Tìm hiểu tổng quan về hệ thống 4G LTE và đưa ra những kĩ thuật trong hệ thống 4G LTE. Qua đó đánh giá hiệu năng hệ thống .
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Khoa Viễn Thông Báo cáo Chuyên đề Đề tài: Đánh giá hiệu năng, Các kĩ thuật hệ thống 4G LTE-Advanced GIẢNG VIÊN: TS.ĐẶNG THẾ NGỌC NHÓM SINH VIÊN: Nguyễn Văn Khoa Nguyễn Tuấn Hưng Vũ Đức Minh Nguyễn Văn Dũng Hà Nội, 2016 1|Page D12VT6 D12VT6 D12VT6 D12VT7 B12DCVT261 B12DCVT259 B12DCVT271 B12DCVT302 Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A MỤC LỤC 2|Page Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A DANH MỤC BẢNG BIỂU Hình 1.1 Quá trình phát triển thông tin di động7 Bảng 1.1 Tổng kết hệ thông tin di động8 Bảng 1.2 Bảng so sánh LTE với LTE – Advanced 11 Hình 2.1 UE ranh giới tế bào tế bào12 Hình 2.2 UE vùng phủ sóng tế bào femto pico 13 Hình 2.3 UE nằm gần CSG14 Hình 2.4 Công nghệ EICIC15 Hình 2.5 Kết hợp sóng mang với lập lịch chéo sóng mang16 Hình 2.6 Sử dụng khung gần trống ABS17 Hình 2.7 LTE Advanced CoMP - Phối hợp đa điểm 18 Hình 2.8 Cơ chế tránh nhiễu Truyền dẫn phối hợp18 Hình 2.9 Chuyển tiếp lớp 122 Hình 2.10 Chuyển tiếp lớp 223 Hình 2.11 Chuyển tiếp lớp 324 Hình 2.12 Cấu hình khung vô tuyến cho trạm chuyển tiếp 27 Hình 2.13 Cộng gộp sóng mang28 Hinh 2.14 Các sơ đồ kết hợp số liệu lớp khác 30 Hình 2.15 Sơ đồ xếp từ mã vào lớp34 Bảng 2.1 Bảng mã tiền mã hóa bit cho UL SU-MIMO với hai anten36 Hình 3.1 Định nghĩa tốc độ liệu cho hiệu suất 40 Bảng 3.1 Hiệu suất phổ đỉnh LTE41 Bảng 3.2 Môi trường thử nghiệm thông số triển khai 42 Bảng 3.3 Đặc điểm hệ thống LTE – Advanced để đánh giá 44 Bảng 3.4 Yêu cầu ITU-R cho IMT-Advanced hiệu suất phổ47 Hình 3.5 FDD hiệu suất phổ tế bào hiệu suất sử dụng phổ tế bào biên, so với yêu cầu ITU-R 49 Hình 3.6 FDD phân bố thông lượng người dùng bình thường 49 Hình 3.7 FDD phân bố SINR50 Hình 3.8 TDD hiệu suất phổ tế bào hiệu suất sử dụng phổ tế bào biên, so với yêu cầu ITU-R 50 Hình 3.9 TDD phân bố thông lượng người dùng bình thường 50 PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC 3|Page Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A STT Nội dung Ghi Mạng 3G, 4G, 4G LTE Giới thiệu chung Minh + Dũng Advanced… Trạm chuyển tiếp, Phối hợp đa điểm Hưng Điều khiển giảm can Các phần tử công nhiễu tế bào nghệ, cải tiến Sóng mang thành phần 4G LTE Advanced (CC) Khoa Các sơ đồ MIMO, mô Hiệu suất phổ đường Đánh giá hiệu Minh + Dũng lên, đường xuống … 4|Page Phụ trách Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A LỜI MỞ ĐẦU Thông tin di động ngày trở thành ngành công nghiệp phát triển vô nhanh chóng Mặc dù hệ thống thông tin di động hệ 3G hay 3.5G phát triển không ngừng nhà khai thác viễn thông giới tiến hành triển khai chuẩn di động hệ hệ động thông tin di động hệ thứ tư (4G LTE), với phiên cải tiến (4G LTE Advanced) Xuất phát từ vấn đề em lựa chọn đề tài tiểu luận là: “Đánh giá hiệu hệ thống MIMO hệ thống thông tin di động LTE – Advanced” Mục tiêu tiểu luậnlà nêu hoạt động hệ thống LTEAdvanced, tìm hiểu công nghệ mới, cải tiến chất lượng dịch vụ để đảm bảo đáp ứng yêu cầu ngày cao người dùng mạng di động Đề tài nhómcó nội dung sau: Chương 1.Giới thiệu chung Chương 2.Các phần tử công nghệ, cải tiến 4G LTE Advanced Chương 3.Đánh giá hiệu Tuy nhiên LTE – Advanced công nghệ mới, hoàn thiện giới hạn kiến thức thời gian nên đồ án khó tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn Chúng em xin trân thành cảm ơn !!! 