Các đánh giá trên là dựa trên mô hình tĩnh, phần này sẽ xét trong mô hình động.
3.1 Các yêu cầu hiệu năng của LTE.
+ Các tiêu chuẩn đánh giá đối với hiệu năng hệ thống LTE.
Các mục tiêu hiệu năng hệ thống của LTE đã đạt được định nghĩa trong 3 GPP từ đầu năm 2005 và được trình bày trong 3 GPP TR 25.913 cùng với các mục tiêu liên quan đến các khả năng, tính phức tạp và cấu trúc. Các tiêu chuẩn đánh giá đối với hiệu năng hệ thống là:
Thông lượng người sử dụng trung bình: Được đo bằng giá trị trung bình tổng thông lượng trên tất cả các người sử dụng trên 1 MHZ
Thông lượng người sử dụng biên ô: Được đo bằng 5% phân bố người sử dụng trên 1 MHZ (95% số người sử dụng có hiệu năng tốt hơn)
Hiệu suất phổ tần: Thông lượng hệ thống trên một đoạn ô được đo bằng bps/MHZ/một trạm)
Vùng phủ : Hiệu năng trong các ô lớn
+ Các cấu hình DL và UL được lựa chọn cho các mục tiêu LTE.
Trong các công nghệ chi tiết đối với LTE không phải là cơ sở cho các yêu cầu hiệu năng, thì số lượng các anten thu và phát (Rx và Tx) được lập cấu hình cho trạm gốc (BS) và người sử dụng (UE) phải được chấp nhận là các điều kiện tiên quyết cho các mục tiêu hiệu năng. Lý do là phải giới hạn mức độ tăng số lượng anten đối với giải pháp được lựa chọn do tăng mức độ phức tạp. Về mặt lý thuyết có thể chấp nhận được độ lợi rất lớn phi thực tế khi sử dụng số lượng anten phi thực tế. Vì thế dưới đây sẽ là các cấu hình DL và UL được chọn cho mục tiêu đánh giá hiệu năng LTE:
115
DL của LTE có cực đại 2 anten phát tại eNodeB và 2 anten thu tại Rx. UL của LTE có cực đại 1 anten phát tại UE và 2 anten thu tại eNodeB. + Hệ thống tham chuẩn:
Hiệu năng được đánh giá riêng rẽ cho UL và DL và các mục tiêu được thiết lập tương đối so với hiệu năng tham chuẩn của hệ thống tham chuẩn R6, gồm:
DL tham chuẩn R6 dựa trên HSPA với 1 anten phát tại eNodeB với máy thu kiểu I có hiệu năng tăng cường (các yêu cầu dựa trên phân tập anten kép)
UL tham chuẩn R6 dựa trên tăng cường (HSUPA) với một anten phát tại UE và 2 anten thu tại eNodeB.
Các tiêu chí hiệu năng LTE đã chấp thuận chỉ ra trên bảng 4. Vì kỳ vọng rằng cả thông lượng trung bình người sử dụng lẫn hiệu suất phổ tần đều hưởng lợi từ việc tăng 1 lên 2 anten phát trên DL, nên tăng mục tiêu thông lượng người sử dụng biên ô sẽ có thể là chỉ tiêu mới trên DL.
Bảng 7: Mục tiêu hiệu năng LTE trong TR 25.913
Tiêu chuẩn đánh giá hiệu năng
DL so với tiêu chuẩn R6 WCDMA
Đích UL so với tiêu chuẩn R6 WCDMA
Thông lượng người sử dụng
trung bình (trên 1 MHz) (3 ~ 4) x (2~3) x
Thông lượng người sử dụng
biên ô (trên 1MHz, 5%) (2~3) x (2~3) x Hiệu suất phổ tần (bps/Hz/trạm) (3 ~ 4) x (2~3) x Vùng phủ Đáp ứng các yêu cầu trên cho vùng phủ lên đến 5km Đáp ứng các yêu cầu trên cho vùng phủ lên đến 5km 3.2 Đánh giá hiệu năng LTE
Khi nghiên cứu tính khả thi của 3GPP cho LTE, một số khái niệm kênh vật lý DL và UL LTE đã được nghiên cứu và được công bố trong TR25.814. Các khái niệm được chọn cũng được đánh giá theo thông lượng người sử dụng, hiệu suất phổ tần, vùng phủ và các thông số khác.
116
Các giả thiết và công nghệ được thiết lập cho đánh giá 3GPP cũng được công bố cùng với các tổng kết về các kết quả (xem phần dưới). Đánh giá LTE được thực hiện cho 3GPP dựa trên phân bố ngẫu nhiên các người sử dụng trên mô hình mạng vô tuyến và sau đó các người sử dụng này chuyển dịch theo mô hình di động. Truyền sóng và phading được mô hình hóa các giá trị thống kê được thu thập cho từng bước mô phỏng của một TTI.
