Kiến trúc giao diện vô tuyến trong lte

  • Số trang: 100 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 85 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 26946 tài liệu

Mô tả:

LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại ngày nay, chúng ta ai cũng thấy được tầm quan trọng của thông tin di động với khả năng kết nối mọi lúc mọi nơi nó luôn thể hiện những tiện ích và ngày càng không thể thiếu đối với người sử dụng. Cùng với sự phát triển mọi mặt của đời sống xã hội, các ngành khoa học kĩ thuật có những bước tiến mạnh mẽ mang tính đột phá thì ngành công nghiệp viễn thông cũng không nằm ngoài xu hướng đó. Nhụ cầu sử dụng của con người ngày càng khắt khe hơn về cả số lượng lẫn chất lượng: Chất lượng dịch vụ của người sử dụng ngày càng cao, các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn, thời gian tương tác nhanh hơn. Từ những yếu tố như vậy sẽ làm cho tài nguyền mạng bị cạn kiệt điều đó dẫn đến các sự cố như là tốc độ mạng chậm, tắc nghẽn hoặc không đáp ứng được các dịch vụ cho người sử dụng. Để có thể chấm dứt tình trạng đó đòi hỏi sự nỗ lực nhằm phát triển những mạng thông di động mới.Thông tin di động từ khi ra đời đã trải qua nhiều thể hệ và hiện nay mạng thông tin di động 3G đang được sử dụng rộng rãi với các giải pháp kĩ thuật công nghệ được sử dụng để có thể khai thác tài nguyên vô tuyến như là TDMA, FDMA, SDMA và CDMA nhưng thực tế cho thấy chưa tìm thấy ở các hệ thống thông tin di động trước đây một phương pháp nào có thể tối ưu hóa phổ tần, một tài nguyên vô cùng quan trọng trong thông tin vô tuyến. Mạng thông tin di động 3G đang được ửng dụng hiện nay đã có thể giải quyết một phần nào đó nhu cầu của người sử dụng về băng thông cũng như chất lượng dịch vụ. Song trong tương lai không xa với sự phát triển không ngừng của công nghệ như hiện nay thì mạng 3G cũng không thể đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng với những yếu điểm đang còn tồn tại trong mạng 3G. Để giải quyết vấn đề này thì bên cạnh việc nâng cấp cơ sở hạ tầng của các mạng cũ thì các nhà cung cấp mạng cũng đã và đang nghiên cứu tiến hành và xây dựng một mô hình mạng mới để có thể phục vụ cho tương lai không xa và mạng thông tin di động được nhắc đến ở đây là mạng thông tin di động tiền 4G (LTE) của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển. 3GPP đặt ra yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho mỗi bit thông tin, cung cấp dịch vụ tốt hom, sử dụng linh hoạt các băng tần hiện có và bằng tần mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với các giao tiếp mở và giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ ở thiết bị đầu cuối. LTE được xây dựng dựa trên nền tảng IP và sử dụng kĩ thuật OFDM đây là giải pháp công nghệ tiên tiến có thể khắc phục được nhược điểm về hiệu quả sử dụng phổ tần thấp của các hệ thống di động trước đây. Chu kỳ kí hiệu lớn cho phép công nghệ OFDM có thể truyền dữ liệu tốc độ cao qua kênh vô tuyến và nó sử dụng các sóng mang con trực giao để truyền dữ liệu vì thể có thể tối ưu băng tần sử dụng. Mục tiêu thiết kế của LTE nhằm đạt được tốc độ truyền dẫn đường xuống tối đa là 100 Mbps và tốc độ đường lên là 50 Mbps. Người sử dụng sẽ cảm thấy điện thoại của họ được kết nổi mọi lúc. Chính vì những ưu điểm mang tính thực tế rất cao và rất cần thiết đối với mỗi sinh viên như vậy nên em đã chọn đề tài đồ án tốt nghiệp của mình là: “Kiến trúc giao diện vô tuyến trong LTE”. Nội dung đồ án gồm 3 chương: Chương I: Tổng quan về sự phát triển của 3G và lộ trình phát triển lên 4G. Chương II: Các công nghệ then chốt của mạng di động thế hệ sau. Chương III: Kiến trúc giao diện vô tuyến LTE. Do thời gian và trình độ bản thân còn nhiều hạn chế, bản đồ án khó có thể tránh khỏi những thiếu sót. Em mong sẽ nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy TS. Nguyễn Vũ Sơn, người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện tử viễn thông đã giúp đỡ em trong thời gian qua. Và xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, người thân - những người đã giúp đỡ động viên em trong quá trình học tập. Hà Nội, tháng 9 năm 2012 Học viên Nguyễn Ngọc Khánh TÓM TẤT ĐỒ ÁN CHƯƠNG I: TÔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA 3G VÀ LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN LÊN 4G Chương này ta sẽ trình bày các hoạt động nghiên cứu phát triển 3G và lộ trình phát triển lên 4G đang được tiến hành trong 3GPP là tổ chức quốc tế chịu trách nhiệm cho việc phát triển các tiêu chuẩn được phát hành của UMTIS UTRA (WCDMA và TD-SDMA). Quá trình nghiên cứu phát triển UMTS lên 3G và tiến dần lên 4G là việc đưa ra công nghệ HSPA và LTE ch(%phần vô tuyến và SAE cho phần mạng CHƯƠNG II : CÁC CÔNG NGHỆ THEN CHỐT CỦA MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ SAU Chương này sẽ xét nguyên lý của DFTS-OFDM và SC-FDMA ứng dụng trong LTE. CHƯƠNG III: KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN LTE Chương này nghiên cứu kiến trúc phân lớp tổng quát của giao diện vô tuyến. Sau đó xét cụ thể cấu trúc của các lớp của kiến trúc này như: cấu trúc và xử lý lớp điều khiển liên kết vô tuyến (RLC), cấu trúc và xử lý lớp điều khiển truy nhập môi trường, cấu trúc và xử lý lớp vật lý. Ngoài ra chương này cũng xét một số vấn đề đặc thù của giao diện vô tuyến như: HARQ, các trạng thái LTE và cấu trúc luồng số liệu của LTE. ABSTRACTS CHAPTER I: OVERVIEW OF DEVELOPMENT OF 3G AND UP 4G roadmap This chapter will present the research roadmap for developing 3G and 4G is being developed in 3GPP is conducting intemational organizations responsible for developing standards issued by the UMTS UTRA (WCDMA and TD-SDMA). Process research and development of advanced 3G UMTS up gradually into a4G technology is making HSPA and LTE and SAE for the wireless networkshare CHAPTER II: THE TECHNOLOGY CRITICAL NEXT-GENERATION MOBILE NETWORK This chapter will review the principles of the DFTS-OFDM and SC-FDMA ỉn LTE applications. CHAPTER III: ARCHITECTURE LTE RADIO INTEFACE This chapter studies the general layered architecture of the radio interface. Then consider the specilic structure of the layers of this architecture, such as class structure and handling the radio link control (RLC) layer structure and handle access controsl environment, structure and handling physical layer. In additiọn, this chapter also reviews a number of specific issues of radio interface such as HARQ, LTE status and data flow structure of LTE. MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU TÓM TẤT ĐỒ ÁN MỤC LỤC THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA 3G VÀ LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN LÊN 4G .................................................................. 1 1.1. Mở đầu ................................................................................................. 1 1.2 Quá trình tiêu chuẩn hoá WCDMA/ HSPA trong 3GPP................... 1 1.2.1. 3GPP.............................................................................................. 1 1.2.2. Chuẩn hoá HSDPA trong 3GPP ...................................................... 3 1.2.3. Chuẩn hoá HSUPA trong 3GPP ...................................................... 5 1.3. Kế hoạch nghiên cứu phát triển LTE.................................................. 7 1.4. IMT-ADVANCED và lộ trình phát triển tới 4G ............................... 8 1.5.Tổng quan LTE .................................................................................. 11 1.5.1 Tốc độ Số liệu đỉnh ....................................................................... 11 1.5.2. Trễ mặt phẳng C và mặt phẳng U.................................................. 12 1.5.3. Thông lượng số liệu .................................................................... 13 1.5.5. Hỗ trợ di động............................................................................. 15 1.5.6. Vùng phủ ................................................................................... 15 l.5.7. MBMS tăng cường ...................................................................... 