1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g

72 16 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Nghiên Cứu Phát Triển Hệ Thống Định Hướng Búp Sóng Hỗn Hợp Cho Hệ Thống Thông Tin Di Động 5G
Tác giả Phạm Thành Công
Người hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Hữu Trung
Trường học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành Kỹ Thuật Viễn Thông
Thể loại Luận Văn Cao Học
Năm xuất bản 2021
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 72
Dung lượng 2,4 MB

Cấu trúc

  • MỤC LỤC

  • LỜI MỞ ĐẦU

  • TỔNG QUAN VỀ LUẬN VĂN

  • CHƯƠNG 1

  • CHƯƠNG 2

  • CHƯƠNG 3

  • KẾT LUẬN

  • TÀI LIỆU THAM KHẢO

Nội dung

Đặ t v ấn đề

Công nghệ mạng 4G LTE/LTE-A đang được triển khai rộng rãi trên toàn cầu và được xem là công nghệ di động nhanh nhất thuộc thế hệ 4G, cung cấp tốc độ dữ liệu nhanh gấp 10 lần so với 3G, với lý thuyết đạt đến 300Mbps Tuy nhiên, mặc dù có nhiều ưu điểm về tốc độ truyền dẫn, công nghệ LTE/LTE-A vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu giải trí ngày càng cao của người dùng Chất lượng tín hiệu LTE thường bị suy giảm, thậm chí mất kết nối tại những khu vực đông người như sân vận động, lễ hội, hoặc khi di chuyển trên các phương tiện giao thông tốc độ cao như tàu điện và tàu hỏa.

4G không đáp ứng được các công nghệ truy cập vô tuyến đa dạng cần thiết cho Internet of Things (IoT) Vì lý do này, Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) đã định nghĩa mạng thông tin di động thế hệ tiếp theo với tên gọi IMT-2020.

(hay ngắn gọn là 5G), dự kiến sẽđược triển khai dịch vụ từnăm 2020 và trở nên thông dụng từ 2025

Hệ thống định hướng búp sóng hỗn hợp dựa trên công nghệ Massive -

MIMO là một trong những nền tảng cơ bản để phát triển công nghệ 5G.

Tính c ấ p thi ế t c ủa đề tài

Nghiên cứu và phát triển hệ thống định hướng búp sóng hỗn hợp cho thông tin di động 5G là cần thiết, mang lại giá trị học thuật và thực tiễn cho đất nước Đề tài này không chỉ đáp ứng yêu cầu làm chủ công nghệ mà còn có khả năng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực viễn thông tại Việt Nam hiện nay.

M ụ c tiêu c ủa đề tài

Nghiên cứu lý thuyết và phát triển mô hình hệ thống định hướng búp sóng hỗn hợp cho mạng thông tin di động 5G, đồng thời tiến hành mô phỏng để kiểm chứng các tính năng của hệ thống.

Nội dung của đề tài và các vấn đề cần giải quyết

- Nghiên cứu lý thuyết về Massive - MIMO;

- Xây dựng mô hình hệ thống định hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5G;

- Xây dựng phương trình và giải thuật đểđịnh hướng búp sóng theo phương thức hỗn hợp tương tự - số cho hệ thống thông tin di động 5G;

- Mô phỏng kiểm chứng các tính năng của hệ thống

Phạm Thành Công – CA190154 Page 13

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

S ự phát tri ể n c ủ a các h ệ th ố ng th ông tin di độ ng

Hệ thống thông tin di động, ra đời vào những năm 1960, cho phép người dùng liên lạc và di chuyển qua sóng điện từ Mỗi thập kỷ, chúng ta chứng kiến sự phát triển của một thế hệ thông tin di động mới Thế hệ đầu tiên (1G) xuất hiện vào cuối những năm 70 và đầu 80, cung cấp dịch vụ thoại tương tự Thế hệ thứ hai (2G) bắt đầu vào đầu những năm 90, mang đến công nghệ di động kỹ thuật số với dịch vụ thoại và dữ liệu Tiếp theo, thế hệ thứ ba (3G) cũng đã ra mắt, đánh dấu bước tiến quan trọng trong lĩnh vực di động.

Năm 2001, Nhật Bản đã giới thiệu công nghệ 4G, đánh dấu sự phát triển vượt bậc trong việc cung cấp dịch vụ thoại, dữ liệu và đa phương tiện với tốc độ cao Sự thương mại hóa của thế hệ mạng này diễn ra vào những năm tiếp theo, mở ra kỷ nguyên mới cho các dịch vụ di động.

2012 trởđi, cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu với tốc độcao hơn thế hệ 3G rất nhiều

Hình 1.1 Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động

Hệ thống thông tin di động tại Việt Nam phát triển theo các tiêu chuẩn khác nhau cho từng thế hệ, như thể hiện trong hình 1.1, với sự khác biệt ở các khu vực khác nhau.

1G GSM (2G) GPRS (2.5G) EDGE (2.75G) UMTS (3G) LTE

Phạm Thành Công – CA190154 Page 14

1.1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G)

Hệ thống thông tin di động 1G, ra đời vào năm 1979 tại Nhật Bản, là mạng điện thoại di động đầu tiên trên thế giới Hệ thống này sử dụng công nghệ truyền dẫn tương tự để truyền tín hiệu thoại, áp dụng phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) và điều chế tần số (FM).

- Hoạt động ở băng tần khoảng 150 MHz

- Sử dụng kỹ thuật chuyển mạch tương tự

- Dịch vụđơn thuần là thoại

- Mỗi máy di động được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến

- Ảnh hưởng bởi nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận là đáng kể

- Trạm thu phát gốc phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi máy di động

 Những nhược điểm của hệ thống thông tin di động 1G:

- Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng thấp

- Gây ra tiếng ồn khó chịu và nhiễu khi thiết bị di động dịch chuyển

- Không đảm bảo tính bảo mật cuộc gọi

- Không tương thích giữa các hệ thống khác nhau

- Chất lượng thấp và vùng phủ sóng hẹp

- Kích thước thiết bị di động lớn

1.1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G)

Hệ thống thông tin di động 2G sử dụng công nghệ chuyển mạch kỹ thuật số, nổi bật với các phương pháp đa truy nhập như TDMA và CDMA Những kỹ thuật này giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên băng thông, mang lại hiệu quả cao hơn so với hệ thống 1G.

Phạm Thành Công – CA190154 Page 15

- Phương thức đa truy nhập: Sử dụng đa truy nhập TDMA và CDMA băng hẹp

- Sử dụng chuyển mạch kênh

- Dung lượng tăng, chất lượng thoại tốt hơn, hỗ trợ các dịch vụ truyền dữ liệu

 Ưu điểm của hệ thống thông tin di động 2G:

Hệ thống thông tin di động 2G được phát triển để khắc phục những hạn chế của hệ thống 1G Với nhiều ưu điểm nổi bật, 2G đã cải thiện đáng kể chất lượng cuộc gọi và khả năng truyền dữ liệu, mang lại trải nghiệm tốt hơn cho người dùng.

