1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte

91 7 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 Truy Nhập Vô Tuyến Và Giao Diện Vô Tuyến Trong Công Nghệ LTE
Tác giả Mai Xuân Hồng
Người hướng dẫn PGS.TS. Nguyễn Hoa Lư
Trường học Trường Đại Học Vinh
Chuyên ngành Điện Tử - Viễn Thông
Thể loại Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản 2012
Thành phố Nghệ An
Định dạng
Số trang 91
Dung lượng 2,14 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE (13)
    • 1.1. Giới thiệu về công nghệ LTE (13)
    • 1.2. So sánh công nghệ LTE với công nghệ WIMAX và những triển vọng của công nghệ LTE (17)
    • 1.3. Kết luận (29)
  • CHƯƠNG 2. TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE (30)
    • 2.1. Hệ thống truyền dẫn của LTE (30)
    • 2.2. Hoạch định phụ thuộc kênh truyền và sự thích ứng tốc độ (34)
    • 2.3. Sự hỗ trợ nhiều anten (Multiple antenna support) (38)
    • 2.4. Hỗ trợ multicast và broadcast (39)
    • 2.5. Tính linh hoạt phổ tần số (40)
    • 2.6. Các thủ tục truy nhập trong LTE (43)
    • 2.7. Kết luận (60)
  • CHƯƠNG 3. KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN LTE (61)
    • 3.1. Điều khiển liên kết vô tuyến (RLC: radio link control ) (62)
    • 3.2. Điều khiển truy nhập môi trường (MAC: medium access control) (64)
    • 3.3. Lớp vật lý (PHY: physical layer) (79)
    • 3.4. Các trạng thái LTE (82)
    • 3.5. Luồng dữ liệu (0)
    • 3.6. Kết luận (85)

Nội dung

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE

Giới thiệu về công nghệ LTE

LTE (Long Term Evolution) là thế hệ thứ tư của chuẩn UMTS, được phát triển bởi 3GPP, với khả năng cung cấp tốc độ truy cập dữ liệu nhanh và giảm chi phí cho mỗi bit thông tin Công nghệ này sử dụng linh hoạt các băng tần hiện có và mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với giao tiếp mở, đồng thời giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ ở thiết bị đầu cuối Mục tiêu chính của LTE là cải thiện hiệu suất và trải nghiệm người dùng trong việc truy cập dữ liệu.

- Tốc độ đỉnh tức thời với băng thông 20 MHz:

+ Tải xuống: 150 Mbps; Tải lên: 50 Mbps

- Dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một người dùng trên 1 MHz so với mạng HSDPA Rel 6:

+ Tải xuống: gấp 3 đến 4 lần; Tải lên: gấp 2 đến 3 lần

Hoạt động tối ưu của thiết bị diễn ra ở tốc độ di chuyển từ 0 đến 15 km/h Nó vẫn duy trì hiệu suất tốt khi tốc độ đạt từ 15 đến 120 km/h và có khả năng hoạt động khi tốc độ lên tới 350 km/h, thậm chí có thể lên đến 500 km/h tùy thuộc vào băng tần sử dụng.

- Các chỉ tiêu trên phải đảm bảo trong bán kính vùng phủ sóng 5km, giảm chút ít trong phạm vi đến 30km Từ 30 – 100 km thì không hạn chế

Thiết bị đầu cuối ngày càng đa dạng, bao gồm không chỉ điện thoại di động và máy tính mà còn cả laptop, máy chơi game và máy ảnh, tất cả đều có khả năng tích hợp mô-đun LTE.

Hiệu quả sử dụng phổ tần của OFDM được cải thiện nhờ kỹ thuật điều chế bậc cao 64 QAM Việc áp dụng mã hóa turbo và mã hóa xoắn, kết hợp với các kỹ thuật vô tuyến như MIMO, đã giúp tăng gấp 5 lần thông lượng trung bình so với HSPA.

Hệ thống băng thông linh hoạt có khả năng hoạt động với các băng tần từ 1.25 MHz đến 20 MHz cho cả chiều lên và xuống, hỗ trợ cả hai trường hợp băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc không Để đạt được điều này, nhiều kỹ thuật mới sẽ được áp dụng, trong đó nổi bật là kỹ thuật OFDMA (đa truy cập phân chia theo tần số trực giao) và kỹ thuật anten MIMO (đa nhập đa xuất) Hệ thống cũng hoạt động hoàn toàn trên nền IP (mạng all-IP) và hỗ trợ cả hai chế độ FDD và TDD.

Hình 1.1 Kiến trúc của mạng LTE

Hệ thống LTE được chia làm hai phần chính: Phần truy nhập vô tuyến mặt đất và hệ thống mạng lõi

 Truy nhập vô tuyến mặt đất E – UTRAN:

Bao gồm các eNB sử dụng E– UTRA và giao thức điều khiển mặt phẳng giao tiếp đối với UE

- Hoàn toàn phân phối kiến trúc mạng truy nhập vô tuyến eNB có thể được kết nối với nhau bằng các phương tiện của giao diện X2

- X2 hỗ trợ di động tăng cường, quản lý nhiễu giữa các tế bào

eNodeB, hay trạm gốc tăng cường mới, được kết nối qua giao diện S1 với Evolved Packet Core Nó đóng vai trò là một BTS nâng cao, cung cấp giao diện không gian LTE và quản lý tài nguyên vô tuyến cho hệ thống truy cập tiên tiến.

- Quản lý tài nguyên vô tuyến;

- Nén IP header và mã hóa dòng dữ liệu người sử dụng;

- Định tuyến dữ liệu mặt phẳng người dung hướng tới cổng dịch vụ Serving Gateway;

- Lập lịch và truyền dẫn những thông báo tìm gọi

- Lập lịch và truyền bá những thông tin quảng bá;

- Quản lý dữ liệu truyền tải một cách tự lập;

- Bảo đảm chất lượng dịch vụ

- Thực hiện các cuộc chuyển giao với các UE;

Trong LTE, các eNB chia sẻ băng tần tương tự như CDMA, và để phân biệt giữa các eNB, tín hiệu Cell ID được sử dụng, tín hiệu này được mang trong một cấu trúc gọi là RS.

 Hệ thống mạng lõi (EPC)

Hệ thống mạng lõi của LTE đã được cải tiến, sử dụng duy nhất phương thức chuyển mạch gói để truyền dữ liệu và xác định vị trí thuê bao thông qua định tuyến IP Kiến trúc mạng được rút gọn so với mạng 3G, giúp giảm chi phí triển khai Mạng lõi bao gồm các khối cấu thành quan trọng.

PDN Gateway (Cổng mạng dữ liệu gói) cung cấp kết nối cho thiết bị người dùng (UE) đến các mạng dữ liệu gói bên ngoài, cho phép truy cập lưu lượng tại các điểm vào ra Một UE có thể kết nối đồng thời với nhiều PDN GW để truy cập nhiều mạng dữ liệu khác nhau PDN Gateway đảm nhận một số chức năng cơ bản quan trọng.

