QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE

LỜI NÓI ĐẦU
Thông tin di động số đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới với những ứng
dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thông tin, trong dịch vụ và trong cuộc sống hằng ngày.
Các kĩ thuật không ngừng được hoàn thiện đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Để đáp
ứng nhu cầu băng thông lớn, tốc độ ngày càng cao của con người thì 3G cũng như phát
triển lên 4G ngày càng trở lên vô cùng cấp thiết.
Có nhiều định nghĩa khác nhau về 4G, có định nghĩa theo hướng công nghệ, có định
nghĩa theo hướng dịch vụ. Đơn giản nhất, 4G là thế hệ tiếp theo của mạng thông tin di
động không dây. 4G là một giải pháp để vượt lên những giới hạn và những điểm yếu của
mạng 3G. Thực tế, vào giữa năm 2002, 4G là một khung nhận thức để thảo luận những
yêu cầu của một mạng băng rộng tốc độ siêu cao trong tương lai mà cho phép hội tụ với
mạng hữu tuyến cố định. 4G còn là hiện thể của ý tưởng, hy vọng của những nhà nghiên
cứu ở các trường đại học, các viện, các công ty như Motorola, Qualcomm, Nokia,
Ericsson, Sun, HP, NTT DoCoMo và nhiều công ty viễn thông khác với mong muốn đáp
ứng các dịch vụ đa phương tiện mà mạng 3G không thể đáp ứng được
Xuất phát từ ý tưởng muốn tìm hiểu công nghệ và mạng 4G LTE em đã thực hiện đồ
án: “Quy hoạch mạng 4G LTE”. Đồ án này em trình bày 4 chương, với nội dung chính là
chương 3 và gồm có :
Chương 1 :Tổng quan về mạng 4G LTE
Chương 2 :Giao diện vô tuyến mạng 4G LTE
Chương 3:Mô hình thiết kế tính toán quy hoạch mạng 4G LTE
Chương 4 : Tiềm năng phát triển của 4G LTE trên thế giới và Việt Nam
Trong quá trình làm đồ án khó tránh khỏi sai sót, em rất mong sự chỉ dẫn của các thầy
cô giáo và sự góp ý của các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy, TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng và các thầy cô giáo đã
giúp em hoàn thành đồ án này !
Hà Nội, ngày 8 tháng 12 năm 2010.
Người thực hiện
Nguyễn Thị Hồng Doanh
i
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G LTE I
CHƯƠNG 4 : TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN CỦA 4G LTE TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM I
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G LTE X
1.1. TỔNG QUAN LTE X
1.2. YÊU CẦU CHO LTE XI
1.3. KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP XII
1.3.1. OFDMA cho DL xii
Hình 1.4. OFDMA phân chia sóng mang con theo phân bố (đan xen) xvi
1.4. DFTS-OFDM VÀ SC-FDMA TRONG 4G LTE XVI
1.4.1. DFTS-OFDM xvi
Hình 1.6. Các sơ đồ sắp xếp sóng mang con: a) sắp xếp khoanh vùng, b) sắp xếp phân bố xviii
Hình 1.7. Sự khác nhau trong việc truyền các ký hiệu số liệu theo thời gian đối với OFDM và DTFT-
OFDM: a) điều chế QPSK, b) truyền dẫn OFDM, c) truyền dẫn DFTS-OFDM xx
1.4.2. SC-FDMA xx
Hình 1.8. SC-FDMA trên cơ sở DFTS-OFDM: a) ấn định băng thông bằng nhau, xx
Hình 1.9. Các phương pháp sắp xếp sóng mang con cho nhiều người sử dụng xxi
1.5. KIẾN TRÚC MẠNG XXI
1.6. GIAO DIỆN E- UTRAN XXIII
1.7. HIỆU SUẤT PHỔ TẦN XXIV
1.8. SO SÁNH LTE VÀ WIMAX XXV
1.9. CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN TRIỂN KHAI XXVII
1.10. TỔNG KẾT XXVIII
CHƯƠNG II: GIAO DIỆN VÔ TUYẾN 4G LTE XXVIII
2.1. CÁC VẤN ĐỀ TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN BĂNG RỘNG XXVIII
2.1.1. Các hạn chế cơ bản đối với truyền dẫn vô tuyến băng rộng và giải pháp xxviii
2.2. LẬP BIỂU, THÍCH ỨNG ĐƯỜNG TRUYỀN VÀ HARQ XXIX
2.2.1. Nguyên lý chung xxix
Hình 2.1. Quan hệ giữa lập biểu phụ thuộc kênh, thích ứng đường truyền và HARQ xxxii
2.2.2. Lập biểu và xử lý phát lại tại HSDPA NodeB xxxii

