các nội dung phòng chống xâm hại tình dục ở trẻ em
Nghiên cứu kỹ thuật đa truy nhập ghép kênh phân chia theo tần số trực giao cho hướng xuống OFDMA trong mạng LTE.pdf
1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
NGUYỄN ĐỨC THẮNG
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP GHÉP KÊNH PHÂN CHIA
THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO CHO HƯỚNG XUỐNG OFDMA TRONG
MẠNG LTE
Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật truyền thông
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
Hà Nội – Năm 2014
2. i
LỜI CAM ĐOAN
u k thu p ghép kênh phân
Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứ ỹ ật đa truy nhậ
chia theo t n s ng xu ng OFDMA trong m n thân
ầ ố trực giao cho hướ ố ạng LTE” là do bả
tôi nghiên c u và th c hi n. M i tham kh c s d ng trong lu
ứ ự ệ ọ ảo đượ ử ụ ận văn đều được
trích d n rõ ràng tên tác gi , tên công trình, m công b . N u có b
ẫ ả thời gian và địa điể ố ế ất
k sao chép nào không h p l , không trung th c hay b t k s vi ph m b n quy nào
ỳ ợ ệ ự ấ ỳ ự ạ ả ền
tôi xin hoàn toàn ch u trách nhi
ị ệm.
Tác giả
Nguy c Th ng
ễn Đứ ắ
3. ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN HẠC SĨ KỸ THUẬT
T
ĐỀ TÀI: NGHIÊN C U K P GHÉP KÊNH PHÂN
Ứ Ỹ THUẬT ĐA TRUY NHẬ
CHIA THEO T N S NG XU NG OFDMA TRONG
Ầ Ố TRỰC GIAO CHO HƢỚ Ố
M NG LTE
Ạ
Tác giả luận văn: NGUY C TH
ỄN ĐỨ ẮNG Khóa: 2012B
Người hướ ẫ
ng d n: PGS.TS. PH M NG C NAM
Ạ Ọ
N I DUNG TÓM T T
Ộ Ắ
1) Lý do ch n
ọ đề tài
M n thay th các công ngh
ạng LTE đang dầ ế ệ 2G và 3G trước đây trong lĩnh vực
thông tin di độ ụ ụ ầu trao đổ ủa con ngườ ận văn “Nghiên
ng ph c v nhu c i thông tin c i. Lu
c u k p ghép kênh phân chia theo t n s ng xu ng
ứ ỹ thuật đa truy nhậ ầ ố trực giao cho hướ ố
OFDMA trong m nghiên c u các v
ạng LTE” ứ ấn đề kỹ ậ
thu t trong m ng LTE. Nh
ạ ấn
m nh n k t OFDMA khi áp d ng xu ng trong m ng LTE.
ạ đế ỹ thuậ ụng cho hướ ố ạ
2) M u c a lu
ục đích nghiên cứ ủ ận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên c u
ứ
M u c a lu
ục đích nghiên cứ ủ ận văn
Nghiên c u k ng xu ng trong m
ứ ỹ thuật đa truy nhập cho hướ ố ạng LTE, trong đó
k t gi i pháp t
ỹ thuật OFDMA được nêu ra như mộ ả ối ưu.
Đối tượ ạ ứ
ng và ph m vi nghiên c u
C u trúc h c bi t là m ng th h
ấ ệ thống thông tin di động, đặ ệ ạng thông tin di độ ế ệ
thứ – ạ ứ ứ ụ
4 m ng LTE. Nghiên c u ng d ng c a k
ủ ỹ ậ ụng cho hướ
thu t OFDMA áp d ng
xu ng trong m ng LTE.
ố ạ
4. iii
3) N c a tác gi
ội dung chính và đóng góp ủ ả
trình bày n n t n k t thông tin s , h thông thông tin di
Luận văn ề ảng cơ bả ỹ thuậ ố ệ
độ ấ ệ ống LTE, nguyên lý điề ế ải điề ế
ng, c u trúc h th u ch và gi u ch , OFDM và kỹ thuật
áp dụng OFDMA cho hướ ố
ng xu ng trong m ng LTE. T ra OFDMA là gi
ạ ừ đó chỉ ải
pháp t truy nh ng xu ng trong m ng LTE. Lu
ối ưu cho kỹ thuật đa ập hướ ố ạ ận văn có sử
d ng mô ph ng c u trúc b thu phát tín hi n thông qua ph n m m mô
ụ ỏ ấ ộ ệu OFDM đơn giả ầ ề
ph ng Matlab. c trình bày theo n i dung g
ỏ Luận văn đượ ộ ồm các chương như sau:
T ng quan v m ng LTE
Chương 1: ổ ề ạ
Trình bày s hình thành và phát tri n c a h
ự ể ủ ệ thống thông tin di độ ớ ệ
ng. Gi i thi u
v m và các d i t n ho ng c a m ng LTE.
ề đặc điể ả ầ ạt độ ủ ạ
C u trúc m ng LTE và các k t s d ng trong m ng LTE
Chương 2: ấ ạ ỹ thuậ ử ụ ạ
Trình bày v c u trúc m ng LTE, các v k n kh
ề ấ ạ ấn đề ỹ thuật ảnh hưởng đế ả năng
tri thu
ể ạt độ ủ ạng LTE. Đặ ả ỹ
n khai và ho ng c a m t ra gi i pháp k ậ ập cho hướ
t truy nh ng
lên và hướng xuống
K t OFDMA trong m ng LTE
Chương 3: ỹ thuậ ạ
Trình bày n n t ng k u ch và gi u ch thông tin s , nghiên c
ề ả ỹ thuật điề ế ải điề ế ố ứu
v c giao, và k p ghép kênh phân chia theo t n s c giao
ấn đề trự ỹ thuật đa truy nhậ ầ ố trự
OFDMA, áp d ng xu ng trong k t LTE
ụng OFDMA cho hướ ố ỹ thuậ
Mô ph phát và thu tín hi u d a trên k
Chương 4: ỏng ệ ự ỹ thuật OFDM
Mô phỏng mô hình đơn giả ủ ộ ệ ố ệ
c a m t h th ng phát và thu tín hi u OFDM thông
qua ph n m m mô ph ng Matlab.
ầ ề ỏ
5. iv
4) u
Phƣơng pháp nghiên cứ
Nghiên c u d a trên n n t n c a k t thông tin s nguyên lý k
ứ ự ề ảng cơ bả ủ ỹ thuậ ố, ỹ
thu th
ật OFDMA và ự ệ ỏ ầ
c hi n mô ph ng thông qua trên ph n mềm Matlab.
5) K t lu n
ế ậ
u k thu p ghép kênh phân
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật “Nghiên cứ ỹ ật đa truy nhậ
chia theo t n s ng xu ng OFDMA trong m
ầ ố trực giao cho hướ ố ạng LTE”, tác giả đã rút
ra nh ng k t lu n sau:
ữ ế ậ
Mạng thông tin di động không ngừng phát triển nhằm phục vụ nhu cầu trao đổi
thông tin của con người. Trong đó mạng LTE là hệ thống thông tin di động thế
hệ mới với khả năng truyền dẫn tốc độ cao và chất lượng dịch vụ ưu việt.
Kỹ thuật OFDM dựa trên phương pháp điều chế đa sóng mang, trong đó các
sóng mang phụ trực giao với nhau, nhờ vậy phổ tín hiệu ở các sóng mang phụ
cho phép chồng lấn lên nhau mà phía thu vẫn có thể khôi phục lại tín hiệu ban
đầu. Chính điều này khiến cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn
hơn nhiều so với kỹ thuật điều chế thông thường.
Kỹ thuật đa truy nhập dựa trên ghép kênh phân chia theo tần số trực giao là một
công nghệ đa sóng mang phát triển dựa trên nền tảng kĩ thuật OFDM. Trong
OFDMA, một số các sóng mang con, không nhất thiết phải nằm kề nhau, được
gộp lại thành một kênh con (sub channel) và các user khi truy cập vào tài
-
nguyên sẽ được cấp cho một hay nhiều kênh con để truyền nhận tùy theo nhu
cầu lưu luợng cụ thể.
Kỹ thuật OFDMA là một giải pháp tối ưu cho kỹ thuật đa truy nhập hướng
xuống trong mạng LTE.
6. v
MỤC LỤC
TÓM T T LU THU T
Ắ ẬN VĂN THẠC SĨ KỸ Ậ ............................................ ii
M C L C
Ụ Ụ .........................................................................................................v
DANH M C CÁC KÝ HI U, CÁC CH T T T
Ụ Ệ Ữ VIẾ Ắ .............................. viii
DANH M C CÁC B
Ụ ẢNG ............................................................................ xiii
DANH M C CÁC HÌNH V
Ụ Ẽ, ĐỒ THỊ....................................................... xiv
M U 1
Ở ĐẦ ............................................................................................................
CHƢƠNG I: T NG QUAN V M NG LTE
Ổ Ề Ạ .................................................4
1.1. T NG QUAN V H
Ổ Ề Ệ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG ............................... 4
1.1.1. Gi i thi u v h n tho
ớ ệ ề ệ thống điệ ại di động................................................. 4
1.1.2. Các k t c b n s d ng trong h
ỹ thuậ ơ ả ử ụ ệ thống thông tin di động................ 5
1.1.3. H ng CDMA
ệ thố ....................................................................................... 7
1.1.4. H ng GSM
ệ thố ........................................................................................ 10
1.2. S PHÁT TRI N C A H NG THÔNG TIN DI
Ự Ể Ủ Ệ THỐ ĐỘNG...............18
1.2.1. Th h u tiên c a công ngh n tho ng (1G)
ế ệ đầ ủ ệ điệ ại di độ ......................... 18
1.2.2 Th h hai c a công ngh n tho ng (2G)
ế ệ thứ ủ ệ điệ ại di độ ........................... 19
1.2.3. Th h ba c a công ngh n tho ng (3G)
ế ệ thứ ủ ệ điệ ại di độ ........................... 21
1.2.4. Th h t c a công ngh n tho ng (4G)
ế ệ thứ ư ủ ệ điệ ại di độ ............................ 23
1.2.5. Th h a công ngh n tho ng (5G) [16]
ế ệ thứ năm củ ệ điệ ại di độ ................. 25
1.3. GI I THI U V
Ớ Ệ Ề LTE ....................................................................................... 27
1.3.1. Đặc điể ủ ạ
m c a m ng LTE ........................................................................ 29
1.3.2. D i t n ho ng m ng LTE
ả ầ ạt độ ạ ................................................................. 31
7. vi
CHƢƠNG II: C U TRÚC M NG LTE VÀ CÁC K THU T S D NG
Ấ Ạ Ỹ Ậ Ử Ụ
TRONG LTE...................................................................................................33
2.1. CÁC V K N M NG LTE
ẤN ĐỀ Ỹ THUẬT LIÊN QUAN ĐẾ Ạ ...................... 33
2.1.1. Tr và Fading
ễ .......................................................................................... 33
2.1.2. D ch t n Doppler
ị ầ ..................................................................................... 34
2.2. C U TRÚC M NG LTE [3]
Ấ Ạ .......................................................................... 35
2.2.1. L p v t lý m ng LTE 35
ớ ậ ạ ..............................................................................
2.2.2. C u trúc c a m ng LTE 73
ấ ủ ạ .........................................................................
2.3. CÁC K T S D NG TRONG M NG LTE
Ỹ THUẬ Ử Ụ Ạ .................................... 87
2.3.1. K p cho h ng lên trong LTE
ỹ thuật đa truy nhậ ướ ................................... 87
2.3.2. K p cho h ng xu ng OFDMA trong LTE
ỹ thuật đa truy nhậ ướ ố ............... 88
CHƢƠNG III: K THU T OFDMA TRONG LTE
Ỹ Ậ ....................................90
3.1. N N T NG K T GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO T N S
Ề Ả Ỹ THUẬ Ầ Ố
TRỰC GIAO 90
...........................................................................................................
3.1.1. Điề ế ệ ng pháp điề ế
u ch tín hi u và các phươ u ch ..................................... 90
3.1.2. Các ph u ch n sóng m
ương pháp điề ế đơ ang, đa sóng mang.................... 94
3.1.3. Gi i thi u k t OFDM
ớ ệ ỹ thuậ ...................................................................... 97
3.1.4. Tr c giao trong OFDM [9]
ự ................................................................... 100
3.1.5. Các k u ch n c s
ỹ thuật điề ế băng tầ ơ ở.................................................... 102
3.2. P D A TRÊN K T GHÉP KÊNH PHÂN CHIA
ĐA TRUY NHẬ Ự Ỹ THUẬ
THEO T N S C GIAO
Ầ Ố TRỰ .............................................................................. 106
3.2.1. S h ng OFDM
ơ đồ ệ thố .......................................................................... 106
3.2.2. Ph u ch OFDM [9]
ương pháp điề ế ........................................................ 107
3.2.3. Ph ng pháp gi u ch OFDM [9]
ươ ải điề ế ................................................. 113
3.2.4. Cân b ng kênh cho h ng OFDM [9]
ằ ệ thố .............................................. 119
3.3. K T OFDMA CHO H NG XU NG TRONG M NG LTE
Ỹ THUẬ ƢỚ Ố Ạ ....... 120
8. vii
CHƢƠNG 4: MÔ PH NG PHÁT VÀ THU TÍN HI U D A TRÊN K
Ỏ Ệ Ự Ỹ
THU T OFDM
Ậ .............................................................................................124
4.1. S THU PHÁT TÍN HI U OFDM
Ơ ĐỒ Ệ ......................................................... 124
4.2. K T QU MÔ PH
Ế Ả ỎNG................................................................................. 126
4.2.1. Mô ph ng b phát OFDM
ỏ ộ ..................................................................... 126
4.2.2. Mô ph ng b thu OFDM
ỏ ộ ...................................................................... 130
4.2.3. Tín hi u OFDM và ph tín hi u OFDM
ệ ổ ệ ............................................... 134
4.3. K T LU N
Ế Ậ ..................................................................................................... 135
K T LU N VÀ KI N NGH 137
Ế Ậ Ế Ị.......................................................................