Tất cả các số liệu nhận được trong đánh giá 3GPP dựa trên LTE sử dụng các sóng mang băng thông 5 MHZ, các giá trị này được đặt trong quan hệ với chuẩn tham khảo R6. Các kết quả được đánh giá cũng đã trình bày cho các kích thước ô thay đổi, các phương pháp lập biểu khác nhau (quay vòng và công bằng tỷ lệ). Các mô hình đa kênh và băng thông khác nhau. Tạo số liệu lưu lượng và lập biểu được sử dụng khác với phần mô phỏng tĩnh ở trên. Ngoài ra cũng có một số khác biệt như kích thước ô và mô hình truyền sóng.
Cũng có thể sử dụng cấu hình 2x2 để đánh giá LTE tạo búp một luồng DL. Kết quả cho thấy rằng thông lượng trung bình của người sử dụng đối với tải lưu lượng cao và thông lượng người sử dụng biên ô đối với tất cả các tải được cải thiện so với kết quả 2x2 MIMO, tất cả các mục tiêu đều đáp ứng khi sử dụng cấu hình anten trong bảng 2. Các kết quả đánh giá cũng cho thấy cấu hình tạo búp nhiều luồng 4x2 cũng vượt trội 2x2 MIMO và cấu hình tạo búp một luồng tại tất cả các tải.
Kết luận nghiên cứu khả thi, hiệu năng LTE đã được thông báo và được so sánh với chuẩn tham khảo WCDMA trong TR25.912 và trong thông báo này đã khẳng định rằng các tiêu chí đều được đáp ứng.
3.3 Hiệu năng LTE với sóng mang FDD băng thông 20MHZ
Phần trước đánh giá trên kết quả mô phỏng tĩnh và đánh giá 3GPP dựa trên mô phỏng động đều dựa trên sóng mạng băng thông 5 MHZ. LTE hỗ trợ dải rộng các băng thông sóng mang lên đến 20 MHZ. Băng thông cao hơn các tốc độ số liệu đỉnh cao hơn cho các người sử dụng và thông lượng trung bình của người sử dụng cũng cao hơn. Các kết quả nhận được dựa trên mô phỏng động cùng với các giả thiết cũng giống như đánh giá 3GPP, ngoại trừ các thông số được chỉ ra trong bảng 8
117
Công suất trạm gốc 40W (20MHZ) và 20W (5MHZ)
Mô hình truyền sóng Vĩ mô ngoại ô (mô hình kênh không gian) Khoảng cách giữa các trạm 50m
Lập biểu Công bằng tỷ lệ trong miền thời gian và tần số
Bảng 8. Các giả thiết cho các kết quả trên H.6
0 40 60 80 120 140 0,5 1 1,5 2 2,5 3,5 Hiệu suất phổ tần (Mbps/MHz) Thô ng l ượ ng tr ung bình c ủ a ng ườ i s ử d ụ ng ( M bp s) LTE 2x2 (2 luồng) trong 5MHz LTE 4x4 (4 luồng) trong 20MHz LTE 2x2 (2 luồng) trong 5MHz LTE 4x4 (4 luồng) trong 20MHz 100 20 3 4x4 2x2
H.4.6 Thông lượng trung bình người sử dụng phụ thuộc hiệu suất phổ tần đối với các sóng
mang băng thông 5 MHZ và 20 MHZ.
Các giá trị hiệu năng trên H.6 cho thấy thông lượng trung bình người sử dụng đối với sóng mang băng thông 20 MHZ vào khoảng 4 lần lớn hơn sóng mang băng thông 5 MHZ đối với các lưu lượng cao và thấp. Mặc dù sóng mang băng thông 20MHZ tăng tốc số liệu 4 lần, hiệu suất phổ tần (Mbps/MHZ) cực đại hầu như không đổi. Các giá trị cho 4x4 MIMO cho phép tăng hiệu suất phổ tần hai lần so với 2x2 MIMO
118
KẾT LUẬN CHUNG
1. Luận văn đã tập trung nghiên cứu các nội dung cơ bản như: - Tổng quan mục tiêu thiết kế hệ thống LTE.
- Tìm hiểu giao diện vô tuyến, kiến trúc truy nhập vô tuyến và lớp vật lý trong hệ thống LTE.
- Các thủ tục truy nhập LTE; phát triển kiến trúc hệ thống SAE. - Và cuối cùng đánh giá hiệu năng và quỹ đường truyền LTE. 2. Hướng phát triển;
- Nghiên cứu phát triển các giải pháp quản lý tài nguyên vô tuyến và phân hoạch dữ liệu cho mạng không dây sử dụng công nghệ OFDM trong LTE.
119
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sköld and Per Beming, “3G Evolution HSPA and LTE for Mobile Broadband”, Academic Press, 2007
[2] Rysavy Research, “EDGE, HSPA and LTE broadband innovation”, 3G
Americas, 2008
[3] “The mobile broadband evolution: 3GPP Release 8 and beyond HSPA+, SAE/LTE and LTE-advanced”, 3G Americas, 2009
[4] H. Ekström, A. Furuskär, J. Karlsson, M. Meyer, S. Parkvall, J. Torsner
and M. Wahlqvist, “Technical Solutions for the 3G Long-term Evolution”,
IEEE Communications Magazine, March 2006
[5] “WiMax và LTE: Chiến hay hòa?”, Tạp chí PCWorld Việt Nam, 2008 [6] www.tapchibcvt.gov.vn
[7] www.thongtincongnghe.com [8] www.ieee.org