Các kỹ thuật then chốt trong LTE advanced

Các kỹ thuật then chốt trong LTE advanced

_ _Các kỹ thuật then chốt trong LTE-A

Đề tài:

CÁC KỸ THUẬT THEN CHỐT TRONG LTE-A

GVHD : Ths Phạm Thị Thúy Hiền

Nhóm : 2

 Khi phiên bản đầu tiên của chuẩn LTE đang hoàn thành thì tâm điểm của sự chú ý đang chuyển sang sự phát triển tiếp theo của công nghệ này, đó là LTE-Advanced để đạt tới và thậm chí vượt xa những yêu cầu của IMT-Advanced của ITU-R

 Với những nghiên cứu nhằm cải thiện tốc độ truyền dẫn dữ liệu cho người dùng, LTE-Advance đã ứng dụng rất nhiều kỹ thuật mới như

kỹ thuật kết hợp sóng mang (Carrier aggregation), kỹ thuật MIMO,

kỹ thuật các nút chuyển tiếp (Relay node), kỹ thuật phối hợp truyền dẫn đa điểm

Nội Dung:

Kỹ thuật kết hợp sóng mang

Kỹ thuật MiMo

Các nút chuyển tiếp

_ _Các kỹ thuật then chốt trong LTE-A

KỸ THUẬT KẾP HỢP SÓNG MANG

I KỸ THUẬT KẾT HỢP SÓNG MANG

 LTE thông thường có thể cung cấp dữ liệu bằng cách sử dụng các

dải tần số lên đến 20 MHz

 Nhưng khi ngày càng nhiều các công ty cung cấp dịch vụ và cùng

với nó là số lượng các thiết bị tranh giành tần số viễn thông ngày càng nhiều, những dải rộng lên tới 20Mhz như vậy đang ngày càng khan hiếm

 Phương pháp CA trong LTE-A cho phép các nhà khai thác kết

hợp các kênh rời rạc, nhỏ bé, phân tán

 Phương pháp CA mở rộng băng tần tối đa của đường lên và

đường xuống bằng cách kết hợp nhiều sóng mang lại với nhau

_ _Các kỹ thuật then chốt trong LTE-A

Các CC (Phần tử sóng mang) có thể được kết hợp

Trong cùng một băng

Giữa các băng khác nhau

Liên tục hoặc không liên tục

KỸ THUẬT KẾT HỢP SÓNG MANG

Cách kết hợp các CC (Component Carier)

 Việc tăng độ rộng băng truyền dẫn góp phần thỏa mãn hướng đến mục tiêu đạt tốc độ đỉnh rất cao của Lte advanced Việc mở rộng độ rộng băng sẽ được thực hiện trong khi vẫn duy trì được tính tương thích phổ (không bị nhiễu sóng mang).

 Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng kỹ thuật kết hợp sóng mang trong đó nhiều sóng mang thành phần LTE được kết hợp trên lớp vật lý để cung cấp độ rộng băng cần thiết Các sóngmang thành phần có thể có băng thông là 1.4,

3, 5, 10, 15, 20 MHz và tốiđa chỉ có 5 sóng mang thành phần được kết hợp, từ đó băng thông kết hợp có thể lên tới 100MHz

_ _Các kỹ thuật then chốt trong LTE-A

KỸ THUẬT KẾT HỢP SÓNG MANG

 Vì OFDM được sử dụng chung cho cả đường xuống nên phương pháp kết hợp sóng mang chỉ đơn giản là mở rộng kích thước của FFT trong phần băng gốc

 Tuy nhiên trên đường lên sơ đồ SC-FDMA của LTE R8 không cho phép mở rộng băng thông đơn giản, vì thế mỗi sóng mang phần tử sẽ có một DTF riêng trước khi đến IFFT để phát Kiểu kết hợp sóng mang này sẽ hơi tăng PARP đường lên so với R8 tuy nhiên vẫn duy trì nó thấp hơn OFDMA, vì vậy đảm bảo chỉ tăng tối thiểu tiêu thụ công suất đầu cuối

KỸ THUẬT KẾT HỢP SÓNG MANG

_ _Các kỹ thuật then chốt trong LTE-A

1.2 Hiệu năng của kỹ thuật kết hợp sóng mang

Tốc độ dữ liệu đỉnh tăng lên khi thực hiện kết hợp phổ từ hai hay nhiều băng tần tần số Với phổ tần 100MHz và 5 sóng mang được kết hợp, tốc

