Kỹ thuật mimo trong thông tin di động 3g+

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: KỸ THUẬT MIMO TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G+ Ngƣời hƣớng dẫn : ThS ĐẶNG THÁI SƠN Sinh viên thực : Lớp : BÙI QUANG DŨNG 47K-ĐTVT Vinh, 5/2011 Mở đầu Thông tin di động đời trở thành bước ngoặt lớn tiến trình phát triển xã hội lồi người, nhanh chóng trở thành nghành công nghiệp tiềm năng, lĩnh vực then chốt để loài người thu hẹp khoảng cách lại với Cho đến nay, thông tin di động trải qua nhiều hệ Thế hệ thứ thông tin di động tương tự sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) Thông tin di động hệ thứ hai sử dụng kỹ thuật số với công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA) Thông tin di động hệ thứ ba (3G) gần đưa vào thương mại hóa, nhu cầu chất lượng dịch vụ tốc độ liệu ngày tăng Do vậy, phát triển sau 3G tổ chức đặc biệt 3GPP nghiên cứu triển khai Tiêu biểu cho công nghệ thông tin di động sau 3G (3G+) HSPA+ LTE Để đáp ứng nhu cầu chất lượng dịch vụ tốc độ liệu ,các công nghệ bổ sung thêm nhiều đặc tính mới, số đặc tính kỹ thuật MIMO Những năm gần đây, kỹ thuật đa anten MIMO nhiều tổ chức toàn cầu sâu vào nghiên cứu ứng dụng Hệ thống MIMO có triển vọng hệ thống thơng tin di động hệ sau không cho phép đạt hiểu sử dụng phổ tần cao mà cịn có tính khả thi phần cứng phần mềm tiến cơng nghệ xử lý tín hiệu số DSP biển đổi tương tự số ADC tốc độ cao Với mục đích tìm hiểu kỹ thuật MIMO ứng dụng thơng tin di động ngày nay, em chọn đề tài “ Kỹ thuật MIMO thông tin di động 3G+ ’’ Nội dung đồ án gồm chương : Chương Tổng quan thông tin di động 3G+ Chương Tổng quan kỹ thuật MIMO Chương Kỹ thuật MIMO HSPA+ LTE Trong trình thực đồ án, nhiều hạn chế kiến thức thời gian nên nội dung đề tài không tránh khỏi sai sót Em hy vọng nhận ý kiến đóng ghóp q thầy bạn để đồ án hoàn thiện Cuối em xin chân thành cảm ơn Ths Đặng Thái Sơn nhiệt tình hướng dẫn thầy khoa điện tử viễn thông tạo điều kiện tốt giúp cho em hoàn thành đồ án Sinh viên BÙI QUANG DŨNG Mục lục DANH MỤC HÌNH VẼ .6 DANH MỤC BẢNG BIỂU Thuật ngữ viết tắt Chƣơng Tổng quan thông tin di động 3G+ 13 1.1 Lịch sử xu hướng phát triển thông tin di động .13 1.2 Các công nghệ sau 3G .17 1.2.1 HSPA+ .17 1.2.2 LTE (Long Term Evolution) 24 1.3 Kết luận 31 Chƣơng Tổng quan kỹ thuật MIMO 32 2.1 Cấu hình đa anten 32 2.2 Lợi ích kỹ thuật đa anten 33 2.3 Mơ hình hệ thống MIMO 34 2.4 Kênh SVD MIMO 35 2.4.1 Mơ hình kênh SVD MIMO 35 2.4.2 Mơ hình hệ thống SVD MIMO tối ưu 39 2.5 Phân tập 40 2.5.1 Khái niệm 40 2.5.2 Các kỹ thuật phân tập .41 2.5.3 Đa anten thu 44 2.5.4 Đa anten phát 52 2.6 Tạo búp sóng phía phát 58 2.7 Ghép kênh không gian 61 2.7.1 Nguyên lý .61 2.7.3 Xử lý thu phi tuyến .67 2.8 Kết luận 68 Chƣơng Kỹ thuật MIMO HSPA+ LTE 69 3.1 Kỹ thuật MIMO HSPA+ 69 3.1.1 