ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG hệ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4g sử DỤNG CÔNG NGHỆ LTE (có code)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ LTE MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ IX DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU XIV DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT XV CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG .1 1.1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ NHẤT 1G 1.2 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ HAI 2G 1.2.1 Hệ thống GSM 1.2.2 HSCSD 1.2.3 GPRS 1.2.4 EDGE 10 1.3 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ BA 3G 10 1.4 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ 4G LTE .13 1.4.1 Giới thiệu hệ thống thông tin di động 4G .13 1.4.2 Giới thiệu 4G LTE 14 1.4.3 Đánh giá hiệu hệ thống 4G LTE so với 3G .19 CHƯƠNG CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ LTE 23 2.1 TỔNG QUAN KIẾN TRÚC MẠNG 4G LTE 23 2.2 THÀNH PHẦN KIẾN TRÚC CỦA MẠNG 4G LTE 26 2.2.1 Thiết bị người dùng UE 26 2.2.2 E-UTRAN NodeB 27 2.2.3 Thực thể quản lý tính di động MME .29 2.2.4 Cổng phục vụ S-GW 31 2.2.5 Cổng mạng liệu P-GW .33 2.2.6 Chức sách tính cước tài nguyên PCRF 35 2.2.7 Máy chủ thuê bao thường trú HSS 36 2.3 QUÁ TRÌNH CHUYỂN GIAO 37 2.3.1 Chuyển giao gì? 37 2.3.2 Quá trình chuyển giao mạng di động 4G LTE 39 CHƯƠNG TRUY CẬP VÔ TUYẾN VÀ CÁC KỸ THUẬT TRONG HỆ THỐNG 4G LTE 44 3.1 CÁC CHẾ ĐỘ TRUY CẬP VÔ TUYẾN 44 3.2 BĂNG TẦN TRUYỀN DẪN 45 3.3 CÁC DẢI TẦN HỖ TRỢ .46 3.4 TÌM HIỂU KỸ THUẬT OFDMA CHO ĐƯỜNG XUỐNG TRONG MẠNG 4G LTE 49 3.4.1 Một số khái niệm .49 3.4.2 Các thông số kỹ thuật đa truy nhập OFDMA 51 3.4.3 Kỹ thuật đa truy nhập cho đường xuống OFDMA 56 3.4.4 Thu phát tín hiệu OFDMA 57 3.4.5 Tỉ lệ lỗi bit BER 72 3.5 TÌM HIỂU KỸ THUẬT SC-FDMA CHO ĐƯỜNG LÊN TRONG MẠNG 4G LTE 75 3.5.1 Kỹ thuật SC-FDMA gì? .75 3.5.2 Q trình thu phát tín hiệu SC-FDMA 76 3.5.3 Các thông số kỹ thuật đa truy nhập SC-FDMA .78 3.6 CÔNG NGHỆ ĐA ANTEN MIMO 79 3.6.1 Mơ hình SISO 80 3.6.2 Mơ hình SIMO 80 3.6.3 Mơ hình MISO 81 3.6.4 Mô hình MIMO .82 3.6.5 Mơ hình MIMO tổng qt .83 3.6.6 Các kỹ thuật phân tập .85 3.6.7 Các độ lợi hệ thống MIMO 87 3.7 MƠ HÌNH MIMO TRONG MẠNG DI ĐỘNG 4G LTE 88 3.8 MƠ HÌNH MIMO-OFDM ALAMOUTI .91 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG HỆ THỐNG 4G LTE .95 4.1 CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG OFDMA ĐƯỜNG XUỐNG TRONG MẠNG 4G LTE .95 4.1.1 Quá trình thu phát OFDMA 95 4.1.2 Tỉ số lỗi bit 102 4.2 CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG SC-FDMA ĐƯỜNG LÊN TRONG MẠNG 4G LTE .105 4.3 MƠ HÌNH