- Quản lý một quỹ địa chỉ IP và cấp phát các địa chỉ IP cho các UE;

- Thực hiện sự cưỡng bức chính sách (Policy enforcement);

- Lọc gói cho mỗi user;

- Định vị địa chỉ UE IP;

- Chức năng DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

Serving Gateway (Cổng phục vụ): Là một node kết thúc trong giao diện hướng tới

EUTRAN Chức năng của nó bao gồm:

- Truyền tải dữ liệu người dùng giữa mạng vô tuyến và mạng lõi thông qua giao thức GTP;

- SWG định tuyến và hướng các gói dữ liệu người sử dụng;

- Khi các UE ở trạng thái rỗi, SGW kết thúc đường dữ liệu Downlink và kích hoạt tìm gọi khi dữ liệu downlink chuyển tới UE;

- Thực hiện sao chép của lưu lượng người sử dụng trong trường hợp ngăn chặn hợp pháp;

MME (Thực thể quản lý di động): Quản lý tính lưu động, xác nhận UE và những tham số bảo mật Chức năng của MME bao gồm:

The NAS (Non Access Stratum) signaling is completed at the MME, which is responsible for the generation and identification of the temporary identities of User Equipment (UE).

- MME cung cấp chức năng điều khiển phẳng cho tính lưu động giữa LTE và mạng truy nhập 2G, 3G;

- Trạng thái UE rỗi – Idle theo dõi và khả năng liên lạc (bao gồm điều khiển và thực hiện tìm các chuyển tiếp tìm gọi):

- Theo dõi quản lý danh sách vùng;

- Kiểm tra tính xác thực của UE đến trạm trên dich vụ của nhà cung cấp PLMN và giám sát việc thi hành sự giới hạn Roaming cho UE;

- Lựa chọn MME cho chuyển giao khi thay đổi MME;

MME đóng vai trò quan trọng trong mạng, là điểm cuối cùng để thực hiện việc dịch mật mã, đảm bảo bảo vệ toàn diện cho tín hiệu NAS và quản lý khóa bảo mật hiệu quả.

So sánh công nghệ LTE với công nghệ WIMAX và những triển vọng của công nghệ LTE

Công nghệ LTE và WiMax có nhiều điểm tương đồng nhưng cũng tồn tại sự khác biệt Cả hai đều dựa trên nền tảng IP và sử dụng kỹ thuật MIMO để cải thiện chất lượng tín hiệu, trong khi kỹ thuật OFDM giúp tăng tốc độ truyền tải dữ liệu đa phương tiện Chuẩn WiMax 802.16e lý thuyết đạt tốc độ tải xuống tối đa 70Mbps, trong khi LTE có thể đạt 300Mbps Tuy nhiên, WiMax có thể nâng cấp lên chuẩn 802.16m (WiMax 2.0) để tương đương hoặc vượt trội hơn Đường lên từ thiết bị đầu cuối đến trạm thu phát khác nhau, với WiMax sử dụng OFDMA và LTE áp dụng SC-FDMA, trong đó SC-FDMA được thiết kế để hiệu quả hơn và tiêu thụ năng lượng thấp hơn.

1.2 Lộ trình phát triển của LTE và các công nghệ khác

LTE còn có ưu thế hơn WiMax vì được thiết kế tương thích với cả phương thức TDD (Time Division Duplex) và FDD (Frequency Division Duplex) Ngược lại,

WiMax hiện chỉ tương thích với TDD, cho phép truyền dữ liệu lên và xuống qua một kênh tần số bằng phương thức phân chia thời gian, trong khi FDD sử dụng hai kênh tần số riêng biệt Điều này khiến LTE có nhiều phổ tần sử dụng hơn WiMax Mặc dù sự khác biệt công nghệ không phải là yếu tố quyết định trong cuộc chiến giữa WiMax và LTE, nhưng LTE có lợi thế lớn khi tận dụng hạ tầng GSM có sẵn, trong khi WiMax cần phải xây dựng từ đầu.

Bảng 1.1 LTE và WIMAX

Tính năng 3GPP LTE RAN 1 802.16e/Mobile

Ghép kênh TDD, FDD TDD TDD, FDD

Băng tần dự kiến 700MHZ –

Di động 350km/h 120km/h 350km/h

Phạm vi phủ sóng 5/30/100km 1/5/30km 1/5/30km

Thời điềm hoàn tất chuẩn

Triển khai ra thị trường

 Dịch vụ LTE cung cấp cho người sử dụng

Với kết nối đường truyền tốc độ cao và băng thông linh hoạt, LTE hứa hẹn mang đến dịch vụ đa dạng hơn cho người dùng Khách hàng sẽ có nhiều ứng dụng mới về dữ liệu lớn, tải xuống và chia sẻ video, nhạc cùng nội dung đa phương tiện Đặc biệt, nhu cầu về chất lượng dịch vụ sẽ tăng cao, nhất là trong việc truyền hình độ nét cao Đối với doanh nghiệp, LTE cho phép truyền tải tập tin lớn và cải thiện chất lượng video hội nghị, đưa đặc tính của "Web 2.0" vào không gian di động Ngoài ra, nó còn hỗ trợ các ứng dụng thời gian thực như game đa người chơi và chia sẻ tập tin, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

Bảng 1.2 So sánh các dịch vụ của 3G so với 4G LTE

Dịch vụ Môi trường 3G Môi trường 4G

Thoại (rich voice) Âm thanh thời gian thực VoIP, video hội nghị chất lượng cao Tin nhắn P2F

SMS, MMS, các mail ưu tiên thấp

Hình ảnh các tin nhắn, IM, email di động và tin nhắn video cho thấy sự phát triển của giao tiếp hiện đại Người dùng có thể dễ dàng lướt web và truy cập vào các dịch vụ trực tuyến thông qua trình duyệt WAP, nhờ vào công nghệ GPRS và mạng 3G.

Người dùng trả qua hoặc trên mạng tính cước chuẩn Chính yếu là dựa trên thông tin văn bản

Tạp chí trực tuyến, dòng âm thanh chất lượng cao

Âm thanh chuông (ringtone) và âm thanh thực (thu âm gốc từ nghệ sĩ) là những yếu tố chính trong việc tạo ra trải nghiệm riêng tư cho người dùng Các trang web hiện nay cung cấp không chỉ màn hình chờ mà còn cả nhạc chờ cá nhân, giúp người dùng thể hiện phong cách và sở thích âm nhạc của mình.

Game Tải về và chơi game trực tuyến

Kinh nghiệm game trực tuyến vững chắc qua cả mạng cố định và di động Video/TV theo yêu cầu

Chạy và có thể tải video Các dịch vụ quảng bá tivi, Tivi theo đúng yêu cầu các dòng video chất lượng cao

Nhạc Tải đẩy đủ các track và các dịch vụ âm thanh

Lưu trữ và tải nhạc chất lượng cao

Nội dung tin nhắn Tin nhắn đồng cấp sử dụng ba thành phần cũng như tương tác với các media

Phân phối tỷ lệ rộng của các video clip, dịch vụ karaoke, video cơ bản quảng cáo di động

Thương mại qua điện thoại

Thực hiện giao dịch và thanh toán qua mạng di động trên điện thoại cầm tay giúp tối ưu hóa quá trình thanh toán Thiết bị thanh toán này hỗ trợ chi tiết thanh toán qua mạng tốc độ cao, cho phép các giao dịch diễn ra nhanh chóng và hiệu quả.

