Nghiên cứu kỹ thuật mimo cho hệ thống LTE

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN BÁ CHIẾN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT MIMO CHO HỆ THỐNG LTE LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Hà Nội, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN BÁ CHIẾN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT MIMO CHO HỆ THỐNG LTE LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS PHẠM THÀNH CÔNG Hà Nội, 2013 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, bên cạnh nhu cầu sử dụng dịch vụ thoại truyền thống, nhu cầu sử dụng dịch vụ gói liệu truy nhập internet, xem TV, chơi game trực tuyến, VoIP, thương mại điện tử,… ngày cao Để đáp ứng tốt nhu cầu đó, hệ thống LTE hệ thứ tư tương lai UMTS 3GPP phát triển với đầy đủ tiện ích, chế, kiến trúc, vận hành cách mềm dẻo nghiên cứu phát triển Nó cho phép kết nối đa phương tiện dựa đỉnh IP, tốc độ truyền, thông lượng, độ trễ, băng tần, vùng phủ…được tối ưu hóa Bằng cách sử dụng kỹ thuật tiên tiến OFDMA MIMO, LTE cho phép tốc độ uplink 50 Mbps tốc độ downlink lên đến 100 Mbps cung cấp cho người dùng nhiều dịch vụ yêu cầu tốc độ cao LTE triển khai thử nghiệm nhiều quốc gia có Việt Nam Trong tương lai đến 2015, LTE mở rộng, phát triển hầu hết quốc gia giới Việc nghiên cứu kỹ thuật mà cụ thể kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE quan tâm nhiều, tơi chọn đề tài nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE để tìm hiểu phân tích kỹ thuật MIMO hệ thống LTE Trong trình làm luận văn tốt nghiệp, cố gắng nhiều trình độ, thời gian khả nghiên cứu cịn nhiều hạn chế nên tránh khỏi sai sót Tơi mong nhận phê bình, hướng dẫn giúp đỡ thầy cô, đồng nghiệp bạn bè Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy giáo TS Phạm Thành Cơng, thầy cô viện Điện Tử Viễn Thông tận tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Hà Nội, ngày…….tháng…… năm 2013 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH TÓM TẮT LUẬN VĂN 11 CHƯƠNG I – GIỚI THIỆU CHUNG 12 1.1 Sự phát triển thuê bao di động nhu cầu trao đổi liệu 12 1.2 Mục tiêu thiết kế 16 1.3 Kiến trúc hệ thống LTE dựa 3GPP SAE 17 1.3.1 System Architecture Evolution in 3GPP 17 1.3.2 Cấu hình kiến trúc hệ thống mạng truy nhập 18 1.3.2.1 Tổng quan cấu hình kiến trúc hệ thống 18 1.3.2.2 Các thành phần kiến trúc mạng 20 CHƯƠNG II – CÁC KỸ THUẬT SỬ DỤNG TRONG LTE 29 2.1 Giới thiệu 29 2.2 Khái niệm truy nhập vô tuyến LTE 30 2.3 Hệ thống OFDMA 30 2.4 Hệ thống SC-FDMA 33 2.5 Hệ thống Multiple Input Multiple Output (MIMO) 37 2.6 Tầng vật lý giao diện vô tuyến hệ thống LTE 39 2.6.1 Cấu trúc khung LTE 39 2.6.2 Kênh truyền tải ánh xạ chúng lên kênh vật lý 40 2.6.3 Truyền liệu hướng lên 42 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE 2.6.4 Truyền liệu người sử dụng hướng xuống 43 2.7 Tổng kết 43 CHƯƠNG III – KỸ THUẬT MIMO 45 3.1 Giới thiệu 45 3.2 Sự phân loại 47 3.3 Những phân tích ban đầu 48 3.3.1 Mơ hình hệ thống 48 3.3.2 Dung lượng kênh truyền 48 3.3 Biểu diễn BER 50 3.4 Mơ hình đề nghị cho 3GPP 51 3.4.1 PU2RC 52 3.4.2 DSTTD với SGRC 53 3.4.3 Phân tập đa đường (RC-MPD) 54 3.4.4 PARC lựa chọn (S-PARC) 55 3.4.6 V-BLAST tăng cường PARC 57 3.5 So sánh khả hoạt động 61 CHƯƠNG IV – MÔ PHỎNG 63 4.1 Giải thuật mô đường xuống HS-DSCH 63 4.1.1 CRC attachment (chèn