- Sử dụng kỹ thuật điều chế số tiên tiến nên hiệu suất sử dụng phổ tần cao hơn.

- Sử dụng hệ thống số chống nhiễu kênh cùng tần số CCI (Co-Channel

Interference) và chống nhiễu kênh kề ACI (Adjacent Channel

Interference) hiệu quả hơn, làm tăng dung lượng hệ thống, đảm bảo chất lượng thông tin

- Điều khiển động việc cấp phát kênh một cách liên tục giúp cho việc sử dụng tần số hiệu quảhơn.

- Đáp ứng được nhiều dịch vụ mới (kết nối với ISDN)

 Nhược điểm của hệ thống thông tin di động 2G:

Độ rộng dải thông băng tần của hệ thống hiện tại còn hạn chế, dẫn đến việc các dịch vụ ứng dụng không đáp ứng được nhu cầu phát triển cho các dịch vụ thông tin di động đa phương tiện trong tương lai.

- Tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động 2G là không thống nhất, do đó khó thực hiện chuyển giao toàn cầu

1.1.3 Hệ thống thông tin di động 2,5G

Hệ thống thông tin di động 2,5G là phiên bản nâng cấp của 2G, đánh dấu bước chuyển tiếp quan trọng hướng tới công nghệ di động thế hệ thứ 3 (3G) Sự cải tiến này không chỉ cải thiện chất lượng dịch vụ mà còn mở ra cơ hội phát triển cho các ứng dụng và dịch vụ di động mới.

 Đặc điểm của hệ thống thông tin 2,5G:

Phạm Thành Công – CA190154 Page 16

- Các dịch vụ số liệu được cải tiến:

+ Tốc độ bit cao hơn.

+ Hỗ trợ kết nối Internet

+ Hỗ trợthêm phương thức chuyển mạch gói

 Ưu điểm của hệ thống thông tin di động 2,5G:

Chúng tôi cung cấp các dịch vụ mạng mới và nâng cao chất lượng các dịch vụ truyền số liệu, bao gồm nén dữ liệu của người sử dụng và chuyển mạch kênh tốc độ cao.

- Cung cấp các dịch vụ bổ sung như: chuyển hướng cuộc gọi, hiển thị tên chủ gọi, chuyển giao cuộc gọi và các dịch vụ chặn cuộc gọi mới

- Cải thiện các dich vụ liên quan đến SMS (Short Message Service) như: mở rộng bảng chữ cái, mở rộng tương tác giữa các SMS

- Tăng cường công nghệ SIM (Subcriber Indentification Module)

- Hỗ trợ các dịch vụ mạng thông minh

- Cải thiện các dịch vụ chung như: định vị, tương tác với các hệ thống thông tin di động vệ tinh và hỗ trợ định tuyến tối ưu

1.1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) Để đáp ứng nhu cầu sử dụng thông tin di động ngày càng tăng cả về số lượng, tốc độ lẫn chất lượng của người sử dụng, Liên minh viễn thông quốc tế

ITU (International Telecommunication Union) đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hóa thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) với tên gọi IMT-2000 (International Mobile

Năm 2000, ngành viễn thông đã tập trung vào việc nâng cao tốc độ truy cập và mở rộng đa dạng dịch vụ, đồng thời đảm bảo tính tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để thúc đẩy sự phát triển bền vững của thông tin di động.

Nhiều tiêu chuẩn cho IMT-2000 đã được đề xuất, trong đó có hai hệ thống

WCDMA và CDMA-2000, được ITU công nhận và đưa vào hoạt động đầu những năm 2000, sử dụng công nghệ Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA Công nghệ này cho phép thiết lập tiêu chuẩn toàn cầu cho giao diện vô tuyến trong hệ thống thông tin di động 3G.

Phạm Thành Công – CA190154 Page 17

 Ưu điểm của hệ thống thông tin di động 3G:

- Dễ dàng kết nối mọi lúc mọi nơi chỉ cần có sóng

- Đáp ứng được các dịch vụ trực tuyến như: truy cập Internet, ứng dụng online, game trực tuyến,…

- Tốc độ truyền tải dữ liệu cao hơn 2G nên rút ngắn thời gian chờđợi

- Đa dạng thiết bị hỗ trợ

 Nhược điểm của hệ thống thông tin di động 3G:

- Chi phí sử dụng cao

- Phải chia sẻ băng thông với những người sử dụng khác, dẫn đến tốc độ truy cập mạng không ổn định

- Chất lượng sóng phụ thuộc nhiều vào vị trí thuê bao, trạm phát sóng và thiết bị

- Tốc độ 3G tuy cao nhưng vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng mạng di động ngày càng tăng

1.1.5 Hệ thống thông tin di động tiền 4G (pre-4G)

4G technology serves as a transitional phase from 3G to 4G, often referred to as 3.9G in certain regions Key technologies that fall under the umbrella of pre-4G include LTE (Long Term Evolution), WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access), and UMB (Ultra Mobile Broadband).

3GPP LTE là bước tiến tiếp theo trong hệ thống mạng không dây 3G, được phát triển dựa trên công nghệ di động GSM/UMTS Đây là một trong những công nghệ hứa hẹn nhất cho truyền thông di động thế hệ thứ tư (4G).

3GPP LTE cung cấp khả năng cấp phát phổ tần linh hoạt, cho phép hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện với tốc độ vượt quá 100Mbps ngay cả khi di chuyển với tốc độ 3km/h.

T ổ ng k ết chương

Hệ thống thông tin di động trong tương lai sẽ mang đến cho người dùng trải nghiệm dịch vụ chất lượng cao, cho phép kết nối với mọi vật mọi lúc, mọi nơi Mạng 5G sắp ra mắt sẽ tạo ra một mạng lưới di động không dây hoàn chỉnh, hướng tới một thế giới không dây "thực sự" và phát triển mạnh mẽ Internet of Things (IoT), điều này sẽ được trình bày chi tiết trong Chương 2.

