Tài liệu Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam

Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam MỤC LỤC CÁC THUẬT NGỮ TỪ VIẾT TẮT................................................................ DANH MỤC HÌNH VẼ...................................................................................... DANH MỤC BẢNG......................................................................................... LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................... CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ VÀ MỤC TIÊU THIẾT KẾ LTE................................................................................................... 1.1 Giới thiệu về công nghệ LTE................................................................ 1.2 Mục tiêu thiết kế LTE............................................................................ 1.2.1 Tiềm năng công nghệ............................................................................... 1.2.2 Hiệu suất hệ thống................................................................................... 1.2.3 Các vấn đề liên quan đến việc triển khai................................................. 1.2. Kiến trúc và sự dịch chuyển..................................................................... 1.2. Quản lý tài nguyên vô tuyến.................................................................... 1.2.6 Độ phức tạp.............................................................................................. 1.3 Kết luận chương 1...................................................................................... CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE......................................................................................................... 2.1 Công nghệ LTE đường xuống OFDM và đường lên SC-FDMA....... 2.2 Hoạch định phụ thuộc kênh truyền và sự thích ứng tốc độ............... 2.2.1 Hoạch định đường xuống......................................................................... 2.2.2 Hoạch định đường lên.............................................................................. SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Khoa CNTT- ĐH Phương Đông Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam 2.2.3 Điều phối nhiễu liên tế bào...................................................................... 2.3 ARQ hỗn hợp với việc kết hợp mềm..................................................... 2.4 Sự hỗ trợ nhiều anten................................................................................ 2.5 Hỗ trợ multicast và broadcast............................................................... 2.6 Tính linh hoạt phổ...................................................................................... 2.6.1 Tính linh hoạt trong sắp xếp song công................................................... 2.6.2 Tính linh hoạt trong băng tần hoạt động.................................................. 2.6.3 Tính linh hoạt về băng thông................................................................... 2.7 Kết luận chương 2................................................................................... CHƯƠNG 3: KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN LT........................... 3.1 RLC– điều khiển liên kết vô tuyến........................................................... 3.2 MAC- điều khiển truy nhập môi trường.............................................. 3.2.1 Kênh logic và kênh truyền tải.................................................................. 3.2.2 Hoạch định đường xuống......................................................................... 3.2.3 Hoạch định đường lên.............................................................................. 3.2.4 Hybrid ARQ............................................................................................. 3.3 PHY - lớp vật lý.......................................................................................... 3.4 Các trạng thái LTE................................................................................. 3.5 Luồng dữ liệu.............................................................................................. 3.6 Kết luận chương 3................................................................................... SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Khoa CNTT- ĐH Phương Đông Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam CHƯƠNG 4 LỚP VẬT LÝ LT........................................................................ 4.1 Kiến trúc miền thời gian toàn phần......................................................... 4.2 Sơ đồ truyền dẫn đường xuống.............................................................. 4 2.1 Tài nguyên vật lý đường xuốn................................................................. 4.2.2 Các tín hiệu tham khảo đường xuống...................................................... 4.2.3 Xử lý kênh truyền tải đường xuống......................................................... 4.2.4 Báo hiệu điều khiển L1/L2 đường xuống................................................ 4.2.5 Truyền dẫn nhiều anten đường xuống..................................................... 4.2.6 Multicast/broadcast sử dụng MBSFN...................................................... 4.3 Scheme truyền dẫn đường lên.................................................................. 4.3.1 Tài nguyên vật lý đường lên.................................................................... 4.3.2 Tín hiệu tham khảo đường lên................................................................. 4.3.3 Xử lý kênh truyền tải đường lên.............................................................. 4.3.4 Báo hiệu điều khiển L1/L2 đường lân..................................................... 4.3.5 Định thời sớm đường lên......................................................................... 4.4 Kết luận chương 4.................................................................................. CHƯƠNG 5: CÁC THỦ TỤC TRUY CẬP LTE VÀ NHỮNG TRIỂN VỌNG CHO LTE.................................................................................. 5.1 Dò tìm tế bào........................................................................................... 5.1.1 Thủ tục dò tìm cell................................................................................... 5.1.2 Cấu trúc thời gian/ tần số của các tín hiệu đồng bộ................................. SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Khoa CNTT- ĐH Phương Đông Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam 5.1.3 Dò tìm cell ban đầu và kế cậ.................................................................... 5.2 Truy cập ngẫu nhiên.................................................................................. 1 5.2.1 Bước một: truyền dẫn Preamble truy nhập ngẫu nhiên.........................102 5.2.2 Bước 2: đáp ứng truy cập ngẫu nhiên....................................................106 5.2.3 Bước 3: Nhận dạng đầu cuối..................................................................107 5.2.4 Bước 4: giải quyết tranh chấp................................................................108 5.3 Paging..................................................................................................... 5.4 So sánh với công nghệ Wimax và những triển vọng cho LTE............. 5.4. 1 So sánh công nghệ LTE với công nghệ Wimax.................................. 5.4.2 Sự khác biệt giữa công nghệ 3G và 4.................................................... 5.4.3 WiMAX và LTE không phải là 4.......................................................... 5.4.4 Những triển vọng cho công nghệ LT..................................................... 5.5 ết l ận chương ...................................................................................... CHƯƠNG 6: ỨNG DỤNG VÀ THỰC TẾ TRIỂN KHAI LTE Ở VIỆT NA........................................................................................................... 6.1 Ứng dụng công nghệ LTE cho các dịch vụ băng thông rộng........... 6.1.1 Verizon chọn công nghệ LTE làm nền tảng cho mạng 4G.................... 6.1.2 Công nghệ LTE được lựa chọn cho các dịch vụ Internet trên máy bay............ SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Khoa CNTT- ĐH Phương Đông Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam 1 6.2 Thực tế triển khai ở VN hiện nay như thế nào................................... 6.2.1 Xa lộ rộn................................................................................................ 6.2.2 Sẽ “đi” như thế nào................................................................................ 6.2.3 Công nghệ 4G ra mắt thị trường Việt Na............................................... 6.2.4 Trình diễn công nghệ LTE lần đầu ở dải tần 700 MH........................... 6.3 ết l ận chương ........................................................................................... KẾT