nghiên cứu giảm PAPR trong hệ thống LTEADVANCED

Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Em tên là: Trương Công Tý Lớp : 09DT1 Khoa Điện tử-Viễn thông Em xin cam đoan nội dung đồ án đồ án có trước Nếu có em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Đà Nẵng, ngày… tháng… năm 2014 Kí tên Trương Công Tý Lời cam đoan MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT LỜI MỞ ĐẦU TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Lời cam đoan CÁC TỪ VIẾT TẮT 3G 3rd Generation 3GPP 3rd Generation Partnership Project 4G 4th Generation AWGN Additive white Gaussian Noise B3G Beyond 3rd Generation BER Bit Error Rate BS Base Station CA Carrier Aggregation CC Component Carrier CDMA Code Division Multiple Access CoMP Coordinated Multi Point CP Cyclic Prefix DFT Discrete Fourier Transform DL Down link DSCH Downlink Shared Channel EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution ESNRC Enhanced Signal to Noise Combining ERC Equal Ratio Combining FDMA Frequency Division Multiple Access Lời cam đoan FDD Frequency Division Duplex FFT Fast Fourier Transform FSTD Frequency Shift Transmit Diversity FRC Fixed Ratio Combining GSM Global System for Mobile communication HSPA High Speed Packet Access IFFT Inverse Fast Fourier Transform IMT International Mobile Telecommunications IMT-A International Mobile Telecommunications Advanced ITU International Telecommunication Union LOS Line Of Sight LSP Large Scale Parameter LTE Long Term Evolution LTE-A Long Term Evolution Advanced MIMO Multiple Input and Multiple Output MM Mobiliti Management MMSE Minimum Mean Square Error MPC Multi Path Component MRC Maximum Ratio Combining NLOS Non Line Of Sight Lời cam đoan OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access PAPR Peak to Average Power Ratio QAM Quadrature Amplitude Modulation QoS Quality of Service QPSK Quadrature Phase Shift Keying RAN Radio Access Network RF Radio Frequency RN Relay Node RRM Radio Resource Management RX Receiver SCFDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access SCME Spatial Channel Model Extended SER Symbol Error Rate SISO Single Input and Single Output SNR Signal to Noise Ratio SNRC Signal to Noise Ratio Combining TDD Time Division Duplex TDSCDMA Time Division Synchronous Code Division Multiple Access TX Transmitter Lời cam đoan UE User Equipment UL Up link UMTS Universal Mobile Telecommunications System VoIP Voice over Internet Protocol WLAN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK Lời cam đoan LỜI MỞ ĐẦU Hệ thống thông tin di động giới phát triển không ngừng, nhằm đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin ngày cao người dùng Hệ thống LTE-Advanced coi hệ thống tiên tiến nay, số nước giới triển khai xây dựng thương mại hóa Với tính tương đồng với hệ trước đặc biệt hệ tiền 4G (LTE), LTE-Advanced chiếm ưu đua với WirlessMAN-Advanced để trở thành công nghệ ứng dụng rộng rãi cho 4G LTE-Advanced có cải tiến đáng kể so với hệ tiền 4G (LTE) hệ trước nó, ví dụ băng thông tốc độ liệu Đồ án trình bày số kĩ thuật bậc sử dụng hệ thống LTE-Advanced Nội dung đồ án bao gồm chương : Chương : Lịch sử phát triển mạng di động tổng quan LTEAdvanced Chương giới thiệu đời phát triển hệ thông tin di động Khái quát đặc điểm bậc LTE-Advanced Chương : Kỹ thuật đa truy cập đường xuống đường lên LTEAdvanced Trình bày chi tiết hai kỹ thuật đa truy cập đường xuống (OFDMA ) kỹ thuật đa truy cập đường lên (SC-FDMA ) Qua đó, thấy ưu nhược điểm phương pháp Đây hai kỹ thuật sử dụng gian đoạn tiền 4G với công nghệ LTE Chương : Kỹ thuật kết tập sóng mang (Carrier Aggregation ) LTEAdvanced Trong chương tìm hiểu kỹ thuật hoàn toàn đưa vào ứng dụng LTE-Advanced kỹ thuật kết tập sóng mang Đây kỹ thuật mang tính đặc trưng LTE-Advanced nhờ mà LTEAdvanced đạt đặc điểm kỹ thuật vượt bậc băng thông, tốc độ truyền liệu để phù hợp với yêu cầu ITU đưa cho mạng 4G Lời cam đoan Chương : Đánh giá số PAPR hệ thống LTE-Advanced Chương tìm hiểu số công suất đỉnh công suất trung bình PAPR (Peak to Averrage Power Ratio) hai phương pháp OFDMA SCFDMA Bằng mô matlab, biết LTE-Advanced tiếp tục sử dụng kỹ thuật SC-FDMA cho đa truy cập đường lên Trong trình hoàn thành đồ án này, có nhiều cố gắng nhiều thiếu sót Rất mong quý thầy cô bảo thêm Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa Điện tử - Viễn thông, đặc biệt thầy Tăng Tấn Chiến nhiệt tình hướng dẫn để em hoàn thành tốt đồ án CHƯƠNG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG DI ĐỘNG VÀ TỔNG QUAN VỀ LTE-ADVANCED 1.1 Giới thiệu chương Các hệ mạng thông tin di động nối tiếp phát triển công nghệ truyền thông không dây liên tục đổi để đáp ứng nhu cầu tương tác, làm việc, giải trí ngày cao người dùng Nhu cầu tốc độ truyền liệu, khả bảo mật, dung lượng, chất lượng… dịch vụ ngày lớn Vì việc đời hệ thống 2G,3G,4G để đáp ứng nhu cầu Ở chương ta tập trung vào đời phát triển mạng thông tin di động từ 2G lên 4G, đồng thời trình bày tổng quan hệ thống LTE-Advanced 1.2 Sự phát triển mạng thông tin di động từ 2G lên 4G Lời cam đoan Hình 1.1 Các hệ mạng di động toàn cầu 1.2.1 Mạng thông tin di động 2G Là hệ kết nối thông tin di động mang tính cải cách khác hoàn toàn so với hệ Nó sử dụng tín hiệu kỹ thuật số thay cho tín hiệu analog hệ 1G Mạng 2G mang tới cho người sử dụng di động lợi ích tiến suốt thời gian dài: mã hoá liệu theo dạng kỹ thuật số, phạm vi kết nối rộng 1G đặc biệt xuất tin nhắn dạng văn đơn giản – SMS Theo đó, tín hiệu thoại thu nhận đuợc mã hoá thành tín hiệu kỹ thuật số nhiều dạng mã, cho phép nhiều gói mã thoại lưu chuyển băng thông, tiết kiệm thời gian chi phí 1.2.2 Mạng thông tin di động 3G Là hệ truyền thông di động thứ ba, tiên tiến hẳn hệ trước Nó cho phép người dùng di động truyền tải liệu thoại liệu thoại (tải liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh, âm thanh, video clips … Nó đặc trưng bới tốc đọ truyền liệu cao, dung lượng lớn, tăng hiệu sử dụng phổ tầng nhiều cải tiến đáng kể khác Công nghệ 3G nhắc đến chuẩn IMT-2000 Tổ chức Viễn thông Thế giới (ITU) Ban đầu 3G dự kiến chuẩn thống Lời cam đoan giới, thực tế, giới 3G bị chia thành phần riêng biệt : UMTS, CDMA2000, TD-SCDMA WIDEBAND-CDMA - UMTS: dựa công nghệ truy cập vô tuyến W-CDMA, giải pháp nói chung thích hợp với nhà khai thác dịch vụ di động (Mobile network operator) sử dung GSM, tập trung chủ yếu châu Âu phần châu Á (trong có Việt Nam) UMTS tiêu chuẩn hóa tổ chức 3GPP Tốc độ truyền liệu tối đa 1920Kbps thực tế tốc độ 384Kbps - CDMA2000: hệ chuẩn 2G, cung cấp tốc độ liêu từ 144 kbit/s tới Mbit/s - TD-SCDMA: chuẩn biết đến hơn, phát triển riêng Trung Quốc công ty Datang Siemens - WIDEBAND-CDMA: Hỗ trợ tốc độ 384 kbit/s Mbit/s Giao thức dùng mạng diện rộng WAN, tốc độ tối đa 384 kbit/s Khi dùng mạng cục LAN, tốc độ tối đa 1,8 Mbit/s Để cải tiến tốc độ liệu mạng 3G hai kĩ thuật HSUPA HSDPA đề nghị Khi kĩ thuật triễn khai người ta gọi chung HSPA biết đến mạng 3,5G - HSUPA: kĩ thuật cho phép tăng tốc độ upload thông tin tối đa 5,8Mbps - HSDPA: kĩ thuật cho phép download thông tin với tốc độ tối đa 14,4Mbps, thực tế đạt 1,8Mbps tốt 3,6Mbps 1.2.3 Mạng di động tiền 4G-LTE (3,9G) Hai công nghệ LTE WiMax số nhà mạng giới triển khai xây dựng họ gọi 4G thật chưa ITU công nhận nên biết đến công nghệ 3,9G Các đặc điểm mạng di động tiền 4G dựa công nghệ LTE: tốc độ truyền liệu, dải tần co giản được, đảm bảo hiệu suất di chuyển, giảm độ trễ mặt phẳng người dùng, giảm độ trễ mặt phẳng người sử dụng mặt phẳng điều khiển - Tốc độ truyền liệu : dung lượng truyền kênh đường lên đạt tối đa 50Mbps đường xuống 100Mbps băng thông 20MHz Lời cam đoan Kiểu thứ tư : triển khai dùng thiết bị thu phát vô tuyến từ xa(RRH : Remote Radio Head) Hình 3.8 Kiểu Các cell sóng mang thành phần tần số F1(tần số thấp) đảm bảo vùng phủ sóng lớn RRH sóng mang thành phần tần số F2 (tần số cao) dùng để cải thiện lưu lượng điểm tới hạn Tính di động thực dựa tần số F1 Các tần số F1 F2 kiểu triển khai thường nằm băng khác Kiểu thứ năm : tương tự kiểu thứ vùng có độ phủ sóng khác nhau, bên cạnh bổ sung thêm lặp lựa chọn tần số nhằm mở rộng độ bao phủ cho tần số sóng mang 3.2.4 Kỹ thuật kết tập sóng mang lớp cao LTE-Advanced Ở lớp cao dịch vụ thực chức mặt phẳng điều khiển mặt phẳng người dùng Trong đó, nhiệm vụ mặt phẳng điều khiển đảm bảo kết nối mạng với thiết bị đầu cuối UE, mặt phẳng người dùng đảm bảo chức truyền dẫn thông tin Mặt phẳng điều khiển mặt phẳng người dùng kỹ thuật kết tập sóng mang LTE-Advanced thừa kế từ LTE, nhằm đảm bảo tính tương thích hai hệ thống Kỹ thuật kết tập sóng mang thiết kế để đạt hiệu sử dụng nhiều sóng mang thành phần cho việc truyền liệu, bổ sung thủ tục đồng thời bao gồm quản lý cell, cell hoạt động hay không hoạt động Lời cam đoan Một sóng mang thành phần kỹ thuật kết tập sóng mang thường xem cell dịch vụ xử lý thủ tục lớp cao Đối với TDD (Time Division Duplex), cell dịch vụ xem tần sô sóng mang đơn nơi mà đường lên đường xuống xảy khoảng thời gian khác nhau, gọi khung phụ (subframe) Còn FDD (Frequency Division Duplex) cell dịch vụ bao gồm hai tần số sóng mang thành phần khác đường truyền lên đường truyền xuống Mỗi thiết bị đầu cuối có cell dịch vụ, đảm bảo tất chức thông tin cần thiết bảo mật đầu vào, lớp không truy cập (non-access stratum) hay trì nối kết RRC … Cell dịch vụ xem cell cell khác xem cell thứ Cấu hình PUCCH Thông tin di động NAS Kiểm tra đường truyền vô tuyến Bảo mật đầu vào Xếp lịch bán ổn định Sự thu nhận thông tin hệ thống Thủ tục truy cập ngẫu nhiên Trạng thái không hoạt động Dò tín hiệu đến Truyền dẫn liệu Cell có Có Có Có Có Có Có Không Có Có Cell thứ không Không Không Không Không không Không Có Có Có Bảng 3.1 So sánh cell cell thứ 3.2.4.1 Quản lý cell Đây thủ tục dùng để điều khiển thiết