Phạm Thành Công – CA190154 Page 21

HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 5

Giới thiệu hệ thống thông tin di động 5G

2.1.1 Các yêu cầu đốivới hệ thống thông tin di động 5G

Theo IMT 2020, hệ thống 5G phải đáp ứng được những tiêu chí sau:

- Tốc độ dữ liệu cao hơn hệ thống hiện tại từ10 đến 100 lần

- Độ trễ gần như bằng 0

Hình 2.1 Khối khả năng của hệ thống 5G trong tương lai

- Đáp ứng phục vụ được số lượng lớn thiết bị (hàng triệu thiết bị trên

- Đáp ứng được Thông lượng cao hơn, khoảng vài chục Tbps/km 2

- Đảm bảo kết nối liên tục với các thiết bị di chuyển với tốc độ cực nhanh, lên tới hơn 500 km/h

- Nâng cao hiệu quả sử dụng phổ lên từ 5 đến 15 lần

- Giảm chi phí tiêu hao trên mỗi bit dữ liệu khoảng 100 lần

- Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng lên hơn 100 lần

Để nâng cấp quá trình xử lý và truyền dữ liệu của hệ thống di động hiện nay, cần thiết phải áp dụng những nền tảng kỹ thuật mới Nhiều kỹ thuật đã được đề xuất nhằm cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

Công nghệ truyền dẫn không dây đang phát triển mạnh mẽ với các kỹ thuật tiên tiến như Massive MIMO, cho phép tăng cường khả năng truyền tải dữ liệu Đa truy nhập như NOMA và BDMA giúp tối ưu hóa tài nguyên tần số, nâng cao hiệu suất hệ thống Ngoài ra, các kỹ thuật đa sóng mang như FBMC và UBMC cải thiện khả năng chống nhiễu và tăng cường chất lượng tín hiệu Cuối cùng, các phương pháp điều chế và mã hóa tiên tiến như WAN và tiền mã hóa đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ tin cậy và tốc độ truyền dữ liệu.

- Công nghệ mạng không dây: o Mạng truy cập vô tuyến đám mây C-RAN o Mạng di động MN o Truyền thông D2D

2.1.2 Kiến trúc mạng di động 5G

Theo dự án METIS, hệ thống 5G sẽ được xây dựng dựa trên kiến trúc

Mạng truy nhập vô tuyến đám mây C-RAN (Cloud Radio Access Network) là một phần quan trọng trong kiến trúc hệ thống 5G, sử dụng cấu trúc phủ sóng phân chia theo các Cell Hệ thống này bao gồm các trạm gốc (BS) được trang bị Anten Massive MIMO để quản lý các MacroCell, trong đó các MacroCell sẽ được chia thành nhiều Cell nhỏ, được quản lý thông qua các Node mạng Ngoài ra, 5G cũng phát triển các công nghệ mới như Mạng di động MN (Moving Network) và Truyền thông D2D (Device to Device) để nâng cao hiệu suất và khả năng kết nối.

Các trạm BS với Anten Massive MIMO đóng vai trò như các điểm truy nhập hỗ trợ cho mạng C-RAN giao tiếp với các mạng truy nhập cơ bản

(2G/3G/4G) Hơn nữa, trong hệ thống 5G, các User còn có thể phối hợp với nhau tạo thành các mảng của Anten Massive MIMO ảo, các mảng Anten Massive

MIMO ảo kết hợp với anten tại các node truy cập ở các cell nhỏ tạo ra liên kết Massive MIMO, từ đó nâng cao hiệu quả truyền dữ liệu trong hệ thống.

Phạm Thành Công – CA190154 Page 23

Hình 1.3 - Kiến trúc hệ thống 5G (Nguồn: METIS) a Mạng truynhập vô tuyến đám mây C-RAN

C-RAN là một kiến trúc mạng truy cập vô tuyến được xây dựng dựa trên điện toán đám mây để hỗ trợ cho 2G, 3G, 4G và các chuẩn truyền thông không dây khác

Kiến trúc mạng truy cập vô tuyến thường dựa vào các trạm thu phát gốc (BTS) để quản lý vùng phủ sóng nhỏ, với một nhóm BTS đảm bảo kết nối liên tục trong khu vực Tuy nhiên, do hạn chế về tài nguyên phổ, các nhà cung cấp mạng phải tái sử dụng tần số giữa các BTS, dẫn đến hiện tượng can nhiễu giữa các Cell lân cận Ngoài ra, kiến trúc này còn tồn tại nhiều nhược điểm khác.

- Việc xây dựng và vận hành các trạm BTS khá tốn kém

Việc nâng cao dung lượng hệ thống gặp khó khăn khi thêm nhiều trạm phát sóng (BTS), bởi điều này dẫn đến sự can nhiễu nghiêm trọng hơn so với việc "tái sử dụng" tần số.

Kiến trúc hệ thống 5G (Nguồn: METIS)

Phạm Thành Công – CA190154 Page 24

Khả năng xử lý của mỗi trạm phát sóng di động (BTS) không thể chia sẻ với các BTS khác, do đó mỗi BTS chỉ đáp ứng được khả năng xử lý lưu lượng tối đa, mà không thể đáp ứng lưu lượng trung bình của toàn hệ thống Điều này dẫn đến việc lãng phí tài nguyên xử lý và năng lượng trong thời gian không hoạt động của các BTS.

Hệ thống BTS trong C-RAN sử dụng các kỹ thuật tiên tiến trong thông tin không dây, thông tin quang và công nghệ thông tin, bao gồm anten thông minh, công nghệ điều chế và ghép kênh hiệu quả cao, cùng với sóng milimet trong truyền dẫn Ngoài ra, BTS trong C-RAN còn khai thác nền tảng mở và công nghệ ảo hóa thời gian thực của điện toán đám mây, giúp phân bổ tài nguyên linh động và hỗ trợ hiệu quả cho các nhà cung cấp trong môi trường đa công nghệ.

Hình 2.2 Sự thay đổi từ RAN sang C-RAN b Mạng di chuyển

Trong tương lai, mạng thông tin không dây sẽ chứng kiến lượng truy cập lớn từ các phương tiện di chuyển như ô tô, xe bus và tàu lửa Để đáp ứng nhu cầu này, giải pháp triển khai các điểm chuyển tiếp di động (MRN) trên các phương tiện được đề xuất, nhằm tạo ra một mạng di động riêng cho từng phương tiện.

Phạm Thành Công – CA190154 Page 25

Sử dụng anten phù hợp giúp MRN giảm hoặc loại bỏ suy hao xuyên qua xe cộ, một yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến quá trình giao tiếp của hệ thống.

MRN có khả năng tận dụng hiệu quả công nghệ Anten thông minh và các phương pháp xử lý tín hiệu tiên tiến, nhờ vào việc chúng ít bị giới hạn về kích thước và năng lượng so với các thiết bị người dùng thường xuyên kết nối với các trạm gốc vĩ mô.

Hình 2.3 Mạng di chuyển MN

Các MRN có khả năng phục vụ người dùng bên ngoài phương tiện di chuyển, biến chúng thành trạm gốc nhỏ di động trong mạng Do đó, phương tiện di chuyển và hệ thống giao thông sẽ đóng vai trò quan trọng trong mạng di động không dây tương lai, cung cấp thêm dung lượng thông tin và mở rộng vùng phủ của hệ thống truyền thông di động.

Việc triển khai các Mạng Radio Nâng cao (MRN) gặp nhiều thách thức, bao gồm yêu cầu về hệ thống đường trục hiệu quả, công nghệ phân bổ tài nguyên, và quản lý can thiệp phức tạp Ngoài ra, cần có phương thức quản lý di động phù hợp để đảm bảo hiệu quả trong truyền thông D2D.

