Tài liệu Giáo trình lộ trình phát triển thông tin di động 3g lên 4g tập 1 - ts. nguyên phạm anh dũng

(Tập 1) HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG TS. NGUYỄN PHẠM ANH DŨNG GIÁO TRÌNH LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G LÊN 4G (Tập 1) NHÀ XUẤT BẢN THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG GD 01 HM 10 LỜI NÓI ĐẦU Thông tin di động là ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh nhất với con số thuê bao đã đạt đến 3,8 tỷ tính đến cuối năm 2008. Khởi nguồn từ dịch vụ thoại đắt tiền phục vụ một số ít người di chuyển, đến nay với sự ứng dụng ngày càng rộng rãi các thiết bị thông tin di động thế hệ ba, thông tin di động có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ đòi hỏi tốc độ số liệu cao kể cả các chức năng camera, MP3 và PDA. Với các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao ngày càng trở nên phổ biến thì nhu cầu về 3G cũng như phát triển nó lên 4G đang càng trở nên cấp thiết. Để phục vụ nhu cầu học tập của sinh viên, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông phối hợp với Nhà xuất bản Thông tin và Truyền thông xuất bản “Giáo trình Lộ trình phát triển thông tin di động 3G lên 4G” do TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng biên soạn. 3G là thuật ngữ dùng để chỉ các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (Third Generation). Mạng 3G (Third-generation technology) là thế hệ thứ ba của chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh...). 3G cung cấp cả hai hệ thống là chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh. Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cập vô tuyến hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay. Điểm mạnh của công nghệ này so với công nghệ 2G và 2.5G là cho phép truyền, nhận các dữ liệu, âm thanh, hình ảnh chất lượng cao cho cả thuê bao cố định và thuê bao đang di chuyển ở các tốc độ khác nhau. Với công nghệ 3G, các nhà cung cấp có thể mang đến cho khách hàng các dịch vụ đa phương tiện, như âm nhạc chất lượng cao; hình ảnh video chất lượng và truyền hình số; Các dịch vụ định vị toàn cầu (GPS); E-mail; video streaming; High-ends games;... Do khuôn khổ có hạn, giáo trình sẽ chỉ tập trung trình bày hai công nghệ: đó là HSPA (sự phát triển tăng cường của WCDMA) và 3GPP LTE. Có thể coi công nghệ HSPA và sự phát triển tiếp theo của nó là hậu 3G còn công nghệ LTE là tiền 4G. Đây là các công nghệ dự kiến sẽ rất phát triển trong những thập niên tới. Giáo trình được xây dựng trên cơ sở sinh viên đã học môn "Đa truy nhập vô tuyến và lý thuyết trải phổ". Vì đây là giáo trình cho môn chuyên đề đòi hỏi sinh viên phải tự đọc nên giáo trình được biên soạn chi tiết với kết cấu hợp lý để sinh viên có thể tự học. Mỗi chương đều có phần giới thiệu chung, có phần tổng kết và các câu hỏi. Giáo trình bao gồm 16 chương. Chương đầu giới thiệu tổng quan về các hệ thống phát triển của 3G và lộ trình phát triển lên 4G. Chương 2 đề cập đến các vấn đề liên quan đến truyền dẫn vô tuyến băng rộng. Chương 3 nghiên cứu các công nghệ đa truy nhập OFDMA và SC-FDMA ứng dụng cho LTE. Chương 4 trình bày một trong các kỹ thuật quan trọng của 3G phát triển và 4G là đa anten. Chương 5 trình bày một số kỹ thuật then chốt của 3G phát triển và 4G là: thích ứng đường truyền, lập biểu phụ thuộc kênh và HARQ (phát lại lai ghép). Chương 6 và chương 7 trình bày nguyên lý của HSDPA và HSUPA. Chương 8 đề cập đến các vấn đề quản lý tài nguyên vô tuyến của HSPA. Chương 9 trình bày dịch vụ VoIP trong HSPA. Chương 10 trình bày một số dịch vụ tiên tiến của HSPA là MBMS - dịch vụ quảng bá, đa phương đa phương tiện và CPC - kết nối gói liên tục. Chương 11 trình bày các mục tiêu LTE. Chương 12 trình bày các vấn đề chung của truy nhập vô tuyến LTE và kiến trúc giao diện vô tuyến LTE. Chương 13 và 14 trình bày lớp vật lý và các thủ tục truy nhập LTE. Chương 15 trình bày phát triển kiến trúc hệ thống LTE/SAE. Chương 16, trình bày mô phỏng đánh giá hiệu năng HSPA, LTE và tính toán quỹ đường truyền. Ngoài ra phần Phụ lục của giáo trình, trình bày các yêu cầu đối với phần vô tuyến của máy đầu cuối HSPA và có thêm phần Thuật ngữ viết tắt, Tài liệu tham khảo để bạn đọc tiện tra cứu. Giáo trình có thể là tài liệu tham khảo cho sinh viên các trường đại học, các chuyên gia, các cán bộ quản lý và kỹ thuật trong lĩnh vực thông tin di động. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song quá trình biên soạn sẽ khó tránh khỏi thiếu sót, Học viện rất mong nhận được ý kiến góp ý của các bạn đồng nghiệp và bạn đọc gần xa. Xin trân trọng cảm ơn! HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG MỤC LỤC Lời nói đầu..............................................................................................5 Chương 1. Tổng quan kế hoạch nghiên cứu phát triển 3G, LTE trong 3GPP và lộ trình tiến lên 4G ...................................13 1.1. Mở đầu ....................................................................................14 1.2. Quá trình tiêu chuẩn hóa WCDMA/HSPA trong 3GPP .........14 1.3. Kế hoạch nghiên cứu phát triển LTE ......................................24 1.4. IMT-ADVANCED và lộ trình tiến lên 4G..............................27 1.5. Tổng quan truy nhập gói tốc độ cao (HSPA) ..........................30 1.6. Tổng quan LTE .......................................................................33 1.7. Kiến trúc mô hình LTE ...........................................................42 1.8. Tổng kết...................................................................................45 1.9. Câu hỏi ....................................................................................46 Chương 2. Truyền dẫn tốc độ số liệu cao trong thông tin không dây băng rộng.............................................................................47 2.1. Các hạn chế cơ bản đối với truyền dẫn tốc độ số liệu cao ......48 2.2. Truyền dẫn tốc độ số liệu cao trong băng thông hạn chế và điều chế bậc cao....................................................54 2.3. Ảnh hưởng của môi trường truyền sóng lên truyền dẫn không dây băng rộng.......................................59 2.4. Cân bằng chống phađinh chọn lọc tần số................................65 2.5. Truyền dẫn đa sóng mang cho không dây băng rộng..............72 2.6. Tổng kết...................................................................................77 2.7. Câu hỏi ....................................................................................78 i Chương 3. OFDMA và SC-FDMA của LTE.......................................79 3.1. Mở đầu ....................................................................................80 3.2. Tóm tắt nguyên lý OFDM .......................................................81 3.3. Ước tính kênh và các ký hiệu tham khảo ................................91 3.4. Mã hóa kênh và phân tập tần số trong truyền dẫn OFDM ......93 3.5. Lựa chọn các thông số OFDM cơ sở.......................................95 3.6. Ảnh hưởng của thay đổi mức công suất tức thời ....................98 3.7. Sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập.....................99 3.8. Phát quảng bá và đa phương trong nhiều ô và OFDM..........102 3.9. Nguyên lý truyền dẫn DFTS-OFDM ....................................105 3.10. Tổng quan SC-FDMA.........................................................114 3.11. Sắp xếp sóng mang con SC-FDMA ...................................119 3.12. Trình bày các tín hiệu SC-FDMA trong miền thời gian .....121 3.13. Tổng kết...............................................................................125 3.14. Câu hỏi ................................................................................125 Chương 4. Kỹ thuật đa anten .............................................................127 4.1. Các cấu hình đa anten ...........................................................127 4.2. Các lợi ích của sử dụng các kỹ thuật đa anten ......................129 4.3. Đa anten thu ..........................................................................129 4.4. Đa anten phát.........................................................................136 4.5. Ghép kênh không gian...........................................................146 4.6. Tổng kết.................................................................................155 4.7. Câu hỏi ..................................................................................155 Chương 5. Lập biểu, thích ứng đường truyền và yêu cầu phát lại tự động lai ghép .............................. 157 5.1. Mở đầu ..................................................................................157 5.2. Thích ứng đường truyền: điều khiển công suất và tốc độ số liệu ....................................................................159 ii 5.3. Lập biểu phụ thuộc kênh .......................................................161 5.4. Các sơ đồ phát lại tiên tiến ....................................................176 5.5. Yêu cầu phát lại tự động lai ghép với kết hợp mềm..............177 5.6. Tổng kết.................................................................................182 5.7. Câu hỏi ..................................................................................183 Phụ lục Thuật ngữ viết tắt Tài liệu tham khảo iii THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 2G Second Generation Thế hệ thứ hai 3G Third Generation Thế hệ thứ ba 3GPP 3rd Generation Partnership Project Đề án các đối tác thế hệ thứ ba 3GPP2 3rd Generation Partnership Project 2 Đề án đối tác thế hệ thứ ba - 2 AAS Adaptive Antenna System Hệ thống anten thích ứng ACLR Adjacent Channel Leakage Ratio Tỷ số rò kênh lân cận ACK Acknowledgement Công nhận AGW Access Gateway Cổng truy nhập AM Acknowledged Mode Chế độ công nhận AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa và điều chế thích ứng AMR Adaptive MultiRate Đa tốc độ thích ứng ARQ Automatic Repeat-reQuest Yêu cầu phát lại tự động AWGN Additive Gaussian Noise Tạp âm Gauss trắng cộng BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BES Best Effort Service Dịch vụ nỗ lực nhất BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit BLER Block Error Rate Tỷ số lỗi khối BM-SC Broadcast/Multicast Service Center BPSK Binary Phase Shift Keying Trung tâm dịch vụ quảng bá/đa phương Khóa chuyển pha hai trạng thái BS Base Station Trạm gốc BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc CAZAC CC Constant Amplitude Zero AutoCorrelation Convolutional Code Tự tương quan bằng không biên độ không đổi Mã xoắn 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 Chuyển mạch kênh CTC Convolutional Turbo Code Mã hóa Turbo xoắn DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng DCH Dedicated Channel Kênh riêng DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DFTSOFDM DL DFT-Sread OFDM OFDM trải phổ Downlink Đường xuống 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 số liệu vật lý riêng DRX Discontinuous Reception Thu không liên tục DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống DTX Discontinuous Transmission Phát không liên tục DUSP Switching point from downlink to uplink E-AGCH Enhanced Absolute Grant Channel E-DCH Enhanced Dedicated Channel Điểm chuyển mạch từ đường xuống sang đường lên Kênh cho phép tuyệt đối tăng cường Kênh riêng tăng cường E-DPCCH Enhanced Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng tăng cường E-DPDCH Enhanced Dedicated Data Channel Kênh số liệu riêng tăng cường eNodeB E-UTRAN Node B Nút B của E-UTRAN EPC Evolved Packet Core Lõi gói phát triển E-RGCH Enhanced Relative Grant Channel E-UTRA Evolved UTRA ErtPS Extended Real Time Packet Service E-TFC E-DCH Transport Format Combination E-TFCI E-DCH Transport Format Combination Index Evolved UTRA/Evolved-RAN Kênh cho phép tương đối tăng cường Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS phát triển Dịch vụ gói thời gian thực mở rộng Kết hợp khuôn dạng truyền tải E-DCH Chỉ số kết hợp khuôn dạng truyền tải E-DCH Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS phát triển EUTRAN/ERAN FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống FBSS Fast Base Station Switching Chuyển mạch trạm gốc nhanh FCC Federal Communication Commision Ủy ban thông tin liên bang FDD Frequency Division Duplex FDM Frequency Division Multiplex FDMA Frequency Division Multiple Access F-DPCH Fractional DPCH Ghép song công phân chia theo thời gian Ghép kênh phân chia theo tần số Đa truy nhập phân chia theo tần số DPCH một phần (phân đoạn) FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi trước FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh GERAN GSM EDGE Radio Access Network GGSN Gateway GPRS Support Node Mạng truy nhập vô tuyến GSM EDGE Nút hỗ trợ GPRS cổng GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GPS Global Positionning System Hệ thống định vị toàn cầu G-RAKE Generalized-RAKE RAKE tổng quát GSM HARQ Global System For Mobile Communications Hybrid Automatic Repeat reQuest Hệ thống thông tin di động toàn cầu Yêu cầu phát lại tự động lai ghép HCR High Chip Rate Tốc độ chip cao HHO Hard Handover Chuyển giao cứng HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú HSDPA High Speed Downlink Packet Access HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HS-DPCCH High-Speed Dedicated Physical Control Kênh điều khiển vật lý riêng Channel tốc độ cao HS-DSCH High-Speed Dedicated Shared Channel Kênh chia sẻ riêng tốc độ cao Truy nhập gói tốc độ cao HS-PDSCH High-Speed Physical Dedicated Shared Kênh chia sẻ riêng vật lý Channel tốc độ cao HSS Home Subscriber Server Server thuê bao nhà HS-SCCH High-Speed Shared Control Channel HSUPA High-Speed Uplink Packet Access IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao Truy nhập gói đường lên tốc độ cao Biến đổi Fourier rời rạc ngược IFDMA IFFT Interleaved FDMA Inverse Fast Fourier Transform FDMA đan xen Biến đổi Fourier nhanh ngược IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP IMT-2000 Thông tin di động quốc tế 2000 IP International Mobile Telecommunications 2000 Internet Protocol IPv4 IP version 4 Phiên bản IP 4 IPv6 IP version 6 Phiên bản IP 6 IR Incremental Redundancy Phần dư tăng IRC Interferrence Rejection Combining Kết hợp loại nhiễu ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ tích hợp ITU International Telecommunications Union Liên minh Viễn thông quốc tế ITU-R International Telecommunications Union- Radio Sector Giao thức Internet LCR Low Chip Rate Liên minh Viễn thông quốc tế bộ phận vô tuyến Giao diện được sử dụng để thông tin giữa RNC và mạng lõi Giao diện được sử dụng để thông tin giữa nút B và RNC Giao diện được sử dụng để thông tin giữa các RNC Tốc độ chip thấp LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường Iu Iub Iur MBMS MBS MBSFN Multimedia Broadcast Multicast Service Dịch vụ quảng bá đa phương đa phương tiện Multicast Broadcast Service Dịch vụ đa phương quảng bá MCCH Multicast Broadcast Single Frequency Network MBMS Control Channel Mạng đa phương quảng bá đơn tần số Kênh điều khiển MBMS MCE MBMS Coordination Entity Thực thể điều phối MBMS MCH Multicast Control Channel Kênh điều khiển đa phương MC-CDMA Multi Carrier- Code Division Multiple Access MC-WCDMA Multi Carrier- Wide band Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã đa sóng mang Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng đa sóng mang MDHO Macro Diversity Handover Chuyển giao phân tập vĩ mô MICH MBMS Indicator Channel Kênh chỉ thị MBMS MIMO Multi-Input Multi-Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra ML Maximum Likelihood Khả giống cực đại MLD Maximum Likelihood Detection Tách sóng khả giống cực đại MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện MMSE Minimum Mean Square Error MRC Maximum Ratio Combining Sai số bình phương trung bình cực tiểu Kết hợp tỷ lệ cực đại MSC Mobile Services Switching Center MSCH MBMS Scheduling Channel Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động Kênh lập biểu MBMS MTCH MBMS Traffic Channel Kênh lưu lượng MBMS Non-Acknowledgement Không công nhận NACK NodeB Nút B nrTPS Non-Real-Time Polling Service Dịch vụ thăm dò phi thời gian thực OFDM OOK Orthogonal Frequency Division Multiplexing Orthogonal Frequency Division Multiple Access On-Off Keying Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao Khóa tắt bật OVSF Orthogonal Variable Spreading Factor Hệ số trải phổ khả biến trực giao PAPR Peak to Average Power Ratio PAR Peak to Average Ratio PARC Per-Antenna Rate Control Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình Tỷ số đỉnh trên trung bình (giống như PAPR) Điểu khiển tốc độ cho một anten PCI Precoding Control Indication Chỉ thị điều khiển tiền mã hóa PDCCH Physical Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng vật lý OFDMA PDCP Packet-Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống vật lý PDU Packet Data Unit Khối số liệu gói PF Proportional Fair Công bằng tỷ lệ (một kiểu lập biểu PHY Physical Layer Lớp vật lý PRB Physical Resource Block Khối tài nguyên vật lý PS Packet Switch Chuyển mạch gói PSTN Public Switched Telephone Network QAM Quadrature Amplitude Modulation Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng Điều chế biên độ vuông góc QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadtrature Phase Shift Keying Khóa chuyển pha vuông góc RAB Radio Access Bearer Kênh mang truy nhập vô tuyến RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RAT Radio Access Technology Công nghệ truy nhập vô tuyến RB Resource Block Khối tài nguyên RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNTI Radio Network Temporary Identity ROHC Robust Header Compression Nhận dạng tạm thời mạng vô tuyến Nén tiêu đề bền chắc RR Round Robin Quay vòng RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RRM Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyến RS Reference Symbol Ký hiệu tham khảo RSN Retransmission Sequence Number Số 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 RU Resource Unit Đơn 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 SC-FDMA SCH Single Carrier – Frequency Division Multiple Access Synchronization channel Đa truy nhập phân chia theo tần số đơn sóng mang Kênh đồng bộ SDMA Spatial Division Multiple Access SDU Service Data Unit Đa truy nhập phân chia theo không gian Đơn vị số 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 đơn SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ SIC Successive Interference Combining Kết hợp loại bỏ nhiễu lần lượt SIM Subscriber Identity Module Môđun nhận dạng thuê bao SINR SMS Signal to Interferdence plus Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu cộng tạp âm Short Message Service Dịch vụ nhắn tin SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm SOHO Soft Handover Chuyển giao mềm SRNS Serving Radio Network Subsystem Phân hệ mạng vô tuyến phục vụ STBC Space Time Block Code Mã khối không gian thời gian STC Space Time Code Mã không gian thời gian STTD Space Time Transmit Diversity TCP Transmission Control Protocol TD-CDMA TDD Time Division -Code Division Multiple Access Time Division Duplex TDM Time Division Multiplex TDMA Time Division Multiple Access Phân tập phát không gian thời gian Giao thức điều khiển truyền dẫn TD-SCDMA Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access TF Transport Format Đa truy nhập phân chia theo mã – phân chia theo thời gian Ghép song công phân chia theo 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 Khuôn dạng truyền tải TFC Transport Format Combination Kết hợp khuôn dạng truyền tải TFCI TM Transport Format Combination