Tổng hợp báo cáo công nghệ LTE

1 LTE Advanced: Công nghệ 4G tương lai Hiện nay, nhiều nước giới, phiên chuẩn LTE hoàn thành tâm điểm ý chuyển sang tiến hóa công nghệ này, LTE-Advanced Một mục tiêu trình tiến hóa để đạt tới chí vượt xa yêu cầu IMT-Advanced ITU-R nhằm cải thiện cách đáng kể mặt hiệu so với hệ thống bao gồm hệ thống LTE phiên LTE Advanced – phát triển LTE để tiến lên IMT – Advanced (4G) LTE-Advanced (Long Term Evolution-Advanced) tiến hóa tương lai công nghệ LTE, công nghệ dựa OFDMA chuẩn hóa 3GPP phiên (Release) LTE-Advanced, dự án nghiên cứu chuẩn hóa 3GPP vào năm 2009 với đặc tả mong đợi hoàn thành vào quý năm 2010 phần Release 10 nhằm đáp ứng vượt so với yêu cầu hệ công nghệ vô tuyến di động hệ thứ (4G) IMT-Advanced thiết lập ITU LTE-Advanced tương thích ngược thuận với LTE, nghĩa thiết bị LTE hoạt động mạng LTE Advanced thiết bị LTE-Advanced hoạt động mạng LTE cũ Gần đây, ITU đưa yêu cầu cho IMT-Advanced nhằm tạo định nghĩa thức 4G Thuật ngữ 4G áp dụng mạng tuân theo yêu cầu IMT-Advanced xoay quanh báo cáo ITU-R M.2134 Một số yêu cầu then chốt bao gồm: § Hỗ trợ độ rộng băng tần lên đến bao gồm 40 MHz § Khuyến khích hỗ trợ độ rộng băng tần rộng (chẳng hạn 100 MHz) § Hiệu sử dụng phổ tần đỉnh đường xuống tối thiểu 15 b/s/Hz (giả sử sử dụng MIMO 4x4) § Hiệu sử dụng phổ tần đỉnh đường lên tối thiểu 6,75 b/s/Hz (giả sử sử dụng MIMO 4x4) § Tốc độ thông lượng lý thuyết 1,5 Gb/s (trong phiên trước đây, 1Gb/s thường coi mục tiêu hệ thống 4G) Hiện chưa có công nghệ đáp ứng yêu cầu Nó đòi hỏi công nghệ LTE-Advanced IEEE 802.16m Một số người cố gắng dán nhãn phiên WiMAX LTE 4G điều xác phiên tiến hóa công nghệ trên, chẳng hạn LTE-Advanced, LTE gọi với tên không thức 3,9G LTE sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA đường xuống Trong đó, đường lên, LTE sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số - đơn sóng mang SC-FDMA Một số tính khác LTE: § Tốc độ số liệu đỉnh đường xuống lên đến 326Mb/s với độ rộng băng tần 20 MHz § Tốc độ số liệu đỉnh đường lên lên đến 86,4 Mb/s với độ rộng băng tần 20 MHz § Hoạt động chế độ TDD FDD § Độ rộng băng tần lên đến 20 MHz bao gồm độ rộng băng 1,4; 3; 5; 10; 15 20 MHz § Hiệu sử dụng phổ tăng so với HSPA Release khoảng đến lần § Độ trễ giảm với thời gian trễ vòng thiết bị người sử dụng trạm gốc 10 ms thời gian chuyển từ trạng thái không tích cực sang tích cực nhỏ 100 ms Những công nghệ thành phần đề xuất cho LTE-Advanced Truyền dẫn băng rộng chia sẻ phổ tần Mục tiêu tốc độ số liệu đỉnh LTE-Advanced cao thỏa mãn cách vừa phải cách tăng độ rộng băng truyền dẫn so với cung cấp Release LTE độ rộng băng truyền dẫn lên đến 100 MHz thảo luận nội dung LTE - Advanced Việc mở rộng độ rộng băng thực trì tính tương thích phổ Điều đạt cách sử dụng “khối kết tập sóng mang” nhiều sóng mang thành phần LTE kết hợp lớp vật lý để cung cấp độ rộng băng cần thiết Đối với thiết bị đầu cuối LTE, sóng mang thành phần xuất