Tải bản đầy đủ

Tìm hiểu công nghệ 4g LTE

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài: Tìm hiểu công nghệ 4G LTE

Giảng viên hướng dẫn

: TS. NGUYỄN VŨ SƠN

Sinh viên thực hiện

: NGUYỄN THU HÀ

Lớp

: K16A

Khóa


: 2013-2017

Hệ

: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Hà Nội - Tháng 5/ 2017


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang i

LỜI CẢM ƠN
Sau khoảng thời gian học tập tại trường, đây là khoảng thời gian khó quên
đối với chúng em. Thầy cô đã chỉ bảo tận tình để giúp cho chúng em trang bị
kiến thức để vững vàng bước vào đời.
Để được như ngày hôm nay, em xin gởi lời cảm ơn đến các thầycô trong
khoa Công nghệ - điện tử thông tin cũng như các thầy cô trong khoa ĐiệnĐiện tử đã hướng dẫn, truyền đạt kiến thức cho chúng em. Em xin gởi lời
cảm ơn đặc biệt đến thầy TS. Nguyễn Vũ Sơn, người đã trực tiếp tận tình
hướng dẫn để em cóthể hoàn thành đề tài này.
Xin gởi lời cám ơn đến ba má đã động viên giúp đỡ cả về vật chất và tinh
thần cho con bao nhiêu năm qua, đồng cảm ơn đến bạn bè đã luôn luôn ở bên
cạnh mình.

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
Người thực hiện

Nguyễn Thu Hà


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................ i
MỤC LỤC .................................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG .................................................................................... vi


CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................. vii
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................ xii
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG .... 1
1.1 Sự phát triển của hệ thống thông tin di động: ........................................ 1
1.1. 1 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G)........................................ 2
1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G) .............................................. 3
1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) .............................................. 4
1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G) .............................................. 6
1.5 Đa truy nhập trong thông tin di động ..................................................... 7
1.5. 1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA: ................................. 7
1.5. 2 Đa truy cập phân chia theo tần số FDMA: ...................................... 8
1.5. 3 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA: .......................................... 9
1.6 Kỹ thuật OFDM và MIMO .................................................................. 11
1.6.1Kỹ thuật OFDM: ............................................................................ 11
1.6.2 Kỹ thuật MIMO............................................................................. 22
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ........................................................................... 26
CHƯƠNG 2 : MẠNG 4G LTE .................................................................. 27
2.1 Giới thiệu về công nghệ LTE.............................................................. 27
2.2 Cấu trúc của LTE [1] .......................................................................... 33
2.3 Các kênh sử dụng trong E-UTRAN .................................................... 37
2.4 Giao thức của LTE (LTE Protocols) [2] ............................................. 39
2.5 Một số đặc tính của kênh truyền ......................................................... 43
2.5.1 Trải trễ đa đường .......................................................................... 43


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang iii

2.5.2 Các loại fading ............................................................................. 43
2.5.3 Dịch tần Doppler .......................................................................... 44
2.5.4 Nhiễu MAI đối với LTE ............................................................... 45
2.6 Chuyển giao ....................................................................................... 45
2.6.1 Mục đích chuyển giao................................................................... 45
2.6.2 Trình tự chuyển giao ..................................................................... 46
2.6.3 Các loại chuyển giao ..................................................................... 50
2.6.4 Chuyển giao đối với LTE .............................................................. 53
2.7 Điều khiển công suất .......................................................................... 55
2.7.1 Điều khiển công suất vòng hở ....................................................... 57
2.7.2 Điều khiển công suất vòng kín ...................................................... 57
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ........................................................................... 59
CHƯƠNG 3 : TRIỂN KHAI LTE TẠI VIỆT NAM ................................ 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 61


