Bài tập về nhà : thông tin di động

Bài tập về nhà : thông tin di động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG  BÀI TẬP VỀ NHÀ THÔNG TIN DI ĐỘNG Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Văn Đức Lớp: Điện tử 03-K60 Hà Nội, tháng năm 2019 MỤC LỤC TUẦN 1: LỊCH SỬ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CÁC MƠ HÌNH SUY HAO (PATH LOSS MODEL) .1 1.1 Lịch sử mạng thông tin di động 1.1.1 1G (first Generation) 1.1.2 2G (Second Generation) .2 1.1.3 3G (Third Generation) 1.1.4 4G (Four Generation) 1.1.5 5G (Fifth Generation) 1.2 Các mơ hình suy hao (path loss model) thông tin di động TUẦN 2: MƠ HÌNH HATA VÀ COST231 2.1 Mơ hình Hata 2.2 Mơ hình COST 231 (Hata mở rộng) TUẦN 3: TÌM HIỂU CHI TIẾT MẠNG 2G .13 3.1 Khối TRAU mạng 2G .13 3.2 Chức năng, nhiệm vụ phân biệt HLR VLR 15 3.2.1 Bộ ghi định vị thường trú HLR: 15 3.2.2 Bộ ghi định vị tạm trú VLR: 16 3.2.3 Phân biệt HLR VLR: 16 3.3 Các bước kết nối thuê bao di động đến thuê bao di động mạng 2G 18 TUẦN 4: CHỨNG MINH CÔNG THỨC: D/R= sqrt(3M) .23 TUẦN 5: TÌM HIỂU VỀ CÁC KÊNH LƯU LƯỢNG TCH TRONG MẠNG GSM .24 TUẦN 6: TÌM HIỂU VỀ MƠ HÌNH ERLANG B 26 6.1 Tìm hiểu chung 26 6.2 Mơ hình Erlang B .27 6.2.1 Phân bố Erlang 27 6.2.2 Công thức Erlang B 28 6.2.3 Ý nghĩa .29 TUẦN 7: 31 7.1 Ý nghĩa hàm tương quan, phân biệt hàm tương quan tích chập 31 7.2 Tìm hiểu Rake Receiver .33 7.3 Trả lời số câu hỏi: 37 7.3.1 Sóng phân cực đứng gì? Tại sóng đất có phân cực đứng? Tại sóng đất lan truyền tốt mặt biển? 37 7.3.2 Phân biệt sóng trời sóng đất: 39 7.3.3 Chứng minh công thức Friss suy hao không gian tự .40 7.3.4 Khái niệm phân bố Log Normal (Log Normal Distribution) Vẽ minh họa hàm phân bố Matlab Giải thích mơi trường che khuất, hệ số suy hao tuân theo phân bố Log Normal? 41 7.3.5 Tìm hiều phổ Doppler, mơ hình Flat (khuyến nghị M1225 ITU-R): 41 TUẦN 8: TRÌNH BÀY CÁC KÊNH TRONG UMTS 44 8.1 Kênh logic 44 8.2 Kênh truyền tải (lớp MAC) 45 8.3 Kênh vật lý (lớp PHY) 47 TUẦN 9: 52 9.1 Tại mạng LTE, công nghệ OFDMA sử dụng cho đường xuống (downlink) SC-FDMA sử dụng cho đường lên (uplink)? 52 9.2 Chức khối kiến trúc mạng 4G LTE 52 9.2.1 Mạng truy nhập vô tuyến E-UTRAN 53 9.2.2 User Equipment (UE) 54 9.2.3 eNodeB 54 9.2.4 Hệ thống mạng lõi EPC: .56 TUẦN 10: 58 10.1 Chức khối RRC, RLC, PDCP kiến trúc mạng 4G LTE 58 10.2 Phân biệt control plane user plane kiến trúc mạng 4G LTE 60 10.3 Tìm hiểu nhiệm vụ kênh vật lý PBCH, PRACH, PDSCH, PUSCH LTE 61 10.4 Tìm hiểu thủ tục báo hiệu, kênh chung, kênh riêng LTE 64 TUẦN 11: 66 11.1 Chức thủ tục thiết lập kênh PRACH 66 11.2 Tính chuỗi Zadoff-Chu 68 TUẦN 12: PHÂN BIỆT NORMAL CP VÀ EXTENDED CP (CYCLIC PREFIX) 70 TUẦN 1: LỊCH SỬ MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG CÁC MƠ HÌNH SUY HAO (PATH LOSS MODEL) 1.1 Lịch sử mạng thông tin di động 1.1.1 1G (first Generation) Mạng thông tin di động 1G biết đến mạng thông tin di động không dây giới Hiểu theo cách đơn giản 1G hệ thống giao tiếp thơng tin qua kết nối tín hiệu analog sử dụng phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA điều chế tần số FM, giới thiệu lần vào năm đầu thập niên 80 Loại mang di động sử dụng anten thu phát sóng gắn ngồi, kết nối