Hình 2.2. Nguyên lý lập biểu của nút B HSDPA xxxiii
Hình 2.3. Nguyên lý xử lý phát lại của nút B xxxiv
2.3. CÁC GIAO THỨC VÀ CÁC KÊNH TRÊN GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CỦA 4G LTE XXXIV
2.3.1. Các giao thức trên giao diện vô tuyến xxxiv
Hình 2.5. Ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến của LTE xxxiv
2.3.2 Các kênh trên giao diện vô tuyến của 4G LTE xxxv
Hình 2.6. Các kênh logic, các kênh truyền tải, các kênh vật lý và sắp xếp các kênh logic lên các kênh truyền
tải, các kênh truyền tải lên các kênh vật lý xxxvi
ii
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
2.3.3. Cấu trúc tài nguyên truyền dẫn xxxvi
Hình 2.7 Lưới tài nguyên thời gian-tần số cơ sở của LTE (độ dài CP bình thường) xxxvi
Hình 2.8. Lưới tài nguyên truyền dẫn không gian thời gian của LTE trong một lớp cho trường hợp CP bình
thường xxxviii
Bảng 2.1 Các thông số truyền dẫn OFDM của LTE xxxviii
Bảng 2.2 Các thông số của khối tài nguyên (RB) vật lý xxxix
2.4. QUY HOẠCH TẦN SỐ CHO 4G LTE XL
Bảng 2.3 Các băng tần LTE xli
2.5. TỔ CHỨC KÊNH TẦN SỐ TRONG LTE XLII
2.5.1 Băng thông kênh và cấu hình băng thông truyền dẫn xlii
xliii
Hình 2.10. Định nghĩa băng thông kênh Bchannel và cấu hình băng thông truyền dẫn Bconfig xliii
Bảng 2.4 Cấu hình băng thông truyền dẫn Bconfig trong LTE xliii
2.5.2 Sắp xếp kênh tần số xliv
2.6. ĐIỀU CHẾ TRONG 4G LTE XLIV
2.6.1. Xử lý kênh truyền tải xliv
Hình 2.11 Xử lý khối truyền tải đường xuống xlv
Hình 2.12. Xử lý kênh truyền tải đường lên xlvii
2.7. BÁO HIỆU ĐIỀU KHIỂN L1/L2 XLVII
2.7.1 Báo hiệu điều khiển L1/L2 đường xuống xlvii

Hình 2.13 Chuỗi xử lý cho báo hiệu điều khiển đường xuống L1/L2 xlviii
2.7.2 Báo hiệu điều khiển L1/L2 đường lên xlviii
Hình 2.14. Ghép số liệu và báo hiệu điều khiển đường lên L1/L2 trong trường hợp truyền dẫn đồng thời
UL-SCH và điều khiển L1/L2 l
2.8. QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG 4G LTE L
2.8.1 Vùng đeo bám, TA l
Hình 2.15. Vùng theo bám (TA) li
2.8.2 Chuyển giao nội LTE li
Hình 2.16. Chuẩn bị chuyển giao lii
Hình 2.17. Thực hiện chuyển giao lii
Hình 2.18. Hoàn thành chuyển giao liii
2.8.3 Đo chuyển giao liii
2.8.4 Chuyển giao giữa các hệ thống liii
Hình 2.19. Tổng quan chuyển giao từ LTE đến UTRAN/GERAN liv
2.9. ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG LTE LIV
Hình 2.20. Công suất đường lên LTE với thay đổi tốc độ lv
2.10. Tổng kết lv
CHƯƠNG III: MÔ HÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN QUY
HOẠCH MẠNG 4G LTE LVI
3.1. GIỚI THIỆU VỀ QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN LVI
3.1.1. Nguyên lý chung lvi
3.1.2. Một số đặc điểm cần lưu ý trong quy hoạch mạng lvii
3.2. QUY HOẠCH ĐỊNH CỠ MẠNG LIX
iii
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
3.2.1. Định cỡ mạng truy nhập LTE lix
3.2.3 Tiến trình định cỡ LTE lxi
3.3. CÁC MÔ HÌNH TRUYỀN SÓNG LXIII
3.3.1 Mô hình Hata – Okumura lxiv
3.3.2 Mô hình Walfsch – Ikegami lxv

3.4. QUY HOẠCH VÙNG PHỦ VÀ QUỸ ĐƯỜNG TRUYỀN LXVIII
3.4.1 Quỹ đường truyền lxix
3.4.2 Rút ra phương trình tính toán suy hao truyền sóng cực đại cho phép lxxi
3.4.3. SINR yêu cầu lxxiv
3.4.4. Nhiễu lxxvii
Bảng 3.1. Dự trữ nhiễu theo phương pháp nội suy đường thẳng lxxviii
3.4.5. Tính toán số site dựa vào vùng phủ lxxix
3.5. QUY HOẠCH DUNG LƯỢNG LXXX
3.5.1. Quy hoạch dung lượng LTE lxxx
3.5.2. Tính toán thông lượng cell trung bình lxxxi
3.5.3. Ước tính lưu lượng yêu cầu và yếu tố overbooking lxxxii
3.5.4.Dung lượng dựa vào số site lxxxiii
3.5.5. Dung lượng của người đánh giá lxxxiv
Bảng 3.3. Đánh giá dung lượng lxxxv
3.6. ĐẦU RA ĐỊNH CỠ LXXXV
Bảng 3.5. Thống kê đầu ra sau quy hoạch lxxxvii
3.7. TÍNH TOÁN TỐI ƯU CHO CELL THỰC TẾ VÀ SO SÁNH VỚI HỆ THỐNG GSM, WCDMA LXXXVIII
3.7.1 Lập công cụ đơn giản tính toán quỹ đường truyền cho 4G LTE lxxxviii
3.7.1.1. Tính toán vùng phủ của một ô xciii
3.8. KẾT LUẬN CHƯƠNG XCIV
CHƯƠNG IV: TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN CỦA 4G LTE TRÊN
THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM XCV
4.1 CÁC TRIỂN VỌNG CHO CÔNG NGHỆ LTE TRÊN THẾ GIỚI XCV
4.2 TƯƠNG LAI KHÔNG CÒN XA CHO MẠNG 4G LTE XCVI
4.3. HIỆN TRẠNG MẠNG VÔ TUYẾN VINAPHONE VIỆT NAM XCVII
4.3.1 Tổ chức mạng vô tuyến xcvii
4.3.2. Dung lượng mạng vô tuyến xcvii
Bảng 4.1. Thống kế mạng vô tuyến GSM Vinaphone 99
4.4. LTE ĐÃ BẮT ĐẦU ĐƯỢC THỬ NGHIỆM Ở VIỆT NAM 100
4.5.KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO 103
Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM Error: Reference source not found
Hình 1.2.Tín hiệu OFDM rời rạc (sau PS) trong miền thời gian và miền tần số Error: Reference
source not found
iv
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
Hình 1.3. OFDMA phân chia sóng mang con theo vùng: a) đường xuống, b) đường lên Error:
Reference source not found
Hình 1.4. OFDMA phân chia sóng mang con theo phân bố (đan xen) . . Error: Reference source
not found
Hình 1.5. Sơ đồ khối băng gốc của hệ thống truyền dẫn DFTS-OFDM Error: Reference source
not found
Hình 1.6. Các sơ đồ sắp xếp sóng mang con: a) sắp xếp khoanh vùng, b) sắp xếp phân bố
Error: Reference source not found
Hình 1.7. Sự khác nhau trong việc truyền các ký hiệu số liệu theo thời gian đối với OFDM và
DTFT-OFDM: a) điều chế QPSK, b) truyền dẫn OFDM, c) truyền dẫn DFTS-OFDM Error:
Reference source not found
Hình 1.8. SC-FDMA trên cơ sở DFTS-OFDM: a) ấn định băng thông bằng nhau, Error:
Reference source not found
Hình 1.9. Các phương pháp sắp xếp sóng mang con cho nhiều người sử dụng Error: Reference
source not found
Hình 1.10. Kiến trúc hệ thống cho mạng 4G LTE/ SAE chỉ cho EUTRAN của LTE Error:
Reference source not found
Hình 1.11. Giao diện E-UTRAN Error: Reference source not found
Hình 1.12. Lộ trình phát triển của LTE và các công nghệ khác Error: Reference source not
found
Hình 2.1. Quan hệ giữa lập biểu phụ thuộc kênh, thích ứng đường truyền và HARQ Error:
Reference source not found
Hình 2.2. Nguyên lý lập biểu của nút B HSDPA Error: Reference source not found
Hình 2.3. Nguyên lý xử lý phát lại của nút B Error: Reference source not found