16 1.5.8. Triển khai phổ tần....................................................................... 16 1.5.9. Đồng tồn tại và tương tác với các 3GPP RAT............................. 17 1.5.10. Các vấn đề về mức độ phức tạp ................................................ 18 1.6. Kiến trúc mô hình LTE ...................................................................... 18 1.7. Tổng kết ............................................................................................. 21 CHƯƠNG II: CÁC CÔNG NGHỆ THEN CHÓT CỦA MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ SÁU................................................................................. 22 2.1. Mở đầu............................................................................................... 22 2.2. Tóm tắt nguyên lý OFDM ................................................................ 22 2.2.1. Máy phát .................................................................................... 24 2.2.2. Máy thu........................................................................................ 28 2.4. Mã hoá kênh và phân tập tần số bằng OFDM ................................ 33 2.5. Lựa chọn các thông số OFDM cơ sở ................................................ 35 2.5.1. Khoảng cách giữa các sóng mang con của OFDM ..................... 35 2.5.2. Số lượng các sóng mang con ...................................................... 36 2.5.3. Độ dài CP ................................................................................... 36 2.6. Ảnh hưởng của thay đổi mức công suất tức thời............................. 37 2.7. Sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập ............................ 38 2.8. Phát quảng bá và đa phương trong nhiều ô và OFDM................... 40 2.9. Tổng quan SC-FDMA....................................................................... 43 CHƯƠNG III: KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN LTE ............... 46 3.1. Các mục tiêu thiết kế LTE................................................................ 46 3.1.1. Các khả năng.............................................................................. 46 3.1.2. Hiệu năng hệ thống .................................................................... 47 3.1.3. Các khía cạnh liên quan đến triển khai ....................................... 48 3.1.4. Kiến trúc và chuyển dịch............................................................ 51 3.1.5. Quản lý tài nguyên vô tuyến....................................................... 52 3.1.6. Mức độ phức tạp ........................................................................ 52 3.1.7. Các khía cạnh chung .................................................................. 52 3.2. Truy nhập vô tuyến LTE.................................................................. 53 3.2.1. Các sơ đồ truyền dẫn .................................................................. 53 3.2.2. Lập biểu phụ thuộc kênh và thích ứng tốc độ ............................. 54 3.2.3. HARQ với kết hợp mềm ............................................................ 58 3.2.4. Hỗ trợ đa anten ........................................................................... 58 3.2.5. Hỗ trợ quảng bá và đa phương .................................................... 59 3.2.6. Linh hoạt phổ.............................................................................. 60 3.3. Kiến trúc giao diện vô tuyến............................................................. 62 3.3.1. Kiến trúc giao thức LTE ............................................................ 62 3.3.3. Điều khiển truy nhập môi trường, MAC .................................... 66 3.3.4. Lớp vật lý .................................................................................. 76 3.3.5. Các trạng thái của LTE .............................................................. 79 3.3.6. Luồng số liệu ............................................................................. 80 KẾT LUẬN CHUNG ............................................................................... 