MIMO-OFDM ALAMOUTI 109 CHƯƠNG KẾT LUẬN .112 5.1 KẾT LUẬN .112 5.1.1 Tỉ số lỗi bit hệ thống 4G LTE 112 5.1.2 Chất lượng hệ thống truyền dẫn 4G LTE 112 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 PHỤ LỤC A 116 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 1-1: ĐIỆN THOẠI ANALOG MOTOROLA DYNATAC 8000X [14] .2 HÌNH 1-2: NGUYÊN LÝ FDMA TRONG HỆ THỐNG 1G [2] HÌNH 1-3: NGUYÊN LÝ TDMA TRONG HỆ THỐNG 2G [2] HÌNH 1-4: GSM PHÁT TRIỂN LÊN 2.5G VÀ 2.75G HÌNH 1-5: GSM900 VÀ GSM1800 HÌNH 1-6: BĂNG TẦN GSM 900 .7 HÌNH 1-7: BĂNG TẦN GSM1800 HÌNH 1-8: GIỚI THIỆU 4G LTE [4] .14 HÌNH 1-9: TỐC ĐỘ MẠNG DI ĐỘNG QUA CÁC THẾ HỆ [16] 19 HÌNH 2-1: KIẾN TRÚC MẠNG 3G UMTS [8] 23 HÌNH 2-2: KIẾN TRÚC MẠNG 4G LTE [8] 23 HÌNH 2-3: KIẾN TRÚC MẠNG LTE [22] 24 HÌNH 2-4: CÁC NÚT CƠ BẢN CỦA GIAO DIỆN LTE [22] .25 HÌNH 2-5: CÁC THIỆT BỊ NGƯỜI DÙNG [22] 26 HÌNH 2-6: KIẾN TRÚC E-UTRAN [22] .27 HÌNH 2-7: CHỨC NĂNG ENODEB VÀ KẾT NỐI CHÍNH [1] 28 HÌNH 2-8: CHỨC NĂNG MME VÀ KẾT NỐI CHÍNH [1] .31 HÌNH 2-9: CHỨC NĂNG S-GW VÀ KẾT NỐI CHÍNH [1] 32 HÌNH 2-10: CHỨC NĂNG P-GW KẾT NỐI CHÍNH [1] 34 HÌNH 2-11: CHỨC NĂNG PCRF VÀ CÁC KẾT NỐI CHÍNH [1] 35 HÌNH 2.12: MƠ HÌNH CELL [22] 37 HÌNH 2-13: NGUYÊN TẮC CHUNG CỦA THUẬT TỐN CHUYỂN GIAO [1] 38 HÌNH 2-14: Q TRÌNH CHUYỂN GIAO GIAO DIỆN X2 [19] 40 HÌNH 2-15: QUÁ TRÌNH BÁO HIỆU CHUYỂN GIAO X2 41 HÌNH 2-16: CHUYỂN GIAO GIAO DIỆN S1 [19] .43 HÌNH 2-17: QUÁ TRÌNH BÁO HIỆU CHUYỂN GIAO S1 43 HÌNH 3-1: FDD VÀ TDD [13] 44 HÌNH 3-2: THỐNG KÊ SỐ MẠNG 4G LTE THƯƠNG MẠI [5] .48 HÌNH 3-3: TẦN SỐ TRỰC GIAO [10] 49 HÌNH 3-4: TÍN HIỆU TRỰC GIAO [10] 49 HÌNH 3-5: PHỔ TẦN CỦA FDMA VÀ OFDM [15] 50 HÌNH 3-6: SỰ KHÁC NHAU GIỮA OFDM VÀ OFDMA [9] 51 HÌNH 3-7: CẤU TRÚC KHUNG CỦA ĐƯỜNG XUỐNG 4G LTE [24] 52 HÌNH 3-8: CẤU TRÚC KHE SỬ DỤNG TIỀN TỐ [24] .52 HÌNH 3-9: CẤU TRÚC LƯỚI TÀI NGUYÊN LTE [24] .54 HÌNH 3-10: CẤU TRÚC KHUNG LOẠI CHO TDD [18] .55 HÌNH 3-11: MINH HỌA TỈ SỐ PAPR [1] .55 HÌNH 3-12: KỸ THUẬT OFDM [15] .56 HÌNH 3-13: SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MỘT HỆ THỐNG OFDM [11] 57 HÌNH 3-14: SƠ ĐỒ MÁY PHÁT OFDMA 58 HÌNH 3-15: SƠ ĐỒ MÁY THU OFDMA 58 HINH 3.16: MÁY ĐIỀU CHẾ QPSK [1] .60 HÌNH 3-17: BIỂU DIỄN QPSK TRÊN TRỤC TỌA ĐỘ 61 HÌNH 3-18: ĐIỀU CHẾ M-PSK [5] 61 HÌNH 3-19: CHÒM SAO M-PSK [5] .61 HÌNH 3-20: CHỊM SAO QPSK [5] .62 HÌNH 3-21: ĐIỀU CHẾ 8QAM [23] .64 HÌNH 3-22: BIỂU ĐỒ CHÒM SAO 8QAM [23] 64 HÌNH 3-23: SƠ ĐỒ CHỊM SAO 16QAM 64 HÌNH 3-24: SƠ ĐỒ ĐIỀU CHẾ 16QAM [1] 65 HÌNH 3-25: BIỂU ĐỒ CHÒM SAO 64QAM [5] 67 HÌNH 3-26: CHUYỂN ĐỔI S/P VÀ P/S [3] 68 HÌNH 3-27: CHỨC NĂNG IFFT [21] 69 HÌNH 3-28: CHỨC NĂNG FFT [21] 69 HÌNH 3-29: KHOẢNG BẢO VỆ [3] .70 HÌNH 3-30: TẠP ÂM