Tìm hiểu về công nghệ LTE trọng mạng băng rộng
Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng PHẦN A.GIỚI THIỆU Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 1 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập trường, nhờ giúp đỡ dạy dỗ quý thầy cô em tích lũy số kiến thức tảng cho nghề nghiệp sau Với lòng tôn sư trọng đạo tri ân sâu sắc, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy Hà Văn Kha Ly ,người tận tình hướng dẫn, góp ý,động viên em suốt trình thực đề tài Với phương pháp làm việc khoa học, kinh nghiệm thực tiễn, thầy truyền đạt cho em lời khuyên quí báu để đồ án tốt nghiệp hoàn thành tốt đẹp Em xin chân thành bày tỏ biết ơn sâu sắc đến tất thầy trường nói chung thầy cô môn Điện Tử Viễn Thông nói riêng Cảm ơn tất bạn bè, người động viên, khuyến khích, giúp đỡ để đồ án hoàn thành tiến độ Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2012 Sinh viên thực Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 2 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2012 GVHD Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 3 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2012 GVPB Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 4 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng PHẦN B.NỘI DUNG Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 5 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng MỤC LỤC PHẦN A.GIỚI THIỆU . 1 LỜI CẢM ƠN 2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 3 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 4 PHẦN B.NỘI DUNG 5 CHƯƠNG I- GIỚI THIỆU HỆ THỐNG 4G LTE . 9 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE 9 1.1.1 Giới thiệu công nghệ LTE. 9 1.1.2 Những triển vọng cho công nghệ LTE. 10 1.1.3 Mục tiêu thiết kế LTE. . 11 1.1.3.1 Tiềm công nghệ. 12 1.1.3.2 Hiệu suất hệ thống. 13 1.1.3.3 Các vấn đề liên quan đến việc triển khai 15 1.1.3.4 Kiến trúc dịch chuyển (migration) 18 1.1.3.6 Độ phức tạp 19 1.1.3.7 Những vấn đề chung 19 1.1.4 Các thông số lớp vật lý LTE . 20 1.1.5 Dịch vụ LTE . 21 1.1.6 Tình hình triển khai mạng LTE Việt Nam 21 1.2 Cấu trúc mạng 23 1.2.1 Mạng lõi 25 1.2.2 Mạng truy cập 27 1.2.3 Đường giao tiếp mạng lõi với mạng truy cập vô tuyến 29 1.2.4 Đường giao tiếp với sở liệu người dùng 30 1.2.5 Cấu trúc chuyển vùng Roaming 31 1.2.6 Kết nối với mạng khác 31 1.3 Kiến trúc giao thức 32 1.3.1 Mặt phẳng người dùng . 32 Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 6 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng 1.3.2 Mặt phẳng điều khiển 33 1.4 Các kênh sử dụng E-UTRAN 36 1.4.1 Kênh vật lý : kênh vật lý sử dụng cho liệu người dùng bao gồm : 36 1.4.2 Kênh logic : định nghĩa thông tin mang bao gồm: . 36 1.4.3 Kênh vận chuyển: bao gồm kênh sau 37 1.5 Truyền liệu hướng xuống 37 1.5.1 Nguyên tắc OFDM 37 1.5.2 Giải điều chế OFDM . 39 1.5.3 Chèn cyclic prefix 40 1.5.4 Mô hình miền thời gian truyền OFDM . 42 1.5.5 Tính đa dạng tần số với OFDM: điều quan trọng mã kênh . 43 1.5.6 Lựa chọn thông số OFDM 44 2.5.6.1 Khoảng cách sóng mang OFDM 45 1.5.6.2 Số sóng mang con . 45 1.5.6.3 Chiều dài cyclic prefix 46 1.5.7 Sự biến đổi công suất truyền tức thời 47 1.5.8 OFDM kế hoạch đa truy nhập ghép kênh. . 47 1.5.9 Truyền broadcast/multicast đa cell OFDM 49 1.6 Truyền liệu hướng lên 51 1.7 MIMO 53 1.7.1 Cơ MIMO LTE. 53 1.7.2 SU-MIMO (Single user MIMO). . 54 1.7.3 MU-MIMO. . 54 1.8 MIMO-OFDM 56 1.9 Một số đặc tính kênh truyền . 57 1.9.1 Trải trễ đa đường . 57 1.9.2 Các loại fading 57 1.9.2.1 Rayleigh fading 58 1.9.2.2 Fading chọn lọc tần số fading phẳng 58 1.9.3 Dịch tần Doppler . 58 1.9.4 Nhiễu MAI LTE 59 CHƯƠNG -TỔNG QUAN MẠNG DI ĐỘNG 4G LTE ADVANCE . 60 2.1 TỔNG QUAN VỀ LTE ADVANCE. 60 2.2 NHỮNG CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG LTE-ADVANCE 61 Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 7 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng 2.2.1 Truyền dẫn băng rộng chia sẻ phổ tần 61 2.2.2 Giải pháp đa anten 62 2.2.3 Truyền dẫn đa điểm phối hợp 62 2.2.4 Các lặp chuyển tiếp . 