sóng mang LTE thiết bị đầu cuối LTEAdvanced khai thác toàn độ rộng băng khối kết tập Hình minh họa trường hợp sóng mang thành phần liên tiếp khía cạnh băng gốc, điều điều kiện tiên Truy nhập đến lượng lớn phổ liên tục bậc 100 Mhz có thường xuyên Do đó, LTE-Advanced cho phép kết tập sóng mang thành phần không liền kề để xử lý tình khối lượng lớn phổ liên tiếp không sẵn có Tuy nhiên, nên lưu ý kết tập phổ không liền kề thách thức từ khía cạnh thực thi Vì vậy, khối kết tập phổ hỗ trợ đặc tả kết tập phổ phân tán cung cấp thiết bị đầu cuối cấp cao Cuối cùng, lưu ý truy nhập độ rộng băng truyền dẫn cao không hữu ích từ khía cạnh tốc độ đỉnh mà quan trọng công cụ cho việc mở rộng vùng phủ sóng với tốc độ số liệu trung bình Hình Ví dụ khối kết tập sóng mang Giải pháp đa anten Các công nghệ đa anten, bao gồm định dạng chùm ghép kênh theo không gian thành phần công nghệ then chốt vốn có LTE chắn tiếp tục đóng vai trò quan trọng LTE-Advanced Thiết kế đa anten LTE cung cấp lên đến bốn cổng anten với tín hiệu tham chiếu ô cụ thể tương ứng đường xuống, kết hợp với tiền mã hóa dựa sổ mã Cấu trúc cung cấp ghép theo không gian lên đến bốn lớp, đưa đến tốc độ bit đỉnh 300 Mbit/s định dạng chùm (dựa sổ mã) Kết hợp với độ rộng băng toàn phần 100 MHz, sơ đồ ghép không gian LTE đạt tốc độ đỉnh 1,5 Gbit/s vượt xa so với yêu cầu LTE-Advanced Có thể thấy trước hỗ trợ ghép kênh theo không gian đường lên phần LTE-Advanced Việc tăng số lớp truyền dẫn đường xuống vượt xa số bốn có khả sử dụng phần bổ sung tăng tốc đỉnh thông qua mở rộng băng tần Truyền dẫn đa điểm phối hợp Mục tiêu tốc độ số liệu LTE-Advanced yêu cầu cải thiện đáng kể tỉ lệ tín hiệu tạp âm can nhiễu SINR thiết bị đầu cuối Định dạng chùm cách Ở mạng tại, nhiều anten nằm phân tán mặt địa lý kết nối đến đơn vị xử lý băng gốc trung tâm sử dụng nhằm đem lại hiệu chi phí Mô hình triển khai thu/phát đa điểm phối hợp với trình xử lí băng gốc nút đơn mô tả Hình Ở đường xuống, phối hợp truyền dẫn từ đa điểm truyền dẫn Phụ thuộc vào quy mô mở rộng, có phương án A, B, C sau: Ở phương án A, thiết bị đầu cuối không nhận truyền dẫn xuất phát từ nhiều điểm tách biệt mặt vật lý Ở đây, sử dụng báo cáo đo đạc xử lý thu cho truyền dẫn đơn điểm Mạng dựa đo đạc suy hao đường truyền tồn tại, định từ điểm truyền dẫn để truyền đến thiết bị cụ thể Bởi thiết bị đầu cuối không nhận biết diện truyền dẫn đa điểm, tín hiệu tham chiếu UE cụ thể (sẵn có Release LTE) phải sử dụng cho việc đánh giá kênh Ở thiết lập này, truyền dẫn đa điểm phối hợp cung cấp độ lợi phân tập tương tự mạng phát quảng bá đơn tần kết cải thiện khuếch đại công suất mạng, đặc biệt mạng có tải trọng nhẹ mà khuếch đại công suất trạng thái rỗi Hình Truyền dẫn đa điểm phối hợp Ở phương án B, thiết bị đầu cuối cung cấp thông tin phản hồi trạng thái kênh đến mạng cho tất kênh đường xuống hiển thị thiết bị đầu cuối riêng, trình xử lí thu giống cho truyền dẫn đơn điểm Ở phía mạng, tất xử lí