NHIỄU AWGN 71 HÌNH 3-31: MƠ HÌNH RAYLEIGH FADING [4] .72 HÌNH 3-32: BER CỦA OFDMA VỚI CÁC KIỂU ĐIỀU CHẾ SỐ 73 HÌNH 3-33: TỈ LỆ LỖI BIT KÊNH RAYLEIGH 74 HÌNH 3-34: SO SÁNH GIỮA OFDMA VÀ SC-FDMA [1] 75 HÌNH 3-35: SƠ ĐỒ KHỐI CỦA KỸ THUẬT SC-FDMA [11] 76 HÌNH 3-36: SẮP XẾP SÓNG MANG CON [24] 77 HÌNH 3-37: ẤN ĐỊNH SĨNG MANG CHO THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI [1] 78 HÌNH 3-38: CÁC CƠNG NGHỆ ĐA ANTEN [20] .79 HÌNH 3-39: MƠ HÌNH SISO [20] 80 HÌNH 3-40: MƠ HÌNH SIMO [20] 81 HÌNH 3-41: MƠ HÌNH MISO [20] 82 HÌNH 3-42: MƠ HÌNH ĐA ANTEN MIMO [17] 82 HÌNH 3-43: MƠ HÌNH MIMO TỔNG QT [17] .84 HÌNH 3-44: MƠ HÌNH KHƠNG GIAN MIMO HƯỚNG XUỐNG [12] 88 HÌNH 3-45: MƠ HÌNH KHƠNG GIAN MIMO HƯỚNG LÊN [20] 89 HÌNH 3-46: MƠ HÌNH SU-MIMO 89 HÌNH 3-47: MƠ HÌNH SU-MIMO ĐIỂN HÌNH [1] 90 HÌNH 3-48: MƠ HÌNH MU-MIMO .90 HÌNH 3-49: MÁY PHÁT MIMO-OFDM ALAMOUTI 91 HÌNH 3-50: MÁY THU MIMO-OFDM ALAMOUTI 91 HÌNH 3-51: MƠ HÌNH MIMO-OFDM ALAMOUTI TỔNG QUÁT .92 HÌNH 3-52: STBC CODING 92 HÌNH 4-1: THU PHÁT TÍN HIỆU OFDMA ĐIỀU CHẾ BPSK .95 HÌNH 4-2: CÁC VỊ TRÍ TƯƠNG ỨNG CỦA TÍN HIỆU MƠ PHỎNG 95 HÌNH 4-3: ĐIỀU CHẾ BPSK 96 HÌNH 4-4: ĐIỀU CHẾ QPSK 96 HÌNH 4-5: ĐIỀU CHẾ 16QAM .97 HÌNH 4-6: ĐIỀU CHẾ 64QAM .97 HÌNH 4-7: NGÕ RA KHỐI IFFT 98 HÌNH 4-8: TÍN HIỆU PHÁT OFDMA 98 HÌNH 4-9: TÍN HIỆU OFDMA TRÊN KÊNH TRUYỀN 99 HÌNH 4-10: TÍN HIỆU OFDMA THU SAU KHI LOẠI BỎ CP .99 HÌNH 4-11: TÍN HIỆU SAU FFT ĐIỀU CHẾ BPSK 100 HÌNH 4-12: TÍN HIỆU SAU FFT ĐIỀU CHẾ QPSK 100 HÌNH 4-13: TỈ SỐ LỖI BIT CỦA OFDMA ĐIỀU CHẾ QPSK KÊNH AWGN 102 HÌNH 4-14: TỈ SỐ LỖI BIT CỦA OFDMA ĐIỀU CHẾ 16QAM KÊNH AWGN 102 HÌNH 4-15: TỈ SỐ LỖI BIT CỦA OFDMA ĐIỀU CHẾ 64QAM KÊNH AWGN 103 HÌNH 4-16: BER CỦA OFDMA ĐIỀU CHẾ QPSK KÊNH RAYLEIGH .103 HÌNH 4-17: BER CỦA OFDMA ĐIỀU CHẾ 16QAM KÊNH RAYLEIGH 104 HÌNH 4-18: BER CỦA OFDMA ĐIỀU CHẾ 64QAM KÊNH RAYLEIGH 104 HÌNH 4-19: THU PHÁT TÍN HIỆU SC-FDMA ĐIỀU CHẾ BPSK 105 HÌNH 4-20: CÁC VỊ TRÍ TƯƠNG ỨNG CỦA TÍN HIỆU MƠ PHỎNG 105 HÌNH 4-21: TỈ SỐ LỖI BIT CỦA SC-FDMA ĐIỀU CHẾ QPSK KÊNH AWGN .106 HÌNH 4-22: TỈ SỐ LỖI BIT CỦA SC-FDMA ĐIỀU CHẾ 16QAM KÊNH AWGN106 HÌNH 4-23: TỈ SỐ LỖI BIT CỦA SC-FDMA ĐIỀU CHẾ 64QAM KÊNH AWGN107 HÌNH 4-24: BER CỦA SC-FDMA ĐIỀU CHẾ QPSK KÊNH RAYLEIGH 107 HÌNH 4-25: BER CỦA SC-FDMA ĐIỀU CHẾ 16QAM KÊNH RAYLEIGH .108 HÌNH 4-26: BER CỦA SC-FDMA ĐIỀU CHẾ 64QAM KÊNH RAYLEIGH .108 HÌNH 4-27: BER MIMO-OFDM ALAMOUTI ĐIỀU CHẾ BPSK 109 HÌNH 4-28: BER MIMO-OFDM ALAMOUTI ĐIỀU CHẾ QPSK 110 HÌNH 4-30: BER MIMO-OFDM ALAMOUTI ĐIỀU CHẾ 16QAM 110 HÌNH 4-31: BER MIMO-OFDM ALAMOUTI ĐIỀU CHẾ 64QAM 111 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG 1-1: ĐẶC ĐIỂM MẠNG 1G BẢNG 1-2: ĐẶC ĐIỂM CHÍNH CỦA MẠNG