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang iv

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động tế bào ................ 2
Hình 1.2 : Truyền đơn sóng mang ................................................................ 11
Hình 1.3 : Nguyên lý của FDMA ................................................................. 11
Hình 1.4 : Nguyên lý đa sóng mang ............................................................. 11
Hình 1.5 : So sánh phổ tần của OFDM với FDMA ....................................... 12
Hình 1.6 : Tần số-thời gian của tín hiệu OFDM ........................................... 12
Hình 1.7 : Các sóng mang trực giao với nhau ............................................... 14
Hình 1.8 : Biến đổi FFT ............................................................................... 14
Hình 1.9 : Thu phát OFDM .......................................................................... 15
Hình 1.10 : Chuỗi bảo vệ GI......................................................................... 15
Hình 1.11: Tác dụng của chuỗi bảo vệ.......................................................... 17
Hình 1.12: Sóng mang con OFDMA ............................................................ 18
Hình 1.13: OFDM và OFDMA .................................................................... 18
Hình 1.14 : Chỉ định tài nguyên của OFDMA trong LTE ............................. 19
Hình 1.15 : Cấu trúc của một khối tài nguyên............................................... 20
Hình 1.16 : Cấu trúc bố trí tín hiệu tham khảo .............................................. 21
Hình 1.17: Đặc tính đường bao của tín hiệu OFDM ..................................... 21
Hình 1.18: PAPR cho các tín hiệu khác nhau ............................................... 22
Hình 1.19: Mô hình SU-MIMO và MU-MIMO............................................ 23
Hình 1.20 : Ghép kênh không gian ............................................................... 24
Hình 2.1: So sánh về cấu trúc giữa UTMS và LTE ....................................... 33
Hình 2.2: Cấu trúc cơ bản của LTE .............................................................. 35
Hình 2.3: Giao thức của UTRAN ................................................................. 40
Hình 2.4: Giao thức của E-UTRAN ............................................................. 40
Hình 2.5: Phân phối chức năng của các lớp MAC, RLC, PDCP ................... 41
Hình 2.6: Nguyên tắc chung của các thuật toán chuyển giao ........................ 48
Hình 2.7 : Chuyển giao cứng ........................................................................ 51


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang v

Hình 2.8 : Chuyển giao mềm ........................................................................ 52
Hình 2.9 : Chuyển giao mềm - mềm hơn ...................................................... 53
Hình 2.10: Các loại chuyển giao................................................................... 54
Hình 2.11: Điều khiển công suất vòng hở ..................................................... 57
Hình 2.12: Điều khiển công suất vòng kín .................................................... 58


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang vi

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 : Số khối tài nguyên theo băng thông kênh truyền ......................... 19
Bảng 2.1 : Các thông số lớp vật lý LTE ........................................................ 31
Bảng 2.2 : Tốc độ đỉnh của LTE theo lớp ..................................................... 32


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang vii

CÁC TỪ VIẾT TẮT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang viii


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang ix


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang x


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang xi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang xii

LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghệ viễn thông đã chứng kiến những phát triển ngoạn mục trong
những năm gần đây. Khi mà công nghệ mạng thông tin di động thế hệ thứ ba
3G chưa có đủ thời gian để khẳng định vị thế của mình trên toàn cầu, người ta
đã bắt đầu nói về công nghệ 4G (Fourth Generation) từ nhiều năm gần đây.
Thế nhưng, nói một cách chính xác thì 4G là gì? Liệu có một định nghĩa
thống nhất cho thế hệ mạng thông tin di động tương lai 4G?
Ngược dòng thời gian...
Trong hơn một thập kỷ qua, thế giới đã chứng kiến sự thành công to lớn
của mạng thông tin di động thế hệ thứ hai 2G. Mạng 2G có thể phân ra 2 loại:
mạng 2G dựa trên nền TDMA và mạng 2G dựa trên nền CDMA. Đánh dấu
điểm mốc bắt đầu của mạng 2G là sự ra đời của mạng D-AMPS (hay IS-136)
dùng TDMA phổ biến ở Mỹ. Tiếp theo là mạng CdmaOne (hay IS-95) dùng
CDMA phổ biến ở châu Mỹ và một phần của châu Á, rồi mạng GSM dùng
TDMA, ra đời đầu tiên ở Châu Âu và hiện được triển khai rộng khắp thế giới.
Sự thành công của mạng 2G là do dịch vụ và tiện ích mà nó mạng lại cho
người dùng, tiêu biểu là chất lượng thoại và khả năng di động.

Hình 1: Sơ đồ tóm lược quá trình phát triển của mạng thông tin di động tế bào


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang xiii

Tiếp nối thế hệ thứ 2, mạng thông tin di động thế hệ thứ ba 3G đã và đang
được triển khai nhiều nơi trên thế giới. Cải tiến nổi bật nhất của mạng 3G so
với mạng 2G là khả năng cung ứng truyền thông gói tốc độ cao nhằm triển
khai các dịch vụ truyền thông đa phương tiện. Mạng 3G bao gồm mạng
UMTS sử dụng kỹ thuật WCDMA, mạng CDMA2000 sử dụng kỹ thuật
CDMA và mạng TD-SCDMA được phát triển bởi Trung Quốc. Gần đây công
nghệ WiMAX cũng được thu nhận vào họ hàng 3G bên cạnh các công nghệ
nói trên. Tuy nhiên, câu chuyện thành công của mạng 2G rất khó lặp lại với
mạng 3G. Một trong những lý do chính là dịch vụ mà 3G mang lại không có
một bước nhảy rõ rệt so với mạng 2G. Mãi gần đây người ta mới quan tâm tới
việc tích hợp MBMS (Multimedia broadcast and multicast service) và IMS
(IP multimedia subsystem) để cung ứng các dịch vụ đa phương tiện.
Khái niệm 4G
Có nhiều định nghĩa khác nhau về 4G, có định nghĩa theo hướng công nghệ,
có định nghĩa theo hướng dịch vụ. Đơn giản nhất, 4G là thế hệ tiếp theo của
mạng thông tin di động không dây. 4G là một giải pháp để vượt lên những
giới hạn và những điểm yếu của mạng 3G. Thực tế, vào giữa năm 2002, 4G là
một khung nhận thức để thảo luận những yêu cầu của một mạng băng rộng
tốc độ siêu cao trong tương lai mà cho phép hội tụ với mạng hữu tuyến cố
định. 4G còn là hiện thể của ý tưởng, hy vọng của những nhà nghiên cứu ở
các trường đại học, các viện, các công ty như Motorola, Qualcomm, Nokia,
Ericsson, Sun, HP, NTT DoCoMo và nhiều công ty viễn thông khác với mong
muốn đáp ứng các dịch vụ đa phương tiện mà mạng 3G không thể đáp ứng
được.