theo tín hiệu analog tới trạm thu phát sóng nhận tín hiệu xử lý thoại thơng qua module gắn máy di động Mặc dù hệ mạng di động với tần số từ 150MHz mạng 1G phân nhiều chuẩn kết nối theo phân vùng riêng giới: NMT (Nordic Mobile Telephone), AMPS (Advanced Mobile Phone System), ACS (Total Access Communications System), JTAGS, -Netz, Radiocom 2000 RTMI Một số đặc điểm mạng 1G đơn hỗ trợ dịch vụ thoại, chất lượng thấp tính bảo mật kém, cồng kềnh Mặc dù hệ mạng di động với tần số từ 150 MHz phân nhiều chuẩn kết nối theo phân vùng riêng giới: - NMT - Nordic Mobile Telephone: sử dụng băng tần 450 MHz, triển khai - Bắc Âu vào năm 1981 TACS - Total Access Communication System: triển khai Anh vào năm - 1985 AMPS - Advanced Mobile Phone System: triển khai Bắc Mỹ vào năm 1978, băng tần 800MHz 1.1.2 2G (Second Generation) 2G có phát triển bật so với hệ 1G trước Cụ thể, 2G sử dụng tín hiệu kỹ thuật số thay cho tín hiệu analog hệ 1G áp dụng lần Phần Lan Phương thức đa truy nhập TDMA/FDMA CDMA (băng hẹp), phương thức chuyển mạch kênh Circuit Switching 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, tin hiệu thoại thu nhận đuợc mã hoá thành tín hiệu kỹ thuật số nhiều dạng mã hiệu (codecs), cho phép nhiều gói mã thoại lưu chuyển băng thông, tiết kiệm thời gian chi phí, chất lượng thoại tốt Song song đó, tín hiệu kỹ thuật số truyền nhận hệ 2G tạo nguồn lượng sóng nhẹ sử dụng chip thu phát nhỏ hơn, tiết kiệm diện tích bên thiết bị Một số hệ thống điển hình: GSM: Global System for Mobile Phone – TDMA (châu Âu 1991), D-AMPS: IS-136 Digital Advanced Mobile Phone System – TDMA (Mỹ), IS-95: CDMA one, PDC: Personal Digital Cellular – TDMA (Nhật 1991)… 1.1.3 3G (Third Generation)  2.5G: 2G có chuyển giao sang 2.5G trước tiếp cận 3G Với hội nhập Internet, người cảm thấy nghe gọi, nhắn tin SMS điện thoại qua 2G không đủ Một vài năm sau, GPRS (General Packet Radio Service), hay gọi 2.5G đời với vai trò là mạng viễn thông đời đầu giúp máy người dùng kết nối với internet Một khái niệm dễ bị hiểu lầm với mạng 2.5G, là mạng E, hay EDGE (viết tắt Enhanced Data rate for GSM Evolution), mà hay thấy xuất smartphone vào khu vực sóng 3G yếu, sóng khơng ổn định Mạng E thực tế GPRS nâng cao, hay gọi 2.75G (giữa 2.5G & 3G) Đây giao thức viễn thông làm tảng cho phát triển 3G 4G sau này, có tốc độ kết nối internet chậm giao thức phổ biến tảng phát triển cho 3G 4G chí 5G tương lai  3G: 3G, viết tắt 3rd Generation/ UMTS (Universal Mobile Telecomm System), đóng vai trò 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… Hỗ trợ dịch vụ gói tốc độ cao: vehicles (144kbps), pedestrians (384kbps), indoor - stationary users (2Mbps) Hai hướng tiêu chuẩn cho 3G: - W-CDMA: phát triển hệ thống GSM GPRS - CDMA 2000 1xEVDO: phát triển từ CDMA IS-95 Giá tần số cho công nghệ 3G đắt nhiều nước, chi phí cho quyền tần số phải trang trải nhiều năm trước thu nhập từ mạng 3G đem lại, nên khối lượng vốn đầu tư khổng lồ cần thiết để xây dựng mạng 3G Nhật Bản nước đưa 3G vào khai thác thương mại cách rộng rãi, tiên phong nhà mạng NTT DoCoMo Tại Việt Nam, người dùng quen thuộc với biểu tượng H, hay H+ xuất nhiều Đây thực chất mạng HSPA, hay 3G tăng cường Đây giao