hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4 theo công nghệ lte và lte phát triển

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG








ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
THẾ HỆ THỨ 4
THEO CÔNG NGHỆ LTE
VÀ LTE PHÁT TRIỂN







GVHD: T.S LÊ QUANG TUẤN
SVTH: PHAN THÁI HẰNG
MSSV: 06117023

PHẦN A: GIỚI THIỆU

Đồ án tốt nghiệp Trang i


LỜI CẢM ƠN



Đầu tiên, ngƣời thực hiện đề tài xin gửi lời cảm ơn
chân thành đến tất cả các thầy cô trong bộ môn
Điện tử-Viễn thông cũng nhƣ các thầy cô trong khoa
Điện-Điện tử đã luôn nhiệt tình hƣớng dẫn, truyền đạt
kiến thức trong suốt thời gian học tập tại trƣờng, là nền tảng
giúp ngƣời thực hiện có thể thực hiện đề tài tốt nghiệp này.

Ngƣời thực hiện đề tài xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến
Thầy Lê Quang Tuấn, ngƣời đã hết lòng hƣớng dẫn,
chỉ bảo trong suốt thời gian làm đồ án, giúp ngƣời thực hiện
có những hƣớng đi đúng đắn để có thể hoàn thành đề tài.

Xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến những ngƣời bạn đã luôn
hết lòng giúp đỡ ngƣời thực hiện trong thời gian qua.

Một lần nữa xin chân thành cảm ơn!

Ngƣời thực hiện đề tài
Phan Thái Hằng

Đồ án tốt nghiệp Trang ii


QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI
Họ và tên sinh viên:
Phan Thái Hằng MSSV: 06117023
Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông
Tên đề tài: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 4 THEO
CÔNG NGHỆ 4G LTE VÀ LTE PHÁT TRIỂN
1) Cơ sở ban đầu:





2) Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:





3) Các bản vẽ:



4) Giáo viên hƣớng dẫn: TS. Lê Quang Tuấn
5) Ngày giao nhiệm vụ:

6) Ngày hoàn thành nhiệm vụ:




BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KỸ THUẬTTP. HỒ CHÍ MINH
CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Giáo viên hƣớng dẫn








T.S Lê Quang Tuấn
Ngày … tháng … năm 2011

Đồ án tốt nghiệp Trang iii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

Ngày … tháng … năm 2011
Giáo viên hƣớng dẫn






Đồ án tốt nghiệp Trang iv
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Ngày … tháng … năm 2011
Giáo viên phản biện 2





Ngày … tháng … năm 2011
Giáo viên phản biện 1

Đồ án tốt nghiệp Trang v



LỜI NÓI ĐẦU

Tiếp theo mạng thông tin di động (TTDĐ) thế hệ thứ 3(3G), Liên minh Viễn thông
quốc tế (ITU) đang hƣớng tới một chuẩn cho mạng di động tế bào mới thế hệ thứ 4
(4G). 4G có những tính năng vƣợt trội nhƣ: cho phép thoại dựa trên nền IP, truyền
số liệu và đa phƣơng tiện với tốc độ cao hơn rất nhiều so với các mạng di động hiện
nay. Theo tính toán, tốc độ truyền dữ liệu có thể lên đến 100 Mb/s, thậm chí lên đến
1 Gb/s trong các điều kiện tĩnh.
Nhu cầu của khách hàng luôn tác động lớn đến sự ra đời, tồn tại và phát triển của
một công nghệ mới. Có thể nói, hiện nay có hai yếu tố từ nhu cầu của ngƣời dùng
tác động đến sự phát triển của công nghệ 4G. Thứ nhất, đó là sự gia tăng về nhu cầu
của các ứng dụng của mạng không dây và nhu cầu băng thông cao khi truy nhập
internet. Thứ hai, ngƣời dùng luôn muốn công nghệ không dây mới ra đời vẫn sẽ
cung cấp các dịch vụ và tiện ích theo cách tƣơng tự nhƣ mạng hữu tuyến, mạng
không dây hiện có mà họ đang dùng với những thói quen của họ. Và hiển nhiên,
nhu cầu về chất lƣợng dịch vụ cung cấp đƣợc tốt hơn, tốc độ cao hơn, tốc độ truy
nhập Web, tải xuống các tài nguyên mạng nhanh hơn…là đích hƣớng tới của công
nghệ di động 4G.
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 Bƣu 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, công nghệ tiền 4G đầu tiên tại Việt Nam và Đông Nam Á.
Để hòa nhập với xu thế chung, ngƣời thực hiện đã chọn đề tài “ Hệ thống thông tin

di động thế hệ thứ 4 theo công nghệ LTE và LTE phát triển” để có cơ hội nghiên
cứu, tìm hiểu kĩ hơn về công nghệ mới này.


Đồ án tốt nghiệp Trang vi




Nội dung của đồ án này gồm có 3 phần:
Phần A: Giới thiệu
Phần B: Nội dung
 Chƣơng 1: Tổng quan các hệ thống thông tin di động
 Chƣơng 2: Hệ thống 4G LTE
 Chƣơng 3: Tổng quan mạng di động 4G LTE Advance
 Chƣơng 4: Mô phỏng
Phần C: Phụ lục và tài liệu tham khảo
Trong quá trình thực hiện đề tài, do khả năng còn hạn chế của ngƣời thực hiện mà
đề tài còn có nhiều thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô và bạn bè.










Đồ án tốt nghiệp Trang vii

MỤC LỤC
Phần A: Giới thiệu
Lời cảm ơn i
Quyết định giao đề tài ii
Nhận xét của giáo viên hƣớng dẫn iii
Nhận xét của giáo viên phản biện iv
Lời nói đầu iv
Mục lục ivii
Liệt kê bảng x
Liệt kê hình xi

Phần B: Nội dung

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1
1.1 Lịch sử phát triển của các hệ thống thông tin di động 1
1.1.1 Thế hệ 1G (First Generation) 1
1.1.2 Thế hệ 2G (Second Generation) 1
1.1.3 Thế hệ 3G (Third Generation) 2
1.2 Công nghệ 4G 4
CHƢƠNG 2: HỆ THỐNG 4G LTE 13
2.1 Tổng quan 13
2.1.1 Giới thiệu về công nghệ LTE 13
2.1.2 So sánh công nghệ LTE với công nghệ Wimax và những triển vọng cho
công nghệ LTE 14
2.1.2.1 So sánh công nghệ LTE với công nghệ Wimax 14
2.1.2.2 Những triển vọng cho công nghệ LTE 18
2.1.3 Mục tiêu thiết kế LTE 20
2.1.3.1 Tiềm năng công nghệ 21

2.1.3.2 Hiệu suất hệ thống 22
2.1.3.3 Các vấn đề liên quan đến việc triển khai 24
2.1.3.4 Kiến trúc và sự dịch chuyển (migration) 28
2.1.3.5 Quản lí tài nguyên vô tuyến 28
2.1.3.6 Độ phức tạp 29
2.1.3.7 Những vấn đề chung 29
Đồ án tốt nghiệp Trang viii


2.1.4 Các thông số lớp vật lý của LTE 29
2.1.5 Dịch vụ của LTE 30
2.1.6 Tình hình triển khai mạng LTE tại Việt Nam: VNPT liên doanh triển khai
mạng LTE (4G) 33
2.2 Cấu trúc mạng 35
2.2.1 Mạng lõi 38
2.2.2 Mạng truy cập 41
2.2.3 Đƣờng giao tiếp giữa mạng lõi với mạng truy cập vô tuyến 42
2.2.4 Đƣờng giao tiếp với cơ sở dữ liệu ngƣời dùng 44
2.2.5 Cấu trúc chuyển vùng Roaming 44
2.2.6 Kết nối với các mạng khác 45
2.3 Kiến trúc giao thức 46
2.3.1 Mặt phẳng ngƣời dùng 46
2.3.2 Mặt phẳng điều khiển 47
2.4 Các kênh sử dụng trong E-UTRAN 50
2.4.1 Kênh vật lý : các kênh vật lý sử dụng cho dữ liệu ngƣời dùng bao gồm : 50
2.4.2 Kênh logic : đƣợc định nghĩa bởi thông tin nó mang bao gồm: 50
2.4.3 Kênh vận chuyển: bao gồm các kênh sau 51
2.5 Truyền dữ liệu hƣớng xuống 51
2.5.1 Nguyên tắc cơ bản của OFDM 51
2.5.2 Giải điều chế OFDM 55