nằm nút đơn nên thực phối hợp hoạt động truyền dẫn nhanh động điểm truyền dẫn khác Có thể thực tiền lọc tín hiệu truyền theo không gian đến thiết bị riêng để giảm can nhiễu người sử dụng Loại truyền dẫn đa điểm phối hợp nói chung cung cấp lợi ích tương tự phương pháp A việc cải thiện độ mạnh tín hiệu mong muốn, cho phép phối hợp can nhiễu người sử dụng để cải thiện SNR Bởi thiết bị đầu cuối không nhận biết việc xử lí xác mạng nên cần có tín hiệu tham chiếu UE cụ thể Ở phương án C, báo cáo trạng thái kênh giống phương pháp B Tuy nhiên, không giống B, thiết bị đầu cuối cung cấp thông tin nhận biết truyền dẫn phối hợp xác (từ điểm với độ mạnh truyền dẫn bao nhiêu….) Thông tin sử dụng cho việc xử lý tín hiệu thu phía thiết bị đầu cuối Ở đường lên, việc thu đa điểm phối hợp đòi hỏi cách áp dụng xử lí tín hiệu thích đáng thu Ở nhiều khía cạnh, điều tương tự phân tập ô lớn, vốn sử dụng nhiều hệ thống mạng tế bào Các lặp chuyển tiếp Từ việc xem xét quỹ đường truyền, việc triển khai giải pháp chuyển tiếp khác nhằm giảm khoảng cách máy phát máy thu xuống cho phép tăng tốc độ số liệu Các lặp đơn giản khuếch đại chuyển tín hiệu tương tự thu Khi cài đặt, lặp liên tục chuyển tín hiệu thu mà không quan tâm đến có thiết bị đầu cuối vùng phủ sóng hay không Những lặp không hiển thị thiết bị đầu cuối trạm gốc Tuy nhiên, xem xét cấu trúc lặp cao cấp (chuyển tiếp L1), chẳng hạn sơ đồ mạng điều khiển công suất truyền lặp, chẳng hạn, tích cực lặp người sử dụng diện khu vực điều khiển lặp nhằm tăng tốc độ số liệu cung cấp khu vực Các báo cáo đo đạc bổ sung từ thiết bị đầu cuối xem xét phương tiện hướng dẫn mạng mà lặp bật lên Tuy nhiên, việc điều khiển tái truyền dẫn lập biểu thường nằm trạm gốc vậy, lặp thường suốt từ khía cạnh di động Nút trung gian giải mã tái mã hóa số liệu thu được, ưu tiên chuyển tiếp đến người sử dụng phục vụ Đây thường xem chuyển tiếp giải mã hóa-và-truyền tiếp Khi nút trung gian giải mã hóa tái mã hóa khối số liệu thu tạo trễ đáng kể, lâu độ dài khung LTE 1ms Tuy nhiên, nút chuyển tiếp không truyền tiếp tạp âm thích nghi tốc độ thực cách riêng rẽ cho kết nối Đối với lặp, tồn nhiều tùy chọn khác phụ thuộc vào tính hỗ trợ (chẳng hạn, hỗ trợ hai bước nhảy, hỗ trợ cấu trúc mắt lưới) mức cao, phân biệt hai tầng khác nhau, dựa việc truyền tiếp thực lớp (chuyển tiếp lớp 2) hay lớp (chuyển tiếp lớp tự chuyển tiếp (self backhauling)) Mặc dù giống nhiều điểm (chẳng hạn trễ, không khuếch đại tạp âm), giải pháp self backhauling không yêu cầu nút, giao thức giao diện để chuẩn hóa giải pháp tồn tái sử dụng ưa chuộng kỹ thuật chức L2 chúng Hình Chuyển tiếp LTE-Advanced Tài liệu tham khảo: [1] Rysavy Research, HSPA to LTE-Advanced: 3GPP Broadband Evolution to IMT – Advanced (4G), September 2009 [2] Stefan Parkvall, Erik Dahlman, Anders Furuskär, Ylva Jading, Magnus Olsson, Stefan Wänstedt, Kambiz Zangi, LTE-Advanced – Evolving LTE towards IMTAdvanced, 2008 [3] Defining 4G: Understanding the ITU Process for the Next Generation of Wireless Technology, 3G Americas Revised August 2008 ThS Đàm Mỹ Hạnh- KS Lê Thị Thanh Hoa Lộ trình phát triển lên 4G IMT-ADVANCED Trong liên minh viễn thông quốc tế ITU, nhóm công tác 8F(ITU-R WP 8F) tiến hành nghiên cứu hệ thống sau IMT-2000 Qua đó, lộ trình tiến tới 4G vạch cho nhà khai thác Bài viết giới thiệu nghiên cứu lộ trình phát triển công nghệ 4G số nhận định tương lai 4G Các nghiên cứu lộ trình phát triển công nghệ 4G ITU-R WP 8F tuyên bố cần có công nghệ vô tuyến di động để đáp ứng khả cao IMT-2000, nhiên chưa rõ công nghệ Thuật ngữ IMT-Adv có bước phát triển giống IMT-2000 có khả hệ thống trước Quá trình định nghĩa IMT-Adv khởi thảo WP8F hoàn toàn giống trình nghiên cứu khuyến nghị cho IMT-2000 Nó dựa tập yêu cầu kĩ thuật tối thiểu tiêu chí đánh giá thông qua tất thành viên ITU tổ chức khác Các công nghệ đề cử đánh giá dựa tiêu chí thoả thuận Việc đánh giá tiến hành với cộng tác tổ chức bên ITU tổ chức nghiên cứu tiêu chuẩn Vì trình cần đồng thuận nên số công nghệ áp dụng cho IMT-Adv xác định trước Nó phải cân đối giữa: tính kinh tế mở rộng, hỗ trợ môi trường người sử dụng khác khả công nghệ khác Ngoài khả sử dụng máy đầu cuối toàn cầu tiêu chí quan trọng Trong giới nghiên cứu, số đề án tiến hành IMT-2000 Avd hệ sau truy nhập vô tuyến Chẳng hạn đề án Winner hỗ trợ phần kinh tế từ liên minh châu Âu đề án dành cho nghiên cứu vấn đề Khái niệm Winner có nhiều phần tử gần giống với LTE Tuy nhiên Winner đặt mục tiêu cho tốc độ số liệu cao thiết kế cho băng thông rộng 20 Mhz Một điểm khác Winner sử dụng chế độ chuyển tiếp đa chặng Một đề án khác giống đề án châu Âu nói đề án “Tương lai” Trung Quốc tập trung đến việc đề xuất giao diện vô tuyến cho IMT-Adv Tuy nhiên lựa chọn đề xuất cuối cho IMT-Adv tổ chức phát triển tiêu chuẩn : ETSI, ARIB, CWTS,… Cơ quan tiêu chuẩn toàn cầu 3GPP tất nhiên có vai trò quan trọng vấn đề hài hoà đề xuất từ tổ chức tiêu chuẩn từ vùng khác Mặc dù 3GPP chưa tiến hành nghiên cứu trực tiếp IMT-2000 Adv, nhiên 3GPP có đề xuất lên ITU-R IEEE 802.16 (WiMAX) hoàn thiện khái niệm hướng đến đề xuất cho IMT-Adv 802.16m Tương tự 3GPP2 tiến tới đề xuất cho IMT-Adv LTE đường tiến tới 4G LTE tồn giai đoạn đầu 4G, IMT Adv LTE cho phép chuyển đổi dần từ 3G UMTS sang giai đoạn đầu 4G sau sang IMT Adv Chuyển đổi dần từ LTE sang IMT Adv chìa khoá thành công thị trường Ngoài LTE 3GPP ta cần nghiên cứu hướng chuyển đổi khác sang 4G 3GPP2 thực kế hoạch nghiên cứu LTE cho mình, hệ thống 3GPP2 đề xuất UMB (Ultra Mobile Band) Ngoài WiMAX có kế hoạch tiến tới 4G Một lộ trình tiến tới mạng 4G công nghệ thể hình Hình Quá trình phát triển công nghệ thông tin di động 4G Định hướng tương lai 4G Cho đến nay, chưa có chuẩn rõ ràng cho 4G thông qua Tuy nhiên, công nghệ phát triển cho 3G làm tiền đề cho ITU xem xét để phát triển cho chuẩn 4G Các sở quan trọng để ITU thông qua cho chuẩn 4G từ hỗ trợ hãng di động