Truyền dẫn HSDPA-MIMO 70 3.1.2 Điều khiển tốc độ cho HSDPA-MIMO 75 3.1.3 HARQ kết hợp mềm cho HSDPA-MIMO 75 3.1.4 Tín hiệu điều khiển cho HSDPA-MIMO 76 3.1.5 Hỗ trợ kênh điều khiển đường lên MIMO 79 3.1.6 Năng lực UE 84 3.2 Kỹ thuật MIMO LTE .85 3.2.1 Phân tập phát sử dụng mã hóa khối khơng gian- tần số hai anten SFBC 86 3.2.2 Phân tập trễ vòng CDD 87 3.2.3 Tạo búp sóng .87 3.3 Tổng kết 89 Kết luận hƣớng phát triển đề tài 90 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tiến trình phát triển thông tin di động 14 Hình 1.2 Hoạt động giảm HS-SCCH 21 Hình 1.3 Mơ hình hệ thống LTE Error! Bookmark not defined Hình 1.4 Băng tần hoạt động LTE 27 Hình 1.5 Các tùy chọn phát triển lên LTE 29 Hình 2.1 Hệ thống MIMO tổng quát 33 Hình 2.2 Phân chia kênh fading phẳng MIMO thành kênh fading phẳng tương đương dựa SVD 37 Hình 2.3 Mơ hình SVD MIMO tối ưu 39 Hình 2.4 Phân tập trễ anten 42 Hình 2.5 Sơ đồ kết hợp chọn lọc .44 Hình 2.6 Kết hợp anten thu tuyến tính 46 Hình 2.7 Mơ hình đường xuống với nguồn nhiễu trội 49 Hình 2.8 Mơ hình phía thu với nguồn nhiễu mạnh từ máy đầu cuối dđ 49 Hình 2.9 Xử lý tuyến tính khơng gian/thời gian chiều (2 anten thu) 50 Hình 2.10 Xử lý tuyến tính khơng gian/ tần số chiều (2 anten thu) 50 Hình 2.11 Sơ đồ Alamouti hai anten phát anten thu 52 Hình 2.12.Sơ đồ Alamouti hai anten phát hai anten thu 53 Hình 2.13 Tạo búp sóng dựa tiền mã hóa trường hợp tương quan anten thấp 58 Hình 2.14.Tiền mã hóa sóng mang OFDM (2 anten phát) 60 Hình 2.15 Cấu hình anten 2x2 62 Hình 2.16 Thu tuyến tính/Giải ghép kênh tính hiệu ghép khơng gian 63 Hình 2.17 Ghép kênh khơng gian dựa tiền mã hóa 64 Hình 2.18 Trực giao hóa tín hiệu ghép khơng gian thơng qua tiền mã hóa 65 Hình 2.19 Truyền dẫn từ mã (a) đa từ mã (b) 66 Hình 2.20 Giải ghép kênh/giải mã tín hiệu ghép khơng gian dựa SIC 67 Hình 3.1 Xử lý kênh HS-DSCH trường hợp truyền dẫn MIMO 70 Hình 3.2 Sơ đồ D-TxAA 71 Hình 3.3 Mẫu điều chế kênh hoa tiêu chung với A=1+j 73 Hình 3.4 Thông tin kênh HS-DSCH hỗ trợ MIMO 76 Hình 3.5.Mã hóa kênh cho kênh HS-DPCCH 79 Hình 3.6.Ví dụ báo cáo PCI/CQI loại A B cho UE có cấu hình MIMO 83 Hình 3.7.Tổ hợp PCI/CQI 84 Hình 3.8.Quan hệ HSPA LTE 85 Hình 3.9 Sơ đồ tổng quát tạo tín hiệu băng gốc đường xuống 86 Hình 3.10.Mã hóa khối không gian-tần số SFBC cấu đa anten LTE 87 Hình 3.11.Tạo búp sóng trong cấu đa anten LTE 87 Hình 3.12.Ghép kênh không gian khung hoạt động đa anten LTE (NL=3, NA=4) 88 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1.Tổng hợp phát hành 3GPP .15 Bảng 1.2 Một số đặc tính HSPA+ 23 Bảng 1.3 Sự gián đoạn công nghệ khác .28 Bảng 2.1 Mã hóa chuỗi ký hiệu phát cho sơ đồ phân tập phát hai anten .54 Bảng 2.2 Định nghĩa kênh anten phát anten thu 54 Bảng 2.3 Ký hiệu tín hiệu thu hai anten thu 54 Bảng 3.1 Thông tin sơ đồ điều chế sơ đồ khối