thức chuẩn 3G đạt tốc độ internet lên tới 7,2Mbps, giúp cho thiết bị có hỗ trợ chuẩn dễ dàng lướt web cách mượt mà Với HSPA, người dùng xem video YouTube mà khơng cần nhớ đệm Còn H+ viết tắt (Evloved High Speed Packet Access) – tăng cường HSPA giúp cải thiện khoảng 40% so với kí hiệu H bình thường 1.1.4 4G (Four Generation) 4G công nghệ truyền thông không dây hệ thứ tư, cho phép truyền tải liệu với tốc độ tối đa điều kiện lý tưởng lên tới - 1,5 Gbit/s Trong năm 2017, 4G phủ sóng nhiều tỉnh thành nước Việt Nam Tuy nhiên nhìn rộng cơng nghệ giới công nhận sử dụng tử lâu Công nghệ 4G hiểu chuẩn tương lai thiết bị không dây Các nghiên cứu NTT DoCoMo cho biết, điện thoại 4G nhận liệu với tốc độ 100 Mbit/s di chuyển tới Gbit/s đứng yên, cho phép người sử dụng tải truyền lên hình ảnh, video clips chất lượng cao Mạng điện thoại 3G DoCoMo có tốc độ tải 384 Kbit/s truyền liệu lên với tốc độ 129 Kbit/s Đặc điểm bật tăng cường khả tích hợp theo xu hướng hội tụ theo phương tiện: thiết bị đầu cuối, ứng dụng hạ tầng mạng giao thức IP… Xu hướng kết hợp: mạng lõi IP mạng truy cập di động 3G, truy cập vô tuyến Wimax & Wifi.Mạng di động 4G Có thể nhận định, công nghệ 4G hiểu chuẩn tương lai thiết bị không dây đại 1.1.5 5G (Fifth Generation) Hệ thống mạng 5G thử nghiệm từ cuối năm 2018, đầu năm 2019 Việt Nam, đơn vị nhà mạng Viettel khởi động thử nghiệm nhiều nước giới Tuy nhiên, q trình nghiên cứu hồn thiện chưa xây dựng đầy đủ sở hạ tầng nên chưa phổ biến rộng rãi 1.2 Các mơ hình suy hao (path loss model) thông tin di động Mơ hình suy hao khơng gian tự do: - Mơ hình hai tia Mơ hình nhiễu xạ vật nhọn Mơ hình RCS Các mơ hình thực nghiệm ngồi trời: - Mơ hình Okumura Mơ hình Hata Mơ hình COST 231 Các mơ hình thực nghiệm nhà: - Mơ hình suy hao log – distance Mơ hình hệ số suy hao TUẦN 2: MƠ HÌNH HATA VÀ COST231 2.1 Mơ hình Hata  Tổng quan: Mơ hình Hata dựa thông số đo lường thu thành phố Tokyo Mơ hình phân chia theo cấu trúc nhân tạo Mơ hình Hata chuyển đổi thơng tin suy hao đường truyền có tính hình học mơ hình Okumura sang cơng thức tốn học Địa hình mơ hình giả thiết phẳng, khơng có bất thường Các thơng số kỹ thuật: - : tần số sóng mang 150≤ ≤1500 (MHz) - : độ cao anten trạm gốc(BS) 30 m ≤hb ≤200 m - : chiều cao anten trạm di động(MS) m ≤hm ≤10 m - d: khoảng cách truyền khoảng cách BS-MS) km ≤d ≤20 km Cơng thức tính suy hao đường truyền: = 69,55+26,16 log-13,82 log- a()+(44,9-6,55 log)×log d Mơ hình biết xác tới vòng 1dB trường hợp 1km ≤ d ≤ 20km Với mơ hình Hata tổn hao đường truyền tính theo đơn vị dB là: Trong (1) Đối với vùng nội thành (2) Đối với vùng ngoại thành (3) Đối với vùng có địa hình mở rộng (nơng thơn) A=69,55+26,16 lg-13,821lg-a() B=44,9-13,821lg C=5,4+2^2 D=40,94+4,78^2-18.33 log a() tính sau: - Đối với thành phố vừa nhỏ: a()= (1,1 lgofc – 0,7)hm – (1,56logfc – 0,8) [dB] - Đối với thành phố lớn: a() = 8,29(log1,54hm)^2- 1,1[dB] fc ≤ 200MHz a() = 3,2(log11,75hm)^2 - 4,97[dB] fc ≤ 400MHz - Đối với vùng ngoại ô: = (thành phố) - {log(fc/28 )^2 - 5,4} [dB] - Truyền tải PDU nhận từ phân lớp cao ví dụ từ RRC PDCP Sau (tùy thuộc vào chế độ RLC sử dụng), tiến hành sửa lỗi với phương thức ARQ (Automatic Repeat Request), phân