Chương IHI: Kênh vật lý đường LTE downlink *' Chương IV: Mô hình kênh truyền * Chương V: Ước lượng kênh truyền v Chương VI: Mô phỏng * Chương VII: Kết luận và hướng phát triển để tài GVHD: PGS. TS Hoang Dinh Chién HVTH: Phan Trwong Ba Quyén-11140051 Chương 2 — Tổng quan LTE 3 LVThS CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU TỎNG QUAN LTE 2.1 Téng quan vé LTE 2.1 Cuộc tiến hóa của mạng không dây Công nghệ không dây cho phép một hoặc nhiều thiết bị có thé giao tiếp với nhau mà không cần phải có một kết nói dây dẫn nào. Dữ liệu được truyền tải thông qua kênh truyền vô tuyến. Từ lúc ra đời đến nay, công nghệ không dây đã phát triển một cách nhanh chóng đi từ những kỹ thuật đơn giản cho đến phức tạp ngày càng thỏa mãn nhu cầu truyền dữ liệu với tốc độ yêu cầu ngày càng cao của con người.
Công nghệ không dây có thê chia làm ba loại khác nhau đựa trên khoảng cách mà chúng có thê phủ tới được bao gồm: công nghệ WPAN( Wireless persional area network), công nghệ WLAN( Wireless local area network) và công nghệ WWAN( wireless wide area network).⁄⁄4 WPAN: Bluetooth, IR WLAN: Wi-Fi Hình 2.1 : Công nghệ không dây GVHD: PGS. TS Hoang Dinh Chién HVTH: Phan Trương Bá Quyền-11140051 Chương 2 — Tổng quan LTE 4 LVThS WPAN bị giới hạn bởi khoảng cách dưới 10m bao gồm các công nghệ như hồng ngoạI( IR), công nghệ Bluetooth và công nghệ băng rộng(Utra wideband-UWB). Với WLAN mỗi điểm truy cập có thê phủ ở khoảng cách tới 100m bao gồm công nghệ WiFi( 802. WWAN có thê phủ ở vùng rộng hơn sử dụng mạng tổ ong bao gồm các công nghệ GPRS, HSPA, UMTS, IxRTT, IxEV-DO và LTE.1 Cuộc tiến hóa từ CDMA lên LTE: CDMA CDMA2000 EV-DO EV-DO 1S-95-A 1X Rel.2: Cuộc tién hoa tir CDMA lén LTE 1G Thế hệ đầu tiên 1G dựa trên công nghệ analog và bị giới hạn chỉ dùng cho địch vụ thoại, mỗi kênh truyền chỉ hỗ trợ cho một kết cuối tại một thời điểm mà thôi.
CDMA IS-95A Thế hệ 2G dựa trên công nghệ CDMA được biết đến với tên cdmaOne cung cấp hiệu quả khả năng truyền tải thoại chất lượng cao tới thuê bao. Mạng 2G được chuyển đổi từ tương tự sang hoàn toàn tín hiệu số mở rộng khả năng dịch vụ thoại và dữ liệu. Với công nghệ cdmaOne, dịch vụ email va tin nhắn trở nên khả thi. CDMA2000 Với sự phát triển của thuê bao và nhu cầu dữ liệu đòi hỏi truy cập tốc độ cao, mạng không dây 3G CDMA2000 ra đời.
CDMA2000 cung cấp chất lượng dịch vụ thoại và dữ liệu cao hơn và hỗ trợ những ứng dụng băng rộng như truy cập internet băng rộng và ứng dụng đa phương tiện. Công nghệ này hỗ trợ người dùng thoại và dữ liệu cao với tốc độ cao và chỉ phí thấp so với công nghệ 2G cơ bản. CDMA2000 1xEV-DO GVHD: PGS. TS Hoang Dinh Chién HVTH: Phan Trwong Ba Quyén-11140051 Chương 2 — Tổng quan LTE 5 LVThS Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO đưa ra kỹ thuật chuyên mạch tốc độ cao cho nhu cầu truyền nhận dữ liệu ngày càng cao.
Cung cấp tốc độ truyền dữ liệu lên tới 2Mbps. IxEV-DO mở rộng dịch vụ và ứng dụng cho người dùng, cho phép người dùng có thể đạt đến tốc độ của mạng có dây trên thiết bị di động. CDMA2000 1xEV-DO dau tiên là Release 0 được nâng cấp lên Release A. CDMA2000 1xEV-DO Rel.0 Release 0 cung cấp dữ liệu tối đa lên tới 2.4Mbps với tốc độ trung bình của người dùng dao động từ 400Kbps đến 700Kbps.