liệu phát mã hóa 78 Bảng 3.2 Kết hợp trình HARQ cho truyền dẫn đa luồng (12 trình HARQ) 78 Bảng 3.3 Biên dịch HARQ hoạt động MIMO 80 Bảng 3.4 Bảng CQI cho UE loại 15 trường hợp truyền hai luồng (bản tin loại A) 81 Bảng 3.5 Bảng CQI cho UE loại 16 trường hợp truyền hai luồng (bản tin loại A) 82 Bảng 3.6 Bảng ánh xạ trọng số tiền mã hóa sang giá trị PCI 83 Thuật ngữ viết tắt Từ viết tắt 3GPP ACK AMPS ARIB ARQ ATIS AWGN BPSK CCSA CDD CDMA CEPT CPC CPICH CQI DPCCH DRX DTX E-AGCH E-DCH EDGE Tiếng Anh Third Generaton partnership project Acknowledgement Advanced Mobile Phone System Association of Radio Industries and Businesses Automatic Repeat reQuest Alliiance for Telecommunications Industry Solutions Additive White Gaussian Noise Binary Phase-Shift Keying China Communications Standards Association Cyclic Delay Diversity Code Division Multiple Access European Conference of Postal and Telecommunications Administations Continuous Packet Connectivity Common Pilot Channel Channel Quality Indicator Dedicated Physical Control Channel Discontinuous Reception Discontinuous Transmission E-DCH Absolute Grant Channel Enhanced Dedicated Channel Enhanced Data rates for GSM Evolution and Enhanced Data rates for Global Channel Tiếng Việt Nhóm cộng tác 3GPP Xác nhận Hệ thống điện thoại di động tiên tiến Hiệp hội doanh nghiệp công nghiệp vô tuyến Yêu cầu phát lại tự động Liên minh cho giải pháp công nghiệp viễn thông Tạp âm Gauss trắng cộng Khóa dịch pha nhị phân Hiệp hội chuẩn truyền thơng Trung Quốc Phân tập trễ vòng Đa truy nhập phân chia theo mã Hội nghị Châu Âu quản lý Bưu Viễn thơng Kết nối gói liên túc Kênh hoa tiêu chung Chỉ thị chất lượng kênh Kênh điều khiển vật lý riêng Thu không liên tục Discontinuous Transmission Kênh cấp phát tuyệt đối EDCH Kênh riêng nâng cao Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GPRS E-RGCH E-DCH Relative Grant Channel FDD FDM FDMA GERAN Frequency Division Duplex Frequency Division Multiplex Frequency Division Multiple Access GSM EDGE RAN HSPDSCH HSSCCH HSUPA General Packet Radio Services Global System for Mobile communications Hybrid ARQ High Order Modulation Access High Speed Downlink Packet High Speed Dedicated Physical Control Channel High Speed Packet Access Channel High Speed Downlink Shared High Speed Physical Downlink Shared Channel High Speed Shared Control Channel High Speed Uplink Packet Access IRC IMS Interference Rejection Combining Internet Multimedia Subsystem J-TACS Japanese Total Access Communication System Long Term Evolution GPRS GSM HARQ HOM HSDPA HSDPCCH HSPA HSDSCH LTE Kênh cấp phát tương đối EDCH Ghép song công phân chia theo tần số Ghép kênh phân chia theo tần số Đa truy nhập phân chia theo tần số Mạng truy nhập vô tuyến GSM/ EDGE Dịch vụ vô tuyến gói chung Hệ thống thơng tin di