Hình 2.4 Kiến trúc mạng 4G LTE Error: Reference source not found
Hình 2.5. Ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến của LTE Error: Reference source not found
Hình 2.6. Các kênh logic, các kênh truyền tải, các kênh vật lý và sắp xếp các kênh logic lên
các kênh truyền tải, các kênh truyền tải lên các kênh vật lý Error: Reference source not found
Hình 2.7 Lưới tài nguyên thời gian-tần số cơ sở của LTE (độ dài CP bình thường) Error:
Reference source not found
Hình 2.8. Lưới tài nguyên truyền dẫn không gian thời gian của LTE trong một lớp cho trường
hợp CP bình thường Error: Reference source not found
Hình 2.9. Cấu trúc khe: Một khung con bao gồm hai khe độ dài bằng nhau. Mỗi khe bao gồm
sáu hoặc bảy khối OFDM (đường xuống) hoặc DFTS-OFDM (đường lên) cho trường hợp CP
bình thường và CP mở rộng Error: Reference source not found
Hình 2.10. Định nghĩa băng thông kênh B
channel
và cấu hình băng thông truyền dẫn B
config
Error:
Reference source not found
Hình 2.11 Xử lý khối truyền tải đường xuống Error: Reference source not found
v
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
Hình 2.12. Xử lý kênh truyền tải đường lên Error: Reference source not found
Hình 2.13 Chuỗi xử lý cho báo hiệu điều khiển đường xuống L1/L2 Error: Reference source
not found
Hình 2.14. Ghép số liệu và báo hiệu điều khiển đường lên L1/L2 trong trường hợp truyền dẫn
đồng thời UL-SCH và điều khiển L1/L2 Error: Reference source not found
Hình 2.15. Vùng theo bám (TA) Error: Reference source not found
Hình 2.16. Chuẩn bị chuyển giao Error: Reference source not found
Hình 2.17. Thực hiện chuyển giao Error: Reference source not found
Hình 2.18. Hoàn thành chuyển giao Error: Reference source not found
Hình 2.19. Tổng quan chuyển giao từ LTE đến UTRAN/GERAN . Error: Reference source not

found
Hình 2.20. Công suất đường lên LTE với thay đổi tốc độ Error: Reference source not found
Hình 3.1. Quá trình quy hoạch và triển khai mạng 4G LTE Error: Reference source not found
Hình 3.2. Quá trình tính bán kính vùng phủ sóng Error: Reference source not found
Hình 3.3. Định cỡ mạng LTE Error: Reference source not found
Hình 3.4. Suy hao đường truyền theo bán kính với mô hình Hata. Error: Reference source not
found
Hình 3.5. Các tham số trong mô hình Walfisch-Ikegami Error: Reference source not found
Hình 3.6. Suy hao đường truyền theo bán kính với mô hình Walfsch-Ikegami Error: Reference
source not found
Hình 3.7. Các yếu tố ảnh hưởng dung lượng LTE Error: Reference source not found
Hình 3.8. Hàm phổ công suất của G Error: Reference source not found
Hình 3.9. Dự trữ nhiễu nhận được như một hàm của tải Error: Reference source not found
Hình 3.10. Ba loại site khác nhau( Omni, 2 sector, 3 sector) . Error: Reference source not found
Hình 3.11. Các bước tính toán bán kính cell và số site Error: Reference source not found
Hình 3.12. Mô hình Hata-Okumura cho các loại địa hình Error: Reference source not found
Hình 3.13. Mô hình Waflsch- Ikegami Error: Reference source not found
Hình 3.14. Tính quỹ đường truyền cho đường lên LTE Error: Reference source not found
Hình 3.15.Tính quỹ đường truyền cho đường xuống LTE Error: Reference source not found
vi
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. So sánh thông số tốc độ và hiệu suất sử dụng phổ tần giữa LTE trên đường xuống và
HSDPA Error: Reference source not found
Bảng 1.2. So sánh thông số tốc độ và hiệu suất sử dụng phổ tần giữa LTE trên đường lên và
HSDPA Error: Reference source not found
Bảng 1.3. Yêu cầu về thời gian gián đoạn, LTE-GSM và LTE- WCDMA Error: Reference
source not found
Bảng 2.3 Các băng tần LTE Error: Reference source not found
Bảng 2.4 Cấu hình băng thông truyền dẫn B

