Thông tin di động ngày nay đã trở thành một ngành công nghiệp phát triển vô cùng nhanh chóng. Mặc dù các hệ thống thông tin di động thế hệ 3G hay 3.5G vẫn đang phát triển không ngừng nhưng những nhà khai thác viễn thông trên thế giới đã tiến hành triển khai một chuẩn di động thế hệ mới đó là hệ động thông tin di động thế hệ thứ tư. Xuất phát từ vấn đề trên em đã lựa chọn đề tài tốt nghiệp của mình là: “Nghiên cứu công nghệ LTE – Advanced trong thông tin di động”. Mục tiêu cơ bản của đồ án là nêu ra những hoạt động cơ bản của hệ thống LTEAdvanced, tìm hiểu những công nghệ mới, những cải tiến về chất lượng dịch vụ để đảm bảo đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người dùng đối với mạng di động. Đề tài của em bao gồm 3 chương : • Chương 1 : Tổng quan thông tin di động hiện nay • Chương 2 : Thông tin di đông thế hệ 4G • Chương 3 : Công nghệ LTE – Advanced trong thông tin di động.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI o0o THỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÌM HIỂU THÔNG TIN DI ĐỘNGTHẾ HỆ 4GLTE ADVANCED Họ và tên: Lớp: Khóa: Khoa, Trung tâm: Giáo viên hướng dẫn: TẠ VĂN MINH LT CĐ-ĐH ĐT1 09 Điện tư ĐINH THỊ KIM PHƯỢNG Hà nội – 2015 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Thông tin di động ngày trở thành ngành công nghiệp phát triển vô nhanh chóng Mặc dù các hệ thống thông tin di động hệ 3G hay 3.5G vẫn phát triển không ngừng nhà khai thác viễn thông giới tiến hành triển khai chuẩn di động hệ mới đó là hệ động thông tin di động hệ thứ tư Xuất phát từ vấn đề em lựa chọn đề tài tốt nghiệp là: “Nghiên cứu công nghệ LTE – Advanced thông tin di động” Mục tiêu đồ án là nêu hoạt động hệ thống LTE-Advanced, tìm hiểu công nghệ mới, cải tiến chất lượng dịch vụ để đảm bảo đáp ứng yêu cầu ngày càng cao người dùng đối với mạng di động Đề tài em bao gồm chương : • Chương : Tổng quan thông tin di động • Chương : Thông tin di đông hệ 4G • Chương : Công nghệ LTE – Advanced thông tin di động Tuy nhiên LTE – Advanced là công nghệ mới, hoàn thiện giới hạn kiến thức và thời gian nên đồ án khó tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến thầy cô CHƯƠNG I: TỔNG QUAN THÔNG TIN DI ĐỘNG HIỆN NAY Lịch sư xu phát triển thông tin di động 1.1 Toàn cảnh hệ thống thông tin di động Thông tin di động không ngừng phát triển và ngày càng đòi hỏi các kĩ thuật tiên tiến và công nghệ cao Ý tưởng liên lạc tức thời mà không quan tâm đến khoảng cách là giấc mơ lâu đời loài người và giấc mơ đó ngày càng trở thành thực nhờ trợ giúp kĩ thuật và công nghệ Việc sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông tin diễn lần vào cuối kỉ 19 Kể từ đó nó trở thành công nghệ ứng dụng rộng rãi thông tin quân đội và sau này là thông tin vô tuyến công cộng Sau nhiều năm phát triển thông tin di động trải qua nhiều giai đoạn phát triển quan trọng Từ hệ thống thông tin di động tương tự hệ thứ đến hệ thống thông tin di động hệ thứ hai, hệ thống thông tin băng rộng hệ thứ ba triển khai phạm vi toàn cầu và hệ thống thông tin động đa phương tiện hệ thứ tư nghiên cứu số nước Dịch vụ chủ yếu hệ thống thông tin di động hệ thứ và thứ hai là thoại dịch vụ hệ thứ ba và thứ tư phát triển dịch vụ liệu và đa phương tiện Các hệ thống thông tin di động tế bào số giai đoạn hệ 2,5G và 3G,3,5G Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng các dịch vụ thông tin di động nên từ đầu năm 90 người ta tiến hành nghiên cứu hệ thống thông tin di động hệ thứ Liên hiệp viễn thông quốc tế phận vô tuyến (ITU-R) thực tiêu chuẩn hóa cho hệ thống thông tin di động toàn cầu ITM-2000 Ở Châu Âu, viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) thực tiêu chuẩn hóa phiên hệ thống này với tên gọi là UMTS (Universal Mobile Telecommunication System: Hệ thống viễn thông di động toàn cầu ) Hệ thống mới này làm việc dải tần 2GHz và cung cấp nhiều loại dịch vụ bao gồm từ các dịch vụ thoại, số liệu tốc độ thấp có đến các dịch vụ số liệu tốc độ cao, video và truyền Tốc độ cực đại người sử dụng có thể lên tới 2Mpbs Tốc độ cực đại này có các ô pico nhà, các dịch vụ với tốc độ 14,4Kbps đảm bảo cho thông tin di động thông thường các ô macro Người ta nghiên cứu các hệ thống