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang xiv

Theo dòng phát triển…
Ở Nhật, nhà cung cấp mạng NTT DoCoMo định nghĩa 4G bằng khái niệm đa
phương tiện di động (mobile multimedia) với khả năng kết nối mọi lúc, mọi
nơi, khả năng di động toàn cầu và dịch vụ đặc thù cho từng khách hàng. NTT
DoCoMo xem 4G như là một mở rộng của mạng thông tin di động tế bào 3G.
Quan điểm này được xem như là một “quan điểm tuyến tính” trong đó mạng
4G sẽ có cấu trúc tế bào được cải tiến để cung ứng tốc độ lên trên 100Mb/s.
Với cách nhìn nhận này thì 4G sẽ chính là mạng 3G LTE , UMB hay WiMAX
802.16m. Nhìn chung đây cũng là khuynh hướng chủ đạo được chấp nhận ở
Trung Quốc và Hàn Quốc.
Bên cạnh đó, mặc dù 4G là thế hệ tiếp theo của 3G, nhưng tương lai không
hẳn chỉ giới hạn như là một mở rộng của mạng tế bào. Ví dụ ở châu Âu, 4G
được xem như là khả năng đảm bảo cung cấp dịch vụ liên tục, không bị ngắt
quãng với khả năng kết nối với nhiều loại hình mạng truy nhập vô tuyến khác
nhau và khả năng chọn lựa mạng vô tuyến thích hợp nhất để truyền tải dịch
vụ đến người dùng một cách tối ưu nhất. Quan điểm này được xem như là
“quan điểm liên đới”. Do đó, khái niệm “ABC-Always Best Connected” (luôn
được kết nối tốt nhất) luôn được xem là một đặc tính hàng đầu của mạng
thông tin di động 4G. Định nghĩa này được nhiều công ty viễn thông lớn và
nhiều nhà nghiên cứu, nhà tư vấn viễn thông chấp nhận nhất hiện nay. Dù
theo quan điểm nào, tất cả đều kỳ vọng là mạng thông tin di động thế hệ thứ
tư 4G sẽ nổi lên vào khoảng 2010-2015 như là một mạng vô tuyến băng rộng
tốc độ siêu cao. Ở Việt Nam , hiện nay 3G đang phát triển rầm rộ và để tiến
lên 4G không còn xa nữa. Theo tin từ Tập đoàn Bưu chính viễn thông Việt
Nam (VNPT), đơn vị này vừa hoàn thành việc lắp đặt trạm BTS sử dụng cho
dịch vụ vô tuyến băng rộng công nghệ LTE (Long Term Evolution), công
nghệ tiền 4G đầu tiên tại Việt Nam và Đông Nam Á.


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang xv

Đồ án nghiên cứu về Công nghệ 4G LTE là công nghệ còn mới mẻ và
phù hợp với thực trạng hiện nay của Việt Nam.
Nội dung của đồ án bao gồm 3 chương :
Chương 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động
Chương 2 : Mạng 4G LTE
Chương 3 : Triển khai LTE tại Việt Nam
Trong quá trình thực hiện đề tài, người thực hiện có những hạn chế về
khả năng và còn nhiều sai sót , rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô và
bạn bè.


Đồ án tốt nghiệp

Trang 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
DI ĐỘNG
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. 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 và tổng quan về mạng 4G.
1.1 Sự phát triển của hệ thống thông tin di động:
Khi các ngành thông tin quảng bá bằng vô tuyến phát triển thì ý tưởng về thiết
bị điện thoại vô tuyến ra đời và cũng là tiền thân của mạng thông tin di động
sau này. Năm 1946, mạng điện thoại vô tuyến đầu tiên được thử nghiệm tại
ST Louis, bang Missouri của Mỹ.
Sau những năm 50, việc phát minh ra chất bán dẫn cũng ảnh hưởng lớn đến
lĩnh vực thông tin di động. Ứng dụng các linh kiện bán dẫn vào thông tin di
động đã cải thiện một số nhược điểm mà trước đây chưa làm được.
Thuật ngữ thông tin di động tế bào ra đời vào những năm 70, khi kết hợp
được các vùng phủ sóng riêng lẻ thành công, đã giải được bài toán khó về
dung lượng.

Chương 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động và tổng quan về mạng 4g


Đồ án tốt nghiệp

Trang 2

Hình 1.1: Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động tế bào
1. 1. 1 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G)
Những hệ thống thông tin di động đầu tiên, 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. Với FDMA, người dùng được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật
tự các kênh trong lĩnh vực tần số. 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.
1.1. 1. 1 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.

Chương 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động và tổng quan về mạng 4g


Đồ án tốt nghiệp

Trang 3

1. 1. 1. 2 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.
Tuy nhiên hệ thống không thỏa mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng
về cả dung lượng và tốc độ. Nó bao gồm các hạn chế sau :

• Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng nhỏ.
• Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch trong môi
trường fading đa tia.

• Không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở hạ
tầng.

• Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi.
• Không tương thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở châu Âu, làm
cho thuê bao không thể sử dụng được máy di động của mình ở các nước khác.

• Chất lượng thấp và vùng phủ sóng hẹp.
✦Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng
kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với kỹ thuật đa truy cập mới
ưu điểm hơn về cả dung lượng và các dịch vụ được cung cấp. Vì vậy đã xuất
hiện hệ thống thông tin di động thế hệ 2.
1. 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 và có tên gọi
là GSM. 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 hấp dẫn hơn hệ thống 1G bởi vì ngoài
Chương 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động và tổng quan về mạng 4g


Đồ án tốt nghiệp

Trang 4

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 chúng 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.
1. 3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G)
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 hiện nay, 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 2 hệ thống W-CDMA và CDMA2000 đã được ITU
chấp thuận và đưa vào hoạt động trong những năm đầu của những thập kỷ
Chương 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động và tổng quan về mạng 4g


Đồ án tốt nghiệp

Trang 5

2000. Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA, điều này cho phép
thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông
tin di động thế hệ 3.

❥ W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là sự nâng cấp của
các hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng công nghệ TDMA như: GSM,
IS-136.

❥ CDMA2000 là sự nâng cấp của hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng
công nghệ CDMA: IS-95.
Yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3
Thông tin di động thế hệ thứ 3 xây dựng trên cơ sở IMT-2000 được đưa vào
phục vụ từ năm 2001. Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năng mới
nhưng cũng đồng thời bảo đảm sự phát triển liên tục của thông tin di động thế
hệ 2.

❥ Tốc độ của thế hệ thứ ba được xác định như sau:
- 384 Kb/s đối với vùng phủ sóng rộng.
- 2 Mb/s đối với vùng phủ sóng địa phương.

❥ Các tiêu chí chung để xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ ba (3G):
- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau:

➘ Đường lên : 1885-2025 MHz.
➘ Đường xuống : 2110-2200 MHz.
Chương 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động và tổng quan về mạng 4g


Đồ án tốt nghiệp

Trang 6

- Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô
tuyến:

➘ Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến.
➘ Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông.
- Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: trong công sở, ngoài đường,
trên xe, vệ tinh.
- Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:

➘ Môi trường thông tin nhà ảo (VHE: Virtual Home Environment) trên cơ sở
mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng toàn cầu.

➘ Đảm bảo chuyển mạng quốc tế.
➘ Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu¬ chuyển
mạch kênh và số liệu chuyển mạch theo gói.
- Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.
1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G)
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 sang thế hệ 4 qua giai đoạn trung gian là
thế hệ 3,5 có tên là mạng truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA. Thế
hệ 4 là công nghệ truyền thông không dây thứ tư, cho phép truyền tải dữ liệu
với tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1 cho đến 1.5 Gbps. Công
nghệ 4G được hiểu là chuẩn tương lai của các thiết bị không dây. Các nghiên
cứu đầu tiên của NTT DoCoMo cho biết, điện thoại 4G có thể nhận dữ liệu
với tốc độ 100 Mbps khi di chuyển và tới 1 Gbps khi đứng yên, cho phép
Chương 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động và tổng quan về mạng 4g


Đồ án tốt nghiệp

Trang 7

người sử dụng có thể tải và truyền lên hình ảnh động chất lượng cao. Chuẩn
4G cho phép truyền các ứng dụng phương tiện truyền thông phổ biến nhất,
góp phần tạo nên các những ứng dụng mạnh mẽ cho các mạng không dây nội
bộ (WLAN) và các ứng dụng khác.
Thế hệ 4 dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trực giao
OFDM, là kỹ thuật nhiều tín hiệu được gởi đi cùng một lúc nhưng trên những
tần số khác nhau. Trong kỹ thuật OFDM, chỉ có một thiết bị truyền tín hiệu
trên nhiều tần số độc lập (từ vài chục cho đến vài ngàn tần số). Thiết bị 4G sử
dụng máy thu vô tuyến xác nhận bởi phần mềm SDR (Software - Defined
Radio) cho phép sử dụng băng thông hiệu quả hơn bằng cách dùng đa kênh
đồng thời. Tổng đài chuyển mạch mạng 4G chỉ dùng chuyển mạch gói, do đó,
giảm trễ thời gian truyền và nhận dữ liệu.
1.5 Đa truy nhập trong thông tin di động
1. 5. 1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA:
Trong hệ thống TDMA phổ tần số quy định cho liên lạc di động được
chia thành các dải tần liên lạc, mỗi dải tần liên lạc này được dùng chung cho
N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian (Time slot) trong chu
kỳ một khung. Tin tức được tổ chức dưới dạng gói, mỗi gói có bit chỉ thị đầu
gói, chỉ thị cuối gói, các bit đồng bộ và các bit dữ liệu. Không như hệ thống
FDMA, hệ thống TDMA truyền dẫn dữ liệu không liên tục và chỉ sử dụng cho
dữ liệu số và điều chế số.



