1.2.1. Cỏc sơ đồ truyền dẫn
Sơ đồ truyền dẫn đƣờng xuống của LTE dựa trờn OFDM. OFDM là một sơ đồ truyền dẫn hấp dẫn vỡ: do thời gian ký hiệu OFDM kết hợp với tiền tố chu trỡnh khỏ dài, OFDM đảm bảo độ bền chắc chống lại chọn lọc tần số của kờnh vụ tuyến cao hơn. Mặc dự về nguyờn tắc cú thể xử lý mộo dạng tớn hiệu do kờnh chọn lọc tần
Các IP tuỳ chọn (IMS...)
HSS
Truy nhập IP của WLAN 3GPP
Internet PCFIR Lõi gói phát triển SGSN GERAN UTRAN E-RAN Gb Iu R3 R1 R2 Gn Gi
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
số gõy ra bằng cỏch cõn bằng tại phớa thu, nhƣng độ phức tạp của cõn bằng trở nờn quỏ cao đối với thực hiện đầu cuối tại cỏc băng thụng lớn hơn 5Mhz. Vỡ thế OFDM với khả năng đề khỏng phadinh chọn lọc sẵn cú là một kỹ thuật hấp dẫn cho đƣờng xuống đặc biệt khi đƣợc kết hợp với ghộp kờnh khụng gian.
Một số lợi ớch khỏc của OFDM là:
OFDM cung cấp truy nhập đến miền tần số vỡ thế cho phộp mở rộng mức độ tự do cho bộ lập biểu phụ thuộc kờnh so với HSPA.
OFDM đẽ dàng hỗ trợ ấn định băng thụng linh hoạt (ớt nhất từ quan điểm băng gốc) bằng cỏch thay đổi số lƣợng cỏc súng mang con sử dụng cho truyền dẫn . Tuy nhiờn cũng cần núi rằng hỗ trợ ấn định nhiều phổ cũng đũi hỏi bộ lọc RF linh hoạt và một khai thỏc chớnh xỏc với sơ đồ truyền dẫn liờn quan. Mặc dự vậy việc giữ nguyờn cấu trỳc xử lý băng gốc khụng phụ thuộc vào băng thụng cũng cho phộp thực hiện đầu cuối dễ dàng.
OFDM cho phộp thực hiện đơn giản truyền dẫn quảng bỏ/đa phƣơng trong đú cựng một thụng tin đƣợc phỏt đi từ nhiều trạm gốc.
Đối với đƣờng lờn của LTE truyền dẫn đơn súng mang dựa trờn OFDM trải phổ DFT đƣợc sử dụng. Sử dụng đơn súng mang cho phộp giảm tỷ số cụng suất đỉnh trờn cụng suất trung bỡnh (PAPR) so với truyền dẫn đa súng mang nhƣ OFDM. PAPR càng nhỏ thỡ cụng suất phỏt trung bỡnh càng cao đối với đối với một bộ khuyếch đại cụng suỏt cho trƣớc. Vỡ thế truyền dẫn đơn súng mang cho phộp đạt đƣợc hiệu suất sử dụng bộ khuyờch đại cụng suất cao hơn điều này dẫn đến tăng vựng phủ. Điều này thực sự quan trọng đối với đầu cuối di động cú cụng suất hạn chế. Đồng thời vấn đề sử lý mộo tớn hiệu đơn súng mang do phadinh chọn lọc tần số gõy ra trờn đƣờng lờn cũng khụng phải là quan trọng vỡ nú đƣợc thực hiện tai trạm gốc nơi cú khả năng xử lý tớn hiệu mạnh hơn .
Khỏc với đƣờng lờn của WCDMA/HSPA cũng dựa trờn truyền dẫn súng mang , đƣờng lờn của LTE dựa trờn phõn cỏch trực giao cỏc ngƣời sử dụng trong miền thời gian và miền tần số. Trong nhiều trƣờng hợp phõn cỏch trực giao cỏc ngƣời sử dụng rất cú lợi vỡ nú trỏnh đƣợc nhiễu nội ụ. Tuy nhiờn cấp phỏt đồng thời tài nguyờn băng thụng rất rộng cho một ngƣời sử dụng là một chiến lƣợc khụng hiệu
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
quả trong cỏc tỡnh trạng mà ở đú tốc độ số liệu chủ yếu bị hạn chế bởi cụng suất truyền dẫn chứ khụng phải băng thụng truyền dẫn. Trong cỏc tỡnh trạng này một đầu cuối thƣờng đƣợc cấp phỏt một phần trong băng thụng truyền dẫn tổng cũn cỏc đầu cuối khỏc cú thể phỏt song song phần phổ cũn lại vỡ thế đƣờng lờn LTE chứa một phần tử đa truy nhập miền tần số và sơ đồ truyền dẫn đƣờng lờn của LTE cũng đƣợc gọi là FDMA đơn súng mang ( SC-FDMA).