Tốc độ trung bình đường lên có thé đạt tới 60Kbps đến 80Kbps.0 sử dụng giao thức internet hiện có, có khả năng hỗ trợ kết nối và phần mềm trên nền tảng IP. Người dùng có thể trải nghiệm truy cap internet bang rong, tai nhac, video, va truyén hình băng rộng trên thiết bị di động. CDMA2000 1xEV-DO Rev.A cung cấp chất lượng dịch vụ cao hơn, giảm trễ với tốc độ đường lên lên tới 3.& Mbps đường lên. Tốc độ trung bình của người dùng trung bình 600-1400 Kbps đường xuống và 500-800 Kbps đường lên.
IMT2000 Family———————————————>) UMTS Evolution F—* IMT Advanced Family ple > = ae Long term Pot Evolution (LTE) [N0 7) HSPA/ LTE — As ma ao Hình 2.3: Con đường tiễn hóa lên 4G Am GVHD: PGS. TS Hoang Dinh Chién HVTH: Phan Trương Bá Quyền-11140051 Chương 2 — Tổng quan LTE 6 LVThS 2.2 Cuộc tiến hóa từ GSM lên LTE GSM Công nghệ GSM hỗ trợ thoại và dữ liệu. GSM khác với 1G là sử dụng kỹ thuật mạng tế bào và phương pháp phân chia tần số TDMA. GSM hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu lên tới 9.6 Kbps và cho phép các dịch vụ như tin nhắn thoại SMS.
W-CDMA W-CDMA phát triển từ GSM lên 3G. W-CDMA là một dạng của mạng tế bào 3G và sử dụng giao thức truyền tốc độ cao sử dụng trong UMTS. UMTS có thê hỗ trợ các dịch vụ gói như tin nhắn, thoại số, video và đa phương tiện. 386/ 48 46/IMT- Advanced 2 g s = = = = = = 8 = z = s = = = 7 5 = = § 8 5 = Hinh 2.4 Cuộc tiến hóa của mạng không dây tir 1990-2011 HSPA HSDPA cho phép tốc độ đữ liệu lên tới 14.4 Mbps ở băng thông 5 Mhz.
HSUPA cho tốc độ lên tới 5. HSPA+ Hỗ trợ thêm các kỹ thuật như MIMO, điều chế bậc cao cho tốc độ đường xuống lên tới 42 Mbps và đường lên lên tới 22 Mbps.TSHoàngĐìnhChến HVTH:PhanTrương Bá Quyền-11140051 Chương 2 — Tổng quan LTE 7 LVThS 1.000 | GPON uc : : 100 Mbp: - = 100 MireliHe v›ụ;!"""* _< 2 ADSL2+ 25°59 Mbps _LTE = 16-20 Mbps _Ắ“ > ADSL HSPA+ & 10 6-8 Mbps - s - 8 ADSL e a 1-3 Mbps HSDPA = 4 3.8Mbos Wireless - ol , DGE 0,384 Mbps 0,236 Mbps 0,01 2000 2005 2010 Year of availability Hinh 2.5 Cuộc tiến hóa về tốc độ mạng có dây và không dây 2.3 Các phiên bản của 3GPP Releases of 3GPP specifications ÉLØBAL TMIYEAYSV 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 00 GSM/GPRSIEDGE enhancements Release 99 W-CDMA 7 A Release 4 | 1.28Mcps TDD Release 5| HSDPA, IMS a WYV/\/V/V Release 6| | HSUPA, MBMS, IMS+ * _—' ị : Release 7 | HSPA+ (MIMO, HOM etc.'_— —— —A ` IMT-2000 Recommendations * | elease8 | LTE, SAE Ị Release 9 Release 10 LTENĂM * Hình 2.6 3GPP Release( nguồn 3GPP) GVHD: PGS. TS Hoang Dinh Chién HVTH: Phan Trương Bá Quyền-11140051 Chương 2 — Tổng quan LTE § LVThS 2.2 Tổng quan LTE LTE (Long Term Evolution) con được gọi là EUTRA (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access) hay E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network) là công nghệ có khả năng cung cấp cho người dùng tốc độ truy cập dữ liệu nhanh, cho phép các telco có thê phát triển thêm nhiều dịch vụ truy cập sóng vô tuyến mới dựa trên nền tảng IP tối ưu, và đặc biệt thuận tiện cho việc nâng cấp mạng từ 3G lên 4G. Mục tiêu mà 3GPP đặt ra cho LTE (Release 10) gồm: tốc độ truyền dữ liệu cao, độ trễ thấp và công nghệ truy cập sóng vô tuyến gói dữ liệu tối ưu.