DI ĐỘNG 2G BẢNG 1-3: GSM900 VÀ GSM1800 THỰC CHẤT LÀ GIỐNG NHAU .8 BẢNG 1-4: ĐẶC ĐIỂM MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G 11 BẢNG 1-5: BĂNG THÔNG TẢI XUỐNG VÀ LÊN CỦA CÁC LTE CAT 15 BẢNG 1-6: GIAO DIỆN 4G LTE 16 BẢNG 1-7: TỐC ĐỘ DỮ LIỆU ĐỈNH CỦA CÁC MẠNG DI ĐỘNG 17 BẢNG 3-1: DANH SÁCH BĂNG TẦN 4G LTE [24] 46 BẢNG 3-2: THÔNG SỐ HỆ THỐNG OFDMA 53 BẢNG 3-3: TÍN HIỆU SAU MẠCH CÂN BẰNG 60 BẢNG 3-4: ÁNH XẠ CHÒM SAO QPSK .63 BẢNG 3-5: BẢNG ĐIỀU CHẾ 16QAM 65 BẢNG 3-6: ÁNH XẠ CHÒM SAO ĐIỀU CHẾ 16QAM .66 BẢNG 3-7: TỈ SỐ LỖI BIT CỦA OFDMA KÊNH AWGN 73 BẢNG 3-8: TỈ SỐ LỖI BIT CỦA OFDMA KÊNH RAYLEIGH .74 BẢNG 3-9: THÔNG SỐ SC-FDMA .76 BẢNG 4-1: GIẢI ĐIỀU CHẾ QPSK 101 BẢNG 4-2: GIẢI ĐIỀU CHẾ 16QAM 101 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 105/122 Nhận xét: Với cách điều chế 16QAM có kết gần nhiên có phần thấp so với lý thuyết Để đạt mức BER 10 –4 tỉ số phải đạt mức 38 dB lý thuyết mơ 32 dB Hình 4-26: BER SC-FDMA điều chế 64QAM kênh Rayleigh Nhận xét: Với mức điều 64QAM kết mơ gần với lý thuyết, tỉ số BER có phần thấp cao so với lý thuyết khoảng từ đến 30 dB Cụ thể để đạt mức BER 10–4 phải đạt 40 dB với lý thuyết mô cần khoảng 34.8 dB 1.18 Mô hình MIMO-OFDM Alamouti Đánh giá hiệu hệ thống thơng tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 106/122 Hình 4-27: BER MIMO-OFDM Alamouti điều chế BPSK Nhận xét: Với mơ hình MIMO-OFDM Alamouti sử dụng phân tập không gian thời gian giúp tăng tốc độ truyền dẫn lên lần đảm bảo tỉ số lỗi bit tương đương với hệ thống OFDMA thu phát anten đơn Trên hình biểu đồ so sánh tỉ số lỗi bit mơ hình MIMO-OFDM Alamouti với OFDMA thường mơ hình MIMO-OFDM Alamouti với anten phát anten thu Kết với mơ hình 2×2 cho BER tốt so với 2×1 Để đạt tỉ số lỗi bit BER = 10 -4 mơ hình cần tỉ số 6.3 dB với OFDMA thường cần 8.2 dB Đánh giá hiệu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 107/122 Hình 4-28: BER MIMO-OFDM Alamouti điều chế QPSK Nhận xét: Với mức điều chế cao QPSK, để đạt tỉ số BER = 10 -4 hệ thống yêu cầu tỉ số tương tự cách điều chế BPSK Hình 4-30: BER MIMO-OFDM Alamouti điều chế 16QAM Nhận xét: Với mức điều chế cao 16QAM yêu cầu tỉ số cao để đạt BER 10-4, mơ hình phải cần giá trị 10.6 dB Đánh giá hiệu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 108/122 Hình 4-31: BER MIMO-OFDM Alamouti điều chế 64QAM Nhận xét: Đối với cách điều chế 64QAM hệ thống MIMO-OFDM Alamouti cần tỉ số cao nữa, cụ thể 14.4 dB để đạt BER 10-4 Đánh giá hiệu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 109/122 CHƯƠNG KẾT LUẬN 1.19 Kết luận Kết mô đạt gần với lý thuyết ban đầu tìm hiểu, với cách điều chế số kênh truyền khác ta có kết khác