TÀI LI U THAM KH O
Ệ Ả ............................................................................139
9. viii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
,
1G The First Generation
2G Second Generation
3G Third Generation
3GPP Third Generation Partnership Project
ACK Acknowledgement
ADC Analog-to Digital Conversion
ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line
AM Amplitude Modulation
AMPS Advanced Mobile Phone Sytem
A ASK Amplitude-Shift Keying
SK
BCCH Broadcast Control Channel
BCH Broadcast Channel
BCF Base station Control Function
BS Base Station
BSS Base Station Subsystem
BPF Band Pass Filter
BPSK Binary Phase Shift Keying
BTS Base Transceiver Station
10. ix
BW Bandwidth
CCE Control Channel Element
CCCH Common Control Channel
CDM Code Division Multiplexing
CDMA Code Division Multiple Access
CP Cyclic Prefix
CPICH Common Pilot Channel
CQI Channel Quality Information
CRC Cyclic Redundancy Check
CS Circuit Switched
D- Dynamic Broadcast Channel
BHC
DCCH Dedicated Control Channel
DCI Downlink Control Information
DFT Discrete Fourier Transform
DL Downlink
DL-SCH Downlink Shared Channel
EDGE Enhance Data rate for GSM Evolution
E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access
FD Frequency Domain
11. x
FDD Frequency Division Duplex
FDM Frequency Division Multiplexing
FDMA Frequency Division Multiple Access
FFT Fast Fourier Transform
FM F odulation
requency M
FS Frequency Selective
GI Guard Interval
GPRS General Packet Radio Services
GSM Global System for Mobile Communications
HSDPA High Speed Downlink Packet Access
HS-DSCH High Speed Downlink Shared Channel
HSCSD High Speed Circuit Switched Data
HSPA High Speed Packet Access
HS- High Speed Uplink Packet Access
SCCH
ICI Interchannel Interference
IDFT Inverse Discrete Fourier Transform
IFFT Inverse Fast Fourier Transform
IMTS Improved Mobile Telephone Service
ISI Inter Symbols Interference
12. xi
LPF Low Pass Filter
LTE Long Term Evolution
MIMO Multiple Input Multiple Output
MS Mobile Station
MSC Mobile Switching Center
NMS Network Management System
NSS Network SubSystem
OFDM Orthogonal Frequency-Division multiplexing
OFDMA -Division Multiple Access
Orthogonal Frequency
PC Power Control
PCCC Parallet Concatenated Convolution Coding
PCCPCH Primary Common Control Physical Channel
PCFICH Physical Control Format Indicator Channel
PDC Personal Digital Cellular
PCH Paging Channel
PSK Phase-Shift Keying
QAM Quadrature Amplitude Modulation
QoS Quality of Service
QPSK Quadrature Phase Shift Keying
13. xii
RF Radio Frequency
SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
SCH Synchronization Channel
SIMO Single Input Multiple Output
SMS Short Message Service
TDD Time Division Duplex
TD-SCDMA Time Division Synchronous Code Division Multiple Access
TDMA Time Division Dultiple Access
UE User Equipment
UMTS Universal Mobile Telecommunications System
UL Uplink
W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access
WLAN Wireless Local Area Network
14. xiii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Tốc độ dữ liệu hướng lên, hướng xuống , RTT của các cấu trúc mạng [6] .31
Bảng 1.2. Dải tần số cho Uplink và downlink sử dụng trong mạng LTE [6] 32
...............
Bảng 2.1. Các chủng loại UE......................................................................................70
Bảng 3.1. Phân loại sóng vô tuyến..............................................................................91
15. xiv
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Cấu trúc mạng thông tin di động GSM........................................................14
Hình 1.2. Cấu trúc số nhận dạng IMSI........................................................................14
Hình 1.3. Sơ đồ bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ................................................16
Hình 1.4. Sơ đồ vị trí bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ........................................17
Hình 2.1. Ánh xạ của các kênh truyền tải hướng lên tới các kênh vật lý......................37
Hình 2.2. Ánh xạ các kênh truyền tải hướng xuống tới các kênh vật lý.......................37
Hình 2.3. Các chòm điểm điều chế trong LTE ............................................................38
Hình 2.4. Cấp phát tài nguyên hướng lên được điều khiển bởi eNodeB [3].................39
Hình 2.5. Cấu trúc khung LTE FDD...........................................................................40
Hình 2.6. Tốc độ dữ liệu giữa các TTI theo hướng đường lên.....................................41
Hình 2.7. Cấu trúc khe đường lên với tiền tố vòng ngắn và dài [3] 41
.............................
Hình 2.8. Chuỗi mã hóa kênh PUSCH........................................................................43
Hình 2.9. Ghép kênh của thông tin điều khiển và dữ liệu............................................44
Hình 2.10. Cấp phát tài nguyên đường xuống tại eNodeB 45
..........................................
Hình 2.11. Cấu trúc khe đường xuống cho băng thông 1,4MHz..................................46
Hình 2.12. Chuỗi mã hóa kênh DL-SCH 46
....................................................................
Hình 2.13. Ví dụ về chia sẻ tài nguyên đường xuống giữa PDCCH & PDSCH..........47
Hình 2.14. Sự tạo thành tín hiệu hướng xuống............................................................48
Hình 2.15. Tài nguyên PUCCH .................................................................................51
Hình 2.16. Thủ tục yêu cầu lập kế hoạch ....................................................................52
Hình 2.17. Nguyên tắc điều chế dữ liệu và điều khiển ...............................................53
Hình 2.18. Cấp phát các trường dữ liệu & điều khiển khác nhau trên PUSCH ............54
Hình 2.19. Các dạng phần mở đầu LTE RACH cho FDD ...........................................57
Hình 2.20. Tín hiệu đồng bộ.......................................................................................63
Hình 2.21. Vận hành LTE HARQ với 8 tiến trình......................................................64
Hình 2.22. Định thời LTE HARQ cho một gói tin đường xuống duy nhất .................65
16. xv
Hình 2.23. Điều khiển định thời hướng lên.................................................................66
Hình 2.24. Công suất hướng lên LTE với thay đổi tốc độ dữ liệu 67
...............................
Hình 2.25. Thủ tục báo cáo thông tin trạng thái kênh (CSI) ........................................68
Hình 2.26. Cấu hình tham số vật lý mạng LTE ...........................................................72
Hình 2.27. Phát triển kiến trúc 3GPP hướng tới kiến trúc phẳng hơn ..........................73
Hình 2.28. Kiến trúc hệ thống cho mạng chỉ có E-UTRAN ........................................74
Hình 2.29. eNodeB kết nối tới các nút logic khác và các chức năng chính..................78
Hình 2.30. MME kết nối tới các nút logic khác và các chức năng chính .....................80
Hình 2.31. Các kết nối S GW tới các nút logic khác và các chức năng chính
- ..............82
Hình 2.32. P-GW kết nối tới các node logic khác và các chức năng chính .................85
Hình 2.33. PCRF kết nối tới các nút logic khác & các chức năng chính......................86
Hình 3.1. Mật độ phổ năng lượng của hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang. ...............94
Hình 3.2. Mật độ phổ năng lượng của hệ thống đa sóng mang....................................95
Hình 3.3. Mật độ phổ năng lượng của tín hiệu điều chế đa sóng mang OFDM............97
Hình 3.4. Khoảng phòng vệ được chèn vào giữa các Symbol OFDM .........................98
Hình 3.5. Hiệu quả sử dụng sóng mang của kỹ thuật OFDM so với kỹ thuật FDM ...101
Hình 3.6. Tín hiệu điều chế ASK [17] ......................................................................102
Hình 3.7. Tín hiệu điều chế FSK [17].......................................................................103
Hình 3.8. Tín hiệu PSK [17].....................................................................................104
Hình 3.9. Thành phần đồng pha và pha vuông góc trong 16 QAM............................105
Hình 3.10. Chùm tín hiệu của 16-QAM....................................................................105
Hình 3.11 Tổng quan một hệ thống OFDM ..............................................................106
Hình 3.12. Bộ điều chế OFDM.................................................................................108
Hình 3.13: Mô tả về chuỗi bảo vệ trong OFDM........................................................109
Hình 3.14. Mô tả chèn chuỗi bảo vệ trong việc chống nhiễu ISI ...............................111
Hình 3.15. Biểu diễn dạng xung vuông.....................................................................112
Hình 3.16. Sơ đồ bộ điều chế OFDM sử dụng IFFT .................................................113
17. xvi
Hình 3.17. Hàm truyền đạt của kênh.........................................................................114
Hình 3.18. Sơ đồ khổi bộ giải điều chế OFDM.........................................................114
Hình 3.19. Tách chuỗi bảo vệ ở bộ giải điều chế OFDM. .........................................116
Hình 3.20. Sơ đồ khổi bộ giải điều chế OFDM sử dụng thuật toàn FFT....................119
Hình 3.21: Phát và thu OFDMA ...............................................................................122
Hình 3.22: Tín hiệu trong OFDMA [6].....................................................................123
Hình 4.1. Sơ đồ thu phát tín hiệu OFDM ..................................................................124
Hình 4.2. Tín hiệu phát tại điểm B............................................................................126
Hình 4.3. Phổ tín hiệu được phát tại B......................................................................127
Hình 4.4. Xung g(t) ..................................................................................................127
Hình 4.5. Tín hiệu phát tại C 128
....................................................................................
Hình 4.6. Phổ tín hiệu phát tại C...............................................................................128
Hình 4.7. Tín hiệu phát tại D ....................................................................................129
Hình 4.8. Phổ tín hiệu phát tại D...............................................................................129
Hình 4.9. Phổ tín hiệu tại E.......................................................................................130
Hình 4.10. Tín hiệu thu được tại F............................................................................130
Hình 4.11. Phổ tín hiệu tại F.....................................................................................131
Hình 4.12. Tín hiệu thu được tại G ...........................................................................131
Hình 4.13. Phổ tín hiệu tại G ....................................................................................132
Hình 4.14. Tín hiệu tại H..........................................................................................132
Hình 4.15. Phổ tín hiệu tại H ....................................................................................133
Hình 4.16. Chòm sao điều chế băng tần cơ sở info_h................................................133
Hình 4.17. Chòm sao điều chế băng tần cơ sở a_hat .................................................134
Hình 4.18. Tín hiệu sau điều chế OFDM ..................................................................134
Hình 4.19. Phổ tín hiệu OFDM.................................................................................135
Hình 4.20. Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo sóng mang trực giao......................136
18. 1
MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
c s i nhanh chóng và ti n b k t b c c a khoa h
Đứng trướ ự thay đổ ế ộ ỹ thuật vượ ậ ủ ọc
công ngh ng, vi c nghiên c u gi
ệ trong đó có kỹ thuật thông tin di độ ệ ứ ải pháp tăng tốc độ
và ch ng d ch v ng là c n thi t. M
ất lượ ị ụ thông tin di độ ầ ế ạng LTE ra đờ ớ
i v i vai trò là
m ng t
ạ hông tin di độ ế ệ ớ ớ ốc độ ề ẫ ữ ệ ổn đị ấ
ng th h m i v i t truy n d n d li u cao, nh và ch t
lượ ốt. Đượ ự định hướng và hướ ẫ ậ ủ ầ ạ
ng t c s ng d n t n tình c a th y giáo PGS.TS. Ph m
Ngọc Nam, tác gi a ch n nghiên c u và trình bày lu
ả đã lự ọ ứ ận văn thạ ỹ ỹ ậ ớ
c s k thu t v i
đề “Nghiê ứ ỹ ật đa truy nhậ
tài: n c u k thu p ghép kênh phân chia theo t n s c giao
ầ ố trự
cho hướ ố ạng LTE”. Nhằ ả năng ưu việ ủ
ng xu ng OFDMA trong m m trình bày kh t c a
giả ử ụ ỹ ật OFDMA cho hướ ố ạ
i pháp s d ng k thu ng xu ng trong m ng LTE.
c g i l i c n th ng d n , PGS.TS.
Em xin đượ ử ờ ảm ơn chân thành nhất đế ầy giáo hướ ẫ
Phạ ọc Nam, đã định hướ ứu cho em. Em cũng xin gử ờ ảm ơn chân
m Ng ng nghiên c i l i c
thành nh n các th y cô giáo trong h ng ph n bi
ất đế ầ ội đồ ả ện đã dành thời gian quý báu để
nghiên cứu đánh giá nộ ế ả ủ ủ ận văn
i dung và k t qu c a c a lu .
L ch s nghiên c u
ị ử ứ
M n thay th các công ngh
ạng LTE đang dầ ế ệ 2G và 3G trước đây trong lĩnh vực
thông tin di độ ụ ụ ầu trao đổ ủa con ngườ ận văn “Nghiên
ng ph c v nhu c i thông tin c i. Lu
c u k p ghép kênh phân chia theo t n s ng xu ng
ứ ỹ thuật đa truy nhậ ầ ố trực giao cho hướ ố
OFDMA trong m u các v
ạng LTE” nghiên cứ ấn đề kỹ ậ
thu t trong m ng LTE. Nh
ạ ấn
m n k t OFDMA khi áp d ng xu ng trong m ng LTE.
ạnh đế ỹ thuậ ụng cho hướ ố ạ
19. 2
M u c a lu ng, ph
ục đích nghiên cứ ủ ận văn, đối tƣợ ạm vi nghiên c u
ứ
M u c a lu
ục đích nghiên cứ ủ ận văn
Nghiên c u k ng xu ng trong m
ứ ỹ thuật đa truy nhập cho hướ ố ạng LTE, trong đó
k t gi i pháp t
ỹ thuật OFDMA được nêu ra như mộ ả ối ưu.
Đối tượ ạ ứ
ng và ph m vi nghiên c u
C u trúc h c bi t là m ng th h
ấ ệ thống thông tin di động, đặ ệ ạng thông tin di độ ế ệ
thứ – ạ ứ ứ ụ
4 m ng LTE. Nghiên c u ng d ng c a k
ủ ỹ ậ ụng cho hướ
thu t OFDMA áp d ng
xu ng trong m ng LTE.
ố ạ
N a tác gi
ội dung chính và đóng góp củ ả
c trình bày n n t n k thu t thông tin s , h thông thông
Luận văn đượ ề ảng cơ bả ỹ ậ ố ệ
tin di độ ấ ệ ống LTE, nguyên lý điề ế ả điề ế ỹ
ng, c u trúc h th u ch và gi i u ch , OFDM và k
thuậ ụng OFDMA cho hướ ố ạ
t áp d ng xu ng trong m ng LTE. T ra OFDMA là
ừ đó chỉ
giả ối ưu cho kỹ ật đa truy nhập hướ ố ạ ận văn có
i pháp t thu ng xu ng trong m ng LTE. Lu
s d ng mô ph ng c u trúc b thu phát tín hi n thông qua ph n m
ử ụ ỏ ấ ộ ệu OFDM đơn giả ầ ềm
mô ph ng Matlab. c trình bày theo n i dung g
ỏ Luận văn đượ ộ ồm các chương như sau:
ng quan v m ng LTE
Chương 1: Tổ ề ạ
Trình bày s hình thành và phát tri n c a h ng.
ự ể ủ ệ thống thông tin di độ
Giớ ệ ề đặc điể ả ầ ạt độ
i thi u v m và các d i t n ho ng c a m ng LTE.
ủ ạ
2: C u trúc m ng LTE và các k t s d ng trong m ng LTE
Chương ấ ạ ỹ thuậ ử ụ ạ
Trình bày v c u trúc m ng LTE, các v k
ề ấ ạ ấn đề ỹ thuật ảnh hưởng đế ả
n kh
năng triể ạt độ ủ ạng LTE. Đặ ả ỹ ậ ậ
n khai và ho ng c a m t ra gi i pháp k thu t truy nh p cho
hướng lên và hướ ố
ng xu ng.
