Nghiên cứu và thiết kế anten băng kép cho công nghệ 4G và Bluetooth

  • Số trang: 62 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 566 |
  • Lượt tải: 7
nguyetha

Đã đăng 7932 tài liệu

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÙI QUANG KHÁNH “NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ ANTEN BĂNG KÉP CHO CÔNG NGHỆ 4G VÀ BLUETOOTH” LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HÀ NỘI - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÙI QUANG KHÁNH “NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ ANTEN BĂNG KÉP CHO CÔNG NGHỆ 4G VÀ BLUETOOTH” Ngành :Công Nghệ Điện Tử - Viễn Thông Chuyên ngành : Kỹ thuật Điện tử Mã số : 60 52 0203 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. TRƯƠNG VŨ BẰNG GIANG HÀ NỘI - 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu và thiết kế anten băng kép cho công nghệ 4G và Bluetooth” là công trình nghiên cứu của bản thân. Trong luận văn có dùng một số tài liệu tham khảo như đã nêu trong phần tài liệu tham khảo. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực, nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của khoa và nhà trường đề ra. Tác giả luận văn Bùi Quang Khánh ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS. Trương Vũ Bằng Giang, thầy đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp cho tôi có được những kiến thức, cũng như kinh nghiệm quý báu trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Công Nghệ. Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn tới các cán bộ, các em sinh viên Phòng thí nghiệm của khoa Điện tử - Viễn thông đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn về chuyên môn và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong thời gian tôi thực hiện luận văn này. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, người thân và các bạn của em, những người đã luôn bên cạnh động viên, khích lệ và giúp đỡ em trong thời gian qua. Luận văn này được thực hiện trong khuôn khổ đề tài Khoa học Công nghệ cấp Đại học Quốc gia Hà Nội, mã số QGTĐ.13.05 Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian thực hiện luận văn có hạn, nên luận văn còn nhiều hạn chế. Tôi rất mong nhận được nhiều sự góp ý, chỉ bảo của các thầy, cô để hoàn thiện hơn bài viết của mình. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 11 tháng 06 năm 2015 Học viên Bùi Quang Khánh iii TÓM TẮT 4G LTE đang chứng tỏ là công nghệ di động có tốc độ phát triển nhanh nhất từ trước đến nay. Theo nghiên cứu của ABI, cuối năm 2015 số lượng thuê bao sử dụng 4G LTE ước tính đạt 1,3 tỷ thuê bao, tăng khoảng 650 nghìn so với năm 2014. Về lý thuyết, theo định nghĩa của Liên minh Viễn thông Thế giới (ITU), 4G có thể tăng tốc độ tải về của thiết bị lên tới 100 Mbps khi di chuyển, và đạt xấp xỉ 1 Gbps trong điều kiện đứng yên. Chính bởi sự vượt trội về tốc độ nên 4G LTE được ví như “một sự tiến hóa” của công nghệ viễn thông. 4G LTE hoạt động chủ yếu trên 2 băng tần: 1800MHz (đây là băng tần chủ đạo với hơn 45% nhà mạng trên thế giới khai thác) và 2600MHz (chiếm 26% số nhà mạng triển khai 4G). Bên cạnh đó, sự thống trị trong việc truyền nhận dữ liệu tầm gần giữa các thiết bị đầu cuối vẫn thuộc về công nghệ Bluetooth. Với việc phát trên lên thế hệ Bluetooth 4.0 đạt tốc độ truyền tải lên đến 25Mbps, dễ dàng ghép đôi các thiết bị với nhau, hiệu năng tiêu thụ thấp. Bluetooth thực sự vẫn là lựa chọn hàng đầu trong công nghệ truyền nhận tầm gần. Chính bởi những tính năng tuyệt vời của 2 công nghệ 4G LTE và Bluetooth, cùng với những thành công và tính ứng