Nghiên cứu, phân tích công nghệ then chốt nhằm ứng dụng cho mạng di động thế hệ sau

i Đại học Thái Nguyên TRNG I HC K THUT CễNG NGHIP THI NGUYấN NGUYN TH THANH NHN NGHIấN CU, PHN TCH CễNG NGH THEN CHT NHM NG DNG CHO MNG DI NG TH H SAU Chuyờn ngnh: K Thut in T Mã số: 60.52.02.03 Tóm tắt Luận văn thạc sĩ K THUT IN T Thái Nguyên - Năm 2014 S húa bi Trung tõm Hc liu / ii LI CAM OAN Tờn tụi l: Nguyn Th Thanh Nhn Hc viờn lp cao hc khúa 14- K thut in T- Trng HKTCN Thỏi Nguyờn Tụi xin cam oan: ti: Nghiờn cu, phõn tớch cụng ngh then cht nhm ng dng cho mng di ng th h saudo thy giỏo PGS.TS Nguyn Thanh H hng dn l cụng trỡnh nghiờn cu ca tụi Tt c nhng ni dung lun l trung thc v cha tng cụng b (Tr cỏc phn tham kho c nờu rừ lun vn) Cỏc ti liu tham kho u cú ngun gc, xut x rừ rng Thỏi Nguyờn, ngy thỏng.nm 2014 Hc viờn Nguyn Th Thanh Nhn S húa bi Trung tõm Hc liu / iii LI CM N Trong sut quỏ trỡnh hc v tt nghip, tụi ó nhn c s giỳp tn tỡnh ca cỏc thy cụ giỏo b mụn in t vin thụng khoa in t - trng i hc k thuõt cụng nghip i hc Thỏi Nguyờn Tụi xin by t lũng bit n i vi cỏc thy cụ giỏo v Phũng o to sau i hc vỡ s giỳp tn tỡnh ny Tụi c bit mun cm n PGS.TS Nguyn Thanh H ó tn tỡnh giỳp , hng dn tụi thi gian thc hin ti, cm n s giỳp ca gia ỡnh, bn bố v cỏc ng nghip thi gian qua Mc dự ó c gng, song iu kin v thi gian v kinh nghim thc t cũn nhiu hn ch nờn khụng trỏnh thiu sút Vỡ vy, tụi rt mong nhn c s úng gúp ý kin ca cỏc thy cụ cng nh ca bn bố ng nghip Tụi xin chõn thnh cm n! Thỏi Nguyờn, ngy.thỏng.nm 2014 Hc viờn Nguyn Th Thanh Nhn S húa bi Trung tõm Hc liu / iv MC LC LI CAM OAN i LI CM N iii MC LC iv DANH MC CC HèNH vii DANH MC CC T VIT TT x LI M U .1 CHNG 1: TNG QUAN V H THNG THễNG TIN DI NG 1.1 Lch s phỏt trin ca h thng thụng tin di ng .4 1.1.1 H thng thụng tin di dng th h 1.1.2 H thng thụng tin di dng th h 1.1.3 H thng thụng tin di ng th h ba 1.1.4 H thng thụng tin di ng th 1.2 Truy nhp vụ tuyn LTE 13 1.2.1 Cỏc s truyn dn .13 1.2.2 Lp biu ph thuc kờnh v thớch ng tc 15 1.2.2.1 Lp biu ng xung 16 1.2.2.2 Lp biu ng lờn 17 1.2.2.3 iu phi nhiu gia cỏc ụ 17 1.2.3 HARQ vi kt hp mm 18 1.2.4 H tr a ng ten .18 1.2.5 H tr qung bỏ v a phng 19 1.2.6 Linh hot ph 20 1.2.6.1.Linh hot sp xp song cụng .20 1.2.6.2 Linh hot khai thỏc bng tn .21 1.2.6.3 Linh hot bng thụng 22 1.3 Kin trỳc giao din vụ tuyn 22 1.3.1 Kin trỳc giao thc LTE 23 1.3.2 iu khin liờn kt vụ tuyn, RLC 24 1.3.3 iu khin truy nhp mụi trng, MAC 26 1.3.3.1 Cỏc kờnh logic v cỏc kờnh truyn ti 26 S húa bi Trung tõm Hc liu / v 1.3.3.2 Lp biu ng xung 29 1.3.3.3 Lp biu ng lờn 31 1.3.3.4 HARQ 33 1.3.4 Lp vt lý 37 1.3.5 Cỏc trng thỏi ca LTE 39 1.3.6 Lung s liu 41 1.4 Hiu qu ca LTE 42 1.4.1 Tc s liu nh 42 1.4.2 Thụng lng s liu 43 1.4.3 Hiu sut ph tn .43 1.4.4 H tr di ng 45 1.4.5 Vựng ph 45 1.4.6 MBMS tng cng 46 1.4.7 Trin khai ph tn 46 1.4.8 ng tn ti v tng tỏc vi cỏc 3GPP RAT 47 1.4.9 Cỏc v mc phc 48 KT LUN CHNG 48 CHNG II: CC CễNG NGH THEN CHT CA MNG DI NG 50 TH H SAU 50 2.1 M u: .50 2.2 Túm tt nguyờn lý OFDM 50 2.3 c tớnh kờnh v cỏc ký hiu tham kho 52 2.4 Mó húa kờnh v phõn tn s bng OFDM 54 2.5 La chn cỏc thụng s OFDM c s 56 2.5.1 Khong