2.5.3 Thực hiện OFDM sử dụng xử lý IFFT/FFT 56
2.5.4 Chèn cyclic prefix 58
2.5.5 Mô hình miền thời gian của truyền OFDM 60
2.5.6 Sự ƣớc lƣợng kênh và những symbol tham chiếu. 61
2.5.7 Tính đa dạng tần số với OFDM: điều quan trọng của mã kênh 62
2.5.8 Lựa chọn những thông số cơ bản của OFDM 64
2.5.8.1 Khoảng cách sóng mang con OFDM 64
2.5.8.2 Số sóng mang con 65
2.5.8.3 Chiều dài cyclic prefix 66
2.5.9 Sự biến đổi công suất truyền tức thời 67
2.5.10 OFDM nhƣ là kế hoạch đa truy nhập và ghép kênh 67
Đồ án tốt nghiệp Trang ix


2.5.11 Truyền broadcast/multicast đa cell và OFDM 69
2.6 Truyền dữ liệu hƣớng lên 71
2.7 MIMO 73
2.7.1 Cơ bản về MIMO LTE 73
2.7.2 SU-MIMO (Single user MIMO) 74
2.7.3 MU-MIMO 74
2.7.4 Ghép kênh không gian 76
2.8 MIMO-OFDM 77
CHƢƠNG 3 TỔNG QUAN MẠNG DI ĐỘNG 4G LTE ADVANCE 82
3.1 Tổng quan 82
3.2 Những công nghệ thành phần đề xuất cho LTE-Advance 83
3.2.1 Truyền dẫn băng rộng hơn và chia sẻ phổ tần 83
3.2.2 Giải pháp đa anten 84
3.2.3 Truyền dẫn đa điểm phối hợp 84
3.2.4 Các bộ lặp và các bộ chuyển tiếp 85
3.2.5 MCMC CDMA 86

3.2.5.1 Hệ thống Multicarrier CDMA 86
3.2.5.2 Hệ thống Multicode CDMA 90
3.2.5.3 Hệ thống MCMC CDMA 94
CHƢƠNG 4: MÔ PHỎNG 98
4.1 Giao diện chính chƣơng trình 98
4.2. Hệ thống thu phát SC-FDMA 100
4.3 Mô phỏng hệ thống SCFDMA 10 user trong các trƣờng hợp: cố định, di
chuyển chậm (đi bộ), di chuyển nhanh (đi xe)…………………………………108
4.4 So sánh hệ thống SC-FDMA và MCMC-CDMA 108

Phần C: Phụ lục và tài liệu tham khảo




Đồ án tốt nghiệp Trang x






Đồ án tốt nghiệp Trang x




LIỆT KÊ BẢNG

Bảng 1.1 So sánh thông số đặc diểm của các hệ thống 11

Bảng 2.1 Tiến trình phát triển các chuẩn của 3GPP 16
Bảng 2.2 LTE và WIMAX 17
Bảng 2.3 Các yêu cầu về hiệu suất phổ và lƣu lƣợng ngƣời dùng 23
Bảng 2.4 Yêu cầu về thời gian gián đoạn, LTE-GSM và LTE-WCDMA 25
Bảng 2.5 Các thông số lớp vật lí của LTE 29
Bảng 2.6 Tốc độ đỉnh của LTE theo lớp 30
Bảng 2.7 So sánh các dịch vụ của 3G so với 4G LTE 31

Đồ án tốt nghiệp Trang xi



LIỆT KÊ HÌNH

Hình 1.1 : Tốc độ bit và sự phát triển di động đến IMT-Advance 7
Hình 1.2 : Quá trình phát triển các công nghệ thông tin di động 4G 8
Hình 2.1 Lộ trình phát triển của LTE và các công nghệ khác 15
Hình 2.2 Mục tiêu thiết kế LTE 20
Hình 2.3 Phân bố phổ băng tần lõi tại 2 Ghz của nguyên bản IMT-2000 26
Hình 2.4 Một ví dụ về cách thức LTE thâm nhập từng bƣớc vào phân bố phổ
của một hệ thống GSM đã đƣợc triển khai 27
Hình 2.5 Bộ thu phát sóng 37
Hình 2.6 Hệ thống mạng lõi 37
Hình 2.7 Sự chuyển đổi trong cấu trúc mạng từ UTRAN sang E-UTRAN 36
Hình 2.8 Cấu trúc EPS 37
Hình 2.9 Các thành phần trong mạng EPS 37
Hình 2.10 Phân chia chức năng giữa E-UTRAN và EPC 39
Hình 2.11 Cấu trúc chuyển vùng truy cập với P-GW trong mạng nhà 44
Hình 2.12 Kiến trúc liên mạng với 3G UMTS 45
Hình 2.13 Ngăn xếp giao thức mặt phẳng ngƣời dùng của E-UTRAN 46