dụng cao của anten vi dải, luận văn này đã nghiên cứu và trình bày được thiết kế mẫu anten cho ứng dụng 4G/LTE (1.8 GHz & 2.6 GHz) và Bluetooth (2.4 GHz). Anten gồm ba nhánh bức xạ, hai trong ba nhánh đó được thiết kể để tạo một dải tần với băng thông lớn bao phủ từ 2.4 GHz đến 2.6 GHz. Sau khi so sánh kết quả mô phỏng và đo đạc thực tế, cho thấy không có sự chênh lệch quá lớn giữa các yêu cầu về băng thông, tần số hoạt động, độ suy hao. Qua chứng minh thực tế, đưa anten gắn với thiết bị Wi-Fi Cards và Routers, kết quả cho thấy anten hoạt động tốt ở dải tần 2.4 GHz. iv MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ ..................................................................................... vi DANH MỤC BẢNG BIỂU .............................................................................. viii DANH MỤC VIẾT TẮT ................................................................................... ix MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 4G/LTE VÀ BLUETOOTH ....................... 2 1.1. Công nghệ 4G (LTE) .................................................................................. 2 1.1.1. Tình hình hiện nay ................................................................................ 2 1.1.2. Quá trình phát triển .............................................................................. 3 1.1.3. Các đặc điểm chính của công nghệ 4G/LTE ......................................... 4 1.2. Bluetooth .................................................................................................... 8 1.2.1. Lịch sử phát triển.................................................................................. 8 1.2.2. Nguyên lý hoạt động ............................................................................. 9 1.2.3. Chuẩn băng tần Bluetooth .................................................................... 9 1.3. Anten trong truyền thông vô tuyến............................................................ 10 TỔNG QUAN VỀ ANTEN............................................................................... 13 2.1. Lý thuyết chung về anten .......................................................................... 13 2.1.1. Giới thiệu ........................................................................................... 13 2.1.2. Các thông số cơ bản của anten ........................................................... 16 2.2. Anten vi dải .............................................................................................. 22 2.2.1. Đặc tính của anten vi dải .................................................................... 22 2.2.2. Hoạt động của anten vi dải ................................................................. 24 2.2.3. Các phương pháp cấp nguồn .............................................................. 25 2.2.4. Các mô hình phân tích anten vi dải..................................................... 28 THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG, CHẾ TẠO VÀ ĐO ĐẠC ANTEN ........................ 35 3.1. Thiết kế và mô phỏng anten ...................................................................... 35 v 3.1.1. Phần mềm mô phỏng .......................................................................... 35 3.1.2. Lựa chọn chất điện môi ...................................................................... 38 3.1.3. Mục tiêu cần đạt được ........................................................................ 39 3.1.4. Thiết kế anten ..................................................................................... 