cỏch gia cỏc súng mang ca OFDM 56 2.5.2 S lng cỏc súng mang 57 2.5.3 di CP 58 2.6 nh hng ca thay i mc cụng sut tc thi 58 2.7 S dng OFDM cho ghộp kờnh v a truy nhp 59 2.8 Phỏt qung bỏ v a phng nhiu ụ v OFDM 61 2.9 u im v nhc im ca k thut OFDM: 64 S húa bi Trung tõm Hc liu / vi 2.9.1.u im: 64 2.9.2.Nhc im: .64 2.10 K thut MIMO 65 2.10.1 Gii thiu chung: 65 2.10.2 u im ca h thng MIMO .65 2.11 Tng quan SC-FDMA: 66 Kt lun chng .68 CHNG 3: TRIN KHAI MNG 4G/LTE 69 3.1.Li ớch ca cụng ngh LTE 69 3.2 Mng li ton cu v s tng trng thuờ bao LTE 71 3.3 ng dng ca 4G LTE vic nõng cao cht lng thoi 72 3.4 c im mng thụng tin di ng ca Phỳ Th 73 3.5 Nhu cu v hng phỏt trin t 2G/3G lờn 4G tnh Phỳ Th 74 3.6 Nghiờn cu trin khai mng thụng tin di ng 4G cho VNPT Phỳ Th 75 3.7 Quy hoch mng thụng tin di ng 4G cho Tnh Phỳ Th 76 KT LUN CHNG 78 KT LUN V KIN NGH 80 TI LIU THAM KHO 81 S húa bi Trung tõm Hc liu / vii DANH MC CC HèNH Hỡnh 1.1: H thng in thoi di ng Hỡnh 2: K hoch nghiờn cu tiờu chun E- UTRAN,[1] Hỡnh1.3: Quỏ trỡnh phỏt trin cỏc cụng ngh thụng tin di ng 4G,[1] 11 Hỡnh1.4 :Kin trỳc mụ hỡnh B1 ca E-UTRAN cho trng hp khụng chuyn mng 13 Hỡnh 1.5 : Lp biu ph thuc kờnh ng xung thi gian v tn s .16 Hỡnh 1.6 : Thớ d v iu phi nhiu gia cỏc ụ ú mt s phn ph b hn ch cụng sut .18 Hỡnh 1.7: FDD v TDD 21 Hỡnh 1.8: Kin trỳc giao thc LTE (ng xung) .24 Hỡnh 1.9 Phõn on v múc ni RLC 26 Hỡnh 1.10 Thớ d v sp xp cỏc kờnh logic lờn cỏc kờnh truyn ti 29 Hỡnh 1.11 Chn khuụn dng truyn ti trờn ng xung (trỏi), 33 trờn ng lờn (phi) 33 Hỡnh 1.12 Giao thc HARQ ng b v khụng ng b .35 Hỡnh 1.13 Nhiu x lý HARQ 35 Hỡnh 1.14 mụ t n gin cu trỳc v x lý lp vt lý cho DL SCH 38 Hỡnh 1.15: X lý lp vt lý dng c n gin húa cho UL-SCH 39 Hỡnh 1.16 Cỏc trng thỏi ca LTE 40 Hỡnh2 1: Ký hiu iu ch v ph ca tớn hiu OFDM 51 Hỡnh2 2: Biu din tớn hiu truyn dn OFDM khụng gian hai chiu 52 (tn s - thi gian) [1] .52 Hỡnh2 3: Mụ hỡnh OFDM tn s 53 Hỡnh2 4: Mụ hỡnh kờnh phỏt thu OFDM tn s vi b cõn .53 bng mt nhỏnh .53 Hỡnh2 5: Cỏc ký hiu tham kho trờn trc thi gian tn s 54 Hỡnh2 6: Gii thớch vai trũ ca mó húa kờnh OFDM 55 Hỡnh2 7: Ph ca tớn hiu OFDM c s 5MHz 57 S húa bi Trung tõm Hc liu / viii Hỡnh2 8: OFDM c s dng cho s ghộp kờnh/a truy nhp 59 a)ng xung, b) ng lờn 59 Hỡnh2 9: Ghộp kờnh ngi s dng OFDMA phõn b .60 Hỡnh2 10: iu khin nh thi phỏt ng lờn 61 Hỡnh2 11: Phỏt qung bỏ a ụ, n ụ v phỏt n phng .62 Hỡnh2 12: Tng ng gia phỏt qung bỏ a ụ c ng b v truyn dn a ng .64 Hỡnh2 13: Mụ t nguyờn lý SC-FDMA 68 Hỡnh 3.1:Quỏ trỡnh chuyn hoỏ t 3G lờn 4G/LTE .70 Hỡnh 3.2: Mng li ton cu ca LTE 71 Hỡnh 3.3: S tng trng thuờ bao LTE 72 S húa bi Trung tõm Hc liu / ix DANH MC CC BNG Bng1.1: Mc tiờu ca 4G Bng 1.2 Tng kt cỏc th h thụng tin di ng .11 Bng1.3: So sỏnh thụng s tc v hiu sut s dng ph tn gia LTE trờn ng xung v HSDPA 44 Bng1.4.: So sỏnh thụng s tc v hiu sut s dng ph tn gia LTE trờn ng lờn v HSUPA,[1] 45 Bng 3.1: Din tớch v dõn s tnh phỳ th .76 S húa bi Trung tõm Hc liu / x DANH MC CC T VIT TT Ch vit Ting Anh tt Ting Vit 2G Second Generation Th h th hai 3G Third Generation Th h th ba 3GPP 3ird Generation Partnership Project ỏn cỏc i tỏc th h th ba 3GPP 