Tổng quan về công nghệ LTE và ứng dụng

LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3 1 Tổng quan về hệ thống thông tin di động 3 1.1 Tổng quan về thế hệ 1G 3 1.2 Tổng quan về thế hệ 2G 4 1.3 Thế hệ 3G : 5 CHƯƠNG 2 – TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE, LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 8 2.1 Kiến trúc mạng LTE 9 2.1.1 Tổng quan về cấu hình kiến trúc cơ bản hệ thống 10 2.1.2. Thiết bị người dùng ( UE) 12 2.1.3 EUTRAN NodeB (eNodeB) 13 2.1.4 Thực thể quản lý tính di động (MME) 15 2.1.5 Cổng phục vụ ( SGW) 18 2.1.6 Cổng mạng dữ liệu gói ( PGW) 21 2.1.7 Chức năng chính sách và tính cước tài nguyên ( PCRF) 23 2.1.8 Máy chủ thuê bao thường trú (HSS) 25 CHƯƠNG 3 – CÔNG NGHỆ LTE 26 3.1 Các chế độ truy nhập vô tuyến 26 3.2. Kỹ thuật đa truy nhập cho đường xuống OFDMA 26 3.2.1 OFDM 27 3.2.2 Kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDMA 30 3.2.3 Truyền dẫn dữ liệu hướng xuống 34 3.3. Kỹ thuật đa truy nhập đường lên LTE SCFDMA 36 3.3.1 SCFDMA 37 3.3.2 Các tham số SCFDMA 37 3.3.3. Truyền dẫn dữ liệu hướng lên 38 3.3.4 So sánh OFDMA và SCFDMA 41 3.4. Kỹ thuật MIMO 43 CHƯƠNG 4 : KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA LTE TẠI VIỆT NAM 46 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

Báo cáo thực tập chuyên ngành LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, mạng không dây ngày trở nên phổ biến với đời hàng loạt công nghệ khác Wi-Fi (802.1x), WiMax (802.16) Cùng với tốc độ phát triển nhanh, mạnh mạng viễn thông phục vụ nhu cầu sử dụng hàng triệu người ngày Hệ thống di động hệ thứ hai, với GSM CDMA ví dụ điển hình phát triển mạnh mẽ nhiều quốc gia Tuy nhiên, thị trường viễn thông mở rộng thể rõ hạn chế dung lượng băng thông hệ thống thông tin di động hệ thứ hai Sự đời hệ thống di động hệ thứ ba với công nghệ tiêu biểu WCDMA hay HSPA tất yếu để đáp ứng nhu cầu truy cập liệu, âm thanh, hình ảnh với tốc độ cao, băng thông rộng người sử dụng Mặc dù hệ thống thông tin di động hệ 2.5G hay 3G phát triển không ngừng nhà khai thác viễn thông lớn giới bắt đầu tiến hành triển khai thử nghiệm chuẩn di động hệ có nhiều tiềm trở thành chuẩn di động 4G tương lai, LTE (Long Term Evolution) Các thử nghiệm trình diễn chứng tỏ lực tuyệt vời công nghệ LTE khả thương mại hóa LTE đến gần Trước đây, muốn truy cập liệu, phải cần có đường dây cố định để kết nối Trong tương lai không xa với LTE, truy cập tất dịch vụ lúc nơi di chuyển: xem phim chất lượng cao HDTV, điện thoại thấy hình, chơi game, nghe nhạc trực tuyến, tải sở liệu v.v… với tốc độ “siêu tốc” Đó khác biệt mạng di động hệ thứ (3G) mạng di động hệ thứ tư (4G) Tuy mẻ mạng di động băng rộng 4G kỳ vọng tạo nhiều thay đổi khác biệt so với mạng di động Chính vậy, em lựa chọn làm báo cáo môn học đề tài “Công nghệ LTE (Long Sinh viên: Đàm Thành Đô GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành Term Evolution) Báo cáo vào tìm hiểu tổng quan công nghệ LTE khả ứng dụng LTE Việt Nam ” Đề tài gồm chương : CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE, LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ LTE CHƯƠNG 4: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA LTE TẠI VIỆT NAM Để thực báo cáo môn học này, em sử dụng kiến thức trang bị năm học cao đẳng kiến thức chọn lọc từ tài liệu