Tỉ số lỗi bit hệ thống 4G LTE Với kết mô ta thấy với kênh truyền dẫn AWGN ta có tỉ số BER tốt 1.1.34 nhiều so với kênh truyền dẫn Rayleigh Như vậy, với môi trường truyền dẫn Rayleigh ta cần tỉ số cao so với mơi trường có AWGN để tối ưu cho hoạt động hệ thống Bên cạnh ta thấy kết mơ hệ thống truyền dẫn xuống OFDMA có kết gần với hệ thống truyền dẫn lên SCFDMA hai hệ thống sử dụng cách điều chế số sau Đối với mơ hình MIMO-OFDM Alamouti sử dụng phân tập khối không gian thời gian giúp hệ thống tăng tốc độ truyền dẫn đảm bảo số lỗi bit tương đương với hệ thống OFDMA tiêu chuẩn Chất lượng hệ thống truyền dẫn 4G LTE Như kết mô ta thấy, với cách điều chế khác hai 1.1.35 kênh truyền khác AWGN Rayleigh cho kết với tỉ số cao tỉ lệ lỗi bit giảm, hệ thống trở nên tốt Với cách điều chế QPSK cho kết BER tốt nhiên cách điều chế không cải thiện tốc độ truyền tải liệu bao nhiêu, điều chế điều chế cặp bit Tuy với mức BER cao hai cách điều chế 16QAM, 64QAM cho tốc độ truyền cao điều chế chuỗi bit Tùy thuộc vào yêu cầu hệ thống cách điều chế phù hợp sử dụng để tối ưu hóa chất lượng hệ thống Với kỹ thuật truyền dẫn đường lên xuống hỗ trợ thêm công nghệ đa anten, giúp cải thiện chất lượng hệ thống hoạt động tốt hơn, đặc biệt khả tăng tốc độ truyền dẫn lên gấp nhiều lần tương đương với số anten phát thu Đánh giá hiệu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 110/122 1.20 Hướng phát triển Qua luận văn này, trình bày tổng quan mạng thơng tin di động từ hệ thứ đến hệ thứ 4, cụ thể hệ thống 4G LTE Tìm hiểu kỹ thuật truy cập vô tuyến hệ thống 4G LTE bao gồm kỹ thuật đa truy nhập OFDMA cho đường xuống, kỹ thuật SC-FDMA cho đường lên giới thiệu khái niệm hệ thống MIMO Sau tìm hiểu kỹ thuật đa truy cập trên, tiến hành mô hệ thống truyền dẫn đường lên đường xuống mạng 4G LTE với kết thu khả quan phần IV trình bày Tuy nhiên, luận văn số vấn đề phát triển lên Từ kết tìm hiểu hệ thống mạng di động 4G LTE ta phát triển lên hệ thống mạng di động cao 4G LTE-A hay thẩm chí mạng di động 5G, công nghệ tương lai nhiều hứa hẹn Đánh giá hiệu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 111/122 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Phạm Thanh Bình (2012), Nghiên cứu giải pháp liên kết mạng LTE, Luận văn thạc sĩ, Học Viện Bưu Chính Viễn Thông, Việt Nam [2] Th.S Phạm Ngọc Đĩnh (2007), Kỹ thuật truyền số liệu, Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, Hà Nội [3] Nguyễn Văn Đức (2006), Lý thuyết ứng dụng kỹ thuật OFDM, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội [4] Đồn (2014), Tìm hiểu loại mạng di động 2G, 3G 4G, Công ty cổ phần Thế Giới Di Động, Việt Nam [5] Lê Hường (2015), Đã