lập mạng để thêm, bớt hay thay đổi cell thứ chuyển cell thiết bị đầu cuối Một đơn vị thiết bị đầu cuối (UE) RRC-rỗi thiết lập kết nối RRC tới cell dịch vụ, tự động tồn trở thành cell Trong hệ thống kết tập sóng mang, đơn vị thiết bị đầu cuối khác có cell khác tùy thuộc vào sóng mang truy cập thực Trong phạm vi mà kết tập sóng mang đáp ứng nhu cầu lưu lượng,với kết nối RRC cell mạng tiếp tục cấu hình thêm hay nhiều cell thứ cho thiết bị đầu cuối Thông tin hệ thống hữu ích cell thứ truyền đến thiết bị đầu cuối thông qua tín hiệu RRC riêng Ngoài ra, tín hiệu RRC riêng thực việc bổ sung, loại Lời cam đoan bỏ hay cấu hình lại cell đến đơn vị thiết bị đầu cuối Mạng thay đổi cell thiết bị đầu cuối, kết tập sóng mang thực việc thay đổi cell thông qua thủ tục chuyển giao 3.2.4.2 Quản lý di động với kỹ thuật kết tập sóng mang Trong hệ thống viễn thông, việc quản lý di động có vai trò quan trọng Để quản lý di động cách dễ dàng quản lý cell kết hợp với việc kết tập sóng mang thiết bị đầu cuối phải thực nhiều phép đo theo điiều khiển mạng phép đo kỹ thuật truy cập vô tuyến nội (RAT : intra-radio Access Technology), phép đo tần số nội hay liên tần số Các cell lân cận trở nên offset cell thứ, kết đưa vào tkyx thuật kết tập sóng mang LTE-Advanced để so sánh chất lượng kênh truyền cell lân cận với cell thứ mẫu cách cho phép cấu hình lại cell thứ 3.2.4.3 Kích hoạt, khử kích hoạt cell kết tập sóng mang Đây kỹ thuật giúp cho UE (thiết bị đầu cuối) tiết kiệm công suất tiêu hao trình thu nhận thông tin không liên tục (DRX : Discontinuous Reception) Khi thiết bị đầu cuối chưa sẵn sàng nhận liệu từ mạng DRX đặt vào chế độ tiết kiệm lượng nhằm sử dụng hiệu lượng cách tối đa Các thiết bị đầu cuối xác định khoảng thời gian mà DRX bật hay tắt cho tất cell dịch vụ theo cấu hình mạng Một cell thứ kỹ thuật kết tập sóng mang LTE-Advanced kích hoạt không kích hoạt nhằm tiết kiệm tối đa mức lượng sử dụng cho thiết bị đầu cuối Các thiết bị đầu cuối không nhận thông tin từ đường xuống, đồng thời không truyền tín hiệu cho đường lên cell thứ không kích hoạt Các cell dịch vụ cell thứ hoạt động hay không thực cách riêng biệt với nhau, thiết bị đầu cuối kích hoạt phần cell thứ cần thiết Việc tự động kích hoạt hay không kích hoạt áp dụng cho cell chúng cần tới nó, để đảm bảo Lời cam đoan trạng thái kích hoạt đến, thiết bị đầu cuối có kết nối RRC tới mạng 3.2.5 Xét kỹ thuật kết tập sóng mang lớp vật lý LTE-Advanced Sự trao đổi thông tin mạng thiết bị đầu cuối thực lớp vật lý Kỹ thuật kết tập sóng mang LTE-Advanced thừa kế phương pháp : đa truy cập, điều chế mã hóa kênh hệ thống LTE Ngoài ra, LTE-Advanced bổ sung cho thiết bị đầu cuối số chức khác : truyền liệu qua hai băng thông kề sóng mang đồng thời truyền kênh điều khiển kênh liệu cell chính, phương pháp ghép kênh không gian truyền nhận liệu đa anten Tuy nhiên, vấn đề cốt lõi việc thiết kế điều khiển đường xuống đường lên lớp vật lý nhằm cải thiện hiệu truyền liệu 3.2.5.1 Thiết kế điều khiển đường xuống lớp vật lý Physical Downlink Control Channel (PDCCH) : kênh điều khiển vật lý đường xuống có nhiệm vụ cấp phát tài nguyên, sơ đồ mã hóa điều chế HARQ thông số khác có liên quan đến việc truyền dẫn liệu dựa kênh chia sẻ vật lý đường xuống ( PDSCH : Physical Downlink Shared Channel) kênh chia vật lý đường lên ( PDUCH : Physical Uplink Shared Channel).Trên tần số sóng mang liên kết tần số sóng mang đường lên (nơi mà kết hợp sóng mang đường lên đường xuống truyền thông tin hệ thống) cấu hình sóng mang thành phần thiết đặt để truyền đồng thời PDCCH kèm theo PDSCH Bên cạnh đó, việc xếp lịch sóng mang chéo PDCCH sóng mang thành phần cấu hình để truyền dẫn PUSCH PDSCH sóng mang khác Mục đích việc xếp lịch sóng mang chéo (CCS : CrossCarrier Scheduling) giúp hỗ trợ mạng không đồng Kênh điều khiển vật lý đường xuống truyền toàn băng thông tương ứng, việc sử dụng lại phần tần số không áp dụng cho giảm nhiễu liên cell kênh điều khiển vật lý đường xuống Bằng cách thiết lập cấu hình cho thiết bị đầu cuối kết nối Lời cam đoan tới node mạng khác để nhận PDCCH sóng mang khác nhau, kỹ thuật kết tập sóng mang giảm loại bỏ nhiễu liên cell kênh điều khiển vật lý đường xuống Với việc xếp lịch sóng mang chéo để bảo vệ cho đường truyền kênh điều khiển vật lý đường xuống cần sóng mang thành phần (nó lập lịch tài nguyên liệu sóng mang nào) để nâng cao tốc độ liệu Hình 3.9 Kết tập sóng mang với hoạt động mạng không đồng Sóng mang thành phần tần số F1 sử dụng cho tất cell lớn có công suất tối đa cell nhỏ công suất danh định chúng Còn cell lớn có công suất bị giảm cell nhỏ có công suất danh định chùng dùng sóng mang thành phần tần số F2 Trong sóng mang có băng thông thấp, xếp lịch sóng mang chéo kỹ thuật có hiệu để lập lịch truyền liệu dựa vào sóng mang băng thông rộng Không gian tìm kiếm (search space) kênh điều khiển vật lý đường xuống bao gồm : tập hợp ứng cử viên kênh điều khiển vật lý đường xuống mà thiết bị đầu cuối thực thao tác giải mã mù để xác định PDCCH truyền đến subframe Trong hệ thống thu, điều khiển công suất, tin nhắn vô tuyến thông tin điều khiển liên quan đến truy cập ngầu nhiên không gian tìm Lời cam đoan kiếm chung giám sát tất đơn vị thiết bị đầu cuối cell chúng PCFICH (Physical Control Format Idecator Channel ) : kênh báo dạng thức điều khiển vật lý : truyền khung phụ, có nhiệm vụ cho biết số symbol OFDMA mang thông tin điều khiển subframe Chính kênh chia vật lý đường xuống PDSCH xếp lịch kênh điều khiển vật lý đường xuống sóng mang thành phần, thiết bị đầu cuối yêu cầu giải mã kênh báo dạng thức điều khiển để xác định symbol OFDMA bắt đầu dùng cho PDSCH Đối với kênh chia vật lý đường xuống sóng mang chéo lập lịch kênh điều khiển vật lý đường xuống sóng mang khác, symbol OFDMA bắt đầu cho truyền dẫn PDSCH cấu hình lớp cao hơn, đồng thời thiết bị đầu cuối không yêu cầu giải mã PDFICH sóng mang thành phần PDSCH 3.2.5.2 Thiết kế điều khiển đường lên lớp vật lý Thông tin điều khiển đường lên lớp vật lý gồm có : thông tin trạng thái kênh (CSI : Channel State Information), tín hiệu phản hồi HARQ tương ứng nhiều PDSCH yêu cầu thiết lập lịch Trong hệ thống LTE kênh điều khiển vật lý đường lên truyền dẫn thông tin điều khiển đường lên không truyền PUSCH khung phụ, truyền PUSCH khác Khác với LTE, hệ thống LTE-Advanced cấu hình mạng lại để truyền đồng thời PUSCH PUCCH khung phụ Điều khiển công suất cho đường lên (Uplink Power Control) : kỹ thuật với thiết bị đầu cuối xác định công suất truyền kênh chia vật lý đường xuống công suất truyền kênh vật lý đường lên để chắn bên thu đáng tin cậy Nó bao gồm hai thành phần phận vòng hở dùng để điều chỉnh tổn hao cho đường truyền nốt mạng dịch vụ với thiết bị đầu cuối, phận vòng kín sử dụng lệnh điều khiển công suất truyền dẫn kênh điều khiển vật lý đường xuống Quá trình điều khiển công suất đường lên cell tương ứng độc lập với Kết công suất điều khiển cho hai kênh PUCCH PUSCH gọi công suất truyền dẫn định danh Khi tổng công Lời cam đoan suất định danh từ thiết bị đầu cuối vượt tổng công suất đầu tối đa cho phép thiết bị đầu cuối khung phụ tương ứng hoạt động điều khiển công suất lên thực 3.3 Ưu điểm nhược điểm kỹ thuật kết tập sóng mang 3.3.1 Ưu điểm Ưu điểm kỹ thuật kết tập sóng mang việc tăng tính hiệu sử dụng phổ, đáp ứng băng thông lên đến 100MHz (nhờ việc kết hợp tần số sóng mang con, sóng mang có băng thông 20MHz), mở rộng vùng phủ sóng 3.3.2 Nhược điểm Giống với kỹ thuật OFDMA, nhược điểm đáng quan tâm kỹ thuật kết tập sóng mang làm tăng tỉ số PAPR đường truyền, đặc biệt đường truyền lên hệ thống LTE-Advanced 3.4 Kết luận chương Chúng ta thấy ưu nhược điểm kỹ thuật kết tập sóng mang hệ thống LTE-Advanced sau tìm hiểu qua chương Đây kỹ thuật nỗi bậc LTE-Avanced so với hệ thống cũ LTE, giúp cho hệ thống LTE-Advanced đạt yêu cầu IMT-Advanced nhằm cải thiện cách đáng kể mặt hiệu so với hệ thống bao gồm hệ thống LTE phiên Lời cam đoan CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ CHỈ SỐ PAPR TRONG HỆ THỐNG LTE-ADNVACED 4.1 Giới thiệu chương Để khẳng định lại hệ thống LTE-Advanced tiếp tục sử dụng kỹ thuật SC-FDMA cho đa truy cập đường lên, chương mô để chứng minh điều Cụ thể ta đánh giá tỉ số công suất đỉnh công suất trung bình PAPR (Peak to Average Power Ratio) phương pháp OFDMA SC-FDMA hệ thống LTE-Advanced 4.2 Cơ sở lý thuyết Các thiết bị đầu cuối thường có công suất hạn chế, việc giảm tỉ số PAPR tiết kiệm lượng cho thiết bị đầu cuối Hệ thống LTE-Advanced dùng kỹ thuật kết tập sóng mang OFDMA hai kỹ thuật có tỉ số PAPR cao nên để hạn chế giảm PAPR người ta phải dùng nhiều phương pháp kết hợp đồng thời với Sau IFFT SC-FDMA, miền thời gian liệu sóng mang thành phần ví hàm IFFT (S(i,j)) i,j số thứ tự sóng mang thành phần số khung phụ Tỉ số PAPR đường lên hệ thống LTE-Advanced định nghĩa sau : PPAPR(j) = PAPR{} Trong : X(i,j) tín hiệu miền tần số sóng mang thành phần thứ i b(i,j) pha ngẫu nhiên X(i,j) Lời cam đoan Tỉ số công suất đỉnh công suất trung bình PAPR tính theo công thức sau : Với X(t) tín hiệu đa sóng mang T chu kì tín hiệu Người ta thường dùng hàm phân phối tích lũy bù CCDF(Complementary Comulative Distribution Function) để só sánh đặc tính tỉ số PAPR 4.3 Mô Chúng ta mô dựa vào thông số sau : - Băng thông hệ thống 5MHz - Số sóng mang phụ 1024 - Số sóng mang block (Data Block Size) N= 128 - Số block truyền hệ thống 104 (hay số lần lặp 104 lần) - Xét kiểu điều chế : 64QAM QPSK 4.3.1 Lưu đồ thuật toán mô PAPR OFDMA Lời cam đoan S Đ S Đ Hình 4.1 Lưu đồ thuật toán mô PAPR kĩ thuật OFDMA 4.3.2 Lưu đồ thuật toán mô PAPR kĩ thuật SC-FDMA Lời cam đoan S Đ S Đ S Đ Hình 4.2 Lưu đồ thuật toán mô PAPR SC-FDMA Lời cam đoan 4.3.3 Kết mô 4.3.3.1 Kết mô phương pháp điều chế 64QAM Hình 4.3 Kết mô PAPR với điều chế QAM Nhận xét : Dựa vào kết mô cho ta thấy, số PAPR kĩ thuật OFDMA cao hẳn so với kĩ thuật SC-FDMA kiểu điều chế 64QAM Điều giải thích lý mà hệ thống LTE-Advanced tiếp tục sử dụng phương pháo SC-FDMA cho đa truy cập đường lên Lời cam đoan 4.3.3.2 Kết mô phương pháp điều chế QPSK Hình 4.4 Kết mô PAPR phương pháp điều chế QPSK Nhận xét : Dưới phương pháp điều chế QPSk PAPR SC-FDMA giảm nhiều so với OFDMA Qua khẳng định lần lựa chọn SC-FDMA hệ thống LTE-Advanced cho đa truy cập đường lên hoàn toàn đắn 4.3 Kết luận chương Trong chương phần chứng minh lý LTEAdvanced chọn kĩ thuật SC-FDMA cho đa truy cập đường lên mà không dùng kĩ thuật OFDMA hệ thống WirelessMan-Advanced Quyết định đắn giúp phần cho hệ thống LTE-Advanced đơn giản hơn, đồng thời góp phần tiết kiệm giá thành triển khai Lời cam đoan KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận Công nghệ LTE-Advanced công nghệ tiên tiến nay, phát triển dựa công nghệ 3GPP ITU công nhận chuẩn 4G Đồ án trình bày đời phát triển hệ di động, đồng thời sâu tìm hiểu kỹ thuật sử dụng LTE-Advanced Ba kỹ thuật đặc biệt quan tâm đồ án kỹ thuật đa truy cập đường xuống OFDMA, kỹ thuật đa truy cập đường lên SC-FDMA kỹ thuật kết tập sóng mang Đồ án mô số PAPR hệ thống LTE-Advanced, qua khẳng định LTE-Advanced lại tiếp tục sử dụng SC-FDMA cho đa truy cập đường lên Hướng phát triển đề tài DO THỜI GIAN CÓ HẠN NÊN ĐỒ ÁN NÀY CHỈ ĐI SÂU TÌM HIỂU MỘT VÀI PHƯƠNG PHÁP QUAN TRỌNG VÌ VẬY, HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO SẼ ĐI TÌM HIỂU NHIỀU PHƯƠNG PHÁP ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG LTE-ADVANCED HƠN ĐỒNG THỜI SẼ MÔ PHỎNG BẰNG NHIỀU PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ KHÁC NHAU, CŨNG CÓ THỂ MÔ PHỎNG VỀ CÁC CHỈ SỐ KHÁC NGOÀI PAPR MỘT HƯỚNG PHÁT TRIỂN THỰC TẾ NỮA LÀ SẼ TÌM HIỂU VỀ ĐẶC ĐIỂM VÀ KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG 4G TẠI VIỆT NAM Lời cam đoan TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tạp chí PCWorld Việt Nam, “WiMax LTE: Chiến hay hòa”,2008 [2] Huawei, Optimum family of spectrum-shaping functions for PAPR reduction in SC-FDMA,3GPP R1-051434,Nov2005,pp2-4 [3] Hyung G.Myung, “Technical Overview of 3GPP LTE “, 2008 [4] Ian F Akyildiz , David M Gutierrez-Estevez, Elias Chavarria Reyes ,” The evolution to 4G cellular systems: LTE-Advanced” , 2010 [5] Klaus Ingemann Pedersen, Frank Frederiksen, Claudio Rosa, Hung Nguyen, Luis Guilherme Uzeda Garcia, Yuanye Wang “Carrier Aggregation for LTE- Advanced: Functionality and Performance Aspects” , 2011 [6] Liu Kewen, Xu Ning “PAPR Reduction of Uplink for Carrier Aggregation in LTE-Advanced” – 2010 [7] M M Rana, M S Islam, A Z Kouzani, ”Peak to Average Power Ratio Analysis for LTE Systems,” ICCSN, pp 516-520, Feb 2010 [8] Saumil S Shah, “LTE – Single carier frequency division multiple access” , Electrical & Computer Engineering, New Jersey Institute Of Technology, Newark, USA 07102 [9] Zukang Shen, Aris Papasakellariou, Juan Montojo, Dirk Gerstenberger, Fangli Xu “Overview of 3GPP LTE-Advanced Carrier Aggregation for 4G Wireless Communications” ,2012 [...]