20. 3
t OFDMA trong m ng LTE
Chương 3: Kỹ thuậ ạ
Trình bày n n t ng k u ch và gi u ch thông tin s , nghiên c
ề ả ỹ thuật điề ế ải điề ế ố ứu
v c giao, và k p ghép kênh phân chia theo t n s c giao
ấn đề trự ỹ thuật đa truy nhậ ầ ố trự
OFDMA, áp d ng xu ng trong k t LTE
ụng OFDMA cho hướ ố ỹ thuậ
4: Mô ph phát và thu tín hi u d a trên k t
Chương ỏng ệ ự ỹ thuậ OFDM
Mô phỏng mô hình đơn giả ủ ộ ệ ố ệ
c a m t h th ng phát và thu tín hi u OFDM thông
qua ph n m m mô ph ng Matlab.
ầ ề ỏ
Phƣơng pháp nghiên cứu
Nghiên c u d a trên n n t n c a k t thông tin s , nguyên lý k
ứ ự ề ảng cơ bả ủ ỹ thuậ ố ỹ
thuậ ự ệ ỏ ầ ề
t OFDMA và th c hi n mô ph ng thông qua trên ph n m m Matlab.
21. 4
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG LTE
trình bày s hình thành và phát tri n c a h ng thông tin di
Chương này ự ể ủ ệ thố
độ ớ ệ ề đặc điể ả ầ ạt độ ủ ạ
ng. Gi i thi u v m và các d i t n ho ng c a m ng LTE.
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
1.1.1. Giới thiệu về hệ thống điện thoại di động.
H n tho c tri
ệ thống điệ ại di động đầu thương mại đầu tiên đượ ển khai năm 1946;
s d ng t i Saint Louis Hoa K . H ng
ử ụng băng tần 150 MHz; được đưa vào áp dụ ạ – ỳ ệ thố
này có kho ng cách kênh 60 KHz, v i s ng kênh b h n ch , ch
ả ớ ố lượ ị ạ ế ỉ đến 3 kênh. Đây
là hệ thống bán song công, người đàm thoạ ở ỗi đầu dây không nói được khi ngườ
i m i
đàm thoại đầ ại đang nói. Việ ế ối đàm thoạ ụ ộ
u dây còn l c k t n i ph thu c vào nhân công
(điệ ại viên). Sau đó hệ ống này đượ ả ế ệ ố
n tho th c c i ti n thành h th ng IMTS MJ bao gồm
11 kênh t n s 150 MHz, và h ng IMTS MK bao g m 12 kênh t n s 450
ở ầ ố ệ thố ồ ở ầ ố
MHz. Các h d ng t ng song
ệ thống này được đưa vào sử ụ ừ năm 1969. Đây là hệ thố
công đầ ỗ ể ụ ụ
u tiên, m i BS có th ph c v một vùng bán kính r ng t i 80 Km.
ộ ớ
Đó là nhữ ệ ống di động đầu tiên được đưa vào phụ ụ ục đích
ng h th c v cho m
thông tin liên l c c i. T nh ng h u v i ch ng
ạ ủa con ngườ ừ ữ ệ thống di động ban đầ ớ ất lượ
d ch v ng th p, cung c p d ch v
ị ụ chất lượ ấ ấ ị ụ đơn thuầ ạ ả ậ
n là tho i, tính b o m t thông tin
kém. Tr i qua g
ả ần 70 năm, đế ệ ống thông tin di động đã có những bướ ế
n nay h th c ti n
đáng kể ừ ể ằm gia tăng các phương thứ ấ
và không ng ng phát tri n nh c cung c p và chất
lượ ị ụ ớ ự ể ệ ống thông tin di độ ể
ng d ch v . Ngày nay v i s phát tri n h th ng, chúng ta có th
gửi nh n d ng l n v i t i video ch ng t t và d
ậ ữ liệu dung lượ ớ ớ ốc độ cao. Đàm thoạ ất lượ ố ễ
dàng truy c p các ng d ng gi i trí trên internet.
ậ ứ ụ ả
22. 5
1.1.2. Các kỹ thuật cơ bản sử dụng trong hệ thống thông tin di động
a. Truy n só ng [17]
ề ng trong thông tin di độ
c truy
Các phương thứ ền sóng cơ bả ữ ồ ề
n gi a máy phát và máy thu g m có truy n
song công phân chia theo t n s (FDD) và truy n song công phân chia theo th i gian
ầ ố ề ờ
(TDD). Trong khi phương thứ ử ụ ầ ố ở hai băng ần khác nhau để
c FDD s d ng kênh t n s t
mang thông tin gi a MS và BS. Thì TDD s d ng cùng môt kênh t n s mang thông
ữ ử ụ ầ ố để
tin theo hai hướ ại các khe thơi gian luân phiên.
ng t
FDD s d ng 2 t n s n thông tin gi a BS và MS
ử ụ ầ ố khác nhau để truyề ữ
- ng xu c truy n t n MS (Downlink ~ Forward Channel).
Hướ ống: Thông tin đượ ề ừ BS đế
- c truy n t n BS (Uplink ~ Reverse Channel).
Hướng lên: Thông tin đượ ề ừ MS đế
TDD sử dụng chung 1 tần số để truyền thông tin giữa BS và MS
Trong thông tin di độ ỗ ệ ống đượ ấ ộ ặ ều băng tầ ỗ
ng, m i h th c c p phát m t ho c nhi n, m i
băng tần đượ ề ến xác đị ệu đượ ề
c chia thành nhi u kênh vô tuy nh. Ngoài ra tín hi c truy n
giữa BS và MS còn ch u ng c a suy hao, fading và nhi ng thông
ị ảnh hưở ủ ễu do đó hệ thố
tin di độ ần đượ ế ế ỹ
ng c c thi t k k lưỡng tín hi c truy c v i ch t
ệu đượ ền đi và nhận đượ ớ ấ
lượ ố ấ
ng t t nh t.
b. M ng t ong và v tái s d ng t n s
ạ ổ ấn đề ử ụ ầ ố
Để ể tăng dung lượ ụ ụ ngườ ự ệ ống điệ
có th ng thuê bao ph c v i ta xây d ng h th n
thoạ ộ ấ ạ ố ứ ệ ử ụ ầ ố. Theo đó
i di d ng theo c u trúc m ng t ong và nghiên c u vi c tái s d ng t n s
toàn b vùng ph c v c a h
ộ ụ ụ ủ ệ thống n tho c chia thành các vùng ph c v nh
điệ ại đượ ụ ụ ỏ,
g i là các ô, m i ô có m t tr m g c ph c t u khi n nh
ọ ỗ ộ ạ ố ụ trách và đượ ổng đài điể ể ằm đảm
b o thuê bao có th duy trì liên l c khi di chuy n liên t c gi a các ô. T n s m i máy
ả ể ạ ể ụ ữ ầ ố ỗ
di độ ử ụ ố đị ở ộ kênh mà kênh đàm thoại xác đị ờ
ng s d ng không c nh m t nh nh kênh báo
hi ng b v t n s m t cách t ng. Vì v y các ô k nhau
ệu và máy di động được đồ ộ ề ầ ố ộ ự độ ậ ề
nên s d ng t n s khác nhau, và các ô xa có th tái s d ng l i t n s c s
ử ụ ầ ố ở ể ử ụ ạ ầ ố đã đượ ử
23. 6
d ng có th duy trì cu c g i liên t c trong khi di chuy
ụng. Để cho phép các máy di độ ể ộ ọ ụ ển
giữ ổng đài sẽ điề ể ệ ặc kênh lưu lượ ự
a các ô thì t u khi n các kênh báo hi u ho ng theo s di
chuy chuy
ể ủa máy di động để
n c ển đổ ầ ố ộ ự độ ệ ống điệ ạ ổ
i t n s m t cách t ng. H th n tho i t
ong bao gồm các máy điệ ại di độ ể
n tho ng, BS và MSC ( Trung tâm chuy n mạch điện
thoại di động). Trên điệ ại di độ ộ ộ điề ể
n tho ng có các b thu phát RF, anten và b u khi n.
BS bao g m các b k t n ng v i MSC, anten, b u khi n,
ồ ộ thu/phát RF để ế ối máy di độ ớ ộ điề ể
đầ ố ố ệ ồ
u cu i s li u và ngu n.
MSC x lý các cu g
ử ộc ọi đi và đế ừ ỗ
n t m i BS và cung c p ch
ấ ức năng điề ể
u khi n
trung tâm cho ho ng c a t t c các BS m t cách hi u qu truy c p vào t ng
ạt độ ủ ấ ả ộ ệ ả và để ậ ổ
đài cả ạng điệ ạ ộ ồ ộ ận điề ể ộ ậ ế ố
u m n tho i công c ng. MSC bao g m b ph u khi n, b ph n k t n i
cuộ ọ ế ị ạ ấ ức năng thu thậ ố ệu cước đố ớ
c g i, các thi t b ngo i vi và cung c p ch p s li i v i các
cuộ ọi đã hoàn thành. Các máy di động, BS và MSC đượ ế
c g c liên k t với nhau thông
qua các đườ ế ố ạ
ng k t n i tho i và s u. M ng s d ng m t c p kênh
ố liệ ỗi máy di độ ử ụ ộ ặ
thu/phát RF. Vì các kênh lưu lượng không c nh m
ố đị ở ột kênh RF nào mà thay đổi
thành các t n s RF khác nhau ph c vào s di chuy n c ng trong su
ầ ố ụ thuộ ự ể ủa máy di độ ốt
quá trình cu c g i nên cu c g i có th c thi t l p thông qua b t c m
ộ ọ ộ ọ ể đượ ế ậ ấ ứ ột kênh nào đã
được xác định trong vùng đó. Điều đó có nghĩa sẽ có trườ ợ ất các các kênh đề
ng h p t u
b c k t n i v ng. Các thông tin tho i và báo hi u gi a máy
ận do đã đượ ế ố ới các máy di độ ạ ệ ữ
và BS đượ ền qua kênh RF, các đườ ế ố ạ
c truy ng k t n i tho i và s u c c s
ố liệ ố định đượ ử
d ng n thông tin tho i và dùng cho báo hi u gi a BS và MSC.
ụ để truyề ạ ệ ữ
n ti n cho mô ph
Để thuậ ệ ỏng và tính toán, ngườ ử ụ ục giác để đạ
i ta s d ng các ô l i
di n cho các cell, trên th c t Trên th c t , hình d
ệ ự ế ự ế ạng cell là không xác đị ệ
nh, vi c quy
ho ch vùng ph sóng (coverage area) c n các y u t a hình và m
ạ ủ ần quan tâm đế ế ố đị ật độ
thuê bao, t nh s ng tr m g
ừ đó sẽ xác đị ố lượ ạ ốc BTS, kích thước cell và phương thứ ủ
c ph
sóng thích h p. S
ợ ố lượ ột vùng đị ụ ộ ật độ
ng Cell trong m a lý ph thu c vào m thuê bao và
các y u t a hình (Các toàn nhà, cây c i núi, ao h
ế ố đị ối, đồ ồ…)
24. 7
c. K a truy nh p phân chia theo th i gian TDMA
ỹ thuật đ ậ ờ
Ở ỹ ậ
k thu t TDMA ph t n s nh cho liên l c chia thành các
ổ ầ ố quy đị ạc di động đượ
d i t n liên l c, m i d i t n liên l c dùng chung cho N kênh liên l c, m
ả ầ ạ ỗ ả ầ ạc này đượ ạ ỗi
kênh liên l c là m t khe th i gian (Time slot) trong chu k m t khung. Tin t c t
ạ ộ ờ ỳ ộ ức đượ ổ
chức dướ ạ ỗ
i d ng gói, m i gói có bit ch u gói, ch ng b và
ỉ thị đầ ỉ thị cuối gói, các bit đồ ộ
các bit dữ liệu. Không như hệ ố
th ng FDMA, h ng TDMA truy n d n d u không
ệ thố ề ẫ ữ liệ
liên t c và ch s d ng cho d u s u ch s . TDMA có th phân phát thông tin
ụ ỉ ử ụ ữ liệ ố và điề ế ố ể
theo hai phương pháp là phân định trướ ầu. Trong phương
c và phân phát theo yêu c
pháp phân định trướ ệ ụm được định trướ ặ
c, vi c phân phát các c c ho c phân phát theo
thời gian. Ngượ ại trong phương pháp phân đị ầ ạch đượ ới đáp
c l nh theo yêu c u các m c t
ứ ộ ọ ầ ờ đó tăng đượ ệ ấ ử ụ ạ
ng khi có cu c g i yêu c u, nh c hi u su t s d ng m ch. Trong TDMA
các kênh đượ ờ ễ ữ ế ậ ả
c phân chia theo th i gian nên nhi u giao thoa gi a các kênh k c n gi m
đáng kể ử ụ ộ ến để ề ồ
. TDMA s d ng m t kênh vô tuy ghép nhi u lu ng thông tin thông qua
việ ờ ầ ả ệc đồ ộ
c phân chia theo th i gian nên c n ph i có vi ng b hóa vi c truy n d tránh
ệ ề ẫn để
trùng l p tín hi u. Ngoài ra, vì s i gian tr do truy n d n
ặ ệ ố lượng kênh ghép tăng nên thờ ễ ề ẫ
đa đường không th b ng b ph i t
ể ỏ qua được, do đó sự đồ ộ ả ối ưu.
1.1.3. Hệ thống CDMA
a. Gi i thi u m ng CDMA
ớ ệ ạ
Thiế ị di động đượ ứ ớ ấ ần như chỉ ử ụng phương thức đa
t b c nghiên c u s m nh t g s d
truy nh p phân chia theo t n s FDMA (Frequency Division Multiple Access). Theo
ậ ầ ố
phương thức đa truy nhậ ỗi đôi thiế ị phát sóng đồ ờ ử ụ
p này, m t b cùng thu ng th i, s d ng
phương pháp truyền sóng FDD
Lý thuy t v m c xây d ng t nh ng
ế ề ạng CDMA đượ ự ừ ững năm 1950 và được ứ
d ng trong thông tin quân s t a nh i s phát tri n c a công ngh bán
ụ ự ừ ững năm 1960. Vớ ự ể ủ ệ
d n và lý thuy t thông tin trong nh i hóa t
ẫ ế ững năm 1980, CDMA đã được thương mạ ừ
25. 8
phương pháp thu GPS và Ommi-TRAC, phương pháp này cũng đã được đề ấ
xu t trong
h ng t ong c a Qualcomm M
ệ thố ổ ủ – ỹ vào năm 1990. Trong CDMA nhiều ngườ ử
i s
d ng chung th i gian và t n s , mã PN (Mã t p âm gi
ụ ờ ầ ố ạ ả ngẫ ớ ự tương quan
u nhiên) v i s
chéo th nh cho m i s d
ấp được ấn đị ỗi ngườ ử ụng. Ngườ ử ụ
i s d ng truy n tín hi u nh
ề ệ ờ trải
ph tín hi u truy n có s d u thu t o ra m t dãy gi ng
ổ ệ ề ử ụng mã PN đã ấn định. Đầ ạ ộ ả ẫu
nhiên như ở đầ ụ ạ ệ ự đị ờ ệ ả ổ ngượ
u phát và khôi ph c l i tín hi u d nh nh vi c tr i ph c các tín
hi ng b
ệu đồ ộ thu được.
b. Nguyên lý phát/thu tín hi u CDMA
ệ
Đố ớ ệ ố ấ ả ngườ ẽ ử ụ ột băng tầ
i v i h th ng CDMA, t t c i dùng s s d ng cùng lúc m n.