config
trong LTE . . Error: Reference source not found
Bảng 3.1. Dự trữ nhiễu theo phương pháp nội suy đường thẳng Error: Reference source not
found
Bảng 3.2. Thông lượng đường xuống cho LTE Error: Reference source not found
Bảng 3.3. Đánh giá dung lượng Error: Reference source not found
Bảng 3.4. Dự đoán đầu ra qua các năm Error: Reference source not found
Bảng 3.5. Thống kê đầu ra sau quy hoạch Error: Reference source not found
Bảng 3.6. Thí dụ tính quỹ đường truyền đường lên cho GSM, HSPA và LTE . Error: Reference
source not found
Bảng 3.7. Quỹ đường truyền đường xuống cho GSM, HSPA và LTE . . Error: Reference source
not found
Bảng 3.8. Các giá trị để tính toán diện tích ô Error: Reference source not found
Bảng 3.9. Tính toán cự ly và diện tích phủ sóng của một ô gồm 3 đoạn ô Error: Reference
source not found
Bảng 4.1. Thống kế mạng vô tuyến GSM Vinaphone Error: Reference source not found
vii
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
STT
THUẬT
NGỮ
TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT
1
3GPP
3rd Generation Partnership
Project
Dự án nghiên cứu mạng thế hệ
thứ 3
2

CCCH
Common Control Channel Kênh điều khiển chung
3
aGW
Access Gateway Cổng truy nhập
4
CDF
Cumulative Distribution
Function
Hàm mật độ xác suất
5
BW
Bandwidth Băng thông
6
FDMA
Frequency Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo tần
số
7
GSM
Global System for Mobile Hệ thống di động toàn cầu
8
CDMA
Code Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo mã
9
CN
Core Network Mạng lõi

10
DCCH
Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng
11
AWGN
Add White Gaussian Noise Nhiễu Gauss trắng cộng
12
CP
Cyclic Prefix Tiền tố vòng
13
BCCH
Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá
14
DL
Downlink Đường xuống
15
DSCH
Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống
viii
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
16
DTCH
(Dedicated Traffic Channel Kênh lưu lượng riêng
17
E- UTRAN
Enhanced – UMTS
Terrestrial
Radio Access Network
Mạng truy nhập vô tuyến
mặt đất tăng cường

18
EPC
Evolved Packet Core lõi gói phát triển
19
ETSI
European
Telecommunications
Standard Institute
Viện chuẩn hóa viễn thông
châu Âu
20
FDD
Frequency Division Duplex Song công theo tần số
21
HS-DSCH
High Speed Downlink
Shared Channel
Kênh chia sẻ đường
xuống tốc độ cao
22
HS-PDSCH
High Speed Physical
Downlink Shared Channel
Kênh chia sẻ đường
xuống vật lý tốc độ cao
23
HARQ
Hybrid ARQ ARQ lai ghép MS
STT
THUẬT

NGỮ
TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT
24
MCM
Multicarrier Modulation Điều chế đa sóng mang
25
MCS
Modulation and Coding
Scheme
Lập lịch mã hóa và điều chế
26
MHA
mast head amplifier Khuếch đại trên tháp anten
27
MTCH
Multicast Traffic Channel Kênh lưu lượng riêng
28
OOB
Out of Band Ngoài băng
29
PCCH
Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi
30
PS
Packet Switched Chuyển mạch gói
31
QAM
Quadrature Amplitude
Modulation
Điều chế biên độ cầu phương