Mạng dữ liệu di động

Truy cập đến các mạng nội bộ và cơ sở dữ liệu cũng như cách sử dụng ứng dụng của các ứng dụng như CRM

Chuyển đổi file P2P, các ứng dụng kinh doanh, ứng dụng chia sẻ, thông tin M2M, di động intranet/extranet

 Tình hình triển khai mạng LTE tại Việt Nam

VNPT và Altech Telecom đã hợp tác thành lập liên doanh RusViet Telecom, nhằm cung cấp dịch vụ dựa trên công nghệ di động thế hệ tiền 4G LTE.

Sau khi nhận giấy phép thử nghiệm dịch vụ công nghệ 4G từ Bộ Thông tin và Truyền thông, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) đã nhanh chóng triển khai và lắp đặt thành công trạm BTS công nghệ LTE đầu tiên tại Việt Nam vào ngày 10/10/2010 Đây không chỉ là trạm BTS LTE đầu tiên ở Việt Nam mà còn là trạm đầu tiên trong khu vực Đông Nam Á.

Trạm BTS công nghệ LTE tại nhà Internet, lô 2A, làng Quốc tế Thăng Long, Cầu Giấy, Hà Nội, thuộc công ty VDC, cung cấp dịch vụ truy cập Internet vô tuyến với tốc độ lên đến 60Mb/s Dịch vụ này hứa hẹn mang đến cho khách hàng trải nghiệm mượt mà cho các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn như video, HDTV và giải trí trực tuyến.

 Mục tiêu thiết kế LTE

Vào năm 2005, các hoạt động của 3GPP nhằm cải tiến mạng 3G đã xác định rõ đối tượng, yêu cầu và mục tiêu cho LTE, bao gồm bảy phần khác nhau.

 Các vấn đề liên quan đến việc triển khai

 Kiến trúc và sự dịch chuyển (migration)

 Quản lý tài nguyên vô tuyến

Tiềm năng và dung lượng

Yêu cầu về tốc độ dữ liệu đỉnh cho đường xuống là 100 Mbit/s và đường lên là 50 Mbit/s trong phân bố phổ 20 MHz Khi sử dụng phân bố phổ hẹp hơn, tốc độ dữ liệu đỉnh sẽ giảm theo tỷ lệ tương ứng Điều kiện cần thiết là có thể đạt được 5 bit/s/Hz cho đường xuống và 2.5 bit/s/Hz cho đường lên LTE hỗ trợ cả chế độ FDD và TDD; tuy nhiên, trong chế độ TDD, truyền dẫn đường lên và đường xuống không thể xảy ra đồng thời, dẫn đến yêu cầu tốc độ dữ liệu đỉnh không thể trùng nhau Ngược lại, chế độ FDD cho phép phát và thu đồng thời, giúp đạt được tốc độ dữ liệu đỉnh theo lý thuyết đã nêu.

Yêu cầu về độ trễ trong mạng được phân thành hai loại: yêu cầu độ trễ mặt phẳng điều khiển và yêu cầu độ trễ mặt phẳng người dùng Độ trễ mặt phẳng điều khiển liên quan đến thời gian chuyển đổi từ các trạng thái thiết bị đầu cuối không tích cực sang trạng thái tích cực, cho phép thiết bị di động gửi và nhận dữ liệu Một trong những cách xác định độ trễ này là thông qua thời gian chuyển tiếp từ trạng thái tạm trú, như trong chế độ nhàn rỗi Release 6.

Thời gian chuyển tiếp từ trạng thái ngủ đến trạng thái Release 6 Cell_PCH là 100 ms, trong đó thủ tục chiếm 50 ms Cả hai thủ tục này loại trừ độ trễ chế độ ngủ và tín hiệu non-RAN Chế độ Release 6 idle là trạng thái mà thiết bị đầu cuối không được mạng truy nhập vô tuyến nhận biết, không có thuộc tính nào về thiết bị và không được cấp phát tài nguyên vô tuyến Thiết bị đầu cuối có thể ở trong chế độ ngủ và chỉ lắng nghe hệ thống mạng tại những khoảng thời gian nhất định Trong trạng thái Release 6 Cell_PCH, thiết bị đầu cuối không được nhận biết bởi mạng, mặc dù mạng biết thiết bị đang ở trong tế bào nào, nhưng không được cấp phát tài nguyên vô tuyến.

Yêu cầu về độ trễ mặt phẳng người dùng được xác định qua thời gian truyền một gói IP nhỏ từ thiết bị đầu cuối đến nút biên RAN hoặc ngược lại, được đo từ lớp IP Trong mạng không tải, thời gian truyền theo một hướng không được vượt quá 5 ms, tức là không có thiết bị đầu cuối nào khác hoạt động trong cùng một tế bào.

LTE có khả năng hỗ trợ tối thiểu 200 thiết bị di động hoạt động tích cực trong băng tần 5 MHz, và con số này tăng lên ít nhất 400 thiết bị khi sử dụng băng tần rộng hơn 5 MHz Mặc dù số lượng thiết bị không hoạt động tích cực trong tế bào không được xác định rõ ràng, nhưng có thể ước tính rằng con số này có thể cao hơn đáng kể.

Kết luận

Chương 1 đã cung cấp cho chúng ta một cái nhìn tổng quát về công nghệ LTE, đồng thời nêu lên nhưng ưu nhược điểm của nó Từ đó giúp chúng ta hiểu được tại sao công nghệ này lại được đầu tư phát triển mạnh mẽ như vậy Tại Việt Nam năm nay là năm thí nghiệm của mạng di động 4G LTE công nghệ tăng tốc truy cập dữ liệu thông qua những mang 3G Dù mới chỉ là thử nghiệm, song với kết quả công nghệ di động

TD-LTE có khả năng đạt tốc độ tải xuống lên tới 80 Mbps và tải lên 20 Mbps Với tốc độ này, việc triển khai LTE sẽ tạo ra một "xa lộ" hiện đại cho ngành Viễn thông Việt Nam, hứa hẹn mang đến cho khách hàng những ứng dụng yêu cầu băng thông lớn như video, HDTV và giải trí trực tuyến Tuy nhiên, điều quan trọng là chúng ta cần xác định cách thức phát triển và khai thác hiệu quả "xa lộ" này, đây là thách thức mà các kỹ sư cần phải cùng nhau giải quyết.

TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE

Hệ thống truyền dẫn của LTE

Công nghệ LTE hỗ trợ truy cập đường lên và đường xuống theo hai phương thức khác nhau:

 Đường xuống sử dụng phương thức đa truy nhập sóng mang OFDMA

 Khái quát về công nghệ OFDM

Hệ thống truyền dẫn đường xuống của LTE sử dụng công nghệ OFDM, một phương pháp điều chế đa sóng mang đặc biệt Trong đó, các sóng mang phụ được thiết kế để giao thoa một cách phụ thuộc, cho phép chúng chồng lấn lên nhau mà không làm mất đi khả năng khôi phục tín hiệu ban đầu ở phía thu.

Tín hiệu được coi là trực giao khi chúng độc lập và không gây nhiễu lẫn nhau Tính trực giao này cho phép nhiều tín hiệu mang thông tin được truyền trên cùng một kênh truyền thông mà không bị ảnh hưởng Khi mất tính trực giao, các tín hiệu sẽ gây rối loạn, dẫn đến giảm chất lượng thông tin truyền đi.

OFDM đạt được sự trực giao bằng cách điều chế tín hiệu vào các sóng mang trực giao, với tần số gốc của mỗi sóng mang con là một số nguyên lần nghịch đảo thời gian tồn tại symbol Trong khoảng thời gian này, mỗi sóng mang có chu kỳ khác nhau, dẫn đến tần số riêng biệt cho từng sóng Mặc dù phổ của các sóng mang chồng lấn lên nhau, nhưng chúng vẫn không gây nhiễu cho nhau.

Kỹ thuật OFDM chia dải tần thành nhiều dải tần con với các sóng mang khác nhau, mỗi sóng mang được điều chế để truyền một dòng dữ liệu tốc độ thấp Tập hợp các dòng dữ liệu này tạo thành dòng dữ liệu tốc độ cao cần truyền tải Sự chồng lấn phổ tín hiệu giúp hệ thống OFDM đạt hiệu suất sử dụng phổ cao hơn so với các kỹ thuật điều chế thông thường.

OFDM là một hệ thống truyền dẫn đường xuống hấp dẫn nhờ vào nhiều lý do, đặc biệt là khả năng chống lại sự chọn lọc tần số kênh Thời gian ký tự OFDM dài kết hợp với tiền tố chu trình giúp tăng cường độ mạnh tín hiệu Mặc dù có thể kiểm soát sai lệch tín hiệu do kênh truyền chọn lọc tần số bằng kỹ thuật cân bằng, nhưng sự phức tạp của kỹ thuật này trở nên kém hấp dẫn cho các thiết bị di động tại băng thông trên 5 MHz Do đó, OFDM trở thành lựa chọn ưu việt cho đường xuống, nhất là khi kết hợp với ghép kênh không gian.

 Một số lợi ích khác của kỹ thuật OFDM bao gồm:

OFDM tạo ra khả năng truy cập tần số bằng cách cung cấp một độ tự do bổ sung cho khối hoạch định phụ thuộc kênh truyền, so với HSPA.

OFDM hỗ trợ linh hoạt trong việc phân bố băng thông bằng cách chuyển đổi băng tần cơ sở thành các sóng mang phụ Tuy nhiên, để hỗ trợ nhiều phân bố phổ, cần có bộ lọc RF linh hoạt, điều này làm cho sơ đồ truyền dẫn chính xác không còn phù hợp Mặc dù vậy, việc duy trì cấu trúc xử lý băng tần cơ sở giống nhau, không phụ thuộc vào băng thông, sẽ giúp đơn giản hóa việc triển khai đầu cuối.

- Hỗ trợ dễ dàng cho việc truyền dẫn broadcast/mulitcast, khi mà những thông tin giống nhau được truyền đi từ nhiều trạm gốc

Hệ thống OFDM có khả năng loại bỏ hoàn toàn hiện tượng nhiễu phân tập đa đường (ISI) khi độ dài chuỗi bảo vệ lớn hơn thời gian trễ truyền dẫn lớn nhất của kênh.

Hệ thống truyền dẫn băng rộng được thiết kế phù hợp nhờ giảm thiểu ảnh hưởng của sự phân tán tần số, cải thiện đáng kể chất lượng so với hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang.

- Hệ thống có cấu trúc bộ thu đơn giản

- Hiệu quả sử dụng phổ rất cao

- Khả năng chống giao thoa đa đường tốt (đặc biệt trong hệ thống không dây)

- Dễ lọc bỏ nhiễu (nếu một kênh tần số bị nhiễu, các tần số lân cận sẽ bị bỏ qua, không sử dụng)

- Tốc độ truyền tải lên và tải xuống có thể thay đổi dễ dàng bằng việc thay đổi số lượng sóng mang sử dụng

- Sóng mang riêng có thể hoạt động ở tốc độ bit nhỏ dẫn đến chu kỳ của ký tự tương ứng sẽ được kéo dài

Việc giữ nguyên cấu trúc xử lý băng tần cơ sở không phụ thuộc vào băng thông sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai đầu cuối.

- Hỗ trợ dễ dàng cho việc truyền dẫn broadcast/mulitcast, khi mà những thông tin giống nhau được truyền đi từ nhiều trạm gốc

- Ngoài ra OFDM có thể được sử dụng trong cả hai định dạng FDD và TDD đây là một lợi thế trong việc triển khai mạng sau này

Đường lên LTE sử dụng phương thức đa truy nhập sóng đơn SC – FDMA và truyền dẫn đơn sóng mang dựa trên kỹ thuật DFT-spread OFDM, giúp giảm tỷ số đỉnh trên trung bình (peak to average ratio) của tín hiệu truyền Tỷ số này càng nhỏ thì công suất phát trung bình của bộ khuếch đại càng cao, cho phép sử dụng hiệu quả hơn bộ khuếch đại công suất và mở rộng vùng phủ sóng Điều này đặc biệt quan trọng cho các thiết bị đầu cuối có hạn chế về năng lượng Đồng thời, việc kiểm soát lỗi tín hiệu đơn sóng mang do fading lựa chọn tần số trở nên dễ dàng hơn trong đường lên, nhờ vào ít giới hạn nguồn tạo tín hiệu tại trạm gốc so với thiết bị di động.

Khác với đường lên không trực giao của WCDMA/HSPA, đường lên LTE sử dụng kỹ thuật phân tách trực giao giữa người dùng trong miền thời gian và tần số Kỹ thuật này giúp giảm nhiễu trong tế bào, nhưng việc phân bổ băng thông lớn cho một người dùng không phải lúc nào cũng hiệu quả, đặc biệt khi tốc độ dữ liệu bị giới hạn bởi công suất truyền dẫn Trong những trường hợp này, thiết bị đầu cuối chỉ nhận được một phần băng thông, cho phép các thiết bị khác truyền song song trên phần phổ còn lại Do đó, đường lên LTE bao gồm thành phần đa truy nhập miền tần số và thường được coi là hệ thống Single Carrier FDMA (SC-FDMA).

Hoạch định phụ thuộc kênh truyền và sự thích ứng tốc độ

Trung tâm của hệ thống truyền dẫn LTE là kỹ thuật truyền dẫn chia sẻ kênh truyền, cho phép tài nguyên tần số - thời gian được chia sẻ tự động giữa người dùng Phương pháp này rất phù hợp với yêu cầu dữ liệu gói, nhờ vào khả năng thay đổi nhanh chóng của tài nguyên và hỗ trợ nhiều công nghệ quan trọng khác trong LTE.

Khối hoạch định (scheduler) đóng vai trò quan trọng trong việc phân phát tài nguyên chia sẻ cho người dùng và quyết định tốc độ dữ liệu cho mỗi đường truyền, được gọi là thích ứng tốc độ Scheduler là thành phần chính ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của toàn bộ đường xuống, đặc biệt trong mạng có tải trọng cao Cả đường lên và đường xuống cần được hoạch định chặt chẽ, và độ tăng ích thực tế của hệ thống phụ thuộc vào việc lưu ý đến đặc tính kênh truyền trong phân bố tài nguyên, được gọi là hoạch định phụ thuộc kênh truyền Bên cạnh miền thời gian, LTE cũng khai thác miền tần số thông qua việc sử dụng OFDM cho đường xuống và DFTS-OFDM cho đường lên, cho phép scheduler lựa chọn kênh truyền tốt nhất cho người dùng Hơn nữa, hoạch định trong LTE không chỉ quan tâm đến sự biến đổi kênh truyền trong miền thời gian mà còn trong cả miền tần số.