Tín hi u truy m toàn b n c a h ng. Tuy nhiên, các tín hi u c
ệ ền đi sẽ chiế ộ băng tầ ủ ệ thố ệ ủa
m c phân bi t v i nhau b i các chu ng CDMA
ỗi người dùng đượ ệ ớ ở ỗi mã. Thông tin di độ
s d ng k thu t tr i ph cho nên nhi i s d ng có th m cùng kênh vô
ử ụ ỹ ậ ả ổ ều ngườ ử ụ ể chiế
tuyến đồ ờ ế ộ ọ
ng th i ti n hành các cu c g i, mà không s gây nhi u l n nhau. Kênh vô
ợ ễ ẫ
tuyến CDMA đượ ạ ỗ ạ ững kênh này cũng đượ
c dùng l i m i cell trong toàn m ng, và nh c
phân bi t nhau nh mã tr i ph ng
ệ ờ ả ổ giả ẫ ệ ố ệ
u nhiên PN. Trong h th ng CDMA, tín hi u
b c nhân v i tín hi t r ng, g i là tín hi u phân tán.
ản tin băng hẹp đượ ớ ệu băng thông rấ ộ ọ ệ
Tín hi u phân tán là m t chu i mã gi
ệ ộ ỗ ả ngẫ ốc độ ủ ấ ớ ớ
u nhiên mà t chip c a nó r t l n so v i
t d u. T t c các users trong m t h ng CDMA dùng chung t n s
ốc độ ữ liệ ấ ả ộ ệ thố ầ ố sóng
mang và có th ng th i. M i user có m t t mã gi
ể được phát đồ ờ ỗ ộ ừ ả ngẫ ủ
u nhiên riêng c a
nó và nó đượ ự ớ ừ ạ ẽ ộ ừ mã đặ
c xem là tr c giao v i các t mã khác. T i máy thu, s có m t t c
trưng đượ ạo ra để ệ ừ ả ẫu nhiên tương quan vớ ấ
c t tách sóng tín hi u có t mã gi ng i nó. T t
c khôi ph c l i tín hi u thông tin, máy thu
ả các mã khác được xem như là nhiễu. Để ụ ạ ệ
c n ph i bi t t mã dùng máy phát. M i thuê bao v n hành m c l p mà
ầ ả ế ừ ở ỗ ậ ột cách độ ậ
không c n bi t các thông tin c a máy khác.
ầ ế ủ
Tín hi u s u tho c mã hóa, l c nhân
ệ ố liệ ại (9,6 Kbps) phía phát đượ ặp, chèn và đượ
v i sóng mang f
ớ o và mã PN t 1,2288 Mbps (9,6 Kbps x 128). Tín hi
ở ốc độ ệu đã được
26. 9
điề ế đi qua mộ ộ ọc băng thông có độ ộng băng 1,25 MHz rồ
u ch t b l r i phát qua antenna.
Ở đầu thu, sóng mang và mã PN c a tín hi c t n b
ủ ệu thu đượ ừ antenna được đưa đế ộ
tương quan qua bộ ọc băng thông độ ộng băng 1,25 MHz và số ệ ạ ố
l r li u tho i mong mu n
được tách ra để tái t o l i s u tho i nh s d ng b tách chèn và gi i mã.
ạ ạ ố liệ ạ ờ ử ụ ộ ả
c. Các đặc điể ạ
m m ng CDMA [17]
-D i t n tín hi u r ng hàng MHz.
ả ầ ệ ộ
-S d ng k t tr i ph ph c t p.
ử ụ ỹ thuậ ả ổ ứ ạ
-K t tr i ph cho phép tín hi u vô tuy n s d ng r t nh và
ỹ thuậ ả ổ ệ ế ử ụng có cường độ trườ ấ ỏ
chống fading hi u qu
ệ ả hơn FDMA, TDMA.
- c các thuê bao MS trong cell dùng chung t n s khi n cho thi t b n d n vô
Việ ầ ố ế ế ị truyề ẫ
tuyến đơn giả ệc thay đổ ế ạ ầ ố ấn đề ể ở
n, vi i k ho ch t n s không còn v , chuy n giao tr thành
m u khi ng cell r t linh ho
ềm, điề ển dung lượ ấ ạt.
- ng tho
Chất lượ ại cao hơn, dung lượ ệ ống tăng đáng kể ể
ng h th (có th gấ ừ 4 đế
p t n 6
l n h
ầ ệ thống GSM), độ ả ật thông tin) cao hơn do sử ụ
an toàn (tính b o m d ng dãy mã
ng i ph , kháng nhi u t ng t n
ẫu nhiên để trả ổ ễ ốt hơn, khả năng thu đa đườ ốt hơn, chuyể
vùng linh ho t. Do h s tái s d ng t n s là 1 nên không c n ph n v
ạ ệ ố ử ụ ầ ố ầ ải quan tâm đế ấn
đề ễu đồ
nhi ng kênh.
-CDMA không có gi i h n rõ ràng v s i s d
ớ ạ ề ố ngườ ử ụng như TDMA và FDMA. Còn ở
TDMA và FDMA thì s i s d ng là c nh, không th t c các
ố ngườ ử ụ ố đị ể tăng thêm khi tấ ả
kênh bị chiếm.
-H ng nhu c u ngày càng l n d ch v ng
ệ thống CDMA ra đời đã đáp ứ ầ ớ ị ụ thông tin di độ
tế bào. Đây là hệ thống thông tin di động băng hẹ ớ ốc độ ủa ngườ
p v i t bit thông tin c i
s d ng là 8-13 kbps.
ử ụ
27. 10
-M ng CDMA có th áp d ng m ng phân t i v i các
ạ ể ụ ột cách đa dạ ập để giảm Fading. Đố ớ
h n u ch FM, ch ng tín hi u b ng nghiêm tr ng
ệ thố g băng hẹp như điề ế ất lượ ệ ị ảnh hưở ọ
b u ch c gi
ởi Fading đa đường. Trong điề ế CDMA băng rộng, fading đa đường đượ ảm đi
đáng kể vì tín hi c thu nh n m c l
ệu qua các đường khác nhau đượ ậ ột cách độ ập, nhưng
do fading đa đườ ả ụ ộ ả ề ế ể ử ệ ộ
ng x ra liên t c nên b gi đi u ch không th x lý tín hi u thu m t
cách độ ậ ẫn đế ấn đề fading đa đườ ể đượ ả ế ệt để. Để
c l p d n v ng không th c gi i quy t tri
giảm fading, ngườ ử ụ ệ ậ ậ ể ờ ầ
i ta s d ng bi n pháp phân t p; phân t p có th theo th i gian, t n
s , ho c kho ng cách. Phân t p theo th c b ng vi c s d ng mã s a sai.
ố ặ ả ậ ời gian đạt đượ ằ ệ ử ụ ử
H ng ng d ng phân t p theo t n s nh c m r ng kh
ệ thống CDMA băng rộ ứ ụ ậ ầ ố ờ việ ở ộ ả năng
báo hi u trong m n r ng và fading liên h p v i t n s ng có ng
ệ ột băng tầ ộ ợ ớ ầ ố thườ ảnh hưở
đến băng tầ ệ ậ ả
n báo hi u (200K -300KHz). Phân t
Hz p theo kho ng cách có thể đạt được
b ng 3 cách: Thi t l p nhi ng báo hi u (chuy n vùng m k
ằ ế ậ ều đườ ệ ể ềm) để ế ố
t n i máy di
độ ớ ặ ề ử ụng môi trường đa đườ ức năng trả ổ ố
ng v i 2 ho c nhi u BS; s d ng qua ch i ph gi ng
như bộ ậ ổ ợ ệ ớ ệ ễ ờ
thu quét thu nh n và t h p các tín hi u phát v i các tín hi u phát tr khác th i
gian; đặ ề ạ
t nhi u anten t i BS. Phân t p anten có th áp d ng cho h ng FDMA và
ậ ể ụ ệ thố
TDMA. Phân t p theo th i gian có th áp d ng cho các h ng s có t mã
ậ ờ ể ụ ệ thố ố ốc độ
truy th
ề ẫ ệ
n d n cao. H ống CDMA có th áp d ng t t c các bi n pháp phân t p.
ể ụ ấ ả ệ ậ
H ng CDMA cung c p ch
ệ thố ấ ức năng điề ể
u khi n công su t 2 chi u (t
ấ ề ừ BS đến
MS và ngượ ại). Điề ể ất đả ả ệ ủa các máy di độ
c l u khi n công su m b o cho tín hi u phát c ng
trong m t vùng ph c v có th c v nh y trung bình c a BS. Khi công su
ộ ụ ụ ể thu đượ ới độ ạ ủ ất
phát c a t t c u khi n, t ng công su c t i b thu BS
ủ ấ ả các máy di động được điề ể ổ ất thu đượ ạ ộ
trở ấ ủ ều máy di độ
thành công su t trung bình c a nhi ng.
1.1.4. Hệ thống GSM
a. Giới thiệu hệ thống GSM
H ng toàn c u GSM (Global System for Mobile
ệ thống thông tin di độ ầ
Communications) là mộ ệ ạng thông tin di độ ị ụ
t công ngh dùng cho m ng. D ch v GSM
28. 11
đượ ử ụ ởi hơn 2 tỷ ngườ ố
c s d ng b i trên 212 qu c gia và vùng lãnh th . Các m ng thông
ổ ạ
tin di độ ể
ng GSM cho phép có th roaming v n tho i di
ới nhau do đó những máy điệ ạ
độ ủ ạ
ng GSM c a các m ng GSM khác nhau có th s d c nhi
ở ể ử ụng đượ ều nơi trên thế
giớ ớ ất lượ ộ ọ ố ấ ị ụ ắ ả năng phủ
i. V i ch ng cu c g i t t, giá thành th p, d ch v tin nh n, kh sóng
r ng kh n khai thi t b t nhi u ngu n cung
ộ ắp nơi, khả năng triể ế ị ừ ề ồ ứng cho phép người
dùng có th s d n tho i c u h
ể ử ụng điệ ạ ả ọ khắp nơi trên thế giới… đã làm cho GSM trở
thành chu n ph bi n nh n tho ng.
ẩ ổ ế ất cho điệ ại di độ
Đượ ứ
c nghiên c u và chu n hóa t i CEPT (European Conference
ẩ ừ năm 1982 bở
of Pastal and Telecommunication Administrations), v i m
ớ ục tiêu cho phép thuê bao
lưu động kh p Châu Âu. M n tho ng s d ng công ngh c chính
ắ ạng điệ ại di độ ử ụ ệ GSM đượ
thứ ấ ị ụ đầ ở ở ần Lan. Vào năm 1993 đã có hơn 1
c cung c p d ch v u tiên b Radiolinja Ph
triệ ử ụ ạ ủ ấ ị ụ ố
u thuê bao s d ng m ng GSM c a 70 nhà cung c p d ch v trên 48 qu c gia. Ngày
nay, GSM đã trở ẩ ầ ớ ện đượ ẩ
thành chu n toàn c u v i giao di c chu n hóa, máy thu GSM ba
băng tầ ể lưu độ ầ ạng thông tin di độ ạt độ
n có th ng toàn c u. M ng GSM ho ng trên các
băng tầ ử ụng phương thức đa
n GSM 900MHz, DCS 1800MHz, PCS 1900 MHz. S d
truy c p TDMA/FDMA (8 thuê bao / 200 kHz).
ậ [17]
Đố ớ ạ ử ụng băng tần 900 MHz thì đườ ừ thuê bao di độ
i v i các m ng s d ng lên (t ng
đế ạ
n tr m truy n d n uplink) s d ng t n s trong d i 890 ng xu ng
ề ẫ ử ụ ầ ố ả –915 MHz và đườ ố
downlink s d
ử ụng t n s trong d i 935 n này thành 124
ầ ố ả –960 MHz. Và chia các băng tầ
kênh v r
ới độ ộng băng thông 25 MHz, mỗ ả ả
i kênh cách nhau 1 kho ng 200 kHz. Kho ng
cách song công (đườ ố
ng lên & xu ng cho 1 thuê bao) là 45 MHz.
Băng tầ ẩn GSM900 đã đượ ở ộ ằm đạt đượ ả
n chu c m r ng thành E-GSM, nh c d i
t n r -GSM dùng 880 ng lên và 925 ng
ầ ộng hơn. E –915 MHz cho đườ –960 MHz cho đườ
xuống. Như vậy, đã thêm được 50 kênh (đánh số 975 đế ới băng
n 1023 và 0) so v
GSM- u. E- d ng công ngh phân chia theo th i gian TDM
900 ban đầ GSM cũng sử ụ ệ ờ
(time division multiplexing), cho phép truy n 8 kênh tho i toàn t c hay 16 kênh tho
ề ạ ố ại
29. 12
bán t c trên 1 kênh vô tuy n. Có 8 khe th i gian g p l i g i là m t khung TDMA. Các
ố ế ờ ộ ạ ọ ộ
kênh bán t c s d ng các khung luân phiên trong cùng khe th i gian. T n d
ố ử ụ ờ ốc độ truyề ữ
liệ ả
u cho c 8 kênh là 270.833 kbit/s và chu k c a m t khung là 4.615 m. Công su
ỳ ủ ộ ất
phát c n tho c gi i h n t i v
ủa máy điệ ại đượ ớ ạ ối đa là 2 watt đố ới băng GSM 850/900 MHz
và t i v
ối đa là 1 watt đố ới băng GSM 1800/1900 MHz.
Có t t c b c cell site trong m ng
ấ ả ốn kích thướ ạ GSM đó là macro, micro, pico và
umbrella. Vùng ph sóng c a m i cell ph c nhi
ủ ủ ỗ ụ thuộ ều vào môi trường. Macro cell
đượ ắ ộ ặ ầ ại đượ ắ ở
c l p trên c t cao ho c trên các toà nhà cao t ng, micro cell l c l p các khu
thành th m ph sóng ch o ng vài ch c mét tr l i nó
ị, khu dân cư, pico cell thì tầ ủ ỉ kh ả ụ ở ạ
thường đượ ắp để ế
c l ti p sóng trong nhà. Umbrella l p b sung vào các vùng b che
ắ ổ ị
khu t hay các vùng tr ng gi a các cell. Bán kính ph sóng c a m t cell tu c vào
ấ ố ữ ủ ủ ộ ỳ thuộ
độ ủa anten, độ ợi anten thườ
cao c l ng thì nó có th t vài tr i vài ch c km.
ể ừ ăm mét tớ ụ
Trong th c t thì kh sóng xa nh t c a m t tr m GSM là 35 km (22 d m).
ự ế ả năng phủ ấ ủ ộ ạ ặ
M t s khu v c trong nhà mà các anten ngoài tr i không th ph sóng t
ộ ố ự ờ ề ủ ới như nhà ga,
sân bay, siêu th i ta s dùng các tr n ti p sóng t các anten
ị... thì ngườ ẽ ạm pico để chuyể ế ừ
ngoài tr i vào.
ờ
b. Giao di n vô tuy n
ệ ể
GSM là m n tho ng thi t k g m nhi u t n tho
ạng điệ ại di độ ế ế ồ ề ế bào do đó các máy điệ ại
di động k t n i v i m
ế ố ớ ạ ằ
ng b ng cách tìm ki m các cell g n nó nh t. Các m ng
ế ầ ấ ạng di độ
GSM ho n. H u h t thì ho ng
ạt động trên 4 băng tầ ầ ế ạt độ ở băng 900 Mhz và 1800 Mhz.
Vài nướ ở ỹ ử ụng băng 850 Mhz và 1900 Mhz do băng 900 Mhz và
c Châu M thì s d
1800 Mhz s d c.Và c c k hi m có m ng nào s d ng t n s
ở nơi này đã bị ử ụng trướ ự ỳ ế ạ ử ụ ầ ố
400 Mhz hay 450 Mhz ch Scandinavia s d ng d
ỉ có ở ử ụ o các băng tần khác đã bị ấ
c p
phát cho vi c khác. Các m ng s d
ệ ạ ử ụng băng tần 900 Mhz thì đườ ừ
ng lên (t thuê bao di
động đế ạ ề ẫ ử ụ ầ ố ả 915 MHz và đườ
n tr m truy n d n uplink) s d ng t n s trong d i 890- ng
xu ng downlink s d ng t n s trong d i 935 960 MHz. Và chia cá n này
ố ử ụ ầ ố ả c băng tầ
30. 13
thành 124 kênh với độ ộng băng thông 25 Mhz, mỗ ả
r i kênh cách nhau 1 kho ng 200
Khz. Khoảng cách song công (đườ ố Ở ộ ố
ng lên & xu ng cho 1 thuê bao) là 45MHz. m t s
nước, băng tầ ẩn GSM900 đượ ở ộ ằm đạt đượ ả ầ
n chu c m r ng thành E-GSM, nh c d i t n
r ng h -GSM dùng 880 ng lên và 925 ng
ộ ơn. E –915 MHz cho đườ –960 MHz cho đườ
xuống. Như vậy, đã thêm được 50 kênh (đánh số 975 đế ới băng
n 1023 và 0) so v
GSM- u. E-
900 ban đầ GSM cũng sử ụ ệ ờ
d ng công ngh phân chia theo th i gian TDM
(time division multiplexing), cho phép truy n 8 kênh tho i toàn t c hay 16 kênh tho
ề ạ ố ại
bán t c trên 1 kênh vô tuy n. Có 8 khe th i gian g p l i g i là m t khung TDMA. Các
ố ế ờ ộ ạ ọ ộ
kênh bán t c s d ng các khung luân phiên trong cùng khe th i gian. T n d
ố ử ụ ờ ốc độ truyề ữ
liệ ả
u cho c 8 kênh là 270.833 kbit/s và chu k c a m t khung là 4.615 m. Công su
ỳ ủ ộ ất
phát c n tho c gi i h n t i v
ủa máy điệ ại đượ ớ ạ ối đa là 2 watt đố ới băng GSM 850/900 Mhz
và t i v
ối đa là 1 watt đố ới băng GSM 1800/1900 Mhz.
c. C u trúc h ng toàn c u GSM
ấ ệ thống thông tin di độ ầ
H ng toàn c c chia làm 3 phân h . Bao g
ệ thống thông tin di độ ầu GSM đượ ệ ồm:
- Phân h n m NSS (Network Switching Subsystem).
ệ chuyể ạch –
- Phân h vô tuy n RSS (Radio SubSystem) = BSS + MS.
ệ ế –
- Phân h v n hành và b ng OMS (Operation and Maintenance Subsystem).
ệ ậ ảo dưỡ –
Trạm di động MS: Bao gồ ế ị di độ
m thi t b ng ME (Mobile Equipment) và Module
nh n d ng thuê bao (SIM các s nh
ậ ạ – Subscriber Indentity Module). SIM lưu giữ ố ận
d ng IMSI, TMSI, khóa nh n th c K
ạ ậ ự i khóa m t mã K
ậ c hi u nh n d nh v
, số ệ ậ ạng vùng đị ị
LAI (Location Area ID), danh sách các t n s lân c n.
ầ ố ậ
S c s d ng nh m nh
ố IMSI: International Mobile Subscriber Identity đượ ử ụ ằ ận
d ng MS b i h ng, ph c v báo hi u khi n.
ạ ở ệ thố ụ ụ ệu và điề ể
31. 14
Hình 1.1. C u trúc m ng GSM
ấ ạng thông tin di độ
S MSISDN: Mobile Station ISDN number là s danh b c nh n d ng b
ố ố ạ ,đượ ậ ạ ởi
thuê bao, ph c v quá trình thi t l p cu c g
ụ ụ ế ậ ộ ọi.
S nh n d ng thuê bao t m th i TMSI
ố ậ ạ ạ ờ
Hình 1.2. C u trúc s nh n d ng IMSI
ấ ố ậ ạ
– TMSI đượ ộ ghi đị ị ạ ấ
c b nh v t m trúc VLR c p phát cho MS.
– ậ ạ ấ ột MS trong vùng điề ể ủ
TMSI nh n d ng duy nh t m u khi n c a 1 VLR.
– ấ ối đa 32 bits.
TMSI có c u trúc t
32. 15
Phân h m g c BSS (Base Station Subsystem)
ệ trạ ố : Bao g m b
ồ ộ chuyển đổi
mã và ph i h p t (TRAU), b u khi n tr m g c BSC và nhi u tr m thu phát
ố ợ ốc độ ộ điề ể ạ ố ề ạ
g c k t n i v i NSS qua lu s 2Mbps.
ốc (BTS). BSS đượ ế ố ớ ồng PCM cơ ở
u khi n m t s m BTS x lý các b n tin báo hi u- i t o k t n i. -
BSC Điề ể ộ ố trạ ử ả ệ Khở ạ ế ố
Điề ể ể
u khi n chuy n giao : Intra & Inter BTS HO-K t n n các MSC, BTS và OMC,
ế ối đế
thự ệ ử ộ ọ ậ ảo dưỡ ấ ế ữ
c hi n x lý cu c g i, v n hành, b ng và cung c p các giao ti p gi a BSS và
MSC. Ch n c a BSS bao g m vi c qu n lý kênh vô tuy n và chuy n ti
ức năng cơ bả ủ ồ ệ ả ế ể ếp
các thông tin báo hi n MS ho c l
ệu đế ặc ngượ ại.
m thu phát g c BTS: Th c hi n các ch n, ánh x
Trạ ố ự ệ ức năng thu phát vô tuyế ạ
kênh logic vào kênh v t lý, mã hóa/gi i mã hóa, m
ậ ả ật mã hóa/gi i m
ả ật mã hóa, điều
chế ải điề ế ấ ể
/gi u ch . BTS cung c p các kênh vô tuy n cho vùng ph sóng c a nó. Vùng
ủ ủ
ph sóng c a BTS có th c thi t k ng ho c theo ki u sector. BTS ghép 4
ủ ủ ể đượ ế ế đẳng hướ ặ ể
kênh tho i 16 kbps (t phù h p v c dùng Air interface) vào
ạ ốc độ ợ ới kênh 13 kbps đượ ở
trong m t kênh 64 kbps trên kênh giao ti p BTS và BSC. BSC s nh tuy n cho kênh
ộ ế ẽ đị ế
64kbps đế ộ ể
n b chuy n mã xa (RXCDR) trong MSC. T
ở ở ại đây, kênh 64kbps được
chuyển thành 4 kênh 16kbps , sau đó một kênh 16kbps đượ ể
c chuy n thành 64kbps
A_law giao ti p RXCDR và chuy n MSC. BSS n i v i NSS thông qua lu ng
ở ế ển đế ố ớ ồ
PCM cơ sở ạ ệ ố ể
2 Mbps, M ng và h th ng chuy n mạch Network and Switching
Subsystem (ph n này g n gi ng v i m n tho i c i ta còn g
ầ ầ ố ớ ạng điệ ạ ố định). Đôi khi ngườ ọi
nó là m ng lõi (core network). Ph n m ng GPRS (GPRS care network) Ph n này là
ạ ầ ạ ầ
m t ph n l
ộ ầ ắp thêm để ấ ị ụ ậ ộ ố ầ ụ ụ
cung c p d ch v truy c p Internet. Và m t s ph n khác ph c v
việ ấ ị ụ ạng GSM như gọ ắn tin SMS..., Máy điệ
c cung c p các d ch v cho m i, hay nh n
tho i
ạ - Mobile Equipment Th SIM (Subscriber identity module).
ẻ
B u khi n tr m g c BSC th c hi n các ch u khi n m t s
ộ điể ể ạ ố ự ệ ức năng điề ể ộ ố trạm
BTS, x lý các b n tin báo hi u khi n, v n hành b
ử ả ệu, điề ể ậ ảo dưỡng đi/đế ở ạ
n BTS; kh i t o
33. 16
k t n u khi n chuy n giao Intra & Inter BTS HO, k t n n MSC, BTS và
ế ối, điề ể ể ế ối đế
OMC.
B i mã và ph i h p t TRAU (TRAU: Trancoding and Rate
ộ chuyển đổ ố ợ ốc độ
Adaption Unit còn g i XCDR = TransCoDeR). XCDR x lý vi c giao ti p các kênh
ọ ử ệ ế
64kbps m
ở ạ ố đị ớ
ng c nh v i kênh vocoder 13 kbps ở “Air” interface, XCDR là một
chức năng củ ể đặ ạ ặ ị trí đặ ộ
a BSS và có th t t i MSC, BSC ho c BTS. Tùy theo v t, b
chuyể ẽ tác độ ự ệ ệ ể ố
n mã s ng cách th c hi n vi c chuy n mã và s đườ ề
ng truy n 2Mbps yêu
c u vi c k t n i v i m
ầ ệ ế ối các BTS đến BSC và BSC đến MSC. (Đố ớ ạng Vinaphone,
XCDR được đặ ở
t MSC).
Hình 1.3 b n i mã và ph i h p t
. Sơ đồ ộ chuyể đổ ố ợ ốc độ
34. 17
Hình 1.4 v trí b i mã và ph i h p t
. Sơ đồ ị ộ chuyển đổ ố ợ ốc độ
: Bao g m t ng MSC (Mobile
Phân h chuy n m ch NSS (SSS)
ệ ể ạ ồ ổng đài di độ
Services Switching Center) , b nh v ng trú HLR (Home Location Register), b
ộ đị ị thườ ộ
đị ị ạ ậ ự
nh v t m trú VLR (Visitor Location Register) , Trung tâm nh n th c AC
(Authentication Center), , b ba thông s nh n th , kh i nh n d ng thi t b
ộ ố ậ ực “triple” ố ậ ạ ế ị
EIR. T ng MSC có ch lý cu c g u khi
ổng đài di độ ức năng: Xử ộ ọi (call procesing), điề ển
chuyể ản lý di độ ử
n giao (Handover control), qu ng (mobility management), x lý tính
cước (billing), tương tác mạ SC. HLR là cơ sở
ng (interworking function): GatewayM
d u tham chi lâu dài các thông tin v thuê bao, g m các s n d ng:
ữ liệ ếu lưu giữ ề ồ ố nhậ ạ
IMSI, MSISDN, các thông tin v thuê bao, danh sách d ch v n ch s
ề ị ụ MS được/hạ ế ử
d ng, s hi c v d
ụ ố ệu VLR đang phụ ụ MS. VLR là cơ sở ữ liệu trung gian lưu giữ ạ
t m
thờ ề ụ ụ MSC/VLR đượ ế ừ cơ sở ữ
ithông tin v thuê bao trong vùng ph c v c tham chi u t d
liệ ồ ố ậ ạ
u HLR g m các s nh n d ng: IMSI, MSISDN,TMSI; s hi u nh n d
ố ệ ậ ạng vùng định
v c v MS; danh sách d ch v n ch s d ng Tr ng thái c a MS
ị đang phụ ụ ị ụ MS được/hạ ế ử ụ ạ ủ
(bậ ỗ : idle). AuC (AC) là cơ sở ữ ệu lưu giữ
n: busy; r i d li mã khóa cá nhân Ki c a các
ủ
thuê bao và t o ra b ba tham s nh n th
ạ ộ ố ậ ực „triple: RAND, Kc,SRES‟ khi HLR yêu cầu
để ế ậ ực thuê bao”. EIR là cơ sở ữ ệ ề ợ
ti n hành quá trình nh n th d li u thông tin v tính h p
l c a thi t b ME qua s IMEI. M t thi t b s có s IMEI thu c 1 trong 3 danh sách:
ệ ủ ế ị ố ộ ế ị ẽ ố ộ
35. 18
danh sách tr ng (white list) - -> stolen ME, danh
ắ > valid ME, danh sách đen (black list)
sách xám (gray list) -> ME is fauly or do not meet curent GSM specifications.
Phân h v n hành và b ng OMS
ệ ậ ảo dƣỡ : Các thành ph n c a phân h NSS và
ầ ủ ệ
BSS (BSC, BTS,TRAU) được điề ảo dưỡ ậ
u hành, theo dõi và b ng t p trung thông qua
phân h OMS. OMS có th bao g m 1 ho c nhi u trung tâm v n hành b ng OMC
ệ ể ồ ặ ề ậ ảo dưỡ
( Operation & Maintenance Center). OMS được phân chia thành OMC-S (switching)
có chức năng quả ệ ức năng quả ệ
n lý phân h BSS , OMC-R (Radio) có ch n lý phân h
BSS. OMC th c hi n các ch n lý c nh báo (Event/alarm manegament),
ự ệ ức năng Quả ả
quán lý l i (Fault manegament), qu n lý ch ng (performance manegament), qu
ỗ ả ất lượ ản
lý c u hình (configuration manegament), qu n lý b o m t (sercurity manegament).
ấ ả ả ậ
1.2. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
1.2 .
.1 Thế hệ đầu tiên của công nghệ điện thoại di động (1G)
Thế ệ đầ ủ ệ điệ ại di độ ử ụ
h u tiên c a công ngh n tho ng 1G s d ng công nghệ tương tự ,
phương thức đa truy nhậ ầ ố FDMA và điề ế ầ ố FM để
p phân chia theo t n s u ch t n s
truyề ạ
n kênh tho i trên sóng vô tuy n tho ng. V i FDMA,
ến đến thuê bao điệ ại di độ ớ
người dùng đượ ấ ộ ậ ợ ậ ự g lĩnh vự ầ
c c p phát m t kênh trong t p h p có tr t t các kênh tron c t n
s ng h p n u s thuê bao nhi t tr i so v i các kênh t n s có th , thì
ố. Trong trườ ợ ế ố ều vượ ộ ớ ầ ố ể
m t s i b n l c truy c p.. Các h n hình bao g m:
ộ ố ngườ ị chặ ại không đượ ậ ệ thống điể ồ
AMPS, TACS và NMT. H n hình là h
ệ thống FDMA điể ệ thống điệ ại di độ
n tho ng tiên
tiến AMPS v c c c su t th
ới các đặc điểm như mỗi MS đượ ấp phát đôi kênh liên lạ ố ời
gian thông tuy n; nhi u giao thoa do t n s các kênh lân c ; tr m thu
ế ễ ầ ố ận nhau là đáng kể ạ
phát g c BTS ph i có b thu phát riêng làm vi c v i m i MS trong cell.
ố ả ộ ệ ớ ỗ
H ng thô ng th h u tiên cung c p d ch v
ệ thố ng tin di độ ế ệ đầ ấ ị ụ đơn thuầ ạ ớ
n là tho i. V i
chất lượng th p và b o m t kém và có nhi u h n ch t n s r t h n ch
ấ ả ậ ề ạ ế như phân bổ ầ ố ấ ạ ế,
dung lượ ỏ ế ồ ị ễ ảy ra khi máy di độ ể ị
ng nh , ti ng n khó ch u và nhi u x ng chuy n d ch trong
36. 19
môi trườ đa đườ
ng fading ng; không cho phép giảm đáng kể ủ ế ị
giá thành c a thi t b di
động và cơ sở ạ ầng, không đả ả ậ ủ ộ ọi; không tương thích
h t m b o tính bí m t c a các cu c g
giữ ệ ống khác nhau, đặ ệ
a các h th c bi t ở ể ử ụ
châu Âu, làm cho thuê bao không th s d ng
được máy di độ ủ ở các nướ ất lượ ấ ủ ẹ
ng c a mình c khác; Ch ng th p và vùng ph sóng h p.
APMS (Advanced Mobile Phone Service) d ch v n tho ng tiên ti n.
ị ụ điệ ại di độ ế
Công ngh n tho c s d ng B c & Nam M & kh
ệ điệ ại di động analoge đã từng đượ ử ụ ở ắ ỹ ắp
35 nướ ậ ả ầ ố ử ụ ệ FDMA. Đây là
c khác. V n hành trong d i t n s 800MHz s d ng công ngh
hệ thống điệ ại di độ ổ – ỳ đề
n tho ng t ong do AT&T và Motorola Hoa K xuấ ử ụ
t s d ng
vào năm 1982. Vì nguồ ầ ố ớ ạ ầ ử ụ ệ ả ầ
n t n s là có gi i h n, nên yêu c u s d ng hi u qu là c n
thiết; do đó vùng phụ ụ ộng đượ ỏ ị ụ ấ ử
c v r c phân chia thành các ô nh và d ch v cung c p s
d ng m t t n s nh nh v i m t công su t nh cho phép các BS cách xa m
ụ ộ ầ ố ất đị ớ ộ ấ ỏ để ở ột
kho ng cách nh nh có th tái s d ng cùng m t t n s ng th i. Sau
ả ất đị ể ử ụ ộ ầ ố đó một cách đồ ờ
đó, ngườ ấ ộ ục giác để đặc trưng cho vùng phụ ụ tương ứng và để đơn
i ta l y m t hình l c v
giả ệ ế ế ế ề ạng điệ ại di độ
n hóa vi c thi t k và tính toán lý thuy t v m n tho ng.
- c tri n khai .
TACS: Total Communication System, đượ ể ở Anh vào năm 1985
- c tri n khai t i B c M
AMPS: Advaced Mobile Phone System đượ ể ạ ắ ỹ vào năm 1978 sử
d g t n 800 MHz.
ụng băn ầ
1.2.2 Thế hệ thứ hai của công nghệ điện thoại di động (2G)
a. Th h hai c a công ngh n tho ng
ế ệ thứ ủ ệ điệ ại di độ
h hai c a công ngh n tho ng analog 2G; là h ng di
Thế ệ thứ ủ ệ điệ ại di độ ệ thố
độ ố ế bào. Dung lượng kênh tăng, chất lượ
ng s t ng d v c c i thi n so v i công
ịch ụ đượ ả ệ ớ
ngh n tho ng th h u tiên, và có h các d ch v s u. S
ệ điệ ại di độ ế ệ đầ ỗ trợ ị ụ ố liệ ử ụ
d ng
chuyể ạch kênh và các phương thứ ập TDMA và CDMA băng hẹ
n m c truy c p
(NarrowBand).
37. 20
Các hệ thống điển hình: GSM, CDMA -95 and D-AMPS, IS-136.
IS
-GSM (Global System for Mobile Phone) TDMA tri n khai t i Châu Âu.
– ể ạ
-D-AMPS (IS-136 Digital Advanced Mobile Phone System) TDMA tri n khai t
– – ể ại
M .
ỹ
- -95 (CDMA one) - CDMA. Tri n khai t i M và Hàn Qu
IS ể ạ ỹ ốc.
- PDC (Personal Digital Cellular) TDMA, Tri n khai t t B n.
– ể ạiNhậ ả
- CDMA: CDMA là m t chu n t bào s dùng các k t ph d i r n tín
ộ ẩ ế ố ỹ thuậ ổ ả ộng để truyề
hi u, khác v i k
ệ ớ ỹ thuật kênh băng hẹ ệ ống tương tự thông thườ
p, dùng trong các h th ng.
Nó k t h p c âm thanh s và d u s vào trong m t m ng truy n thông vô tuy
ế ợ ả ố ữ liệ ố ộ ạ ề ến
duy nh t và có th cung c p cho khách hàng các d ch v âm thanh s i (voice
ấ ể ấ ị ụ ố, thư thoạ
mail), nh n di n s g n (caller ID), và truy n tin b c TIA
ậ ệ ố ọi đế ề ằng văn bản. CDMA đượ
(Telecommunication Industry Association) công nhận như là kỹ ậ ố đa truy ộ
thu t s b i
cho điệ ại di động vào năm 1993. Có mộ ố ế ể ủa CDMA như là see W
n tho t s bi n th c -
CDMA, B-CDMA, TD-SCDMA.
- 2G GSM: GSM850,GSM900,DCS1800,PCS1900
- 2G CDMA: 800/1900
b. (2.5G)
Sự nâng cấp của GSM
Sự nâng c p c c xem là th h n tho ng 2.5G bao g m các
ấ ủa GSM đượ ế ệ điệ ại di độ ồ
công nghệ như là GPRS (General Packet Radio Service) đượ ẩn hóa như mộ ầ
c chu t ph n
c i th hai (2G). S d c chuy n m c t
ủa GSM đờ ứ ử ụng phương thứ ể ạch gói, thông tin đượ ải
đi dướ ạ ữ ự tìm đườ ắ ất đến đị ỉ ầ
i d ng các gói tin . Nh ng gói tin này t ng ng n nh a ch c n
đến. Do đó các dị ụ ố ệu đượ ả ốc độ bit data cao hơn và hỗ ợ ế ố
ch v s li c c i tiên, t tr k t n i
internet. Trên lý thuy truy th
ế ốc độ
t, t ề ớ ệ
n tin dùng GPRS lên t i 115Kbit/s. Các h ống
điể ồ
n hình g m có:
38. 21
- GPRS (General Packet Radio Services): Nâng c p t m ng GSM nh m h
ấ ừ ạ ằ ỗ trợ chuyển
m ch gói (172 kbps).
ạ
- EDGE ( ): H t
Enhance Data rate for GSM Evolution ỗ trợ ốc độ bit cao hơn GPRS trên
n n GSM (384 kbps).
ề
1.2 .
.3 Thế hệ thứ ba của công nghệ điện thoại di động (3G)
Thế ệ ứ ủ
h th 3 c a công ngh c phát tri n.
ệ di động đượ ển theo 2 hương tiêu chuẩ
W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) : M c phát
ạng UTMS đượ
triên t h ng GSM , GPRS; là s nâng c p c a các h ng th
ừ ệ thố ự ấ ủ ệ thống thông tin di độ ế
h 2 s d ng công ngh -136.
ệ ử ụ ệ TDMA như: GSM, IS
CDMA 2000 1xEVDO: Phát tri n t h ng CDMA IS 95; là s nâng c p c a h
ể ừ ệ thố ự ấ ủ ệ
thống thông tin di độ ế ệ ử ụ
ng th h 2 s d ng công ngh CDMA: IS-95.
ệ
Các h u s d ng công ngh u này cho phép th c hi n tiêu
ệ thống này đề ử ụ ệ CDMA, điề ự ệ
chuẩ ế ớ ệ ế ủ ệ ống thông tin di độ
n toàn th gi i cho giao di n vô tuy n c a h th ng th h 3.
ế ệ
Hệ thống thông tin di động chuy n t
ể ừ thế ệ ế ệ ột giai đoạ
h 2 sang th h 3 qua m n
trung gian là th h 2,5G s d ng công ngh
ế ệ ử ụ ệ TDMA trong đó kế ợ ề ặ
t h p nhi u khe ho c
nhi u t n s ho c s d ng công ngh ng lên ph t n c a th
ề ầ ố ặ ử ụ ệ CDMA trong đó có thể chồ ổ ầ ủ ế
h hai n u không s d ng ph t n m i, bao g m các m d ng
ệ ế ử ụ ổ ầ ớ ồ ạng đã được đưa vào sử ụ
như: GPRS, EDGE và CDMA2000 Ở ế ệ ứ ệ ố
-1x. th h th 3 này các h th ng thông tin di
độ ế ậ ộ ẩ ấ ả năng phụ ụ ở ố
ng có xu th hoà nh p thành m t tiêu chu n duy nh t và có kh c v t c
độ bit lên đến 2 Mbit/s. Để ệ ớ ệ ống thông tin di động băng hẹ ệ
phân bi t v i các h th p hi n
nay, các h ng th h 3 g i là các h
ệ thống thông tin di độ ế ệ ọ ệ thống thông tin di động băng
r ng.
ộ
C i ti n n i b t nh t c a m ng 3G so v i m
ả ế ổ ậ ấ ủ ạ ớ ạ ả năng cung ứ ề
ng 2G là kh ng truy n
thông gói t cao nh m tri n khai các d ch v n.
ốc độ ằ ể ị ụ truyền thông đa phương tiệ
39. 22
3G CDMA: W- c tri n khai ph bi n nh t, s d n 2100 MHz
CDMA đượ ể ổ ế ấ ử ụng các băng tầ
, mộ ố ố ử ụng băng tầ
t s qu c gia s d n 850 MHz , 900Mhz , 1900 MHz
- 3G UMTS, HSPA, HSPA+ : B1(2100),B2(1900),B4(AWS),B5(850), B8(900)
- 3G TD-SCDMA: 850/900/1900/2100MHz
Thông tin di độ ế ệ ứ ựng trên cơ sở 2000 được đưa vào phụ
ng th h th 3 xây d IMT- c
v t a IMT- u kh
ụ ừ năm 2001. Mục đích củ 2000 là đưa ra nhiề ả năng mới nhưng cũng
đồ ờ ảo đả ự ể ụ ủa thông tin di độ
ng th i b m s phát tri n liên t c c ng th h 2. H ng thông
ế ệ ệ thố
tin di độ ế ệ ứ 3 có các đặc điểm như sau:
ng th h th
- T c a th h i v i vùng ph sóng r ng; 2
ốc độ ủ ế ệ thứ ba được xác định, 384 Kb/s đố ớ ủ ộ
Mb/s đố ớ ủ sóng đị phương.
i v i vùng ph a
- S d ng d i t nh qu c t ng lên : 1885- ng
ử ụ ả ần quy đị ố ế 2GHz cho hướ 2025 MHz; hướ
xu ng : 2110-2200 MHz.
ố
- Là h ng toàn c u cho các lo i hình thông tin vô tuy n: Tích
ệ thống thông tin di độ ầ ạ ế
h p các m
ợ ạ ữ ế
ng thông tin h u tuy n và vô tuy i m
ến. Tương tác vớ ọ ạ ị ụ ễ
i lo i d ch v vi n
thông.
- S d ng khai thác khác nhau: trong công s ng, trên xe,
ử ụng các môi trườ ở, ngoài đườ
vệ tinh.
- H nhi u d ch v
ỗ trợ ề ị ụ như: Môi trườ ả
ng thông tin nhà o (VHE: Virtual Home
Environment) trên cơ sở ạng thông minh, di độ ể ạ ầ
m ng cá nhân và chuy n m ng toàn c u.
Đả ả ể ạ ố ế. Đả ả ị ụ đa phương tiện đồ ờ
m b o chuy n m ng qu c t m b o các d ch v ng th i cho
tho li
ạ ố
i, s ệ ể ạ
u chuy n m ch kênh và s u chuy n m ch theo gói.
ố liệ ể ạ
H ng th h 3 sang th h n trung gian là th h
ệ thống thông tin di độ ế ệ ế ệ 4 qua giai đoạ ế ệ
3,5 có tên là m ng truy nh ng xu ng t cao HSDPA.
ạ ập gói đườ ố ốc độ
40. 23
1.2 .
.4 Thế hệ thứ tư của công nghệ điện thoại di động (4G)
Thế ệ ứ ủ
h th 4 c a công ngh n 4G: Là công ngh i s d ng
ệ điệ ệ cho phép ngườ ử ụ
truy li li
ề ậ ữ
n nh n d ệ ốc độ ốc độ ậ ữ
u t cao, t nh n d ệu lên đế ể
n 100 Mbps khi di chuy n,
1 Gbps khi đứ ế ệ ỹ ậ ề ả ậ ầ ố
ng yên. Th h 4 dùng k thu t truy n t i truy c p phân chia theo t n s
tr thu
ự ỹ
c giao OFDM, là k ậ ề ệu đượ ởi đi cùng một lúc nhưng trên nhữ
t nhi u tín hi c g ng
t n s khác nhau. Các công ngh
ầ ố ệ được xem như 4G như LTE, LTE Advance,
WiMAX. 3GPP LTE được xem như là tiền 4G, nhưng phiên bản đầ ủ
u tiên c a LTE
chưa đủ các tính năng theo yêu cầ ủ ốc độ ế
u c a IMT Advanced. LTE có t lý thuy t lên
đế ở đườ
n 100Mbps ng xu ng và 50Mbps i v
ố ở đường lên đố ới băng thông 20MHz. Ở
Nhậ ả
t B n, nhà cung c p m ng khái ni
ấ ạng NTT DoCoMo định nghĩa 4G bằ ệm đa
phương tiện di độ ớ ả năng kế ố ọ ọi nơi, khả
ng (Modbile Multimedia) v i kh t n i m i lúc , m
năng di độ ầ ị ụ đặ ừ
ng toàn c u và d ch v c thù cho t ng khách hàng. NTT DoMoCo xem 4G
như là mộ ở ộ ủ ạng thông tin di độ ế ới quan điể ẽ
t m r ng c a m ng t bào 3G. V m này 4G s
chính là m ng 3G LTE, UMB hay WiMAX 802.16m.