Mạng UDN (Ultra-Dense Network) ngày càng trở nên phổ biến không chỉ do sự gia tăng số lượng người dùng mà còn nhờ vào việc rút ngắn các kết nối mạng.

M ạ ng lõi Nano

Đáp ứng các tiêu chuẩn cho hệ thống 5G là một thách thức lớn, đòi hỏi không chỉ phương thức truyền dẫn mới mà còn cần một công nghệ nền tảng để thiết kế và xây dựng thiết bị Giải pháp tối ưu cho hệ thống 5G là xây dựng mạng lõi Nano, được định nghĩa là sự hội tụ của ba công nghệ khác nhau.

Phạm Thành Công – CA190154 Page 29

Hình 2.6 Mạng lõi Nano trong hệ thống 5G

Công nghệ Nano là ứng dụng kỹ thuật ở cấp độ nanomet (từ 0,1 – 100 nanomet) nhằm điều khiển và tối ưu hóa hoạt động của các hệ thống.

100nm) Lĩnh vực này còn được biết đến với cái tên Công nghệ Nano phân tử

Nhờ kích thước nhỏ, các cấu trúc Nano có khả năng đóng gói chặt chẽ, tăng tỉ trọng gói (packing density), từ đó nâng cao tốc độ xử lý dữ liệu và khả năng lưu trữ thông tin Đối với nhiều vi cấu trúc, đặc biệt là phân tử hữu cơ lớn, sự khác biệt nhỏ về năng lượng giữa các cấu hình có thể dẫn đến những thay đổi đáng kể từ các tương tác Điều này mở ra tiềm năng lớn trong việc phát triển vật liệu có tỉ trọng cao và tỉ số diện tích bề mặt trên thể tích lớn, như trong ứng dụng bộ nhớ (memory).

Thiết bị Nano trong điện thoại di động ngày nay đã vượt ra ngoài chức năng liên lạc cơ bản Hiện có hàng trăm, thậm chí hàng ngàn ứng dụng được phát triển, đáp ứng đa dạng nhu cầu của người dùng, từ giải trí đến giám sát sức khỏe và an ninh.

Điện thoại di động ngày càng trở thành biểu tượng cá tính của người sử dụng, thúc đẩy sự phát triển công nghệ để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao Sự ra đời của các thiết bị sử dụng Công nghệ Nano đã mang lại hiệu quả vượt trội, đặc biệt trong hệ thống 5G Những chiếc điện thoại này, được trang bị công nghệ tiên tiến, đang định hình tương lai của kết nối di động.

Những đặc tính nổibật của NE:

- Nguồn năng lượng tự nhiên: năng lượng mặt trời, nước, không khí,…

- Khả năng cảm biến môi trường: cảm biến được sự thay đổi của môi trường, dự báo thời tiết, đánh giá mứcđộ ô nhiễm không khí,…

- Thiết kế mềm dẻo, linh hoạt, khó bị phá vỡ.

- Trong suốt, có khả năng “nhìnxuyên” qua được.

- Khả năngtự làm sạch bề mặt.

Hình 2.7 Điện thoại Nano “trong suốt”

Cảm biến Nano là thiết bị có khả năng truyền tải thông tin từ quy mô Nano đến thế giới vĩ mô, bao gồm các loại cảm biến sinh học và hóa học Chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giao thông vận tải, thông tin liên lạc, xây dựng, y tế, bảo hiểm và an ninh quốc gia.

Hầu hết các cảm biến này đều dựa trên công nghệ Nano thuần túy, sau đây là một số ứng dụng mà cảm biến Nano có thể làm được:

Phạm Thành Công – CA190154 Page 31

- Cảm biến vật lý: phương pháp này cho phép đo đạc được các đặc tính riêng của hầu hết các phân tử sinh học

- Cảm biến hóa học: cảm biến khí gas dựa trên ống Nano

- Cảm biến sinh học: Cho khả năng xác định DNA bằng việc sử dụng hạt

Cảm biến Nano, với kích thước siêu nhỏ và độ chính xác cao, có khả năng tích hợp dễ dàng vào bất kỳ hệ thống hay thiết bị nào mà không lo chiếm diện tích.

Thậm chí, nó có thể được thiết kế như một robot Nano, cho phép đi vào và cung cấp các thông tin bên trong cơ thểcủa con người.

Cô ng nghệ Nano trong mạng lõi Nano

Hệ thống thông tin di động 5G yêu cầu tốc độ dữ liệu cao và lưu lượng đáng tin cậy để xử lý khối lượng công việc lớn, đồng thời đảm bảo an ninh mạng Hiện tại, các mạng lõi chưa đáp ứng được yêu cầu này, nhưng mạng lõi Nano sử dụng công nghệ Nano hoàn toàn có khả năng Để xây dựng nền tảng vững chắc cho mạng lõi Nano, cần phát triển hệ thống phần cứng và phần mềm trong hạ tầng mạng với hiệu suất, tính linh hoạt và khả năng mở rộng cao Hệ thống "Xử lý tín hiệu số DSP" có thể đáp ứng các yêu cầu này, đảm nhận nhiệm vụ biến đổi và chuyển mã cho thiết bị, trong khi bộ vi xử lý máy tính hiệu suất cao sẽ thực hiện điều khiển và báo hiệu.

Phạm Thành Công – CA190154 Page 32

Yêu cầu cần thiết là tích hợp các chức năng với hệ thống mạng có khả năng cung cấp dịch vụ cao và kiến trúc Điện toán Viễn thông Nâng cao ATCA (Advanced Telecommunications Computing Architecture).

Kiến trúc tính toán (Computing Architecture) được coi là giải pháp tối ưu nhất để đáp ứng yêu cầu này ATCA cho phép thiết lập hệ thống kết nối và cơ sở hạ tầng riêng biệt nhằm hỗ trợ cho các thẻ DSP có mật độ cao.

Hiện nay, công nghệ Nano đã được ứng dụng trong việc chế tạo DSP

Hơn nữa, Công nghệ Nano sẽ mở đầu cho giai đoạn DSP được thiết kế có khả năng tăng tốcđộ cũng như hiệu suất làm việc của toàn bộhệthống.

Tính toán lượng tử là lĩnh vực nghiên cứu phát triển công nghệ máy tính dựa trên nguyên tắc lý thuyết lượng tử, giúp giải thích bản chất và trạng thái của năng lượng và vật chất ở cấp độ lượng tử.

Hệ thống mạng 5G cần đảm bảo khả năng truyền tải dữ liệu với tốc độ cao và xử lý một lượng lớn dữ liệu trong thời gian ngắn nhất.