độ dữ liệu có thể đạt đến 3Gbps cho đường xuống và 1,5Gbps cho đường lên

Tăng thông lượng trung bình của người dùng, đặc biệt khi số lượng

người dùng là quá lớn Lập lịch sóng mang chung trong Nút B phát triển

cho phép sự lựa chọn sóng mang tối ưu do đó dẫn đến hiệu năng tốt nhất

và cân bằng tải tốt nhất giữa các sóng mang

KỸ THUẬT KẾT HỢP SÓNG MANG

KỸ THUẬT MIMO

II KỸ THUẬT MIMO TRONG LTE – A

2.1 Cải thiện các sơ đồ MIMO

•Kỹ thuật MIMO thông là kỹ thuật sử dụng nhiều anten phát và nhiều anten thu để truyền dữ liệu

•MIMO nâng cao đóng vai trò quan trọng trong tăng hiệu suất phổ tần

•Các sơ đồ MIMO tăng cường đang được nghiên cứu cho cả đường lên

và đường xuống của LTE Advance

• MU-MIMO ( MIMO đa người dùng) cho phép các anten bao trùm tới vô

số các điểm truy nhập đọc lập và các mỗi thiết bị đầu cuối độc lập có 1 hoặc nhiều anten

• SU-MIMO (MIMO đơn người dùng ) chú ý đến việc truyền thông giữa một tập anten phát (a single multi-antenna transmitter) với một tập anten thu ( a single multi-antenna receiver )

2.2 MIMO đường xuống (Downlink ) trong LTE-A

2.2.1 Kỹ thuật đường xuống MU-MIMO

•Trên đường xuống các sơ đồ MU-MIMO (Muti-user MIMO: MIMO

đa người sử dụng ) được nghiên cứu để đảm bảo mức độ linh hoạt lập biểu miền tần số cao hơn và tăng cường triệt nhiễu đa người sử dụng

•Phát triển sơ đồ MIMO lên đến tám anten phát tại eNodeB cũng được nghiên cứu cho đường xuống so với cực đại chỉ bốn anten phát

2.2.2 Kỹ thuật đường xuống SU-MIMO

•Để đạt được hiệu suất phổ đỉnh đường 30bit/s/Hztăng số lớp truyền dân của SU-MIMO lên 8 lớp

•Cấu trúc RS sử dụng để đo CQI và giải điều chế PDSCH ( kênh vật lý chia sẻ đường xuống )  LTE Advance 8 Tx sẽ được xây dựng trên cơ

sở chia các tín hiệu tham chuẩn thành các CSI-RS (Channel State

Information RS: RS thông tin trạng thái kênh ) và RS giải điều chế,

• Bảng 10.3 Sắp xếp từ mã vào lớp

• Hình 10.4 Sờ đồ sắp xếp từ mã vào lớp

• CW: Code word

2.3 MIMO đường lên ( uplink ) trong LTE-A

Kỹ thuật đường lên SU-MIMO

•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

•Các đầu cuối SU-MIMO được xây dựng trên sơ đồ phân tập phát vong

hở khi việc thu thập thông tin trạng thái kênh không thể hoặc không khả thi

•Hiệu năng tốt của các sơ đồ phân tập phát vòng hở trong các điều kiện kênh khác nhau là rất quan trọng để đảm bảo phủ sóng và dung lượn người sử dụng cho các đầu cuối SU-MIMO

KỸ THUẬT CÁC NÚT CHUYỂN TIẾP TRONG LTE-A

_ _Các kỹ thuật then chốt trong LTE-A

 Trong thông tin di động, các user ở khu vực rìa cell thường thu tín

hiệu với SNR rất thấp vì xa trạm gốc Hệ thống 4G lại yêu cầu

truyền dữ liệu tốc độ cao nên những user ở rìa cell sẽ không đáp

ứng được tốc độ theo yêu cầu đó Sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp để

mở rộng vùng phủ sóng ở khu vực rìa cell, giúp các user ở khu vực

rìa cell vẫn đảm bảo được tốc độ truyền dữ liệu cao đúng như yêu

cầu của hệ thống 4G

 Hệ thống 4G truyền tải dữ liệu tốc độ cao nên tiêu tốn nhiều năng

lượng của trạm gốc cũng như của thiết bị người dùng hơn so với

các hệ thống trước Sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp giúp cải thiện