63 2.2.5 MCMC CDMA . 64 2.2.5.1 Hệ thống Multicarrier CDMA 64 2.2.5.2 Hệ thống Multicode CDMA . 66 2.2.5.3 Hệ thống MCMC CDMA 70 CHƯƠNG 3- CÁC THỦ TỤC TRUY CẬP LTE 73 3.1 Dò tìm tế bào (cell search) 73 3.1.1 Thủ tục dò tìm cell (cell search) 73 3.1.2 Cấu trúc thời gian/tần số tín hiệu đồng bộ 75 3.1.3 Dò tìm cell ban đầu kế cận 77 3.2 Truy cập ngẫu nhiên . 78 3.2.1 Bước 1: Truyền dẫn Preamble truy cập ngẫu nhiên 79 3.2.2 Bước 2: Đáp ứng truy cập ngẫu nhiên . 82 3.2.3 Bước 3: Nhận dạng đầu cuối 83 3.2.4 Bước 4: Giải tranh chấp 84 3.3 Tìm gọi 85 PHẦN C KẾT LUẬN . 86 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 8 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng CHƯƠNG I- GIỚI THIỆU HỆ THỐNG 4G LTE 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE 1.1.1 Giới thiệu công nghệ LTE LTE hệ thứ tư tương lai chuẩn UMTS 3GPP phát triển UMTS hệ thứ ba dựa WCDMA triển khai toàn giới Để đảm bảo tính cạnh tranh cho hệ thống tương lai, tháng 11/2004 3GPP bắt đầu dự án nhằm xác định bước phát triển lâu dài cho công nghệ di động UMTS với tên gọi Long Term Evolution (LTE) 3GPP đặt yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho bit thông tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt băng tần có băng tần mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với giao tiếp mở giảm đáng kể lượng tiêu thụ thiết bị đầu cuối Các mục tiêu công nghệ là: Tốc độ đỉnh tức thời với băng thông 20Mhz: - Tải lên: 50 Mbps - Tải xuống: 100 Mbps Dung lượng liệu truyền tải trung bình người dùng 1Mhz so với mạng HSDPA Rel.6: - Tải lên: gấp đến lần - Tải xuống: gấp đến lần Hoạt động tối ưu với tốc độ di chuyển thuê bao 0-15 km/h Vẫn hoạt động tốt với tốc độ từ 15-120 km/h Vẫn trì hoạt động thuê bao di chuyển với tốc độ từ 120-350 km/h (thậm chí 500 km/h tùy băng tần) Các tiêu phải đảm bảo bán kính vùng phủ sóng 5km, giảm chút phạm vi đến 30km Từ 30-100km không hạn chế Độ dài băng thông linh hoạt: hoạt động với băng tần 1.25Mhz, Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 9 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng 1.6 Mhz, 10Mhz, 15Mhz 20Mhz chiều lên chiều xuống Hỗ trợ hai trường hợp độ dài băng lên băng xuống không Để đạt mục tiêu này, có nhiều kĩ thuật áp dụng, bật kĩ thuật vô tuyến OFDMA (đa truy cập phân chia theo tần số trực giao), kĩ thuật anten MIMO (Multiple Input Multiple Output) Ngoài hệ thống chạy hoàn toàn IP (all-IP Network), hỗ trợ hai chế độ FDD TDD 1.1.2 Những triển vọng cho công nghệ LTE Các tập đoàn viễn thông hướng đến LTE Nhận thấy tiềm to lớn công nghệ này, ngành công nghiệp di dộng đoàn kết xung quanh hệ thống LTE với hầu hết công ty viễn thông hàng đầu giới: Alcatel-Lucent, Ericson, France Telecom/Orange, Nokia, Nokia Siemens Network, AT&T, T-Mobile, Vodafone, China Mobile, Huawei, LG Electronic, NTT DoCoMo, Samsung, Signalion, Telecom Italia, ZTE… Kế hoạch thử nghiệm triển khai công nghệ công ty hợp tác thúc đẩy, dự kiến vào khoảng năm 2009-2010 thương mại hóa đến với người dùng Mạng NTT DoCoMo Nhật tiên phong đặt mục tiêu khai trương dịch vụ vào năm 2009 Các mạng Verizon Wireless, Vodafone, China Mobile tuyên bố hợp tác thử nghiệm LTE vào năm Việc triển khai sở hạ tầng cho LTE bắt đầu vào nửa sau năm 2009 kế hoạch cung cấp dịch vụ bắt đầu vào năm 2010 Với việc giành số lượng giấy phép sử dụng băng tần 700Mhz thứ sau Verizon, mạng AT&T lên kế hoạch sử dụng băng tần cho LTE Hãng tuyên bố có đủ băng thông 20Mhz dành cho LTE để phủ sóng 82% dân số 100 thành phố hàng đầu Mỹ Như mạng chiếm thị phần lớn Mỹ chọn LTE giải pháp tiến lên 4G Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 10 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng hiệu đồng sử dụng cho truyền dẫn liệu 3.1.3 Dò tìm cell ban đầu kế cận Việc tìm cell để kết nối đến sau đầu cuối bật nguồn rõ ràng việc quan trọng Tuy nhiên, quan trọng tương đương khả để nhận dạng cell ứng cử cho chuyển giao phần việc hỗ trợ tính di động, kết nối đầu cuối di chuyển từ cell đến cell khác Hai tình