3ird Generation Partnership Project ỏn cỏc i tỏc th h th ba AAS Adaptive Antenna System H thng ng ten thớch ng ACK Acknowledgment Cụng nhn AM Acknowledgment Mode Ch cụng nhn AMC Adaptive Modulation and Coding Mó hoỏ v iu ch thớch ng AMR Adaptive Multirate a tc thớch ng ARQ Automatic Repeat-reQuest Yờu cu phỏt li t ng AWGN Additive White Gaussian Noise Tp õm Gauss trng cng BCCH Broadcast Control Channel Kờnh iu khin qung bỏ BCH Broadcast Channel Kờnh qung bỏ BER Bit Error Rate T s li bit BM-SC Broadcast / Multicast Service Center Trung tõm dch v qung bỏ a phng BS Base Station Trm gc BTS Base Tranceiver Station Trm thu phỏt gc CDMA Code Division Multiple Access a truy nhp phõn chia theo mó CN Core Network Mng lừi CP Cyclic Prefix Tin t chu trỡnh S húa bi Trung tõm Hc liu / xi CPC Continuous Packet Connectivity Kt ni gúi liờn tc CPICH Common Pilot Channel Kờnh hoa tiờu chung CQI Channel Quanlity Indicator Ch th cht lng kờnh CRC Cyclic Redundancy Cheek Kim tra vũng d CS Circuit Switch Chuyn mch kờnh DCCH Dedicated Control Channel Kờnh iu khin riờng DCH Dedicated Channel Kờnh riờng DFT Discrete Fourier Transform Bin i Fourier rcc DTF-Spread OFDM OFDM tri ph DFT DawnLink ng xung DFTSOFDM DL DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kờnh iu khin vt lý riờng DPCH Dedicated Physical Channel Kờnh vt lý riờng DPDCH Dedicated Physical Datal Channel Kờnh s liu vt lý riờng DRX Discontinuous Reception Thu khụng liờn tc DSCH Downlink Shared Channel Kờnh chia s ng xung DTX Discontinuous Transmission Phỏt khụng liờn tc EDGE Enhanced Data for GSM Evolution Phỏt trin tng cng s liu cho GSM EDCH Enhanced Dedicate Channel Kờnh riờng tng cng EDCCH Enhanced Dedicate Control Channel Kờnh iu khin riờng tng cng EDDCH Enhanced Dedicate DataChannel Kờnh s liu riờng tng cng eNodeB E-UTRAN Node B Nỳt B ca E-UTRAN Evolved UTRA E-UTRA S húa bi Trung tõm Hc liu Truy cp vụ tuyn mt t MT phỏt trin / [...]... Indicator Chỉ thị chất lƣợng kênh CRC Cyclic Redundancy Cheek Kiểm tra vòng dƣ CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng DCH Dedicated Channel Kênh riêng DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rờảcạc DTF-Spread OFDM OFDM trải phổ DFT DawnLink Đƣờng xuống DFTSOFDM DL DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated... Kênh vật lý riêng DPDCH Dedicated Physical Datal Channel Kênh số liệu vật lý riêng DRX Discontinuous Reception Thu không liên tục DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đƣờng xuống DTX Discontinuous Transmission Phát không liên tục EDGE Enhanced Data for GSM Evolution Phát triển tăng cƣờng số liệu cho GSM EDCH Enhanced Dedicate Channel Kênh riêng tăng cƣờng EDCCH Enhanced Dedicate Control Channel Kênh... Data for GSM Evolution Phát triển tăng cƣờng số liệu cho GSM EDCH Enhanced Dedicate Channel Kênh riêng tăng cƣờng EDCCH Enhanced Dedicate Control Channel Kênh điều khiển riêng tăng cƣờng EDDCH Enhanced Dedicate DataChannel Kênh số liệu riêng tăng cƣờng eNodeB E-UTRAN Node B Nút B của E-UTRAN Evolved UTRA E-UTRA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu Truy cập vô tuyến mặt đất ÚMT phát triển /