được công suất tiêu thụ nên tiết kiệm được năng lượng, làm tăng

thời gian sống của trạm gốc cũng như các thiết bị ngời dùng trong

hệ thống 4G

CÁC NÚT CHUYỂN TIẾP RN

Chuyển tiếp lớp 1

Chuyển tiếp lơp 1 chỉ sử dụng các bộ lặp Các bộ lặp thu tín

hiệu, khuyếch đại và phát lại thông tin

Các đầu cuối có thể sử dụng tín hiệu được phát lặp và tín hiệu

trực tiếp Tuy nhiên để kết hợp hai tín hiệu này một cách có lợi,

trễ thu giữa chúng phải nhỏ hơn thời gian CP (tiền tố)

CÁC NÚT CHUYỂN TIẾP RN

_ _Các kỹ thuật then chốt trong LTE-A

CÁC NÚT CHUYỂN TIẾP RN

Ưu điểm: + Chức năng đơn giản, lắp đặt không tốn kém Tiêu chuẩn

kỹ thuật sử dụng ít ( chỉ sử dụng hiệu suất của bộ lặp đã được định

nghĩa ở LTE-R8 )

Nhược điểm:+ Nhiễu bị khuyếch đại đồng thời cùng tín hiệu phát.

CÁC NÚT CHUYỂN TIẾP RN

_ _Các kỹ thuật then chốt trong LTE-A

Chuyển tiếp lớp 2

Trong chuyển tiếp lớp hai bao gồm hai lớp MAC và RLC, nút chuyển tiếp có khả năng điều khiển ít nhất một bộ phận của khối RRM ( quản lý tài nguyên vô tuyến)

Về căn bản RN lớp 2 sẽ hoạt động giống như một eNodeB bình thường bao gồm cả lập biểu và quản lý tài nguyên

CÁC NÚT CHUYỂN TIẾP RN

CÁC NÚT CHUYỂN TIẾP RN

_ _Các kỹ thuật then chốt trong LTE-A

Chuyển tiếp lớp 3

 Là phương pháp sử dụng truy nhập vô tuyến của LTE trong đường trục vô tuyến để nối một eNodeB với một eNodeB khác EnodeB ở giữa, định tuyến các gói giữa đường trục hữu tuyến và vô tuyến giống như một Ip router

Chuyển tiếp loại 3 cũng thực hiện tiếp giải điều chế và giải mã hóa của tín hiệu vô tuyến RF tiếp nhận trên đường xuống từ trạm gốc nhưng sau đó cũng thực hiện xử lý (mật mã hóa (Ciphering), sự ghép nối/ phân chia/ ráp lại dữ liệu người dùng User-data) để truyền lại dữ liệu người dùng trên giao diện vô tuyến và cuối cùng thực hiện giải mã hóa và điều chế và truyền đến thiết bị người dùng UE

CÁC NÚT CHUYỂN TIẾP RN

_ _Các kỹ thuật then chốt trong LTE-A

CÁC NÚT CHUYỂN TIẾP RN

Ưu điểm và nhược điểm trong việc sử dụng trạm chuyển tiếp Relay

Ưu điểm

Mục đích chính của giải pháp Relay là cung cấp tốc độ dữ liệu đỉnh để

hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu cao hơn

RNs tăng cường thông lượng trên toàn mạng bằng cách sử dụng hiệu quả các tiện ích nguồn tài nguyên mạng

RNs đang là 1 giải pháp chi phí triển khai hiệu quả, đang được nhiều nhà điều hành mạng quan tâm

RN mang lại độ lợi đáng kể cho chỉ số SINR thông qua kế hoạch mạng hợp lý

CÁC NÚT CHUYỂN TIẾP RN

_ _Các kỹ thuật then chốt trong LTE-A

Ưu điểm và nhược điểm trong việc sử dụng trạm chuyển tiếp Relay

Nhược điểm

RNs có bán kính vùng phủ nhỏ do công suất phát thấp, độ lợi anten thấp và tổn hao đường truyền cao theo số mũ

RNs cũng cần có tài nguyên vô tuyến để cho các đường kết nối Relay,

để kết nối với DenodeB

RN cũng là nguyên nhân gây ra trễ hệ thống trong quá trình xử lý tín hiệu trước khi truyền đi

CÁC NÚT CHUYỂN TIẾP RN

CẢM ƠN CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE