuyển động của đầu cuối di động cao Cũng cần lưu ý rằng trong trường hợp TDD, khả năng trung bình hóa theo thời gian có thể bị hạn chế và các khung... TS.Nguyễn Cảnh Minh 14 tham khảo đường xuống được chèn vào ký hiệu OFDM đầu và ký hiệu thứ ba trước cuối của mỗi khe với khoảng cách là sáu sóng mang trong miền tần số Hình 3.7 Cấu trúc tín hiệu tham khảo đường xuống trong trường hợp CP bình thường (7 ký hiệu OFDM trong một khe) 3.3 Các tín hiệu và kênh vật lý đường xuống Kênh vật lý đường xuống tương ứng với tập nhỏ nguồn mang thông tin xuất phát từ các... bit đã mã hóa Đây là bước kinh điển trong các hệ thống vô tuyến nhằm giới hạn ảnh hưởng của pha đinh hoặc can nhiễu có thể hạn định vào tất cả các bít của một từ mã • Điều chế các bít đã trộn để tạo ra các kí hiệu điều chế có giá trị phức • Ánh xạ các kí hiệu điều chế giá trị phức vào một hoặc một vài lớp truyền dẫn • Tiền mã hóa các kí hiệu điều chế giá trị phức vào các lớp không gian cho truyền dẫn... của ký hiệu OFDM khi này sẽ là tổng thời gian hiệu dụng của ký hiệu và độ dài tiền tố chu trình TCP Như thấy trên hình 3.8, LTE định nghĩa hai độ dài CP, CP bình thường và CP mờ rộng cho các trường hợp bảy và sáu ký hiệu trên một khe Các độ dài chính xác cùa CP được biểu diễn theo đơn vị thời gian cơ sở Ts và được cho trên hình 3.9 Cần lưu ý rằng trong trường hợp CP bình thường, độ dài CP cho ký hiệu... hoa tiêu chuyên dụng nên được sử dụng trong một chùm đưa ra Có thể truyền dẫn thêm tín hiệu tham chiếu đường xuống UE-cụ thể, đây là vấn đề nên xem xét GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 20 Các tín hiệu tham chiếu ô cụ thể sẽ được truyền ở tất cả khung con đường xuống trong truyền dẫn phi MBSFN ô cung cấp Trong trường hợp khun con được sử dụng cho truyền dẫn với MBSFN, chỉ 2 kí hiệu OFDM đầu tiên trong khung có... thấy trong phần OFDM, trong trường hợp phát đa phương/quảng bá dựa trên MBSFN, CP không chì phủ hết phần lớn tán thời thực tế mà cả phần chính của sự khác nhau về định thời giữa các truyền dẫn thu được từ các ô tham gia vào phát MBSFN Vì thế thông thường trong trường hợp khai thác GVHD: TS.Nguyễn Cảnh Minh 12 MBSFN tiền tố chu trình mở rộng là cần thiết Như vậy ứng dụng chủ yếu của CP mở rộng của LTE ... OFDM OFDMA Để hiểu rõ kỹ thuật đa truy nhập OFDMA ứng dụng đường xuống LTE tìm hiểu sơ đồ truyền dẫn đường xuống Sơ đồ truyền dẫn đường xuống OFDMA 3.1 Tài nguyên vật lý đường xuống Công nghệ đa... symbol Sử dụng việc chèn kênh mã kênh thích hợp, hệ thống OFDM khôi phục lại symbol bị tượng lựa chọn tần số - kênh Kỹ thuật cân kênh trở nên đơn giản kỹ thuật cân kênh - thích ứng sử dụng hệ thống. .. băng lẫn xạ băng OFDM nhạy với tần số offset trượt sóng mang hệ thống đơn sóng mang Vấn đề đồng tần số hệ thống OFDM phức tạp hệ thống đơn sóng mang Tần số offset sóng mang gây nhiễu cho sóng