có 15 mạng 4G LTE 2100 thương mại, Thống kê Hiệp hội nhà cung cấp dịch vụ di động tồn cầu (tính đến 2015) [6] Duy Ln (2017), MIMO gì, Diễn Đàn Tinh Tế, Việt Nam [7] Nguyễn Huỳnh Thanh Thảo, Nguyễn Thị Thu Thủy, Nguyễn Thành Thoại Vân (2010), Tìm hiểu hệ thống MIMO-OFDM, Bài tập lớn Thông Tin Di Động, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, Việt Nam [8] Mr.ALO (2017), Sự khác biệt kiến trúc mạng 3G UMTS 4G LTE, ALOVIETNAM, Hà Nội [9] Mr.ALO (2017), Tìm hiểu kỹ thuật truy nhập OFDMA 4G LTE, ALOVIETNAM, Hà Nội Tiếng Anh: [10] Andrew (2015), PHY Basics: How OFDM Subcarriers Work, Revolution Wifi [11] Aws Zuheer Yonis (2012), Block diagram OFDMA and SC-FDMA, Malaysia [12] Eikido (2017), Some things don't make sense [13] Ian Poole , FDD and TDD, Adrio Communications Ltd and edited, England [14] Mashable (2018), Motorola DynaTAC 8000x, USA Đánh giá hiệu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 112/122 [15] Muhammad Sameen, Dr Adnan A Khan, Inam Ullah Khan, Nazia Azim,Dr Imran Shafi, DrTahir Zaidi4, Naveed Iqbal5 (2017), FDM and OFDM, 2Military College of Signals, Pakistan [16] Munner (2016), Smarter, faster & better – Stunning 5G NOKIA Network, USA [17] Najib A Odhah (2018), MIMO [18] Peter Wang (2011), LTE physical layer overview, China [19] Prashant Panigrahi (2013), LTE X2 Handover Call Flow Procedure, Sweden [20] Rohit hazra (2018), Multi User MIMO [21] Tecnología de Venezuela (1997), Modulador 8QAM, Venezuela [22] Tingnan Bao (2008), LTE Network Architecture, School of Information and Communication Technology, Stockholm, Sweden [23] Waseem Khan (2018), Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Overview in a simple way, Electronic Slovers, Pakistan [24] ZarrinkoubH (2014), UnderstandingLTEwithMATLAB, Massachusetts, USA Đánh giá hiệu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 113/122 PHỤ LỤC A Code OFDMA: - Tạo liệu gốc: x = randi([0 M–1],1,NS*nsym); - Chuyển đổi nối tiếp sang song song: p = reshape(x,NS,nsym); - Điều chế số: if M==2 y = pskmod(p,M); %–Dieu che BPSK elseif(M==4) y = pskmod(p,M); %–Dieu che QPSK elseif (M==16) y = qammod(p,M); %–Dieu che 16QAM else y = qammod(p,M); %–Dieu che 64QAM end - Sắp xếp sóng mang con: ofdm_mapping=[zeros(43,nsym);y(1:212,1:nsym);zeros(1,nsym); y(213:NS,1:nsym);zeros(43,nsym)] ; - Thực IFFT: outifft = ifft(ofdm_mapping,512); - Chèn CP: CPin = [outifft(449:512,1:nsym);outifft]; cplength=length(CPin); - Chuyển đổi song song sang nối tiếp: out = reshape(CPin,1,cplength*nsym); Đánh giá hiệu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 114/122 - Phát tín hiệu: phat=out; - Kênh truyền Rayleigh: h=rayleighchan(1/42500,10); Ray=filter(h,ones(1,nsym*576)); phat=Ray.