thường xem việc dò tìm cell ban đầu dò tìm cell kế cận Đối với dò tìm cell ban đầu, đầu cuối thường tần số sóng mang cell mà tìm Để xử lý trường hợp này, đầu cuối cần dò tìm tần số sóng mang phù hợp, cách lặp lại thủ tục bên cho tần số sóng mang có khả đưa quét tần số (frenquency raster) Hiển nhiên, điều thường làm gia tăng thời gian yêu cầu cho việc dò tìm cell, yêu cầu thời gian dò tìm cho việc tìm kiếm cell ban đầu thường tương đối thoải mái Các phương pháp thực thi đặc biệt sử dụng để làm giảm thời gian từ lúc bật nguồn đến cell tìm thấy Chẳng hạn, đầu cuối sử dụng thông tin bổ sung mà có bắt đầu dò tìm tần số sóng mang mà lần cuối kết nối đến Mặt khác, dò tìm cell lân cận có yêu cầu thời gian khắt khe Việc dò tìm cell chậm, làm cho thiết bị đầu cuối nhiều thời gian trước chuyển giao tới cell có chất lượng vô tuyến trung bình tốt Điều hiển nhiên làm giảm giá trị toàn hiệu suất phổ hệ thống Tuy nhiên, trường hợp chuyển giao tần số bên (intra-frequency handover), đầu cuối rõ ràng không cần tìm tần số sóng mang cell lân cận Ngoài việc bỏ qua việc dò tìm nhiều tần số sóng mang ra, việc dò tìm cell lân cận tần số bên sử dụng thủ tục giống dò tìm cell ban đầu Các phép đo cho mục đích chuyển giao yêu cầu đầu cuối nhận liệu đường xuống từ mạng Do đó, đầu cuối phải có khả thực việc dò tìm cell lân cận trường hợp Với việc dò tìm cell lân cận tần số bên trong, điều vấn đề cell ứng cử lân cận phát tần số giống với tần số mà đầu cuối vừa nhận liệu Việc nhận liệu dò tìm cell lân cận chức băng gốc riêng biệt đơn giản, hoạt động tín hiệu thu giống Tuy nhiên, trường hợp chuyển giao tần số bên phức tạp việc nhận liệu dò tìm cell lân cận cần thực tần số khác Việc trang bị cho đầu cuối mạch thu RF riêng biệt cho dò tìm cell lân cận giải pháp hấn dẫn xét mặt độ phức tạp, nguyên lý có Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 77 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng thể Do đó, lổ hỗng truyền dẫn liệu tạo ra, trình đầu cuối điều chỉnh lại đến tần số khác thực mục đích đo đạc tần số bên Điều thực với cách giống cho HSPA, cụ thể cách tránh scheduling đầu cuối một nhiều khung phụ đường xuống 3.2 Truy cập ngẫu nhiên Một yêu cầu cho hệ thống tế bào khả cho phép đầu cuối yêu cầu thiết lập kết nối Điều thường biết đến truy cập ngẫu nhiên phục vụ hai mục đích LTE, việc thiết lập đồng đường lên, thiết lập nhận dạng đầu cuối nhất, C-RNTI, biết hệ thống mạng thiết bị đầu cuối Do đó, truy cập ngẫu nhiên không sử dụng cho truy cập ban đầu, nghĩa là, di chuyển từ LTE_DETACHED LTE_IDLE đến LTE_ACTIVE (xem chương phần thảo luận trạng thái đầu cuối khác nhau), mà sau giai đoạn tình trạng không tích cực đường lên đồng đường lên bị LTE_ACTIVE 1.Bước bao gồm việc truyền dẫn phần mở đầu (preamble) truy cập ngẫu nhiên, cho phép eNodeB đánh giá định thời truyền dẫn đầu cuối Đồng đường lên cần thiết đầu cuối phát liệu đường lên Bước thứ hai bao gồm: mạng phát lệnh định thời sớm (a timing advance command) để điều chỉnh định thời phát đầu cuối, dựa phép đo định thời bước Ngoài việc thiết lập đồng đường lên, bước thứ hai ấn định nguồn tài nguyên đường lên đến đầu cuối để sử dụng bước thứ ba thủ tục truy cập ngẫu nhiên Bước thứ ba bao gồm việc truyền dẫn nhận dạng đầu cuối di động đến mạng cách sử dụng UL-SCH tương tự với liệu hoạch định (scheduled) thông thường Nội dung xác báo hiệu phụ thuộc vào trạng thái đầu cuối, dù có biết trước mạng hay không Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 78 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng Hình 3.3 Tổng quan thủ tục truy cập ngẫu nhiên Bước thứ tư bước cuối bao gồm việc truyền dẫn thông điệp giải tranh chấp (a contention-resolution message) từ mạng đến đầu cuối kênh DL-SCH Bước giải tranh chấp xảy nhiều đầu cuối tìm cách truy cập vào hệ thống sử dụng nguồn tài nguyên truy cập ngẫu nhiên giống Chỉ có bước sử dụng quy trình lớp vật lý thiết kế riêng cho truy cập ngẫu nhiên Ba bước cuối sử dụng quy trình lớp vật lý giống sử dụng cho truyền dẫn liệu đường lên đường