40 3.1.5. Chế tạo anten ..................................................................................... 43 3.2. Kết quả mô phỏng..................................................................................... 43 3.3. Kết quả đo đạc thực tế .............................................................................. 46 KẾT LUẬN ....................................................................................................... 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 51 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Quá trình phát triển mạng thông tin di động ................................................. 3 Hình 2-1: Anten như một thiết bị truyền sóng ............................................................ 14 Hình 2-2: Phương trình tương đương Thevenin ......................................................... 15 Hình 2-3: Hệ thống tọa độ phân tích anten ................................................................. 16 Hình 2-4: Giản đồ bức xạ vô hướng ........................................................................... 17 Hình 2-5: Giản đồ bức xạ trong mặt phẳng E và H cho anten loa ............................... 18 Hình 2-6: Các búp sóng của anten bức xạ hướng tính ................................................ 18 Hình 2-7: Độ rộng búp sóng ...................................................................................... 20 Hình 2-8: Cấu trúc của một phần tử anten vi dải hình chữ nhật .................................. 23 Hình 2-9: Một số dạng vi dải thông dụng ................................................................... 24 Hình 2-10: Hoạt động của anten vi dải ....................................................................... 24 Hình 2-11: Sóng phản xạ của anten vi dải .................................................................. 25 Hình 2-12: Anten vi dải với đường tiếp điện đồng trục và mạch tương đương ........... 26 Hình 2-13: Anten vi dải với đường truyền tiếp điện vi dải và mạch tương đương ...... 26 Hình 2-14: Các kỹ thuật phối hợp trở kháng bằng đường truyền vi dải ...................... 27 Hình 2-15: Anten vi dải với kỹ thuật ghép khe và mạch tương đương ........................ 27 Hình 2-16: Anten vi dải với kỹ thuật ghép gần và mạch tương đương ........................ 28 Hình 2-17: Mô hình đường truyền sóng ..................................................................... 29 Hình 2-18: Hiệu ứng đường biên xung quanh anten vi dải ......................................... 30 Hình 2-19: Đường truyền vi dải ................................................................................. 30 Hình 2-20: Hiệu ứng đường biên của anten vi dải ...................................................... 31 Hình 2-21: Hằng số điện môi hiệu dụng của anten vi dải ........................................... 31 Hình 2-22: Đường truyền vi dải ................................................................................. 31 vii Hình 2-23: Phân bố điện tích và mật độ dòng trên anten vi dải .................................. 33 Hình 2-24: Mô hình hộp cộng hưởng của anten vi dải................................................ 33 Hình 2-25: Mô hình hốc cộng hưởng cho anten vi dải................................................ 34 Hình 3-1: Mặt phẳng bức xạ và mặt phẳng đất ........................................................... 42 Hình 3-2: Mô hình anten ............................................................................................ 