1.2.2. Lập biểu phụ thuộc kờnh và thớch ứng tốc độ
Cốt lừi của sơ đồ truyền dẫn LTE là sử dụng truyền dẫn kờnh chia sẻ trong đú tài nguyờn thời gian – tần số đƣợc chia sẻ giữa cỏc ngƣời sử dụng. Điều này cũng giống nhƣ cỏch sử lý trong HSPA, mặc dự việc thực hiện tài nguyờn chia sẻ giữa hai cụng nghệ này khỏc nhau: Trong LTE là thời gian và tần số cũn trong HSPA là thời gian và mó định kờnh, Việc sử dụng truyền dẫn kờnh chia sẻ là hoàn toàn phự hợp với cỏc yờu cầu tài nguyờn thay đổi rất nhanh do truyền dẫn gúi gõy ra và nú cũng co phộp LTE sử dụng cỏc cụng nghệ then chốt khỏc.
Đối với từng thời điểm bộ lập biểu điều khiển việc sử dụng nào đƣợc ấn định tài nguyờn chia sẻ. Nú cũng quyết định tốc độ số liệu sẽ đƣợc sử dụng trong từng liờn kết và thớch ứng đƣờng truyền cũng cú thể đƣợc coi nhƣ là một bộ phận của bộ lập biểu. Bộ lập biểu là phần tử then chốt và ở mức độ rất lƣớn nú quyết định hiệu năng tổng thể của đƣờng xuống đặc biệt trong mạng cú tải cao. Cả đƣờng xuống và đƣờng lờn đều chịu sự điều khiển chắt chẽ của lập biểu, cú thể đạt đƣợc độ lợi dung lƣợng hệ thống đỏng kể, nếu xột đến cỏc điều kiện kờnh trong quyết định lập biểu hay cũn gọi là lập biểu phụ thuộc kờnh. Điều này đó đƣợc khai thỏc trong HSPA trong đú bộ lập biểu đƣờng xuống cho phộp phỏt đến ngƣời sử dụng cú điều kiện kờnh ƣu viờt để đạt đƣợc tốc độ số liệu cực đại. Ở mức độ nào đú điều này cũng đƣợc thực hiện cho đƣờng lờn HSUPA. Tuy nhiờn ngoài miền thời gian LTE cũng cú thể truy nhập đến miền tần số nhờ sử dụng OFDM cho đƣờng xuống và DFTS - OFDM cho đƣờng lờn. Vỡ thế đối với từng miền tấn số bộ lập biểu cú thể chọn ngƣời sử dụng cú điều kiện kờnh tốt nhất. Núi một cỏch khỏc lập biểu trong LTE cú thể xột độn cỏc thay đổi điều kiện kờnh khụng chỉ trong miền thời gian nhƣ HSPA mà cả trong miền tần số nhƣ trờn (hỡnh 1.5).
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Khả năng lập biểu phụ thuộc kờnh trong miền tần số đăc biệt hữu ớch tại cỏc tốc độ số liệu thấp, núi một cỏch khỏc khi kờnh thay đổi chậm theo thời gian. Lập bieur phụ thuộc kờnh dựa trờn cỏc thay đổi chất lƣợng kờnh để nhận đƣợc độ lợi dung lƣợng hệ thống. Đối với cỏc dịch vụ nhạy cản trễ bộ lập biểu chỉ cho miền cú thể bị buộc phải lập biểu cho một ngƣời sử dụng cho dự chất lƣợng kờnh của ngƣời này là khụng tốt lắm. Trong trƣờng hợp này việc khai thỏc cả cỏc thay đổi chất lƣợng kờnh trong miền tần số sẽ hỗ trợ cải thiện tổng hiệu năng hệ thống . Đối với LTE cỏc quyết định lập biểu đƣợc thực hiện một lần trong 1ms và tớnh hạt trong miền tần số là 180Khz. Điều này cho phộp bộ lập biểu bỏm theo cỏc thay đổi kờnh khỏ nhanh [1]
Hỡnh 1.5 : Lập biểu phụ thuộc kờnh đƣờng xuống trong miền thời gian và miền tần số.