Kỹ thuật hoạch định phụ thuộc kênh truyền trong miền tần số rất hữu ích khi tốc độ thiết bị đầu cuối thấp và kênh truyền thay đổi chậm theo thời gian Phương pháp này dựa vào sự biến đổi chất lượng kênh giữa các người dùng để tối ưu hóa hiệu suất hệ thống Đối với các dịch vụ nhạy cảm với độ trễ, việc lập lịch có thể được thực hiện cho từng người dùng, ngay cả khi chất lượng kênh không đạt tối đa Trong những trường hợp này, khai thác sự thay đổi chất lượng kênh trong miền tần số có thể nâng cao hiệu suất hệ thống Đối với LTE, quyết định phân bố được thực hiện định kỳ mỗi 1ms với độ chi tiết 180 KHz trong miền tần số, cho phép theo dõi những thay đổi kênh truyền tương đối nhanh chóng.

Trong quá trình truyền dữ liệu xuống, các thiết bị đầu cuối sẽ gửi đánh giá về chất lượng kênh truyền đến trạm gốc, dựa trên tín hiệu tham khảo được truyền từ trạm gốc và phục vụ cho việc giải điều chế Những đánh giá này giúp scheduler đường xuống phân bổ tài nguyên cho người dùng, đảm bảo chất lượng kênh truyền Theo lý thuyết, mỗi thiết bị đầu cuối có thể nhận một tổ hợp các khối tài nguyên rộng 180 KHz trong khoảng thời gian phân bổ 1ms.

Hình 2.1 Hoạch định phụ thuộc kênh trong miền thời gian và tần số

Hoạch định đường lên LTE dựa trên việc phân cách trực giao giữa các người dùng, với nhiệm vụ của scheduler là phân phối tài nguyên thời gian và tần số (kết hợp TDMA/FDMA) cho từng người dùng Quyết định phân bố tài nguyên được thực hiện mỗi 1 ms, nhằm điều khiển các thiết bị đầu cuối được phép truyền trong phạm vi 1 cell trong một khoảng thời gian nhất định, đồng thời xác định tài nguyên tần số và tốc độ dữ liệu sử dụng cho quá trình truyền dẫn.

Trong quá trình hoạch định đường lên, việc chú ý đến trạng thái kênh truyền là rất quan trọng, tương tự như trong hoạch định đường xuống Thu thập thông tin về trạng thái kênh truyền đường lên không phải là nhiệm vụ dễ dàng Vì vậy, các phương pháp bổ sung để thu phân tập đường lên trở nên cần thiết, đặc biệt trong những tình huống mà kỹ thuật hoạch định phụ thuộc kênh truyền không thể áp dụng.

Hình 2.2 Một ví dụ về điều phối nhiễu liên tế bào, nơi mà các phần phổ bị giới hạn bởi công suất truyền dẫn

 Điều phối nhiễu liên tế bào

LTE cung cấp khả năng trực giao giữa người dùng trong cùng một tế bào, nhưng hiệu suất của nó bị giới hạn bởi nhiễu từ các tế bào khác, điều này khác biệt so với WCDMA/HSPA Để cải thiện hiệu suất hệ thống LTE, việc giảm và kiểm soát nhiễu liên tế bào là rất cần thiết Chiến lược điều phối nhiễu liên tế bào cho phép tăng tốc độ dữ liệu tại biên tế bào bằng cách giám sát nhiễu từ các tế bào lân cận Bằng cách hạn chế công suất phát của một số phần phổ trong tế bào, nhiễu từ các tế bào lân cận có thể được giảm thiểu, từ đó cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn cho người dùng Tuy nhiên, chiến lược này cần xem xét vị trí của các tế bào lân cận và có thể chỉ áp dụng cho một nhóm tế bào nhất định, phù hợp với các yêu cầu triển khai cụ thể.

 ARQ hỗn hợp với việc kết hợp mềm (Hybrid ARQ with soft combining)

Kỹ thuật ARQ hỗn hợp nhanh với việc kết hợp mềm (Fast hybrid ARQ with soft combining) được áp dụng trong LTE tương tự như trong HSPA, cho phép thiết bị đầu cuối nhanh chóng yêu cầu truyền lại các khối dữ liệu bị lỗi và hỗ trợ thích ứng tốc độ ẩn Giao thức này sử dụng phương pháp nhiều stop and wait ARQ hỗn hợp song song, cho phép yêu cầu truyền lại ngay sau mỗi gói dữ liệu, từ đó giảm thiểu tác động tiêu cực đến trải nghiệm của người dùng do các gói tin bị lỗi.

Sự hỗ trợ nhiều anten (Multiple antenna support)

Để đạt được tốc độ truyền và nhận dữ liệu cao như vậy thì công nghệ LTE cũng yêu cầu những cải tiến trong phần anten

Việc sử dụng nhiều anten thu cho phân tập (receive diversity) đã trở thành một kỹ thuật quan trọng trong truyền dẫn đường lên, đặc biệt là trong các hệ thống tế bào LTE Cấu hình hai anten thu không chỉ cải thiện hiệu suất đường lên mà còn giúp khử fading hiệu quả Ngoài việc giảm thiểu hiện tượng fading, các anten này còn có khả năng hạn chế nhiễu, mang lại lợi ích kép cho chất lượng tín hiệu.

Nhiều anten tại trạm gốc có thể áp dụng cho phân tập phát và các phương pháp tạo chùm tia khác nhằm nâng cao tỷ số SNR hoặc SIR Mục tiêu chính của việc tạo chùm tia là cải thiện năng suất hệ thống và mở rộng tầm phủ sóng.

Ghép kênh không gian, hay còn gọi là MIMO, là công nghệ sử dụng nhiều anten cho cả máy phát và máy thu, được hỗ trợ bởi LTE Công nghệ này cho phép tăng tốc độ truyền dữ liệu trong các tình huống có băng thông hạn chế bằng cách tạo ra nhiều kênh song song.

Hỗ trợ multicast và broadcast

Phát quảng bá nhiều tế bào (multi-cell broadcast) là phương pháp truyền tải thông tin giống nhau từ nhiều tế bào, giúp cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng tín hiệu và mở rộng vùng phủ sóng Kỹ thuật này đã được áp dụng trong WCDMA, cho phép thiết bị đầu cuối nhận tín hiệu từ nhiều tế bào và thực hiện kết hợp mềm (soft combine) các tín hiệu tại bộ thu, nâng cao chất lượng truyền tải.

LTE sẽ nâng cao hiệu quả phát sóng nhiều tế bào bằng cách truyền tín hiệu đồng nhất từ nhiều site tế bào và đồng bộ thời gian truyền dẫn Điều này giúp tái hiện chính xác tín hiệu tại thiết bị di động, giải quyết hiện tượng truyền đa đường Nhờ khả năng chống lại hiện tượng này của OFDM, việc truyền dẫn nhiều tế bào được xem như Mạng đơn tần số Multicast-Broadcast (MBSFN), không chỉ cải thiện cường độ tín hiệu mà còn loại trừ nhiễu liên tế bào Do đó, với OFDM, lưu lượng broadcast/multicast có thể đạt giá trị rất cao, đặc biệt trong các tế bào nhỏ, chỉ bị giới hạn bởi tạp âm.

Việc sử dụng truyền dẫn MBSFN cho phát sóng và đa phát từ nhiều tế bào yêu cầu sự đồng bộ và liên kết thời gian chặt chẽ giữa các tín hiệu phát ra từ các trạm phát khác nhau.