Trong các máy tính kỹ thuật số hiện đại, thông tin được truyền qua các dòng điện dưới dạng hạt hạ nguyên tử mang điện tích âm Các transistor hoạt động như những thiết bị chuyển mạch, lưu trữ trạng thái dữ liệu dưới dạng “bit”, trong đó trạng thái “đóng” và “mở” của transistor tương ứng với giá trị 0 và 1 Với 3 bit, có tổng cộng 8 trạng thái dữ liệu khả thi: 0-0-0, 0-0-1, 0-1-0, 0-1-1, 1-0-0, 1-0-1, 1-1-0, và 1-1-1.

Chỉ một trong các trạng thái trên được lưu trữ trong 3 bit của máy tính tại một thời điểm, điều này gây cản trở cho việc thao tác với các luồng dữ liệu trong hệ thống 5G.

Máy tính lượng tử, mặc dù vẫn chỉ là lý thuyết, được coi là giải pháp tiềm năng cho việc lưu trữ nhiều trạng thái dữ liệu đồng thời Thiết bị này áp dụng các nguyên lý của tính toán lượng tử để thực hiện các phép toán trên dữ liệu đầu vào, mở ra khả năng xử lý thông tin vượt trội.

Các l ớ p m ạ ng

Hệ thống 5G sử dụng mô hình OSI để xây dựng các lớp mạng, đảm bảo rằng các thiết bị đầu cuối trong mạng kết nối truyền thông có thể giao tiếp hiệu quả với nhau.

Phạm Thành Công – CA190154 Page 39

Hình 2.13 Các lớp mạng trong hệ thống 5G

2.3.1 Lớp Kiến trúc không dây mở (OWA – Open Wireless Architecture)

Lớp OWA được xây dụng dựa trên lớp 1 (lớp Vật lý) và lớp 2 (lớp Liên kết dữ liệu) trong mô hình OSI

Lớp OWA cung cấp giải pháp giúp ứng dụng và hệ điều hành độc lập với lớp truyền thông không dây, bằng cách khai báo các module truyền thông không dây trên giao diện vô tuyến tương ứng với các công nghệ truyền dẫn vật lý (RTTs) Điều này cho phép các hệ điều hành khách hoạt động trên hệ điều hành máy chủ của thiết bị di động, hỗ trợ chuyển giao giữa các nền tảng hệ điều hành khác nhau.

Với kiến trúc không dây mở, người dùng có thể dễ dàng truy cập vào các hệ thống mạng không dây thuộc nhiều thế hệ di động khác nhau mà không cần thay đổi thiết bị đầu cuối.

Lớp mạng hiện nay được xây dựng trên nền tảng IP, với IPv4 là giao thức mạng phổ biến toàn cầu cho các thiết bị kết nối Tuy nhiên, IPv4 gặp phải một số hạn chế như số lượng địa chỉ hạn chế và khó khăn trong việc hỗ trợ QoS cho từng luồng dữ liệu Những vấn đề này đã được khắc phục trong giao thức IPv6, mặc dù kích thước phần đầu của bản tin sẽ tăng lên đáng kể.

Phạm Thành Công – CA190154 Page 40

Các hệ thống mạng trong hệ thống 5G sẽ sử dụng IPv6 di động - MIPv6

MIPv6, hay Giao thức Internet Di động Phiên bản 6, là một tiêu chuẩn cho phép các thiết bị di động duy trì kết nối khi di chuyển giữa các mạng khác nhau mà không cần thay đổi địa chỉ IP Điều này có nghĩa là người dùng có thể truy cập Internet từ bất kỳ vị trí nào trên thế giới mà không gặp phải gián đoạn kết nối.

MIPv6 giải quyết hai vấn đề quan trọng: duy trì chuyển giao liên tục mà không cần thay đổi địa chỉ IP và cải thiện khả năng nhận diện gói tin từ các địa chỉ IP.

Các điện thoai 5G sẽ duy trì trạng thái kết nối mạng đa không dây ảo

(virtual multii- wireless network) Để làm được điều này, lớp mạng của hệ thống

5G sẽ được chia thành hai lớp con: lớp mạng thấp (dùng cho các giao diện) và lớp mạng cao (dùng cho các thiết bị đầu cuối).

Hình 2.14 Lớp mạng (Network Layer)

2.3.3 Lớp Giao thức vận chuyển mở (OTP – Open Transport Protocol)

Lớp Vận chuyển đóng vai trò khác nhau trong mạng di động vô tuyến và mạng hữu tuyến Trong hệ thống TCP, việc mất phân đoạn thường do nghẽn mạng, trong khi mạng vô tuyến gặp tổn thất do lỗi bit khi truyền qua giao diện Do đó, cải tiến giao thức TCP là cần thiết để truyền lại các phân đoạn TCP bị mất trên đường truyền không dây Đặc biệt, với điện thoại 5G, lớp Vận chuyển còn hỗ trợ tải và cài đặt dữ liệu, cho phép người dùng cập nhật các phiên bản mới một cách hiệu quả.

Phạm Thành Công – CA190154 trang 41 trình bày về Giao thức Vận chuyển mở OTP, cho phép cài đặt các công nghệ không dây đặc biệt.

2.3.4 Lớp ứng dụng (Application layer)

Lớp ứng dụng trong hệ thống 5G được xây dựng dựa trên Lớp ứng dụng và Lớp Trình diễn trong mô hình OSI, với yêu cầu quan trọng nhất là giám sát thông minh các tham số QoS từ thiết bị di động Điện thoại di động 5G sẽ tự động chọn giao diện không dây tốt nhất cho từng dịch vụ dựa trên lịch sử QoS, khắc phục hạn chế của các thiết bị hiện tại Các tham số QoS như độ trễ, jitter, băng thông, tổn thất và độ tin cậy sẽ được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của điện thoại, cho phép kết nối không dây tối ưu thông qua các thuật toán thông minh, đảm bảo chất lượng dịch vụ và giảm thiểu chi phí tổn thất.

K ỹ thu ậ t truy ề n d ẫ n

Hiện nay, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông thường sử dụng sóng centimet (tần số vài trăm MHz) để truyền dẫn nhờ khả năng xuyên thấu và dễ dàng vượt qua chướng ngại vật Tuy nhiên, dự báo của Cisco cho thấy đến năm 2020 sẽ có hơn 50 tỷ thiết bị kết nối vào mạng di động, tạo áp lực lớn lên tài nguyên phổ tần May mắn thay, có một dải tần cực rộng trên 3GHz, thường được gọi là sóng milimet (millimeter wave), mà trước đây ít được chú ý, hứa hẹn sẽ đáp ứng nhu cầu kết nối ngày càng tăng.

Phạm Thành Công – CA190154 Page 42

Hình 2.15 Lịch sử quá trình kết nối (Nguồn: Cisco)

Thực ra, việc sử dụng sóng milimet không phải là mới, WiGig (Wireless

Gigabit Alliance là một chuẩn không dây trong nhà sử dụng sóng milimet Tuy nhiên, sóng milimet ít được chú ý do một số lý do như khả năng xuyên thấu kém, tiêu tốn nhiều năng lượng, khoảng cách truyền ngắn và dễ bị hấp thụ bởi môi trường xung quanh.

Với những nhược điểm này, sóng milimet đượcđánh giá chỉ phù hợp vớitruyền dẫn không dây trong nhà, hoặc cự ly ngắn.

Tuy nhiên, vào tháng 8 năm 2011, Theodore S Rappaport – người sáng lập và điều hành trung tâm nghiên cứu công nghệ không dây Đại học New York

Một nghiên cứu chuyên sâu về sóng milimet trong khu vực đô thị cho thấy, sóng milimet phát với công suất thấp sẽ bắt đầu mất tín hiệu khi khoảng cách giữa thiết bị thu và phát lên đến 200m Đây là một nhược điểm lớn đối với các thế hệ di động đầu tiên, khi bán kính của các Cell thường lên đến hàng kilomet Tuy nhiên, trong thập kỷ qua, các công ty viễn thông đã thu nhỏ bán kính Cell để tăng dung lượng dữ liệu Tại các trung tâm đô thị đông đúc như Seoul, mô hình Cell thu phát nhỏ đã được triển khai, với các trạm thu phát có thể lắp đặt ở trụ đèn hoặc trạm xe buýt, có tầm bao phủ không quá 100m, giúp giải quyết vấn đề cự ly trong các hệ thống di động tương lai.

Quá trình nghiên cứu đã tiết lộ một điều bất ngờ: thiết bị di động không cần phải ở trạng thái đường ngắm (LOS) để kết nối với trạm thu phát khi sử dụng sóng milimet Tín hiệu ở tần số này có tính phản xạ cao, cho phép kết nối hiệu quả ngay cả trong những điều kiện không lý tưởng.

Phạm Thành Công – CA190154 Page 43 chỉ ra rằng phản xạ tín hiệu trong môi trường đô thị, bao gồm nhà cửa, bảng hiệu và con người, thực chất lại là một lợi thế Khi các tín hiệu lan tỏa khắp không gian, khả năng nhận tín hiệu tại máy thu sẽ được cải thiện, miễn là bộ thu và bộ phát được định hướng đúng cách.

Hình 2.16 So sánh giữa công nghệ milimeter-wave và công nghệ hiện tại

Tại Anh, đã có 3 băng tần đã được phân bổ cho việc sử dụng sóng

Millimetre với mục đích thương mại,cụ thể như sau:

Dải tần sóng Millimetre 60GHz từ 57 - 66GHz được OFCOM quản lý cấp phép sử dụng, tuy nhiên, tín hiệu trong dải tần này bị hấp thụ mạnh bởi oxy trong khí quyển Do đó, băng tần này chỉ phù hợp cho các ứng dụng trong phạm vi ngắn, bao gồm các giải pháp sóng Millimetre điểm - điểm và điểm - đa điểm.

Dãi sóng từ 57 - 64Ghz được qui định và cấp phép, song dải 64-66GHz không cần cấpphép và tự kết hợp.

Dải tần 71 - 76GHz và 81 - 86GHz, được quản lý bởi OFCOM, là băng tần lý tưởng cho mạng vô tuyến sóng Millimetre, phục vụ cho kết nối điểm - điểm, điểm - đa điểm và truyền dẫn thông tin Mỗi băng tần này cung cấp phạm vi phổ 5GHz khả dụng, tổng cộng vượt trội hơn so với các băng tần khác Các dải 5GHz hoạt động như kênh truyền dẫn vô tuyến độc lập, cho phép khai thác hiệu quả toàn bộ băng tần, dẫn đến tốc độ thông lượng cao từ 1 - 3Gbps, vượt xa tốc độ thông lượng của các tần số thấp hơn.

Như vậy, những tốc độ thông lượng cao hơn có thể đạt được với các thiết

Phạm Thành Công – CA190154 Page 44 đã bị ảnh hưởng bởi sóng millimetre khi áp dụng các kỹ thuật tiên tiến Nhu cầu về thiết bị này trên thị trường đang ngày càng tăng và chỉ còn là vấn đề thời gian để đáp ứng Tại Mỹ, bên cạnh ba dải tần đã đề cập, còn có dải tần 92 – 95 GHz.

Dải tần 94GHz được quản lý theo quy định của FCC Part 15 cho các hoạt động không cấp phép, chỉ được phép sử dụng trong nhà Ngoài ra, dải tần này cũng được áp dụng cho các ứng dụng kết nối điểm - điểm ngoài trời theo quy định của FCC Part 101 Tuy nhiên, do dải tần từ 94 - 94.1GHz bị loại bỏ, dải tần 92 - 95GHz trở nên ít hiệu quả hơn so với các dải tần khác.

Sóng milimet đang định hình tương lai của hệ thống truyền thông, khi kết hợp với các anten tiên tiến như Massive MIMO Sự kết hợp này không chỉ giúp mở rộng phạm vi phủ sóng mà còn giảm thiểu suy hao do môi trường, tạo nền tảng vững chắc cho thông tin trong hệ thống thông tin di động 5G.

Hiện nay, hầu hết các mạng viễn thông tiên tiến đều sử dụng phương pháp điều chế QAM, kết hợp giữa điều chế biên độ (ASK) và điều chế pha (PSK) QAM thực hiện điều chế biên độ nhiều mức trên hai sóng mang, được dịch pha 90° Phương pháp này giúp tăng hiệu suất phổ tần, giảm khả năng mắc lỗi và đáp ứng nhu cầu truyền dẫn dữ liệu có tốc độ bit cao trong băng thông hạn chế.

Gần đây, công ty MagnaCom đã đề xuất một phương thức điều chế mới nhằm đáp ứng nhu cầu tương lai, đó là điều chế sóng WAM (Wave).

WAM là một phương thức điều chế tín hiệu số mới, sử dụng kỹ thuật nén phổ để nâng cao hiệu quả sử dụng phổ Kỹ thuật này giúp tăng tốc độ tín hiệu và giảm độ phức tạp trong bản tin Bên cạnh đó, WAM áp dụng tín hiệu phi tuyến được xử lý kỹ thuật số ở phía thu, góp phần giảm chi phí và công suất phát trong thiết kế máy phát.

Theo MagnaCom, WAM dự kiến sẽ có những cải tiến đáng kể so với

- Độ lợi hệ thống tăng hơn 10dB.

Phạm Thành Công – CA190154 Page 45

- Khoảng cách truyền tín hiệu tăng gấp 4 lần.

- Giảm ẵ lượng năng lượng tiờu thụ.

- Tăng 50% hiệu năng sử dụng phổ.

- Có khả năng chống nhiễu tốt hơn.

- Tốc độ bit cao hơn.

- Chi phí thấp hơn, thiết kế đơn giản hơn.

- Có khả năng thích ứng với các hệ thống khác

Với những ưu điểm này, WAM sẽ là ứng cử viên sáng giá cho công nghệ điều chế trong hệ thống thông tin 5G.