toàn cầu; tổ chức chuẩn hóa đặc biệt xuất công nghệ mạng di động tế bào tiền 4G (LTE, UMB WiMAX II) trình bày Chúng công nghệ quan trọng giúp ITU xây dựng chuẩn 4G thời gian tới Mặc dù chưa có chuẩn cho 4G thông qua, số hãng sẵn sàng để làm việc với công nghệ 4G Cho đến nay, ITU chưa định nghĩa cụ thể công nghệ 4G, nhà đầu tư NTT DoCoMo Sprint Nextel đầu tư vào thử nghiệm cho công nghệ nhằm mục đích thu kinh nghiệm làm việc với 4G nâng cao hiệu cho 4G trước thức đưa vào khai thác Theo dự đoán nhà phân tích, công nghệ EV-DO HSPA không đủ mạnh vào năm 2011-2012 Theo họ, nhiều thiết bị đầu cuối sử dụng công nghệ 3G hay 3,5G có vi xử lý không thực phù hợp cho ứng dụng đa phương tiện, tính mạng hỗ trợ Vì mà thiết bị đầu cuối phải cải tiến trước người dùng nghĩ đến chi phí mà họ phải trả cho thiết bị đầu cuối để sử dụng dịch vụ tốc độ cao tương xứng hay chưa Hiện tại, nhà đầu tư mở rộng khả cho mạng 3G cách nâng cấp lên 3,5G, điều đồng nghĩa với việc ứng dụng 4G bị chậm lại Hiện nay, phần lớn nhà khai thác viễn thông lên kế hoạch thực 4G vùng đô thị, nơi mà có nhiều tổ chức, công ty số lượng khách hàng lớn đối tượng mong muốn dịch vụ chất lượng tốt tốc độ truyền liệu cao Tuy nhiên, trước mắt nhà đầu tư tiếp tục cung cấp dịch vụ 3G 3,5G xem trình thực bước cho 4G Điều không giúp họ tiếp tục mở rộng vùng phủ sóng, gia tăng số lượng khách hàng mà giúp thu hồi vốn đầu tư cho 3G Với người dùng, chuyển dễ dàng sang công nghệ 4G, với họ đơn giản mở rộng ứng dụng mạng 3G hay 3,5G mà họ dùng Tại nước châu Phi, khu vực Mỹ La tinh, Hàn Quốc Mỹ sử dụng phổ biến CDMA, nhà khai thác hướng mạng họ phát triển lên mạng UMB Với quốc gia châu Âu, phần lớn sử dụng GSM, họ hướng phát triển mạng theo LTE mà không vội vàng chuyển theo hướng WiMAX II tốn Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông lại giới nhiều khả phát triển mạng theo WiMAX II Kết luận Thị trường cho mạng không dây dành riêng cho 4G với riêng 4G khó đáp ứng đủ nhu cầu ngày cao người dùng Các chuyên gia cho việc thông qua chuẩn cho 4G không xảy tiến trình chuẩn hóa thực nhà đầu tư bắt đầu thu hồi vốn mà họ đầu tư cho 3G 3,5G Như vậy, đường hướng tới 4G nhiều khó khăn song một đường “sang” cho nhà cung cấp dịch vụ di động Tài liệu tham khảo: [1] Jr Sixto Ortiz, 4G Wireless Begins to Take a Shape, IEEE Communications Society [2] ITU: www.itu.int  ...nhãn phiên WiMAX LTE 4G điều xác phiên tiến hóa công nghệ trên, chẳng hạn LTE- Advanced, LTE gọi với tên không thức 3,9G LTE sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia... 4G Các nghiên cứu lộ trình phát triển công nghệ 4G ITU-R WP 8F tuyên bố cần có công nghệ vô tuyến di động để đáp ứng khả cao IMT-2000, nhiên chưa rõ công nghệ Thuật ngữ IMT-Adv có bước phát triển... tới mạng 4G công nghệ thể hình Hình Quá trình phát triển công nghệ thông tin di động 4G Định hướng tương lai 4G Cho đến nay, chưa có chuẩn rõ ràng cho 4G thông qua Tuy nhiên, công nghệ phát triển