32
QoS
Quality of Service Chất lượng dịch vụ
33
QPSK
Quadrature Phase Shift
keying
Khóa chuyển pha cầu phương
34
RAN
Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến
35
RB
Resource Block Khối nguồn
36
RLB
Radio Link Budget Quỹ đường truyền
37
RNC
Radio Network Controller Điều khiển mạng vô tuyến
38
RRC
Radio Resource Control Điều khiển nguồn vô tuyến
39
SAE
System Architecture
Evolution
Phát triển kiến trúc hệ thống
40
SC-FDMA

Single Carrier-Frequency
Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia
theo tần số đơn sóng mang
41
SINR
Signal to Interference and
Noise Ratio
Tỷ số tính hiệu chia
cho nhiễu cộng tạp âm
42
SNR
Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm
43
TTI
Transmission Time Interval Khoảng thời gian truyền dẫn
ix
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
44
UMTS
Universal Mobile
Telecommunication
System
Hệ thống viễn thông
di động toàn cầu
45
UPE
User Plane Entity
Thực thể mặt phẳng người
dùng

46
MAC
Medium Access Control
Điều khiển truy nhập môi
trường
47
MBMS
Multimedia Broadcast
Multicast Service
Dịch vụ đa phương tiện quảng
bá
48
PDF
Probability Distribution
Function
Hàm phân bố xac suất
49
PHY
Physical Layer Lớp vật lý
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G LTE
Như có thể thấy, nghiên cứu, nắm bắt và phát triển hệ thống thông tin di động 4G là
một yêu cầu cần thiết hiện nay, phù hợp với xu thế phát triển chung của nghành viễn
thông. Chương này giải quyết các vấn đề chung nhất của 4G LTE.
1.1. Tổng quan LTE
LTE bắt đầu tiếp tục công việc phát triển hệ thống di động 3G với Work Shop phát
triển node truy nhập vô tuyến RAN, ngày 2-3 tháng 11 năm 2004 tại Toronto, Canada.
Work Shop này mở ra tạo được sự quan tâm của các tổ chức, các thành viên hay không
phải thành viên của 3GPP, các nhà khai thác, các nhà sản xuất và các tổ chức nghiên cứu
đưa ra hơn 40 ý kiến đóng góp, nhận định và những đề nghị cho việc phát triển mạng truy
nhập vô tuyến.

Để cung cấp các dịch vụ dữ liệu cao hơn và giảm giá thành cho vận hành khai thác thì
việc nghiên cứu tập trung vào các dịch vụ hỗ trợ được cung cấp từ miền PS gồm:
• Tăng dung lượng hệ thống và giảm giá thành trên bít, cũng như là tận dụng
phổ 2G và 3G có sẵn
• Tốc độ dữ liệu đỉnh tức thời đường xuống là 100 Mbps trong 20 Mhz phổ
cấp phát cho đường xuống (5bps/hz).
• Tốc độ dữ liệu đỉnh tức thời đường lên là 50 Mbps trong 20 Mhz phổ cấp
phát cho đường lên (2.5bps/hz).
• Vùng phủ lớn hơn bằng việc cung cấp dữ liệu cao hơn trên các vùng đất
rộng hơn và mềm dẻo trong sử dụng dải tần có sẵn và dải tần mới.
x
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
• Đạt được dung lượng hệ thống cao hơn tới 3 lần dung lượng hệ thống hiện
tại và tăng dữ liệu dịch vụ- nhiều dịch vụ với chi phí thấp hơn.
1.2. Yêu cầu cho LTE
Hệ thống LTE được mong đợi sẽ cạnh tranh được trong rất nhiều năm tới nên các yêu
cầu và mục đích thiết lập trước khá nghiêm ngặt. Các mục tiêu chính là tăng dịch vụ dữ
liệu và giảm số người dùng/ giá khai thác. Đặc biệt hơn là một số yêu cầu quan trọng và
dung lượng cuối cùng.
• Trễ thấp: Cho cả người dùng và điều khiển, với phổ phân bổ là 5 MHz với
trễ cuối cùng dưới 5 ms
• Phạm vi băng thông: Băng thông khác nhau có thể được sử dụng phụ thuộc
vào các yêu cầu (1.25 tới 20 MHz)
• Tốc độ dữ liệu đỉnh: 100 Mbps cho DL và 50 Mbps cho UL.
• Tăng từ 2 tới 3 lần dung lượng ở đường lên so với release 6 của HSUPA
• Lưu lượng người sử dụng ở đường xuống tăng 3 tới 4 lần so với release 6
của HSDPA
• Chỉ hỗ trợ miền chuyển mạch gói
• Ít nhất là 200 người sử dụng trong một ô tế bào trong trạng thái tích cực, với
phổ cấp phát lên tới 5 Mhz.

• E- UTRAN cần phải được tối ưu hóa cho tốc độ di động thấp từ 0 đến 15
km/h.
• Giảm sự phức tạp của hệ thống và thiết bị đầu cuối
• Dễ dàng chuyển đổi từ mạng cũ
• Đơn giản hóa và tối ưu số lượng giao diện
• E- UTRA sẽ hoạt động theo phổ được cấp phát theo các kích cỡ khác nhau,
bao gồm 1,25 Mhz, 1,6 Mhz, 2,5 Mhz, 5 Mhz, 10 Mhz, 15 Mhz, 20 Mhz ở cả
đường lên và đường xuống. Việc sử dụng phổ theo cặp hay không theo cặp sẽ được
hỗ trợ.
• Hệ thống sẽ có thể hỗ trợ khối nội dung phát qua một tập hợp các tài
nguyên bao gồm tài nguyên về băng tần vô tuyến (như công suất, lập lịch thích
xi
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
nghi, ) trong cùng các băng tần khác. Ở cả đường lên và đường xuống, và cả các
kênh sắp xếp liền kề hay không liền kề. Một tài nguyên băng tần vô tuyến được
định nghĩa như một phổ tần được sử dụng cho một nhà khai thác.
1.3. Kỹ thuật đa truy nhập
1.3.1. OFDMA cho DL
1.3.1 .1. Sơ đồ truyền dẫn OFDM
Sơ đồ của một hệ thống truyền dẫn OFDM được cho ở hình 1.1. Sơ đồ này gồm hai
phần chính: phần xử lý tín hiệu số (phần băng gốc số) và phần xử lý tín hiệu tương tự
(gồm phần băng gốc tương tự và phần vô tuyến). Tại phía phát, phần xử lý số nằm trước
bộ biến đổi số vào tương tự (DAC: Digital to Analog). Nhiệm vụ của phần này ngoài việc
thực hiện IFFT còn có thêm chức năng chèn CP (Cyclic Preamble: tiền tố chu trình).
Luồng số cần truyền được phân thành các đoạn dài N
SC
.log
2
M bit, trong đó N
SC

là số các
sóng mang con sẽ sử dụng để mang các bit thông tin và M là số trạng thái của sơ đồ điều
chế. Sau bộ biến đổi S/P các bit của khối k được chuyển thành N
SC
cụm Z
p,k
với
{p=0,1, ,N
SC
} và {k=-∞,∞: biểu thị cho thời điểm hát đoạn bit}, mỗi cụm có độ dài
m=log
2
M bit (đối với điều chế 16QAM, M=16 và m= log
2
M=4). Sau các bộ MAP (sắp
xếp ký hiệu điều chế) cụm Z
p,k
được sắp xếp lên một trong M vectơ điều chế. Để được đủ
N điểm cho bộ IFFT N-N
SC
giá trị 0 được bổ sung vào đầu vào bộ IFFT N điểm. Sau bộ
IFFT ta được N mẫu tín hiệu trong miền thời gian: x
i,k
với {i=0,1, ,N-1} và{k=-∞,∞}.
Sau đó N mẫu này được chèn thêm V mẫu CP (Cyclic Preamble: tiền tố chu trình) để
chống ISI (Inter-symbol Interference: nhiễu giữa các ký hiệu) và ICI (Inter-channel
Interference: nhiễu giữa các kênh con). Sau bộ biến đổi song song thành nối tiếp (P/S:
Parallel to Serial) N+V mẫu thời gian này đựơc chuyển đổi thành dẫy x
k
nối tiếp. Hình