*phat; - Kênh AWGN: ktr = awgn(phat,SNR(gg),'measured'); - Thu tín hiệu: if k==1 thu =thu./Ray; else thu=thu; end - Chuyển đổi nối tiếp sang song song: p2 = reshape(thu,cplength,4*nsym); - Loại bỏ CP: CPout = p2(65:576,1:nsym*4) - Thực FFT: outfft = fft(CPout,fftlength); - Giải xếp sóng mang con: Ofdm_demapping = [outfft(44:255,1:nsym); outfft(257:469,1:nsym)]; - Giải điều chế số: if M==2 z=pskdemod(Ofdm_demapping,2); elseif M==4 Đánh giá hiệu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 115/122 z=pskdemod(Ofdm_demapping,4); elseif M==16 z=qamdemod(Ofdm_demapping,16); else z=qamdemod(Ofdm_demapping,64); end - Chuyển đổi song song sang nối tiếp: xdash = reshape(z,1,NS*nsym); Code SC–FDMA - Tạo liệu gốc: x = randi([0 M–1],1,NS*nsym); - Chuyển đổi nối tiếp sang song song: p = reshape(x,NS,nsym); - Điều chế số: if M==2 y = pskmod(p,M); %–Dieu che BPSK elseif(M==4) y = pskmod(p,M); %–Dieu che QPSK elseif (M==16) y = qammod(p,M); %–Dieu che 16QAM else y = qammod(p,M); %–Dieu che 64QAM end - Sắp xếp sóng mang con: sc_mapping=[zeros(43,nsym);y(1:212,1:nsym);zeros(1,nsym); y(213:NS,1:nsym);zeros(43,nsym)] ; - Thực FFT: Đánh giá hiệu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 116/122 outfft = fft(sc_mapping,128); - Sắp xếp sóng mang sau FFT: for i=1:1:128 SC_out(i+3*(i–1):i+3*i,1:nsym*4)=[outfft(i,1:nsym*4);zeros(3,nsym*4)]; end - Thực IFFT: outifft = ifft(SC_out,512); - Chèn CP: CPin = [outifft(449:512,1:nsym);outifft]; cplength=length(CPin); - Chuyển đổi song song sang nối tiếp: out = reshape(CPin,1,cplength*nsym); - Phát tín hiệu: phat=out; - Kênh truyền Rayleigh: h=rayleighchan(1/42500,10); Ray=filter(h,ones(1,nsym*576)); phat=Ray.*phat; - Kênh AWGN: ktr = awgn(phat,SNR(gg),'measured'); - Thu tín hiệu: if k==1 thu =thu./Ray; else thu=thu; end Đánh giá hiệu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 117/122 - Chuyển đổi nối tiếp sang song song: p2 = reshape(thu,cplength,4*nsym); - Loại bỏ CP: CPout = p2(65:576,1:nsym*4) - Thực FFT: Outfft2 = fft(CPout,fftlength); - Giải xếp sóng mang sau FFT: for i=1:1:128 DeSC_out(i,1:nsym*4)=outfft2(i+3*(i–1),1:nsym*4); end - Thực IFFT: outifft2=ifft(DeSC_out,128); outifft3=reshape(outifft2,512,nsym); - Giải xếp sóng mang con: sc_demapping = [outfft3(44:255,1:nsym); outfft3(257:469,1:nsym)]; - Giải điều chế số: if M==2 z=pskdemod(sc_demapping,2); elseif M==4 z=pskdemod(sc_demapping,4); elseif M==16 z=qamdemod(sc_demapping,16); else z=qamdemod(sc_demapping,64); end - Chuyển đổi song song sang nối tiếp: Đánh giá hiệu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 118/122 xdash = reshape(z,1,NS*nsym); - BER AWGN: if k==1 if M==2 BER_LT=0.5*erfc(sqrt(EbNo2)); elseif M==4 BER_LT=0.5*erfc(sqrt(EbNo2)); elseif M==16 BER_LT=(2/m)*(1-1/sqrt(M))*erfc(sqrt(3*m*EbNo2/(2*M-2))); else BER_LT=(2/m)*(1-1/sqrt(M))*erfc(sqrt(3*m*EbNo2/(2*M-2))); end - BER Rayleigh: if (M==2)||(M==4) BER_LT = 0.5*(1-sqrt(EbNo2./(EbNo2+1))); elseif M==16 BER_LT=(3/8)*(1-sqrt((0.4*EbNo2/m)./((1+0.4*EbNo2/m)))); %BER_LT = berfading(EbNo,'qam',M,1); else BER_LT=(7/24)*(1-sqrt(((1/7)*EbNo2/m)./((1+(1/7)*EbNo2/m)))); %BER_LT = berfading(EbNo,'qam',M,1); end - BER mô [bit_loi(gg),BER_OFDM(gg)]=biterr(x,xdash,m); Code MIMO-OFDM Alamouti %% -STBC coding -%% Đánh giá hiệu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 119/122 x(:,1)=outifft(:,1); % x1 x(:,2)=outifft(:,2); % x2 x(:,3)=outifft(:,1)'.'; % x1* x(:,4)=-(outifft(:,2)'.'); % -x2* %% -MIMO coder - %% h = randn(Nt,Nr)+j*randn(Nt,Nr); Y(:,1)=filter(h(1,1),1,x(:,1)) + filter(h(1,2),1,x(:,2)); % y11 Y(:,2)=filter(h(2,1),1,x(:,1)) + filter(h(2,2),1,x(:,2)); % y12 Y(:,3)=filter(h(1,1),1,x(:,4)) + filter(h(1,2),1,x(:,3)); % y21 Y(:,4)=filter(h(2,1),1,x(:,4)) + filter(h(2,2),1,x(:,3)); % y22 H=[h(1,1) h(1,2); h(2,1) h(2,2); h(1,2)' -h(1,1)'; h(2,2)' -h(2,1)']; %% -MIMO decoder - %% H11=(abs(h(1,1)))^2 + (abs(h(2,1)))^2 + (abs(h(1,2)))^2 + (abs(h(2,2)))^2; H22=(abs(h(1,1)))^2 + (abs(h(2,1)))^2 + (abs(h(1,2)))^2 + (abs(h(2,2)))^2; HHH=[H11 0;0 H22]; HH=[h(1,1)' h(2,1)' h(1,2) h(2,2);h(1,2)' h(2,2)' -h(1,1) -h(2,1)]; HHH_1=inv(HHH); H_1=HHH_1*HH; CPout(:,3)=CPout(:,3)'.'; CPout(:,4)=CPout(:,4)'.'; xout(:,1)=filter(H_1(1,1),1,CPout(:,1)) + filter(H_1(1,2),1,CPout(:,2)) filter(H_1(1,3),1,CPout(:,3)) + filter(H_1(1,4),1,CPout(:,4)); + xout(:,2)=filter(H_1(2,1),1,CPout(:,1)) + filter(H_1(2,2),1,CPout(:,2)) filter(H_1(2,3),1,CPout(:,3)) + filter(H_1(2,4),1,CPout(:,4)); + pAlamouti = 1/2 - 1/2*(1+2./EbNo2).^(-1/2); theoryBerAlamouti_nTx2_nRx1 = pAlamouti.^2.*(1+2*(1-pAlamouti)); Đánh giá hiệu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ... CDMA2000 1.4 Giới thiệu công nghệ 4G LTE Giới thiệu hệ thống thông tin di động 4G Mạng 4G mạng thông tin di động hệ thứ 4, giới tồn chuẩn 1.1.5 công nghệ lõi mạng thông tin di động 4G WiMAX (Worldwide... ứng dụng thương mại cung cấp cho người sử dụng, thông thường sử dụng tối đa khe thời gian, khe thời gian sử dụng tốc độ 9.6 Đánh giá hiệu hệ thống thông tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ... nơi sử dụng trước Đánh giá hiệu hệ thống thơng tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 6/122 Hình 1-5: GSM900 GSM1800 Hệ thống thơng tin di động tồn cầu GSM900:  Băng tần sử