5|Page Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Quá trình phát triển hệ thống thông tin di động Khi triển khai, hệ thống di động 1G cung cấp cho người sử dụng dịch vụ thoại, nhu cầu truyền số liệu tăng lên đòi hỏi nhà khai thác mạng phải nâng cấp nhiều tính cho mạng cung cấp dịch vụ giá trị gia tăng sở khai thác mạng có Từ nhà khai thác triển khai hệ thống di động 2G, 2.5G để cung cấp dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao Cùng với Internet, Intranet trở thành hoạt động kinh doanh ngày quan trọng, số xây dựng công sở vô tuyến để kết nối cán “di động” với xí nghiệp công sở họ Ngoài ra, tiềm to lớn công nghệ cung cấp trực tiếp tin tức thông tin khác cho thiết bị vô tuyến tạo nguồn lợi nhuận cho nhà khai thác Do vậy, để đáp ứng dịch vụ truyền thông máy tính hình ảnh, đồng thời đảm bảo tính kinh tế hệ thống di động hệ thứ hai 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 tổ chức viễn thông giới nghiên cứu chuẩn hóa hệ thống di động 4G 6|Page Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A Hình 1.1 Quá trình phát triển thông tin di động Quá trình phát triển hệ thống thông tin di động mô tả hình 1.1, đó: + TASC (Total Access Communication System): Hệ thống thông tin truy nhập tổng thể + NMT900 (Nordic Mobile Telephone 900): Hệ thống điện thoại 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 + GSM 900 (Global System for Mobile): Hệ thống thông tin di động toàn cầu băng tần 900MHz + GSM 1800: Hệ thống GSM băng tần 1800 MHz + GSM 1900: Hệ thống GSM băng tần 1900 MHz + IS-136 TDMA (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 gói chung + EDGE (Enhaned Data Rates for GSM Evolution): Những tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM + CDMA 2000 1x: Hệ thống CDMA 2000 giai đoạn + WCDMA (Wideband CDMA): Hệ thống CDMA băng rộng + CDMA 2000 Mx: Hệ thống CDMA 2000 giai đoạn [2] + HSPA (High Speed Packet Access): Hệ thống truy nhập gói tốc độ cao Hệ thống HSPA chia thành công nghệ sau: - HSDPA (High Speed Downlink Packet Access): Hệ thống truy nhập gói đường xuống tốc độ cao - HSUPA (High Speed Uplink Packet Access): Hệ thống truy nhập gói đường lên tốc độ cao - HSODPA (High Speed OFDM Packet Access): Hệ thống truy nhập gói OFDM tốc độ cao 7|Page Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A +Pre-4G: Các hệ thống tiền 4G gồm WiMax WiBro (Mobile Wimax) + WiMax: Wordwide Interoperabilily for Microwave Access + WiBro: Wiless Broadband System: Hệ thống băng rộng không dây Từ trình phát triển hệ thống thông tin di động từ đời đến ta tổng kết hệ thông tin di động qua bảng sau: Bảng 1.1 Tổng kết hệ thông tin diđộng 1.2 Hệ thống thông tin di động 4G LTE Advanced Tháng năm 2013, công ty viễn thông Hàn Quốc SK Telecom giới thiệu công nghệ mà họ mệnh danh “mạng LTE tiên tiến giới” – LTE8|Page Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A Advanced Theo SK công bố, mạng mang lại tốc độ truyền tải liệu nhanh gấp đôi so với mạng LTE thông thường điều tin vui cho người dùng thiết bị thông minh hệ Chỉ tới tháng 10 năm 2013 thôi, có tới triệu người đăng ký sử dụng dịch vụ Hàn Quốc Ở đất nước này, người dùng LTE-Advanced tải phim 800MB 43 giây Làn sóng sử dụng công nghệ lan khắp giới nhu cầu sử dụng băng thông di động ngày tăng cao Các nhà mạng phải nâng cấp liên tục để đáp ứng yêu cầu tốc độ khối lượng liệu ngày cao người dùng không đàm thoại video, xem thể thao trực tuyến mà khám bệnh trực tiếp từ xa hay mua sắm ảo… Theo dự báo Cisco System, lưu lượng băng thông di động toàn cầu tăng gấp đôi theo năm tăng trưởng theo cấp số nhân chưa có dấu hiệu ngừng lại Hiện tại, nhà mạng riết tìm kiếm thay cho công nghệ LTE đời năm 2010 Các doanh nghiệp viễn thông lớn toàn cầu AT&T (Mỹ), Telstra (Úc), NTT Docomo (Nhật) Telenor Sweden (Thuỵ Điển) cho biết họ thử nghiệm công nghệ LTE-Avanced dự kiến đưa sử dụng rộng rãi vào năm Theo dự báo ABI Research, số lượng người dùng sử dụng LTEAdvanced vào năm 2018 đạt tới 500 triệu, gấp lần số người dùng LTE Các chuyên gia công nghệ nhận định LTE cần phải cải tiến LTEAdvanced chuẩn thống trị tương lai gần Họ coi công nghệ thật 4G đáp ứng đầy đủ tiêu chí kỹ thuật mà Liên minh Viễn thông Quốc tế (International Telecommunication Union) đặt cho hệ thống mạng không dây hệ thứ LTE–Advanced (Long Term Evolution–Advanced) , tên gọi nó, thực chất nâng cấp LTE nhằm hướng đến thỏa mãn yêu cầu IMT – Advanced Việc nâng cấp thể chỗ công nghệ sử dụng LTE sử dụng LTE sử dụng LTE – Advaned (OFDMA, SC – FDMA, MIMO, AMC, Hybrid ARQ…) Tuy nhiên có số cải 9|Page Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A tiến để phát huy tối đa hiệu chúng như: MIMO tăng cường, với cấu hình cao (8x8 MIMO)… Đồng thời LTE – Advanced ứng dụng thêm nhiều kỹ thuật để nâng cao đặc tính hệ thống : Carrier Aggregation (Tổng hợp sóng mang) Multi – antenna Enhancements (Đa ăng – ten cải tiến) Relays (Trạm chuyển tiếp) Heterogeneous Network (mạng không đồng nhất) Coordinated Multipoint – CoMp (phối hợp đa điểm) Bằng việc áp dụng nhiều giải pháp kỹ thuật công nghệ trên, LTE – Advaned có đặc tính cao hẳn so với LTE nhiều mặt (tốc độ, băng thông, hiệu suất sử dụng phổ, độ trễ xử lý…)[0] Bảng so sánh cho ta thấy điều này: Bảng 1.2 Bảng so sánh LTE với LTE – Advanced 1.3 Kết luận chương 10 | P a g e Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A Chỉ số g mã Từ đến Bảng mã Từ đến 15 Từ 16 đến 23 Bảng 10.6 Bảng mã tiền mã hóa bit cho UL SU-MIMO với anten Các đầu cuối SU-MIMO xây dựng sơ đồ phân tập phát vong hở việc thu thập thông tin trạng thái kênh không khả thi Vì hiệu tốt sơ đồ phân tập phát vòng hở điều kiện kênh khác quan trọng để đảm bảo phủ sóng dung lượn người sử dụng cho đầu cuối SU-MIMO Một tính then chốt sơ đồ phân tập phát đường lên cần thiết sử dụng công suất phát từ tất khuếch đại công suất khả dụng Phân tập phát vòng kín (CL) nghĩa tiền mã hóa luồng đơn với thị vecto tiền mã hóa enodeB định sơ đồ tốt để phát kênh số liệu từ đầu cuối SUMIMO có nhiều anten khuếch đại công suất LTE-Advance Phân tập phát vòng kín kỳ vọng cải thiện thông lượng trung bình người sử dụng Phân tập phát vòng kín vượt trội so với phân tập phát vòng hở điều kiện di động thấp cà đảm bảo phản hồi đủ nhanh Ghép kênh không gian đa luồng kỳ vọng cải thiện thông lượng trung bình người sử dụng tốc độ số liệu đỉnh đường lên Tương tự truyền dẫn đơn luồng, sơ đồ ghép kênh không gian đa luồng đòi hỏi thiết kế liên quan đến với ma trận tiền mã hóa ký hiệu tham chuẩn, trình xử lý HARQ, xếp lớp tín hiệu điều khiển 37 | P a g e Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A CHƯƠNG ĐÁNG GIÁ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG LTE-A 3.1 Đánh giá hiệu Mô máy tính hệ thống điện thoại di động công cụ mạnh để đánh giá hiệu hệ thống Thực tế hiệu suất có thểđược đo lường đánh giá hệ thống triển khai giá trị đại diện cho hiệu suất cấu hình hệ thống định Nhưng mô máy tính có vài lợi thế: Có thể đánh giá hệ thống chưa triển khai hệ thống phát triển Có đầy đủ ảnh hưởng môi trường, bao gồm thông số lan truyền, giao thông, bố trí hệ thống … tìm nguồn gốc tất thông số ảnh hưởng đến kết • Kiểm soát tốt thí nghiệm so sánh khái niệm hệ thống tương tự phận khái niệm thực điều kiện lặp lại • • Mặc dù ưu điểm, kết mô rõ ràng không đưa tranh đầy đủ hoạt động hệ thống Nó để mô hình hóa tất khía cạnh môi trường di động để mô hình hành vi tất thành phần hệ thống Tuy nhiên, hình ảnh tốt hiệu suất hệ thống đạt thường sử dụng để tìm giới hạn tiềm để thực Do khó khăn mô hình hóa tất khía cạnh liên quan, biện pháp công suất tương đối cho tính giới thiệu xác số lực tuyệt đối, mô hình tốt giới thiệu tính câu hỏi Rất khó khăn để đánh giá suất hệ thống mà so sánh, kể từ hiệu hệ thống tự không cung cấp nhiều thông tin Trong so sánh thành phần quan trọng việc đánh giá hiệu suất, làm cho số hiệu suất vấn đề gây tranh cãi, hiệu suất hệ thống phụ thuộc vào nhiều thông số Nếu thông số không lựa chọn thích hợp để cung cấp cho điều kiện tương đồng với hai hệ thống, số hiệu suất so sánh Trong bối cảnh này, điều cần thiết để đưa vào tính toán mà hiệu hệ thống khả trang bị phụ thuộc Nhiều tính MIMO kỹ thuật ăng ten tiên tiến giới thiệu 3G (HSPA) hệ thống 4G (LTE) giống hệ thống Nếu tính lựa chọn khả thi cho số hệ thống đánh giá song song, tính nên bao gồm việc đánh giá cho tất hệ thống 38 | P a g e Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A Bất kỳ số hiệu suất mô cần phải xem xét bối cảnh thực mạng lưới phát thực tế phụ thuộc vào nhiều thông số mà khó kiểm soát hay mô hình hóa, bao gồm: • Môi trường di động, bao gồm điều kiện kênh, mở rộng góc, tốc độ thiết bị đầu cuối, sử dụng nhà / trời vùng bảo vệ • Người sử dụng liên quan đến trạng thái, chẳng hạn hoạt động giọng nói, phân phối lưu lượng, phân phối dịch vụ • Hệ thống điều chỉnh chất lượng dịch vụ chất lượng mạng • Triển khai vị trí khu đất, chiều cao ăng ten loại quy hoạch tần số Người dùng thiết bi đầu cuối (thuê bao) vận hành hệ thống xác định hiệu suất khác Một mặt, người dùng muốn trải nghiệm mức độ cao chất lượng Mặt khác, nhà khai thác muốn lấy doanh thu tối đa, ví dụ cách ép nhiều người dùng tốt vào hệ thống Tăng cường hiệu suất cải thiện chất lượng dịch vụ hay hiệu hệ thống, LTE phát triển có khả để làm hai so với hệ thống 3G, LTE mang lại tốc độ liệu tốt chậm trễ ngắn 3.2 Quan điểm người sử dụng thiết bị đầu cuối hiệu suất Người sử dụng dịch vụ chuyển mạch kênh đảm bảo tốc độ liệu cố định Chất lượng dịch vụ có vài bit lỗi tín hiệu nhận Ngược lại, người dùng tải trang web video thông qua liệu gói tin mô tả chất lượng dịch vụ điều kiện có trễ kể từ bắt đầu tải trang web video hiển thị Dịch vụ nỗ lực nhất, không đảm bảo tốc độ liệu cố định Thay vào đó, người dùng phân bổ tốc độ liệu có sẵn điều kiện Đây tài nguyên chung mạng chuyển mạch gói, tài nguyên mạng không dành riêng cho người dùng.Cho chậm trễ tăng lên theo kích thước đối tượng tải về, chậm trễ ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ Hiệu suất dịch vụ liệu gói hệ thống di động đặc trưng biện pháp khác tùy thuộc vào việc thực quan điểm Một người sử dụng mạng vô tuyến điều kiện vô tuyến tốt có tốc độ liệu đỉnh giao diện vô tuyến.Một người sử dụng thường chia sẻ tài nguyên vô tuyến với người dùng khác Nếu điều kiện vô tuyến tối ưu có can thiệp từ người dùng khác, tốc độ liệu giao diện vô tuyến so với tốc độ liệu đỉnh Ngoài ra, số gói liệu bị mất, có trường hợp liệu bị phải truyền lại,tiếp tục giảm tỷ lệ liệu hiệu dụng thấy từ lớp giao thức cao 39 | P a g e Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A hơn.Hơn nữa, tốc độ liệu hiệu dụnggiảm nhanh khoảng cách tế bào tăng (do điều kiện phát nghèo cạnh tế bào) Transmission Control Protocol (TCP) - giao thức lớp vận tải - thường sử dụng với lưu lượng IP Tuy nhiên, thuật toán chậm bắt đầu nhạy cảm với độ trễ mạng, đặc biệt dễ gây chậm trễ cho tập tin nhỏ Các thuật toán chậm bắt đầu có nghĩa để bảo đảm tốc độ truyền gói tin từ nguồn không vượt khả nút mạng giao diện mạng Hệ thống lưu lượng tế bào Truy câp vô tuyến Internet Máy Tốc độ liệu giao diện vô Lưu lượng người sử dụng Độ trễ Hình 3.1 Định nghĩa tốc độ liệu cho hiệu suất Độ trễ mạng, nguyên tắc thước đo thời gian cần để gói tin từ máy khách đến máy chủ ngược lại, có tác động trực tiếp đến hiệu suất với TCP Do đó, mục tiêu thiết kế quan trọng cho LTE để giảm độ trễ mạng Một tiêu chuẩn khác chất lượng liên quan (quan điểm người dùng đầu cuối) liên quan đến thời gian thiết lập để bắt đầu, ví dụ, phiên duyệt web 3.3 Quan điểm người khai thác mạng Tài nguyên vô tuyến cần phải chia sẻ nhiều người dùng mạng Kết là, tất liệu phải xếp hàng đợi trước truyền đi, hạn chế tốc độ liệu cho người dùng Mặc dù thực tế này, cách lập lịch tài nguyên vô tuyến, nhà khai thác cải thiện thông qua hệ thống tổng số bit giây truyền qua giao diện vô tuyến Một biện pháp phổ biến hiệu hệ thống "hiệu 40 | P a g e Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A quang phổ", thông qua hệ thống MHz quang phổ tế bào hệ thống LTE sử dụng phương pháp lập kế hoạch thông minh để tối ưu hóa hiệu suất, từ người dùng đầu cuối quan điểm người điều khiển mạng Một biện pháp hiệu suất quan trọng nhà khai thác số lượng người dùng hoạt động kết nối đồng thời Cho tài nguyên hệ thống bị giới hạn, có đánh đổi số lượng người dùng hoạt động chất lượng cảm nhận dịch vụ điều kiện người sử dụng lưu lượng 3.4 Hiệu suất tốc độ liệu đỉnh độ trễ LTE phát triển trình mà mục tiêu thiết kế cho thông số hiệu suất đóng vai trò quan trọng Một mục tiêu cho tốc độ liệu đỉnh giao diện vô tuyến Các tiêu thiết kế ban đầu cho việc phát hành LTE diễn tả 3GPP Khả tiêu hoạt động phân bổ phổ tần 20 MHz tốc độ liệu đỉnh 100 Mbit /s đường xuống 50 Mbit/s cho đường lên Bảng 3.1 Hiệu suất phổ đỉnh LTE Hiệu suất phổ đỉnh Downlink Uplink Yêu cầu ITU (bit/s/Hz) 15 6.75 LTE Release FDD TDD Release 10 FDD TDD 15.3 15.0 30.6 30.0 4.2 4.0 16.8 16.0 Giả định hai ăngten thu thiết bị đầu cuối, ăngten cho đường xuống ăngten truyền cho đường lên Những số mục tiêu đạt vượt giới hạn khả tốc độ liệu đỉnh chuẩn LTE quy định.LTE release hỗ trợ tốc độ liệu đỉnh 300 Mbit /s đường xuống 75 Mbit /s đường lên cách sử dụng ghép kênh không gian lớp (4 MIMO) đường xuống 64 QAM đường xuống đường lên Với giả định mục tiêu thiết kế ghép kênh không gian hai lớp - đường xuống tốc độ liệu đỉnh 150 Mbit / s, mà cao hơnđáng kể so với mục tiêu đề Các tiêu thiết kế cho LTE release 10 ("LTE-Advanced") diễn tả 3GPP TR 36,913, dựa mục tiêu đặt ITU-R.Không có mục tiêu tốc độ liệu đỉnh tuyệt đối biểu cho LTE release 10; thay vào thể tương đối so với băng 41 | P a g e Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A thông kênh hiệu suất phổ đỉnh, với mục tiêu 15 bit /s /Hz cho đường xuống 6,75 bit /s/MHz cho đường lên LTE release 10 vượt số giới hạn tốt Các giả định cho việc suy luận số hiệu suất phổ đỉnh triển khai với 20 MHz băng thông kênh, 8 MIMO đường xuống, 4 MIMO đường lên Các yêu cầu ITU-Rhiệu quang phổ đỉnh cho đường xuống thực tế thực phát hành LTE 8, giả sử 4 MIMO đường xuống 3.5 Đánh giá hiệu LTE – Advanced Một phần quan trọng LTE release 10 khuyến nghị ITU-R ứng cử viên cho IMT-Advanced đánh giá hiệu hiệu suất quang phổ Các yêu cầu kỹ thuật thiết lập ITU-R báo cáo M.2134 phương pháp đánh giá chi tiết mô tả ITU-R báo cáo M.2135 Đối với công việc LTE release 10, 3GPP thực chiến dịch mô lớn với đầu vào từ số thành viên 3GPP Các số hiệu suất dẫn đến hình thành phần thiết yếu nhiệm vụ LTE-Advanced ứng cử viên cho IMT-Advanced báo cáo chi tiết 3GPP Ngoài tiêu chí đánh giá ITU-R, môi trường thử nghiệm cao hơnmục tiêu hiệu so với ITU-R định nghĩa 3GPP Bảng 3.2 Môi trường thử nghiệm thông số triển khai Môi trường thử nghiệm Trường hợp triển khai Trong nhà Mạng tế bào Vùng hoạt động bản, đô thị Hotpost nhà Đô thị nhỏ Đô thị lớn Tốc độ cao Vùng nông thôn Mô hình kênh InH UMi UMa RMa Tần số (GHz) 3.4 2.5 2.0 0.8 Khoảng cách Inter-site (m) 60 200 500 1732 Tốc độ thiết bị đầu cuối (km/h) 3 30 120 42 | P a g e Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A Phân bố người dùng 100% nhà Chiều cao ăng-ten BS (m) Khuếch đại ăng-ten BS (dBi) 50% nhà, 100% trời 100% tròi 10 25 35 17 17 17 Công suất đầu BS (dBm/20 MHz) 21 44 49 49 Công suất đầu UE (dBm) 21 24 24 24 50% trời Việc đánh giá dựa mô hệ thống thời gian động, nơi người dùng giảm xuống cách độc lập với phân bố đồng hệ thống mô LTE với số lượng lớn ô Mô bao gồm chi phí cho kênh điều khiển mô hình thời gian động kênh thông tin phản hồi.Thông tin chi tiết đưa Với mức độ chi tiết áp dụng cho mô hình giao thức giả định mô sử dụng cho việc đánh giá mô tả đây, tiềm công nghệ LTE release 10 chứng minh, việc cho thấy yêu cầu hiệu suất IMT-Advanced vượt 3.6 Các mô hình giả định Việc đánh giá thực trường hợp triển khai, trường hợp tương ứng với môi trường thử nghiệm khác định nghĩa ITU-R Hotpost nhà, kịch triển khai cho môi trường nhà, cô lập tế bào văn phòng điểm nóng cho người dùng văn phòng cho người bộ, với mật độ người sử dụng cao sử dụng thông lượng cao • Đô thi nhỏ, kịch triển khai cho môi trường mạng tế bào, có ô nhỏ với vùng phủ sóng trời từ trời đến nhà cho người người sử dụng xe cộ chậm, cung cấp trạm sở trời mái nhà • 43 | P a g e Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A Đô thị lớn, kịch triển khai cho môi trường phủ sóng đô thị bản, có tế bào lớn phủ sóng liên tục cho người đến người sử dụng xe cộ nhanh, cung cấp trạm sở trời mái nhà • Vùng nông thôn, kịch triển khai cho môi trường tốc độ cao, có tế bào lớn phủ sóng liên tục với tốc độ cao xe cộ tàu • Bảng 3.3 Đặc điểm hệ thống LTE – Advanced để đánh giá Đặc điểm chung FDD Phương pháp giả định song công Phân bố mật độ phổ TDD: Cấu hình 1, DwPTS / GP / UpPTS chiều dài thiết lập để 12/1/1 ký hiệu OFDM 10 MHz DL + 10MHz UL cho FDD, 10MHz cho TDD Phân cực theo chiều thẳng đứng Cấu hình ăng ten BS Cấu hình anten UE Đồng mạng Ăng-ten với (inch) 0.5 (UMI, UMA, RMA) bước sóng riêng biệt Phân cực theo chiều thẳng đứng 0.5 độ dài bước sóng riêng biệt Đồng bộ, dứt khoát không dùng để phá hủy UEUE can thiệp BS-BS cho TDD Đặc điểm chi tiết giao diện vô tuyến mô hình Bộ lập biểu Hệ thống truyền dẫn đường xuống Hệ thống truyền dẫn đường lên DL: Tỷ lệ thời gian tần số phân bố UL: Chất lượng dựa ghép kênh miền tần số InH: Truyền dẫn mode 4, vòng khép kín dựa tảng bảng mã thích nghi phân cấp ghép kênh không gian UMI, UMA, RAM: Truyền dẫn mode 5; phối hợp tao hình chùm tia với MU-MIMO Tx, 4Rx ăng-ten, MU-MIMO Loại máy thu Sai số bình phương trung bình cực tiểu DL UL Điều khiển công suất đường lên Mở vòng lặp với đền bù phân đoạn đường, 44 | P a g e Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A thông số lựa chọn theo trường hợp triển khai, tăng tiếng ồn hiệu 10 dB Hệ thống Hybrid-ARQ Gia tăng dự phòng, đồng bộ, thích nghi Thích ứng với liên kết Không lý tưởng, dựa làm trễ phản hồi Đánh giá kênh không lý tưởng Đánh giá kênh Báo cáo kênh trạng thái không lý tưởng đường xuống, lỗi CQI khối tài nguyên N (0,1) dB, thông tin phản hồi có lỗi báo cáo, ms chậm trễ báo cáo, ms chu kỳ báo cáo chất lượng đường lên ước tính từ PUSCH, ms chậm trễ, 20 ms thời gian nghe DL: OFDM ký hiệu cho khung phụ UL: khối tài nguyên Điều khiển kênh mào đầu Mòa đầu cho kênh điều khiển chung (đồng hóa, quảng bá truy cập ngẫu nhiên; ~ 1% cho 10 MHz) có không lạo bỏ Các phương pháp mô "thời gian động", nơi mà hệ thống trạm sở thiết bị đầu cuối mô qua khung thời gian hạn chế (20-100 giây) Điều lặp lặp lại tạo số mẫu để đạt số liệu thống kê tin cậy Đối với mô phỏng, thiết bị đầu cuối bố trí ngẫu nhiên mô hình mạng vô tuyến, kênh vô tuyến trạm gốc cặp ăng-ten thiết bị đầu cuối mô lan truyền mô hình fading Một đệm đầy đủ mô hình lưu lượng với mức trung bình 10 người dùng tế bào giả định Điều dẫn đến hệ thống hoạt động 100% tải trọng Dựa thực kênh tác động nhiễu, tỷ lệ tín hiệu nhiễu tạp âm (SINR) tính cho thiết bị đầu cuối (hoặc trạm gốc) ăng-tennhận được.Các giá trị SINR sau ánh xạ để chặn lỗi xảy cho điều chế mã hóa chương trình làm việc cho người dùng.MIMO sơ đồ điều chế mã hóa theo chuẩn LTE lựa chọn dựa phản hồi chậm.Truyền lại mô hình hóa cách rõ ràng thông lượng người dùng cho người dùng tích cực số bit χi (ở lớp MAC) chia cho thời gian mô T Sự phân bố lưu lượng người sử dụng người dùng sử dụng sở cho việc đánh giá chất lượng người dùng cuối Các