LUẬ......................................................................................................... TÀI LIỆU THAM KHẢ.................................................................................. SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Khoa CNTT- ĐH Phương Đông Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam ÁC THUẬT NGỮ TỪ VIẾT TẮ 3GPP Tổ chức chuẩn hóa mạng di động thế hệ thứ 3 Hệ thống antenna thích ứng Báo nhận (trong giao thức ARQ) ARQ BCCH BCH BER Third Generation Partnership Project Adaptive Antenna System Acknowledgement (In ARQ Protocols) Adjacent Channel Leakage Ratio Access Gateway (In LTE/SAE) Acknowledged Mode (RLC Configuration) Adaptive Modulation And Coding Automatic Repeat-Request Broadcast Control Channel Broadcast Channel Bit-Error Rate BLER Block-Error Rate Tỉ lệ lỗi khối Trung tâm dịch vụ broadcast/multicast BS BSC BTC Broadcast/Multicast Service Center Binary Phase-Shift Keying Base Station Base Station Controller Block Turbo Code BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc CC CDM Convolution Code Code-Division Multiplexing Code Division Multiple Access Core Network Continuous Packet Connectivity Common Pilot Channel Channel Quality Indicator Cyclic Redundancy Check Circuit Switched Mã chập Ghép kênh phân chia theo mã AAS ACK ACLR AGW AM AMC BM-SC CDMA CN CPC CPICH CQI CRC CS SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Hệ số rò rỉ kênh lân cận Cổng truy nhập Chế độ báo nhận (cấu hình RLC) Mã hóa và điều chế thích nghi Yêu cầu lặp lại tự động Kênh điều khiển quảng bá Kênh quảng bá Tỉ lệ lỗi bớt Khóa dịch pha nhị phân Trạm gốc Khối điều khiển trạm gốc Mã turbo khối Đa truy nhập phân chia theo mã Mạng lõi Khả năng kết nối gói liên tục Kênh hoa tiêu chung Chỉ thị chất lượng kênh truyền Kiểm tra tính du tuần hoàn Chuyển mạch kênh Khoa CNTT- ĐH Phương Đông 1 Đồ án tốt nghiệp DCCH DCH Dedicated Control Channel Dedicated Channel Decision Feedback DFE Equalization DFT Discrete Fourier Transform DFTS- DFT-Spread OFDM, See OFDM Also SC-FDMA DL Downlink DL-SCH Downlink Shared Channel Dedicated Physical Control DPCCH Channel DPCH Dedicated Physical Channel Dedicated Physical Data DPDCH Channel DRX Discontinuous Reception DTCH Dedicated Traffic Channel DTX Discontinuous Transmission E-DCH Enhanced Dedicated Channel eNodeB E-UTRAN NodeB EPC Evolved Packet Core European ETSI Telecommunication Standards Institute FCC FDD FDM FDMA FFT GERAN GPRS GSM HARQ HSCSD HLR HSDSCH Federal Communications Commission Frequency Division Duplex Frequency Division Multiplexing Frequency Division Multiple Access Fast Fourier Transform GSM EDGE RAN General Packet Radio Services Global Sytem For Mobile Communications Hybrid ARQ High Speed Circuit Switched Data Home Location Register High-Speed Downlink Shared Channel SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam Kênh điều khiển dành riêng Kênh dành riêng Cân bằng hồi tiếp để quyết định Biến đổi fourier rời rạc OFDM trải phổ DFT, cũng được xem như là SC-FDMA Đường xuống Kênh chia sẻ đường xuống Kênh điều khiển vật lý dành riêng Kênh vật lý dành riêng Kênh dữ liệu vật lý dành riêng Sự thu nhận không liên tục Kênh lưu lượng dành riêng Sự phát không liên tục Kênh dành riêng nâng cao NodeB E-UTRAN Lõi gói cải tiến Sự phát không liên tục Hội đồng truyền thông liên bang Song công phân chia theo tần số Ghép kênh phân chia theo tần số Đa truy nhập phân chia theo tần số Biến đổi fourier nhanh Mạng truy nhập vô tuyến GSM EDGE Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp Hệ thống truyền thông di động toàn cầu ARQ hỗn hợp Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao Thanh ghi định vị thường trú Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao Khoa CNTT- ĐH Phương Đông 2 Đồ án tốt nghiệp High Speed Downlink Packet Access HSPA High Speed Packet Access High Speed Uplink Packet HSUPA Access Institute Of Electrical And IEEE Electronics Engineers IFFT Inverse FFT IMS IP Multimedia Subsystem IR Incremental Redundancy LTE Long Term Evolution MAC Medium Access Control Multimedia MBMS Broadcast/Multicast Service Multicast And Broadcast MBS Service Multiple Input Multiple MIMO Ouput MSC Mobile Switching Center Negative Acknowledgement NAK (In ARQ Protocols) NodeB, a logical node handling transmission/reception in multiple cells. Commonly, NodeB but not necessarily, corresponding to a base station Orthogonal Frequency OFDM Division Multiplexing Orthogonal Frequency OFDMA Division Multiple Access PAPR Peak