Indicator Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải Transparent Mode Chế độ trong suốt (cấu hình RLC) TR Technical Report Báo cáo kỹ thuật TrCH Transport Channel Kênh truyền tải TS Technical Specication Đặc tả kỹ thuật TSG Technical Specication Group Nhóm đặc tả kỹ thuật TSN Transmission Sequence Number Số trình tự phát TSTD Time Switched Transmit Diversity TTI Transmission Time Interval Phân tập phát chuyển mạch theo thời gian Khoảng thời gian phát UDSP Switching point from uplink to downlink UE User Equipment Điểm chuyển mạch từ đường lên sang đường xuống Thiết bị người sử dụng UL Uplink Đường lên UM Unacknowledged Mode Chế độ không công nhận (cấu hình RLC) UMTS USIM Universal Mobile Telecommunications System UMTS Subcriber Identity Module UTRA UMTS Terrestrial Radio Access UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Hệ thống thông tin di động toàn cầu Môđun nhận dạng thuê bao UMTS Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS WG Wideband Code Division Multiple Access Working Group Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS Giao diện được sử dụng để giao tiếp giữa nút B và UE Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng Nhóm công tác WLAN Wireless Local Area Network Mạng nội vùng không dây AMR Adaptive Multirate Đa tốc độ thích ứng AMR-WB Adaptive Multirate- Wide Band Đa tốc độ thích ứng băng rộng VoIP Voice over IP Thoại qua IP Uu WCDMA X2 Giao diện giữa các eNodeB ZC Zadoff- Chu ZF Zero Forcing Cưỡng bức về không Chương 1 TỔNG QUAN PHÁT TRIỂN 3G, LTE TRONG 3GPP VÀ LỘ TRÌNH TIẾN LÊN 4G Các hệ thống thông tin di động 3G (gọi tắt là 3G) đã được triển khai tại nhiều nước trên thế giới. 3G+ đang được triển khai và 4G được nghiên cứu để được một chuẩn chung. Lộ trình phát triển từ 3G lên 4G của 3GPP là một lộ trình dài hạn và có vị thế áp đảo trong xu thế cạnh tranh của các công nghệ thông tin di động băng rộng. Các chủ đề được trình bày trong chương này bao gồm: Quá trình tiêu chuẩn hóa WCDMA/HSPA trong 3GPP Kế hoạch nghiên cứu phát triển LTE IMT-ADVANCED là lộ trình tiến lên 4G Tổng quan truy nhập gói tốc độ cao HSPA Tổng quan LTE Kiến trúc mô hình LTE Mục đích chương nhằm cung cấp cho sinh viên thông tin về các hoạt động nghiên cứu và phát triển (R&D) 3G và lộ trình lên 4G đang được tiến hành trong 3GPP và biết được một số công nghệ triển vọng cho 4G khác như WiMAX. Về WiMAX sinh viên có thể đọc thêm tài liệu tham khảo ‘WiMAX’ của Học viện CNBCVT. Để hiểu được chương này sinh viên cần đọc kỹ tư liệu được trình bày trong chương, tham khảo thêm các tài liệu [1], [9], [10], [11], [12], [14], [15], [16] và trả lời các câu hỏi cuối chương. 14 Giáo trình Lộ trình phát triển thông tin di động 3G lên 4G 1.1. MỞ ĐẦU Chương này sẽ trình bày các hoạt động nghiên cứu và phát triển (R&D) 3G và lộ trình lên 4G đang được tiến hành trong 3GPP là tổ chức quốc tế chịu trách nhiệm cho việc phát triển và hài hòa các các tiêu chuẩn được phát hành của UMTS UTRA (WCDMA và TDSDMA). Quá trình nghiên cứu phát triển UMTS lên 3G phát triển và tiến dần đến 4G là việc đưa ra công nghệ HSPA (High Speed Packet Access: đa truy nhập gói tốc độ cao) và LTE (Long term Evolution: phát triển dài hạn) cho phần vô tuyến và SAE (System Architecture Evolution: phát triển kiến trúc hệ thống) 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 nhằm 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 các mục tiêu này 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 trễ. Ngoài ra cũng cần nghiên cứu để giảm độ phức tạp của hệ thống (nhất là đối với các giao diện) và quản lý tài nguyên vô tuyến hiệu quả để dễ dàng triển khai và khai thác hệ thống. 1.2. QUÁ TRÌNH TIÊU CHUẨN HÓA WCDMA/ HSPA TRONG 3GPP 1.2.1. 3GPP 3GPP được giao trách nhiệm tiến hành công tác tiêu chuẩn hóa HSPA. Trước đó tổ chức quốc tế này đã được giao nhiệm vụ tiêu chuẩn hóa cho WCDMA. Hoạt động tiêu chuẩn hóa 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.