phần mở đầu và kết luận, nội dung luận văn bao gồm: Chƣơng 1:Giới thiệu về hệ thống thông tin di động và quá trình phát triển lên mạng 4G Giới thiệu các hệ thống thông tin di động thế hệ 1, 2 và 3, 4 đồng thời đã sơ lượt quá trình của hệ thống thông tin di động thế hệ 4. Hai thông số quan trọng đặc trưng cho các hệ thống thông tin di động số là tốc độ bit thông tin của người sử dụng và tính di động, ở các thế hệ tiếp theo các thông số này càng được cải 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nêu được ưu điểm của 4G so với 3G và các cơ sở để hình thành ưu điểm đó. Để từng bước đi sâu vào tính hiệu năng mạng 4G chúng ta sẽ đi sâu vào tìm hiểu các đặc tính của kênh vô tuyến ở chương 2.
Chƣơng 2: Tính hiệu năng của hệ thống thông tin vô tuyến Trong chương 2 sẽ trình bày các kiến thức cơ sở về lý thuyết liên quan giới thiệu một số mô hình cơ bản của kênh thông tin vô tuyến: Mô hình kênh nhiễu cộng, kênh fading. Trên cơ sở các mô hình đó sẽ tính toán hiệu năng của hệ thống mà chỉ yếu tập trung tính xác suất lỗi bit trong từng trường hợp của mô hình đã có. Chƣơng 3: Tính hiệu năng của hệ thống thông tin di động 4G Trong chương 3 sẽ trình bày các mô hình và công thức tính hiệu năng đã được đưa ra cho hệ thống thông tin di động 4G dựa trên nên công nghệ vô tuyến MIMO, OFDM và MIMO-OFDM, đạt được hiệu quả truyền thông tốc độ cao và cải thiện hiệu năng truyền dẫn trong kênh AWGN và Fading Rayleigh. Chƣơng 4: Xây dựng chƣơng trình mô phỏng công nghệ trong mạng 4G và đánh giá hiệu năng (BER) Trong chương 4, Xây dựng mô hình mô phỏng mạng 4G bao gồm Mô hình OFDM, Mô hình MIMO, Mô hình MIMO OFDM, Mô hình vật lý 4G LTE.Tính xác suất lỗi Bit (BER) của các mô hình và đánh giá.
Kết luận và hƣớng phát triển 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN MẠNG 4G Thông tin di động là một lĩnh vực rất quan trọng trong đời sống xã hội. Xã hội càng phát triển, nhu cầu về thông tin di động của con người càng tăng lên và thông tin di động càng khẳng định được sự cần thiết và tính tiện dụng của nó. Hơn ba chục năm qua các loại mạng di động khác nhau đã ra đời góp phần vào sự phát triển chung của kinh tế xã hội toàn cầu. Cho đến nay, hệ thống thông tin di động đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ thế hệ di động thế hệ 1 đến thế hệ 3 và thế hệ đang phát triển trên thế giới - thế hệ 4.
Trong chương này sẽ trình bày khái quát về các đặc tính chung của các hệ thống thông tin di động.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G) Những hệ thống thông tin di động đầu tiên ra đời vào năm 1980, nay được gọi là thế hệ thứ nhất (1G), sử dụng công nghệ analog gọi là đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) để truyền kênh thoại trên sóng vô tuyến đến thuê bao điện thoại di động. Trong trường hợp nếu số thuê bao nhiều vượt trội so với các kênh tần số có thể, thì một số người bị chặn lại không được truy cập. Đặc điểm: - Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến. - Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể.
- Trạm thu phát gốc (BTS) phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS trong cell. - Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di động tiên tiến AMPS. Những hạn chế của hệ thống thông tin di động thế hệ 1 Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản và không thỏa mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng về dung lượng và tốc độ. Bao gồm các hạn chế sau: - Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng nhỏ - Nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch trong môi trường fading đa tia - Không đảm bảo tính bảo mật và không tương thích giữa các hệ thống khác nhau - Chất lượng thấp và vùng phủ sóng hẹp 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng hệ thống thông tin số với kỹ thuật đa truy cập mới ưu điểm hơn về cả dung lượng và các dịch vụ được cung cấp trên hệ thống thông tin di động thế hệ 2.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G) Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới được ra đời ở châu Âu vào những năm 1990 đó là GSM (Global System Mobile), PPC (Persolnal Digital Cellular) và IS- GS (Interim Standard) chủ yếu để phục vụ truyền dịch vụ thoại.
Với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao, hệ thống thông tin di động thế hệ 2 lúc đó đã đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên công nghệ số. Hệ thống 2G ưu điểm hơn hệ thống 1G bởi vì ngoài dịch vụ thoại truyền thống, hệ thống này còn có khả năng cung cấp một số dịch vụ truyền dữ liệu và các dịch vụ bổ sung khác. Ở Việt Nam, hệ thống thông tin di động số GSM được đưa vào từ năm 1993, hiện nay đang được Công ty VMS và GPC khai thác rất hiệu quả với hai mạng thông tin di động số VinaPhone và MobiFone theo tiêu chuẩn GSM. Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 đều sử dụng kỹ thuật điều chế số và sử dụng 2 phương pháp đa truy cập: - Đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access - TDMA) phục vụ các cuộc gọi theo các khe thời gian khác nhau.
- Đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access - CDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các chuỗi mã khác nhau. Đặc điểm: Đối với hệ thống dùng phương pháp đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA): Phân phát thông tin theo hai phương pháp là phân định trước và phân phát theo yêu cầu. Phương pháp phân định trước, việc phân phát các cụm được định trước hoặc phân phát theo thời gian. Ngược lại trong phương pháp phân định theo yêu cầu các mạch được tới đáp ứng khi có cuộc gọi yêu cầu, nhờ đó tăng được hiệu suất sử dụng mạch.
Các kênh được phân chia theo thời gian nên nhiễu giao thoa giữa các kênh kế cận giảm đáng kể Sử dụng một kênh vô tuyến để ghép nhiều luồng thông tin thông qua việc phân chia theo thời gian nên cần phải có việc đồng bộ hóa việc truyền dẫn để tránh trùng lặp tín hiệu. Với số lượng kênh ghép tăng nên ảnh hưởng thời gian trễ do truyền dẫn đa đường, cần sự đồng bộ phải tối ưu Đối với hệ thống dùng phương pháp đa truy cập phân chia theo mã 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hệ thống thông tin di động băng hẹp với tốc độ bit thông tin của người sử dụng là 8-13 kbps Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường rất nhỏ và chống fading hiệu quả hơn. Các thuê bao MS trong cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn vô tuyến đơn giản, điều khiển dung lượng cell rất linh hoạt Chất lượng thoại cao hơn, dung lượng hệ thống tăng đáng kể (có thể gấp từ 4 đến 6 lần hệ thống GSM), độ an toàn (tính bảo mật thông tin) cao hơn do sử dụng dãy mã ngẫu nhiên để trải phổ, kháng nhiễu tốt hơn, khả năng thu đa đường tốt hơn, chuyển vùng linh hoạt. Những hạn chế của hệ thống thông tin di động thế hệ 2 Tốc độ thấp và tài nguyên hạn hẹp.
Vì thế cần thiết phải chuyển đổi lên mạng thông tin di động thế hệ tiếp theo để cải thiện dịch vụ truyền số liệu, nâng cao tốc độ bit và tài nguyên được chia sẻ để đáp ứng nhu cầu của thị trường trong các lĩnh vực như: Dịch vụ dữ liệu máy tính, dịch vụ viễn thông, dịch vụ nội dung số như âm thanh hình ảnh. Những lý do trên thúc đẩy các tổ chức nghiên cứu phát triển hệ thống thông tin di động trên thế giới tiến hành nghiên cứu và đã áp dụng trong thực tế chuẩn mới cho hệ thống thông tin di động: Thông tin di động 3G.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) Trong những năm gần đây trên thị trường thế giới cũng như Việt Nam đã xuất hiện các hệ thống thông tin di động 3G dựa trên công nghệ số phục vụ truyền dẫn dịch vụ hỗn hợp thoại, số liệu, lưu lượng đa phương tiện trên cơ sở mạng hỗn hợp kênh và gói [4,5]. Hệ thống thông tin di động chuyển từ thế hệ 2 sang thế hệ 3 qua một giai đoạn trung gian là thế hệ 2, 5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợp nhiều khe hoặc nhiều tần số hoặc sử dụng công nghệ CDMA trong đó có thể chồng lên phổ tần của thế hệ hai nếu không sử dụng phổ tần mới, bao gồm các mạng đã được đưa vào sử dụng như: GPRS, EDGE và CDMA2000-1x. Ở thế hệ thứ 3 này các hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2 Mbit/s.
Để phân biệt với các hệ thống thông tin di động băng hẹp, các hệ thống thông tin di động thế hệ 3 gọi là các hệ thống thông tin di động băng rộng. Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3 IMT-2000 đã được đề xuất, trong đó hai hệ thống W-CDMA và CDMA2000 đã được ITU chấp thuận và đưa vào hoạt động trong những năm đầu của những thập kỷ 2000. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA, cho phép thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin di động thế hệ 3.