1.2.2.1. Lập biểu đƣờng xuống
Trờn đƣờng xuống mỗi đầu cuối bỏo cao ƣớc tớnh chất lƣợng kờnh tức thời cho trạm gốc. Cỏc ƣớc tớnh này nhận đƣợc bằng cỏch đo một tớn hiệu tham khảo đƣợc phỏt đi từ trạm gốc và cũng đƣợc sử dụng cho mục đớch giải điều chế. Dựa trờn ƣớc tớnh chất lƣợng kờnh bộ lập biểu đƣờng xuống ấn định cỏc tài nguyờn cho
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
cỏc ngƣời sử dụng. Về nguyờn tắc đầu cuối đƣợc lập biểu cú thể đƣợc ấn định một tổ hợp bất kỳ gồm cỏc khối tài nguyờn rộng 180khz trong mỗi khoảng thời gian lập biểu 1ms.
1.2.2.2. Lập biểu đƣờng lờn
Đƣờng lờn của LTE đƣợc xõy dựng trờn cơ sở phõn tỏch trực giao cỏc ngƣời sử dụng và đõy là nhiệm vụ của bộ lập biểu đƣờng lờn. Bộ lập biểu đƣờng lờn ấn định cỏc tài nguyờn cho cỏc ngƣời sử dụng khỏc nhau (TDMA/FDMA) trong cả miền thời gian và miền tần số. Quyết định lập biểu đƣợc đƣa ra mỗi 1ms một lần để điều khiển cỏc đầu cuối nào đƣợc quyền phỏt trong ụ trong khoảng thời gian cho trƣớc và trờn cỏc tài nguyờn tần số nào cũng nhƣ tốc độ số liệu đƣờng lờn là bao nhiờu (khuụn dạng truyền tải). Lƣu ý rằng cỏc đầu cuối đƣợc ấn định một vựng tần số liờn tục do truyền dẫn đơn súng mang đƣợc đƣợc sử dụng cho đƣờng lờn của LTE.
Cỏc điều kiện kờnh cũng đƣợc xột trong quỏ trỡnh lập biểu đƣờng lờn giống nhƣ trong lập biểu đƣờng xuống. Tuy nhiờn nhận đƣợc thụng tin về cỏc điều kiện kờnh đƣờng lờn khụng phải là một nhiệm vụ dễ dàng. Vỡ thế cần bổ xung thờm cỏc phƣơng tiện để đạt đƣợc phõn tập đƣờng lờn trong trƣờng hợp khụng sử dụng lập biểu đƣờng lờn phụ thuộc kờnh.
1.2.2.3. Điều phối nhiễu giữa cỏc ụ
LTE đảm bảo tớnh trực giao giữa cỏc ngƣời sử dụng trong một ụ cho cả đƣờng lờn và đƣờng xuống. Vỡ thế cú thể núi rằng hiệu năng liờn quan đến hiệu năng sử dụng phổ của LTE bị giới hạn nhiều hơn bởi nhiễu đến từ cỏc ụ khỏc (nhiễu giữa cỏc ụ) so với WCDMA/HSPA. Vỡ thế phƣơng tiện để giảm nhiễu hay để điều khiển nhiễu giữa cỏc ụ sẽ đem lại lợi ớch rất lớn cho hiệu năng liờn quan LTE (tốc độ số liệu chẳng hạn) nhất là đối với cỏc ngƣời sử dụng biờn ụ .
Điều phối nhiễu giữa cỏc biờn ụ là một chiến lƣợc trong đú cỏc tốc độ số liệu tại biờn ụ đƣợc tăng nhờ xột đến nhiễu giữa cỏc ngƣời sử dụng. Về cơ bản đều phối nhiễu giữa cỏc ụ cú nghĩa là đƣa ra cỏc hạn chế nhất định (miền thời gian) cho cỏc bộ lập biểu đƣờng lờn và đƣờng xuống để điều khiển nhiễu giữa cỏc ụ. Bằng cỏch hạn chế cụng suất của một bộ phận trong ụ, nhiễu trong cỏc ụ lõn cận trong phần phổ này sẽ giảm. Phần phổ này cú thể đƣợc sử dụng để cung cấp tốc độ số liệu cao
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
hơn cho cỏc ngƣời sử dụng trong cỏc ụ lõn cận . Về thực chất hệ số tỏi sử dụng tần số trờn cỏc phần khỏc nhau của ụ sẽ khỏc nhau. (hỡnh 1.6).