82 TÀI LIÊU THAM KHẢO........................................................................ 83 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Mục tiêu của 4G............................................................................. 9 Bảng 1.2. So Sánh thông số tốc độ và hiệu suất sử dụng phể tần giữa LTE trên đường xuống và HSDPA.............................................................. 14 Bảng 1.3. So Sánh thông số tốc độ và hiệu suất sử dụng phổ tần giữa LTE trên đường lên và HSUPA............................................................ 15 Bảng 3.1. Các yêu cầu thông lượng của người sử dụng và hiệu suất sử dụng phổ tần ........................................................................... 47 Bảng 3.2. Các yêu cầu thời gian gián đoạn, LTE-GSM và LTE-WCDMA......49 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Lộ trình đưa ra các phát hành trong 3GPP ...................................... 1 Hình 1.2. Cấu trúc 3GPP ................................................................................ 2 Hình 1.3. Các kĩ thuật được xem xét nghiên cứu cho HSUPA........................ 5 Hình 1.4. Các kĩ thuật được lựa chọn chọ danh mục nghiên cứu HSUPA....... 6 Hình 1.5. Kế hoạch nghiên cứu tiêu chuẩn E-UTRAN ................................... 7 Hình 1.6. Tổ chức của nhóm điều phối đề án 3GPP ....................................... 8 Hình 1.7. Quá trình phát triển các công nghệ thống tin di động 4G .............. 11 Hình 1.8. Thí dụ về chuyển đỗi trạng thái trong kiến trúc E-UTRAN........... 12 Hình 1.9. Trễ mặt phẳng U........................................................................... 13 Hình 1.10. Kiến trúc mô hình BI của E-UTRAN cho trường hợp không chuyển mạng................................................................................ 18 Hình 1.11. Kiến trúc mô hình B2 của E-UTRAN trong đó Rh đảm bảo chức năng chuẩn bị chuyển giao để giảm thời gian ngắt ....................... 19 Hình 1.12. Kiến trúc mô hình LTE theo TR 23.822 ...............................................20 Hình 2.1. Kí hiệu điều chế và phổ của tín hiệu OFDM ................................. 23 Hình 2.2. Sơ đồ khối phát thu của hệ thống OFDM...................................... 24 Hình 2.3. Giải thích ý nghĩa chèn CP ........................................................... 27 Hình 2.4. Biểu diễn tín hiệu truyền dẫn OFDM trong không gian hai chiều (tần số - thời gian)........................................................................ 31 Hình 2.5. Mô hình OFDM trong miền tần số................................................ 31 Hình 2.6: Mộ hình kênh phát thu OFDM miền tần số với bộ cân bằng một nhánh ........................................................................................... 32 Hình 2.7. Các ký hiệu tham khảo trên trục thời gian tần số........................... 33 Hình 2.8. Giải thích vai trò của mã hoá kênh trong OFDM .......................... 34 Hình 2.9. Phổ của tín hiệu OFDM cơ sở 5MHz............................................ 36 Hình 2.10. OFDM được sử dụng cho sơ đồ ghép kênh/đa truy nhập: a) đường xuống, b) đường lên ..................................................................... 38 Hình 2.11. Ghép kênh người sử dụng/OFDMA phân bố............................... 39 Hình 2.12. Điều khiển định thời phát đường lên........................................... 40 Hình 2.13. Phát quảng bá đa ô, đơn ô và phát đơn phương ........................... 41 Hình 2.14. Tương đương giữa phát quảng bá đa ô được đồng bộ và truyền dẫn đa đường ............................................................................... 42 Hình 2.15. SC-FDMA trên cơ sở DFTS-OFDM........................................... 44 Hình 2.16. Các phương pháp ấn định sóng mang con cho nhiều người sử dụng.... 45 Hình 2.17. Sơ đồ sắp xếp.............................................................................. 45 Hình 3.1. Cấp phát phổ băng “lõi” IMT-2000 tại 2Ghz. ............................... 50 Hình 3.2 Thí dụ về quá trình dịch chuyển từng bước của LTE vào vụng phể của GSM hiện đã triển khai.......................................................... 50 Hình 3.3. Lập biểu phụ thuộc kênh đường xuống trong miền thời gian và miền tần số ........................................................................................... 56 Hình 3.4. Thí dụ về điều phổi nhiễu giữa các ô, trong đó một số phần phổ bị hạn chế công suất......................................................................... 57 Hình 3.5. FDD và TDD ................................................................................ 60 Hình 3.6. Kiến trúc giao thức LTE (đường xuống)....................................... 63 Hình 3.7. Phân đoạn và móc nối RLC .......................................................... 65 Hình 3.8. Thí dụ về sắp xếp các kềnh logic lên các kênh truyền tải .............. 68 Hình 3.9. Chọn khuôn dạng truyền tải trên đường xuống (trái), trên đường lên (phải)...................................................................................... 72 Hình 3.10. Giao thức HARQ đồng bộ và khồng đồng bộ ............................. 74 Hình 3.11. Nhiều xử lý HARQ..................................................................... 75 Hình 3.12. Mô tả đơn giản cấu trúc và xử lý lớp vật lý cho DL-SCH ........... 77 Hình 3.13. Xử lý lóp vật lý ở dạng được đơn giản hóa cho UL-SCH............ 78 Hình 3.14. Các trạng thái của LTE ............................................................... 79 Hình 3.15. Thí dụ về luồng số liệu ............................................................... 81 THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 2G Second Generation Thế hệ thứ 2 3G Third Generation Thế hệ thứ 3 3GPP 3ird Generation Partnership Project Đề án các đối tác thế hệ thứ ba 3GPP2 3ird Generation Partnership Project Đề án các đối tác thế hệ thứ ba 2 AAS Adaptive Antenna System Hệ thống anten thích ứng ACK Acknowledgement Công nhận AM Acknovvledged Mode Chê độ công nhận AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa và điêu chê thích ứng AMR Adaptive Multirate Đa tốc độ thích ứng ARQ Automatic Repeat- reQuest Yêu cầu phát lại tự động AWGN Additive White Gaussian Noise Tạp âm Gauss trắng cộng BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bít Broadcast/Multicast Service Trung tâm dịch vụ quảng bá đa Center phương BS Base Station Trạm gốc BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gôc CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CN Core Network Mạng lõi CP Cyclic Prefix Tiền tố chu trình CPC Continuous Packet Connectivity Kết nối gói liên tục CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra vòng dư CS Circuit Switch Chuyền mạch kênh DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng BM-SC DCH Dedicated Channel Kênh riêng DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DFT-Spread OFDM OFDM trải phổ DFT DL Downlink Đường xuông DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh sô liệu vật lý riêng DRX Discontinuous Reception Thu không liên tục DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuông DTX Discontinuous Transmission Phát không liên tục EDGE Enhanced Data for GSM Evolution Phát triển tăng cường số liệu cho GSM E-DCH Enhanced Dedicate Channel Kênh riêng tăng cường E-DCCH Enhanced Dedicate Control Channel Kênh điều khiển riêng tăng cường DFTSOFDM E-DDCH Enhanced Dedicate Data Channel Kênh sô liệu riêng tăng cường eNodeB E-UTRAN Node B Nút B của E-UTRAN E-UTRA Evolved UTRA Truy nhập vô tuyên mặt đât UMTS phát triển ErtPS Extended Real Time Packet Service Dịch vụ gói thời gian thực mở rộng FDD Frequency Division Duplex FDM Frequency Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo tầ số FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chìa theo tần số F-DPCH Fractional DPCH DPCH một phân (phân đoạn) FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi trước FFT Fast Fourier Transform Biên đôi Fourier nhanh Ghép song công phân chia theo tàn số GSM EDGE Radio Access Mạng truy