Cho đến nay việc truyền dữ liệu thông thƣờng thông qua một dòng tín hiệu duy nhất trong không gian giữa bộ phát sóng và bộ thu sóng. Hầu hết các hệ thống không dây hiện nay đều hoạt động theo chế độ này, và một bộ phát sóng thứ hai trên cùng tần số đƣợc xem là nhiễu không mong muốn, làm giảm chất lƣợng kênh truyền. Tuy nhiên trong thực tế, có thể thấy rằng ngay cả một tín hiệu duy nhất cũng bị phản xạ và tán xạ bởi những đối tƣợng trong lộ trình truyền, và đầu kia nhận đƣợc vài bản sao của tín hiệu ban đầu từ những góc độ khác nhau vào những thời điểm hơi lệch nhau một chút. Đối với những công nghệ truyền không dây đơn giản, các bản sao này cũng là nhiễu không mong muốn. Nhƣng LTE lại lợi dụng sự tán xạ và phản xạ trên lộ trình truyền bằng cách truyền vài dòng dữ liệu độc lập qua những ăng-ten riêng. Các ăng-ten này đƣợc đặt cách nhau ít nhất là một nửa bƣớc sóng, điều này tự nó tạo ra những cuộc truyền riêng biệt, vốn phản ứng khác nhau khi chúng gặp những chƣớng ngại trong lộ trinh truyền. Ở phía máy thu, những dòng dữ liệu khác nhau đƣợc bắt (pick up) bởi các ăng-ten độc lập và các dây chuyền thiết bị thu độc lập. Việc truyền vài tín hiệu độc lập trên cùng băng tần này đƣợc gọi là MIMO (Multiple Input Multiple Output), và Hình dƣới cho thấy một cách biểu diễn đồ họa đơn giản hóa của kỹ thuật này. Trong thực tế, điều này có nghĩa là vài lƣới tài nguyên LTE đƣợc gửi đồng thời trên cùng tần số nhƣng thông qua những ăng-ten khác nhau.
Hình 1.9: Nguyên tắc của truyền MIMO
Chuẩn LTE chỉ định hai và bốn cuộc truyền riêng biệt trên cùng một băng tần, tức đòi hỏi phải có hai hoặc bốn ăng-ten tƣơng ứng ở cả máy phát lẫn máy thu. Hệ quả là, những cuộc truyền nhƣ vậy đƣợc gọi là 2x2 MIMO và 4x4 MIMO. Trong thực tế, 2x2 MIMO nhiều khả năng sẽ đƣợc dùng trƣớc, do bởi những ràng buộc về kích cỡ của các UE và do sự kiện là các ăng-ten phải đƣợc đặt cách nhau ít nhất một nửa bƣớc sóng. Hơn nữa, hầu hết các UE đều cho phép dùng vài băng tần, mỗi băng thƣờng đòi hỏi bộ ăng-ten của riêng nó trong trƣờng hợp hoạt động MIMO đƣợc hậu thuẫn trong
băng đó. Ở phía mạng, có thể có đƣợc những cuộc truyền 2x2 MIMO bằng một ăng-
ten phân cực chéo (cross polar antenna) “duy nhất”, kết hợp hai ăng-ten theo cách sao cho mỗi ăng-ten truyền đi một dòng dữ liệu riêng biệt với một dạng phân cực khác nhau (ngang và đứng).
Tuy trên hình mô tả khái niệm tổng quát của truyền MIMO, nhƣng nó không chính xác ở phía máy thu, bởi vì mỗi ăng-ten nhận không phải chỉ một tín hiệu duy nhất mà là một sự kết hợp của tất cả các tín hiệu khi chúng chồng chéo lên nhau trong không gian. Vì thế, mỗi dây chuyền thiết bị thu cần phải tính toán một cách truyền kênh có xét đến mọi cuộc truyền để phân biệt các cuộc truyền với nhau. Các ký hiệu truyền pilot đã nói ở trên đƣợc dùng cho mục đích này. Những thành tố cần thiết cho các tính toán này bao gồm độ lợi (gain), pha (phase) và các ảnh hưởng đađường truyền
(multipath effect) cho mỗi lộ trình truyền độc lập. Vì khuôn khổ có hạn, tài liệu này không đi sâu vào cách tính toán này.
Bởi vì các kênh MIMO phân biệt với nhau, nên 2x2 MIMO có thể làm tăng tốc độ truyền tổng thể lên hai lần, còn 4x4 MIMO thì tăng lên bốn lần. Tuy nhiên điều này chỉ có thể đạt đƣợc trong những điều kiện tín hiệu lý tƣởng. Vì vậy, MIMO chỉ đƣợc dùng cho các cuộc truyền hƣớng xuống trong LTE, bởi vì bộ phát sóng của trạm cơ sở ít bị ràng buộc về công suất hơn bộ phát sóng ở hƣớng lên. Trong những điều kiện truyền ít thuận lợi hơn, hệ thống tự động quay trở lại kiểu truyền một dòng dữ liệu duy nhất và cũng giảm luôn cấp điều chế từ 64-QAM xuống 16- QAM hay thậm chí QPSK. Ngoài ra, nhƣ đã trình bày trong phần nói về HSPA+, còn có một sự quân bình (đƣợc này mất kia) giữa điều chế cấp cao hơn và sử dụng MIMO. Vì thế trong những điều kiện tín hiệu kém hơn lý tƣởng, truyền MIMO chỉ đƣợc dùng với điều chế 16- QAM thôi, nhƣ vậy không thể gấp đôi tốc độ truyền so với truyền một dòng duy nhất sử dụng 64-QAM.
Ở hƣớng lên, thật khó cho các UE sử dụng MIMO do bởi kích cỡ ăng-ten hạn chế và công suất ngõ ra của nó, cho nên chuẩn LTE hiện nay không có MIMO. Tuy nhiên bản thân kênh truyền hƣớng lên LTE vẫn thích hợp cho truyền MIMO hƣớng lên. Để tận dụng trọn vẹn kênh truyền này, một số công ty đang tính tới việc thực hiện
MIMO cộng tác (collaborative MIMO), hay còn gọi là MIMO đa ngƣời dùng (multiuser MIMO), trong tƣơng lai. Ở đây, hai UE sử dụng cùng một kênh hƣớng lên cho lƣới tài nguyên của chúng. Về phía trạm cơ sở, hai dòng dữ liệu này đƣợc phân tách bởi bộ thu sóng MIMO và đƣợc xử lý nhƣ là hai cuộc truyền từ những thiết bị độc lập, chứ không phải nhƣ hai cuộc truyền từ một thiết bị duy nhất nên phải đƣợc kết hợp lại. Tuy điều này không làm cho tốc độ truyền của mỗi thiết bị cao hơn, nhƣng dung lƣợng hƣớng lên tổng thể của cell đƣợc gia tăng đáng kể.
1.2.5 Các băng tần hỗ trợ :
Các đặc điểm kỹ thuật của LTE thừa hƣởng tất cả các băng tần đƣợc xác định cho UMTS , và là một danh sách tiếp tục phát triển . hiện có 13 băng tần FDD và 8 băng tần TDD. Quan trọng là sự chồng chéo của một số các băng tần đã tồn tại , nhƣng điều này không nhất thiết phải thu gọn các băng tần mà từ đó có thể đƣợc thực hiện cụ thể dựa trên nhu cầu thực tế của từng khu vực.
E-UTRA Band Uplink(UL) UE transmit eNB receive (MHz) Downlink (DL) eNB transmit UE receive (MHz) UL-DL Band Separation (MHz) Duplex mode ow UL l F -FUL high FDL low-FDL high FDL low-FUL low 1 1920-1980 2110-2170 130 FDD 2 1850-1910 1930-1990 20 FDD 3 1710-1785 1805-1880 20 FDD 4 1710-1755 2110-2155 355 FDD 5 824-849 869-894 20 FDD 6 830-840 875-885 35 FDD 7 2500-2570 2620-2690 50 FDD 8 880-915 925-960 10 FDD 9 1749.9-1784.9 1844.9-1879.9 60 FDD 10 1710-1770 2110-2170 340 FDD 11 1427.9-1452.9 1475.9-1500.9 23 FDD … … … … … 13 777-787 746-756 21 FDD 14 788-798 759-768 20 FDD … … … … ... 33 1900-1920 1900-1920 N/A TDD 34 2010-2025 2010-2025 N/A TDD 35 1850-1910 1850-1910 N/A TDD 36 1930-1990 1930-1990 N/A TDD 37 1910-1930 1910-1930 N/A TDD 38 2570-2620 2570-2620 N/A TDD 39 1880-1920 1880-1920 N/A TDD 40 2300-2400 2300-2400 N/A TDD
Bảng 1: Các băng tần sử dụng trong LTE