to Average Power Ratio PAR Peak to Average Ratio PCCH Paging Control Channel PCH Paging Channel Pre-conding Control PCI Indication Physical Downlink Control PDCCH Channel Packet Data Convergence PDCP Protocol PDSCH Physical Downlink Shared HSDPA SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao Truy nhập gói tốc độ cao Truy nhập gói đường lên tốc độ cao Viện kỹ sư điện và điện tử FFT đảo ngược Hệ thống con đa truyền thông IP Sự dư thừa gia tăng Sự phát triển dài hạn Điều khiển truy nhập môi trường Broadcast đa truyền thông/dịch vụ multicast Dịch vụ multicast và broadcast Nhiều đầu vào nhiều đầu ra Trung tâm chuyển mạch di động Báo nhận thất bại (trong giao thức ARQ) Một node logic điều khiển việc phát và thu trong nhiều tế bào. Có khi còn xem như tương ứng với một trạm gốc. Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao Hệ số công suất đỉnh trên trung bình Hệ số đỉnh trên trung bình Kênh điều khiển tìm gọi Kênh tìm gọi Chỉ thị điều khiển tìm gọi Kênh điều khiển đường xuống vật lý Giao thức hội tụ dữ liệu gói Kênh chia sẻ đường xuống vật lý Khoa CNTT- ĐH Phương Đông 3 Đồ án tốt nghiệp PDU PHY QAM QoS QPSK RAN RB RF RLC RNC ROHC RRC RS RSN SCFDMA SDMA Channel Protocol Data Unit Physical layer Quadrature Amplitudr Modulation Quality of Service Quadrature Phase Shift Keying Radio Access Network Resource Block Radio Frequency Radio Link Protocol Radio Network Controller Robust Header Compression Radio Resource Control Reference Symbol Retransmission Sequence Number Single Carrier FDMA Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam Đơn vị dữ liệu giao thức Lớp vật lý Điều chế biên độ cầu phương Chất lượng dịch vụ Khóa dịch pha cầu phương Mạng truy nhập vô tuyến Khối tài nguyên Tần số vô tuyến Giao thức liên kết vô tuyến Khối điều khiển mạng vô tuyến Nén tiêu đề mạnh mẽ Điều khiển tài nguyên vô tuyến Ký hiệu tham khảo Số thứ tự truyền lại FDMA đơn sóng mang SIR Spatial Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo không gian Access Space Frequency Block Mã hóa khối không gian-tần số Coding Signal To Interference Ration Hệ số tín hiệu trên nhiễu SNR Signal To Noise Ratio SFBC TDCDMA TDD TDM Time Dvision-Code Division Multiple Access Time Division Duplex Time Division Multiplexing Time Division Multiple TDMA Access Time Division-Synchronous TDCode Division Multiple SCDMA Access TF Transport Format Transport Format TFC Combination Transparent Mode (RLC TM Configuration) TTI Transmission Time Interval UE User Equipment, the 3GPP SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Hệ số tín hiệu trên tạp âm Đa truy nhập phân chia theo mã và thời gian Song công phân chia thời gian Ghép kênh phân chia theo thời gian Đa truy nhập phân chia theo thời gian Đa truy nhập phân chia theo mã đồng bộ, phân chia theo thời gian Định dạng truyền tải Sự kết hợp định dạng truyền tải Chế độ trong suốt (cấu hình RLC) Khoảng thời gian truyền dẫn Thiết bị người dùng, tên 3GPP đặt cho Khoa CNTT- ĐH Phương Đông 4 Đồ án tốt nghiệp name for the mobile terminal UL Uplink UL-SCH Uplink Shared Channel Unacknowledgement Mode UM (RLC Configuration) Universal Mobile UMTS Telecommunications System Universal Terrestrial Radio UTRA Access Universal Terrestrial Radio UTRAN Access Network Wideband Code Division WCDMA Multiple Access VoIP Voice Over IP SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam thiết bị đầu cuối di động Đường lên Kênh chia sẻ đường lên Chế độ không báo nhận (cấu hình RLC) Hệ thống viễn thông di động toàn cầu Truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu Đa truy nhập băng rộng phân chia theo mã Thoại qua IP Khoa CNTT- ĐH Phương Đông 5 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam DANH MỤC HÌNH V Hình 1.1: Kiến trúc của mạng LT....................................................................... Hình 1.2: Phân bố phổ băng tần lõi tại 2 GHz của nguyên bản IMT-2000........... Hình 1.3: Một ví dụ về cách thức LTE thâm nhập từng bước vào phân bố phổ của một hệ thống GSM đã được triển kha..................................... Hình 2.1: Hoạch định phụ thuộc kênh trong miền thời gian và tần số.................. Hình 2.2: Một ví dụ về điều phối nhiễu liên tế bào, nơi mà các phần phổ bị giới hạn bởi công suất truyền dẫ.......................................................... Hình 2.3: FDD-DL vs TDD- U.......................................................................... Hình 3.1: Kiến trúc giao thức LTE (đường xuống.............................................. Hình 3.2: Phân đoạn và hợp đoạn RL................................................................. Hình 3.3: Ví dụ về sự ánh xạ các kênh logic với các kênh truyền dẫ................... Hình 3.4: Việc lựa chọn định dạng truyền dẫn trong đường xuống (bên trái) và đường lên (bên phải........................................................................ Hình 3.5: Giao thức hybrid-ARQ đồng bộ và không đồng bộ............................. SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Khoa CNTT- ĐH Phương Đông 6 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam Hình 3.6: Nhiều tiến trình hybrid-ARQ song song.............................................. Hình 3 : Mô hình xử lý lớp vật lý đơn giản cho UL-SC.................................... Hình 3 : Các trạng hái LTE............................................................................. Hình 3 : Một ví dụ về luồng dữ liệu LT............................................................ Hình 4.1: Cấu trúc miền thời gian LT................................................................. Hình 4.2: Các ví dụ về việc chỉ định khung phụ đường lên/đường xuống trong trường hợp TDD và sự so sánh với FD....................................... Hình 4.3: Tài nguyên vật lý đường xuống LT..................................................... Hình 4.4: Cấu trúc miền tần số đường xuống LT................................................ Hình 4.5: Cấu trúc khung phụ và khe thời gian đường xuống LTE. Một khung phụ bao gồm hai khe thời gian kích thước bằng nhau. Mỗi khe bao gồm sáu hoặc bảy ký hiệu OFDM lần lượt tương ứng với trường hợp tiền tố chu trình bình thường và tiền tố chu trình mở rộng.................................................................................................... Hình 4.6: Khối tài nguyên đường xuống dành cho tiền tố chu trình bình thường, nghĩa là, có 7 ký hiệu OFDM trên 1 khe. Với tiền tố chu trình mở rộng thì có 6 ký hiệu OFDM trên 1 khe và như vậy, tổng cộng có 72 phần tử tài nguyên trong một khối tài nguyên..................... SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Khoa CNTT- ĐH Phương Đông 7 Đồ án tốt nghiệp Hình 4.7: Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam Cấu trúc tín hiệu tham khảo đường xuống LTE dành cho tiền tố chu trình bình thường, nghĩa là có 7 ký hiệu OFDM trên 1 khe............ Hình 4.8: Cấu trúc tín hiệu tham khảo trong trường hợp truyền dẫn nhiều anten đường xuống: (a) hai anten phát và (b) bốn anten phát................ Hình 4.9: Xử lý kênh truyền tải đường xuống. Phần được gạch gạch chỉ có mặt trong trường hợp ghép kênh không gian đường xuống, đó là khi hai khối truyền tải được phát song song trong một TTI................... Hình 4.10: Chèn CRC đường xuống, tính toán và gắn một CRC vào mỗi khối truyền tải............................................................................................. Hình 4.11: Khối mã hóa Turbo LT....................................................................... Hình 4.12: Chức năng H-ARQ lớp vật lý trích ra tập hợp bit mã được phát đi trong một TTI đã cho.......................................................................... Hình 4.13: Ngẫu nhiên hóa đường xuống............................................................. Hình 4.14: Điều chế dữ liệu, chuyển đổi M bit thành M/L ký tự điều chế phức tạp. QPSK: L=2, 16QAM: L=4, 64QAM: L=6.................................... Hình 4.15: Ánh xạ khối tài nguyên đường xuống. Trong trường hợp chung, sẽ có một nhóm tài nguyên và một ánh xạ tài nguyên tương ứng cho mỗi anten phát..................................................................................... Hình 4.16: Chuỗi xử lý cho báo hiệu điều khiển L1/L2 đường xuống................... SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Khoa CNTT- ĐH Phương Đông 8 Đồ án tốt nghiệp Hình 4.17: Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam Lưới thời gian/tần số LTE với phần tử tài nguyên nào đó được sử dụng bởi các ký tự tham khảo đường xuống và báo hiệu điều khiển L1/L2.................................................................................................. Hình 4.18: Phần tử kênh điều khiển và ứng cử kênh điều khiển............................ Hình 4.19: Ánh xạ anten LTE bao gồm ánh xạ lớp, tiếp theo là tiền mã hóa. Mỗi ô vuông tương ứng với một ký hiệu điều chế................................ H nh 4.20: Hai anten mã hóa khối không gian-tần số (SFBC) trong kết cấu đa anten LTE........................................................................................... Hình 4.21: Tạo dạng tia trong khung nhiều anten LTE......................................... Hình 4.22: Ghép kênh không gian trong khung nhiều anten LTE (NL=3, NA=4)................................................................................................ Hình 4.23: Các tín hiệu tham khảo chung tế bào và riêng tế bào trong các khung phụ MBSFN. Chú ý rằng hình vẽ thể hiện một tiền tố chu trình mở rộng tương ứng với 12 ký hiệu trên 1 khung phụ.................... Hình 4.24: Kiến trúc cơ bản của truyền dẫn DFTS-OFD...................................... Hình 4.25: Kiến trúc miền tần số đường lên LT.................................................... Hình 4.26: Khung con đường lên LTE và cấu trúc khe. Một khung con bao gồm hai khe kích thước bằng nhau. Mỗi khe bao gồm 6 hoặc 7 khối DFTS-OFDM trong trường hợp tương ứng với tiền tố chu trình bình thường và mở rộng................................................................. SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Khoa CNTT- ĐH Phương Đông 9 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam Hình 4.27: Cấp phát tài nguyên đường lên LTE................................................... Hình 4.28: Nhảy tần đường lên............................................................................ Hình 4.29: Tín hiệu tham khảo đường lên được chèn vào trong khối thứ tư của mỗi khe thời gian đường lên. Giả sử là tiền tố tuần hoàn thông thường, tức là bảy khối trên một khe và không có nhảy tần................. Hình 4.30: Việc tạo tín hiệu tham khảo đường lên miền tần số............................. Hình 4.31: Phương pháp tạo ra tín hiệu tham khảo đường lên từ chuỗi ZadoffChu độ dài tốt nhất. Chú ý trong trường hợp chung, có nhiều hơn một ký tự có thể bị cắt cụt (phương pháp 1) hoặc được mở rộng theo chu kỳ (phương pháp 2).............................................................. Hình 4.32: Truyền dẫn các tín hiệu tham khảo dò kênh đường lên........................ Hình 4.33: Xử lý kênh truyền tải đường lên LTE................................................. Hình 4.34: Ghép kênh dữ liệu và báo hiệu điều khiển L1/L2 đường lên trong trường hợp truyền dẫn đồng thời UL-SCH và điều khiển L1/L2.......... Hình 4.35: Kiến trúc tài nguyên được sử dụng cho báo hiệu điều khiển L1/L2 đường lên trường hợp không truyền dẫn đồng thời UL-SCH............... Hình 4.36: Đề xuất định thời đường lên............................................................... Hình 5.1: Tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp..................................................... Hình 5.2: Việc phát tín hiệu đồng bộ trong miền tần số...................................... Hình 5.3: Tổng quan của thủ tục truy cập ngẫu nhiên....................................... Hình 5.4: Minh họa nguyên lý của truyền dẫn preamble truy cập ngẫu nhiên. ........................................................................................................ Hình 5.5: Định thời Preamble ở eNodeB cho người sử dụng truy cập ngẫu nhiên khác nhau............................................................................... Hình 5.6: Việc phát preamble truy cập ngẫu nhiên........................................... Hình 5.7: Việc dò tìm Preamle truy cập ngẫu nhiên trong miền tần số............... Hình 5.8: Việc nhận không liên tục (DRX) cho paging..................................... Hình 5.9: Lộ trình phát triển của LTE và các công nghệ khác........................... SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Khoa CNTT- ĐH Phương Đông 10 Đồ án tốt nghiệp SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam Khoa CNTT- ĐH Phương Đông 11 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các yêu cầu về hiệu suất phổ và lưu lượng người dùng....................... Bảng 1.2: Yêu cầu về thời gian gián đoạn, LTE-GSM và LTE-WCDMA........... Bảng 5.3: Tiến trình phát triển các chuẩn của 3GPP.......................................... Bảng 5.4 So sánh đặc điểm nổi bật của WiMAX và 3G LTE........................... SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Khoa CNTT- ĐH Phương Đông 12 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay thông tin di động phát triển rất nhanh đã mang lại nhiều lợi nhuận cho các nhà khai thác. Khởi nguồn từ dịch vụ thoại đắt tiền cho một số ít người, đến nay với sự ứng dụng rộng rãi các thiết bị thông tin di động có thể cung cấp nhiều hình loại dịch vụ đòi hỏi tốc độ số liệu cao