ạ Ở Châu Âu, 4G được xem như là
khả năng đả ả
m b o cung c p d ch v liên t c, không b
ấ ị ụ ụ ị ngắ ớ ả năng kế ố
t quãng v i kh t n i
v i nhi u lo i hình m ng truy c p vô tuy n khác nhau và kh
ớ ề ạ ạ ậ ế ả năng lự ọ ạ
a ch n m ng vô
tuy truy
ế ợp để
n thích h ề ả ị ụ đến ngườ ộ ối ưu nhấ ệ
n t i d ch v i dùng m t cách t t. Hi n nay,
trên th n khai các d ch v m
ế giới đã triể ị ụ ạng LTE và LTE Advance, được xem như
m ng th h công ngh 4G. M ng LTE Advance m
ạ ế ệ ệ ạ ở ộ ố nướ ố ậ
t s c Anh, Hàn Qu c, Nh t
B n t nhanh g i m
ản đã đạt đế ốc độ ấp đôi so vớ ạng LTE. LTE Advanced là ng viên cho
ứ
chuẩn IMT-Advanced, m c tiêu c c yêu c u c a ITU.
ụ ủa nó là hướng đến đáp ứng đượ ầ ủ
LTE Advanced có kh i thi t b và chia s n v i LTE phiên
ả năng tương thích vớ ế ị ẻ băng tầ ớ
b ng WiMAX (IEEE 802. 16e-2005) là chu n truy c ng không
ản đầu tiên.Di độ ẩ ập di độ
dây băng rộng (MWBA) cũng đượ ốc độ bít đỉnh đườ ố
c xem là 4G, t ng xu ng là 128
Mbps và 56 Mbps cho đườ ố ới độ ộng băng thông hơn 20 MHz. UMB (Ultra
ng xu ng v r
Mobile Broadband) : UMB đượ ổ ứ
c các t ch c vi n thông c a Nh t B n, Trung Qu c,
ễ ủ ậ ả ố
B c M và Hàn Qu c cùng v - Lucent, Apple, Motorola, NEC
ắ ỹ ố ới các hãng như Alcatel
41. 24
và Verizon Wireless phát tri n t n n t ng CDMA. UMB có th ho ng
ể ừ ề ả ể ạt độ ở băng tần
có độ ộ ừ 1,25 MHz đế ệ ở ề ả ầ ố ớ ốc độ ề
r ng t n 20 MHz và làm vi c nhi u d i t n s , v i t truy n
d u lên t i 288 Mbps cho lu ng xu ng và 75 Mbps cho lu ng lên v r
ữ liệ ớ ồ ố ồ ới độ ộng băng
t n s d u trong n l c phát tri n UMB, m
ầ ử ụng là 20 MHz. Qualcomm là hãng đi đầ ỗ ự ể ặc
dù hãng này cũng đồng th i phát tri n c công ngh LTE.
ờ ể ả ệ
Các m n c a h ng th 4:
ục tiêu hướng đế ủ ệ thống thông tin di độ ế thệ thứ
- t gi n 20 MHz, có th
Băng thông linh hoạ ữa 5 MHz đế ể n 40 MHz.
lên đế
- T nh b i ITU là 100 Mbps khi di chuy n t
ốc độ được quy đị ở ể ốc độ cao và 1 Gbps đối
v ng yên so v i tr
ới thuê bao đứ ớ ạm.
- T d u ít nh t là 100 Mbps gi a b t k m nào trên th
ốc độ ữ liệ ấ ữ ấ ỳ hai điể ế giới.
- u su t ph ng truy n là 15bit/s/Hz ng xu ng và 6.75 bit/s/Hz ng
Hiệ ấ ổ đườ ề ở đườ ố ở đườ
lên (có nghĩa là 1000 Mbps ở đườ ố ể ỏ hơn băng thông 67 MHz).
ng xu ng và có th nh
- u su t s d ng ph h n 3 bit/s/Hz/cell ng xu ng và 2.25
Hiệ ấ ử ụ ổ ệ thống lên đế ở đườ ố
bit/s/Hz/cell cho vi c s d ng trong nhà.
ệ ử ụ
- y n giao li n (Smooth handoff) qua các m ng h n h p.
Chu ể ề ạ ỗ ợ
- K t n i li n và chuy n giao toàn c ng.
ế ố ề ể ầu qua đa mạ
- ng cao cho các d ch v i gian th c, t
Chất lượ ị ụ đa phương tiện như âm thanh thờ ự ốc độ
dữ liệu cao, video HDTV, TV di động…
- i các chu n kh n t
Tương thích vớ ẩ ông dây đang tồ ại.
- T t c là IP, m ng chuy n m ch gói không còn chuy n m ch kênh n
ấ ả ạ ể ạ ể ạ ữa.
42. 25
1.2 .
.5 Thế hệ thứ năm của công nghệ điện thoại di động (5G) [16]
Đầu năm 2014, Ericsson công bố đã đạt đượ ốc độ
c t 5Gpbs. Các công ty NTT
DOCOMO, SK Telecom đã chứng n s trình di n c a Ericsson t i phòng nghiên
kiế ự ễ ủ ạ
c u c a Ericsson t i Kista, Th c Ericsson phát tri n 5G bao g m công
ứ ủ ạ ụy Điển. Các bướ ể ồ
nghệ ăng-ten m i v i b ng t n r n s
ớ ớ ằ ầ ộng hơn, tầ ố cao hơn và giả ả ờ
m kho ng th i gian
truy th
ề ẫ ệ
n d n (transmission time intervals). H ống tr c thi t k
ạm phát sóng đượ ế ế riêng
cho th nghi m 5G. Small cells, t n s m i (bao g m 15 GHz) và h ng truy n d
ử ệ ầ ố ớ ồ ệ thố ề ẫn
t cao, truy n d n backhaul công su t cao. Hi n chính th c cho 5G,
ốc độ ề ẫ ấ ện chưa có chuẩ ứ
nhưng 5G đã đạ ột bướ ến vượ ậ ừ ầ ệ ở ộ ế ố
t m c ti t b c t t m nhìn công ngh tr thành m t y u t
quan tr ng trong chi c phát tri n m i và kinh doanh c a các nhà khai thác
ọ ến lượ ể ạng lướ ủ
viễ ớ ốc độ nhanh hơn, giảm độ ễ ệ ấ ạt động cao hơn ở
n thông. V i t tr và hi u su t ho các
khu v c m n nh ng tr i nghi tiên ti i dùng,
ự ật độ cao, 5G mang đế ữ ả ệm ến hơn cho ngườ
đồ ời thúc đẩ ự ể ứ ụ
ng th y s phát tri n các ng d ng M2M ph c v i tiêu dùng. Công
ụ ụ ngườ
ngh 5G s không ch n là cung c p kh n d u tuy t v
ệ ẽ ỉ đơn giả ấ ả năng truyề ữ liệ ệ ời đến
ngườ ệ ề ữ ệu siêu nhanh cũ ẽ ỗ ợ ố
i dùng smartphone và tablet. Vi c truy n d li ng s h tr t t cho
các thi t b khác tham gia vào th i k t n l
ế ị ế giớ ế ối như TV, tủ ạnh, đèn giao thông, ô tô
thông minh và các thi t b theo dõi s c kh e.. D n t i tri n khai
ế ị ứ ỏ ự kiế ới năm 2020, 5G mớ ể
thương mạ ạ ạng di độ ự đoán tới năm 2019, tỷ ệ ở ắ
i t i các m ng. D l thuê bao 4G LTE B c
M s m t s là m t trong nh ng khu v u tiên ng d ng
ỹ ẽ chiế ới 85% và đây có thể ẽ ộ ữ ực đầ ứ ụ
5G. Nh t B n và Hàn Qu c d là nh ng qu c gia s m tri n khai 5G. Theo
ậ ả ố ự kiến cũng sẽ ữ ố ớ ể
các báo cáo th o lu n c a các nhà m
ả ậ ủ ạ ập đoàn sả ấ ế ị ễ
ng và các t n xu t thi t b vi n thông
m ng th h 5 s
ạng di độ ế ệ thứ ẽ có các đặc điêm sau:
- S d c sóng millimet (t n s 90 GHz) cho vi c truy n sóng.
ử ụng bướ ầ ố ệ ề
- T nhanh, gi và hi u su t ho các khu v c m
ốc độ ảm độ trễ ệ ấ ạt động cao hơn ở ự ật độ cao.
- S ng thi t b c hi n k
ố lượ ế ị thự ệ ế ối đồ ờ ệ ả ổ (lượ ữ ệ
t n ng th i cao, hi u qu ph ng d li u trên
đơn vị ệ ụ điện năng thấp hơn, phủ
di n tích), tiêu th sóng tốt hơn, tốc độ bit cao hơn
43. 26
trong ph n l n vùng ph ng các thi t b c h
ầ ớ ủ sóng, độ trễ thấp hơn, số lượ ế ị đượ ỗ trợ cao,
chi phí tri h t ng th linh ho t, kh i r ng m
ển khai cơ sở ạ ầ ấp hơn, độ ạ ả ăng mở ộ ạng, và độ
tin c i h ng 4G.
ậy cao hơn so vớ ệ thố
- Các ô t bào nh c g
ế ỏ (đượ ọi là 5G Green Dense Small Cells) ho ng trong m ng
ạt độ ạ
lướ ật độ ộ ắ ỗi điể ền sóng đượ
i m dày và r ng kh p (Massive Dense Network) . M m truy c
trang b m t s ng l ng th i ph c v nhi i s d ng. Các gói tin
ị ộ ố lượ ớn antenna đồ ờ ụ ụ ều ngườ ử ụ
có th c truy n t i các thi t b u cu i trên cùng m
ể đượ ề ớ ế ị đầ ố ộ ầ ố ộ ờ
t t n s , vào cùng m t th i
điểm.
- i quy c v qu ng, giao di n i v m truy n d n b ph
Giả ết đượ ấn đề ản lý di độ ệ đố ới các điể ề ẫ ị ủ
sóng ch ng chéo, bao g m c c phân b linh ho
ồ ồ ả việ ổ ạt tài nguyên cho hướ ố
ng xu ng và
hướ ỗ ế ấ ọ ề ự ế ữ
ng lên trong m i t bào, cung c p tùy ch n truy n tr c ti p gi a 2 thi t b ng,
ế ị di độ
và có bi n pháp tiên ti n xóa ng c a nhi u sóng.
ệ ế ảnh hưở ủ ễ
- Khả năng hỗ ợ ộ ố
tr m t s lượ ớ ế ị ả năng kế ố
ng l n các thi t b có kh t n i, ví dụ như việc
tham gia vào điề ể
u khi n giao thông công vi i ki m b
– ệc đòi hỏ ểm soát độ trễ và đả ảo
đáng tin cậy.
- 5G là m ng ph bi n c a m i k t n i internet và m ng c m bi n không i s
ạ ổ ế ủ ọ ế ố ạ ả ế dây: Ngườ ử
d ng có th ng th i k t n i m ng không dây và liên t c di chuy n. Các m ng không
ụ ế đồ ờ ế ố ạ ụ ể ạ
dây là b t k , có th là 2.5G, 3G, 4G ho c Wi-Fi, WPAN ho c b t k m t công ngh
ấ ỳ ể ặ ặ ấ ỳ ộ ệ
không dây tương lai nào. Có thể ự ệ ều đườ ề ữ ệu đồ
th c hi n nhi ng truy n d li ng thời.
- V n m ng Mult-hop : V quan tr ng trong h ng tiên ti
ấn đề liên quan đế ạ ấn đề ọ ệ thố ến
hơn 4G là khiế ốc độ bit cao hơn trong phầ ớn hơn củ ế bào, đặ ệ
n cho t n l a các t c bi t khi
ngườ ử ụ ở ị ớ ạn cơ sở ứ ệ ạ ấn đề
i s d ng v trí gi i h . Trong quá trình nghiên c u hi n t i , v này
đượ ả ế ằ ặ ế ợ ể ếp, như việ ử ụ ỗ
c gi i quy t b ng cách l p ô t bào và h p tác chuy n ti c s d ng m i
thiế ị ế ố
t b k t n i trong t bào vào vi c chuy n ti p thông tin d u.
ế ệ ể ế ữ liệ
44. 27
- n lý và chia s tài nguyên vô tuy n m ng. B ng cách s d ng hi
Quả ẻ ế ột cách năng độ ằ ử ụ ệu
qu ph n m tìm ki m các d i t n không s d ng trong không gian qu n lý.
ả ầ ềm ế ả ầ ử ụ ả
- Có th bao g m các m ng Adhoc linh ho t (Dynamic Adhoc Wireless Network -
ể ồ ạ ạ
DAWN), các m ng v n gi ng v i m ng (Mobile adhoc network -
ạ ề cơ bả ố ớ ạng Adhoc di độ
MANET), m ng m i không dây (Wireless mesh network - WMN) h c m
ạ ắt lướ ặ ạng lưới
không dây, k t h p v
ế ợ ới antenna thông minh và có phương pháp điề ế ạ
u ch linh ho t.
- c c a ch
Việ ấp phát đị ỉ IP theo Ipv6 đượ ự ệ ự ị ạ ế ố
c th c hi n d a trên v trí và m ng k t n i.
- H các thi t b ng h thông mình.
ỗ trợ ế ị wearable như đồ ồ
- 5G có m t tiêu chu n toàn c u th ng nh
ộ ẩ ầ ố ất.
- Sự phát tri n c a công ngh -Fi (k t h p gi a K t và Wireless) s thay th s
ể ủ ệ Li ế ợ ữ ỹ thuậ ẽ ế ự
phát sóng radio b ng vi c s d ng có Diode ánh sáng.
ằ ệ ử ụ
- H các ng d và toàn di ng 4G.
ỗ trợ ứ ụng Multimedia đầy đủ ện hơn mạ
1.3. GIỚI THIỆU VỀ LTE
LTE (vi t t t c a c m t Long Term Evolution), công ngh
ế ắ ủ ụ ừ ệ này được coi như
công ngh ng th h c ch t LTE m i ch
ệ di độ ế ệ thứ 4 (4G, nhưng thự ấ ớ ỉ được coi như 3,9G).
4G LTE là m t chu n cho truy n thông không dây t d
ộ ẩ ề ốc độ ữ liệu cao dành cho điện
tho ng và các thi t b u cu i d u. Nó d a trên các công ngh m
ại di độ ế ị đầ ố ữ liệ ự ệ ạng
GSM/EDGE và UMTS/HSPA, LTE nh s d ng các k u ch m i và m t lo
ờ ử ụ ỹ thuật điề ế ớ ộ ạt
các gi i pháp công ngh p l ch ph c kênh và thích nghi t d u,
ả ệ khác như lậ ị ụ thuộ ốc độ ữ liệ
k ng và t d u. Các tiêu chu n c
ỹ thuật đa anten để tăng dung lượ ốc độ ữ liệ ẩ ủa LTE được
t c 3GPP (D i tác th h nh trong m t lo
ổ chứ ự án đố ế ệ thứ 3) ban hành và được quy đị ộ ạt
các ch tiêu k t c a Phiên b n 8 (Release 8), v i nh ng c i ti n nh c mô t
ỉ ỹ thuậ ủ ả ớ ữ ả ế ỏ đượ ả
trong Phiên b n 9.