Tính linh hoạt phổ tần số

Mức độ linh hoạt phổ cao là đặc điểm quan trọng của công nghệ truy cập vô tuyến LTE, cho phép triển khai trên nhiều băng tần khác nhau Tính linh hoạt này bao gồm các yếu tố như sắp xếp song công, băng tần hoạt động và kích thước phổ tần khả dụng, giúp tối ưu hóa hiệu suất và khả năng kết nối.

Hình 2.3 FDD vs TDD FDD: Frequency Division Duplex; TDD: Time Divison

Duplex; DL:Downlink; UL: Uplink

 Tính linh hoạt trong sắp xếp song công

Một yêu cầu quan trọng của LTE là tính linh hoạt trong việc triển khai truy cập vô tuyến, cho phép sử dụng cả phổ tần theo cặp (FDD) và không theo cặp (TDD) FDD, như được minh họa trong hình 2.3a, sử dụng các băng tần tách biệt cho truyền dẫn đường lên và đường xuống, trong khi TDD, theo hình 2.3b, cho phép truyền dẫn này diễn ra trong các khe thời gian không trùng nhau Điều này có nghĩa là TDD có thể hoạt động với phổ không theo cặp, trong khi FDD yêu cầu phải có phổ theo cặp để hoạt động hiệu quả.

 Tính linh hoạt trong băng tần hoạt động

LTE được triển khai dựa trên nhu cầu, cho phép tạo ra phổ tần khả dụng bằng cách ấn định băng tần mới cho thông tin di động, như băng tần 2.6 GHz, hoặc dịch chuyển phổ tần hiện tại từ các công nghệ di động khác, chẳng hạn như GSM thế hệ thứ hai và các công nghệ vô tuyến không phải di động Điều này yêu cầu truy nhập vô tuyến LTE phải hoạt động trong dải băng tần rộng, từ 450 MHz đến 2.6 GHz.

Khả năng vận hành công nghệ truy cập vô tuyến trên nhiều băng tần không phải là điều mới mẻ, với các thiết bị đầu cuối 3 băng tần phổ biến hoạt động trên băng tần 900, 1800 và 1900 MHz Tuy nhiên, từ góc độ chức năng truy cập vô tuyến, điều này có tác động hạn chế vì đặc điểm kỹ thuật của LTE không yêu cầu băng tần cụ thể nào Sự khác biệt về đặc điểm kỹ thuật giữa các băng tần chủ yếu liên quan đến yêu cầu về RF, như công suất phát tối đa và giới hạn phát xạ ngoài băng Nguyên nhân chính là do các ràng buộc từ các cơ quan quy định, có thể khác nhau giữa các băng tần.

 Tính linh hoạt về băng thông

Khả năng triển khai truy cập vô tuyến LTE trên nhiều băng tần khác nhau cho phép vận hành LTE với băng thông truyền dẫn đa dạng trên cả đường xuống và đường lên Điều này là do số lượng phổ tần khả dụng cho LTE có sự khác biệt lớn giữa các băng tần và phụ thuộc vào tình trạng thực tế của nhà khai thác Hơn nữa, việc hỗ trợ nhiều phân bố phổ tần cũng tạo điều kiện cho việc chuyển giao dần dần phổ tần từ các công nghệ truy cập vô tuyến khác sang LTE.

LTE hoạt động trong dải phổ tần rộng, cho phép linh hoạt trong băng thông truyền dẫn, điều này rất quan trọng để đạt tốc độ dữ liệu cao Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng có sẵn phổ tần lớn, do băng tần hoạt động hoặc chuyển đổi từ công nghệ truy cập vô tuyến khác, dẫn đến việc LTE có thể sử dụng băng thông hẹp hơn, làm giảm tốc độ dữ liệu tối đa Đặc điểm kỹ thuật lớp vật lý của LTE không xác định rõ ràng về băng thông và chỉ đưa ra yêu cầu tối thiểu, cho phép băng thông từ 1 MHz đến hơn 20 MHz với từng bước 180 KHz Ban đầu, yêu cầu tần số vô tuyến chỉ áp dụng cho nhóm băng thông hạn chế, dựa trên dự đoán về phân bố phổ và các kịch bản dịch chuyển Thực tế, LTE hỗ trợ một số băng thông nhất định, nhưng có thể dễ dàng cập nhật để hỗ trợ thêm băng thông mới qua việc điều chỉnh đặc điểm kỹ thuật RF.

Các thủ tục truy nhập trong LTE

Các chương trước đã trình bày các sơ đồ truyền dẫn uplink và downlink trong LTE Trước khi tiến hành truyền dữ liệu, các đầu cuối di động cần thiết lập kết nối với hệ thống mạng Phần này sẽ mô tả các thủ tục cần thiết để một đầu cuối có thể truy cập vào mạng LTE.

 Dò tìm tế bào (cell search)

Dò tìm cell là quy trình giúp đầu cuối xác định cell có khả năng kết nối, trong đó nhận dạng cell và đánh giá định thời khung là những bước quan trọng Quy trình này cũng cung cấp các thông số cần thiết để tiếp nhận thông tin hệ thống qua kênh quảng bá, bao gồm các thông số cần thiết cho việc truy cập hệ thống Để đơn giản hóa quá trình dò tìm, LTE sử dụng phương pháp nhiều bước tương tự như thủ tục ba bước của WCDMA Trong quá trình này, LTE cung cấp tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp trên đường xuống, được chèn vào hai ký tự OFDM cuối cùng của khe thời gian đầu tiên trong khung phụ 0 và 5 Ngoài ra, quy trình dò tìm cell còn có thể sử dụng các tín hiệu tham khảo để hỗ trợ hoạt động của nó.

 Thủ tục dò tìm cell (cell search)

Trong bước đầu của quá trình dò tìm cell, thiết bị di động sử dụng tín hiệu đồng bộ sơ cấp để xác định thời gian với độ chính xác 5 ms Tín hiệu này được phát hai lần trong mỗi khung nhằm đơn giản hóa việc chuyển giao từ các công nghệ truy cập vô tuyến khác như GSM sang LTE Tuy nhiên, tín hiệu đồng bộ sơ cấp chỉ cung cấp định thời khung với khoảng thời gian 5 ms không rõ ràng.

Việc thực thi thuật toán đánh giá phụ thuộc vào nhà khai thác, với khả năng thực hiện lọc thích ứng giữa tín hiệu thu được và chuỗi tín hiệu đồng bộ sơ cấp Khi đầu ra của bộ lọc thích ứng đạt giá trị tối đa, đầu cuối có thể tìm định thời trong khoảng 5 ms Bước đầu tiên cũng có thể được sử dụng để điều chỉnh tần số dao động cục bộ của đầu cuối di động về tần số sóng mang của trạm gốc, qua đó giảm yêu cầu chính xác trên bộ dao động của thiết bị đầu cuối, dẫn đến giảm chi phí.

Có ba chuỗi tín hiệu đồng bộ sơ cấp khác nhau, mỗi chuỗi có một phép ánh xạ một - một với nhận dạng cell trong cùng một nhóm Sau bước đầu tiên, đầu cuối đã xác định được nhận dạng trong nhóm nhận dạng cell Hơn nữa, khi có phép ánh xạ một - một giữa mỗi nhận dạng và ba chuỗi trực giao, đầu cuối cũng nhận biết được cấu trúc tín hiệu tham khảo Tuy nhiên, sau bước này, thiết bị đầu cuối vẫn chưa xác định được nhóm nhận dạng tế bào.