Hỡnh 1.6 : Thớ dụ về điều phối nhiễu giữa cỏc ụ trong đú một số phần phổ bị hạn chế cụng suất .
Lƣu ý rằng điều phối nhiễu giữa cỏc ụ chủ yếu là một chiến lƣợc lập biểu với xột đến tỡnh trạng trong cỏc ụ lõn cận. Nhƣ vậy điều phối nhiễu ụ lõn cận là một vấn đề của thực hiện và cú lẽ khú đƣa vào cỏc đặc tả. Điều này cũng cú nghĩa là điều phối nhiễu giữa cỏc ụ cú thể đƣợc ỏp dụng chỉ cho một tập cỏc ụ đƣợc chọn phụ thuộc vào cỏc yờu cầu của một triển khai cụ thể.
1.2.3. HARQ với kết hợp mềm
Cũng giống nhƣ với HSPA, HARQ nhanh với kết hợp mềm đƣợc sử dụng để đầu cuối cú thể yờu cầu phỏt lại nhanh cỏc khối truyền tải bị mắc lỗi và để cung cấp một cụng cụ cho thớch ứng tốc độ số liệu ẩn tàng. Cỏc giao thức ở đõy cũng giống nhƣ cỏc giao thức đƣợc ỏp dụng cho HSPA. Nhiều sử lý HARQ dừng và đợi, để giảm thiểu ảnh hƣởng lờn hiệu năng của ngƣời sử dụng đầu cuối, cỏc phỏt lại đƣợc yờu cầu nhanh sau mỗi lần phỏt gúi. Tăng phần dƣ đƣợc sử dụng nhƣ là một chiến lƣợc kết hợp mềm và mỏy thu nhớ đệm cỏc bớt mềm để cú thể thực hiện kết hợp mờm giữa cỏc lần phỏt [1]
1.2.4. Hỗ trợ đa ăng ten
Ngay từ đầu LTE đó hỗ trợ đa ăng ten tại cả trạm gốc và đầu cuối, đõy là một bộ phận của cỏc đặc tả trong chuẩn. Xột về nhiều khớa cạnh sử dụng đa ăng ten là cụng nghệ then chốt để đạt đƣợc cỏc mục tiờu tăng cƣờng mạnh mẽ hiệu năng của LTE. Đa ăng ten cú thể đƣợc sử dụng theo cỏc cỏch khỏc nhau cho cỏc mục đớch khac nhau:
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Đa ăng ten cú thể đƣợc sử dụng cho phõn tập thu. Đối với truyền dẫn đƣờng lờn kỹ thuật này đó đƣợc sử dụng trong nhiều năm. Tuy nhiờn vỡ hai ăng ten thu là mục tiờu cho tất cả cỏc đầu cuối của LTE nờn hiệu năng đƣờng xuống sẽ đƣợc cải thiện. Cỏch sử dụng nhiều ăng ten thu đơn giản nhất là phõn tập thu kinh điển để triệt pha đinh. Tuy nhiờn cũng cú thể sử dụng nhiều ăng ten thu để triệt nhiễu để đạt đƣợc độ lợi trong cỏc kịch bản bị hạn chế bởi nhiễu.
Ghộp kờnh khụng gian (MIMO) sử dụng nhiều ăng ten ở cả hai phớa thu và phỏt cũng đƣợc hỗ trợ trong LTE. Ghộp kờnh khụng gian cho phộp tăng tốc độ số liệu khi cỏc điều kiện kờnh cho phộp trong cỏc kịch bản bị hạn chế băng thụng.