... vì vậy, ảnh hưởng PAPR trong hệ thống OFDM là rất lớn 2.3 Kỹ thuật đa truy cập cho đường lên 2.3.1 Sơ lược về kỹ thuật SC-FDMA SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) : là kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số sóng mang đơn Các tín hiệu SC-FDMA có tỉ lệ PAPR tốt hơn OFDMA Đây là một trong những lý do chính để chọn SC-FDMA cho LTE-Advanced 2.3.2 Cấu trúc hệ thống SC-FDMA Đây... đem lại hiệu quả về chi phí Hệ thống phối hơp có 1 nút nguồn phân phát 1 bản tin đến một số nút chuyển tiếp Các nút này gửi lại tín hiệu đã được xử lý đến nút đích Nút đích kết hợp và sử dụng phân tập tín hiệu thu được từ các nút chuyển tiếp và từ nút nguồn để nhận được tín hiệu thu Lời cam đoan Hình 1.6 Hệ thống phối hợp có 2 nút chuyển tiếp Lợi ích của hệ thống CoMP trong việc nâng cao chất lượng... này chúng ta đã sơ lược về lịch sử phát triển của các thế hệ di động Các công nghệ của các thế hệ tương ứng, trong đó công nghệ vượt trội hơn cả chính là LTE-Advanced Chúng ta sẽ đi vào chi tiết hơn về các kỹ thuật được sử dụng chủ yếu trong LTE-Advanced ở các chương tiếp theo Lời cam đoan CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT ĐA TRUY CẬP ĐƯỜNG XUỐNG VÀ ĐƯỜNG LÊN TRONG LTE-ADVANCED 2.1 Giới thiệu chương Để hiểu rõ hơn... tương đồng với các thế hệ trước đặc biệt là thế hệ tiền 4G (LTE), LTE-Advanced đang chiếm ưu thế trong cuộc đua với WirlessMAN-Advanced để trở thành công nghệ được ứng dụng rộng rãi cho 4G LTE-Advanced thực chất chỉ là bảng nâng cấp của LTE nhằm hướng đến thỏa mãn các yêu cầu của IMT-Advanced Việc nâng cấp này thê hiện rõ ở chỗ các công nghệ được sử dụng trong LTE cũng được sử dụng trong LTE-Advanced (OFDMA,... với việc chèn thêm khoảng bảo vệ cho mỗi ký hiệu OFDM Rất hiệu quả trong các môi trường truyền dẫn đa đường Sự phức tạp của máy phát và máy thu giảm đáng kể nhờ sử dụng FFT và IFFT Điều này giúp OFDMA chứng tỏ được những ưu điểm của nó trên các hệ thống Lời cam đoan thông tin di động, vừa đáp ứng được nhu cầu về tốc độ đồng thời hệ thống lại đơn giản hơn, rất phù hợp với thực tế Với chuẩn OFDM thì... lưu lượng người dùng sẽ giảm nhẹ nhưng hiệu suất phổ thì bị giảm 1 cách đáng kể, tuy nhiên nó vẫn có thể chấp nhận được - Các kĩ thuật MIMO, OFDMA, SC-FDMA được sử dụng trong mạng LTE thay vì CDMA như trong mạng 3G 1.2.4 Mạng thông tin di động 4G Là công nghệ truyền thông không dây thế hệ thứ tư, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1 - 1,5 Gbit/s Là chuẩn tương... chất lượng cao Và trong tương lai, mạng di động LTE Advance, WiMax (nhánh khác của 4G)… sẽ là những thế hệ tiến bộ Lời cam đoan hơn nữa, cho phép người dùng truyền tải các dữ liệu HD, xem tivi tốc độ cao, trải nghệm web tiên tiến hơn cũng như mang lại cho người dùng nhiều tiện lợi hơn nữa từ chính chiếc di động của mình 1.3 Tổng quan về LTE-Advanced (Long Term Evolution- Advanced) Hệ thống thông tin... hơn Đặc biệt là trong Lời cam đoan thông tin di động công suất truyền bị khống chế Khi số pha tăng lên thì cho phép giảm tốc độ bit truyền nhưng vẫn đảm bảo được dung lượng cho trước, điều này sẽ làm giảm băng thông, cho phép truyền được nhiều kênh thông tin + Nhược điểm : khi số pha tăng lên (M lớn) thì các tổ hợp bit sẽ càng gần nhau hơn, nghĩa là sẽ làm tăng khả năng mắc lỗi của hệ thống Do đó để... ra của bộ N-DFT được ánh xạ lên một trong M sóng mang con trực giao với nhau (với điều kiện N