Hiện nay, kỹ thuật OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) được sử dụng phổ biến trong các hệ thống mạng để ghép kênh hiệu quả OFDM là một phương pháp điều chế đa sóng mang, trong đó các sóng mang phụ có tính chất trực giao, cho phép chồng lấn phổ tín hiệu mà vẫn đảm bảo khả năng khôi phục tín hiệu ban đầu ở phía thu Nhờ vào sự chồng lấn này, hệ thống OFDM đạt được hiệu suất sử dụng phổ cao hơn nhiều so với các kỹ thuật điều chế truyền thống.

Tuy nhiên, OFDM vẫn tồn tại mộtsố nhược điểm đáng chú ý:

- Tính linh hoạt: Tiền tố lặp CP làm giảm hiệu quả phổ, ngăn cản khả năng xử lý linh hoạt của định dạng khung

- Đường bao biên độ của tín hiệu phát không bằng phẳng Điều này gây ra méo phi tuyến ở các bộ khuếch đại công suất ở máy phát và máy thu

- Khả năng mở rộng: Phạm vi phổ nhỏ, với phổhẹp chỉ chứa được khoảng

4 - 6 sóng con với cácdạng sóng khác nhau

- Độ tin cậy: OFDM dễ bị tác động cả trong miền thời gian lẫn tần số do biến đổi Fourier

Tốc độ truyền dữ liệu trong hệ thống 5G gặp khó khăn trong việc hỗ trợ các ký tự ngắn do hiện tượng trễ kênh Để khắc phục vấn đề này, đã có một số phương pháp ghép kênh mới được đề xuất, nhằm cải thiện hiệu suất và khả năng ứng dụng cho mạng 5G.

Phạm Thành Công – CA190154 Page 46

- Đa sóng mang lọc băng tần FBMC (Filter Bank Multi-Carrier): FBMC là

Cơ bả n v ề Massive - MIMO

Trong hệ thống truyền thông không dây, hiệu năng hệ thống thường bị giới hạn bởi lớp vật lý do ảnh hưởng của độ khả dụng của phổ tần số và các định luật truyền sóng Để cải thiện hiệu suất mạng vô tuyến, có ba phương thức chính: tăng mật độ điểm truy cập, bổ sung băng tần mới, và áp dụng kỹ thuật tối ưu hóa sử dụng phổ Tuy nhiên, việc triển khai thêm điểm truy cập và cấp phát băng tần mới thường tốn kém và khó khăn, do đó, tối đa hóa hiệu suất sử dụng phổ trên băng tần hiện có là cần thiết.

Kỹ thuật MIMO là giải pháp hiệu quả nhất để nâng cao hiệu suất phổ thông qua việc tận dụng chiều không gian Hệ thống MIMO quy mô lớn đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa khả năng truyền tải dữ liệu.

Massive MIMO là một kỹ thuật MIMO đặc thù, được coi là một trong những giải pháp tiềm năng cho mạng di động thế hệ thứ 5 Trong phần này, chúng tôi sẽ trình bày tổng quan về mô hình hệ thống Massive MIMO.

2.5.1 Định nghĩa về Massive - MIMO

MIMO quy mô lớn là một loại hệ thống MU-MIMO, trong đó số lượng anten của trạm phát (BS) và người dùng đạt đến con số rất lớn Hệ thống này có khả năng hỗ trợ hàng trăm hoặc thậm chí hàng ngàn kết nối đồng thời, mang lại hiệu suất truyền tải dữ liệu cao và cải thiện khả năng phục vụ cho nhiều người dùng trong cùng một khu vực.

Phạm Thành Công – CA190154 Trang 57 đề cập đến hàng nghìn anten BS có khả năng phục vụ đồng thời hàng chục hoặc hàng trăm người dùng trên cùng một nguồn tần số Một số điểm quan trọng về Massive MIMO bao gồm khả năng tăng cường hiệu suất truyền dẫn và tối ưu hóa sử dụng tần số.

Hoạt động theo chế độ TDD mang lại lợi thế trong việc ước lượng chi phí kênh, vì nó độc lập với số lượng anten BS (M), trong khi FDD lại phụ thuộc vào M Đặc biệt, trong các hệ thống MIMO quy mô lớn với M rất lớn, TDD cho thấy sự ưu việt hơn hẳn.

Trong ví dụ này, khoảng kết hợp là T 0 symbols, tương ứng với băng thông kết hợp 200kHz và thời gian kết hợp 2ms Trong hệ thống FDD, điều kiện cho số lượng anten BS và số lượng người dùng là M + K < 200, trong khi hệ thống TDD yêu cầu 2K < 200.

2.27 chỉ ra các miền khả thi của (M,K) trong hệ thống FDD và TDD

Chúng ta có thể thấy rằng miền FDD nhỏ hơn nhiều so với miền TDD

Với TDD, việc tăng thêm số lượng anten không ảnh hưởng gì đến tài nguyên cần thiết cho việc ước lượng kênh

Hình 2.27 Miền khả thi của (M,K) trong hệ thống TDD và FDD, với khoảng kết hợp là 200 symbol

Truyền sóng thuận lợi đề cập đến việc ma trận kênh giữa mảng anten BS và các người dùng có điều kiện tốt Trong hệ thống Massive MIMO, đặc tính lan truyền thuận lợi này được duy trì trong một số điều kiện nhờ vào quy luật số lớn.

Mảng anten BS quy mô lớn không nhất thiết phải lớn về kích thước vật lý Chẳng hạn, một mảng hình trụ có 128 anten, được chia thành 4 vòng với mỗi vòng chứa 16 anten phân cực kép Tại tần số 2.6GHz, khoảng cách giữa các anten liền kề được tính toán để tối ưu hóa hiệu suất truyền tải.

6cm, bằng một nửa bước sóng, do đó mảng này chỉ chiếm một kích thước vật lí là 28cm x 29cm

Phạm Thành Công – CA190154 Page 58

Massive MIMO có khả năng mở rộng linh hoạt, cho phép trạm BS học các kênh thông qua quá trình training trong chế độ TDD Thời gian ước lượng kênh không phụ thuộc vào số lượng anten BS, giúp tăng số anten mà không làm tăng chi phí ước lượng Hơn nữa, quá trình xử lý tín hiệu tại mỗi user rất đơn giản, không bị ảnh hưởng bởi sự tồn tại của các user khác, và không cần thực hiện ghép kênh hay tách kênh Việc thêm hoặc loại bỏ user không tác động đến hoạt động của các user khác, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả trong dịch vụ.

• Tất cả những vấn đề phức tạp nằm ở BS

Trong hệ thống MIMO quy mô lớn, kỹ thuật ghép kênh TDD phù hợp hơn

Trong khoảng thời gian kết hợp, ba quá trình chính diễn ra: ước lượng kênh (bao gồm quá trình đào tạo cho đường lên và đường xuống), truyền dữ liệu đường lên và truyền dữ liệu đường xuống Hình 2.28 minh họa một giao thức MIMO quy mô lớn sử dụng TDD.

