1- Tổng quan về hệ thống thông tin di động
2.1.8-Máy chủ thuê bao thường trú (HSS)
Máy chủ thuê bao thƣờng trú (HSS) là kho dữ liệu thuê bao cho tất cả dữ liệu người dùng thường xuyên. Nó cũng ghi lại vị trí của người sử dụng ở mức độ của nút điều khiển mạng tạm trú, chẳng hạn như MME. Nó là một máy chủ cơ sở dữ liệu và được duy trì tại các phòng trung tâm của nhà điều hành.
HSS lưu trữ bản gốc của hồ sơ thuê bao, trong đó chứa các thông tin về các dịch vụ được áp dụng đối với người sử dụng, bao gồm thông tin về các kết nối PDN được cho phép, và liệu có chuyển tới một mạng tạm trú riêng được hay không. HSS cũng lưu những nhận dạng của các P-GW được sử dụng. Khóa thường trực được sử dụng để tính toán xác thực và được gửi tới mạng tạm trú để xác thực người dùng và các khóa phát sinh tiếp sau để mã hóa và bảo vệ tính toàn vẹn là được lưu trữ tại các trung tâm xác thực(AUC), thường là một phần của HSS. Trong tất cả các tín hiệu liên quan tới các chức năng này thì HSS phải tương tác với MME. Các HSS sẽ cần phải có khả năng kết nối với mọi MME trong toàn bộ hệ mạng lưới, nơi mà các UE của nó được phép di chuyển. Đối với mỗi UE, các hồ sơ HSS sẽ chỉ tới một MME phục vụ tại một thời điểm, và ngay sau đó là báo cáo về một MME mới mà nó phục vụ cho UE, HSS sẽ hủy bỏ vị trí của MME trước.
GVHD: THS.NGUYỄN ĐỨC CHÍ
SVTH: NGHIÊM VĂN HUY Page 31
CHƯƠNG 3 - TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE
3.1/ Các chế độ truy nhập vô tuyến
Giao diện không gian LTE hỗ trợ cả hai chế độ là song công phân chia theo tần số (FDD) và song công phân chia theo thời gian (TDD), mỗi chế độ có một cấu trúc khung riêng. Chế độ bán song công FDD cho phép chia sẻ phần cứng giữa đường lên và đường xuống vì đường lên và đường xuống không bao giờ sử dụng đồng thời. Kỹ thuật này được sử dụng trong một số dải tần và cũng cho phép tiết kiệm chi phí trong khi giảm một nửa khả năng truyền dữ liệu.
Giao diện không gian LTE cũng hỗ trợ phát đa phương tiện và các dịch vụ phát quảng bá đa điểm (MBMS). Một công nghệ tương đối mới cho nội dung phát sóng như truyền hình kỹ thuật số tới UE bằng cách sử dụng các kết nối điểm- đa điểm. Các thông số kỹ thuật 3GPP cho MBMS đầu tiên được xuất hiện trong UMTS phiên bản 6. LTE xác định là một cấp cao hơn dịch vụ MBMS phát triển (eMBMS), mà nó sẽ hoạt động qua một mạng đơn tần số phát quảng bá /đa điểm(MBSFN), bằng cách sử dụng một dạng sóng đồng bộ thời gian chung mà có thể truyền tới đa ô trong một khoảng thời gian nhất định. MBSFN cho phép kết hợp qua vô tuyến của truyền đa ô tới UE, sử dụng tiền tố vòng (CP) để bảo vệ các sự sai khác do trễ khi truyền tải, để các UE truyền tải như là từ một tế bào lớn duy nhất. Công nghệ này giúp cho LTE có hiệu suất cao cho truyền tải MBMS. Các dịch vụ eMBMS sẽ đƣợc xác định đầy đủ trong thông số kỹ thuật của 3GPP phiên bản 9
3.2. Kỹ thuật đa truy nhập cho đường xuống OFDMA
Hệ thống truyền dẫn đường xuống của LTE dựa trên công nghệ OFDM vì OFDM có nhiều ưu điểm:
OFDM có thể loại bỏ hiện tượng nhiễu xuyên kí hiệu ISI nếu độ dài chuỗi bảo vệ GI lớn hơn độ trễ truyền dẫn lớn nhất của kênh truyền.
Thực hiện việc đổi chuỗi dữ liệu từ nối tiếp sang song song nên thời gian symbol tăng lên nên sự phân tán theo thời gian gây bởi trải trễ do đường truyền dẫn đa đường giảm xuống.
Tối ưu hiệu quả phổ tần do cho phép chồng phổ giữa các sóng mang con.
GVHD: THS.NGUYỄN ĐỨC CHÍ
SVTH: NGHIÊM VĂN HUY Page 32
Hạn chế được ảnh hưởng của fading bằng cách chia kênh fading chọn lọc tần số thành các kênh con phẳng tương ứng với các tần số sóng mang OFDM khác nhau.
OFDM phù hợp với việc thiết kế hệ thống truyền dẫn băng rộng, ảnh hưởng của sự phân tập về tần số (frequency selectivity) đối với chất lượng hệ thống được giảm thiểu nhiều so với hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang.
Cấu trúc máy thu đơn giản.
Thích ứng đường truyền và lập biểu trong miền tần số.
Tương thích với bộ thu anten tiên tiến
3.2.1 OFDM
OFDM là một trường hợp đặc biệt của phương pháp điều chế FDM. Chia luồng dữ liệu thành nhiều đường truyền băng hẹp trong vùng tần số sử dụng, trong đó các sóng mang con trực giao với nhau. Do vậy phổ tín hiệu của các sóng mang phụ này được phép chồng lấn lên nhau mà phía đầu thu vẫn khôi phục lại được tín hiệu ban đầu. Sự chồng lấn phổ tín hiệu này làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn hơn nhiều so với kĩ thuật điều chế thông thường
GVHD: THS.NGUYỄN ĐỨC CHÍ
SVTH: NGHIÊM VĂN HUY Page 33
Hình 3.1 Biểu diễn tần số-thời gian của một tín hiệu OFDM
Hình 3.2 : Các sóng mang trực giao với nhau
Một vấn đề gặp phải ở OFDM trong hệ thống thông tin di động là cần dịch các tần số tham khảo đối với các đầu cuối phát đồng thời. Dịch tần phá hỏng tính trực giao của các cuộc truyền dẫn đến nhiễu đa truy cập. Vì vậy nó rất nhạy cảm với dịch tần. Ở LTE người ta chọn khoảng cách giữa các sóng mang là 15KHz, đối với khoảng cách này là khoảng cách đủ lớn đối với dịch tần Doppler.
Để điều chế tín hiệu OFDM, người ta sử dụng biến đổi FFT và IFFT cho biến đổi giữa miền thời gian và miền tần số.
GVHD: THS.NGUYỄN ĐỨC CHÍ
SVTH: NGHIÊM VĂN HUY Page 34
Hình 3.3: Biến đổi FFT (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chiều dài biến đổi FFT là 2n với n là số nguyên. Với LTE, chiều dài có thể là
512 hoặc 1024... Ta sử dụng biến đổi IFFT để phát đi, nguồn dữ liệu sau khi điều chế biến đổi nối tiếp sang song song. Sau đó được đưa vào bộ mã hóa và sắp xếp, chèn pilot trước khi đưa vào bộ IFFT. Mỗi ngõ vào tương ứng với từng sóng mang riêng biệt (thành phần tần số riêng biệt của tín hiệu miền thời gian) và mỗi sóng mang được điều chế độc lập với các sóng mang khác. Sau khi biến đổi IFFT xong, tín hiệu được chèn thêm tiền tố vòng CP rồi chuyển đổi từ song song sang nối tiếp để chuyển lên luồng dữ liệu tốc độ cao trước khi đưa vào bộ chuyển tín hiệu analog sang digital để truyền trên truyền. Ở máy thu thì ta làm ngược lại.
GVHD: THS.NGUYỄN ĐỨC CHÍ
SVTH: NGHIÊM VĂN HUY Page 35
Chức năng của các khối:
Mục đích của S/P: Ban đầu dữ liệu đầu vào với tốc độ cao được chia thành nhiều dòng dữ liệu song song có tốc độ thấp hơn, nhóm các bít lại để gán cho các sóng mang, mỗi sóng mang được gán luồng dữ liệu để truyền đi (ví dụ 64QAM thì sẽ nhóm 6 bit).
Nhiệm vụ của bộ mã hóa và sắp xếp là mã hóa vi sai dữ liệu trong sóng mang, sau đó được ánh xạ theo dạng khóa dịch PSK. Các bít được ánh xạ theo cách điều chế ví dụ như QPSK, 16 QAM, 64QAM…
IFFT/FFT: Bộ IFFT biến đổi nhanh từ miền tần số sang miền thời gian và FFT thì ngược lại.