mảnh/ghép nối, truyền tải không việc phát trùng lặp chấp nhận giao thức - Giao thức xử lý lỗi phát phục hồi chúng từ nguyên nhân gây trạng thái lỗi giao thức ví dụ lỗi báo hiệu Giao thức RLC chia làm chế độ khác nhau: - Transparent Mode (TM): Trong chế độ này, RLC truyền nhận PDU kênh logic không gắn thêm tiêu đề cho PDU nên khơng theo dõi PDU nhận Chế độ TM hoạt động tương thích với dịch vụ mà không sử dụng việc truyền lại lớp vật lý dịch vụ không nhạy cảm với yêu cầu truyền tải Như kênh logic BCCH, CCCH, PCCH hoạt động chế độ TM Trong WCDMA - Unacknowledged Mode (UM): Chế độ hoạt động cung cấp nhiều chức bao gồm việc truyền tải không liệu nhận từ hoạt động HARQ phân lớp thấp Dữ liệu chế độ UM (UMD) phân mảnh ghép nối cho phù hợp với kích thước SDU RLC tiêu đề UMD thêm vào Các tiêu đề RLC UM bao gồm số thứ tự để dễ dàng cho việc truyền tải không (cũng để phát trùng lặp) Ngoài kênh DCCH DTCH, chế độ UM RLC lên kế hoạch để sử dụng cho kênh multicast (MCCH/MTCH) dự kiến hoàn thành sau phiên - Acknowledged Mode (AM): Chế độ AM chức chế độ UM, có chức truyền lại PDU bị kết hoạt động phân lớp thấp Các liệu chế độ AM (AMD) tái phân đoạn để phù hợp với nguồn tài nguyên lớp vật lý có sẵn cho việc truyền lại Các tiêu đề chứa thơng tin 60 gói tin cuối nhận cách xác phía bên nhận với số thứ tự chế độ UM  Packet Data Convergence Protocol - PDCP: Giao thức PDCP đặt phân lớp phân lớp RLC mặt phẳng người sử dụng giao thức sử dụng hầu hết tin RRC Sự khác biệt quan trọng so với WCDMA tất liệu người sử dụng qua phân lớp PDCP, việc mã hóa nằm phân lớp nằm eNodeB Trong kiến trúc LTE đầu PDCP biết đến phía giao diện S1 (trong mạng lõi) nhiên sau đặt ENodeB với tất giao diện vơ tuyến khác Các chức PDCP bao gồm: - Nén tiêu đề giải nén tương ứng cho gói tin IP Việc dựa giao thức Robust Header Compression (ROHC) quy định IETF phần phân lớp PDCP WCDMA Việc nén tiêu đề quan trọng cho việc yêu cầu gói tin IP nhỏ, đặc biệt kết nối tới dịch vụ VoIP - Mã hóa giải mã, truyền liệu mặt phẳng người sử dụng mặt phẳng điều khiển Trong WCDMA chức đặt phân lớp MAC RLC - Xác minh bảo tồn vẹn để bảo đảm thơng tin điều khiển đến từ nguồn xác mặt phẳng điều khiển 10.2 Phân biệt control plane user plane kiến trúc mạng 4G LTE User plane: Giao thức mặt phẳng người dùng E-UTRAN có màu xám Hình 10.1, mang lưu lượng người dung mạng, bao gồm lớp PDCP (Packet Data Convergence Protocol), RLC (Radio Link Control) MAC (Medium Access Control) - PDCP (Packet Data Convergence Protcol: giao thức hội tụ số liệu gói): đảm bảo nén tiêu đề giao thức thực mật mã hoá số liệu - RLC (Radio Link Control: điều khiển liên kết vô tuyến): chịu trách nhiệm truyền số liệu tin cậy, lớp lớp 61 - MAC (Medium Access Control: điều khiển môi trường): chịu trách nhiệm lập biểu phát lại nhanh, lớp lớp Hình 10.1 Ngăn xếp giao thức mặt phẳng người dùng E-UTRAN Control plane: Vùng màu xám Hình 10.2 giao thức tầng truy cập Các lớp thấp hoạt động với chức bên mặt phẳng người dùng, khác chỗ không nén Header Giao thức RRC biết đến giao thức lớp tầng truy cập Nó có chức điều khiển tầng truy cập, chịu trách nhiệm thiết lập thông báo vô tuyến cấu hình tất lớp thấp sử dụng báo hiệu RRC eNodeB UE Hình 10.2 Ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển E-UTRAN 10.3 Tìm hiểu nhiệm vụ kênh vật lý PBCH, PRACH, PDSCH, PUSCH LTE Mỗi kênh vật lý tương ứng với tập hợp hạng mục tài nguyên mạng lưới tần số truyền tải thông tin từ lớp cao Các thành phần để tạo nên kênh vật lý hạng mục tài nguyên khối tài nguyên Một hạng 62 mục tài nguyên sóng mang riêng lẻ ký tự OFDM, truyền tải (hoặc hai với phân tập không gian) ký tự điều chế Một khối tài nguyên tập hợp hạng mục tài nguyên miền tần số đại diện cho đơn vị tài nguyên nhỏ nhấp phân bổ Kênh vật lý chia làm loại: Các kênh vật lý dành cho truyền liệu: - Kênh vật lý dành cho quảng bá (Physical Broadcast Channel – PBCH): Kênh kênh quảng bá dành riêng theo hướng đường xuống LTE, dùng để truyền tải thông tin tham số quan trọng hệ thống băng thông hệ thống, số frame hệ thống, số anten truyền tải sử dụng eNodeB - Kênh vật lý dành cho việc chia sẻ theo hướng xuống (Physical Downlink Shared Channel – PDSCH): Kênh kênh liệu có trách nhiệm truyền tải liệu theo hướng xuống Kênh truyền tải liệu người sử dụng báo hiệu phân lớp Kênh chia sẻ nhiều người sử dụng chia sẻ nhiều kênh logic, kênh truyền tải khác đề cập đến phần - Kênh vật lý dành cho Multicast (Physical Multicast Channel – PMCH): Kênh dùng để truyền tải gói tin multicast tới nhiều UE thay tới UE riêng lẻ Cấu trúc gần giống kênh PDSCH - Kênh vật lý dành cho việc chia sẻ theo hướng lên (Physical Uplink Shared Channel – PUSCH): Kênh sử dụng đển truyền tải liệu người sử dụng báo hiệu phân lớp theo hướng lên - Kênh vật lý dành cho việc truy nhập ngẫu nhiên (Physical Random Access Channel – PRACH): Kênh sử dụng truyền tải tin cho việc khởi tạo truy nhập ngẫu nhiên UE gửi để truy nhập vào mạng chế độ không đồng sử dụng phép UE đồng thời gian với eNodeB Các kênh vật lý dành cho việc điều khiển: 63 - Physical Control Format Indicator Channel – PCFICH: Kênh sử dụng để thông báo cho UE số ký tự OFDM sử dụng kênh PDCCH - Physical Hybrid ARQ Indicator Channel – PHICH: Kênh truyền tải tin HARQ ACK/NAK kết hợp với việc truyền liệu theo đường lên - Kênh vật lý điều khiển hướng xuống (Physical Downlink Control Channel – PDCCH): Kênh truyền tải thông tin định dạng truyền tải cấp phát tài nguyên có liên hệ với kênh truyền tải DL – SCH PCH, thông tin HARQ có liên quan tới kênh DL – SCH Kênh thông báo cho UE thông tin nói - Kênh vật lý điều khiển hướng lên (Physical Uplink Control Channel – PUCCH): Kênh truyền tải thông tin điều khiển theo hướng lên bao gồm số chất lượng kênh CQI (Channel Quality Indicators), tin ACK/NAK việc phản hồi HARQ theo hướng lên Ngồi kênh vật lý, có số tín hiệu khác truyền hướng lên hướng xuống lớp vật lý không truyền tải thơng tin từ phân lớp cao Các tín hiệu vật lý chia thành: - Tín hiệu chuẩn: Các tín hiệu định nghĩa hướng lên hướng xuống giúp cho việc ước lượng kênh truyền, kết hợp thực giải điều chế đo đạc chất lượng kênh giúp cho việc lập lịch cho người sử dụng Có loại tín hiệu chuẩn hướng xuống: + Các tín hiệu chuẩn cho cell cụ thể, kết hợp với truyền tải kênh non – MBSFN + Các tín hiệu chuẩn MBSFN kết hợp với truyền tải kênh MBSFN (Multicastbroadcast single-frequency network) + Các tín hiệu chuẩn cho người sử dụng cụ thể Về phía hướng lên có loại: 64 + Các tín hiệu chuẩn giải điều chế, kết hợp với việc truyền tải kênh PUSCH PUCCH + Các tín hiệu chuẩn cho việc thăm dò, để hỗ trợ cho việc lập lịch cho kênh phụ thuộc hướng lên - Tín hiệu đồng bộ: Tín hiệu chia thành tín hiệu tín hiệu dự phòng cho việc đồng bộ, sử dụng cho hướng xuống để kích hoạt việc nhận ký tự thời gian tần số xác tín hiệu hướng xuống 10.4 Tìm hiểu thủ tục báo hiệu, kênh chung, kênh riêng LTE Kênh logic định nghĩa loại thông tinđược truyền tải giao diện vô tuyến kênh lưu lượng, kênh điều khiển, kênh quảng bá hệ thống…Các kênh định nghĩa dịch vụ truyền tải liệu đưa lớp MAC Các tin báo hiệu liệu truyền tải kênh logic giao thức RLC MAC Các kênh logic chia làm loại: kênh điều khiển kênh lưu lượng - Trong kênh điều khiển chia làm kênh chung kênh dành riêng Một kênh chung có nghĩa dùng chung cho tất người sử dụng cell (mơ hình điểm – đa điểm) kênh dành riêng có nghĩa kênh sử dụng người sử dụng (mơ hình điểm – điểm) Các kênh điều khiển bao gồm: BCCH, PCCH, CCCH, DCCH MCCH; kênh điều khiển truyền tải tin báo hiệu mặt phẳng điều khiển - Các kênh lưu lượng truyền tải liệu mặt phẳng người sử dụng, kênh lưu lượng bao gồm: DTCH MTCH Các kênh logic định nghĩa hướng lên LTE bao gồm: - Kênh điều khiển chung (Common Control Channel – CCCH): truyền tải thông tin điều khiển UE mạng; sử dụng khơng có kết nối RRC UE mạng - Kênh điều khiển dành riêng (Dedicated Control Channel – DCCH): kênh điểm – điểm phục vụ cho thông tin điều khiển dành riêng UE mạng 65 - Kênh lưu lượng dành riêng (Dedicated Traffic Channel – DTCH) kênh truyền tải tất liệu người sử dụng cho kết nối điểm – điểm Theo hướng lên tất kênh logic ánh xạ tới kênh truyền tải UL – SCH, khơng có kênh logic ánh xạ tới kênh truyền tải RACH khơng mang thông tin lớp MAC Tương tự với kênh theo hướng xuống bao gồm: - CCCH, DCCH, DTCH có chức tương tự giống kênh tương ứng theo hướng lên, cần truyền tải thông tin điều khiển liệu người sử dụng theo hướng xuống Các kênh ánh xạ tới kênh DL – SCH kênh truyền tải - Kênh điều khiển Multicast kênh lưu lượng Multicast (Multicast Control Channel – MCCH, Multicast Traffic Channel - MTCH) phiên kỳ vọng phần LTE phiên (hoặc phiên sau) Các kênh ánh xạ tới kênh truyền tải MCH - Kênh điều khiển quảng bá (Broadcast Control Channel – BCCH) truyền tải thơng tin quảng bá, ví dụ thơng tin cần thiết để truy nhập vào hệ thống Kênh ánh xạ tới kênh truyền tải BCH sử dụng MIB (Master Information Block) ánh xạ tới kênh truyền tải DL – SCH sử dụng SIBs (System Information Blocks) - Kênh điều khiển Paging (Paging Control Channel – PCCH) truyển tải thông tin Paging, kênh giúp mạng bật chức đánh dấu thiết bị không trạng thái kết nối Kênh ánh xạ tới kênh truyền tải PCH (Paging Channel) 66 TUẦN 11: 11.1 Chức thủ tục thiết lập kênh PRACH PRACH (Physical Random Access Channel - Kênh vật lý truy cập ngẫu nhiên): Kênh chung đường lên, sử dụng để mang kênh truyền tải RACH (bắt đầu thủ tục truy cập ngẫu nhiên) Cấu trúc đề cập hình Một phần mở đầu truy cập ngẫu nhiên bao gồm CP (Cyclic Prefix), trình tự thời gian bảo vệ Kênh vận chuyển RACH ánh xạ tới - Mang theo phần mở đầu truy cập ngẫu nhiên mà UE gửi để truy cập mạng Nó bao gồm 72 sóng mang miền tần số Có định dạng mở đầu RA (truy cập ngẫu nhiên) khác xác định thông số kỹ thuật LTE FDD Thời gian mở đầu CP khác để phù hợp với kích thước khác LTE CP Sequence Guard Total Guard Typical PRACH Length Length Time Length Time Max equiv.dist cell Preamble Format range 0,10ms 0,8ms 0,10ms 1ms 30 km 15 km 0,68ms 0,8ms 0,52ms 2ms 15km 78km 0,20ms 1.6ms 0,20ms 2ms 60Km 30 km 67 0,68ms 1.6ms 0,72ms 3ms 216Km 108 km Định dạng mở đầu sử dụng ô cụ thể thơng báo cho UE số cấu hình PRACH.Điều phát SIB-2 Chỉ số cấu hình PRACH SFN khung Điều cho vị trí xác lời mở đầu truy cập ngẫu nhiên Phần mở đầu sử dụng khoảng cách sóng mang 1,25KHz thay 15KHz Phần mở đầu truy cập ngẫu nhiên chiếm 1,2 khung miền thời gian (1,2,3ms) 839 sóng mang miền tần số (1,05 MHz) Sẽ có dải bảo vệ 15KHz hai bên sử dụng tổng cộng 1.08 MHz (bằng RB) Vị trí phần mở đầu truy cập ngẫu nhiên LTE xác định tham số bù tần số PRACH mang SIB-2 68 Một đoạn mở đầu truy cập ngẫu nhiên khung có nhiều UE sử dụng Nhiều UE sử dụng phân bổ tài nguyên mở đầu giống phân biệt chuỗi mở đầu chúng LTE UE chọn chuỗi từ hai nhóm dựa kích thước gói đường lên điều kiện vơ tuyến Điều giúp eNodeB tính toán tài nguyên PUSCH cần thiết cho chuyển đường lên UE Chuỗi nhóm A sử dụng cho gói kích thước nhỏ gói kích thước lớn điều kiện radio Chuỗi nhóm B sử dụng cho gói kích thước lớn điều kiện radio tốt 11.2 Tính chuỗi Zadoff-Chu Tìm kiếm cell chức hệ thống di động tế bào, việc đồng hóa thời gian tần số thu đơn vị di động nhà mạng Thực thành cơng thủ tục tìm kiếm lựa chọn Cell việc thu thập thông tin hệ thống ban đầu điều cần thiết cho thiết bị người dùng trước phải thực biện pháp giao tiếp với mạng LTE sử dụng thủ tục tìm kiếm Cell phân cấp, Cell vơ tuyến LTE xác định nhận dạng 69 Cell Thủ tục tìm kiếm Cell phân cấp thực theo bước cách sử dụng hai tín hiệu đồng sơ cấp thứ cấp Các tín hiệu đồng sơ cấp xác định nhận dạng cell (0,1,2) thể Sau tín hiệu đồng thứ cấp sử dụng để xác định nhận dạng cell từ đến 167 thể Tín hiệu sở dựa chuỗi Zadoff-Chu, chuỗi tự tương quan Zero biên độ không đổi (chuỗi CAZAC: Constant Amplitude Zero Auto Correlation) Chuỗi Zadoff-Chu chuỗi giá trị tốn học phức tạp, áp dụng cho tín hiệu vơ tuyến, cho kết tín hiệu điện từ có biên độ khơng đổi Giá trị phức vị trí (n) chuỗi Zadoff-Chu gốc (u) thể biểu thức: với ≤ n ≤ : độ dài chuỗi Zadoff-Chu Zadoff Chu chuỗi trực giao hay ứng dụng mạng 4G Lý chuỗi có tính tự tương quan 0, tương quan chéo thấp Do tính tương quan chéo thấp nên có tác dụng làm giảm nhiễu inter-cell Đặc điểm Zadoff-Chu có biên độ không đổi (constant amplitude) Chuỗi Zadoff triển khai từ hàm e^() = sin()+cos(), biểu diễn điểm nằm vòng tròn Những chuỗi có tính chất Zadoff Chu gọi chung chuỗi CAZAC (constant amplitude zero autocorrelation waveform) 70 Các chuỗi Zadoff-Chu sử dụng để tạo tín hiệu tham khảo cho đường lên Các chuỗi ZC dịch vòng có số tính chất hấp dẫn, biên độ chuỗi khơng đổi, nêm đảm bảo sử dụng hiệu khuếch đại cơng suất trì đặc tính PAPR thấp đường lên sóng mang Các chuỗi Zadoff- Chu sử dụng 3GPP LTE với việc đồng hóa tín hiệu (PSS), mở đầu truy cập ngẫu nhiên (PRACH), kênh điều khiển đường lên (PUCCH), kênh lưu lượng đường lên (PUSCH) tín hiệu tham chiếu âm (SRUS) Bằng cách gán chuỗi Zadoff - Chu trực giao cho eNodeB LTE nhân trình truyền chúng với mã tương ứng, tương quan chéo truyền eNodeB đồng thời giảm, giảm nhiễu tế bào nhận dạng truyền eNodeB 71 TUẦN 12: PHÂN BIỆT NORMAL CP VÀ EXTENDED CP (CYCLIC PREFIX) CP (Cyclic Prefix) – tiền tố tuần hoàn: dung để tiền tố ký hiệu, với lặp lại cuối symbol Máy thu thường cấu hình để loại bỏ mẫu tiền tố tuần hồn (CP), mục đích CP cung cấp khoảng bảo vệ để hạn chế ISI (Inter Symbol Interference) symbol qua symol bên cạnh Nguyên nhân chủ yếu gây ISI là: độ "trải trễ" (spread, delay) sub-channel khác nhau, chuỗi symbols sub-channel khác đến máy thu thời điểm khác Cyclic prefix giống "khoảng trữ" cho trải trễ này, tránh ảnh hưởng symbols "đến trễ" lên symbol bên cạnh CP "tận dụng" cho trình đồng ký tự (Symbols synchronization) máy thu Ngoài CP giúp đưa ước tính ban đầu đồng hóa thời gian tần số, sử dụng mối tương quan lý luận thông tin biết đến theo thời gian CP cao hữu ích việc loại bỏ nhiễu ISI, nhiên nhiều thời gian để chuyển thông tin Hơn tùy thuộc vào điều kiện truyền mà phần tin bị suymbol khác Ví dụ mơi trường đô thị, nhiều thành phần (đa đường) đến từ khoảng cách tương đối nhỏ - nên CP nhỏ Và có vị trí mà thành phần đến từ khoảng cách lớn km, khu vực nông thôn 72 Và để điều chỉnh cho trường hợp, giải pháp đưa tạo CP có kích cỡ khác Theo ta có CP xác định 3GPP là: - Normal CP: với thời gian 4,7 µs, sử dụng trường hợp mô tả Tương đương với symbols khe Lưu ý: Trong CP thông thường, ta có trường hợp khác, ta có 160 khe thời - gian cho symbol (5,2 µs) 144 cho trường hợp khác (4,7 µs) Extended CP: với thời gian 16,67 µs, sử dụng trường hợp thứ hai Tương đương với symbols khe (hoặc 16,7 µs) Ưu điểm nhược điểm: Như thấy, đơn giản để hiểu lợi bất lợi CP Ưu điểm CP giúp loại bỏ ISI nhược điểm làm giảm số lượng symbols truyền khoảng thời gian Nhưng khơng có phương pháp hiệu để xử lý vấn đề phát sinh tiếp nhận đa luồng? Ví dụ máy thu Rake, có 'hiệu quả' tốt nhiều, phải luôn xem xét quan điểm 'lợi ích chi phí' Việc thực Rake Receiver phức tạp nhiều, không thực tốt, làm cho tình hình chí tồi tệ (làm suy giảm hệ thống) Hơn nữa, công suất cần thiết để thực phần cứng cao nhiều (so với CP) 73 Vì CP phục vụ tốt nhu cầu, nên cách sử dụng LTE để loại bỏ ISI Một khái niệm khác sử dụng mạng LTE, Cyclic Prefix (CP) sử dụng công nghệ khác để chuyển symbol giao tiếp chúng, giữ tính trực giao sóng mang truyền dẫn OFDM 74 ... SỬ MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG CÁC MƠ HÌNH SUY HAO (PATH LOSS MODEL) 1.1 Lịch sử mạng thông tin di động 1.1.1 1G (first Generation) Mạng thông tin di động 1G biết đến mạng thông tin di động không dây... điện thoại di động khu vực 16 3.2.3 Phân biệt HLR VLR:  HLR: - Nơi lưu trữ thông tin thuê bao đăng ký sử dụng mạng GSM Thông tin lưu cố định sở thông tin để so sánh Các trường thông tin lưu trữ... Trạng thái di động (bận/ miễn phí/ khơng trả lời,…) Vị trí nhận di n khu vực LAI Nhận dạng thuê bao di động tạm thời (TMSI) Số chuyển vùng trạm di động (MSRN) - MSC cập nhập thông tin VLR với