thông tin di động hệ thứ tư có tốc độ cho người sử dụng khoảng 2Gpbs Ở hệ thống di động băng rộng (MBS) các sóng mang sử dụng các bước sóng mm, độ rộng băng tần 64MHz và dự kiến nâng tốc độ người sử dụng đến STM-1 Hiện nay, các quốc gia giới hầu hết các nước triển khai hệ thống di động 3G Theo thống kê hai hãng Informa Telecom & Media và WCIS and 3G America, có 181 hãng cung cấp dịch vụ 77 quốc gia đưa vào khai thác dịch vụ các mạng di động hệ Với hệ thống di động 3.5G (HSDPA) có đến 135 hãng cung cấp dịch vụ 63 quốc gia cung cấp các dịch vụ hệ thống di động 3.5G Hệ thống tiền 4G (Pre-4G) là WiMax triển khai và đưa vào khai thác dịch vụ số thành phố London, New York vào quý năm 2007 Ở nước ta, với phát triển mạnh mẽ thông tin liên lạc nói chung năm gần thông tin di động đời tất yếu khách quan nhằm đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin thời kì đổi mới đất nước Vào thời kì ban đầu, xuất số mạng thông tin di động mạng nhắn tin ABC, mạng nhắn tin toàn quốc… có tính chất thử nghiệm cho công nghệ thông tin di động Việt Nam Sau đó vào tháng năm 1993, mạng điện thoại di động Mobiphone sử dụng kĩ thuật số GSM triển khai và thức đưa vào hoạt động Việt Nam với các thiết bị hãng ALCATEL Tháng năm 1996, mạng Vinaphone đời và tồn song song với mạng VMS Năm 2003, mạng Sphone sử dụng công nghệ CDMA hãng Sai Gon Postel đưa vào khai thác Đến năm 2004, mạng GSM Viettel thức vào hoạt động Và gần đây, EVN Telecom đưa vào khai thác mạng di động hệ thứ ba Trong hai năm gần đây, số thuê bao các mạng này tăng nhanh 1.2 Lộ trình phát triển thông tin di động Thời kì đầu, mới triển khai, hệ thống di động hệ thứ mới cung cấp cho người sử dụng dịch vụ thoại, nhu cầu truyền số liệu tăng lên đòi hỏi các nhà khai thác mạng phải nâng cấp nhiều tính mới cho mạng và cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng sở khai thác mạng có Từ đó các nhà khai thác phải triển khai các hệ thống di động 2G,2.5G để cung cấp dịch vụ truyền số liệu cao Cùng với Internet trở thành hoạt động kinh doanh ngày càng quan trọng, các hoạt động này là xây dựng các công sở vô tuyến để kết nối các cán “di động” với xí nghiệp công sở họ Ngoài tiềm to lớn đối với các công nghệ mới là cung cấp trực tiếp tin tức và các thông tin khác cho các thiết bị vô tuyến tạo các nguồn lợi nhuận mới cho nhà khai thác Do vậy, để đáp ứng các dịch vụ mới truyền thông máy tính và hình ảnh, đồng thời đảm bảo tính kinh tế hệ thống thông tin di động hệ thứ hai (GSM,PDC,IS136) bước chuyển đổi sang hệ thống thông tin di động hệ thứ ba Khi mà nhu cầu dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao tăng mạnh, mà tốc độ hệ thống 3G không đáp ứng các tổ chức viễn thông giới nghiên cứu và chuẩn hóa hệ thống di động 4G Lộ trình phát triển thông tin di động từ hệ thứ đến hệ thứ tư mô tả hình 1.1 Hình 1.1 Lộ trình phát triển thông tin di động Trong : +TACS (Total Access Communication System): Hệ thống thông tin truy nhập tổng +NMT900 (Nordic Mobile Telephone 900): Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu băng tần 900MHz +AMPS (Advanced Mobile Phone Service): Dịch vụ điện thoại di động tiên tiến +SMR (Specialized Mobile Radio): Vô tuyến di động chuyên dụng +GSM900 (Global System for Mobile): hệ thống thông tin di động toàn cầu băng tần 900MHz +GSM1800: Hệ thống GSM băng tần 1800MHz +GSM1900: Hệ thống GSM băng tần 1900MHz +IS-136 (Interim Standard-136): Tiêu chuẩn thông tin di động TDMA cải tiến AT&T đề xuất +IS-95 (CDMA): Tiêu chuẩn thông tin di động CDMA cải tiến Mỹ +GPRS (General Packet Radio System): Hệ thống vô tuyến nói chung +EDGE (Enhance Data Rates for GSM Evolution): Những tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM +cdma2000 1x: Hệ thống cdma2000 giai đoạn +WCDMA (Wideband CDMA): Hệ thống CDMA băng rộng +cdma 2000 Mx: Hệ thống cdma giai đoạn +HSPA (High Speed Packet Access): Hệ thống di động truy cập gói tốc độ cao Hệ thống HSPA chia thành công nghệ sau: - HSDPA (High Speed Downlink Packet Access): Hệ thống truy cập gói - đường xuống tốc độ cao HSUPA (High Speed Uplink Packet Access): Hệ thống truy cập gói đường - lên tốc độ cao HSODPA (High Speed OFDM Packet Access): Hệ thống truy cập gói OFDM tốc độ cao +Pre-4G: Các hệ thống tiền 4G: gồm có WiMax WiBro (Mobile WiMax) +WiMax: Wordwide Interoperability for Microwave Access +WiBro: Wireless Broadband System: Hệ thống băng rộng không dây Tổng kết hệ thông tin di động Bảng 2.1 Tổng kết hệ thông tin di động Thế hệ thông tin di động Thế hệ (1G) Thế hệ (2G) Hệ thống Dịch vụ chung Chú thích AMPS,TACS,NM T GSM, IS-136,IS95 Thoại FDMA, tương tự Chủ yếu cho thoại kết hợp với dịch vụ tin ngắn Chủ yếu vẫn là thoại, dịch vụ số liệu gói tốc độ thấp và trung bình TDMA CDMA,công nghệ số, băng hẹp (8-13kps) Thế hệ 2+ (2,5G) GPRS,EDGE,cdm a2000 1x Thế hệ (3G) Cdma 2000 1x EV DO/DV, cdma2000,WCD MA Truyền dẫn thoại và dịch vụ số liệu đa phương tiện Thế hệ 3+ (3,5G) HSDPA HSUPA HSOPA Tích hợp thoại, dịch vụ số liệu và đa phương tiện tốc độ cao Thế hệ 4(4G) 4G Truyền dẫn thoại, số liệu đa phương tiện tốc độ cao TDMA (kết hợp nhiều khe thơi gian tần số) CDMA, sử dụng phổ chồng lên phổ tần hệ thống 2G, tăng cường truyền số liệu gói Tốc độ tối đa đạt 144kbps CDMA,CDMA/TDMA, băng rộng, riêng cdma2000 1x EV sử dụng phổ chồng lên phổ hệ thống 2G Tốc độ tối đa đường xuống 2Mbps, đường lên 384kbps Phát triển từ 3G,CDMA/HS-DSCH HSDPA cho tốc độ tối đa đường xuống 14,4Mbps HSUPA có tốc độ đường lên tối đa 5.7Mbps HSOPA cho tốc độ Downlink/Uplink tối đa là 200/100Mbps OFMA tốc độ tối đa nhà la 5Gbps, 100Mbps đối tượng ngoài trời CHƯƠNG 2: THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 4G Tìm hiểu sơ lược hệ thống 4G Việc tiến đến hệ thống thông tin di động 4G đặt để giải các vấn đề vẫn tồn hệ thống 3G và để cung cấp khả đáp ứng rộng cho các dịch vụ mới, từ thoại chất lượng cao đến truyền hình độ phân giải cao các kênh vô tuyến tốc độ liệu cao Thuật ngữ 4G sử dụng với ý nghĩa rộng bao gồm các loại khác hệ thống truyên thông truy nhập vô tuyến băng rộng, không riêng hệ thống điện thoại tế bào Một các thuật ngữ dùng để miêu tả 4G đó là MAGIC – đa truyền thông di động (Mobile multimedia), mọi lúc mọi nơi (Anytime anywhere), hỗ trợ lưu động toàn cầu (Global mobility support), giải pháp vô tuyến tích hợp (Integrated wireless solution), và dịch vụ thuê bao cá nhân (Customized personal service) Hệ thống 4G không hỗ trợ các dịch vụ di động hệ sau mà hỗ trợ cho các mạng vô tuyến cố định Các yêu cầu mục tiêu thiết kế hệ thống 4G 2.1 Thông tin băng rộng Từ trước đến nay, lưu lượng mạng thông tin di động vẫn chủ yếu là lưu lượng thoại Hệ thống hệ 2G, hệ thống tế bào số cá nhân PDC (Personal Digital Cellular) giới thiệu các dịch vụ I-mode Những dịch vụ phổ biến như: truy cập Internet, thương mại điện tử, e-mail Những dịch vụ này chủ yếu là thông tin liệu dựa văn qua mạng tế bào Hệ thống IMT-2000 đề xuất dịch vụ tốc độ cao từ 64 đến 384 kbit/s, và tỷ lệ lưu lượng số liệu thoại tăng lên Tuy nhiên, phát triển mạnh các dịch vụ băng rộng ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), các hệ thống truy nhập cáp quang, các mạng LAN quan, gia đình làm tăng nhu cầu sử dụng các dịch vụ tương đồng mạng thông tin di động 2.2 Chi phí thấp Khi các dịch vụ băng rộng phát triển, các thuê bao có thể trao đổi nhiều loại thông tin với nhau, nhiên họ lại không sẵn sảng trả chi phí quá cao cho lượng thông tin trao đổi quá nhiều Vì cần phải giảm giá cước các dịch vụ xuống thấp giá cước các dịch vụ Hệ thống IMT-2000 giảm mức cước tính theo bít và đưa các mức giá tương đối thấp, hệ thống 4G đòi hỏi kênh băng thông rộng với mức giá chí thấp mức giá theo bit mà IMT-2000 đưa 2.3 Vùng phủ sóng rộng Một đặc tính thông tin di động là có mặt khắp mọi nơi mọi lúc Những khả này là tiêu chí quan trọng cho phát triển thông tin di động tương lai Khi hệ thống mới giới thiệu nói chung khó khăn việc cung cấp vùng phủ sóng rộng mạng có, và khách hàng không mua các thiết bị đầu cuối mới họ bị giới hạn vùng phủ sóng Những thiết bị có màn hình hiển thị lớn, PDAs (Personal Digital Assistans) và máy tính cá nhân với khả kết nối không dây ngày càng sử dụng phổ biến Gắn liền với thiết bị này là các dịch vụ cao cấp và thường sử dụng nhà, cần đưa các dịch vụ với vùng phủ sóng nhà tốt 2.4 Dịch vụ đa dạng dễ sư dụng Đối tượng sử dụng thông tin di động đa dạng và khác Trong tương lai, hy vọng có thể nâng cao phẩm chất và chức hệ thống để có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ, không là các dịch vụ thoại truyền thống mà truyền các thông tin liên quan đến tất năm giác quan người Và thuê bao phải dễ dàng sử dụng các dịch vụ này (dễ dàng cài đặt, dễ dàng kết nối, …) 2.5 Mục tiêu thiết kế Mục tiêu thiết kế hệ thống để đáp yêu cầu minh hoạ Hình 2.1 Coi thông tin liệu và video là dịch vụ chính, hệ thống 4G phải cung cấp tốc độ truyền dẫn cao với dung lượng lớn (cả số lượng thuê bao là lưu lượng) IMT-2000 10 tâm đến có thiết bị đầu cuối vùng phủ sóng nó hay không Những lặp không hiển thị đối với các thiết bị đầu cuối và trạm gốc Tuy nhiên, có thể xem xét các cấu trúc lặp cao cấp hơn, chẳng hạn sơ đồ đó mạng có thể 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 các thiết bị đầu cuối có thể xem xét là phương tiện hướng dẫn mạng mà đó các lặp bật lên Tuy nhiên, việc điều khiển tải truyền dẫn và lập biểu thường nằm trạm gốc và vậy, các lặp thường suốt từ khía cạnh di động Nút trung gian có thể giải mã và tái hóa số liệu thu được, ưu tiên chuyển tiếp nó đến người sử dụng phục vụ Đây thường xem là chuyển tiếp giải mã hóa và truyền tiếp Khi nút trung gian giải mã hóa và tái mã hóa khối số liệu thu tạo trễ đáng kể, lâu độ dài khung LTE 1ms Tuy nhiên, các nút chuyển tiếp không truyền tiếp các tạp âm và thích nghi tốc độ có thể thực cách riêng rẽ cho kết nối Đối với các lặp, tồn nhiều tùy chọn khác phụ thuộc vào các tính hỗ trợ mức cao, có thể phân biệt hai tầng khác nhau, dựa việc truyền tiếp thực lớp (chuyển tiếp lớp 2) hay lớp (chuyển tiếp lớp 3) Mặc dù giống nhiều điểm (trễ, không khuếch đại tạp âm), giải pháp self backhauling không yêu cầu nút, giao thức giao diện mới nào để chuẩn hóa các giải pháp tồn tái sử dụng và đó có thể ưa chuộng các kĩ thuật chức L2 chúng Hình 3.3 Chuyển tiếp LTE-Advanced 26 2.5 MCMC CDMA Song song với các giải pháp đề xuất đưa đó là MCMC CDMA (Multicode Multicarrier Code Division Multiple Access) nhằm cung cấp nhiều loại tốc độ khác truyền nhiều song mang A Hệ thống Multicarrier CDMA Hệ thống MC-CDMA xem là kết hợp nối tiếp CDMA và OFDM Sự kết hợp này có hai ưu điểm chính, thứ nó kế thừa khả làm chậm tốc độ ký tự sóng mang phụ đủ để có nhận tín hiệu gần đồng (quasisynchronous) Ưu điểm thứ hai đó là nó có thể kết hợp cách hiệu lượng tín hiệu bị phân tán miền tần số Đặc biệt trường hợp truyền dẫn tốc độ cao thu DS-CDMA có thể thấy 20 đường đáp ứng xung tức thời, kết hợp RAKE 20 đường là điều thực cho thu DS-CDMA, đó thu MC-CDMA là có thể thực nó tiêu tốn lượng tín hiệu nhận khoảng bảo vệ Bộ phát MC-CDMA trải luồng liệu ban đầu lên các sóng mang phụ khác cách sử dụng mã trải rộng miền tần số Nói cách khác, phần ký tự tương ứng với chip mã trải rộng truyền sóng mang phụ Hình 3.4 cho ta khái niệm tạo tín hiệu MC-CDMA cho người dùng Tương tự hệ thống CDMA, người dùng có thể chiếm toàn băng thông cho truyền dẫn ký tự liệu Sự phân biệt các tín hiệu người dùng khác thực miền mã Mỗi ký tự liệu chép lên các luồng phụ trước nhân nó với chip mã trải rộng, điều này cho thấy hệ thống MC-CDMA thực trải rộng theo hướng tần số và làm tăng thêm tính linh động so sánh với hệ thống CDMA Sự ánh xạ các chip theo hướng tần số cho phép nhận dạng tín hiệu có thể thực nhiều phương pháp đơn giản 27 Hình 3.4 Sự tạo tín hiệu MC-CDMA cho người dùng Sự tạo tín hiệu trải phổ đa sóng mang sử dụng OFDM cho người dung minh họa hình 3.4 Không tính tổng quá, tạo tín hiệu MC-CDMA miêu tả cho ký tự đối với người dùng, số ký tự liệu không cần ghi rõ Trong phát, ký tự liệu giá trị phức người dùng thứ k nhân với mã trải phổ : = (3.1) Có chiều dài L = = Chuối giá trị phức thu sau trải phổ : = = (3.2) Hình 3.5 Nguyên tắc tạo tín hiệu MC- CDMA Tín hiệu đường xuống (downlink): Ở tuyến xuống đồng bộ, các tín hiệu trải phổ K user cộng với trước thực phương pháp OFDM (hình 3.3) Kết xếp chồng K user với tạo tín hiệu trải phổ : (3.3) Kết này có thể viết dưới dạng ma trận 28 S=C.d (3.4) Trong đó d= (3.5) là vector gồm các ký hiệu phát K user tích cực, C là ma trận mà cột thứ k là mã trải phổ đặc trưng cho user thứ k: C= (3.6) Hình 3.6 Máy phát MC-CDMA tuyến xuống Tín hiệu MC-CDMA tuyến xuống là kết quá trình xử lý tín hiệu s khối OFDM theo phương trình (3.3) Giả sử khoảng dự phòng là đủ dài, vector thu sau thực biến đổi ngược OFDM và loại bỏ các khoảng tần số thừa xác định bởi: r = H.s + n = (3.7) đó H là ma trận LxL đặc trưng cho kênh truyền và n là vector tín hiệu nhiễu chiều dài L Vector r đưa vào phát liệu để ước lượng (bằng phương pháp cứng mềm) liệu phát Khi mô tả kỹ thuật phát đa user, vector r biểu diễn dưới dạng: r = A.s + n = (3.8) với A là ma trận hệ thống xác định bởi: A= H.C (3.9) Tín hiệu đường lên (uplink) Ở tuyến lên, tín hiệu MC-CDMA có cách trực tiếp sau xử lý chuỗi user thứ k khối OFDM Sau thực quá trình biến đổi ngược OFDM và loại bỏ các khoảng tần số thừa máy thu vector thu ứng với chuỗi phát là: +n= (3.10) 29 đó bao gồm các hệ số kênh truyền phụ ứng với user thứ k.Tuyến lên phải đồng để phương pháp OFDM đạt hiệu suất sử dụng phổ caonhất Vector r này đưa vào phát để ước lượng liệu phát bằngphương pháp cứng mềm Ma trận hệ thống A tuyến lên định nghĩabởi: A= () (3.11) B Hệ thống Multicode CDMA Hệ thống Multi-code CDMA cung cấp nhiều loại tốc độ khác cách ấn định cho người dùng tập gồm M chuỗi mã, kích thước M tập mã thay đổi theo tốc độ yêu cầu Tùy thuộc vào cách thức “ánh xạ” các bit liệu vào các chuỗi mã mà ta có các hệ thống Multi-code CDMA khác • Hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền song song Trong hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền song song người dùng cần truyền luồng liệu có tốc độ lớn tốc độ M lần hệ thống chuyển luồng liệu này thành M luồng liệu song song (sử dụng chuyển đổi nối tiếp sang song song), M luồng liệu này xem là M người dùng độc lập, luồng trải phổ (mã hóa) mã khác tập và cộng lại trước chuyển lên truyền dẫn cao tần Hình 3.7 miêu tả sơ đồ khối phát hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền song song Hình 3.7 Sơ đồ khối phát Multi-code CDMA kiểu truyền song song Bộ thu hệ thống Multi-code CDMA xem tương ứng với M thu hệ thống DS-CDMA Hình 3.8 miêu tả sơ đồ khối thu hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền song song 30 Hình 3.8 Sơ đồ khối thu Multi-code CDMA kiểu truyền song song Để giảm tự xuyên nhiễu (self-interference) mà người dùng sử dụng nhiều mã có thể gặp phải các mã người dùng nên trực giao lẫn • Hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền M-ary Trong hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền M-ary người dùng gán tập gồm M chuỗi mã Các tốc độ liệu khác người dùng hổ trợ cách thay đổi kích thước M tập chuỗi mã Người dùng truyền liệu cách chọn chuỗi mã từ tập chuỗi họ và truyền nó qua kênh chung, cách này (M ) bit liệu truyền chu kỳ ký tự liệu Quá trình tạo mã cho người dùng cho hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền M-ary tương tự quá trình tạo mã hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền song song Mỗi người dùng gán mã đặc trưng cho người dùng (n) , tập mã { (n)|1 ≤ m ≤ M} gọi là tập mã thông tin dùng chung cho tất người dùng Tập mã cho người dùng thứ k là: = { (n)|1 ≤ m ≤ M} = {(n)(n)|1 ≤ m ≤ M} (3.12) Với cách tạo mã này ánh xạ các ký tự liệu M-ary vào các chuỗi(n), giải mã (bộ lọc tương hợp) và khối định là giống cho tất người dùng Mô hình phát và thu hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền Mary miêu tả Hình 3.9: 31 Hình 3.9 Mô hình phát thu hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền M-ary Tại phát, số M chuỗi mã thông tin (n) chọn tùy thuộc vào ký tự liệu M-ary Chuỗi mã này nhân với chuỗi mã đặc trưng cho người dùng và hệ số biên độ , phép nhân hai chuỗi mã thực theo kiểu chip-nhânchip Chuỗi kết điều chế và truyền ngoài kênh truyền Tại thu, tín hiệu thu giải điều chế, nhân với chuỗi đặc trưng cho người dùng và đưa qua giải mã là băng các lọc tương hợp cho các chuỗi thông tin (n) với ≤ m ≤ M Một đơn vị định xác định chuỗi nào gởi (dò tìm cực đại) và cho ký tự liệu M-ary tương ứng • Mô hình Multi-code CDMA tổng quát 32 Hình 3.10 Mô hình Multi-code CDMA tổng quát Như ta có thể thấy các phần trước, hệ thống DS-CDMA gán cho người dùng mã trải phổ, các hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền song song và kiểu truyền M-ary gán cho người dùng tập gồm M chuỗi mã Trong các hệ thống này, phần hay toàn các chuỗi mã người dùng sử dụng để truyền tin chu kỳ ký tự liệu Mô hình Multi-code CDMA tổng quát này miêu tả hình 3.10 Ứng với mô hình Multi-code CDMA kiểu truyền song song, người dùng gán M chuỗi mã, M chuỗi mã này sử dụng đồng thời để trải rộng M luồng liệu khác có sau khối chuyển đổi nối tiếp sang song song Tuy nhiên, ứng với mô hình Multi-code CDMA kiểu truyền lựa chọn (mô hình Multi-code CDMA kiểu truyền M-ary là trường hợp đặc biệt mô hình này) tập gồm M' mã (M ≤ M ') là truyền chu kỳ ký tự, tập M' mã này tượng trưng cho “từ mã” không gian từ mã hình thành kết hợp các khả có thể có M' chuỗi mã (có tính đến các chuỗi mã trái dấu) Vì vậy, M' mã có thể hình thành nên không gian từ mã với W = từ mã khác nhau, từ mã tượng 33 trưng cho khối liệu cụ thể với H = [ = W] bit, đó () biểu thị số tổ hợp để chọn n từ m phần tử và [x] là số nguyên lớn không vượt quá x Như vậy: - Khi M = M' = 1, mô hình tổng quát tương ứng với mô hình hệ thống DS-CDMA với - tốc độ liệu là R Khi ≤ M ' ≤ M, mô hình tổng quát tương ứng với mô hình hệ thống Multi-code - CDMA kiểu truyền lựa chọn với tốc độ liệu là HR Khi M = M ' > 1, mô hình tổng quát tương ứng với mô hình hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền song song với tốc độ liệu là MR C Hệ thống MCMC CDMA • Hệ thống PMC-MC CDMA Hệ thống PMC-MC-CDMA (Parallel Multicode Multicarrier CDMA) xem là kết hợp hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền song song và hệ thống MCCDMA Khi người dùng cần truyền luồng liệu có tốc độ lớn tốc độ M lần hệ thống chuyển luồng liệu này thành M luồng liệu con, luồng liệu xem là người dùng riêng biệt Mỗi luồng liệu đưa qua mã hóa kênh truyền, trộn và nhân với mã trải rộng có chiều dài L Mỗi luồng liệu sau đó điều chế đa sóng mang và phát ngoài kênh truyền Hình 3.11 Sự tạo tín hiệu rời rạc PMC-MC-CDMA Hình 3.11 miêu tả tạo tín hiệu rời rạc cho hệ thống PMC-MC-CDMA ứng với người dùng k Luồng liệu ký tựcủa người dùng k có tốc độ gấp lần tốc độ 34 bản, tốc độ luồng liệu ký tự này là / với là khoảng thời gian ký tự tốc độ Để đơn giản phân tích các phần không xét đến các mã hóa kênh và các trộn, ta có sơ đồ rút gọn tạo tín hiệu rời rạc PMC-MCCDMA cho người dùng k Hình 3.12 Trong khoảng thời gian có ký tự liệu người dùng k truyền, không tính tổng quát tạo tín hiệu PMC-MC-CDMA mô tả cho ký tự liệu người dùng tích cực k , ký tự liệu người dùng k biểu diễn dưới dạng vector cột: = (3.13) Hình 3.12 Sơ đồ rút gọn cho tạo tín hiệu rời rạc PMC-MC-CDMA Ta có thể thấy khác tạo tín hiệu PMC-MCCDMA và MCCDMA nằm trải phổ Trong hệ thống PMC-MC-CDMA, trải phổ tạo mã trải rộng Bộ trải phổ nhân vector ký tự liệu với ma trận mã trải rộng người dùng k = (3.14) đó (m =1,…,) là vector cột có chiều dài L = biểu diễn mã trải rộng tập mã trải rộng người dùng thứ k Bộ trải phổ có dạng : = • (3.15) Hệ thống MMC-MC-CDMA Hệ thống MMC-MC-CDMA (M-ary Multicode MC-CDMA) là kết hợp nối tiếp hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền M-ary và hệ thống MC-CDMA Trong hệ thống này người dùng có mã (chiều dài L) đặc trưng cho người dùng và tập mã { (n)|1≤ m ≤ M } chung cho tất người dùng (chiều dài mã tập mã chung là N) [6] 35 Hình 3.13 Sự tạo tín hiệu rời rạc MMC-MC-CDMA Hình 3.13 miêu tả tạo tín hiệu MMC-MC-CDMA rời rạc cho người dùng k sử dụng điều chế BPSK Khi người dùng k có tốc độ liệu gấp () lần tốc độ liệu (1/) khoảng thời gian khối chọn lọc “ánh xạ” ký tự M-ary tương ứng với () bit thông tin vào sốmã tập mã chung, tập mã này gọi là tập mã thông tin cho người dùng k Chiều dài N chuỗi mã tập mã chung là cố định với các giá trị khác , thay đổi tốc độ ký tự liệu không làm thay đổi chiều dài N chuỗi mã hay tốc độ luồng bit vào trải phổ (N/) nó làm thay đổi kích thước tập mã thông tin Không tính tổng quát ta khảo sát khoảng thời gian cho người dùng tích cực k, giả sử ký tự M-ary dk tương ứng với () bit thôngtin khoảng thời gian này ánh xạ vào mã (n), N bit mã (n) sau đó qua trải phổ Với bit (bit thứ n mã ; n =1, 2, ,N) vào trải phổ ngỏ trải phổ ta chuỗi có chiều dài L = (3.16) Chuỗi L giá trị phức nối tiếp qua chuyển đổi S/P để chuyển thành L giá trị song song vào khối OFDM Ngỏ khối OFDM đưa qua khối D/A, chuyển lên tần số sóng mang cao tần và phát ngoài kênh truyền 36 Khảo sát tình hình triển khai LTE – Advanced giới Việt Nam 3.1 Tình hình triển khai LTE – Advanced giới Tháng năm 2011, nhà khai thác mạng viễn thông Nhật là NTT Docomo thực thử nghiệm các công nghệ LTE-Advanced Docomo thực thử nghiệm liên quan đến kết hợp băng tần, sử dụng kênh 20MHz cho đường xuống và kênh 20MHz cho đường lên Thêm nữa, thử nghiệm bao gồm việc sử dụng công nghệ đa anten đầu vào và đầu cho đường xuống và đường lên Thử nghiệm mô này NTT Docomo đạt kết tốc độ 1Gbps cho đường xuống với việc sử dụng ăngten trạm gốc và ăngten thiết bị di động (sử dụng thiết bị di động) và 200Mbps cho đường lên với việc sử dụng anten phát và anten thu kết hợp với kết hợp sóng mang Tháng năm 2010, Alcatel-Lucent thực thử nghiệm công nghệ truyền dẫn đa điểm phối hợp LTE-Advanced Mục đích thử nghiệm là nhằm mở rộng hiệu phổ tần biên ô Tín hiệu đường lên từ ngưuời sử dụng nhận nhiều ô Sự kết hợp quán các tín hiệu đường lên tập trung đơn vị trung tâm, gọi là Nút B phát triển LTE xử lí trung tâm Thông tin các trạm trao đổi thông qua giao diện X2 3.2 Khả triển khai LTE – Advanced Việt Nam Nền tảng cho phát triển các hệ thống 2G/3G lên 4G đó là phát triển các mạng lõi hệ thống thông tin di động các nhà khai thác mạng Việt Nam Hầu hết các nhà khai thác mạng lớn Việt Nam VinaPhone, MobiFone, Viettel phát triển thành phần mạng lõi trở thành mạng hoàn toàn dùng IP Hiện giao thức IP sử dụng đến tận trạm phát sóng, Node B cấu hình hoàn toàn IP (all IPnetwork) Hình 4.1 mô tả kết nối hoàn toàn IP thuộc mạng lõi hệ thống mạng di động 37 Hình 3.12 Kết nối mạng lõi cho tổng đài MSS/TSS mạng VinaPhone Tuy nhiên để các mạng di động Việt Nam phát triển lên 4G, đặc biệt là LTE-Advanced cần phải có chặng đường thay đổi và phát triển dài Hiện có hai đường phát triển lên hệ thống di động 4G, thứ đó là phát triển hệ thống thông tin di động 3G/HSPA+ lên mạng LTE phát hành và 9, với tư cách là hệ thống tiệm cận 4G có phát triển lớn tốc độ liệu cao Mạng LTE hứa hẹn mở hội tăng lưu lượng thông qua các ứng dụng di động mới.Theo kỳ vọng LTE đạt tốc độ trung bình từ 50-100Mb/s Đây là gia tăng đáng kể so với các hệ thống 2G/3G và xa là giúp tăng cường dung lượng truyền tải với giá thành thấp từ đó tăng hiệu truyền tải Hướng phát triển thứ hai đó là tiến thẳng lên hệ thống 4G LTE-Advanced bỏ qua quá trình phát triển lên LTE phát hành và với thay đổi đáng kể thiết bị lẫn công nghệ Kết luận chương 3: Qua công nghệ sử dụng các yêu cầu then chốt đạt nêu chương 3, ta nhận thấy LTE – Advanced thức là chuẩn hệ thống thông tin di động hệ thứ tư Với khả truyền tải cao sử dụng băng tần lớn nó 38 đáp ứng phần nào nhu cầu người các ứng dụng thông tin di động Việc áp dụng công nghệ LTE – Advanced là tất yếu và cấp bách các nhà khai thác viễn thông 39 KẾT LUẬN Công nghệ LTE – Advanced là công nghệ khá mới, và triển khai toàn giới Tuy nhiên, với khả truyền tải tốc độ cao sử dụng băng tần hiệu quả, với yêu cầu ngày càng tăng chất lượng và đa dạng dịch vụ ngày càng trở nên rõ ràng nhằm cung cấp dịch vụ tốt nhất, thuận tiện cho khách hàng Nhu cầu sử dụng các dịch vụ truy cập Internet tốc độ cao dành cho các thiết bị di động ngày càng phát triển Vì nghiên cứu LTE – Advanced là đòi hỏi thiết yếu, là sở cho việc triển khai thực tế Ở Việt Nam với phát triển nhanh chóng và nhu cầu truyền tải tốc độ cao hệ thống thông tin di động, việc nắm bắt công nghệ LTE – Advanced là cần thiết, nó đóng vai trò định cho bước phát triển các nhà mạng Việt Nam 40 [...]... truy nhập các dịch vụ thông tin từ bên trong một chiếc xe đang chuyển động Những thông tin này sẽ được cung cấp một cách hợp lý phụ thuộc vào thời gian địa điểm và tính chất người sử dụng Bao gồm: + Dịch vụ thông tin định vị: định vị, chỉ dẫn tuyến đường, thông tin giao thông + Dịch vụ thông tin xe cộ: thông tin xe, thông tin điều chỉnh động cơ… + Dịch vụ giải trí: radio, chương trình truyền... trên công nghệ IP Chính vì vậy, kết nối liên mạng và chuyển giao giữa các hệ thống truy nhập là một yêu cầu cần thiết ngoài yêu cầu về khả năng chuyển giao và roaming nội bộ và giữa hai mạng thông tin di động với nhau 4 Công nghệ cho 4G Tiếp theo mạng thông tin di động (TTDĐ) thế hệ thứ 3 (3G - 3rd Generation), Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) đang hướng tới một chuẩn cho mạng di động tế... 2-3 Mbit/s Mục tiêu thiết kế hệ thống thông tin di động là đạt tốc độ xấp xỉ 100 Mbit/s đối với môi trường ngoài trời và cỡ Gbit/s với môi trường trong nhà Sẽ không có chỗ cho mạng thông tin di động thế hệ mới nếu không có tốc độ lớn hơn ít nhất 10 lần tốc độ hiện tại của IMT-2000 Để đảm thông tin thời gian thực giữa các thiết bị đầu cuối với nhau thì hệ thống mới cần phải giảm thời gian... analysis: khối phân tích thoại + Search server: máy chủ tìm kiếm + Member DB: cơ sở dữ liệu thành viên 5.3 Hệ thống định vị 17 Hình 2.3 Hệ thống định vị Trong đó: + Monthly: phí dịch vụ hàng tháng + Location info: thông tin vị trí + Vehicle info: thông tin xe cộ + Entertainment: giải trí + Emergency info: thông tin khẩn cấp + Logistics info: thông tin hậu cần + Right hold: người giữ bản quyền + Content... phát triển WiMAX II cho hệ thống 4G, một chiến lược mà các Hãng Alcatel-Lucent, AT&T, Motorola, Nokia, Samsung, Sprint Nextel và các thành viên khác của WiMAX Forum cũng hỗ trợ tích cực 5 Các dịch vụ hệ thống di động 4G cung cấp 5.1 Dịch vụ cung cấp thông tin y tế Hình 2.1 Dịch vụ thông tin y tế Dịch vụ cung cấp thông tin y tế sẽ cung cấp cho khách hàng những thông tin chính xác và đầy đủ... của trẻ, và các dịch vụ sức khỏe khác • Bỏ phiếu bầu cử 22 CHƯƠNG III CÔNG NGHỆ LTE – ADVANCED TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1 LTE -Advanced LTE -Advanced (Long Term Evolution -Advanced) là sự tiến hóa của công nghệ LTE, công nghệ dựa trên OFDMA này được chuẩn hóa bởi 3GPP trong phiên bản (Release) 8 và 9 LTE -Advanced, dự án được nghiên cứu và chuẩn hóa bởi 3GPP vào năm 2009 với các đặc tả được... khẩn cấp: tại nạn, ốm đau bất ngờ… 5.4 Dịch vụ đặt hàng di động 18 Hình 2.4 Hệ thống đặt hàng di động Trong đó: + Inquiry purchase application: yêu cầu mua ứng dụng + Product info/Ads: thông tin sản phẩm/quảng cáo + Product/delivery charge: phí sản xuất/phân phối + Commission: hoa hồng + Application info: thông tin ứng dụng + Product info: thông tin sản phẩm + Platform provider: nhà cung cấp nền tảng... hoạt động trên cả hệ thống cũ và hệ thống mới Mặt khác, chúng ta phải tính đến khả năng roaming quốc tế, một thiết bị đầu cuối phải được hỗ trợ để hoạt động trên nhiều hệ thống nhờ sử dụng công nghệ SDR (Softwave Defined Radio) Với công nghệ này, thiết bị đầu cuối có thể hoạt động trên nhiều băng tần khác nhau của các quốc gia và khu vực khác nhau Hơn nữa, mạng thông tin di động trong tương... có thể truy nhập tới tủ lạnh của gia đình bằng thiết bị đầu cuối di động từ bên ngoài, để thấy thực phẩm nào hết thực phẩm nào vẫn còn Nhờ hình ảnh hiển thị người dùng có thể biết được hạn sử dụng của thực phẩm Người sử dụng cũng có thể tìm được các công thức của thực đơn họ sẽ nấu sử dụng các thực phẩm có sẵn trong tủ lạnh, thực phẩm nào thiếu sẽ được hiện ra trên màn hình và nếu đặt hàng... mạng điện thoại di động có thể cung cấp chính xác thông tin như vị trí của người đó - thiết bị đầu cuối luôn được kết nối internet trừ khi nó bị hỏng và luôn sẵn sàng hoạt động giải cứu một cách nhanh chóng 20 Hình 2.6 Hệ thống bảo hiểm rủi ro Trong đó : + Rescue, pramedics: cứu hộ, cứu hộ y tế + Disaster site (user): khu vực xảy ra thiên tai + Displays curent location and destination: hiển ... nhiên LTE – Advanced là công nghệ mới, hoàn thiện giới hạn kiến thức và thời gian nên đồ án khó tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến thầy cô CHƯƠNG I: TỔNG QUAN THÔNG TIN DI... Nam Sau đó vào tháng năm 1993, mạng điện thoại di động Mobiphone sử dụng kĩ thuật số GSM triển khai và thức đưa vào hoạt động Việt Nam với các thiết bị hãng ALCATEL Tháng năm 1996, mạng... rộng trước yêu cầu phải có nhiều trạm gốc và đó làm tăng chi phí mạng Để tránh vấn đề này cần phải mở rộng bán kính cell cách sử dụng phương pháp truyền dẫn vô tuyến phẩm chất cao hơn,