dộng tồn cầu ARQ lai ghép Điều chế bậc cao Truy nhập gói tốc độ cao đường xuống Kênh vật lý điều khiển riêng tốc độ cao Truy nhập gói tốc độ cao Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao Kênh vật lý chia sẻ đường xuống tốc độ cao Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao Truy nhập gói tốc độ cao đường lên Kết hợp triệt nhiễu Phân hệ đa phương tiện Internet Hệ thống truyền thông truy nhập hoàn toàn Nhật Phát triển dài hạn hoàn toàn độc lập với Tuy nhiên, điều làm tăng thông tin mào đầu cách đáng kể (8 bit) Do đó, việc kết hợp q trình HARQ cần quan tâm Bảng 3.1: Thông tin sơ đồ điều chế số khối liệu phát mã hóa Sơ đồ điều chế + Sơ đồ điều chế số khối truyền tải khối sơ cấp Sơ đồ điều chế Số khối khối thứ cấp truyền tải (3 bit) 111 16QAM 16QAM 110 16QAM QPSK 100 16QAM 011 QPSK 000 QPSK QPSK Để giảm bớt thông tin mào đầu, trình HARQ báo hiệu cho luồng liệu sơ cấp bit, HARQ cho luồng thứ hai tính theo quy tắc định Do đó, có phép ánh xạ một- trình HARQ cho luồng sơ cấp với luồng thứ cấp Bảng 3.2 Kết hợp trình HARQ cho truyền dẫn đa luồng (12 trình HARQ) Số trình HARQ luồng sơ cấp Số trình HARQ luồng thứ cấp 10 11 10 11 Chú ý có q trình HARQ chẵn cấu hình MIMO 3.1.5 Hỗ trợ kênh điều khiển đường lên MIMO Khơng có kênh điều khiển đường xuống, MIMO gây ảnh hưởng tới kênh điều khiển đường lên tức kênh HS-DPCCH Tín hiệu điều khiển băng đường lên bao gồm ACK/NAK, PCI CQI, phát kênh HS-DPCCH Báo cáo PCI đưa để bổ xung cho báo cáo CQI Việc mã hóa kênh cho PCI/CQI cho HARQ-ACK thực cách riêng biệt Hình 3.5 thể nguyên lý HARQ-ACK Loại A (PCI/CQI) a , a , , a Mã hóa kênh w , w , , w Loại B (PCI/CQI) a , a , , a Mã hóa kênh b , b , , b 19 Sắp xếp kênh vật lý Sắp xếp kênh vật lý Kênh vật lý Kênh vật lý Hình 3.5.Mã hóa kênh cho kênh HS-DPCCH 10 bit tin HARQ biên dịch bảng 3.3 Bản tin ACK/NACK đưa cho khối liệu sơ cấp thứ cấp Trong trường hợp truyền đơn luồng có bit ACK/NAK phát đi, khn dạng tương tự phát hành Trong trường hợp truyền hai luồng, hai bit ACK/NAK mã hóa thành 10 bit truyền khe kênh HS-DPCCH Thông tin điều khiển tiền mã hóa PCI bao gồm bit để ma trận bốn ma trận tiền mã hóa phù hợp với điều kiện kênh phía UE CQI tốc độ liệu mà UE khuyến cáo trường hợp truyền dẫn sử dụng PCI Bảng 3.3 Biên dịch HARQ hoạt động MIMO Bản tin HARQ-ACK w0 w1 w2 w3 w4 w5 w6 w7 w8 w9 Bản tin HARQ-ACK với trường hợp truyền khối ACK 1 1 1 1 1 NACK 0 0 0 0 0 Bản tin HARQ-ACK với trường hợp truyền hai khối Bản tin Bản tin cho khối cho khối sơ cấp thứ cấp ACK ACK 1 1 1 ACK NACK 1 1 1 NACK ACK 1 1 1 NACK NACK 0 0 0 PRE/POST PRE 0 0 0 POST 0 0 0 Cả hai báo cáo CQI đơn luồng hai luồng sử dụng lập lịch định truyền luồng, chí hai luồng điều kiện kênh cho phép, ví dụ lượng liệu truyền không lớn Trong trường hợp này, tin CQI luồng yêu cầu Còn trường hợp truyền hai luồng hiển nhiên luồng có tin CQI Khi việc phân tích chất lượng liệu luồng (truyền dẫn đơn luồng) từ tin CQI hai luồng phức tạp hai loại CQI sau đưa ra: + Loại A, bao gồm PCI, số lượng anten ( hai), CQI cho luồng + Loại B bao gồm PCI CQI trường hợp truyền đơn luồng Với báo cáo loại A, UE lựa chọn giá trị CQI CQI2 phù hợp cho luồng truyền hai luồng giá trị CQI truyền đơn luồng Sau tạo giá trị CQI để báo cáo kênh HS-DPCCH sau:  15  CQI1  CQI2  31 (1) CQI   CQI (2)  s  (1)với truyền hai luồng (2)với truyền luồng Với truyền dẫn hai luồng, dựa giá trị CQ1 CQI2, bảng CQI đưa sau: Bảng 3.4 Bảng CQI cho UE loại 15 trường hợp truyền hai luồng (bản tin loại A) CQI1 Kích thước Số hiệu HS- CQI2 khối truyền tải PDSH Điều chế AWGN SINR ttương đương Δ 4748 15 QPSK -5.0 4748 15 QPSK -3.0 4748 15 QPSK -1.5 4748 15 QPSK 6101 15 QPSK 7564 15 QPSK 9210 15 16QAM 10629 15 16QAM 12488 15 16QAM 14936 15 16QAM 10 17548 15 16QAM 00 11 20251 15 16QAM 12 22147 15 16QAM 13 22147 15 16QAM 2.0 14 22147 15 16QAM 3.0 Bảng 3.5 Bảng CQI cho UE loại 16 trường hợp truyền hai luồng (bản tin loại A) CQI1 Kích thước Số hiệu HS- CQI2 khối truyền PDSH Điều chế AWGN SINR ttương tải đương Δ 4748 15 QPSK -5.0 4748 15 QPSK -3.0 4748 15 QPSK -1.5 4748 15 QPSK 6101 15 QPSK 7564 15 QPSK 9210 15 16QA M 10629 15 16QA M 12488 15 16QA M 14936 15 16QA M 10 17548 15 16QA 00 M 11 20251 15 16QA M 12 22147 15 16QA M 13 24222 15 16QA M 14 26490 15 16QA M Với tin loại B, CQI bao gồm bit giống mà phát hành sử dụng Trong với tin loại A, CQI bao gồm bit Trong hai loại này, CQI PCI gắn với mã hóa thành 20 bit sử dụng mã hóa khối hình 3.6 Cũng giống trường hợp thông thường- không sử dụng kỹ thuật MIMO, báo cáo PCI/CQI truyền hai khe kênh HS-DPCCH Để thích hợp với mơi trường truyền dẫn khác nhau, N báo cáo PCI/CQI M báo cáo loại A, M-N báo cáo lại loại B Tỷ lệ N/M thường cấu hình báo hiệu RRC N/M=3/4, chu kỳ báo cáo ms, không lặp Khung ms A A Khung ms A A B A A A B A A A B N/M=2/3, chu kỳ báo cáo ms, hệ số lặp =2 A A A B B Lặp Chu kỳ báo báo ms Hình 3.6.Ví dụ báo cáo PCI/CQI loại A B cho UE có cấu hình MIMO Việc UE có phải báo cáo CQI loại A hay B không định lớp cao Tỷ lệ báo cáo loại A so với tổng số báo cáo CQI cấu hình linh động Tham số AWGN SINR tương đương cho khối liệu khác với tham số đáp ứng hiệu suất tỷ lệ lỗi khối đề NIR kích thước đệm ảo mà UE sử dụng cho việc tính toán CQI Giá trị PCI báo cáo đường lên tính UE theo trọng số tiền mã hóa w2 bảng 3.6 Bảng 3.6 Bảng ánh xạ trọng số tiền mã hóa sang giá trị PCI Giá trị PCI W2 1 j 1 j -1  j 2 -1  j Giá trị PCI phát với giá trị CQI, tức tổ hợp PCI/CQI Tổ hợp tạo sau: Hoặc CQI loại A Ánh xạ nhị phân pci , pci CQI loại B Ánh xạ nhị phân cqi , cqi , , cqi cqi , cqi , , cqi Kết chuỗi a , a , , a Hoặc a , a , , a Hình 3.7.Tổ hợp PCI/CQI 3.1.6 Năng lực UE Để cho phép nhiều chế độ hoạt động cho UE, việc hỗ trợ MIMO không bắt buộc tất UE Mặt khác, truyền dẫn đa luồng chủ yếu để làm tăng tốc độ liệu đỉnh, MIMO đặc tính loại UE cao cấp Hay nói cách khác, MIMO lực UE, tức tất UE hỗ trợ MIMO Những UE thuộc loại có hỗ trợ MIMO đưa bảng 3.7: Loại 15 16 + Hỗ trợ MIMO với điều chế QPSK 16 QAM + Không hỗ trợ 64 QAM + Tốc độ liệu tối đa loại 16 27,6 Mbps Loại 17 18 + Hỗ trợ MIMO với điều chế QPSK 16 QAM + Hỗ trợ 64 QAM không đồng thời với MIMO + Tốc độ liệu tối đa loại 18 27,6 Mbps 3.2 Kỹ thuật MIMO LTE Song song với HSPA, 3GPP đưa công nghệ truy nhập vô tuyến gọi LTE LTE hướng tới trường hợp phổ tần phức tạp có giới hạn tính tương thích Do đó, cải tiến mạng di dộng hệ bao gồm hai đường song song (HSPA LTE), hai có đặc điểm riêng đáp ứng cải tiến truy nhập vô tuyến Hình vẽ mơ tả mối quan hệ HSPA LTE R99 R4 WCDMA R5 R6 HSDPA HSPA R7 R8 Phát triển HSPA LTE Hình 3.8.Quan hệ HSPA LTE Ngay từ đầu, LTE hỗ trợ đa anten trạm gốc máy đầu cuối di động thành phần thiếu Trong nhiều khía cạnh, việc sử dụng kỹ thuật đa anten quan trọng để đạt hiệu LTE Đa anten sử dụng nhiều cách khác với mục đích khác Sơ đồ MIMO đường lên cho LTE khác với sơ đồ đường xuống hạn chế độ phức tạp máy đầu cuối Với đường lên, MU-MIMO sử dụng Nhiều người sử dụng phát tín hiệu khối tài ngun Nó cịn gọi SDMA Sơ đồ u cầu có anten phát phía UE Những UE chia sẻ khối tài nguyên phải áp dụng mẫu hoa tiêu trực giao Trong phần giới thiệu kỹ thuật đa anten đường xuống LTE Hình 3.9 trình bày sơ lược bước q trình tạo tín hiệu băng gốc đường xuống LTE bao gồm bước truyền dẫn MIMO Từ mã Ngẫu nhiên hóa lớp Điều chế Sắp xếp lớp Ngẫu nhiên hóa Điều chế Sắp xếp phần tử tài nguyên Tạo tín hiệu OFDM Sắp xếp phần tử tài ngun Tạo tín hiệu OFDM anten Tiền mã hóa Hình 3.9 Sơ đồ tổng qt tạo tín hiệu băng gốc đường xuống Đối với đường xuống LTE, số từ mã lớn hai, số anten phát lớn Nói cách khác, trường hợp ghép kênh, số luồng ghép lớn quy định Việc xử lý kênh bao gồm việc Sắp xếp anten, tức xử lý khối ký hiệu điều chế từ hai khối mã hóa sau xếp lên anten phát Việc xếp anten LTE bao gồm hai bước Sắp xếp theo lớp Tiền mã hóa Việc chia thành hai chức tách biệt để dễ dàng xác định biểu diễn sơ đồ đa anten khác nhau, bao gồm phân tập phát vòng hở, tạo búp sóng ghép kênh khơng gian cấu đa anten Đằng sau ví dụ sơ đồ truyền dẫn đa anten đưa việc thực chúng cấu đa anten LTE 3.2.1 Phân tập phát sử dụng mã hóa khối khơng gian- tần số hai anten SFBC Sắp xếp theo lớp thực giải điều chế ký hiệu từ mã thành nhiều lớp Do đó, số lớp với số khối phát Tiền mã hóa thực trích ký hiệu điều chế từ lớp, xử lý ký hiệu này, xếp chúng miền tần số đưa anten Như hình vẽ, ta thấy tiền mã hóa thực vector v i kích thước N L , vector bao gồm ký hiệu từ lớp Trong trường hợp mã hóa khối khơng gian- tần số hai anten, có từ mã đơn (tức không ghép kênh) tương ứng với hai lớp Sắp xếp theo lớp thực giải điều chế ký hiệu từ mã lên hai lớp Sau Tiền mã hóa áp dụng mã khơng gian – tần số vector v i lớp x x x x x anten x x x Sắp xếp theo lớp Tiền mã hóa x v x v * - x* x x x - x* x* Sắp xếp lên anten Hình 3.10.Mã hóa khối khơng gian-tần số SFBC cấu đa anten LTE 3.2.2 Phân tập trễ vịng CDD Phân tập CDD sử dụng kết hợp với ghép kênh không gian LTE Các tín hiệu từ anten làm trễ Điều tạo tín hiệu đa dường nhân tạo mà thu nhận Do đó, phân tập tần số kênh vô tuyến tăng cường Trong LTE, mạng lựa chọn cấu hình CDD khác bao gồm : trễ lớn, trễ nhỏ zero 3.2.3 Tạo búp sóng Trong trường hợp tạo búp sóng, có từ mã tương ứng với lớp, tức tầng Sắp xếp theo lớp suốt.Tầng Tiền mã hóa áp dụng vector tiền mã hóa w kích thước NA cho ký hiệu xi N anten A lớp Một từ mã x x x x Sắp xếp theo lớp x x x x Tiền mã hóa z  w.x i i w Sắp xếp lên anten Hình 3.11.Tạo búp sóng trong cấu đa anten LTE 3.2.4 Ghép kênh không gian Ghép kênh không gian cho phép đồng thời phát luồng liệu khác khối tài nguyên Các luồng người dùng (SUMIMO) nhiều người dùng khác (MU-MIMO) Trong SUMIMO cho phép tăng tốc độ liệu người dùng MU-MIMO cho phép tăng dung lượng tổng Trong trường tổng quát có hai từ mã, NL lớp NA anten với N L  N A  N L Trong hình vẽ mơ tả trường hợp ba lớp NL = bốn anten NA= Ta thấy từ mã xếp vào lớp đầu tiên, đó, từ mã thứ hai xếp vào lớp thứ hai ba Do đó, số ký hiệu điều chế từ mã thứ hai gấp đôi từ mã thứ để đảm bảo số ký hiệu lớp Tầng tiền mã hóa sau áp dụng ma trận tiền mã hóa W kích thước NL x NA cho vector v i lớp N N lớp L Hai từ mã x x y y y y Sắp xếp theo lớp x x y y y y A anten 2 Tiền mã hóa z  w.x i i z w (N  N ) A L z Hình 3.12.Ghép kênh khơng gian khung hoạt động đa anten LTE (NL=3, NA=4) Nhìn chung, ghép kênh không gian LTE thực chủ yếu tiền mã hóa dựa vào bảng mã (codebook), có nghĩa số anten NA số lớp NL, có tập ma trận tiền mã hóa đưa để lựa chọn cho phù hợp Dựa vào thơng số đo tín hiệu tham chiếu đường xuống anten khác nhau, máy đầu cuối di động định số lớp (hạng) thích hợp ma trận tiền mã hóa tương ứng Sau đó, thơng tin báo cáo cho mạng Mạng thu nhận thông tin khơng cần phụ thuộc vào định lựa chọn hạng tập ma trận tiền mã hóa sử dụng cho truyền dẫn đường xuống thực tế Mạng thường định chọn tập hợp ma trận tiền mã hóa báo cáo từ máy đầu cuối di động, mạng cần phải báo hiệu cách rõ ràng ma trận tiền mã hóa sử dụng Một phương pháp tương tự sử dụng với trường hợp tạo búp đa anten đường xuống, dựa thông số đo từ tín hiệu tham chiếu đường xuống anten khác nhau, máy đầu cuối định lựa chọn vector tiền mã hóa (vector tạo búp) thích hợp báo cáo cho mạng Mạng thu nhận thông tin khơng cần phụ thuộc vào định lựa chọn vector tiền mã hóa sử dụng cho truyền dẫn đường xuống thực tế Cũng giống ghép kênh không gian, mạng phải báo hiệu rõ ràng vector tạo búp sử dụng máy đầu cuối 3.3 Tổng kết Như vậy, chương cuối đồ án trình bày kỹ thuật đa anten MIMO HSPA+ LTE bao gồm sơ đồ vấn đề điều khiển, tín hiệu hoa tiêu… Ngồi ra, cịn số vấn đề liên quan hạn chế nhiều mặt nên đồ án khơng trình bày sơ đồ PACR sử dụng HSPA+, hay hiệu MIMO-HSPA, MIMO-LTE Kết luận hƣớng phát triển đề tài Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu với giúp đỡ tận tình Th.S Đặng Thái Sơn, đồ án hoàn thành đạt số nội dung sau: Tìm hiểu cơng nghệ mạng truy nhập vô tuyến 3G+ :HSPA phát hành LTE khía cạnh Trong phần này, đồ án nêu bật đặc tính cải tiến HSPA+, mục tiêu LTE, tốc độ đường lên đường xuống công nghệ Nghiên cứu tìm hiểu kỹ thuật đa anten MIMO: phân tập, tạo búp sóng ghép kênh khơng gian Đồ án tập trung vào kỹ thuật ứng dụng nhiều hệ thống 3G phát triển 3G Các sơ đồ MIMO HSPA+ LTE vấn đề có liên quan: tín hiệu điều khiển, tham chiếu anten Hướng nghiên cứu đồ án kỹ thuật đa anten 3GPP phát hành Với thời lượng kiến thức hạn chế nên đồ án tốt nghiệp khơng trình bày hết vấn đề khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đóng góp ý kiến thầy giáo bạn bè để đồ án hoàn thiện Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS Đặng Thái Sơn tận tình hướng dẫn em trình học tập, tìm hiểu, nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, gia đình bạn bè động viên giúp đỡ trình học tập nghiên cứu trường để hoàn thành đồ án TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Skold and Per Beming, 3G evolution HSPA and LTE for Mobile Broadband, Elsevier, 2007 [2] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng,Thông tin di động, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, NXB Bưu điện,2001 [3] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, WiMax, Học viện cơng nghệ Bưu viễn thơng,2008 [4] Ari Hotimen, Olav Tirkkonen, Risto Wichman, Multi Antenna Transceiver for 3G and Beyond, John Wiley &Son,2003 [5] Harri Holma, Antti Toskala, WCDMA for UMTS- HSPA evolution and LTE, Wiley, 2007 [6] 3GPP TS 25.211, Physical channels and Mapping of Transport channels onto physical channels (FDD),Release ... đích tìm hiểu kỹ thuật MIMO ứng dụng thơng tin di động ngày nay, em chọn đề tài “ Kỹ thuật MIMO thông tin di động 3G+ ’’ Nội dung đồ án gồm chương : Chương Tổng quan thông tin di động 3G+ Chương... đến nay, thông tin di động trải qua nhiều hệ Thế hệ thứ thông tin di động tương tự sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) Thông tin di động hệ thứ hai sử dụng kỹ thuật số... trình bày tổng quan kỹ thuật MIMO, phát minh lớn lĩnh vực vô tuyến ứng dụng hệ thống 3G hệ thống thông tin di động tương lai Chƣơng Tổng quan kỹ thuật MIMO Thông tin di động ngày phát triển