Hình 2.14 Ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển của E-UTRAN 47
Hình 2.15 Kiến trúc giao thức 48
Hình 2.16: Khoảng cách sóng mang con OFDM 52
Hình 2.17: Điều chế OFDM 53
Hình 2.18: Lƣới thời gian tần số OFDM 54
Hình 2.19: Nguyên tắc cơ bản của giải điều chế OFDM 55
Hình 2.20: Điều chế OFDM bằng xử lý IFFT 57
Hình 2.21: Giải điều chế OFDM bằng xử lý FFT 58
Hình 2.22: Sự phân tán thời gian và thời gian nhận đƣợc tín hiệu tƣơng ứng . 58
Hình 2.23: Chèn cyclic prefix 59
Hình 2.24: Mô hình miền tần số của truyền nhận OFDM 60
Hình 2.25: Sự cân bằng một nhánh tại đầu thu OFDM 61
Đồ án tốt nghiệp Trang xii


Hình 2.26: Lƣới thời gian tần số với những symbol tham chiếu biết trƣớc 62

Hình 2.27: Truyền đơn sóng mang băng rộng và OFDM qua kênh lựa chọn tần
số 63
Hình 2.28: Mã kênh kết hợp với xen tần số trong truyền OFDM 64
Hình 2.29: Phổ của tín hiệu OFDM 5MHz và phổ WCDMA 66
Hình 2.30: Kế hoạch đa truy nhập/đa ghép kênh ngƣời dùng 67
Hình 2.31: Phân chia ghép kênh ngƣời dùng 68
Hình 2.32: Kế hoạch truyền Broadcast 69
Hình 2.33: Truyền Broadcast và Unicast 70
Hình 2.34: Sự tƣơng đƣơng giữa truyền đồng thời và truyền đa tuyến 71
Hình 2.35 Sơ đồ khối DFT-s-OFDM 72
Hình 2.36 Mô hình SU-MIMO và MU-MIMO 74
Hình 2.37 Hình minh họa MU-MIMO và SU-MIMO 75
Hình 2.38 Các chế độ chính trong MIMO 75

Hình 2.39 Ghép kênh không gian 76
Hình 2.40 Bộ thu phát MIMO-OFDM 77
Hình 3.1 Vi du vê khối kêt tập sóng mang 84
Hình 3.2 Truyền dẫn đa điểm phối hợp 85
Hình 3.4 Sự tạo tín hiệu MC-CDMA cho một ngƣời dùng 87
Hình 3.5: Nguyên tắc tạo tín hiệu MC-CDMA 88
Hình 3.7: Sơ đồ khối bộ phát Multi-code CDMA kiểu truyền song song 90
Hình 3.8: Sơ đồ khối bộ thu Multi-code CDMA kiểu truyền song song 91
Hình 3.9: Mô hình bộ phát và bộ thu hệ thống Multi-code CDMA kiểu 92
Hình 3.10: Mô hình Multi-code CDMA tổng quát 93

Hình 3.11: Sự tạo tín hiệu rời rạc PMC-MC-CDMA 95
Hình 3.12: Sơ đồ rút gọn cho sự tạo tín hiệu rời rạc PMC-MC-CDMA 95
Hình 3.13: Sự tạo tín hiệu rời rạc MMC-MC-CDMA 96


Đồ án tốt nghiệp Trang xiii

NỘI DUNG









Đồ án tốt nghiệp Trang 1

Chƣơng 1: Tổng quan các hệ thống thông tin di động
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG
1.1 Lịch sử phát triển của các hệ thống thông tin di động
1.1.1 Thế hệ 1G (First Generation)
Đây là hệ thống thông tin di động tƣơng tự sử dụng phƣơng thức đa truy nhập phân

chia theo tần số FDMA và điều chế tần số FM với các đặc điểm:
 Phƣơng thức truy nhập: FDMA.
 Dịch vụ đơn thuần là thoại.
 Chất lƣợng thấp.
 Bảo mật kém.
Một số hệ thống điển hình:
 NMT (Nordic Mobile Telephone): sử dụng băng tần 450Mhz triển khai tại các nƣớc
Bắc Âu vào năm 1981.
 TACS (Total Access Communication System): triển khai ở Anh vào năm 1985.
 AMPS (Advance Mobile Phone System): triển khai tại Bắc Mỹ vào năm 1978 tại
băng tần 800Mhz.
1.1.2 Thế hệ 2G (Second Generation)
Hệ thống mạng 2G đƣợc đặc trƣng bởi công nghệ chuyển mạch kỹ thuật số (digital
circuit-switched). Kỹ thuật này chiếm ƣu thế hơn 1G với các đặc điểm sau:
 Dung lƣợng tăng.
 Chất lƣợng thoại tốt hơn.
 Hỗ trợ các dịch vụ số liệu (data).
 Phƣơng thức truy nhập : TDMA, CDMA băng hẹp.
Một số hệ thống điển hình:
Đồ án tốt nghiệp Trang 2

Chƣơng 1: Tổng quan các hệ thống thông tin di động
 GSM (Global System for Mobile Phone) sử dụng phƣơng thức truy cập TDMA
đƣợc triển khai tại châu Âu.
 D-AMPS (IS-136-Digital Advance Mobile Phone System) sử dụng phƣơng thức
truy cập TDMA đƣợc triển khai tại Mỹ.
 IS-95 (CDMA One) sử dụng phƣơng thức truy cập CDMA đƣợc triển khai tại Mỹ
và Hàn Quốc.
 PDC (Personal Digital Cellular) sử dụng phƣơng thức truy cập TDMA đƣợc triển
khai tại Nhật Bản.

1.1.3 Thế hệ 3G (Third Generation)
Đây là thế hệ thứ ba của chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền cả dữ
liệu thoại và ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh…). 3G
cung cấp cả hai hệ thống là chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh. Hệ thống 3G
yêu cầu một mạng truy cập radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay. Điểm
mạnh của công nghệ này so với 2G là cho phép truyền, nhận các dữ liệu, âm thanh,
hình ảnh chất lƣợng cao cho cả thuê bao cố định và thuê bao đang di chuyển ở các
tốc độ khác nhau.
Mạng 3G đặc trƣng bởi tốc độ dữ liệu cao, capacity của hệ thống lớn, tăng hiệu quả
sử dụng phổ tần và nhiều cải tiến khác. Có một loạt các chuẩn công nghệ di động
3G, tất cả đều dựa trên CDMA, bao gồm: UMTS (dùng cả FDD lẫn TDD),
CDMA2000 và TD-SCDMA:
- UMTS (đôi khi còn đƣợc gọi là 3GSM) sử dụng kỹ thuật đa truy cập WCDMA.
UMTS đƣợc chuẩn hoá bởi 3GPP. UMTS là công nghệ 3G đƣợc lựa chọn bởi hầu
hết các nhà cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để đi lên 3G. Tốc độ dữ liệu tối đa là
1920Kbps (gần 2Mbps). Nhƣng trong thực tế tốc độ này chỉ tầm 384Kbps thôi. Để
cải tiến tốc độ dữ liệu của3G, hai kỹ thuật HSDPA và HSUPA đã đƣợc đề nghị. Khi
cả 2 kỹ thuật này đƣợc triển khai, ngƣời ta gọi chung là HSPA. HSPA thƣờng đƣợc
biết đến nhƣ là công nghệ 3,5G.
Đồ án tốt nghiệp Trang 3

Chƣơng 1: Tổng quan các hệ thống thông tin di động
 HSDPA: Tăng tốc độ downlink (đƣờng xuống, từ NodeB về ngƣời dùng di động).
Tốc độ tối đa lý thuyết là 14,4Mbps, nhƣng trong thực tế nó chỉ đạt tầm 1,8Mbps
(hoặc tốt lắm là 3,6Mbps). Theo một báo cáo củaGSA tháng 7 năm 2008, 207 mạng
HSDPA đã và đang bắt đầu triển khai, trong đó 207 đã thƣơng mại hoá ở 89 nƣớc
trên thế giới.
 HSUPA: tăng tốc độ uplink (đƣờng lên) và cải tiến QoS. Kỹ thuật này cho phép
ngƣời dùng upload thông tin với tốc độ lên đến 5,8Mbps (lý thuyết). Cũng trong
cùng báo cáo trên của GSA, 51 nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động đã triển khai