cho người sử dụng kể cả các chức năng camera, MP3 và PDA. Các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao ngày các trở nên phổ biến. Hệ thống di động thế hệ thứ hai, với GSM và CDMA là những ví dụ điển hình đã phát triển mạnh mẽ ở nhiều quốc gia. Tuy nhiên, thị trường viễn thông càng mở rộng càng thể hiện rõ những hạn chế về dung lượng và băng thông của các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai. Sự ra đời của hệ thống di động thế hệ thứ ba với các công nghệ tiêu biểu như WCDMA hay HSPA là một tất yếu để có thể đáp ứng được nhu cầu truy cập dữ liệu, âm thanh, hình ảnh với tốc độ cao, băng thông rộng của người sử dụng. Mặc dù các hệ thống thông tin di động thế hệ 2.5G hay 3G vẫn đang phát triển không ngừng nhưng các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới đã bắt đầu tiến hành triển khai thử nghiệm một chuẩn di động thế hệ mới có rất nhiều tiềm năng và có thể sẽ trở thành chuẩn di động 4G trong tương lai, đó là LTE (Long Term Evolution). Các cuộc thử nghiệm, trình diễn đã chứng tỏ năng lực tuyệt vời của công nghệ LTE và khả năng thương mại hóa LTE đã đến rất gần. Trước đây, muốn truy cập dữ liệu bạn cần có một đường dây cố định để kết nối. Tương lai với LTE, bạn có thể truy cập tất cả các dịch vụ mọi lúc mọi nơi trong khi vẫn di chuyển: xem phim chất lượng cao HDTV, điện thoại thấy hình, chơi game, nghe nhạc trực tuyến, tải cơ sở dữ liệu v.v… với một tốc độ “siêu tốc”. Đó chính là sự khác biệt giữa mạng di động thế hệ thứ ba (3G) và mạng di động thế hệ thứ tư (4G). Tuy vẫn còn khá mới mẻ nhưng mạng di động băng rộng 4G đang được kỳ vọng sẽ tạo ra nhiều thay đổi khác biệt so với những mạng di động hiện nay. Từ những vấn đề trên, em đã lựa chọn đề tài của mình là: “Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam”. Đề tài sẽ đi vào tìm hiểu tổng quan SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Khoa CNTT- ĐH Phương Đông 13 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam về công nghệ LTE cũng như là những kỹ thuật và thành phần được sử dụng trong công nghệ này để có thể hiểu rõ thêm về những tiềm năng hấp dẫn mà công nghệ này sẽ mang lại.Đề tài của em bao gồm 6 chương: Chương 1: Giới thiệu về công nghệ và mục tiêu thiết kế LTE Chương 2: Tổng quan về truy cập vô tuyến trong LTE Chương 3: Kiến trúc giao diện vô tuyến LTE. Chương 4: Lớp vật lý LTE Chương 5: Các thủ tục truy cập LTE Chương 6: Ứng dụng công nghệ LTE cho mạng di động 4G Tuy nhiên do LTE là công nghệ vẫn đang được nghiên cứu, phát triển và hoàn thiện cũng như là do những giới hạn về kiến thức nên đồ án này chưa đề cập được hết các vấn đề của công nghệ LTE và không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn. SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Khoa CNTT- ĐH Phương Đông 14 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ LTE và các ứng dụng, triển khai ở Việt Nam CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ VÀ MỤC TIÊU THIẾT KẾ LTE 1.1 Giới thiệu về công nghệ LTE LTE là thế hệ thứ tư tương lai của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển, UMT dựa trên WCDMA. 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, 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 với kiến trúc ở hình 1.1. Đặc tả kỹ thuật cho LTE đang được hoàn tất và dự kiến sản phẩm LTE sẽ ra mắt thị trường trong 2 năm tới. Các mục tiêu của công nghệ này là: -Tốc độ đỉnh tức thời với băng thông 20 MHz: tải xuống 100 Mbps, tải lên 50 Mbps. -Dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một người dùng trên 1 MHz so với mạng HSDPA Rel. 6: tải xuống gấp 3 đến 4 lần, tải lên gấp 2 đến 3 lần. -Hoạt động tối ưu với tốc độ di chuyển của thuê bao là 0 – 15 km/h. Vẫn hoạt động tốt với tốc độ từ 15 – 120 km/h. Vẫn duy trì được hoạt động khi thuê bao di chuyển với tốc độ từ 120 – 350 km/h (thậm chí 500 km/h tùy băng tần). -Các chỉ tiêu trên phải đảm bảo trong bán kính vùng phủ sóng 5km, giảm chút ít trong phạm vi đến 30km. Từ 30 – 100 km thì không hạn chế - Độ dài băng thông linh hoạt: có thể hoạt động với các băng 1.25 MHz, 1.6 MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz và 20 MHz cả chiều lên và xuống. Hỗ trợ cả độ dài băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc không. Để đạt được mục tiêu này, sẽ có nhiều kỹ thuật mới được áp dụng, nổi bật là kỹ thuật vụ tuyến OFDMA, kỹ thuật anten MIMO Ngoài ra hệ thống này sẽ chạy hoàn toàn trên nền IP, và hỗ trợ cả 2 chế độ FDD vD SV: Dương Thu Hằng MSSV: 507102014 Khoa CNTT- ĐH Phương Đông 15