ả
45. 28
H c ti p theo c ng t i c a h ng m ng không
ệ thống 3GPP LTE, là bướ ế ần hướ ớ ủ ệ thố ạ
dây 3G d a trên công ngh ng GSM/UMTS, và là m t trong nh ng công ngh
ự ệ di độ ộ ữ ệ
tiềm năng nhấ ề
t cho truy n thông 4G. Liên minh Vi n thông Qu c t nh
ễ ố ế (ITU) đã đị
nghĩa truyền thông di động th h 4 là IMT Advanced và chia thành hai h ng
ế ệ thứ ệ thố
dùng cho di độ ốc độ cao và di độ ốc độ ấ ệ ố
ng t ng t th p. 3GPP LTE là h th ng dùng cho di
độ ốc độ cao. Ngoài ra, đây còn là công nghệ ệ ố
ng t h th ng tích h u tiên trên th
ợp đầ ế
giới ứ ụ
ng d ng c n 3GPP LTE và các chu n d ch v ng d
ả chuẩ ẩ ị ụ ứ ụng khác, do đó người
s d ng có th d dàng th c hi n cu c g i ho c truy n d u gi a các m ng LTE và
ử ụ ể ễ ự ệ ộ ọ ặ ề ữ liệ ữ ạ
các m ng GSM/GPRS ho c UMTS d a trên WCDMA. Ki n trúc m ng m c thi
ạ ặ ự ế ạ ới đượ ết
k v i m c tiêu cung c ng chuy n m ch gói v i d ch v t
ế ớ ụ ấp lưu lượ ể ạ ớ ị ụ chất lượng, độ trễ ối
thi th
ể ệ
u. H ố ử ụng băng thông linh hoạ ờ vào mô hình đa truy cậ
ng s d t nh p OFDMA và
SC-FDMA. Thêm vào đó, FDD (Frequency Division Duplexing) và TDD (Time
Division Duplexing), bán song công FDD cho phép các UE có giá thành th p. Không
ấ
giống như FDD, bán song công FDD không yêu cầu phát và thu t i cùng th m.
ạ ời điể
Điề ả ộ
u này làm gi m giá thành cho b song công trong UE. Truy c p tuy n lên d a vào
ậ ế ự
đa truy cậ ầ ố đơn sóng mang (Single Carrier Frequency Divisio
p phân chia theo t n s n
multiple Access SC- n lên làm t s công su
FDMA) cho phép tăng vùng phủ tuyế ỷ ố ất
đỉnh trên công su t trung bình th p (Peak- -Average Power Ratio PAPR) so v
ấ ấ to ới
OFDMA. Thêm vào đó, để ả ệ ốc độ ữ ệu đỉ ệ ố ử ụng hai đế
c i thi n t d li nh, h th ng LTE s d n
b n l n h s ph cell so v i h ng HSPA Release 6.
ố ầ ệ ố ổ ớ ệ thố
T i Vi t Nam, m ng vi ng m i d ng l công ngh 4G và v
ạ ệ ạ ễn thông di độ ớ ừ ại ở ệ ẫn
trong giai đoạ ử ệ ừ năm 2011). Tuy nhiên các nhà mạng đều xác định đây
n th nghi m (t
s là cu n nay v h t h t
ẽ ộc đua tốn kém lâu dài do đế ẫn chưa khai thác ế ạ ầng 3G. Lãnh đạo
B Thông tin và Truy n thông cho bi t s m nh t Nam m i tính
ộ ề ế ớ ất đến năm 2015 Việ ớ
chuyệ ấp phép 4G, theo đúng lộ ạ
n c trình quy ho ch vi n thông qu c gia.
ễ ố [19]
46. 29
1.3.1. Đặc điểm của mạng LTE
Phầ ớ ẩn LTE hướng đế ệ ấp 3G UMTS để ố
n l n tiêu chu n vi c nâng c cu i cùng có
th th tr truy
ể ự ự
c s ở ệ
thành công ngh ền thông di động 4G. M ng l n công vi c là
ột lượ ớ ệ
nh m m n hóa ki n trúc h ng, vì nó chuy n t m ng UMTE s d ng
ằ ục đích đơn giả ế ệ thố ể ừ ạ ử ụ
k t h p chuy n m
ế ợ ể ạch kênh và chuy n m ch gói sang h ng ki n trúc ph ng toàn IP.
ể ạ ệ thố ế ẳ
E-UTRA là giao di n vô tuy n c a LTE. So v i h
ệ ế ủ ớ ệ thống thông tin di độ ế ệ ứ
ng th h th 3
m ng LTE có nh
ạ ững ưu điêm vượ ội như: Tốc độ ữ ệu cao hơn rấ ề ầ
t tr d li t nhi u l n so
v u qu s d ng ph và gi m th i gian tr ; c u trúc m
ới 3G; tăng hiệ ả ử ụ ổ ả ờ ễ ấ ạ ẽ đơn giả
ng s n
hơn, và sẽ ử ụ ể ạ ệ ả ả ổ tăng 4 lần và tăng
không còn s d ng chuy n m ch kênh; hi u qu tr i ph
10 l n user/cell so v
ầ ới WCDMA; độ ộng băng tầ ạt cũng là một ưu điể
r n linh ho m quan
trọ ủa LTE đố
ng c i vớ có các tính năng chính như sau:
i WCDMA. Nó
- u su t ph cao: K t OFDM Downlink giúp h n ch nhi ng và SC-
Hiệ ấ ổ ỹ thuậ ở ạ ễ ễu đa đườ
FDMA Uplinh giúp PARP th p.
ở ấ
- T d d u b ng bi n pháp phát nhi u dòng d
ốc độ ữ liệu cao: Tăng tốc độ ữ liệ ằ ệ ề ữ liệu độc
l p qua các antena riêng l t i xu nh lên t i 299.6 Mbit/s và t t i lên
ậ ẻ. Tốc độ ả ống đỉ ớ ốc độ ả
đạ ụ ộ ể ế ị ngườ ể ế ị đầ ố
t 75.4 Mbit/s ph thu c vào ki u thi t b i dùng. 5 ki u thi t b u cu i khác
nhau đã được xác đị ừ ộ ể ậ ọ ớ ể ế ị đầ ố
nh t m t ki u t p trung vào gi ng nói t i ki u thi t b u cu i
cao c p h các t c d nh. T t c các thi t b u cu u có th x lý
ấ ỗ trợ ố độ ữ liệu đỉ ấ ả ế ị đầ ối đề ể ử
băng thông rộng 20 MHz.
- p: Tr n d n d u t ng th p (th i gian tr -v i 5 ms cho
Độ trễ thấ ễ truyề ẫ ữ liệ ổ ể thấ ờ ễ đi ề dướ
các gói IP nh u ki n t t ng th cho chuy n giao th i gian t l
ỏ trong điề ệ ối ưu), trễ ổ ể ể ờ thiế ập
k t n i nh i các công ngh truy nh p vô tuy n ki
ế ố ỏ hơn so vớ ệ ậ ế ểu cũ.
- C i thi n h ng, thi t b u cu i di chuy n v i v n t c lên t i 350
ả ệ ỗ trợ cho tính di độ ế ị đầ ố ể ớ ậ ố ớ
km/h ho c 500 km/h v
ặ ẫ ể đượ ỗ ợ ụ ộc vào băng tầ
n có th c h tr ph thu n.
47. 30
- OFDMA được dùng cho đường xu ng, SC- t ki
ố FDMA dùng cho đường lên để tiế ệm
công suất.
- H c hai h
ỗ trợ ả ệ thống dùng FDD và TDD cũng như FDD bán song công với cùng
công ngh truy nh p vô tuy n.
ệ ậ ế
- H cho t t c
ỗ trợ ấ ả các băng tầ ện đang đượ ệ ố
n hi c các h th ng IMT s d ng c a ITU-
ử ụ ủ R.
- g tính linh ho t ph t r ng ph t n 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15
Tăn ạ ổ ần: độ ộ ổ ầ
MHz và 20 MHz đượ ẩ
c chu n.
- H c t bào t bán kính hàng ch c m (femto và picocell) lên t i các
ỗ trợ kích thướ ế ừ ụ ớ
macrocell bán kính 100 km.
- H ít nh u cu i d u ho ng trong m i t
ỗ trợ ất 200 đầ ố ữ liệ ạt độ ỗ ế bào có băng thông 5 MHz.
- H ho ng v
ỗ trợ ạt độ ớ ẩn cũ.
i các chu
- ng : T di chuy n t - n ho ng t t v i t
Tính di độ ốc độ ể ối ưu là 0 15 km/h nhưng vẫ ạt độ ố ớ ốc
độ ể ừ
di chuy n t 15-120 km/h, có thể lên đến 500 km/h tùy băng tần.
- Giao di n vô tuy n chuy n m
ệ ế ể ạch gói.
- Sử ụ ầ ố ấp phép để đả ả ất lượ
d ng các t n s c m b o ch ng d ch v : LTE s d ng các d
ị ụ ử ụ ải
t n s khác nhau trong d i 700 MHz- n hình bao g m: 2100 MHz, 1900
ầ ố ả 2,6 GHz điể ồ
MHz, 1700 MHz, 2600 MHz, 900 MHz, 800 MHz.
- r ng BW :1,4 MHz; 3 MHz; 5 MHz; 10 MHz; 15 MHz; 20 MHz. H c
Độ ộ ỗ trợ ả 2
trườ ợp độ dài băng lên và băng xuố ằ ặc không. Băng thông linh
ng h ng b ng nhau ho
ho t trong vùng t ho ng
ạ ừ 1.4 MHz đến 20 MHz, điều này có nghĩa là nó có thể ạt độ
trong các d n c a 3GPP. Trong th c t , hi u su t th c s c a LTE tùy thu
ải băng tầ ủ ự ế ệ ấ ự ự ủ ộc
vào băng thông chỉ đị ị
nh cho các d ch vụ và không có s l a ch n cho ph t n c
ự ự ọ ổ ầ ủa
48. 31
chính nó. Điều này giúp đáng kể ến lượ ề ế
cho các nhà khai thác trong chi c v kinh t và
k t. Tri n khai t i các t n s cao, LTE là chi c h p d n t p trung vào dung
ỹ thuậ ể ạ ầ ố ến lượ ấ ẫ ậ
lượng mạng, trong khi t i các t n s p nó có th cung c p vùng bao ph
ạ ầ ố thấ ể ấ ủ khắp nơi.
M ng LTE có th ho ng trong b t c d i t c s d ng nào c a 3GPP. Nó bao
ạ ể ạt độ ấ ứ ả ần đượ ử ụ ủ
g n lõi c a IMT-2000 (1.9-2 GHz) và d i m r t
ồm băng tầ ủ ả ở ộng (2.5 GHz), cũng như ại
850-900 MHz, 1800 MHz, ph AWS (1.7- n ch i 5MHz
ổ 2.1 GHz)…Băng tầ ỉ định dướ
được định nghĩa bởi IUT thì phù h p v i d ch v n l
ợ ớ ị ụ IMT trong khi các băng tầ ớn hơn
5MHz thì s d ng cho các d ch v
ử ụ ị ụ ốc độ ự ạ ề băng tầ ủ
có t c c cao. Tính linh ho t v n c a
LTE có th cho phép các nhà s n xu t phát tri n LTE trong nh n t
ể ả ấ ể ững băng tần đã tồ ại
c a h .
ủ ọ
B ng 1.1 T d
ả . ốc độ ữ liệu hướng lên, hướ ố ủ ấ ạ
ng xu ng , RTT c a các c u trúc m ng [6]
1.3 . D i t n ho ng m ng LTE
.2 ả ầ ạt độ ạ
Công ngh LTE 4G hi n t c tri n khai nhi c trên th i.
ệ ệ ại đang đượ ể ở ều nướ ế giớ
Theo s u th c gia trên th i ch p nh
ố liệ ống kê tính đến 8/5/2012, đã có 98 quố ế giớ ấ ận
49. 32
công ngh LTE 4G v p d ch v D i t n s c s d ng cho
ệ ới hơn 300 nhà cung cấ ị ụ. ả ầ ố đượ ử ụ
m c bi u di n theo b
ạng LTE đượ ể ễ ảng dưới đây:
B ng 1.2 i t n s cho Uplink và downlink s d ng trong m ng LTE
ả . Dả ầ ố ử ụ ạ [6]
50. 33
CHƢƠNG II: CẤU TRÚC MẠNG LTE VÀ CÁC KỸ THUẬT SỬ DỤNG
TRONG LTE
c u trúc m ng LTE, các v k ng
Chương này trình bày về ấ ạ ấn đề ỹ thuật ảnh hưở
đế ả năng triể
n kh n khai và ho ng c a m t ra gi pháp k t truy
ạt độ ủ ạng LTE. Đặ ải ỹ thuậ
nhập cho hướng lên và hướ ố
ng xu ng.
2.1. CÁC VẤN ĐỀ KỸ THUẬT LIÊN QUAN ĐẾN MẠNG LTE
2.1.1. Trễ và Fading
2.1.1.1. Tr ng
ễ đa đườ
Tín hi u nh m tín hi u thu tr c ti p và các thành ph n ph n
ệ ận được nơi thu gồ ệ ự ế ầ ả
x . Tín hi u ph n x n sau tín hi u thu tr c ti p vì nó ph i truy n qua m t kho ng
ạ ệ ả ạ đế ệ ự ế ả ề ộ ả
dài hơn, và như vậ ẽ làm năng lượng thu đượ ả ộ ờ ả
y nó s c tr i r ng theo th i gian. Kho ng
trả ễ (delay spread) được định nghĩa là khoả ệ ờ ữ ệ
i tr ng chênh l ch th i gian gi a tín hi u thu
trự ế ệ ả ạ
c ti p và tín hi u ph n x thu đượ ố
c cu i cùng. Trong thông tin vô tuy n, tr i tr có
ế ả ễ
thể gây nên nhi u xuyên ký t n
ễ ự ếu như hệ thố ắ ục. Đố ớ
ng không có cách kh c ph i v i
LTE, s d ng k
ử ụ ỹ ật OFDM đã tránh đượ ễ ự
thu c nhi u xuyên ký t ISI.
2.1.1.2. S ng c a Fading
ự ảnh hưở ủ
Fading là s bi tín hi u sóng mang cao t n t i antenna thu do có
ự ến đổi cường độ ệ ầ ạ
s u v s khúc x c a khí quy n, các ph n x c t và
ự thay đổi không đồng đề ề chỉ ố ạ ủ ể ả ạ ủa đấ
nước trên đườ ề ến đi qua. Cũng như các hệ ố
ng truy n sóng vô tuy th ng thông tin vô
tuy th lo i
ế ệ
n khác, h ố cũng bị ảnh hưở ởi Fading. Sau đây là mộ ố
ng LTE ng b t s ạ
Fading n tín hi u thông tin vô tuy n:
ảnh hưởng đế ệ ế
a. Rayleigh fading
Fading Rayleigh là lo i Fading sinh ra do hi
ạ ện tượng đa đường (Multipath
Signal) và xác su t m c tín hi u thu b suy gi m so v i m c tín hi
ấ ứ ệ ị ả ớ ứ ệu phát đi tuân theo
phân b Rayleigh.
ố