nhập vô tuyên Network GSMEDGE GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyên nói chung GPS Global Positionning System Hệ thống định vị toàn cầu GSM Global System For Mobile Communication Hệ thống thông tin di động toàn cầu HARQ Hybrid Automatic Repeat request Yêu cầu phát lại tự độíig linh hoạt HCR High Chip Rate Tốc độ chip cao HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường ọhú HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đường xuông tốc độ cao HSPA High-Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao HSS Home Subscriber Server Server thuê bao nhà HSUPA High-Speed ưplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao IDFT Ịnverse Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc ngược IFDMA Interleaved FDMA FDMA đan xen IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh ngược IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP IMT-2000 International Mobile Telecommunications 2000 Thông tin di động quốc tế 2000 IR Incremental Redundancy Phân dư tăng IRC Interferrence Rejection Combining Kêt hợp loại nhiêu ISDN Intergrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ tích hợp ITU International Telecommunications Union Liên đoàn viễn thông quốc tế ITU-R International Telecommunications UnionRadio Sector Liên đoàn viên thông quôc tê bộ phận vô tuyến GERAN Iu Giao diện để thông tin giữa RNC và mạng lõi Iub Giao diện được sử dụng để thông tin giữa nút B và RNC Iur Giao diện được sử dụng để thông tin giữa các RNC LCR Low Chip Rate Tốc độ chíp thấp LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn MAC Mediụm Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MBMS Multimedia Broadcast Multicast Dịch vụ quảng bá đa phương đa Service phương tiện MBS Multicast Broadcast Service Dịch vụ quảng bá đa phương MBSFN Multicast Broadcast Single Frequency Network Mạng đơn tân quảng bá đa phương MCCH MBMS Control Channel Kênh điều khiển MBMS MCE MBMS Coordination Entity Thực thể điều phối MBMS MCH Multicast Control Channel Kênh điều khiển đa phương MICH MBMS Indicator Channel Kênh chỉ thị MBMS MIMO Multi-Input Multi-Output Nhiều đầu váo nhiều đẩu ra MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhãn tin đa phương tiện MMSE Minimum Mean Square Error MRC Maximum Ratio Combining Kêt hợp tỉ lệ cực đại MSC Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động MSCH MBMS Scheduling Channel Kênh lập biểu MBMS MTCH MBMS Traíĩc Channel Kênh lưu lượng MBMS NACK Non-Acknowledgement Không công nhận nrTPS Non-Real-Time Polling Service Dịch vụ thăm dò phi thời gian thực Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tân sổ Multiplexing trực giao Orthogonal Frequency Division Đa truy nhập phân chia theo tần OFDM OFDMA Sai sô bình phương trung bình cực tiểu Multiplexing Access số trực giao Tỷ sô công suât đỉnh trên công PAPR Peak to Average Power Ratio PAR Peak to Average Ratio Tỷ số đỉnh trên trung bình PDCCH Physical Dedicate Control Channel Kênh điều khiển riêng vật lý PDCP Packet-Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệụ gói PDSCH Physical Dovralink Shared Channel suất trung bình Kênh chia sẻ đường xuông vật lý PDU Packet Data Unit Đơn vị sô liệu gói PHY Physical Layer Lớp vật lý PS Packet Switch Chuyển mạch gói PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng QAM Quadrature Amplitude Modulation Điêu chê biên độ vuông góc QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RAB Radio Access Bearer Kênh mang truy nhập vô tuyến RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyên RAT Radio Access Technology Công nghệ truy nhập vô tuyến RB Resource Block Khôi tài nguyên RF Radio Frequency Tần số vô tuyên RLC Radio Link Control Địều khiển kết nối vô ttiyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyển RRC Rádio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyển RRM Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyên RS Reference Symbol Ký hiệu tham khảo RSN Retransmission Sequence Number Sô trình tự phát lại' RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực rtPS Real Time Polling Service Dịch vụ thăm dò thời gian thực Rư Resource Unit Đon vị tài nguyên RV Redundancy Version Phiên bản dư SA System Aspects Các khía cạnh hệ thống SAE System Architecture Evolution Phát triển kiến trúc mạng Single Carrier- Frequency Đa truy nhập phân chia theo tần Division Multiple Access số đơn sóng mang SCH Synchronization Channel Kênh đông bộ SDMA Spatial Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo không gian SDƯ Service Data Unit Đơn vị sô liệu dịch vụ SF Spreading Factor Hệ số trải phổ SFBC Space Frequency Block Code Mã khối không gian tần số SFN Single Frequency Network Mạng tần số đon SGSN Serving GPRS Support Node Nút hô trợ GPRS phục vụ SC-FDMA SIC Sucessive Interference Combining Kết hợp loại bỏ nhiễu lần lượt SIM Subscriber Identiíy Module Modun nhận dạng thuê bao SINR Signal to Interference plus Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu cộng tạp âm SMS Short Message Service Dịch vụ tin nhắn ngán SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm SRNS Serving Radio Network Subsystem Phân hệ mạng vô tuyên phục vụ STBC Space Time Block Code Mã khôi không gian thời gian STC Space Time Code Mã không gian thời gian STTD Space Time Transmit Diversity TCP Transmission Control Protocol Giao thức điểu khiển truyền dẫn TD-CDMA Time Division-Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mãPhân chia theo thời gian TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Phân tập phát không gian thời gian Đa truy nhập phân chịa theo thời gian TD- Time Division-Synhcronous Đa truy nhập phân chia theo mã SCDMA Code Division Multiple Access đồng bộ-Phân chia theo thời gian TF Transport Format Khuôn dạng truyên tải TFC Transport Format Combination Kết hợp khuôn dạng truyền tải TM Transparent Mode Chê độ trong suôt TR Technical Report Báo cáo kĩ thuật TrCH Transport Channel Kênh truyên tải TS Technical Specication Đặc tả kĩ thuật TSG Technical Specication Group Nhóm đặc tả kĩ thuật TSN Transmission Sequence Number Số trình tự phát Time Switched Transmit Phân tập phát chuyển mạch theo Diversity thời gian TTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian phát UE User Equipment Thiêt bị người sử dụng ƯL Uplink Đường lên UM ưnacknowledged Mode Chê độ không công nhận UMTS Universal Mobile Telecommunications System Hệ thống thông tin di động toàn cầu UTRA UMTS Terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyên mặt đât UMTS UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access ưu Giao diện được sử dụng để thông tin giữa nút B và UE WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng WG Working Group Nhóm công tác WLAN Wireless Local Area Network Mạng nội vùng không dây VoIP Voice over IP Thoại trên IP X2 Giao diện giữa các eNodeB ZF Zero Focing TSTD Mạng truy nhập vô tuyên mặt đất UMTS Cưỡng bức vê không CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA 3G VÀ LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN LÊN 4G 1.1. Mở đầu Trong chương này ta sê trình bày các hoạt động nghiên cứu phát triển 3G và lộ trình phát triển lên 4G đang được tiến hành trong 3GPP là tổ chức quốc tế chịu trách nhiệm cho việc phát triển các tiêu chuẩn được phát hạnh của UMTS UTRA (WCDMA và TD-SDMA). Quá trình nghiên cứu phát triển UMTS lên 3G và tiến dần lên 4G là việc đưa ra công nghệ HSPA và LTE cho phàn vô tuyến và SAE cho phần mạng. Hiện nay UMTS đã và đang triển khai trên thế giới. 3GPP đã tiến hành nghiên cứu để cải thiện hiệu năng của UMTS bằng việc đưa ra các phát hành R5, R6 và R7 với các tính năng như HSDPA, HSUPA và MBMS. Mục tiêu của LTE là nghiên cứu phát triển hiệu năng hệ thống sau R6 RAN để có thể triển khai vào năm 2010. Các nghiên cứu của LTE nhàm giảm giá thành, tăng cường hỗ trợ cho các dịch vụ lợi nhuận cao và cải thiện khai thác bảo dưỡng cũng như cung cấp dịch vụ. Để đạt được mục tiêu nậy cần đưa ra một công nghệ vô tuyến tiềm năng mới cho phép nâng cao hiệu suất phổ tần, thông lượng người sử dụng và giảm thời gian trệ. Ngoài ra cũng cần nghiên cứu để giảm độ phức tạp của hệ thống (nhất là đối với các giao diện) và quản lí tài nguyên vô tuyến hiệu quả để dễ dàng triển khai và khai thác hệ thống. 1.2 Quá trình tiêu chuẩn hoá WCDMA/ HSPA trong 3GPP 1.2.1. 3GPP 3GPP được giao trách nhiệm tiến hành công tác chuẩn hoá HSPA. Trước đó tổ chức quốc tế này đã được giao nhiệm vụ tiêu chuẩn hoá WCDMA. Hoạt động tiêu chuẩn hoá cho WCDMA/HSPA của tổ chức này từ năm 1999 đến năm 2006 được tổng kết theo thời gian đưa ra các phát hành trên hình 1.1. 2000 2001 2002 Phát hành 3 (R3), 12/99 Phát hành 4 (R4), 03/01 Phát hành 5 (R5), 03/02 2003 2004 B Phát hành 6 (R6), 12/04 2005 Hình 1.1. Lộ trình đưa ra các phát hành trong 3GPP 1 2006 Phát hành 7 (R7), 09/06 Mốc phát triển đầu tiên cho WCDMA đã đạt được vào cuối năm 1999 khi phát hành R3 được công bố chứa đựng toàn bộ các đặc tả WCDMA. Phát hành R4 được đưa ra sau đó vào năm 2001. Tiếp theo là R5 được đưa ra vào năm 2002 và R6 vào năm 2004. Phát hành R7 được đưa ra vào nửa cuối năm 2007. 3GPP lúc đầu có bốn nhóm đặc tả kĩ thuật(TSG) khác nhau và sau đó là năm nhóm chuyển từ các hoạt động GSM/EDGE vào 3GPP. Sau khi cơ cấu lại vào năm 2005, quay lại còn 4 nhóm TSG (hình 1.2) sau đây:  TSG RAN (Radio Access Network : mạng truy nhập vô tuyến). TSG RAN tập trung lên giao diện vô tuyến và các giao diện bên trong giữa các trạm thu phát gốc (BTS)/các bộ điều khiển trạm gốc (RNC) cũng như giao diện giữa RNC và mạng lõi. TSG RAN chịu trách nhiệm cho các tiêu chuẩn HSDPA và HSUPA  TSG CT (lõi và các đầu cuối). TSG CT tập chung lên các vấn đề mạng lõi cũng như báo hiệu giữa mạng lõi và các đầu cuối  TSG SA (dịch vụ và kiến trúc hệ thống). TSG SA tập chung lên các dịch vụ và kiến trúc hệ thống tổng thể.  TSG GERAN (GSM/EDGE RAN). TSG GERAN tập trung lên các vấn đề về RAN nhưng cho giao diện vô tuyến dựa trên GSM/GPRS/EDGE Hình 1.2. Cấu trúc 3GPP Dưới TSG là các nhóm công tác (WG), tại đây công tác nghiên cứu kĩ thuật thực sự được tiến hành. Chẳng hạn dưới TSG RAN, nơi nghiên cứu HSDPA và HSUPA, có năm nhóm công tác sau đây: 2  TSG RAN WG1: Chịu trách nhiệm cho các khía cạnh về lớp vật lý  TSG RAN WG2: Chịu trách nhiệm cho các khía cạnh lớp 2 và lớp 3  TSG WG3: Chịu trách nhiệm cho các giao diện bên trong RAN  TSG RAN WG4: Chịu trách cho các yêu cầu về hiệu năng và vô tuyến  TSG RAN WG5: Chịu trách nhiệm cho kiểm tra đầu cuối Các thành viên của 3GPP gồm các đối tác có tổ chức. Các hãng cá nhân phải là thành viên của một trong các đối tác có tổ chức và dựa trên tổ chức này họ có quyền tham ra vào hoạt động của 3GPP. Dưới đây là các đối tác có tổ chức hiện nay:  Liên minh các giải pháp công nghệ viễn thông (ATIS) từ Mỹ  Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI)  Liên hiệp các tiêu chuẩn thông tin Trung Quốc (CCSA)  Liên hiệp giới công nghiệp và kinh doanh vô tuyến (ARIB)  Uỷ ban cộng nghệ viễn thông (TTC)  Liên hiệp công nghệ viễn thông (TTA) 3GPP tạo lập nội dung kĩ thuật của các đặc tả, nhưng chính các đối tác có tổ chức sẽ công bố công việc này. Điều này cho phép có được các tập đặc tả giống nhau tại tất cả các vùng trên thế giới và vì thế đảm bảo phổ biến trên tất cả các lục địa. Ngoài các đối tác có tổ chức, còn có các đối tác được gọi là đại diện thị trường như UMTS Forum, là bộ phận của 3GPP. 1.2.2. Chuẩn hoá HSDPA trong 3GPP Khi phát hành R3 hoàn thành, HSDPA và HSUPA vẫn chưa được đưa vào kế hoạch nghiên cứu. Trong năm 2000, khi thực hiện hiệu chỉnh WCDMA và nghiên cứu R4 kể cả TD-SCDMA, người ta nhận thấy rằng cần có một số cải thiện cho truy nhập gói. Để cho phép phát triển này, nghiên cứu khả thi cho HSDPA được khởi đầu vào tháng 3 năm 2000. Nghiên cứu này được bắt đầu theo các nguyên tắc của 3GPP (phải có ít nhất bốn hãng ủng hộ). Các hãng đầu tiên ủng hộ nghiên cứu HSDPA gồm Motorola và Nokia thuộc phía các nhà bán máy và BT/Cellnet, TMobile và NTTDoCoMo thuộc phía các nhà khai thác. Nghiên cứu khả thi đã kết thúc tại phiên hợp đoàn thể TSG RAN và kết luận rằng các giải pháp được nghiên cứu cho thấy có lợi. Trong danh mục nghiên cứu 3
- Xem thêm -