Vì thế LTE có những cải tiến vượt bậc so với 3G. LTE Release 10 còn gọi là LTE-Advance thỏa mãn các tiêu chuẩn của IMT-Advance (4G) được thông qua bởi tổ chức ITU. Những kỹ thuật chính dùng trong LTE bao gồm Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), MIMO, HARQ, điều chế mã mã hóa thích nghỉ cho tốc độ truyền đữ liệu lên đến 150Mbps đường downlink và 75Mbps đường uplink khi sử dụng MIMO 2x2 ở băng thông 20Mhz (Release 8), tốc độ 300Mbps downlink, 150 Mbps uplinkMIMO 4x4 (Release 8) và đạt tốc độ max I Gbps downlink và 500 Mbps uplink MIMO 4x4 (Release 10). Kỹ thuật đa truy cập sử dụng trong LTE là OFDM với tiền tố vòng Cyclic Prefix(CP) với đường downlink và SC-FDMA với Cyclic Prefix ở đường uplink.
OFDM/OFDMA được 3GPP lựa chọn bởi vì tính mạnh mẽ của nó trước hiện tượng đa đường trong truyền thông số khi hỗ trợ phân tập tần số và kết hợp với MIMO. Trong mỗi sóng mang con kỹ thuật điều chế thích nghi(AMC) được sử dụng với 3 sơ đồ diéu ché QPSK, 16QAM, 64QAM và tốc độ mã hóa có thể thay đôi được. Kỹ thuật thích nghi link AMC và HARQ tốc độ nhanh (trong m6i 2 slot - 1 ms) cung cấp truy cập dữ liệu tốc độ cao và tin cậy, sử dụng tối thiểu tài nguyên. TS Hoang Dinh Chién HVTH: Phan Trwong Ba Quyén-11140051 Chương 2 — Tổng quan LTE 9 LVThS LTE khai thác cả truy cập phân chia theo thời gian(TDD) và phân chia theo tần số(FDD) để phân chia đường lên và đường xuống.
Băng thông sử dụng trong LTE linh hoạt trong các băng 1.4, 3, 5, 10, 15 và 20 Mhz cho cả đường xuống và đường lên (Release 10).7 FDD va TDD Downlink peak data rates (64 AM) Antenna configuration SIS0 2x2 MIMO 4x4 MIMO Peak data rate Mbps 100 172.4 Uplink peak data rates (single antenna) Modulation QPSK 16 QAM 64 AM Peak data rate Mbps 50 57.1 Tốc độ dữ liệu peak trong LTE Nhu 7 UMTS FDD bands and UMTS TDD bands Channel 1.4 MHz 3 MHz 5 MHz 10 MHz 15 MHz 20 MHz eos 6 15 25 50 75 100 Block=180 kHz | Resource | Resource Resource Resource Resource Resource Blocks Blocks Blocks Blocks Blocks Blocks Modulation Downlink: QPSK, 16QAM, 64OAM Schemes Uplink: QPSK, 16QAM, 64QAM (optional for handset) Downlink: OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) Multiple Access | “Unik: SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Mute Access Downlink: Wide choice of MIMO configuration options for transmit diversity, spatial th multiplexing, and cyclic delay diversity (max. 4 antennas at base station and handset) Uplink: Multi user collaborative MIMO Downlink: 150 Mbps (UE category 4, 2x2 MIMO, 20 MHz) Peak Data Rate 300 Mbps (UE category 5, 4x4 MIMO, 20 MHz) Uplink: 75 Mbps (20 MHz) Bảng 2.2 Các thông số cơ bản trong LTE (Release 10) GVHD: PGS. TS Hoang Dinh Chién HVTH: Phan Trương Bá Quyền-11140051 Chương 2 — Tổng quan LTE 10 LVThS *, “eo Đường xuống-Downlink Sử dụng kỹ thuật đa truy cập đa sóng mang trực giao- OFDMA với các ưu điểm sau: Hiệu quả phô tần cao. Chống lại hiện tượng nhiễu fading đa đường/ fading chọn lọc tần số mạnh Chống nhiễu liên ký tự bằng cách sử dụng tiền tố vòng( Cyclic prefix- CP).
Hỗ trợ băng thông linh động. Dễ dàng lập lịch trong miền tần số. Dễ dàng áp dụng các kỹ thuật MIMO. Đường lên-Uplink Sử dụng kỹ thuật đơn sóng mang-phân chia truy cập tần số SC-FDMA.
Dựa trên kỹ thuật đa truy cập OFDMA với tiền mã hóa DFT. Cấu trúc phát giống với đường xuống. Tiền tố vòng hỗ trợ bộ cân bằng trong miền tần số. Tỉ số công suất đỉnh trên công suất trung bình thấp.