xuống thông thường Trong phần tiếp theo, bước mô tả chi tiết 3.2.1 Bước 1: Truyền dẫn Preamble truy cập ngẫu nhiên Bước thủ tục truy cập ngẫu nhiên truyền dẫn preamble truy cập ngẫu nhiên Mục đích preamble để thị cho mạng có mặt thử nghiệm (attempt) truy cập ngẫu nhiên thu đồng thời gian đường lên phần tiền tố tuần hoàn (cyclic prefix) Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 79 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng đường lên Nhìn chung, truyền dẫn preamble truy cập ngẫu nhiên trực giao không trực giao liệu người dùng Trong WCDMA, preamble không trực giao truyền dẫn liệu đường lên Điều đem lại lợi ích việc cấp phát nguồn tài nguyên cho truy cập ngẫu nhiên cách bán tĩnh Tuy nhiên, để kiểm soát nhiễu truy cập ngẫu nhiên với liệu, công suất phát preamble truy cập ngẫu nhiên phải điều khiển cách cẩn thận Trong WCDMA, điều giải nhờ thủ tục biến đổi công suất (power-ramping), đầu cuối gia tăng từ từ công suất preamble truy cập ngẫu nhiên đến dò tìm thành công trạm gốc Mặc dù giải pháp phù hợp với vấn đề nhiễu, thủ tục ramping lại gây trễ toàn thủ tục truy cập ngẫu nhiên Do đó, từ trễ mà thủ tục truy cập ngẫu nhiên không đòi hỏi biến đổi công suất lại trở nên có lợi Trong LTE, việc truyền dẫn preamble truy cập ngẫu nhiên thực trực giao với truyền dẫn liệu người dùng đường lên vậy, thủ tục biến đổi công suất không cần thiết (mặc dù đặc tính kỹ thuật cho phép ramping) Trực giao liệu người dùng phát từ đầu cuối khác thử nghiệm truy cập ngẫu nhiên thực thiện miền thời gian tần số Mạng phát quảng bá tới tất đầu cuối thông tin việc: tài nguyên thời gian tần số truyền dẫn preamble truy cập ngẫu nhiên cho phép Để tránh nhiễu liệu preamble truy cập ngẫu nhiên, mạng tránh xếp truyền dẫn đường lên nguồn tài nguyên thời gian tần số Điều minh hoạ hình 5.4 Từ đơn vị thời gian cho truyền dẫn liệu LTE ms, khung phụ dành riêng cho truyền dẫn preamble Trong tài nguyên dành riêng, preamle truy cập ngẫu nhiên phát Hình 3.7 Minh họa nguyên lý truyền dẫn preamble truy cập ngẫu nhiên Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 80 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng Trong miền tần số, preamble truy cập ngẫu nhiên có băng thông tương ứng với sáu khối tài nguyên (1.08 MHz) Điều phù hợp với băng thông nhỏ mà LTE hoạt động, sáu khối tài nguyên thảo luận chương Do đó, cấu trúc preamble truy cập ngẫu nhiên giống sử dụng, không kể đến băng thông truyền dẫn cell Với triển khai sử dụng phân bố phổ lớn hơn, nhiều nguồn tài nguyên truy cập ngẫu nhiên xác định miền tần số, mang lại gia tăng dung lượng truy cập ngẫu nhiên Trước truyền dẫn preamble, đầu cuối thực thử nghiệm truy cập ngẫu nhiên thu đồng đường xuống từ thủ tục dò tìm cell Tuy nhiên định thời đường lên chưa thiết lập Bắt đầu khung đường lên đầu cuối xác định có liên quan với bắt đầu khung đường xuống đầu cuối Do trễ truyền trạm gốc đầu cuối, truyền dẫn đường lên bị trễ tương định thời truyền dẫn đường xuống trạm gốc Do đó, khoảng cách trạm gốc đầu cuối không biết, có không chắn định thời đường lên tương ứng với hai lần khoảng cách trạm gốc đầu cuối, lên tới 6.7 μs/km Để tính toán cho không chắn để tránh nhiễu với khung phụ mà không sử dụng cho truy cập ngẫu nhiên, khoảng thời gian bảo vệ sử dụng, nghĩa độ dài preamble thực tế ngắn 1ms Hình 5.5 minh hoạ độ dài preamble khoảng thời gian bảo vệ Với độ dài preamble LTE xấp xỉ 0.9 ms, 0.1 ms thời gian bảo vệ cho phép kích thước cell lên đến 15 km Ở cell lớn hơn, không chắn định thời lớn khoảng thời gian bảo vệ bản, khoảng thời gian bảo vệ bổ sung tạo cách không xếp (scheduling) truyền dẫn đường lên khung phụ theo sau tài nguyên truy cập ngẫu nhiên hoàn Các chuỗi Zadoff-Chu sử dụng cho việc tạo tín hiệu tham khảo mô tả chương 4, mô tả cấu trúc chuỗi Từ chuỗi Zadoff-Chu gốc X (u ) (k), chuỗi dịch tuần hoàn m-1 tạo cách dịch tuần hoàn [Mzc/m], với MZC độ dài chuỗi Zadoff-Chu gốc Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 81 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng Hình 3.5 Định thời Preamble eNodeB cho người sử dụng truy cập ngẫu nhiên khác Hình 3.6 Việc phát preamble truy cập ngẫu nhiên Chuỗi ZC dịch tuần hoàn sở hữu nhiều thuộc tính hấp dẫn Biên độ chuỗi không đổi, điều đảm bảo việc sử dụng khuếch đại công suất hiệu trì thuộc tính PAR thấp đường lên đơn sóng mang Các chuỗi có tự tương quan tuần hoàn lý tưởng (auto-correlation), điều quan trọng cho việc thu đánh giá định thời xác eNodeB Cuối cùng, tương quan chéo preamble khác dựa dịch chuyển tuần hoàn [N/m] sử dụng phát preamble lớn thời gian truyền lớn cộng với trễ truyền lớn kênh Vì vậy, nhờ thuộc tính tương quan chéo lý tưởng, mà nhiễu bên cell nhiều thử nghiệm truy cập ngẫu nhiên sử dụng preamble lấy từ chuỗi gốc Zadoff-Chu giống 3.2.2 Bước 2: Đáp ứng truy cập ngẫu nhiên Trong đáp ứng cho thử nghiệm truy cập ngẫu nhiên phát hiện, mạng phát thông điệp DL-SCH, bước thứ hai thủ tục truy cập ngẫu nhiên, bao gồm: Chỉ số (index) chuỗi preamle truy cập ngẫu nhiên mà mạng tìm thấy nhờ việc đáp ứng có hiệu lực Điều chỉnh định thời tính toán đầu thu preamle truy cập ngẫu nhiên Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 82 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng Một chấp hận hoạch định, nguồn tài nguyên mà đầu cuối sử dụng cho việc truyền dẫn thông điệp bước thứ ba Một nhận dạng tạm thời sử dụng thông tin liên lạc khác đầu cuối mạng Trong trường hợp mạng phát có nhiều thử nghiệm truy cập ngẫu nhiên (từ đầu cuối khác nhau), thông điệp đáp ứng riêng biệt nhiều đầu cuối di động kết hợp truyền dẫn Do đó, thông điệp đáp ứng xếp DL-SCH biểu thị kênh điều khiển L1/L2 cách sử dụng nhận dạng dành riêng cho đáp ứng truy cập ngẫu nhiên Tất đầu cuối phát preamble giám sát kênh điều khiển L1/L2 để đáp ứng truy cập ngẫu nhiên Trong đặc tính kỹ thuật, định thời thông điệp đáp ứng không cố định - để đáp ứng cho nhiều truy cập đồng thời cách đầy đủ Nó vài độ linh hoạt thực thi trạm gốc Khi đầu cuối thực truy cập ngẫu nhiên nguồn tài nguyên giống sử dụng preamble khác nhau, xung đột xuất từ báo hiệu đường xuống đưa đến đầu cuối thông tin có liên quan Tuy nhiên, có khả chắn tranh chấp, nhiều đầu cuối sử dụng preamble truy cập ngẫu nhiên thời điểm Trong trường hợp này, nhiều đầu cuối phản ứng lại thông điệp đáp ứng giống tranh chấp xuất Việc giải tranh chấp phần bước thảo luận bên Tranh chấp nguyên nhân hybrid ARQ không sử dụng cho truyền dẫn đáp ứng truy cập ngẫu nhiên Khi đầu cuối thu đáp ứng truy cập ngẫu nhiên dự định cho đầu cuối khác bị sai định thời đường lên Nếu hybrid ARQ sử dụng, định thời ACK/NAK cho đầu cuối không gây nhiễu loạn báo hiệu điều khiển đường lên từ người sử dụng khác Trong lúc thu nhận đáp ứng truy cập ngẫu nhiên bước hai, đầu cuối điều chỉnh định thời truyền dẫn đường lên tiếp tục đến bước thứ ba 3.2.3 Bước 3: Nhận dạng đầu cuối Sau bước thứ hai, đường lên đầu cuối đồng thời gian Tuy nhiên, trước liệu người dùng phát đến/từ đầu cuối, nhận dạng cell (C-RNTI) phải ấn định đến đầu cuối Phụ thuộc vào trạng thái đầu cuối, cần đến việc trao đổi thông điệp bổ sung Trong bước thứ ba, đầu cuối phát thông điệp cần thiết đến mạng sử dụng nguồn tài nguyên ấn định đáp ứng truy cập ngẫu nhiên bước hai Việc truyền thông điệp đường lên với cách giống liệu Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 83 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng đường lên hoạch định thay gắn với preamble bước thứ có lợi nhiều nguyên nhân Đầu tiên lượng thông tin phát vắng mặt đồng đường lên nên giảm thiểu nhu cầu cho khoảng thời gian bảo vệ lớn để tạo truyền dẫn liên quan đến chi phí Thứ hai, việc sử dụng sơ đồ phát đường lên thông thường cho truyền dẫn thông điệp cho phép điều chỉnh đến sơ đồ điều chế kích thước cho phép (grant size), chẳng hạn, điều kiện vô tuyến khác Cuối cùng, cho phép sử dụng hybrid ARQ với kết hợp mềm cho thông điệp đường lên Một khía cạnh quan trọng sau cùng, viễn cảnh giới hạn vùng phủ sóng, cho phép sử dụng nhiều truyền lại để tập hợp đủ lượng cho báo hiệu đường lên để đảm bảo khả đủ lớn truyền dẫn thành công Chú ý truyền lại RLC không sử dụng cho báo hiệu RRC đường lên bước ba 3.2.4 Bước 4: Giải tranh chấp Bước cuối thủ tục truy cập ngẫu nhiên bao gồm thông điệp đường xuống cho việc giải tranh chấp Chú ý từ bước thứ hai, nhiều đầu cuối thực thử truy cập ngẫu nhiên đồng thời sử dụng chuỗi preamble giống bước nghe thông điệp đáp ứng giống bước thứ hai có nhận dạng tạm thời giống Vì vậy, bước thứ tư, đầu cuối nhận thông điệp đường xuống so sánh nhận dạng thông điệp với nhận dạng mà chúng phát bước thứ Chỉ đầu cuối có trùng nhận dạng nhận bước nhận dạng phát phần bước thứ ba thiết lập thủ tục truy cập ngẫu nhiên thành công Nếu đầu cuối chưa ấn định C-RNTI, nhận dạng tạm thời từ bước thứ hai đề bạt đến C-RNTI; không đầu cuối giữ C-RNTI mà vừa ấn định Thông điệp giải tranh chấp phát DL-SCH, sử dụng nhận dạng tạm thời từ bước thứ hai cho việc định vị thiết bị đầu cuối kênh điều khiển L1/L2 Kể từ đồng đường lên thiết lập, hybrid ARQ ứng dụng cho báo hiệu đường xuống bước Các đầu cuối có phù hợp nhận dạng mà chúng phát bước thứ ba thông điệp nhận bước thứ tư phát báo nhận hybrid ARQ đường lên Các đầu cuối không tìm phù hợp nhận dạng nhận bước nhận dạng tương ứng phát phần bước thứ xem thất bại thủ tục truy cập ngẫu nhiên cần khởi động lại thủ tục truy cập ngẫu nhiên từ bước Hiển nhiên, phản hồi hybrid ARQ phát từ đầu cuối Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 84 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng 3.3 Tìm gọi Paging sử dụng cho thiết lập kết nối khởi tạo mạng Một giao thức paging hiệu cho phép đầu cuối ngủ mà không cần xử lý máy thu hầu hết thời gian thức dậy khoảng thời gian xác định trước để giám sát thông tin paging từ mạng Trong WCDMA, kênh thị paging riêng rẽ giám sát khoảng thời gian xác định trước, sử dụng để thị đến đầu cuối thông tin paging phát Vì thị paging ngắn cách đáng kể so với khoảng thời gian thông tin paging, điều làm tối thiểu thời gian đầu cuối đánh thức Trong LTE, không sử dụng kênh thị paging riêng rẽ khả tiết kiệm công suất nhỏ khoảng thời gian ngắn báo hiệu điều khiển, tối đa ba ký tự OFDM mô tả chương Thay vào đó, chế giống truyền dẫn liệu đường xuống DL-SCH sử dụng đầu cuối di động giám sát báo hiệu điều khiển L1/L2 cho việc ấn định kế hoạch đường xuống Một chu trình DRX định nghĩa, cho phép đầu cuối nghỉ ngơi hầu hết thời gian thức dậy để giám sát báo hiệu điều khiển L1/L2 Nếu đầu phát nhóm nhận dạng sử dụng cho paging thức dậy, xử lý thông điệp paging tương ứng phát đường xuống Thông điệp paging bao gồm nhận dạng đầu cuối tìm gọi đầu cuối không tìm thấy nhận dạng loại bỏ thông tin nhận nghỉ ngơi theo chu trình DRX Hiển nhiên, định thời đường lên không nhận biết suốt chu trình DRX, báo hiệu ACK/NAK xãy hybrid ARQ với kết hợp mềm sử dụng cho thông điệp paging Chu trình DRX cho paging minh hoạ hình 5.8 Hình 5.8 Việc nhận không liên tục (DRX) cho paging Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 85 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng PHẦN C KẾT LUẬN Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 86 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng Với mục tiêu tìm hiểu việc ứng dụng mạng truy cập vô tuyến băng rộng LTE sau phân tích, đánh giá, thực đề tài em rút số kết luận sau - Trong công nghệ truy cập không dây phát triển, LTE bật lên công nghệ băng rộng đầy hứa hẹn hỗ trợ đa dạng dịch vụ thời gian thực Voip, Iptv - Công nghệ OFDM với tính trội khả chống nhiễu, khả sử dụng phổ cao, cho phép truyền tin với tốc độ cao - Với ưu điểm trội trình bày, LTE song song tồn với mạng 3G việc triển khai LTE Việt Nam đáp ứng đòi hỏi ngày lớn nhu cầu truy nhập băng rộng, đặc biệt khu vực nông thôn, miền núi khu đô thị Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 87 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 2G Second Generation Thế hệ thứ hai 3G Third Generation Thế hệ thứ ba 3GPP 3rd Generation Partnership Project Đề án đối tác hệ thứ ba 3GPP2 3rd Generation Partnership Project Đề án đối tác hệ thứ ba –2 AAS Adaptive Antenna System Hệ thống anten thích ứng ACLR Adjacent Channel Leakage Ratio Tỷ số rò kênh lân cận ACK Acknowledgements Công nhận AGW Access Gateway Cổng truy nhập AM Acknowledged Mode Chế độ công nhận AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa điều chế thích ứng AMR Adaptive Multi Rate Đa tốc độ thích ứng ARQ Automatic Repeat-reQuest Yêu cầu phát lại tự động AWGN Additive Gaussian Noise Tạp âm Gauss trắng cộng BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BES Best Effort Service Dịch vụ nỗ lực BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit BLER Block Error Rate Tỷ số lỗi khối Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 88 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng BM-SC Broadcast/Multicast Service Center Trung tâm dịch vụ quảng bá/ đa phương BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa chuyển pha hai trạng thái BS Base Station Trạm góc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc CAZAC Constant Amplitude Zero AutoCorrelation Tự tương quan bang không biên độ không đổi CC Convolutional Code Mã xoắn CDMA Code Division Multiple Access Đa phân chia truy cập theo mã CN Core Network Mạng lõi CP Cyclic Prefix Tiền tố chu trình CPC Continuous Packet Connectivity Kết nối gói lien tục CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra vòng dư CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh CTC Convolutional Turbo code Mã hóa turbo xoắn DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng DCH Dedicated Channel Kênh riêng DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi fourier rời rạc DFTS-OFDM DFT- Sread OFDM OFDM trải phổ DL Downlink Đường xuống Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 89 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh số lieu vật lý riêng DRX Discontinuous Reception Thu không lien tục DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống DTX Discontinuous Transmission Phát không lien tục DUSP Switching point from downlink to uplink Điểm chuyển mạch từ đường xuống sang đường lên E-AGCH Enhanced Absolute Grant Channel Kênh cho phép tuyệt đối tăng cường E-DCH Enhanced Dedicated Channel Kênh riêng tăng cường E-DPCCH Enhanced Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng tăng cường E-DPDCH Enhanced Dedicated Data Channel Kênh số lieu riêng tăng cường eNodeB E-UTRAN Node B Nút B E-UTRAN EPC Evolved Packet Core Lõi gói phát triển E-RGCH Enhanced Relative Grant Channel Kênh cho phép tương đối tăng cường E-UTRA Evolved UTRA Truy cập vô tuyến mặt đất UMTS phát triển ErtPS Extended Real Time Packet Service Dịch vụ gói thời gian thực gói mở rộng Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 90 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Giáo trình Lộ trình phát triển thông tin di động 3G lên 4G”, Nhà xuất Thông tin Truyền thông, 2008 [2] Jim Zyren , “Overview of the 3GPP Long Term Evolution Physical Layer”, freescale semiconductor, 2007 [3] Harri Holma and Antti Toskala, “LTE for UMTS: OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access”, John Wiley & Sons, Ltd, 2009 [4] Hyung G.Myung, “Single Carrier Orthogonal Multiple Access Technique for Broadband Wireless Communications”, Bell & Howell Information and Learning, January 2007 Một số trang web [1] http://vntelecom.org/diendan/forum.php [2] http://www.wikipedia.org Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 91 [...]... Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 21 Tìm hiểu về công nghệ LTE trọng mạng băng rộng Ngay sau khi có được giấy phép này, VNPT đã khẩn trương tiến hành thực hiện dự án thử nghiệm cung cấp dịch vụ vô tuyến băng rộng công nghệ LTE Chỉ sau 39 ngày nỗ lực triển khai với sự ủng hộ của các cơ quan quản lí Nhà nước, vào ngày 10/10 vừa qua, trạm BTS LTE đầu tiên đã được lắp đặt Đây không chỉ là trạm BTS công nghệ LTE đầu tiên ở... tuyến băng rộng công nghệ LTE của VNPT-VDC sẽ phủ sóng toàn bộ khu vực Hà Nội trước ngày 26/10, ngày khai mạc hội nghị thượng đỉnh về Thương mại và Đầu tư ASEAN (ASEAN BIS)2010 Hình 2.5 Bộ thu phát sóng Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 22 Tìm hiểu về công nghệ LTE trọng mạng băng rộng Hình 2.6 Hệ thống mạng lõi 1.2 Cấu trúc mạng Như đã đề cập, LTE. .. 17 Tìm hiểu về công nghệ LTE trọng mạng băng rộng Yêu cầu về độ linh hoạt phổ đòi hỏi LTE phải có khả năng mở rộng trong miền tần số và có thể hoạt động trong nhiều băng tần khác nhau Yêu cầu về độ linh hoạt trong tài liệu tham khảo được liệt kê thành danh sách các phân bố phổ của LTE (1.25, 1.6, 2.5, 5, 10, 15 và 20 Mhz) Ngoài ra, LTE còn có khả năng hoạt động theo cặp phổ cũng như là đơn lẻ LTE. .. 23 Tìm hiểu về công nghệ LTE trọng mạng băng rộng Hình 2.7 cho thấy các thành phần chính của một mạng lõi và mạng truy nhập vô tuyến LTE So sánh với UMTS, mạng vô tuyến ít phức tạp hơn Mục đích chính của LTE là tối thiểu hóa số Node Vì vậy, người ta đã quyết định rằng các RNC nên được gỡ bỏ, và chức năng của chúng đã được chuyển một phần sang các trạm cơ sở và một phần sang nút Gateway của mạng. .. 15 Tìm hiểu về công nghệ LTE trọng mạng băng rộng Yêu cầu về việc cùng tồn tại và có thể làm việc với nhau cũng xác định việc chuyển đổi lưu lượng multicast từ phương pháp trong LTE thành phương pháp unicast trong cả GSM hoặc WCDMA, mặc dù không có số lượng cho trước Bảng 2.4 Yêu cầu về thời gian gián đoạn, LTE- GSM và LTEWCDMA Độ linh hoạt phổ và việc triển khai Nền tảng cho những yêu cầu về độ... Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 30 Tìm hiểu về công nghệ LTE trọng mạng băng rộng 1.2.5 Cấu trúc chuyển vùng Roaming Hình 2.11 Cấu trúc chuyển vùng truy cập với P-GW trong mạng nhà Một mạng hoạt động trong một quốc gia được gọi là mạng di động mặt đất công cộng PLMN (Public Land Mobile Network) Chuyển vùng, nơi người dùng được cho phép kết nối đến các PLMN khác, là một điểm nổi bật của mạng di động, và LTE/ SAE cũng không.. .Tìm hiểu về công nghệ LTE trọng mạng băng rộng Mạng Telstra của Úc gần đây cũng đã xác nhận phát triển theo hướng LTE Hãng TeliaSonera, nhà cung cấp lớn nhất cho thị trường Bắc Âu và vùng Baltic cũng cam kết sẽ sử dụng công nghệ LTE cho các thị trường của mình Ngày 11/6/2008, theo Financial Times, cổ phiếu của Nortel,... của LTE Lớp 1 2 3 4 5 Tốc độ DL 10 50 100 150 300 đỉnh UL 5 25 50 50 75 Mbps Dung l ợng cho các chức năng lớp vật lý Băng thông RF 20MHz Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 20 Tìm hiểu về công nghệ LTE trọng mạng băng rộng Điều chế DL QPSK, 16QAM, 64QAM UL QPSK, 16QAM QPSK, 16QAM, 64QAM Bảng 2.6 : Tốc độ đỉnh của LTE theo lớp 1.1.5 Dịch vụ của LTE. .. eNodeB kết nối với nhau thông qua các đường giao tiếp X2, và kết nối với EPC bằng đường giao tiếp S1 Mạng truy cập của LTE, E-UTRAN, đơn giản bao gồm một mạng lưới các eNodeB Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 27 Tìm hiểu về công nghệ LTE trọng mạng băng rộng như hình 2.7 Các trạm cơ sở giờ đây còn chịu trách nhiệm thực hiện các cuộc chuyển giao cho... chuyển giữa mạng lõi và trạm cơ sở Nhưng LTE thì ngay lúc bắt đầu đã hoàn toàn dựa trên vận chuyển IP trên mạng vô tuyến Các trạm cơ sở được trang bị những cổng Ethernet 100 Mbit/s hoặc 1Gbit/s quen thuộc trong thế giới PC, hoặc các cổng cáp quang Gigabit Ethernet Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 28 Tìm hiểu về công nghệ LTE trọng mạng băng rộng ... Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 8 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng CHƯƠNG I- GIỚI THIỆU HỆ THỐNG 4G LTE 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE 1.1.1 Giới thiệu công nghệ LTE LTE hệ thứ tư tương lai... 4 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng PHẦN B.NỘI DUNG Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 5 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng. .. Đào Sĩ Tuân MSSV: 10374981 23 Tìm hiểu công nghệ LTE trọng mạng băng rộng Hình 2.7 cho thấy thành phần mạng lõi mạng truy nhập vô tuyến LTE So sánh với UMTS, mạng vô tuyến phức tạp Mục đích LTE tối thiểu hóa số