CRC) 65 4.1.2 Block segment (phân đoạn khối mã) 65 4.1.3 Bit scambling (trộn bit) 67 4.1.4 Channel Coding 67 4.1.5 Cơ chế HARQ 68 4.1.6 Phân kênh vật lý cho HS-DSCH 77 4.1.7 Interleaving (xáo trộn) cho HS-DSCH 77 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE 4.1.8 Sắp xếp lại chòm cho điều chế 16QAM 64QAM 79 4.1.9 Trải phổ điều chế đường downlink 80 4.1.10 Soft decision 84 4.2 Mô máy thu 85 4.2.1 Thiết kế máy thu cân 86 4.2.3 Giao diện chương trình mơ 92 4.3 Kết mô 95 CHƯƠNG V – TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM LTE TẠI VIETTEL 99 5.1 Thiết kế mạng 99 5.1.1 Tiêu chuẩn công nghệ thử nghiệm 99 5.1.2 Cấu trúc mạng LTE: 101 5.2 Kết đạt 104 5.2.1 Hiệu sử dụng băng tần 104 5.2.2 Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công, độ trễ truyền data, độ trễ thiết lập dịch vụ, độ trễ chuyển giao 106 5.2.3 Đánh giá khả bảo mật: 108 5.3 Đánh giá chung 108 KẾT LUẬN 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 3GPP AMBR ARP BCH BER BLAST CDMA CD-SIC CD-TPRC CL-MIMO CQI CRC CSI D-BLAST DCH DFT DL-SCH DRX DSL DSTTD EDGE EPS FDPS FFT GBR GGSN GPRS GSM GTP GUTI HARQ HSDPA HS-DSCH HSS HSUPA IDFT The 3rd Generation Partnership Project Aggregate Maximum Bit Rate Allocation Retention Priority Broadcast Channel Bit Error Rate Laboratories Layered Spaced-Time Code Division Multiple Access Code-Domain SIC Code-Domain Tx Power Ratio Control Closed Loop - MIMO Channel Quality Information Cyclic Redundancy Check Channel State Information Diagonal BLAST Dedicated Channel Discrete Fourier Transform Downlink Shared Channel Discontinuous Reception Digital Subcriber Line Double Space Time Transmit Diversity Enhanced Data Rates for GSM Evolution Evolved Packet System Frequency Domain Packet Scheduling Fast Fourier Transform Guaranteed Bit-Rate Gateway GPRS Support Node General Packet Radio Service Global System for Mobile Communication GPRS Tunneling Protocol Global Temporary Identity Hybrid Automatic Repeat Request High Speed Packet Downlink Access High-Speed Downlink Shared Channel Home Subscriber Server High Speed Uplink Packet Access Inverse Discrete Fourier Transform Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE IFFT IMS IMSI IMT ISDN LTE MAC MBR MCH MIMO MLD MM MME MMSE OFDMA OL-MIMO PAPR PBCH PCC PCCC PCH PCRF PDCCH PDN PDSCH P-GW PMCH PMI PRACH PRB PSD PU2RC PUSCH QAM QCI QoS QPSK RACH Inverse Fast Fourier Transform IP Multimedia Subsystem International Mobile Subcriber Identity International Mobile Telecommunications Integrated Services Digital Network Long Term Evolution Medium Access Control Maximun Bit Rate Multicast Channel Multiple Input Multiple Output Maxium Likelihood Detection Mobility Management Mobility Management Entity Minimum Mean Square Error Orthogonal Frequency Division Multiple Access Open Loop - MIMO Peak to Average Power Ratio Physical Broadcast Channel Policy and Charging Control Parallel Concatenated Convolutional Code Paging Channel Policy and Charging Resource Function Physical Downlink Control Channel Packet Data Network Physical Downlink Shared Channel Packet Data Network Gateway Physical Multicast Channel Pre-coding Matrix Indicator Physical Random Access Channel Physical Resource Block Power Spectral Density Per User Unitary Rate Control Physical Uplink Shared