Trong bước tiếp theo, quá trình dò tìm nhóm nhận dạng cell và xác định khung thời gian được thực hiện bằng cách theo dõi các cặp khe thời gian phát tín hiệu đồng bộ thứ cấp Cụ thể, nếu (s1, s2) là cặp chuỗi hợp lệ, thì s1 và s2 tương ứng với tín hiệu đồng bộ thứ cấp trong khung phụ 0.

Cặp ngược lại (s2, s1) không tạo thành một cặp chuỗi có giá trị, cho phép đầu cuối phân giải định thời 5 ms từ bước đầu tiên trong thủ tục dò tìm cell để xác định định thời khung Khi sự kết hợp (s1, s2) đại diện cho các nhóm nhận dạng cell, nhóm này cũng được thu thập từ bước thứ hai của thủ tục dò tìm Từ nhóm nhận dạng cell, đầu cuối có thể nhận thông tin về chuỗi giả-ngẫu nhiên được sử dụng để tạo ra tín hiệu tham khảo trong cell.

Sau khi hoàn tất thủ tục dò tìm cell, thông tin hệ thống sẽ được quảng bá để thu thập các thông số còn lại, bao gồm băng thông truyền dẫn sử dụng trong cell.

Hình 2.4 Tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp

 Cấu trúc thời gian/tần số của các tín hiệu đồng bộ

Cấu trúc thời gian/tần số tổng quát được minh họa trong hình 2.4, cho thấy các tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp được phát trong hai ký tự OFDM Cấu trúc này cho phép xử lý kết hợp tín hiệu đồng bộ thứ cấp tại đầu cuối Sau khi nhận biết tín hiệu đồng bộ sơ cấp, việc đánh giá kênh có thể được thực hiện, từ đó cải thiện hiệu suất xử lý tín hiệu nhận được trước bước thứ hai Mặc dù sự gần gũi của các tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp yêu cầu đầu cuối ước lượng độ dài tiền tố chu trình, nhưng đây là một hoạt động có độ phức tạp thấp.

Trong nhiều trường hợp, việc đồng bộ định thời trong các cell cho phép hoạt động MBSFN và đảm bảo rằng tín hiệu đồng bộ sơ cấp từ các cell khác nhau xuất hiện cùng một thời điểm Đánh giá kênh truyền dựa trên tín hiệu này sẽ phản ánh kênh ghép từ tất cả các cell nếu tín hiệu đồng bộ sơ cấp được sử dụng chung Tuy nhiên, việc giải điều chế tín hiệu đồng bộ thứ cấp lại khác nhau ở từng cell, do đó cần có đánh giá kênh từ cell liên quan mà không cần đánh giá kênh ghép từ tất cả các cell Để giải quyết vấn đề này, LTE hỗ trợ nhiều chuỗi cho tín hiệu đồng bộ sơ cấp, cho phép các cell lân cận sử dụng các chuỗi khác nhau nhằm giảm thiểu vấn đề đánh giá kênh truyền Hơn nữa, tín hiệu đồng bộ sơ cấp còn mang theo phần nhận dạng cell, góp phần vào việc cải thiện khả năng nhận diện và kết nối trong mạng.

Hình 2.5 Việc phát tín hiệu đồng bộ trong miền tần số

Từ góc nhìn TDD, việc định vị tín hiệu đồng bộ ở đoạn cuối của khe thời gian đầu tiên trong khung phụ mang lại lợi ích lớn hơn so với việc đặt ở khe thứ hai, vì nó giảm thiểu hạn chế trong việc tạo ra thời gian bảo vệ giữa đường lên và đường xuống Cụ thể, nếu tín hiệu đồng bộ nằm ở khe thời gian cuối cùng của khung phụ, sẽ không thể thu được thời gian bảo vệ cần thiết cho TDD do việc loại bỏ các ký tự OFDM đường xuống Ngoài ra, cần lưu ý rằng trong hoạt động TDD, khung phụ 0 và 5 luôn được xác định là các khung phụ đường xuống.

Khi bắt đầu thủ tục dò tìm cell, băng thông không cần thiết được nhận biết, và việc dò tìm băng thông truyền dẫn có thể là một phần của quy trình này, nhưng sẽ làm phức tạp thủ tục Để duy trì cấu trúc miền tần số giống nhau cho các tín hiệu đồng bộ, các tín hiệu này luôn được phát bằng 72 sóng mang phụ trung tâm, tương ứng với băng thông khoảng 1 MHz Hình 2.5 minh họa việc phát sinh các tín hiệu đồng bộ, trong đó 36 sóng mang phụ trên mỗi phía của sóng mang phụ DC được dành riêng cho tín hiệu này Sử dụng IFFT, tín hiệu miền thời gian tương ứng được tạo ra, và độ lớn của IFFT cũng như số sóng mang phụ phụ thuộc vào băng thông hệ thống Các sóng mang phụ không dùng cho tín hiệu đồng bộ có thể được sử dụng cho truyền dẫn dữ liệu.

 Dò tìm cell ban đầu và kế cận

Việc tìm kiếm một cell để kết nối sau khi đầu cuối được bật nguồn là rất quan trọng, song không kém phần quan trọng là khả năng nhận diện các cell ứng cử cho sự chuyển giao nhằm hỗ trợ tính di động Hai tình huống này bao gồm dò tìm cell ban đầu và dò tìm cell kế cận Trong trường hợp dò tìm cell ban đầu, đầu cuối thường không biết tần số sóng mang của các cell mà nó đang tìm Để khắc phục điều này, đầu cuối cần thực hiện việc dò tìm tần số sóng mang phù hợp bằng cách lặp lại quy trình cho bất kỳ tần số nào có khả năng được cung cấp bởi bộ quét tần số Ngoài ra, các phương pháp thực thi đặc biệt có thể được áp dụng để rút ngắn thời gian từ lúc bật nguồn đến khi tìm thấy một cell, ví dụ như sử dụng thông tin bổ sung để bắt đầu dò tìm trên tần số sóng mang mà nó đã kết nối lần trước.

Dò tìm cell lân cận yêu cầu thời gian khắt khe hơn; nếu quá trình dò tìm diễn ra chậm, thiết bị đầu cuối sẽ mất nhiều thời gian hơn để chuyển sang cell có chất lượng vô tuyến tốt hơn Điều này rõ ràng sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất tổng thể của hệ thống.

Trong trường hợp chuyển giao tần số bên trong (intra-frequency handover), đầu cuối không cần tìm tần số sóng mang ở các cell lân cận Việc này giúp tiết kiệm thời gian dò tìm, vì không cần phải xác định nhiều tần số sóng mang Thay vào đó, quá trình dò tìm cell lân cận có thể áp dụng các thủ tục tương tự như khi dò tìm cell ban đầu.

Kết luận

Chương 2 đã giúp chúng ta tìm hiểu được các phương thức truy nhập vô tuyến của mạng Công nghệ LTE hỗ trợ truy nhập đường lên và đường xuống theo hai phương thức khác nhau: Đường lên sử dụng phương thức đa truy nhập sóng đơn SC – FDMA; Đường xuống sử dụng phương thức đa truy nhập sóng mang OFDMA

Công nghệ MIMO được áp dụng cả ở phía thu và phía phát, giúp cải thiện hiệu suất kết nối Qua đó, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về quá trình kết nối của một thuê bao vào mạng LTE.

KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN LTE

Ngày đăng: 03/10/2021, 12:43

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1] TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Sách “Thông tin di động thế hệ ba”, Nhà xuất bản Bưu Điện, 2001 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Thông tin di động thế hệ ba
Nhà XB: Nhà xuất bản Bưu Điện
[3] Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Skửld and Per Beming, “3G Evolution HSPA and LTE for Mobile Broadband”, Academic Press, 2007 Sách, tạp chí
Tiêu đề: “3G Evolution HSPA and LTE for Mobile Broadband
[4] Rysavy Research, “EDGE, HSPA and LTE broadband innovation”, 3G Americas, 2008 Sách, tạp chí
Tiêu đề: EDGE, HSPA and LTE broadband innovation
[2] 3GPP TS 36.300, EUTRA and EUTRAN overall description, Stage 2. Available at http://www.3gpp.org Link
[5] Freescale Semiconductor, Inc. Long Term Evolution Protocol Overview 10/2008 Khác
[6] Ahmed Hamza Long Term Evolution (LTE) - A Tutorial October 13, 2009 [7] Rysavy Research, HSPA to LTE-Advanced: 3GPP Broadband Evolution to IMT - Advanced (4G), September 2009 Khác

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

reQuest Tự động lặp lại yêu cầu theo hình thức lai HHO Hard Handoff Chuyển vùng cứng  - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
re Quest Tự động lặp lại yêu cầu theo hình thức lai HHO Hard Handoff Chuyển vùng cứng (Trang 10)
Hình 1.1. Kiến trúc của mạng LTE - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 1.1. Kiến trúc của mạng LTE (Trang 14)
Hình - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
nh (Trang 17)
bao gồm màn hình chờ và nhạc chờ  - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
bao gồm màn hình chờ và nhạc chờ (Trang 20)
Hình 1.3. Phân bố phổ băng tần lõi tại 2 GHz của nguyên bản IMT-2000 - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 1.3. Phân bố phổ băng tần lõi tại 2 GHz của nguyên bản IMT-2000 (Trang 27)
Cặp phân bố cho FDD trong hình 1.3 là 2x 60 MHz, nhưng phổ khả dụng cho một nhà khai thác mạng đơn lẻ có thể chỉ là 2 x 20 MHz hoặc thậm chí là 2 x 10 MHz - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
p phân bố cho FDD trong hình 1.3 là 2x 60 MHz, nhưng phổ khả dụng cho một nhà khai thác mạng đơn lẻ có thể chỉ là 2 x 20 MHz hoặc thậm chí là 2 x 10 MHz (Trang 27)
Hình 2.1. Hoạch định phụ thuộc kênh trong miền thời gian và tần số. - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 2.1. Hoạch định phụ thuộc kênh trong miền thời gian và tần số (Trang 36)
Hình 2.2. Một ví dụ về điều phối nhiễu liên tế bào, nơi mà các phần phổ bị giới hạn bởi công suất truyền dẫn - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 2.2. Một ví dụ về điều phối nhiễu liên tế bào, nơi mà các phần phổ bị giới hạn bởi công suất truyền dẫn (Trang 37)
Hình 2.3. FDD vs. TDD. FDD: Frequency Division Duplex; TDD: Time Divison Duplex; DL:Downlink; UL: Uplink - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 2.3. FDD vs. TDD. FDD: Frequency Division Duplex; TDD: Time Divison Duplex; DL:Downlink; UL: Uplink (Trang 40)
Hình 2.4. Tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 2.4. Tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp (Trang 45)
Hình 2.5. Việc phát tín hiệu đồng bộ trong miền tần số - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 2.5. Việc phát tín hiệu đồng bộ trong miền tần số (Trang 46)
Hình 2.6. Tổng quan của thủ tục truy cập ngẫu nhiên - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 2.6. Tổng quan của thủ tục truy cập ngẫu nhiên (Trang 49)
Hình 2.7. Minh họa nguyên lý của truyền dẫn preamble truy cập ngẫu nhiên. - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 2.7. Minh họa nguyên lý của truyền dẫn preamble truy cập ngẫu nhiên (Trang 51)
Hình 2.8. Định thời Preamble ở eNodeB cho người sử dụng truy cập ngẫu nhiên khác nhau  - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 2.8. Định thời Preamble ở eNodeB cho người sử dụng truy cập ngẫu nhiên khác nhau (Trang 52)
Hình 2.9. Việc phát preamble truy cập ngẫu nhiên - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 2.9. Việc phát preamble truy cập ngẫu nhiên (Trang 53)
Hình 2.10. Việc dò tìm Preamle truy cập ngẫu nhiên trong miền tần số - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 2.10. Việc dò tìm Preamle truy cập ngẫu nhiên trong miền tần số (Trang 54)
Chu trình DRX cho paging được minh hoạ trong hình 2.11. - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
hu trình DRX cho paging được minh hoạ trong hình 2.11 (Trang 59)
Hình 3.1. Kiến trúc giao thức LTE (đường xuống) - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 3.1. Kiến trúc giao thức LTE (đường xuống) (Trang 62)
Khi RLC được cấu hình để yêu cầu truyền lại các PDUs bị thiếu như được mô tả ở trên,  nó  được  gọi  là  đang  hoạt  động  trong  chế  độ  báo  nhận  (Acknowledged  Mode  –  AM) - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
hi RLC được cấu hình để yêu cầu truyền lại các PDUs bị thiếu như được mô tả ở trên, nó được gọi là đang hoạt động trong chế độ báo nhận (Acknowledged Mode – AM) (Trang 63)
Hình 3.3. Ví dụ về sự ánh xạ các kênh logic với các kênh truyền dẫn - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 3.3. Ví dụ về sự ánh xạ các kênh logic với các kênh truyền dẫn (Trang 68)
Hình 3.4. Việc lựa chọn định dạng truyền dẫn trong đường xuống (bên trái) và - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 3.4. Việc lựa chọn định dạng truyền dẫn trong đường xuống (bên trái) và (Trang 72)
Hình 3.6. Nhiều tiến trình hybrid-ARQ song song. - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 3.6. Nhiều tiến trình hybrid-ARQ song song (Trang 76)
Hình 3.5. Giao thức hybrid-ARQ đồng bộ và không đồng bộ. - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 3.5. Giao thức hybrid-ARQ đồng bộ và không đồng bộ (Trang 76)
Hình 3.7. Mô hình xử lý lớp vật lý đơn giản cho DL-SCH - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 3.7. Mô hình xử lý lớp vật lý đơn giản cho DL-SCH (Trang 79)
Hình 3.8. Mô hình xử lý lớp vật lý đơn giản cho UL-SCH - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 3.8. Mô hình xử lý lớp vật lý đơn giản cho UL-SCH (Trang 80)
Hình 3.9. Các trạng thái LTE. - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 3.9. Các trạng thái LTE (Trang 82)
Hình 3.10. Một ví dụ về luồng dữ liệu LTE - Truy nhập vô tuyến và giao diện vô tuyến trong công nghệ lte
Hình 3.10. Một ví dụ về luồng dữ liệu LTE (Trang 84)

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w