thầy giáo, cô giáo trường Ngoài ra, báo cáo sử dụng tài liệu phổ biến rộng rãi Internet Mặc dù cố gắng, hạn chế thời gian hiểu biết có hạn sinh viên nên báo cáo không tránh khỏi thiếu sót Để báo cáo hoàn thiện hơn, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy giáo, cô giáo bạn sinh viên Thái nguyên, tháng 12 năm 2013 Sinh viên Đàm Thành Đô Sinh viên: Đàm Thành Đô GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Hệ thống thông tin di động phát triển mạnh mẽ thời gian gần Các bước tiến mạnh mẽ mạng thấy rõ qua trình phát triển hệ thống thông tin di động từ 1G đến 1/ Tổng quan hệ thống thông tin di động 1.1/ Tổng quan hệ 1G Đây hệ thống thông tin di động tương tự sử dụng phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA điều chế tần số FM với đặc điểm : • Phương thức truy nhập: FDMA • Dịch vụ đơn thoại • Chất lượng thấp • Bảo mật Một số hệ thống sử dụng : • NMT (Nordic Mobile Telephone): sử dụng băng tần 450Mhz triển khai nước Bắc Âu vào năm 1981 • TACS (Total Access Communication System): triển khai Anh vào năm1985 • AMPS (Advance Mobile Phone System): triển khai Bắc Mỹ vào năm 1978 băng tần 800Mhz Sinh viên: Đàm Thành Đô GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành Hình 1.1 Tiến trình phát triển thông tin di động 1.2 /Tổng quan hệ 2G Hệ thống mạng 2G đặc trưng công nghệ chuyển mạch kỹ thuật số (digital circuit-switched) Kỹ thuật chiếm ưu 1G với đặc điểm sau: • Dung lượng tăng • Chất lượng thoại tốt • Hỗ trợ dịch vụ số liệu • Phương thức truy nhập : TDMA, CDMA băng hẹp Một số hệ thống điển hình : • GSM (Global System for Mobile Phone) sử dụng phương thức truy cập TDMA triển khai châu Âu • D-AMPS (IS-136-Digital Advance Mobile Phone System) sử dụng phương thức truy cập TDMA triển khai Mỹ • IS-95 (CDMA One) sử dụng phương thức truy cập CDMA triển khai Mỹ Hàn Quốc  PDC (Personal Digital Cellular) sử dụng phương thức truy cập TDMA triển khai Nhật Bản Sinh viên: Đàm Thành Đô GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành 1.3/ Thế hệ 3G : Hệ thống mạng sử dụng phỗ biến nay, có ưu điểm mạnh mẽ so với hệ cũ Đây hệ thứ ba chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền liệu thoại thoại (tải liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, Hình ảnh…) 3G cung cấp hai hệ thống chuyển mạch gói chuyển mạch kênh Hệ thống 3G yêu cầu mạng truy cập radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G Điểm mạnh công nghệ so với 2G cho phép truyền, nhận liệu, âm thanh, hình ảnh chất lượng cao cho thuê bao cố định thuê bao di chuyển tốc độ khác Mạng 3G đặc trưng tốc độ liệu cao, capacity hệ thống lớn, tăng hiệu sử dụng phổ tần nhiều cải tiến khác Có loạt chuẩn công nghệ di động 3G, tất dựa CDMA, bao gồm: UMTS (dùng FDD lẫn TDD), CDMA2000 TD-SCDMA : • UMTS (đôi gọi 3GSM) sử dụng kỹ thuật đa truy cập WCDMA UMTS chuẩn hoá 3GPP UMTS công nghệ 3G lựa chọn hầu hết nhà cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để lên 3G Tốc độ liệu tối đa 1920Kbps (gần 2Mbps) Nhưng thực tế tốc độ tầm 384Kbps Để cải tiến tốc độ liệu 3G, hai kỹ thuật HSDPA HSUPA đă đề nghị Khi kỹ thuật triển khai, người ta gọi chung HSPA HSPA thường biết đến công nghệ 3,5G • HSDPA: Tăng tốc độ downlink (đường xuống, từ NodeB người dùng di động) Tốc độ tối đa lý thuyết 14,4Mbps, thực tế đạt tầm 1,8Mbps (hoặc tốt 3,6Mbps) Theo báo cáo GSA tháng năm 2008, 207 mạng HSDPA đă bắt đầu triển khai, đă thương mại hoá 89 nước giới • HSUPA: tăng tốc độ uplink (đường lên) cải tiến QoS Kỹ thuật cho phép người dùng upload thông tin với tốc độ lên đến 5,8Mbps (lý thuyết) Cũng báo cáo GSA, 51 nhà cung cấp dịch Sinh viên: Đàm Thành Đô GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành vụ thông tin di động đă triển khai mạng HSUPA 35 nước 17 nhà cung cấp mạng lên kế hoạch triển khai mạng HSUPA • CDMA2000: bao gồm CDMA2000 1xRTT (Radio Transmission Technology), CDMA2000 (Evolution -Data Optimized) CDMA2000 EV-DV(Evolution -Data and Voice) CDMA2000 chuẩn hoá 3GPP2 CDMA2000 công nghệ 3G lựa chọn nhà cung cấp mạng CDMA-One • CDMA2000 1xRTT: thức công nhận công nghệ 3G, nhiên nhiều người xem công nghệ 2,75G 3G Tốc độ 1xRTT đạt đến 307Kbps, song hầu hết mạng đă triển khai giới hạn tốc độ peak 144Kbps • CDMA2000 EV-DO: sử dụng kênh liệu 1,25MHz chuyên biệt cho tốc độ liệu đến 2,4Mbps cho đường xuống 153Kbps cho đường lên 1xEV-DO Rev A hỗ trợ truyền thông gói IP, tăng tốc độ đường xuống đến 3,1Mbps đặc biệt đẩy tốc độ đường lên đến 1,2Mbps Bên cạnh đó, 1xEV-DO Rev B cho phép nhà cung cấp mạng gộp đến 15 kênh 1,25MHz lại để truyền liệu với tốc độ 73,5Mbps CDMA2000 EV-DV: tích hợp thoại liệu • kênh 1,25MHz CDMA2000 EV-DV cung cấp tốc độ peak đến 4,8Mbps cho đường xuống đến 307Kbps cho đường lên Tuy nhiên từ năm 2005, Qualcomm đă dừng vô thời hạn việc phát triển 1xEV-DV đa phần nhà cung cấp mạng CDMA Verizon Wireless Sprint đă chọn EV-DO • TD-SCDMA chuẩn di động đề nghị "China Communications Standards Association" ITU duyệt vào năm Sinh viên: Đàm Thành Đô GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành 1999 Đây chuẩn 3G Trung Quốc TD-SCDMA dùng song công TDD TD-SCDMA hoạt động dăi tần hẹp 1,6MHz (cho tốc độ 2Mbps) hay 5MHz (cho tốc độ 6Mbps) Ngày xuất hành TD-SCDMA đă bị đẩy lùi nhiều lần Nhiều thử nghiệm công nghệ đă diễn từ đầu năm 2004 vận hội Olympic gần Sinh viên: Đàm Thành Đô GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE, LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN LTE hệ thứ tư tương lai chuẩn UMTS 3GPP phát triển UMTS hệ thứ ba dựa WCDMA đă triển khai toàn giới Để đảm bảo tính cạnh tranh cho hệ thống tương lai, tháng 11/2004 3GPP đă 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  Sử dụng linh hoạt băng tần có băng tần  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 trước hoạt động thuê bao di chuyển với tốc độ từ 120-350 km/h (thậm chí 500 km/h tùy băng tần) Sinh viên: Đàm Thành Đô GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành • 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, 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 2.1/ Kiến trúc mạng LTE LTE thiết kế để hỗ trợ cho dịch vụ chuyển mạch gói, đối lập với chuyển mạch kênh truyền thống Nó hướng đến cung cấp kết nối IP UE PDN, mà ngắt quãng ứng dụng người dùng suốt trình di chuyển Trong thuật ngữ LTE đề cập quanh tiến triển việc truy cập vô tuyến thông qua EUTRAN, kết hợp với phương diện cải tiến “ không vô tuyến” thuật ngữ SAE bao gồm mạng lõi gói cải tiến EPC LTE với SAE tạo thành hệ thống gói cải tiến EPS Hình 2.1 cho thấy thành phần mạng lõi mạng vô tuyến LTE (b) cấu thành phần mạng UMTS Chúng ta thấy mạng LTE phức tạp eNodeB kết nối với kết nối trực tiếp tới mạng lõi nên RNC bị gỡ bỏ Các chức RNC chuyển phần sang trạm sở phần sang nút Gateway mạng lõi Vì không RNC nên eNodeB thực chức quản lý liệu truyền tải cách tự lập đảm bảo dịch vụ Sinh viên: Đàm Thành Đô GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành a b Hình 2.1: Sự chuyển đổi cấu trúc UTRAN sang E-UTRAN 2.1.1/ Tổng quan cấu hình kiến trúc hệ thống Hình 2.2 miêu tả kiến trúc thành phần mạng cấu hình kiến trúc nơi có E-UTRAN tham gia Hình cho thấy phân chia kiến trúc thành bốn vùng chính: thiết bị người dùng (UE) ; UTRAN phát triển( E-UTRAN); mạng lõi gói phát triển(EPC); vùng dịch vụ Sinh viên: Đàm Thành Đô 10 GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành dẫn đơn sóng mang, GSM CDMA, với khả chống đa đường cấp phát tần số linh hoạt OFDMA 3.3.1/ SC-FDMA Trong hướng đường lên 3GPP sử dụng SC-FDMA ( đa truy nhập phân chia tần số đơn sóng mang ) cho đa truy nhập hợp lệ cho hai chế độ vận hành FDD TDD kết hợp với tiền tố vòng Các tín hiệu SC-FDMA có đặc tính PAPR tốt so với tín hiệu OFDMA Đây lý để chọn SC-FDMA phương thức truy nhập đường lên LTE Các đặc điểm PAPR quan trọng cho kế hoạch hiệu giá thành khuyếch đại công suất UE Tuy nhiên, việc sử lý tín hiệu SC-FDMA có số điểm tương đồng với việc xử lý tín hiệu OFDMA, tham số đường xuống đường lên cân đối Giống OFDMA, máy phát hệ thống SC-FDMA sử dụng tần số trực giao khác để phát ký hiệu thông tin Tuy nhiên ký hiệu phát song song OFDMA Việc xử lí tín hiệu SC-FDMA có số điểm tương đồng với OFDMA,do đó, tham số hướng DL UL cân 3.3.2/ Các tham số SC-FDMA Cấu trúc đường lên LTE tương tự đường xuống cấu trúc khung loại 1, khung vô tuyến đường lên bao gồm 20 khe với khe có chiều dài 0,5ms, khung có hai khe Cấu trúc khe đường thể hình 3.12 Sinh viên: Đàm Thành Đô 37 GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành Hình 3.11 Lưới tài nguyên đường lên Trong cấu trúc khung loại bao gồm mười khung con, hai số khung đặc biệt chúng bao gồm trường DwPTS, GP UpPTS, hình 3.6 Mỗi khe mang ký hiệu SC-FDMA trường hợp cấu hình tiền tố vòng thông thường, ký hiệu SC-FDMA trường hợp cấu hình tiền tố vòng mở rộng Ký hiệu SC-FDMA số ( ký hiệu thứ khe ) mang tín hiệu chuẩn cho việc giải điều chế kênh 3.3.3 Truyền dẫn liệu hướng lên Lập kế hoạch nguồn tài nguyên hướng lên thực eNodeB eNodeB cấp tài nguyên thời gian/tần số định cho UE UE thông báo dạng truyền tải mà sử dụng Các định lập lịch biểu dựa thông số QoS, tình trạng nhớ đệm Sinh viên: Đàm Thành Đô 38 GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành UE, thông số chất lượng kênh đường lên, khả UE, đo đạc khoảng cách UE, …v.v Trong đường lên, liệu cấp phát bội số khối tài nguyên Kích thước khối tài nguyên đường lên miền tần số 12 sóng mang con, tức giống đường xuống Tuy nhiên tất bội số phép để đơn giải hóa việc thiết kế DFT trình xử lý tín hiệu hướng lên Chỉ có số 2,3 phép Không giống đường xuống, UE gán khối tài nguyên liên tiếp đường lên LTE Khoảng thời gian truyền dẫn hướng lên 1ms ( giống đường xuống ) Dữ liệu người dùng mang kênh chia sẻ đường lên vật lý ( PUSCH) Bằng cách sử dụng nhảy tần hướng lên PUSCH, tác dụng phân tập tần số khai thác nhiễu lấy trung bình Xuất phát từ UE việc cấp phát tài nguyên đường lên thông tin nhảy tần từ việc trợ cấp lập lịch biểu hướng lên nhận trước bốn khung DCI ( thông tin điều khiển hướng xuống ) dạng sử dụng PDCCH để vận chuyển trợ cấp lập lịch biểu hướng lên Việc phát tín hiệu miền tần số thể hình 3.12 Bổ sung thêm cho OFDMA thuộc tính dạng sóng phổ tốt trái ngược với việc phát tín hiệu miền thời gian với điều chế QAM thông thường Do nhu cầu băng tần bảo vệ người dùng khác tránh được, tương tự nguyên lý đường xuống OFDMA Như hệ thống OFDMA, tiền tố vòng thêm vào theo định kỳ, sau ký hiệu tốc độ ký hiệu nhanh miền thời gian so với OFDMA, việc truyền liệu ngăn ngừa nhiễu liên ký tự để đơn giản hóa việc thiết kế máy thu Máy thu cần phải đối phó với nhiễu liên ký tự tiền tố vòng ngăn cản nhiễu liên ký tự khối ký hiệu, Sinh viên: Đàm Thành Đô 39 GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành nhiễu liên ký tự tiền tố vòng Do máy thu chạy cân cho khối ký hiệu đạt tiền tố vòng mà ngăn chặn lan truyền nhiễu liên ký tự sau Hình 3.12 Phát & thu hướng lên LTE LTE hỗ trợ hai nhảy tần bên liên khung Nó cấu hình ô lớp cao cho dù nhảy hai bên liên khung nhảy liên khung hỗ trợ - Kênh điều khiển hướng lên PUCCH Kênh điều khiển hướng lên vật lý (PUCCH) mang thông tin điều khiển hướng lên (UCI), tức thông tin ACK/NACK liên quan tới việc nhận gói liệu đường xuống, báo cáo số chất lượng kênh (CQI), thông tin ma trận tiền mã hóa (PMI) số bậc (RI) cho MIMO, yêu cầu lập kế hoạch (SR) PUCCH truyền vùng tần số dành riêng hướng lên mà cấu hình lớp cao Các khối tài Sinh viên: Đàm Thành Đô 40 GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành nguyên PUCCH đặt vào hai biên băng thông đường lên, nhảy tần liên khe đƣợc sử dụng PUCCH 3.3.4/ So sánh OFDMA SC-FDMA Một so sánh OFDMA SC-FDMA thể hình 3.13 Với ví dụ này, sử dụng bốn (M) sóng mang hai chu kỳ ký hiệu với liệu tải trọng đƣợc biểu diễn điều chế khóa dịch pha cầu phương (QPSK) Như mô tả, tín hiệu LTE cấp phát đơn vị 12 sóng mang lân cận Bên trái hình 3.14, M sóng mang 15kHz liền kề đặt vào địa điểm mong muốn băng thông kênh sóng mang điều chế với chu kỳ ký hiệu OFDMA 66,7μs ký hiệu liệu QPSK Trong ví dụ này, bốn sóng mang con, bốn ký hiệu đưa song song Đây ký hiệu liệu QPSK có pha sóng mang điều chế công suất sóng mang giữ không đổi ký hiệu Sau chu kỳ ký hiệu OFDMA trôi qua, CP chèn vào bốn ký hiệu truyền song song Để cho hình ảnh nhìn đƣợc rõ dàng nên CP hiển thị khoảng trống, nhiên, thực lấp đầy với kết thúc ký hiệu tiếp theo, có nghĩa công suất truyền dẫn liên tục có gián đoạn pha biên ký hiệu Để tạo tín hiệu truyền đi, IFFT thực sóng mang để tạo M tín hiệu miền thời gian Chúng vec tơ tổng hợp để tạo dạng sóng miền thời gian Sinh viên: Đàm Thành Đô 41 GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành Hình 3.13 So sánh OFDMA & SC-FDMA truyền chuỗi ký hiệu liệu QPSK Sự tạo thành tín hiệu SC-FDMA bắt đầu với qui trình đứng trước đặc biệt sau tiếp tục cách tương tự OFDMA Tuy nhiên trước hết ta xem hình bên phải hình 3.14 Sự khác biệt rõ dàng OFDMA truyền bốn ký hiệu liệu QPSK song song sóng mang con, SC- FDMA truyền bốn ký hiệu liệu QPSK loạt bốn lần , với ký hiệu liệu chiếm M × 15kHz băng thông Nhìn cách trực quan, tín hiệu OFDMA rõ dàng đa sóng mang với ký hiệu liệu sóng mang con, tín hiệu SC-FDMA xuất nhiều sóng mang đơn ( mà có “SC” tên SCFDMA ) với ký hiệu liệu biểu diễn loạt tín hiệu Lưu ý chiều dài ký hiệu OFDMA & SC-FDMA với 66,7μs, nhiên, ký hiệu SC-FDMA có chứa M ký hiệu mà biểu diễn cho liệu điều chế Đó việc truyền tải song song nhiều ký hiệu tạo PAPR cao không mong muốn với OFDMA Bằng cách truyền M ký hiệu liệu dãy vào M thời điểm, SC-FDMA chiếm băng thông đa sóng mang OFDMA chủ yếu PAPR tương tự sử dụng Sinh viên: Đàm Thành Đô 42 GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành cho ký hiệu liệu gốc Thêm vào nhiều dạng sóng QPSK băng hẹp OFDMA tạo đỉnh cao thấy băng thông rộng hơn, dạng sóng QPSK đơn sóng mang SC-FDMA 3.4 Kỹ thuật MIMO MIMO phần tất yếu LTE để đạt yêu cầu đầy tham vọng thông lượng hiệu sử dụng phổ MIMO cho phép sử dụng nhiều anten máy phát máy thu Với hướng DL, MIMO 2x2 (2 anten thiết bị phát, anten thiết bị thu) xem cấu hình bản, MIMO 4x4 đề cập đưa vào bảng đặc tả kỹ thuật chi tiết Hiệu đạt tùy thuộc vào việc sử dụng MIMO Trong đó, kỹ thuật ghép kênh không gian (spatial multiplexing) phát phân tập (transmit diversity) đặc tính bật MIMO công nghệ LTE Giới hạn kênh truyền thông tin can nhiễu đa đường giới hạn dung lượng theo quy luật Shannon MIMO lợi dụng tín hiệu đa đường máy phát máy thu để cải thiện dung lượng có sẵn cho kênh truyền Bằng cách sử dụng nhiều anten bên phát thu với việc xử lý tín hiệu số, kỹ thuật MIMO tạo dòng liệu kênh truyền, từ làm tăng dung lượng kênh truyền Hình 3.14:Mô hình SU-MIMO MU-MIMO Hình ví dụ SU-MIMO 2x2 MU-MIMO 2x2 SU-MIMO hai dòng liệu trộn với (mã hóa) để phù hợp với kênh truyền 2x2 SU- MIMO thường dùng tuyến xuống Trong trường hợp Sinh viên: Đàm Thành Đô 43 GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành dung lượng cell tăng tốc độ liệu tăng MU-MIMO 2x2 dòng liệu MIMO đa người dùng đến từ UE khác Dung lượng cell tăng tốc độ liệu không tăng tăng Ưu điểm MU-MIMO so với SU-MIMO dung lượng cell mà không tăng giá thành pin hai máy phát UE MU-MIMO phức tạp SU-MIMO Trong hệ thống MIMO, phát gửi dòng liệu qua anten phát Các dòng liệu phát thông qua ma trận kênh truyền bao gồm nhiều đường truyền anten phát anten thu Sau thu nhân vector tín hiệu từ anten thu, giải mã thành thông tin gốc Đối với tuyến xuống, cấu hình hai anten trạm phát hai anten thu thiết bị đầu cuối di động cấu hình bản, cấu hình sử dụng bốn anten xem xét Đây cấu hình SU-MIMO, sử dụng kỹ thuật ghép kênh không gian với lợi kỹ thuật khác điều kiện băng thông sử dụng kỹ thuật điều chế tín hiệu, SU cho phép tăng tốc độ liệu (data rate) số lần số lượng anten phát Ghép kênh không gian cho phép phát chuỗi bit liệu khác khối tài nguyên tuyến xuống Những dòng liệu người dùng (SU-MIMO) người dùng khác (MUMIMO) Trong SU- MIMO tăng tốc độ liệu cho người dùng, MU-MIMO cho phép tăng dung lượng Dựa vào hình 2.29, ghép kênh không gian lợi dụng hướng không gian kênh truyền vô tuyến cho phép phát liệu khác hai anten Hình 3.15: Ghép kênh không gian Sinh viên: Đàm Thành Đô 44 GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành Kỹ thuật phân tập biết đến từ WCDMA release 99 phần LTE Thông thường, tín hiệu trước phát mã hóa để tăng hiệu ứng phân tập MIMO sử dụng để khai thác việc phân tập mục tiêu làm tăng tốc độ Việc chuyển đổi MIMO truyền phân tập ghép kênh không gian tùy thuộc vào việc sử dụng kênh tần số Đối với đường lên, từ thiết bị đầu cuối di động đến BS, người ta sử dụng mô hình MU-MIMO (Multi-User MIMO) Sử dụng mô hình BS yêu cầu sử dụng nhiều anten, thiết bị di động dùng anten để giảm chi phí cho thiết bị di động Về hoạt động, nhiều thiết bị đầu cuối di động phát liên tục kênh truyền, nhiều kênh truyền, không gây can nhiễu với tín hiệu hoa tiêu (pilot) trực giao lẫn Kỹ thuật đề cập đến, kỹ thuật đa truy nhập miền không gian (SDMA) hay gọi MIMO ảo Sinh viên: Đàm Thành Đô 45 GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành CHƯƠNG : KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA LTE TẠI VIỆT NAM Tại Việt Nam, lãnh đạo Bộ TT&TT Cục Viễn thông cho việc triển khai công nghệ 4G Việt Nam vào thời điểm chưa chín muồi Dịch vụ 3G vừa thức cung cấp thị trường viễn thông Việt Nam từ tháng 10/2009, vậy, để doanh nghiệp viễn thông kịp thu hồi số vốn từ mạng 3G tránh lãng phí khoản tiền đầu tư thiết bị người tiêu dùng, Bộ TT&TT cho biết chưa cấp phép triển khai mạng 4G thức Việt Nam Căn vào phát triển chung giới điều kiện cụ thể Việt Nam, khoảng 3-5 năm nữa, Việt Nam cân nhắc đến việc đầu tư vào mạng 4G Ngoài ra, vấn với XHTT, ông Đoàn Quang Hoan, Cục trưởng Cục Tần số VTĐ, cho thói quen người dùng di động Việt Nam phần nhiều sử dụng thiết bị nhà, việc phủ sóng băng tần 4G nhà khó giá thành lớn, phủ sóng người dùng Vì thế, yếu tố khiến việc triển khai đầu tư 4G thời điểm Việt Nam hoàn toàn không phù hợp Cũng nước châu Á khác, Việt Nam gặp rào cản giá thiết bị đầu cuối (smartphone, tablet) có hỗ trợ 4G đắt, nhu cầu sử dụng hầu hết người dùng Việt Nam chưa cần đến 4G, hay nói chưa cần phải đầu tư nhiều tiền vào smartphone 4G, mức thu nhập người dân hạn chế Vì thế, nhà mạng triển khai 4G số lượng người tiêu dùng có khả chi trả mua sắm thiết bị 4G để ứng dụng công nghệ Ngoài ra, Hội thảo “Quản lý tần số phục vụ phát triển hạ tầng viễn thông đại”, nhà quản lý viễn thông Việt Nam cân nhắc lựa chọn băng tần cho công nghệ 4G Theo đó, Việt Nam tăng cường công tác dự báo để từ tính toán xem Việt Nam cần băng tần để phát triển Sinh viên: Đàm Thành Đô 46 GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành sử dụng băng tần thông qua việc dự báo tăng trưởng di động Bên cạnh đó, băng tần lựa chọn phải nhiều nước ủng hộ phổ biến giới, giá thành thiết bị rẻ tạo điều kiện thuận lợi cho việc khai thác Khi châu Á thận trọng bàn cãi rào cản cân nhắc việc triển khai lựa chọn băng tần cho chuẩn công nghệ 4G, chí nhiều nước nghĩ đến việc triển khai công nghệ 4G, Ủy ban châu Âu (EC) chi 50 triệu euro (khoảng 1.375 tỷ đồng) để nghiên cứu công nghệ mạng 5G với mục tiêu cung cấp hạ tầng mạng tốc độ cao 5G vào năm 2020 Theo EC, tốc độ truyền liệu mạng 5G cao từ 10100 lần so với mạng 4G Tuy nhiên, dù có rào cản song dự đoán đến cuối năm nay, thuê bao 4G LTE châu Á tăng lên 72,1 triệu Hiện nay, di động ngành công nghiệp đánh giá có phát triển nhanh Điện thoại di động ngày phổ biến châu Á, điều xảy người muốn truy cập Internet qua điện thoại Thậm chí số thị trường bỏ qua thời đại PC để thẳng lên thời đại di động Bộ TT&TT vừa cho biết hoàn thiện thủ tục để cấp phép thử nghiệm LTE cho EVN Telecom Gtel Như vậy, có doanh nghiệp thử nghiệm công nghệ tiền 4G Trước đó, Bộ TT&TT đồng ý cho VNPT, Viettel, FPT Telecom, CMC VTC thử nghiệm mạng di động công nghệ LTE Thời gian thử nghiệm năm Theo Luật Viễn thông, doanh nghiệp phải đấu giá tần số để lấy giấy phép Sau đấu giá, doanh nghiệp chuyển nhượng tần số muốn Việc đấu giá tần số nhằm tránh tình trạng xin giấy phép để “giữ chỗ” Ngày 10/10/2010, VNPT tuyên bố hoàn thành trạm eNB theo công nghệ LTE đặt tòa nhà Internet, lô 2A, làng Quốc tế Thăng Long, Sinh viên: Đàm Thành Đô 47 GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành Cầu Giấy, Hà Nội với tốc độ truy cập Internet lên đến 60 Mbps Giai đoạn dự án thử nghiệm cung cấp dịch vụ vô tuyến băng rộng công nghệ LTE VNPT VDC triển khai với 15 trạm thu phát gốc Hà Nội, bán kính phủ sóng trạm khoảng 1km Về phía Viettel, tập đoàn cho biết, phối hợp với Huawei tiến hành lắp đặt, tích hợp thiết bị LTE quận Tân Bình, TP.HCM Trước đó, Viettel tiến hành thử nghiệm Hà Nội Cụ thể, Viettel tiến hành thử nghiệm hệ thống mạng hoàn chỉnh với 40 trạm LTE hai quận Đống Đa Ba Đình Sau đó, dự kiến quý 1/2011, Viettel cung cấp dịch vụ 4G cho số khách hàng dùng thử.Mạng cho biết, triển khai, mạng 4G không ảnh hưởng đến chất lượng mạng 3G 2G cung cấp cho khách hàng Theo giới chuyên môn, từ Việt Nam bắt đầu thử nghiệm công nghệ 3G đến thức thương mại hóa tới năm Vì vậy, vài năm tới thời điểm thích hợp để triển khai công nghệ Bộ TT&TT cho biết tới Bộ tiến hành tổng kết năm cấp phép triển khai dịch vụ di động 3G Việc tổng kết tập trung đánh giá hiệu học kinh nghiệm trình triển khai mạng 3G Đây sở quan trọng để Bộ TT&TT để tiến hành cấp phép 4G thời gian tới Sinh viên: Đàm Thành Đô 48 GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành KẾT LUẬN Công nghệ LTE công nghệ mới, tiếp tục nghiên cứu triển khai toàn giới, với khả truyền tải tốc độ cao kiến trúc mạng đơn giản , sử dụng băng tần hiệu hoàn toàn tương thích với hệ thống trước ( GSM & WCDMA ) dựa mạng toàn IP LTE trở thành hệ thống thông tin di động toàn cầu tương lai Vì việc tìm hiểu công nghệ LTE cần thiết có ý nghĩa thực tế Trong báo cáo em đề cập cách tổng quan công nghệ LTE, trọng tâm gồm phần : • Tìm hiểu trình phát triển hệ thống thông tin di động nay, giới thiệu công nghệ LTE • Tìm hiểu kiến trúc mạng LTE • Tìm hiểu công nghệ OFDMA, SC_FDMA MIMO LTE công nghệ phát triển sau so với WIMAX, với đặc tính tuyệt vời mà đem lại, nên có nhiều nhà mạng lớn giới ủng hộ lựa chọn để triển khai Các nhà chế tạo thiết bị đầu cuối tiến hành tích hợp công nghệ LTE vào sản phẩm Tại Việt Nam nhà mạng tiến hành thử ngiệm công nghệ LTE đạt kết khả quan Do vậy, việc nắm bắt công nghệ LTE cần thiết Trong trình thực báo cáo, em nhận giúp đỡ nhiệt tình từ phía thầy giáo, cô giáo Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo khoa thầy cô trường đặc biệt Thầy: Nguyễn Thế Dũng giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành báo cáo Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên: Đàm Thành Đô 49 GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành TÀI LIỆU THAM KHẢO http://www.myebook.vn/ebook/giao-duc hoc-tap/cao-dang dai-hoc/wimax hspa-va-lte-phan-tich-so-sanh.316461.html www.Thongtincongnghe.com www.Vntelecom.org www.Tapchibcvt.gov.vn www.Tudiencongnghe.net www.Xahoithongtin.com http://vi.wikipedia.org http://thegioitinhoc.vn Sinh viên: Đàm Thành Đô 50 GVHD: Nguyễn Thế Dũng Báo cáo thực tập chuyên ngành MỤC LỤC Sinh viên: Đàm Thành Đô 51 GVHD: Nguyễn Thế Dũng