Hình 2.28 Giao thức truyền thông của MIMO quy mô lớn sử dụng TDD a Ước lượng kênh

Trạm BS cần thông tin trạng thái kênh (CSI) để tách các tín hiệu từ người dùng trong quá trình truyền tải Thông tin này được thu thập qua quá trình huấn luyện đường lên, trong đó mỗi người dùng được gán một chuỗi pilot trực giao Các chuỗi pilot này được gửi đến trạm BS, giúp trạm nhận biết và ước lượng kênh dựa trên các tín hiệu pilot thu được từ tất cả người dùng.

Mỗi người dùng cần thông tin riêng từ CSI để phân tách các tín hiệu phát ra từ trạm BS một cách rõ ràng Thông tin này có thể thu thập thông qua quá trình đào tạo đường xuống hoặc các thuật toán ước lượng kênh mù Trạm BS áp dụng các kỹ thuật mã trước tuyến tính để tạo ra búp.

Phạm Thành Công – CA190154 Trang 59 cho biết rằng người dùng chỉ cần độ lợi kênh hiệu quả để tách các tín hiệu mong muốn Do đó, trạm BS có thể sử dụng một khe thời gian ngắn để tạo búp sóng pilot trên đường xuống, nhằm thu thập thông tin trạng thái kênh CSI từ các người dùng.

Trong khoảng thời gian kết hợp, một phần được sử dụng để truyền dữ liệu trên đường lên Tại giai đoạn này, tất cả người dùng đều gửi dữ liệu của mình tới trạm.

Tổng kết chương

Trong lĩnh vực truyền thông thông tin, yêu cầu vềlưu lượng không dây và độ tin cậy truyền thông cũng như mật độ người dùng không ngừng tăng lên

Truyền thông không dây trong tương lai sẽ cần những công nghệ tiên tiến để phục vụ đồng thời nhiều người dùng với lưu lượng cao Kỹ thuật này sẽ đảm bảo kết nối ổn định và hiệu quả, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng.

Massive MIMO là một giải pháp hiệu quả để đáp ứng nhu cầu tăng cường hiệu suất mạng Hệ thống này là một biến thể của MU-MIMO, trong đó số lượng anten của trạm gốc (BS) và người dùng được sử dụng là rất lớn, giúp cải thiện khả năng truyền tải dữ liệu và tăng cường chất lượng dịch vụ.

Trong MIMO quy mô lớn, hàng trăm hoặc hàng nghìn anten BS phục vụ đồng thời hàng chục hoặc hàng trăm người dùng trong cùng nguồn tần số

Phạm Thành Công – CA190154 Page 61

HỆ TH ỐNG ĐỊNH HƯỚ NG BÚP SÓNG H Ỗ N H Ợ P

Ngày đăng: 04/04/2022, 12:45

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
1] Thomas L. Marzetta, Erik G. Larsson, Hong Yang, Hien Quoc Ngo (2016), Fundamentals of Massive MIMO, Cambridge University Press, Cambridge Sách, tạp chí
Tiêu đề: Fundamentals of Massive MIMO
Tác giả: Thomas L. Marzetta, Erik G. Larsson, Hong Yang, Hien Quoc Ngo
Năm: 2016
[2] H. Q. Ngo (2015), Massive MIMO: Fundamental and System Design, Dissertation, Linkửping University, Sweden Sách, tạp chí
Tiêu đề: Massive MIMO: Fundamental and System Design
Tác giả: H. Q. Ngo
Năm: 2015
[4] Jonathan Rodriguez (2015), Fundamentals oF 5G mobile networks, Wiley Sách, tạp chí
Tiêu đề: Fundamentals oF 5G mobile networks
Tác giả: Jonathan Rodriguez
Năm: 2015
[6] J. G. Andrews et al. (2014), What will 5G be?, IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 32 (no. 6), pp. 1065–1082 Sách, tạp chí
Tiêu đề: What will 5G be
Tác giả: J. G. Andrews et al
Năm: 2014
[3] Muaayed AL-Rawi (2017), Massive MIMO System: An Overview, International Journal of Open Information Technologies, ISSN: 2307-8162 vol. 5 (no. 2) Khác
[5] Ma Zheng, Zhang ZhengQuan, Ding ZhiGuo, Fan PingZhi, Li HengChao (2015), Key techniques for 5G wireless communications: network architecture, physical layer, and MAC layer perspectives, Science China Information Sciences, Vol. 58 Khác

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1.1 L ộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động. - Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g
Hình 1.1 L ộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động (Trang 13)
Hình 2.1 Kh ối khả năng của hệ thống 5G trong tương lai. - Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g
Hình 2.1 Kh ối khả năng của hệ thống 5G trong tương lai (Trang 21)
Hình 1.3 -  Kiến trúc  h ệ thống 5G (Nguồn: M ETIS). - Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g
Hình 1.3 Kiến trúc h ệ thống 5G (Nguồn: M ETIS) (Trang 23)
Hình 2.2 S ự thay đổi từ RAN sang C-RAN - Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g
Hình 2.2 S ự thay đổi từ RAN sang C-RAN (Trang 24)
Hình 2.3 M ạng di chuyển MN - Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g
Hình 2.3 M ạng di chuyển MN (Trang 25)
Hình 2.4 M ạng cực kỳ dày đặc UDN. - Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g
Hình 2.4 M ạng cực kỳ dày đặc UDN (Trang 26)
Hình 2.5 Cá c trường hợp can thiệp lẫn nhau trong truyền thông D2D - Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g
Hình 2.5 Cá c trường hợp can thiệp lẫn nhau trong truyền thông D2D (Trang 28)
Hỡnh 2.6 M ạng lừi Nano trong hệ thống 5G. - Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g
nh 2.6 M ạng lừi Nano trong hệ thống 5G (Trang 29)
Hình 2.8 C ảm biến Nano. - Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g
Hình 2.8 C ảm biến Nano (Trang 31)
Hình 2.9 Quantum bit. - Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g
Hình 2.9 Quantum bit (Trang 33)
Hình 2.11 M ật mã lượng tử. - Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g
Hình 2.11 M ật mã lượng tử (Trang 34)
Hình 2.10 Nanodot - Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g
Hình 2.10 Nanodot (Trang 34)
Hình 2.12  Điện toán đám mây. - Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g
Hình 2.12 Điện toán đám mây (Trang 36)
Hình 2.13 Các l ớp mạng trong hệ thống 5G. - Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g
Hình 2.13 Các l ớp mạng trong hệ thống 5G (Trang 39)
Hình 2.14 L ớp mạng (Network Layer). - Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị hướng búp sóng hỗn hợp cho hệ thống thông tin di động 5g
Hình 2.14 L ớp mạng (Network Layer) (Trang 40)

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN