CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ANTENNA MẠCH DẢI DÙNG CHO TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN THẾ HỆ MỚI
2.1 Giới thiệu về một số công nghệ di động thế hệ mới 3G, 4G
2.1.1Công nghệ di động 3G
Chuẩn 3G cho phép truyền không dây các dữ liệu thoại (giọng nói) và phi thoại (email, hình ảnh, video...). Nhƣ vậy, những dịch vụ 3G là những dịch vụ trên nền những tiện ích bao gồm:Thoại có hình(Video call): Cho phép người gọi và người nghe có thể nhìn thấy hình ảnh của nhau trên máy điện thoại di động, giống như 2 người nói chuyện trực tiếp với nhau.Nhắn tin đa phương tiện (MMS): Cho phép chuyển tải đồng thời hình ảnh và âm thanh, các đoạn video Clip (dữ liệu động) và text cùng lúc trên bản tin với tốc độ nhanh và dung lƣợng lớn.Xem phim trực tuyến (Video Streaming): Xem phim trên điện thoại di động với chất lƣợng hình ảnh, âm thanh tốt, không bị giật hình hay trễ tiếng, truy cập internet.Tải phim trực tuyến (Video Downloading): Người dùng dịch vụ 3G có thể tải trực tiếp các bộ phim từ ngay ĐTDĐ của mình với tốc độ nhanh nhờ vào đường truyền băng rộng.Thanh toán điện tử (Mobile Paymet): Cho phép người dùng có thể kết nối từ xa trên ĐTDĐ với các thiết bị điện tử tại văn phòng hay ở nhà.Download nhạc, game, e-mail, và các tiện ích khác của Internet băng thông rộng đều có thể triển khai trên nền tảng công nghệ 3G.Có thể hiểu một cách đơn giản, công nghệ 3G chính là kết nối băng rộng di động.
2.1.2 Công nghệ di động 4G
Theo tiêu chuẩn của ITU (liên minh viễn thông quốc tế) một mạng di động đƣợc coi là mạng 4G nếu nó thỏa mãn tiêu chuẩn về tốc độ truyền dữ liệu nhƣ sau: tốc độ 1Gbps trong trạng thái tĩnh và 100Mbps trong trạng thái động.
Mục tiêu hướng tới của 4G còn cao hơn, lên đến 1,5 Gbps.
Công nghệ 4G là nó có thể thay thế một cách hoàn hảo các đường truyền Internet cố định (kể cả đường truyền cáp quang) với tốc độ không thua kém, vùng phủ sóng rộng lớn hơn và có tính di động rất cao.Với khả năng đó, mạng di động 4G có thể cung cấp nhiều dịch vụ đòi hỏi tốc độ truyền dữ liệu cực cao nhƣ xem truyền hình di động HD, và các dịch vụ mà mạng di động 3G đã cung cấp với chất lƣợng cao hơn, tốc độ nhanh hơn.
* Một số công nghệ 4G
LTE (Long-Term Evolution)
Tổ chức chuẩn hóa công nghệ mạng TTDĐ tế bào thế hệ thứ ba 3G UMTS 3GPP (3rd Generation Partnership Project) bao gồm các tổ chức chuẩn hóa của các nước châu á, châu âu và Bắc Mỹ đã bắt đầu chuẩn hóa thế hệ tiếp theo của mạng di động 3G là LTE.
LTE đƣợc xây dựng trên nền công nghệ GSM (Global System for Mobile Communications), vì thế nó dễ dàng thay thế và triển khai cho nhiều nhà cung cấp dịch vụ. Nhưng khác với GSM, LTE sử dụng phương thức ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) - truyền dữ liệu tốc độ cao bằng cách phân chia thành các sóng mang con trực giao. LTE sử dụng phổ tần một cách thích hợp và mềm dẻo, nó có thể hoạt động ở băng tần có độ rộng từ 1,25 MHz cho tới 20 MHz. LTE sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA ở đường xuống. Trong khi đó, ở đường lên, LTE sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số - đơn sóng mang SC-FDMA.
Một số tính năng khác của LTE:
Tốc độ số liệu đỉnh đường xuống lên đến 326Mb/s với độ rộng băng tần 20 MHz
Tốc độ số liệu đỉnh đường lên lên đến 86,4 Mb/s với độ rộng băng tần 20 MHz
Hoạt động ở cả chế độ TDD và FDD.
Độ rộng băng tần có thể lên đến 20 MHz bao gồm cả các độ rộng băng 1,4; 3; 5; 10; 15 và 20 MHz
Hiệu quả sử dụng phổ tăng so với HSPA ở Release 6 khoảng 2 đến 4 lần.
Độ trễ giảm với thời gian trễ vòng giữa thiết bị người sử dụng và trạm gốc là 10 ms và thời gian chuyển từ trạng thái không tích cực sang tích cực nhỏ hơn 100 ms.
LTE Advanced – sự phát triển của LTE để tiến lên IMT – Advanced (4G) LTE-Advanced (Long Term Evolution-Advanced) là sự tiến hóa trong tương lai của công nghệ LTE. LTE-Advanced sẽ tương thích ngược và thuận với LTE, nghĩa là các thiết bị LTE sẽ hoạt động ở cả mạng LTE Advanced mới và các thiết bị LTE Advanced sẽ hoạt động ở cả các mạng LTE cũ.
ITU đã đƣa ra các yêu cầu cho IMT-Advanced nhằm tạo ra định nghĩa chính thức về 4G. Thuật ngữ 4G sẽ áp dụng trên các mạng tuân theo các yêu cầu của IMT-Advanced xoay quanh báo cáo ITU-R M.2134. Một số yêu cầu then chốt bao gồm:
Hỗ trợ độ rộng băng tần lên đến và bao gồm 40 MHz.
Khuyến khích hỗ trợ các độ rộng băng tần rộng hơn (chẳng hạn 100 MHz)
Hiệu quả sử dụng phổ tần đỉnh đường xuống tối thiểu là 15 b/s/Hz (giả sử sử dụng MIMO 4x4)
Hiệu quả sử dụng phổ tần đỉnh đường lên tối thiểu là 6,75 b/s/Hz (giả sử sử dụng MIMO 4x4)
Tốc độ thông lượng lý thuyết là 1,5 Gb/s (trong phiên bản trước đây, 1Gb/s thường được coi là mục tiêu của hệ thống 4G).
Với các tiêu chí trên LTE mới chỉ đƣợc coi là 3.9G, LTE-Advanced mới đáp ứng là một mạng di động 4G.
2.1.3 Các băng tần cho các công nghệ di động LTE, LTE-Advanced Băng tần 700 MHz
Hiện nay, có 10 băng tần FDD và 4 băng tần số TDD khác nhau đã đƣợc định nghĩa trong 3GPP có thể đƣợc sử dụng cho LTE. Nhiều băng tần khác cũng đƣợc đƣa ra nhƣ băng 700 MHz ở Mĩ.
FCC đã đƣa ra đấu giá 62 MHz trong băng tần số 700 MHz. Băng này có giá trị cao do tần số của băng tần này thấp nên cho phép tín hiệu truyền xa hơn và cung cấp chất lƣợng phủ sóng trong các tòa nhà tốt hơn các băng tần số cao nhƣ băng 2,5 GHz. Vì vậy, các nhà khai thác cần ít trạm gốc hơn để phủ sóng một vùng điều này dẫn đến giá đầu tƣ thấp hơn.
Verizon Wireless một thành viên của Verizon Communications ở Hoa Kỳ và Vodafone của Châu Âu là công ty dành chiến thắng lớn nhất trong cuộc đấu giá băng tần 700 MHz. Nhà khai thác CDMA này đã chi 9,63 tỷ đôla để dành đƣợc phổ tần này trên toàn quốc với 298 triệu dân, cộng với 102 giấy phép ở các thị trường riêng lẻ với 171 triệu dân để triển khai LTE.
Châu Âu sẽ đƣa ra bán một số phổ tần số quan trọng trong băng UHF nhƣ băng phát thanh truyền hình ở những vùng khác nhau mà ở đó sóng TV tương tự đã được giải phóng nhưng việc này cũng mất vài năm do đa số các đài phát thanh truyền hình của các quốc gia ở Châu Âu đang sử dụng phổ tần số này. Ở Anh hoặc Thụy Điển, người ta đã quyết định dành những băng tần có giá trị cho các ứng dụng di động. Các quốc gia khác chắc chắn sẽ đi theo hướng đi thích hợp này trong thời gian dài tới.
Băng tần 900 MHz
Hiện nay băng tần này có 35 MHz để sử dụng cho mạng GSM. Tùy vào từng khu vực mà cơ quản quản lý có thể cấp cho 2 đến 4 nhà khai thác di
động. Điều này có nghĩa là một nhà khai thác chỉ có thể triển khai một sóng mang 5 MHz. Nhƣng nhƣ vậy thì không đủ băng tần để bao phủ GSM. Vì vậy, đa số các nhà khai thác chỉ có thể triển khai một sóng mang 1,25 MHz.Có lẽ băng tần này không hấp dẫn lắm, vì khá “chật chội”.
Băng tần 1800 MHz
Hiện nay băng tần này cũng đƣợc cấp phép cho mạng GSM với tổng cộng 75 MHz. Tuy nhiên, một số quốc gia vẫn chƣa phân bổ hết toàn bộ 75 MHz này cho các nhà khai thác di động, bởi vậy một số nhà khai thác có thể dành lấy băng tần chƣa sử dụng để bắt đầu triển khai LTE với một sóng mang 5 MHz hoặc 10 MHz.
Băng tần 2100 MHz
Đây là băng tần dành cho 3G UMTS ở một số khu vực trên thế giới chẳng hạn nhƣ Châu Âu, với tổng cộng 60 MHz. Trong hầu hết các quốc gia thì mỗi nhà khai thác đƣợc cấp một đoạn băng tần 10 MHz nhƣng cũng chỉ sử dụng 5 MHz cho một sóng mang 3G. Ngoài ra, cũng có một số băng tần bỏ trống do một số nhà khai thác bỏ cuộc sau khi chi tiêu hơi “quá tay” cho cuộc đấu giá giấy phép 3G vào năm 2000.Nhƣ vậy sẽ có một số đoạn băng tần có thể sử dụng đƣợc cho LTE. Tình huống là các nhà khai thác bắt đầu với 5 MHz, sau đó tìm cách mua thêm để có đƣợc 10 MHz.
Băng tần 2300 MHz, và băng tần 2600 MHz
Đây là 2 băng tần có giá trị cho LTE và LTE-Advanced. Hiện tại, có rất nhiều các mạng LTE đƣợc triển khai trên băng tần này.
Tại Việt Nam, 2 băng tần này cũng đã đƣợc quy hoạch cho băng rộng di động và Chính phủ đã phê chuẩn việc cấp phép 4G với hình thức đấu giá trên 2 băng tần này.