Channel Quadrature Amplitude Modulation QoS Class Identifi er Quality of Service Quadrature Phase Shift Keying Random Access Channel Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE RI RLC RNC RRC RRM SAE SC-FDMA SCH SGRC S-GW SIC SNR SON S-PARC SRS SU-MIMO SVDMIMO TA TDD TPRC TTI UE UTRAN V-BLAST V-MIMO VoIP WCDMA ZF ZF-SIC Rank Indicator Radio Link Control Radio Network Controller Radio Resource Control Radio Resource Management Service Architecture Evolution Single Carrier Frequency Division Multiple Access Synchronisation Channel Sub Group Rate Control Serving Gateway Successive Interference Cancellation Signal to Noise Ratio Self Optimized Networks Selective PARC Sounding Reference Signals Single User - MIMO Singular Value Decomposition - MIMO Tracking Area Time Division Duplex Transmit power ratio control Transmission Time Interval User Equipment UMTS Terrestrial Radio Access Network Vertical-Bell Laboratories Layered Space-Time Virtual MIMO Voice over IP Wideband Code Division Multiple Access Zero Forcing Zero Forcing - Successive Interference Cancellation Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang Hình 1.1 Sự phát triển số thuê bao di động 12 Hình 1.2 Sự phát triển HSDPA 13 Hình 1.3 Sự tăng trưởng lưu lượng data HSDPA 12 tháng thử nghiệm 14 Hình 1.4 Mốc thời gian phát triển mạng 15 Hình 1.5 Tốc độ đỉnh công nghệ 3GPP qua giai đoạn mạng 16 Hình 1.6 Kiến trúc 3GPP hướng tới mặt phắng kiến trúc 18 Hình 1.7 Hệ thống kiến trúc mạng E-UTRAN 19 Hình 1.8 Các chức kết nối tới node logic khác eNodeB 22 Hình 1.9 Chức kết nối tới node logic MME 24 Hình 1.10 Chức kết nối tới node logic S-GW 26 Hình 1.11 Chức kết nối tới node logic P-GW 28 Hình 2.1 OFDMA SC-FDMA với điều chế QPSK 29 Hình 2.2 Beam-forming MIMO 29 Hình 2.3 Đa sóng mang trực giao 31 Hình 2.4 Các kí hiệu tham chiếu trải sóng mang OFDMA ký tự 33 Hình 2.5 Kiến trúc SC-FDMA OFDMA 36 Hình 2.6 Điều chỉnh tốc độ SC-FDMA 36 Hình 2.7 Ánh xạ lên lưới tài nguyên SC-FDMA 37 Hình 2.8 Cấu hình hệ thống 2x2 anten 38 Hình 2.9 Những kí tự đưa lên lưới tài nguyên hai anten eNodeB 38 Hình 2.10 Dữ liệu sau điều chế xếp vào lưới LTE theo miền thời gian tần số 40 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE Các kết khác Hình 4.17 Máy thu cân MMSE với kiểu đa mã precoding khơng precoding Hình 4.18 Đồ thị BER hệ thống MIMO 97 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE Nhận xét kết mô Qua kết mơ ta nhận thấy: • Trước hết ta so sánh khả cấu trúc máy thu: RAKE, ZF MMSE Sơ đồ 2x2 MIMO điều chế QPSK, 16-QAM sử dụng để điều chế tín hiệu ăngten Kênh truyền ăng ten phát ăng ten thu kênh Pedestrian B Hệ số trải phổ SF=16 số lượng mã khác sử dụng cho sơ đồ khác Máy thu ST-RAKE dựa giải thuật Maximum ratio combining(MRC) Hình chứng minh hiệu suất loại máy thu khác với sơ đồ khác Đồ thị chứng tỏ máy thu RAKE cho lỗi lớn không dùng đa mã, độ lợi trải phổ thấp khơng có can nhiễu Máy thu kết hợp cân • MMSE ZF cho kết tốt với lý thuyết Mặt khác với sơ đồ sử dụng nhiều mã, MMSE thay đổi không đáng kể Máy thu cân MMSE có xác suất lỗi thay đổi không đáng kể tăng số mã so với trường hợp sử dụng mã Còn ZF có khoảng biển thiên lớn Cho thấy ưu điểm cân MMSE việc triệt • can nhiễu ảnh hưởng mã lên Điều chế bậc cao 16QAM cho tỉ lệ lỗi cao QPSK Do ký tự giản đồ chòm gần