Các đặc điểm của TDMA

- TDMA có thể phân phát thông tin theo hai phương pháp là phân định trước
Chương 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động và tổng quan về mạng 4g


Đồ án tốt nghiệp

Trang 8

và phân phát theo yêu cầu. Trong 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.
- Trong TDMA các kênh được phân chia theo thời gian nên nhiễu giao thoa
giữa các kênh kế cận giảm đáng kể.
- TDMA 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. Ngoài ra, vì số lượng kênh ghép tăng nên thời
gian trễ do truyền dẫn đa đường không thể bỏ qua được, do đó sự đồng bộ
phải tối ưu.
1. 5. 2 Đa truy cập phân chia theo tần số FDMA:
Công nghệ FDMA là công nghệ đa truy cập phân chia theo tần số. Phổ tần số
quy định cho lien lạc di động được chia thành 2N dải tần số kế tiếp, cách nhau
một dải tần phòng vệ. Mỗi dải tần được gán cho một kênh liên lạc. N dải tần
dành cho liên lạc hướng lên, sau một dải tần phân cách là N dải tần kế tiếp
dành cho liên lạc hướng xuống.

❥ Đặc điểm của FDMA
- Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến.
Nhiễu giao thao do tần số các kênh lân cận nhau là rất đáng kể BTS
phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS trong tế bào.
- Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống di động AMPS (Advanced
mobile phone system).
Chương 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động và tổng quan về mạng 4g


Đồ án tốt nghiệp

Trang 9

1. 5. 3 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA:
Đối với hệ thống CDMA, tất cả người dùng sẽ sử dụng cùng lúc một
băng tần. Tín hiệu truyền đi sẽ chiếm toàn bộ băng tần của hệ thống. Tuy
nhiên, các tín hiệu của mỗi người dùng được phân biệt với nhau bởi các chuỗi
mã. Thông tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người
sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi,
mà không sợ gây nhiễu lẫn nhau.
Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi cell trong toàn mạng, và
những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên
PN.
Trong hệ thống CDMA, tín hiệu bản tin băng hẹp được nhân với tín hiệu
băng thông rất rộng, gọi là tín hiệu phân tán. Tín hiệu phân tán là một chuỗi
mã giả ngẫu nhiên mà tốc độ chip của nó rất lớn so với tốc độ dữ liệu. Tất cả
các users trong một hệ thống CDMA dùng chung tần số sóng mang và có thể
được phát đồng thời. Mỗi user có một từ mã giả ngẫu nhiên riêng của nó và
nó được xem là trực giao với các từ mã khác. Tại máy thu, sẽ có một từ mã
đặc trưng được tạo ra để tách sóng tín hiệu có từ mã giả ngẫu nhiên tương
quan với nó. Tất cả các mã khác được xem như là nhiễu. Để khôi phục lại tín
hiệu thông tin, máy thu cần phải biết từ mã dùng ở máy phát. Mỗi thuê bao
vận hành một cách độc lập mà không cần biết các thông tin của máy khác.
❥ Đặc

điểm của CDMA

- Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz.

Chương 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động và tổng quan về mạng 4g


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×