mạng HSUPA ở 35 nƣớc và 17 nhà cung cấp mạng lên kế hoạch triển khai mạng
HSUPA.
- CDMA2000: bao gồm CDMA2000 1xRTT (Radio Transmission Technology),
CDMA2000 (Evolution -Data Optimized) và CDMA2000 EV-DV(Evolution -Data
and Voice). CDMA2000 đƣợc chuẩn hoá bởi 3GPP2. CDMA2000 là công nghệ 3G
đƣợc lựa chọn bởi các nhà cung cấp mạng CdmaOne.
 CDMA2000 1xRTT: chính thức đƣợc công nhận nhƣ là một công nghệ 3G, tuy
nhiên nhiều ngƣời xem nó nhƣ là một công nghệ 2,75G đúng hơn là 3G. Tốc độ của
1xRTT có thể đạt đến 307Kbps, song hầu hết các mạng đã triển khai chỉ giới hạn
tốc độ peak ở 144Kbps.
 CDMA2000 EV-DO: sử dụng một kênh dữ liệu 1,25MHz chuyên biệt và có thể
cho tốc độ dữ liệu đến 2,4Mbps cho đƣờng xuống và 153Kbps cho đƣờng lên.
1xEV-DO Rev A hỗ trợ truyền thông gói IP, tăng tốc độ đƣờng xuống đến 3,1Mbps
và đặc biệt có thể đẩy tốc độ đƣờng lên đến 1,2Mbps. Bên cạnh đó, 1xEV-DO Rev
B cho phép nhà cung cấp mạng gộp đến 15 kênh 1,25MHz lại để truyền dữ liệu với
tốc độ 73,5Mbps.
 CDMA2000 EV-DV: tích hợp thoại và dữ liệu trên cùng một kênh 1,25MHz.
CDMA2000 EV-DV cung cấp tốc độ peak đến 4,8Mbps cho đƣờng xuống và đến
307Kbps cho đƣờng lên. Tuy nhiên từ năm 2005, Qualcomm đã dừng vô thời hạn
Đồ án tốt nghiệp Trang 4

Chƣơng 1: Tổng quan các hệ thống thông tin di động
việc phát triển của 1xEV-DV vì đa phần các nhà cung cấp mạng CDMA nhƣ
Verizon Wireless và Sprint đã chọn EV-DO.
- TD-SCDMA là chuẩn di động đƣợc đề nghị bởi "China Communications Standards
Association" và đƣợc ITU duyệt vào năm 1999. Đây là chuẩn 3G của Trung Quốc.
TD-SCDMA dùng song công TDD. TD-SCDMA có thể hoạt động trên một dãi tần
hẹp 1,6MHz (cho tốc độ 2Mbps) hay 5MHz (cho tốc độ 6Mbps). Ngày xuất hành
của TD-SCDMA đã bị đẩy lùi nhiều lần. Nhiều thử nghiệm về công nghệ này đã
diễn ra từ đầu năm 2004 cũng nhƣ trong thế vận hội Olympic gần đây.

1.2 Công nghệ 4G
Nhu cầu đối với các hệ thống sau 3G
Khi nhìn vào tƣơng lai, câu hỏi chính đặt ra cho các nhà cung cấp thiết bị mạng là
khi nào và tại sao ngƣời dùng cần đến các mạng không dây sau 3G. Mƣời mấy năm
trƣớc, điện thoại là ứng dụng đầu tiên đƣợc di động hóa. Vài năm sau thì SMS
(Short Message Service) trở thành ứng dụng truyền dữ liệu di động đầu tiên vào
đƣợc thị trƣờng đại chúng. Đến nay thì những mạng điện thoại di động đơn giản
nhất cũng có khả năng truyền SMS do bởi yêu cầu thấp về băng thông của nó. Có
thể xem SMS chính là dịch vụ tiên phong của những dịch vụ truyền dữ liệu khác
nhƣ e-mail di động, duyệt Web di động và nhiều dịch vụ khác nữa. Những ứng
dụng nhƣ vậy trở thành hiện thực nhờ sự xuất hiện các mạng không dây truyền các
gói dữ liệu theo giao thức IP. Đến nay thì dung lƣợng các mạng 3G và 3.5G vẫn đủ
cho yêu cầu về bandwidth của các ứng dụng này và số lƣợng ngƣời dùng hiện có.
Nhƣng đã có thể thấy trong tƣơng lai không xa, một số xu hƣớng sẽ làm tăng yêu
cầu về bandwidth:
 Mức độ sử dụng mạng không dây ngày càng tăng: do giá thành ngày càng hạ, ngày
càng có nhiều ngƣời sử dụng các ứng dụng không dây cần truy cập mạng.
 Nội dung đa phƣơng tiện: tuy những nỗ lực đầu tiên di động hóa Web chỉ đạt đƣợc
các trang Web chủ yếu là văn bản, nhƣng nội dung đồ họa ngày càng trở nên phổ
biến hơn. Một hình ảnh có thể nói thay cho hàng nghìn từ ngữ, nhƣng nó cũng làm
Đồ án tốt nghiệp Trang 5