lưu lượng phục vụ cho tế bào tính từ tổng số bit nhận χi cho tất người dùng, trung bình qua tất 45 | P a g e Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A tế bào chia cho thời gian mô T Thống kê thu thập từ lần chạy mô sau thiết bị đầu cuối bố trí ngẫu nhiên cho mẫu 3.7 Tiêu chí đánh giá ITU-R thách thức hai điều kiện liên quan đến lực giao diện vô tuyến để đánh giá hiệu suất IMT-Advanced (RITS) Thứ hiệu suất phổ tế bào, xác định quan điểm điều hành, thứ hai hiệu suất phổtế bào biên, xác định quan điểm người dùng cuối Hiệu suất phổ tế bào thông lượng tổng hợp tất người dùng, trung bình tất tế bào chia băng thông kênh.Các biện pháp liên quan đến thông lượng hệ thống thước đo tổng tối đa "năng lực" có sẵn hệ thống chia sẻ người sử dụng; đo bit/s/Hz/cell Hiệu suất phổ tế bào η định nghĩa: χi số bit nhận cách xác cho người dùng i hệ thống với N người sử dụng M tế bào , ω băng thông kênh, T thời gian mà bit liệu nhận N η = ∑X i =1 i T ω.M Bảng 3.4 Yêu cầu ITU-R cho IMT-Advanced hiệu suất phổ Môi trường kiểm tra Hiệu suất phổ tế bào Hiệu suất phổ tế bào biên Trường hợp triển khai thông tin (bit/s/Hz/cell) (bit/s/Hz/cell) Downlink Uplink Downlink Uplink InH 2.25 0.1 0.07 UMi 2.6 1.8 0.075 0.05 UMa 2.2 1.4 0.06 0.03 RMa 1.1 0.7 0.4 0.015 Hiệu suất phổ sử dụng tế bào biên dựa phân bố người sử dụng thông lượng người sử dụng bình thường, thách thức thông lượng sử dụng trung bình thời gian định chia băng thông kênh, đo bit / s / Hz Hiệu suất 46 | P a g e Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A phổ sử dụng tế bào biên định nghĩa điểm 5% hàm phân phối tích lũy (CDF) thông lượng sử dụng bình thường Nó thước đo người dùng cuối cảm nhận "chất lượng dịch vụ", 5% số người sử dụng với lưu lượng sử dụng thấp Thông lượng sử dụng bình thường cho người dùng i định nghĩa là: χi γi = Ti ω với Ti thời gian phiên hoạt động cho người dùng i 3.8 Số hiệu suất cho FDD Mô FDD, TDD cho tất môi trường thử nghiệm đề nghị cho việc đánh giá ITU-R Các số đâykhông giống với số đưa khuyến nghị ITU-R, xem mẫu kết từ việc đánh giá 47 | P a g e Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A Hình 3.5 FDD hiệu suất phổ tế bào hiệu suất sử dụng phổ tế bào biên, so với yêu cầu ITU-R 3.9 Hình 3.6 FDD phân bố thông lượng người dùng bình thường Số hiệu suất cho TDD Hình 3.7 FDD phân bố SINR 48 | P a g e Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A Hình 3.8 TDD hiệu suất phổ tế bào hiệu suất sử dụng phổ tế bào biên, so với yêu cầu ITU-R Hình 3.9 TDD phân bố thông lượng người dùng bình thường 49 | P a g e Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A KẾT LUẬN Các kết mô trình bày chương chứng minh tiềm cao LTE-Advanced hiệu quang phổ lợi ích nhà khai thác, hiệu suất tế bào biên cao cho người dùng đầu cuối Hiệu suất đánh giá môi trường kiểm tra khác Các kết cho FDD TDD đường xuống đường lên tất vượt yêu cầu thiết lập ITU-R cho việc đánh giá ứng viên IMT-Advanced.Ngoài ra, tốc độ liệu đỉnh giao diện vô tuyến độ trễ đạt LTE đáp ứng yêu cầu ITUR 50 | P a g e Các phần tử công nghệ, cải tiến LTE-A TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, 2013, Bài giảng “Thông tin di động”, Học viện Công nghệ Bưu Viễn Thông http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/37801-vehicom-lte-linklevel-simulator http://www.3gpp.org/technologies/keywords-acronyms/97-lte-advanced http://vntelecom.org/diendan/showthread.php?t=11084 Và số nguồn Internet khác 51 | P a g e [...]... 10. 3, trong đó dq(i) ký hiệu cho kí hiệu điều chế thứ i của từ mã q, X l( i ) là ký hiệu thứ I của lớp thứ l, Nq ký hiệu cho số ký hiệu điều chế trên mã thứ q và N l ký hiệu cho số ký hiệu điều chế trên lớp thứ l 32 | P a g e Số Số từ m , Cáclớp, phần tử công Q ngh , cải tiến trong LTE- A L 3 1 4 1 5 2 6 2 7 2 8 3 33 | P a g e Sắp xếp từ mã vào lớp i= 0,1 , ,N0-1 Các phần tử công ngh , cải tiến trong LTE- A... phần tử công ngh , cải tiến trong LTE- A CHƯƠNG 2 CÁC PHẦN TỬ CÔNG NGH , CẢI TIẾN TRONG 4G LTE ADVANCED 2.1 Điều khiển giảm can nhiễu tăng cường giữa các tế bào 2.1.1 Nhiễu tăng cường giữa các tế bào • Trường hợp 1: UE trong ranh giới tế bào của tế bào Trong trường hợp này, các tín hiệu từ tế bào hàng xóm có thể hoạt động như là nhiễu Trong trường hợp này, cường độ tín hiệu từ tế bào phục vụ có xu hướng... ngh , cải tiến trong LTE- A của nó là để nâng cao hiệu suất hệ thống tổng th , sử dụng các nguồn lực một cách hiệu quả hơn và cải thiện chất lượng dịch vụ người dùng cuối Một trong những thông số quan trọng cho LTE, và đặc biệt là 4G LTE Advanced là tốc độ dữ liệu cao có thể đạt được Các tốc độ dữ liệu cao là tương đối dễ dàng để duy trì gần với trạm cơ s , nhưng với khoảng cách gia tăng, nó trở nên khó.. .Các phần tử công ngh , cải tiến trong LTE- A Sẽ còn mất nhiều năm nữa để các doanh nghiệp viễn thông tận dụng hết các ưu điểm của công nghệ LTE- Advanced Hiện nay các nhà mạng vẫn chưa triển khai một số tính năng phức tạp hơn của công nghệ này như các dịch vụ thoại và phần mềm “tự tổ chức” Những tính năng này sẽ cung cấp khả năng thích ứng với các hạ tẩng mạng mới cho các trạm phát hoặc... bảo hiệu năng tốt cho cả các kênh tương quan không gian cao và thấp 2.5.2 MIMO đường lên ( Uplink ) trong LTE- A Kỹ thuật đường lên SU-MIMO 34 | P a g e Các phần tử công ngh , cải tiến trong LTE- A Trên đường lên, SU-MIMO (single user MIMO: MIMO đơn người sử dụng ) được coi là một trong số các kỹ thuật then chốt đảm bảo cải thiện đáng kể thông lượng người sử dụng tại biên ô so với LTE R8 cũng như hiệu. .. thực hiện HARQ cho từng thành phần số liệu vì thế kết hợp tại lớp MAC hiệu quả và linh hoạt hơn 29 | P a g e Các phần tử công ngh , cải tiến trong LTE- A Hinh 2.14 Các sơ đồ kết hợp số liệu tại các lớp khác nhau * Hiệu năng của kỹ thuật kết hợp sóng mang Việc sử dụng kết hợp sóng mang đem lại lợi ích cho hiệu năng của hệ thống theo hai cách sau: Tốc độ dữ liệu đỉnh tăng lên khi thực hiện kết hợp phổ từ... cho các nhà mạng nhiều tuỳ chọn để khai thác triệt để hơn, bao gồm các giao thức cho ăngten ba chiều, truyền năng lượng hiệu quả hơn, và giao tiếp trực tiếp giữa các thiết bị di động, cảm biến thông minh và máy móc thiết bị khác Một công nghệ đột phá như vậy có thể cung cấp năng lực cao gấp 30 lần so với LTE- Advanced và thực sự đáng dể chúng ta chờ đợi 11 | P a g e Các phần tử công ngh , cải tiến trong. .. phát, các sơ đồ MIMO vòng hở và vòng kín, các kỹ thuật tạo bup tăng cường cũng được nghiên cứu cho đường xuống của LTE Advanced Đối với cấu hình với hai và 4 anten, bảng mã cho tiền mã hóa của LTE Advanced cũng giống như các bảng mã LTE R10 Đối với cấu hình 8 phương pháp anten bảng mã kép được sử dụng Trong phương pháp bảng mã kép, tiền mã hóa nhận được bằng cách nhân các ma trận W1 với ma trận W 2, trong. .. 10 MHz; 15MHz hoặc 20 MHz Trong LTE, thông thường chỉ có thể truyền tải 27 | P a g e Các phần tử công ngh , cải tiến trong LTE- A dữ liệu nhờ sử dụng các đoạn phổ tần số liền kề có độ rộng tối đa là 20MHz Còn trong LTE- Advanced, công nghệ cộng gộp sóng mang cho phép kết hợp những kênh nhỏ hay còn gọi là sóng mang trên các băng tần khác nhau, tách biệt thành “một kênh cực lớn , do đó về cơ bản có thể... các thay đổi có thể được thực hiện Các yêu cầu khác là sự phối hợp rất chặt chẽ giữa các eNB để thuận lợi cho việc kết hợp các dữ liệu hoặc chuyển đổi nhanh chóng của các tế bào Các kỹ thuật được sử dụng để phối hợp đa điểm, COMP là rất khác nhau cho các đường lên và đường xuống Đây là kết quả thực tế là các eNB đang ở trong mạng, kết nối với các eNB khác, trong khi các thiết bị cầm tay hoặc UE là những