42 Hình 3-3: Anten chế tạo thực tế ................................................................................. 43 Hình 3-4: Suy hao phản hồi của mẫu anten ................................................................ 44 Hình 3-5: Giản đồ bức xạ anten với tần số 1.8 GHz và 2.6 GHz ................................ 45 Hình 3-6: Giản đồ bức xạ anten với tần số 2.4 GHz ................................................... 45 Hình 3-7: Độ lợi cùa anten ......................................................................................... 46 Hình 3-8: Hình ảnh đo hệ số suy hao phản xạ của anten thực nghiệm ........................ 47 Hình 3-9: Kết quả so sánh hệ số suy hao phản xạ giữa thực tế và mô phỏng .............. 47 Hình 3-10: Kết nối anten làm Card mạng cho PC và Wi-Fi Router ............................ 48 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Các thông số lớp vật lý của 4G/LTE ............................................................ 6 Bảng 1-2: Các dải tần Bluetooth ................................................................................ 10 Bảng 3-1: Kích thước anten ....................................................................................... 42 Bảng 3-2: Kết quả đồ thị suy hảo phản xạ .................................................................. 44 Bảng 3-3: So sánh hệ số suy hao phản xạ và băng thông giữa thực tế và mô phỏng ... 47 ix DANH MỤC VIẾT TẮT LTE Long-Term Evolution 4G Fourth-Generations GSM Global System Mobile 3GPP Generation Partnership Project BWT Bluetooth Technology ISM Industrial, Scientific and Industrial IP Internet Protocol 2D Two Dimensions 3D Three Dimensions 3G Third Generations DSC Digital Cellular Service PCS Personal Communications Service EMI Electromagnetic Interference PCB Printed Circuit Board UMTS Universal Mobile Telecommunication System 1 MỞ ĐẦU Trong xã hội ngày nay, nhu cầu về trao đổi thông tin, truyền dữ liệu, dịch vụ trên các thiết bị di động thông minh ngày càng cao. Các hệ thống thông tin di động 2G, 3G vẫn đang hoạt động tốt và ngày càng phát triển với những ưu điểm của mình. Tuy nhiên chúng vẫn chưa phần nào đáp ứng được mong đợi của những khách hàng có nhu cầu sử dụng truyền dữ liệu tốc độ cao. Vì vậy công nghệ mạng di động thế hệ thứ tư 4G/LTE được nghiên cứu và phát triển, cung cấp cho người dùng tốc độ truy cập dữ liệu cao lên đến hàng trăm Mb/s thậm chí đạt 1Gb/s, cho phép phát triển thêm nhiều dịch vụ truy cập sóng vô tuyến mới dựa trên nền tảng IP. Công nghệ Bluetooth cho phép kết nối không dây giữa các thiết bị điện tử trong phạm vi 10 mét (33 feet). Một kết nối Bluetooth có thể được dùng để gửi hình ảnh, video, văn bản, danh thiếp, ghi chú lịch, hoặc để kết nối không dây đến các thiết bị sử dụng công nghệ Bluetooth. Một số đặc điểm chính của công nghệ Bluetooth như: tiêu thụ năng lượng thấp, ứng dụng nhiều loại thiết bị, giá thành rẻ, tốc độ truyền dữ liệu có thể đạt tối đa 1Mbps, tính tương thích cao nên được nhiều nhà sản xuất phần cứng và phần mềm hỗ trợ. Anten vi dải ngày càng được sử dụng rộng rãi trong ứng dụng truyền thông vô tuyến bởi các lợi thế: cấu trúc nhỏ nhẹ, dễ chế tạo, giá thành thấp, dễ dàng tích hợp lên bề mặt … Vì vậy muc đích nghiên cứu của luận văn là đề xuất mẫu anten vi dải cho ứng dụng 4G/LTE và Bluetooth. Mẫu anten đã được thiết kế, mô phỏng, chế tạo và đo đạc thực tế. Anten được thiết kế trên vật liệu Fr4 – epoxy, độ dày h =1.6mm, hằng số điện môi = 4.4, kích thước 3D 20mm × 50mm × 1.6mm. Luận văn gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan về công nghệ 4G/LTE và Bluetooth. Chương 2: Lý thuyết về anten vi dải, các thông số đặc trưng của anten như độ lợi, băng thông, độ định hướng, giản đồ bức xạ. Chương 3: Quá trình thiết kế, mô phỏng, thiết kế và đo đạt mẫu anten. Kết quả mô phỏng và đo đạc thực tế được nói đến tại chương này. Chương 4: Kết luận những điều đã đạt được trong luận văn này. 2 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 4G/LTE VÀ BLUETOOTH 1.1. Công nghệ 4G (LTE) 1.1.1. Tình hình hiện nay Từ năm 2012, trên thế giới, công nghệ 4G đã có sự phát triển vượt bậc và từng bước chiếm thị phần của công nghệ 3G. Theo số liệu thống kê vào tháng 4 năm 2015, trên thế giới đã có hơn 646 đơn vị kinh doanh dịch vụ viễn thông tại hơn 181 quốc gia đã cung cấp dịch vụ 4G/LTE. Trong đó, khu vực châu Á có 61 đơn vị thuộc 25 quốc gia. Riêng khu vực Đông Nam Á có 17 đơn vị cung cấp dịch vụ 4G tại 8 quốc gia là Singapore, Malaysia, Indonesia, Philippines, Brunei, Thái Lan, Lào và Campuchia. Trong đó, trừ các quốc gia đã có nền tảng công nghệ cao như Singapore, Malaysia hay các quốc gia có điều kiện địa lý thuận lợi như Bruei… đã triển khai thành công công nghệ 4G thì hầu hết các quốc gia khác vẫn còn đang trong giai đoạn thử nghiệm. Tuy nhiên, theo nghiên cứu tổng thể của công ty Seed Planning, số lượng người sử dụng công nghệ 4G trong khu vực châu Á-Thái Bình Dương sẽ tăng từ 100 triệu người năm 2013 lên hơn 1 tỷ người trong năm 2018. Tại Hội thảo Quốc tế 4G LTE “Quy hoạch tổng thể, tối ưu hóa công nghệ, đa dạng hóa dịch vụ hướng tới đông nhất công nghệ 4G tại tiểu vùng sông Mekong” diễn ra ngày 26/3 tại Hà Nội, Bộ TT&TT xác định năm 2015 là thời điểm thích hợp để triển khai công nghệ 4G tại Việt Nam. Dự kiến Việt Nam sẽ tổ chức triển khai cấp phép 4G từ đầu năm 2016. Trên cơ sở đánh giá về nhu cầu thị trường, công nghệ , thiết bị và các điều kiện khác, Việt Nam sẽ cấp phép 4G với mục tiêu sử dụng hiệu quả băng tần cao, 3 khả năng dùng chung, chia sẻ mạng... tạo một môi trường viễn thông ngày càng cạnh tranh và phát triển, tạo động lực cho phát triển kinh tế của đất nước. 1.1.2. Quá trình phát triển Thế hệ mạng di động đầu tiên (1G) được phát triển vào những năm 1980, cung cấp dịch vụ gọi thoại qua tần số 900 MHz và kĩ thuật tương tự đến khi được thay thế bằng mạng truyền vô tuyến số 2G. Những hệ thống mạng 2G thì có dung lượng lớn hơn những hệ thống mạng thế hệ thứ nhất. Một kênh tần số thì đồng thời được chia ra cho nhiều người dùng (bởi việc chia theo mã hoặc chia theo thời gian). Vào năm 1992, ITU công bố chuẩn IMT-2000 (International Mobil Telecommunication -2000) cho hệ thống 3G với các ưu điểm chính được mong đợi đem lại bởi hệ thống 3G như: cung cấp dịch vụ thoại chất lượng cao, dịch vụ tin nhắn đa phương tiện, truy cập internet,…[2]. Hình 1-1: Quá trình phát triển mạng thông tin di động LTE là thế hệ thứ tư của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển. UMTS thế hệ thứ ba dựa trên WCDMA đã được triển khai trên toàn thế giới. Để đảm bảo tính cạnh tranh cho hệ thống này trong tương lai, tháng 11/2004 3GPP đã bắt đầu dự án nhằm xác định bước phát triển về lâu dài cho công nghệ di động UMTS với tên gọi Long Term Evolution (LTE). 3GPP đặt ra yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho mỗi bit thông tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt các băng tần hiện có và băng 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. 4 1.1.3. Các đặc điểm chính của công nghệ 4G/LTE Mục tiêu của LTE là cung cấp 1 dịch vụ dữ liệu tốc độ cao, độ trễ thấp, các gói dữ liệu được tối ưu, công nghệ vô tuyến hỗ trợ băng thông một cách linh hoạt khi triển khai. Đồng thời kiến trúc mạng mới được thiết kế với mục tiêu hỗ trợ lưu 28 lượng chuyển mạch gói cùng với tính di động linh hoạt, chất lượng của dịch vụ, thời gian trễ tối thiểu.  Các đặc tính cơ bản của 4G/LTE:  Hoạt động ở băng tần: 700 MHz – 2.6 GHz  Độ trễ: < 5ms  Độ rộng băng thông linh hoạt: 1,4 MHz; 3 MHz; 5 MHz; 10 MHz; 15 MHz; 20 MHz. Hỗ trợ cả hai trường hợp độ dài băng thông lên và xuống bằng nhau hoặc không.  Phổ tần số:  Hoạt động ở chế độ FDD hoặc TDD  Độ phủ sóng: 5 – 100 km  Dung lượng 200 user/cell ở băng tần 5 MHz.  Tốc độ được quy định bởi ITU là 100 Mbs khi di chuyển tốc độ cao và 1 Gbps đối với thuê bao đứng yên so với trạm  Tốc độ dữ liệu ít nhất là 100 Mbps giữa bất kì hai điểm nào trên thế giới  Hiệu suất phổ đường truyền là 15bit/s/Hz ở đường xuống và 6.75 bit/s/Hz ở đường lên (có nghĩa là 1000 Mbps ở đường xuống và có thể nhỏ hơn băng thông 67 MHz)  Hiệu suất sử dụng phổ hệ thống lên đến 3 bit/s/Hz/cell ở đường xuống và 2.25 bit/s/Hz/cell cho việc sử dụng trong nhà.  Chuyển giao liền (Smooth handoff) qua các mạng hỗn hợp.  Chất lượng dịch vụ  Hỗ trợ tính năng đảm bảo chất lượng QoS  VoIP đảm bảo chất lượng âm thanh tốt, trễ tối thiểu thông qua mạng UMTS  Liên kết mạng:  Khả năng liên kết với các hệ thống UTRAN/GERAN hiện có và các hệ thống không thuộc 3GPP cũng sẽ được đảm bảo. 5  Thời gian trễ trong việc truyền tải giữa E-UTRAN và UTRAN/GERAN sẽ nhỏ hơn 300ms cho các dịch vụ thời gian thực và 500ms cho các dịch vụ còn lại.  Tương thích với các chuẩn không dây đang tồn tại.  Tất cả là IP, mạng chuyển mạch gói. Băng thông linh hoạt trong vùng từ 5 MHz đến 20 MHz, điều này có nghĩa là nó có thể hoạt động trong các dải băng tần của 3GPP. Trong thực tế, hiệu suất thực sự của LTE tùy thuộc vào băng thông chỉ định cho các dịch vụ và không có sự lựa chọn cho phổ tần của chính nó. Điều này giúp đáng kể cho các nhà khai thác trong chiến lược về kinh tế và kỹ thuật. Triển khai tại các tần số cao, LTE là chiến lược hấp dẫn tập trung vào dung lượng mạng, trong khi tại các tần số thấp nó có thể cung cấp vùng bao phủ khắp nơi. Mạng LTE có thể hoạt động trong bất cứ dải tần được sử dụng nào của 3GPP. Nó bao gồm băng tần lõi của IMT-2000 (1.9-2 GHz) và dải mở rộng (2.5 GHz), cũng như tại 850-900 MHz, 1800 MHz, phổ AWS (1.7- 2.1 GHz)…Băng tần chỉ định dưới 5MHz được định nghĩa bởi IUT thì phù hợp với dịch vụ IMT trong khi các băng tần lớn hơn 5MHz thì sử dụng cho các dịch vụ có tốc độ cực cao. Tính linh hoạt về băng tần của LTE có thể cho phép các nhà sản xuất phát triển LTE trong những băng tần đã tồn tại của họ.  Các kĩ thuật được sử dụng:  MIMO: để đạt được hiệu suất phổ tần cao bằng cách sử dụng phân tập theo không gian, đa anten, đa người sử dụng.  Sử dụng lượng tử hóa trong miền tần số, chẳng hạn như OFDM hoặc SCFDE ở đường xuống: để tận dụng thuộc tính chọn lọc tần số của kênh mà không phụ phải lượng tử phức tạp.  Ghép kênh trong miền tần số OFDMA hoặc DC-FDMA ở đường xuống: tốc độ bit thay đổi bằng việc gán cho người dùng các kênh khác nhau dựa trên điều kiện kênh.  Mã hóa sửa lỗi Turbo: để tối thiểu yêu cầu về tỷ số SNR ở bên thu.  Lập biểu kênh độc lập: để sử dụng các kênh thay đổi theo thời gian.  Thích nghi đường truyền: điều chế thích nghi và các mã sửa lỗi  Các thông số lớp vật lý của 4G/LTE 6 Bảng 1-1: Các thông số lớp vật lý của 4G/LTE UL DTFS-OFDM (SC-FDMA) DL OFDMA Kỹ thuật truy cập Băng thông 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 15 MHz, 20 MHz TTI tối thiểu 1ms Khoảng cách sóng mang con 15 KHz Ngắn 4, 7  s Dài 16, 7  s Chiều dài CP Điều chế QPSK, 16QAM, 64 QAM 1 lớp cho UL/UE Ghép kênh không gian Lên đến 4 lớp cho DL/UE Sử dụng MIMO cho UL và DL Sự khác nhau giữa 3G và 4G Hiện nay, công nghệ 3G cho phép truy cập Internet không dây và các cuộc gọi có hình ảnh. 4G được phát triển trên các thuộc tính kế thừa từ công nghệ 3G. Về mặt lý thuyết, mạng không dây sử dụng công nghệ 4G sẽ có tốc độ nhanh hơn mạng 3G từ 4 đến 10 lần. Tốc độ tối đa của 3G là tốc độ tải xuống 14Mbps và 5.8Mbps tải lên. Với công nghệ 4G, tốc độ có thể đạt tới 100Mbps đối với người dùng di động và 1Gbps đối với người dùng cố định. 3G sử dụng ở các dải tần quy định quốc tế cho UL : 1885-2025 MHz; DL : 2110-2200 MHz; với tốc độ từ 144kbps-2Mbps, độ rộng BW: 5 MHz. Đối với 4G LTE thì Hoạt động ở băng tần : 700 MHz-2,6 GHz với mục tiêu tốc độ dữ liệu cao, độ trễ thấp, công nghệ truy cập sóng vô tuyến gói dữ liệu tối ưu. Tốc độ DL :100Mbps( ở BW 20MHz), UL : 50 Mbps với 2 aten thu một anten phát. Độ trễ nhỏ hơn 5ms với độ rộng BW linh hoạt là ưu điểm của LTE so với WCDMA, BW từ 1.25 MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz, 20 7 MHz. Hiệu quả trải phổ tăng 4 lần và tăng 10 lần số người dùng/cell so với WCDMA.  Ưu điểm nổi bật  Tốc độ dữ liệu cao hơn rất nhiều lần so với 3G  Tăng hiệu quả sử dụng phổ và giảm thời gian trễ  Cấu trúc mạng sẽ đơn giản hơn, và sẽ không còn chuyển mạch kênh nữa  Hiệu quả trải phổ tăng 4 lần và tăng 10 lần user/cell so với WCDMA. Độ rộng băng tần linh hoạt cũng là một ưu điểm quan trọng của LTE đối với WCDMA  Các ứng dụng đã tạo nên ưu điểm của 4G LTE so với 3G Hiệu suất phổ cao - OFDM ở DL + Chống nhiễu đa đường + Hầu hết dữ liệu người dùng thì ít hơn di động - SC-FDMA ở UL + PAPR thấp + Người dùng trực giao trong miền tần số - MIMO Tốc độ dữ liệu cao + Phát nhiều dòng dữ liệu độc lập song song qua các anten riêng lẻ => tăng tốc độ dữ liệu. (sử dụng MIMO) Độ trễ thấp + Thời gian cài đặt và thời gian trì hoãn chuyển tiếp ngắn + Trễ HO và thời gian ngắt ngắn : TTI ngắn, trạng thái RRC đơn giản Giá thành rẻ + Cấu trúc mạng đơn giản, giảm các thành phần của mạng Chất lượng dịch vụ cao + Sử dụng các tần số cấp phép để đảm bảo chất lượng dịch vụ : LTE sử dụng các dải tần số khác nhau : 2100 MHz, 1900 MHz, 1700 MHz, 2600 MHz, 900 MHz, 800 MHz. + Luôn luôn thử nghiệm ( giảm thời gian trễ trong điều khiển định tuyến) + Giảm độ trễ khứ hồi ( round trip delay) Tần số tái sử dụng linh hoạt Giảm nhiễu liên cell với tần số tái sử dụng lớn hơn 1. -Sử dụng hai dải tần số: 8 + Dải 1 : hệ số tái sử dụng lớn hơn 1 => công suất phát cao hơn + Dải 2 : phổ còn lại + Các user ở cạnh cell : sử dụng dải 1 => SIR tốt + Các user ở trung tâm cell : sử dụng toàn bộ băng => tốc độ dữ liệu cao 1.2. Bluetooth Bluetooth là công nghệ truyền thông vô tuyến công suất thấp tầm gần được thiết kế để thay thế dây cáp trong việc kết nối những thiết bị như máy tính, máy in, bàn phím và chuột. Công nghệ này cho phép các thiết bị điện tử giao tiếp với nhau một cách dễ dàng trong khoảng cách ngắn bằng sóng vô tuyến qua băng tần chung ISM (Industrial, Scientific and Industrial) trong dải tần 2.4 – 2.48 GHz.[4] 1.2.1. Lịch sử phát triển Ban đầu, Sven Mattison và Jaap Haartsen – hai nhân viên của Ericsson (hiện nay là Sony Ericsson và Ericsson Mobile Platforms) đã phát triển những tính năng đầu tiên của Bluetooth vào năm 1994. Sau đó Bluetooth Special Interest Group (SIG) tiếp tục triển khai công nghệ này từ ngày 20/5/1999. Dần dần, Sony Ericsson, IBM, Intel, Toshiba và Nokia cùng nhiều công ty khác đã tham gia phát triển công nghệ không dây tầm gần này nhằm hỗ trợ việc truyền dữ liệu qua các khoảng cách ngắn giữa các thiết bị di động và cố định, tạo nên các mạng cá nhân không dây (Wireless Personal Area Network-PANs). Do đó, Bluetooth còn được gọi là IEEE 802.15.1.Từ đó, công nghệ này đã thu hút sự chú ý của hang tram nhà sản xuất trên toàn thế giới. Bluetooth SIG thiết lập cơ quan đầu não toàn cầu tại Overland Park, Kansas, USA. Bluetooth bắt đầu nổi lên như là một công nghệ vô tuyến hàng đầu. Các công ty điện thoại di động bắt tay vào khai thác thị trường sôi nổi này bằng cách cho ra đời các thế hệ điện thoại di động đời mới hỗ trợ Bluetooth. Các phiên bản 1.1, 1.2… và đến này là 4.1 đã được đưa ra trên thị trường. Khác với những công nghệ hiện tại, như công nghệ hồng ngoại đề xuất bởi IrDA (Infrared Data Association) hay là DECT, Bluetooth hỗ trợ cho ngành công nghiệp viễn thông và khoa học máy tính. Dù có một số lượng lớn các nhà sản xuất hợp tác với hiệp hội IrDA trong các sản phẩm điện thoại của họ, bao gồm cả Ericsson, Motorola và Nokia, sự thay đổi này đã gây khó chịu cho người dùng, không tải được thông tin của họ từ máy tính hoặc PDAs lên điện thoại và ngược lại. Những thiết bị tích hợp Bluetooth có thể nhận diện và giao tiếp với nhau như máy tính giao tiếp với máy in. 9 Hơn nữa, những sản phẩm có tích hợp công nghệ này giá cả lại rẻ và phải chăng hơn nhiều. Bluetooth hiện đang có tốc độ phát triển chóng mặt với khả năng ứng dụng ngày càng đa dạng, tính đến nay con số thiết bị sử dụng Bluetooth không thể tính hết được.. 1.2.2. Nguyên lý hoạt động Tất cả các thiết bị phải được trang bị một micro chip thu phát để thu phát trong băng tần 2.4 GHz, có trên toàn cầu (băng thông được cấp khác nhau ở từng nước). Bên cạnh đó, có 3 kênh thoại được cung cấp. Thông tin có thể được trao đổi với tốc độ lên đến 1 mega bít trong một giây (2 mê-ga bít trong giây thứ 2 đối với thế hệ thứ 2). Những thiết bị tích hợp công nghệ Bluetooth có những ưu điểm tiêu biểu sau:  Tiêu thụ rất ít năng lượng, cho phép ứng dụng được trong nhiều loại thiết bị, bao gồm cả các thiết bị cầm tay, cố định và di động  Giá thành của các thiết bị này rẻ, thích hợp với hầu hết người tiêu dùng  Cho phép giao tiếp giữa hai thiết bị đầu cuối với khoảng cách có thể lên đến 10 mét ngoài trời và 5 mét trong tòa nhà. Với các điểm truy cập (access point) có thể lên tới 100 mét ngoài trời và 30 mét trong tòa nhà.  Bluetooth sử dụng băng tần không đăng ký 2.4 GHz trên băng tần ISM. Tốc độ truyền dữ liệu có thể đạt tới 25 Mbps (với chuẩn 3.0 và 4.0) mà các thiết bị không cần phải thấy trực tiếp nhau ( light of sight requirements)  Dễ dàng trong việc phát triển ứng dụng: Bluetooth kết nối một ứng dụng này với một ứng dụng khác thông qua các chuẩn “Bluetooth profiles”, do đó có thể độc lập về phần cứng cũng như hệ điều hành sử dụng.  Bluetooth được dùng trong giao tiếp dữ liệu tiếng nói: có 3 kênh để truyền tiếng nói và 7 kênh để truyền dữ liệu trong một mạng cá nhân.  An toàn và bảo mật: được tích hợp với sự xác nhận của người dùng và mã hóa Tính tương thích cao, được nhiều nhà sản xuất phần cứng cũng như phần mềm hỗ trợ. 1.2.3. Chuẩn băng tần Bluetooth Bluetooth sử dụng sóng vô tuyến cực ngắn ở dài tần 2,4 GHz đến 2,4835 GHz. Trên thế giới, băng tần này là có sẵn, băng thông có thể khác nhau ở những nước khác nhau, tùy theo dải tần có sẵn ở nước đó. Để tuân theo giới hạn dải tần ở từng quốc gia,
- Xem thêm -