Chƣơng 1: Tổng quan các hệ thống thông tin di động
tăng lƣợng dữ liệu cần đƣợc truyền đi cho mỗi trang Web. Việc tải xuống âm nhạc
và phim ảnh cũng đang trở nên phổ biến hơn, làm tăng hơn nữa yêu cầu về băng
thông.
 Các mạng xã hội di động: tƣơng tự nhƣ trong Internet đƣờng dây cố định, có một
dòng ứng dụng mới đang thay đổi cách thức con ngƣời sử dụng Internet. Trong quá
khứ, ngƣời dùng chủ yếu chỉ tiêu thụ nội dung. Ngày nay thì các blog, các site chia
sẻ hình ảnh và các cổng truyền tải phim đang định hình lại Internet, bởi vì ngƣời

dùng không chỉ tiêu thụ nội dung nữa mà nay đã dùng mạng để chia sẻ những ý
tƣởng, hình ảnh và phim ảnh của họ với ngƣời khác.
 Voice over IP: thế giới thoại đƣờng dây cố định đang nhanh chóng chuyển sang
hƣớng VoIP. Nhiều khả năng là chỉ khoảng năm năm nữa, nhiều mạng thoại chuyển
kênh đƣờng dây cố định hiện nay sẽ chuyển hoàn toàn sang truyền thoại dựa trên
IP. Tƣơng tự nhƣ vậy, về phƣơng diện truy cập mạng, nhiều ngƣời dùng sẽ sử dụng
VoIP nhƣ dịch vụ thoại chính của họ, ví dụ nhƣ qua các mạng DSL hoặc TV cáp.
Hiện nay có thể thấy những động thái chuyển dịch này rồi, bởi vì thị trƣờng thoại
chuyển kênh đang chịu áp lực ngày càng tăng do sự sụt giảm số lƣợng thuê bao. Kết
quả là, nhiều nhà cung cấp dịch vụ thoại đƣờng dây cố định không còn đầu tƣ vào
công nghệ chuyển kênh nữa. Có thể quan sát thấy một xu hƣớng tƣơng tự trong các
mạng không dây. Tuy nhiên, sự dịch chuyển ở đây chậm hơn nhiều, đặc biệt là do
yêu cầu về băng thông cao hơn để truyền các cuộc thoại qua một đƣờng truyền
chuyển gói.
 Sự thay thế cho đƣờng dây cố định: trong khi lƣợng thông thoại ngày càng tăng thì
doanh thu ngày càng giảm ở các mạng đƣờng dây cố định lẫn không dây do cƣớc
thuê bao ngày càng giảm. VÌ vậy, ở nhiều nƣớc, các nhà cung cấp dịch vụ không
dây đang cố gắng kềm giữ hoặc tăng doanh thu bình quân trên mỗi thuê bao bằng
cách chào mời khả năng truy cập Internet cho máy PC, máy tính xách tay và các
thiết bị di động trên các mạng UMTS/HSDPA hoặc CDMA của họ. Nhƣ vậy là họ
bắt đầu cạnh tranh trực tiếp với các nhà cung cấp dịch vụ DSL và cáp. Muốn cạnh
tranh thành công, họ cũng phải tăng thêm băng thông trên mạng của mình.
 Sự cạnh tranh từ những nhà cung cấp dịch vụ Internet không dây khác: ở một số
nƣớc, các nhà cung cấp dịch vụ khác đã và đang chào mời khả năng truy cập
Đồ án tốt nghiệp Trang 6

Chƣơng 1: Tổng quan các hệ thống thông tin di động
Internet không dây broadband bằng các mạng Wifi hoặc Wimax/802.16. Những nhà
cung cấp nhƣ thế cạnh tranh trực tiếp với các nhà cung cấp dịch vụ UMTS và
CDMA truyền thống vẫn đang hoạt động trong thị trƣờng này.

Một số công nghệ không dây hiện đang đƣợc xây dựng hoặc đang trong giai đoạn
triển khai ban đầu, đƣợc thiết kế để đáp ứng nhu cầu tƣơng lai này: LTE của 3GPP,
HSPA+ và Wimax. Câu hỏi đặt ra là trong bối cảnh nhƣ vậy, những công nghệ nào
là 3G hiện nay, và công nghệ nào đƣợc xem là 4G trong tƣơng lai?
Cơ quan chịu trách nhiệm phân loại các mạng không dây là ITU (International
Telecommunication Union). ITU phân loại các mạng viễn thông di động quốc tế
(international mobile telecommunication_IMT) nhƣ sau:
 Các hệ thống IMT-2000: tức những hệ thống mà ta gọi là 3G hiện nay, ví dụ UMTS
và CDMA2000.
 Các hệ thống Enhanced IMT-2000: sự phát triển của các hệ thống IMT-2000 (tức
sau 3G), ví dụ nhƣ HSPA, CDMA 1xEvDo và những thế hệ phát triển hơn nữa của
chúng trong tƣơng lai.
 Các hệ thống IMT-Advance: các hệ thống thuộc loại này đƣợc xem là hệ thống 4G.
Trong liên minh viễn thông quốc tế ITU, nhóm công tác 8F(ITU-R WP 8F) đang
tiến hành nghiên cứu các hệ thống kế tiếp sau IMT-2000. ITU-R WP 8F tuyên bố
rằng cần có các công nghệ vô tuyến di động mới để đáp ứng các khả năng cao hơn
IMT-2000, tuy nhiên vẫn chƣa chỉ rõ đó là công nghệ nào. Thuật ngữ IMT-Adv
cũng sẽ có các bƣớc phát triển giống nhƣ IMT-2000 và sẽ có các khả năng của các
hệ thống trƣớc đó.
Trong giới nghiên cứu, một số đề án đang đƣợc tiến hành trong IMT-Advance và
thế hệ sau của truy nhập vô tuyến. Chẳng hạn nhƣ đề án Winner đƣợc hỗ trợ một
phần kinh tế từ liên minh châu Âu là đề án dành cho nghiên cứu vấn đề này. Khái
niệm của Winner có rất nhiều các phần tử gần giống với LTE. Tuy nhiên Winner
đặt mục tiêu cho tốc độ số liệu cao hơn và vì thế đƣợc thiết kế cho băng thông rộng
hơn 20Mhz.
Đồ án tốt nghiệp Trang 7

Chƣơng 1: Tổng quan các hệ thống thông tin di động
LTE là một trong các con đƣờng tiến tới 4G. LTE sẽ tồn tại trong giai đoạn đầu của
4G, tiếp theo đó sẽ là IMT Adv. LTE cho phép chuyển đổi dần từ 3G UMTS sang

giai đoạn đầu của 4G sau đó sang IMT Adv. Chuyển đổi dần từ LTE sang IMT Adv
là chìa khóa của thành công trên thị trƣờng. 3GPP đã bắt đầu hƣớng đến IMT-
Advance cũng cho vô tuyến vùng nội hạt dƣới cái tên LTE-Advance. LTE-Advance
là một phần của 3GPP Release 10 và IMT-Advance sẽ đƣợc triển khai vào năm
2013 hoặc sau đó.

Hình 1.1 : Tốc độ bit và sự phát triển di động đến IMT-Advance
Ngoài LTE của 3GPP còn có các hƣớng chuyển đổi khác sang 4G. 3GPP2 cũng đã
và đang thực hiện kế hoạch nghiên cứu LTE cho mình, hệ thống do 3GPP2 đề xuất
là UMB (Ultra Mobile Broadband). Ngoài ra Wimax cũng có kế hoạch tiến tới 4G.
Một lộ trình tiến tới mạng 4G của các công nghệ đƣợc thể hiện nhƣ hình 1.2:
Đồ án tốt nghiệp Trang 8

Chƣơng 1: Tổng quan các hệ thống thông tin di động

Hình 1.2 : Quá trình phát triển các công nghệ thông tin di động 4G


 UMB
Chuẩn UMB hiện nay đƣợc phát triển bởi 3GPP2 với kế hoạch là sẽ thƣơng mại hoá
trƣớc 2009.
Một số đặc điểm kỹ thuật nhƣ sau:
 Các kỹ thuật Multiple radio và antenna tiên tiến:
Multiple Input Multiple Output (MIMO), đa truy nhập phân chia theo không gian
(Spatial Division Multiple Access (SDMA)) và kỹ thuật beamforming antenna