Núi chung cỏc kỹ thuật đa ăng ten khỏc nhau cú lợi trong cỏc kớch bản khỏc nhau. Chẳng hạn tại SNR và SIR thấp (tải cao hoặc tại biờn ụ), ghộp kờnh khụng gian chỉ mang lại lợi ớch hạn chế. Trong khi đú tại cỏc kịch bản này kỹ thuật đa ăng ten dựa trờn tạo bỳp tại phớa phỏt cần đƣợc sử dụng để tăng SNR/SIR. Trỏi lại trong cỏc kịch bản khi SNR và SIR khỏ cao, chẳng hạn trong cỏc ụ nhỏ việc tăng thờm chất lƣợng tớn hiệu chỉ đem lại lợi ớch khụng lớn vỡ tốc độ số liệu cú thể đạt đƣợc chủ yếu bị hạn chế bởi băng thụng chứ khụng bởi SNR/SIR. Trong cỏc kịch bản này tốt nhất là sử dụng phần tập khụng gian thay vỡ sử dụng kỹ thuật đa ăng ten để khai thỏc toàn bộ cỏc điều kiện kờnh tốt. Trạm gốc điều khiển sơ đồ đa ăng ten cần sử dụng, nú chọn sơ đồ phự hợp cho mỗi cuộc truyền dẫn [1]
1.2.5. Hỗ trợ quảng bỏ và đa phƣơng
Quảng bỏ đa ụ thực hiện phỏt cựng một thụng tin từ nhiều ụ. Khai thỏc dịch vụ này tại đầu cuối và sử dụng hiệu quả cụng suất tớn hiệu từ nhiều trạm ụ cho phộp đạt đƣợc cải thiện đỏng kể vựng phủ. Dịch vụ này đó đƣợc khai thỏc trong WCDMA tại đõy trong trƣờng hợp quảng bỏ đa phƣơng đa ụ, đầu cuối di động cú thể nhận tớn hiệu từ nhiều ụ và kết hợp mềm cỏc tớn hiệu này tại mỏy thu.
LTE cải tiến thờm dịch vụ này để cung cấp quảng bỏ đa phƣơng hiệu quả cao. Bằng cỏch khụng chỉ phỏt cỏc tớn hiệu giống nhau từ nhiều trạm ụ (với mó hoỏ và điều chế nhƣ nhau )mà cũn đồng bộ thời gian giữa cỏc ụ, tớn hiệu tại đầu cuối sẽ thể hiện hệt nhƣ tớn hiệu đƣợc phỏt đi từ một ụ. Do OFDM cú khả năng chống đa
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
đƣờng tốt, phỏt đa ụ cũng cũn đƣợc gọi là phỏt của mạng đa phƣơng quảng bỏ đơn súng mang (MBSFN: Mullticats Broadcats Single Frequency Network). Cỏch phỏt này khụng chỉ cải thiện đƣợc cƣờng độ tớn hiệu thu mà cũn hạn chế đƣợc nhiễu gió cỏc ụ. Nhƣ vậy đối với OFDM thụng lƣợng quảng bỏ/đa phƣơng đa ụ cú thể chỉ bị giới hạn bởi tạp õm và vỡ thế trong trƣờng hợp cỏc ụ nhỏ cú thể đạt đƣợc thụng lƣợng này rất cao.
Cần nhấn mạnh rằng việc sử dụng phỏt MBSFN cho quảng bỏ/đa phƣơng đa ụ đũi hỏi sử dụng đồng bộ chặt và đồng chỉnh thời gian cho cỏc tớn hiệu đƣợc phỏt đi từ cỏc trạm ụ khỏc nhau [1]
1.2.6. Linh hoạt phổ
Mức độ linh hoạt phổ cao là một trong cỏc đặc tớnh truy nhập vụ tuyến LTE . Mục đớch của linh hoạt phổ là để cho phộp triển khai truy nhập LTE trong cỏc dạng phổ khỏc nhau, cỏc sắp xếp song cụng khỏc nhau hoạt động tại cỏc băng tần khỏc nhau và cỏc kớch thƣớc phổ khả dụng khỏc nhau
1.2.6.1.Linh hoạt trong sắp xếp song cụng
Một trong tớnh năng quan trọng của LTE liờn quan đến linh hoạt phổ là khả năng triển khai LTE trong phổ kộp và phổ đơn, nghĩa là LTE phải hỗ trợ cả sơ đồ ghộp song cụng theo tần số (FDD) và ghộp song cụng phõn chia theo thời gian (TDD).
Trong ghộp song cụng phõn chia theo tần số (FDD) truyền dẫn đƣờng xuống và đƣờng lờn xẩy ra trong cỏc băng tần khỏc nhau (hỡnh 1.7a) Trong ghộp song cụng