nên dễ sai so với trường hợp • QPSK Kết ước lượng kênh truyền cho thấy máy thu RAKE vào trạng thái bão hòa trước MMSE ZF tương đương Kết hoàn toàn phù hợp với báo tham khảo Sự ước lượng tương đương với • SNR lý thuyết So sánh kết có precoding khơng có precoding cho thấy xác suất lỗi tổng có precoding khơng có precoding có precoding theo lý thuyết thấp thấp mô chênh lệch thể chưa rõ ràng 98 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE CHƯƠNG V – TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM LTE TẠI VIETTEL 5.1 Thiết kế mạng 5.1.1 Tiêu chuẩn công nghệ thử nghiệm Các thiết bị thử nghiệm tuân theo chuẩn LTE đưa 3GPP R8 vào quý năm 2008 Cụ thể tiêu chuẩn công nghệ sau:  Song cơng: FDD  Băng tần hoạt động: 2600 Mhz  Các thiết bị hoạt động độ rộng băng tần khác (1.4, 3, 5, 10, 20 Mhz)  Các công nghệ áp dụng: OFDMA, SC-FDMA, MIMO, 64QAM  Hỗ trợ tốc độ tối đa theo lý thuyết: DL 150 Mbps (Downlink với BW=20M) 75 Mbps (Uplink với BW=20M) Lưu lượng phục vụ tối đa trạm phát sóng với loại thiết bị thử nghiệm Hà Nội Hồ Chí Minh Viettel lựa chọn sau: Tiêu chí Thiết bị Hà Nội Thiết bị HCM Số lượng user kết nối 3600 User/eNodeB 3600 User/eNodeB Số lượng user Active 1200 user/eNodeB 1200 user/eNodeB Lưu lượng tối đa DL DL: 144Mbps DL:147Mbps Lưu lượng tối đa UL UL: 55 Mbps UL:55Mbps Bảng 5.1 Lưu lượng phục vụ tối đa trạm phát sóng LTE Bán kính phủ sóng cơng suất trạm thu phát sóng: Thiết bị Hà Nội Tiêu chí 99 Thiết bị HCM Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE Cơng suất phát tối đa 20W 20W Bán kính phủ sóng nhà (m) 170 200 Diện tích phủ sóng nhà (km2) 0.019 0.026 Bán kính phủ sóng ngồi trời (m) 650 720 Diện tích phủ sóng ngồi trời (km2) 0.27 0.34 Bảng 5.2 Công suất phát bán kính phủ sóng trạm LTE Ghi chú:  Các số liệu đánh giá cho sector (1 hướng phủ) Một trạm BTS có sector phủ theo hướng khác  Các thử nghiệm đo kiểm khu vực dày đặc nhà cửa Hà Nội Hồ Chí Minh  Phương pháp đo kiểm Driving test Bán kính phủ sóng tính từ chân trạm đến điểm xa cịn cung cấp dịch vụ data theo hướng sóng  Diện tích phủ sóng tính tốn theo mơ hình lục giác, mơ hình lý thuyết chuẩn thơng tin di động Vùng phủ cell LTE tương đương với vùng phủ cell mạng 3G Đây điều kiện tốt để tương lai triển khai mạng LTE mạng 3G 100 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE 5.1.2 Cấu trúc mạng LTE: IGW IPBN Internet SW_Core MME XGW HSS SW_Core LSW1 LSW2 SW_DCN Core Router Core Router SW_DCN METRO CORE NMS DCN eNB Acess Router eNB eNB eNB Hình 5.1 Sơ đồ kết nối mạng thử nghiệm LTE Viettel Sơ đồ thiết kế mạng LTE thử nghiệm Viettel HNI HCM hình 5.1 Các giao diện kết nối (hình 5.2): Giao diện X2  Thực việc trao đổi eNB với  Các eNB kết nối trực tiếp vào site route mạng truyền dẫn Metro thông qua giao diện GE  Khi eNB muốn gửi tin cho eNB khác tin gửi qua hệ thống site route route core, sau được định tuyến đến eNB đích Giao diện SGi  Thực việc trao đổi XGW mạng internet 101 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE  XGW kết nối vào hệ thống LAN switch hệ thống LTE  Hệ thống LAN switch kết nối trực tiếp sang hệ thống core internet Viettel ( hệ thống IPBN)  Lưu lượng mạng LTE sau đưa đến XGW chuyển sang mạng IPBN thông qua gateway để internet Giao diện S1-U, S1-MME  S1-U : Thực việc trao đổi XGW eNB  S1-MME: Thực việc trao đổi MME eNB  Kết nối từ eNB đến MME xGW thông qua hệ thống truyền dẫn Metro va LAN swicth XGW IGW Internet MME HSS IPBN SW_Core SGi SW_Core S11 LSW1 S6a LSW2 SW_DCN Core Router Core Router SW_DCN METRO CORE X2 S1_MME eNB Acess Router eNB S1_U eNB eNB Hình 5.2 Các kết nối giao diện mạng 102 NMS DCN Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE Giao diện S6a  S1-U : Thực việc trao đổi MME HSS  MME HSS trao đổi với thông qua hệ thống LAN Switch Giao diện S11  S11 : Thực việc trao đổi MME XGW MME XGW trao đổi với thông qua hệ thống LAN Switch Chi tiết kết nối mạng: - Hệ thống LTE triển khai Hà Nội với 38 trạm quận Ba Đình, Đống Đa - Hệ thống LTE triển khai HCM với 37 thuộc quận Tân Bình trạm thuộc quận Tân Phú - Toàn eNodeB (trạm BTS LTE) kết nối vào mạng truyền dẫn Metro sẵn có Viettel Dung lượng cho kết nối eNodeB với mạng lõi Gbps - Ngoài thiết bị mạng Viettel cung cấp 400 thiết bị đầu cuối (USB Dongle LTE) cho khách hàng (bao gồm CBCNV Viettel khách hàng Internet) - Mạng LTE kết nối đến mạng IPBN qua switch với dung lượng 4Gbps mạng Internet qua IGW (đây kết nối Internet tất mạng truy nhập Viettel) - Các hệ thống OMC giám sát mạng đấu nối vào mạng DCN nội Viettel - Cấu trúc mạng xây dựng cho vùng thành phố Viettel không tiến hành xây dựng cấu trúc mạng nông thôn 103 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE Các bước thiết kế theo vùng phủ sau: - Viettel chọn vị trí trạm dựa theo bán kính phủ sóng ước lượng khoảng 200m Các vị trí trạm thử nghiệm chọn trùng với vị trí có sẵn mạng 3G Thiết kế góc cụp anten (6 độ) góc phương vị theo góc chuẩn (50, 170, 290) - Sử dụng phần mềm mô vùng phủ Altoll mô lại vùng phủ LTE với tham số - Sử dụng Module Auto Cell Planning để điều chỉnh thông số thiết kế để đạt vùng phủ mong muốn Vấn đề chia sẻ hạ tầng với mạng viễn thông: - Viettel xây dựng mạng thử nghiệm LTE sở hạ tầng mạng 3G mạng 2G sẵn có Các eNodeB mạng LTE đặt nhà trạm, chung cột với thiết bị mạng 3G mạng 2G - Mạng LTE thử nghiệm Viettel không chia sẻ hạ tầng với nhà cung cấp dịch vụ khác 5.2 Kết đạt 5.2.1 Hiệu sử dụng băng tần Cấu hình cụ thể Trạm gốc BS sau: - Công nghệ: LTE 3GPP R8 - Độ rộng kênh: 10 MHz => Số kênh tần số tương ứng: - Số Sector : sector/trạm - Công suất phát trạm Tx = 43 dBm - Độ tăng ích Anten: 18 dBi 104 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE - Góc mở anten: 650 - MIMO: 2x2 - Chế độ song công: FDD - Số kênh tần số: tần số/1 sector - Hệ số sử dụng lại tần số: Thiết bị thử nghiệm Hà Nội Tốc độ lớn đầu Down Link là: 71.6 Mbps => Ta có hiệu suất sử dụng phổ tần số 7.16 bps/Hz Thiết bị thử nghiệm Hồ Chí Minh Tốc độ lớn đầu Down Link trạm (1 sector) : 61 Mbps => Ta có hiệu suất sử dụng phổ tần số : 6.1 bps/Hz Cơng nghệ LTE có hiệu suất sử dụng phổ lớn 2.5 lần so với công nghệ HSDPA lớn 1.5 lần so với HSPA+ Dual Cell Tốc độ thấp nhất, cao dịch vụ vô tuyến di động băng rộng theo đường lên đường xuống  Tốc độ thấp nhất: tốc độ đảm bảo băng thông dịch vụ cho khách hàng  Download: 510 Kbps  Upload: 125 Kbps  Tốc độ cao CPE đạt trạm (1 sector)  Download: 71.6 Mbps  Upload: 23.19 Mbps 105 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE 5.2.2 Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công, độ trễ truyền data, độ trễ thiết lập dịch vụ, độ trễ chuyển giao Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công a) Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công đo kiểm: STT Tên KPI Thiết bị HCM Thiết bị Hà Nội Target CSSR (Call setup success rate) 99.39% 99% > 98% Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành cơng tính từ lúc thiết bị khởi tạo kết nối báo hiệu đến lúc thiết bị thiết lập xong kênh mang liệu vô tuyến Kết thực thông qua đo kiểm Driving test toàn khu vực thử nghiệm Hà Nội Hồ Chí Minh b) Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công, tỷ lệ Handover thành công (HOSR) lấy thống kê hệ thống OMC: Thử nghiệm HCM Time (16 đến 23/7/2011) HCM PS Traffic CSSR (GB/week) (%) 105.07 84.07 HOSR (%) 98.7 Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành cơng tính từ lúc eNodeB nhận tin yêu cầu thiết lập kênh báo hiệu từ UE đến lúc gửi tin thiết lập kênh mang vô tuyến thành công Độ trễ truyền data Kích thước gói Ping Độ trễ Round Trip (đã bao gồm 106 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE 2.21 ms mạng Back Haul) (Byte) 32 9.275 1000 10.725 1500 10.95 Độ trễ truyền data tính từ lúc UE gửi gói độ dài tương ứng đến server đến lúc nhận gói phản hồi từ server Độ trễ thiết lập dịch vụ Thời gian chuyển trạng thái từ Idle sang Active Trung bình 64.779 ms Độ trễ thiết lập dịch vụ khoảng thời gian từ lúc UE gửi tin yêu cầu thiết lập kênh báo hiệu đến lúc nhận tin thiết lập kênh truyền liệu thành công Kết lấy trung bình sau 10 lần đo kiểm sử dụng máy đo Driving test Độ trễ chuyển giao Độ trễ chuyển giao Trung bình 88 ms Độ trễ chuyển giao tính từ lúc UE gửi gói cuối cell nguồn đến lúc UE nhận gói cell đích Với độ trễ thiết lập dịch vụ, độ trễ truyền data, độ trễ chuyển giao hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu chất lượng dịch vụ cần độ trễ nhỏ thoại, video, game online 107 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE 5.2.3 Đánh giá khả bảo mật:  Đối với mạng LTE trình thực chứng thực hệ thống sử dụng khóa mã (RAND, AUTN, XRES, KASME ) làm tăng khả bảo mật  Trong việc nhận diện thuê bao UE truy cập vào mạng cấp phát GUTI (Global Unique Temporary Identity) Mỗi GUTI gồm thành phần : • GUMMEI : Giúp nhận dạng MME • M-TMSI : Giúp nhận dạng UE MME  Để đảm bảo tính bảo mật tính tồn vẹn liệu mạng LTE chia thành mức bảo mật khác UE hệ thống : • Phần AS ( Access Tratum) UE eNB : Mã hóa bảo mật cho phần RRC (Radio resource control) UP (User plan) • Phần NAS (Non- Access Tratum) UE MME : Mã hóa bảo mật cho báo hiệu NAS 5.3 Đánh giá chung Nhìn chung thử nghiệm LTE HNI HCM hoàn thành, đáp ứng yêu cầu thử nghiệm để đánh giá công nghệ Vùng phủ throughput công nghệ LTE đạt giá trị tốt, khả thi triển khai tương lai Kết hứa hẹn cung cấp cho khách hàng dịch vụ yêu cầu tốc độ cao truy nhập internet, Live TV, Video Call chuẩn HD, Tuy nhiên, bên cạnh mặt đạt tồn khó khăn: loại đầu cuối tham gia thử nghiệm chưa thương mại hóa nên gặp 108 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE nhiều lỗi q trình thử nghiệm (lỗi sóng, khơng tương thích với hệ điều hành, nhiệt độ q nóng, không ổn định…) Theo đánh giá từ Cục Viễn thông, Việt Nam phát triển công nghệ, đặc biệt công nghệ di động, từ hệ 2G, 2,5G, 3G, 3,5G chắn triển khai mạng 4G LTE phải có lộ trình phù hợp Bởi thiết bị 4G thị trường chưa nhiều, giá thành đắt, đặc biệt thiết bị đầu cuối Ước tính, triển khai 4G thời điểm này, nhà mạng phải bỏ tỷ USD để xây dựng hệ thống người dân phải bỏ tỷ USD để mua thiết bị đầu cuối Như vậy, xét góc độ kinh tế bước hiệu Bộ Thông Tin Truyền Thông cho năm 2015 thời điểm hợp lý để Việt Nam bắt đầu cấp phép để triển khai 4G, mặt công nghệ thị trường Việt Nam cần nhanh chóng quy hoạch băng tần 2.300-2.500 MHz để mở đường triển khai mạng 4G 109 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE KẾT LUẬN Hệ thống LTE hệ thứ tư tương lai UMTS 3GPP phát triển với đầy đủ tiện ích, chế, kiến trúc, vận hành cách mềm dẻo Cho phép kết nối đa phương tiện dựa đỉnh IP, tốc độ truyền, thông lượng, độ trễ, băng tần, vùng phủ…được tối ưu hóa Bằng cách sử dụng kỹ thuật tiên tiến OFDMA MIMO, LTE cho phép tốc độ uplink 50 Mbps tốc độ downlink lên đến 100 Mbps cung cấp cho người dùng nhiều dịch vụ yêu cầu tốc độ cao LTE triển khai thử nghiệm nhiều quốc gia có Việt Nam Trong tương lai đến 2015, LTE mở rộng, phát triển hầu hết quốc gia giới Luận văn đưa kiến trúc hệ thống LTE, kỹ thuật sử dụng hệ thống LTE, trình bày cách tổng quát sâu vào kỹ thuật MIMO, khảo sát số máy thu MIMO cho hệ thống LTE, tập chung nghiên cứu giải thuật cân MMSE, ZF, máy thu RAKE ước lượng SNR máy thu Luận văn trình bày thực tế triển khai thử nghiệm công nghệ LTE Viettel 110 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Antti Toskala, Harri Holma (2011), LTE for UMTS Evolution to LTEAdvanced, Nokia Siemens Networks, Finland [2] 3GPP R1-01-0535, R1-01-0688, R1-01-0953, R1-01-0535 [3] 3GPP TS 25.101, 25.211, 25.212, 25.213, 25.214, 25.214 , 25.876, 25.999 [4] Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Skold and Per Beming, (2010), 3G Evolution HSPA and LTE for mobile broadband [5] Sungjin Kim, Hojin Kim, Juho Lee, Kwang Bok Lee, An Overview of MIMO Technologies for Enhanced 3GPP HSDPA [6] Cai Qipeng, Andreas Wilzeck, Christoph Schindler, Steffen Paul, Thomas Kaiser, An examplary comparison of per data rate control based MIMO HSDPA Receivers [7] Christian Mehlfuhrer, Sebastian Caban, Markus Rupp (2008), Measurement based evaluation of low complexity Receivers for D-TxAA HSDPA [8] Shakti Prasad Shenoy, Irfan Ghauri, Dirk T.M Slock (2008), Receiver Designs for MIMO HSDPA [9] M Rupp, S Caban, C Mehlf uhrer (2007), Challenges in Building MIMO Testbeds [10] FAROOQ KHAN (2009), LTE for 4G Mobile Broadband, Telecom R&D Center Samsung Telecommunications, America [11] Chung G Kang, Jaekwon Kim, Won Young Yang, Yong Soo Cho, (2010),MIMO-OFDM WIRELESS COMMUNICATIONS WITH MATLAB [12] Các website: http://www.3gpp.org/ http://vntelecom.org/ 111 ... 2015, LTE mở rộng, phát triển hầu hết quốc gia giới Việc nghiên cứu kỹ thuật mà cụ thể kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE quan tâm nhiều, tơi chọn đề tài nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE để... NGUYỄN BÁ CHIẾN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT MIMO CHO HỆ THỐNG LTE LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS PHẠM THÀNH CÔNG Hà Nội, 2013 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE LỜI MỞ... 36 Nghiên cứu kỹ thuật MIMO cho hệ thống LTE Hình 2.7 Ánh xạ lên lưới tài nguyên SC-FDMA 2.5 Hệ thống Multiple Input Multiple Output (MIMO) Một thành phần công nghệ giới thiệu hệ LTE hệ thống MIMO,