1.2 trình bầy tín hiệu OFDM rời rạc (sau P/S) trong miền thời gian và miền tần số. Sau
bộ biến đổi số vào tương tự ta được tín hiệu s(t). Sau bộ điều chế IQ và biến đổi nâng tần
ta được tín hiệu vô tuyến s
RF
(t).
xii
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM
Hình 1.2.Tín hiệu OFDM rời rạc (sau PS) trong miền thời gian và miền tần số
Các ký hiệu được sử dụng cho các thông số của quá trình xử lý số nói trên như
sau :
xiii
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
√ T
FFT
: Thời gian biến đổi Fourier nhanh (thời gian hữu ích)
√ T
CP
: Thời gian CP
√ T=T
FFT
+T
CP
: Thời gian ký hiệu OFDM
√ T
s
: Thời gian lấy mẫu
√ f
s
=1/T

s
: Tần số lấy mẫu
√ ∆f=1/T
FFT
: Băng thông sóng mang con
Tại phía thu, trước tiên tín hiệu thu vô tuyến r
RF
(t) được biến đổi hạ tần và giải điều chế
IQ để được tín hiệu băng gốc tương tự y(t). Sau bộ biến đổi tương tự vào số ta đựơc tín
hiệu băng gốc số. Bộ loại chèn CP loại bỏ V mẫu CP để đựơc N mẫu đầu vào bộ biến
FFT (Fast Fourier Transform: biến đổi Fourier nhanh) kết quả được chuỗi y
k
. Bộ S/P
chuyển đổi N mẫu nối tiếp thành song song: y
i,k
với {i=0,1,…, N-1} và {k=-∞,∞}. Bộ
FFT chuyển đổi N mẫu tín hiệu từ miền thời gian vào N mẫu tín hiệu trong miền tần số:
i,k
X
%
với {i=0,1,…, N-1} và {k=-∞,∞}. N
SC
mẫu mang thông tin:
p,k
y
%
với {p=0,1, , N
SC
-
1} được các bộ DEMAP (giải sắp xếp) chuyển thành các cụm m=log

2
M bit:
p,k
Z
%
với
{p=0,1,…, N
SC
-1} và {k=-∞,∞}. Các cụm bit song song này đựơc bộ P/S chuyển thành
đoạn N
SC
log
2
M bit nối tiếp.
1.3.2. OFDMA
Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA: Orthogonal Frequency
Division Multiple Access) sử dụng sơ đồ truyền dẫn OFDM để phân chia các sóng mang
con cho các người sử dụng khác nhau. Tồn tại hai cách phân chia: (1) khoanh vùng
(Locallizzed OFDMA) và (2) phân bố (Distributed OFDMA). Hình 1.3 cho thấy cách
phân chia khoanh vùng. Trong cách phân chia này mỗi người sử dụng đựơc phân một
vùng sóng mang liên tục. Trong sơ đồ này trong khoảng thời gian một ký hiệu OFDM
toàn bộ sóng mang con khả dụng đựơc phân chia thành ba vùng, trong đó vùng thứ nhất
đựợc phân chia cho người sử dụng thứ nhất (MS1), vùng thứ hai được phân chia cho
người sử dụng thứ hai (MS2) và vùng thứ ba đựơc phân chia cho người sử dụng thứ ba
xiv
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
(MS3).
Hình 1.3. OFDMA phân chia sóng mang con theo vùng: a) đường xuống, b) đường lên
Hình 1.4. cho thấy phương pháp phân chia phân bố. Trong phương pháp này các sóng
mang dành cho một mỗi người sử dụng được phân bố trên toàn bộ băng tần tín hiệu. Các

người sử dụng đựơc phân chia theo kiểu đan xen. Toàn bộ các sóng mang con khả dụng
được chia thành các bộ ba tần số. Trong mỗi bộ ba này, sóng mang con thứ nhất được
phân cho người sử dụng thứ nhất (MS1), sóng mang con thứ hai được phân cho người sử
dụng thứ (MS2), sóng mang con thứ ba được phân cho người sử dụng thứ ba (MS3).
OFDMA phân bố có ưu điểm là cho phép phân tập tần số, nhưng do phức tạp nên hiện
này 4G LTE chỉ sử dụng OFDMA khoanh vùng cho đường xuống.
xv
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
Hình 1.4. OFDMA phân chia sóng mang con theo phân bố (đan xen)
Trong trường hợp OFDMA được sử dụng cho đường lên, tín hiệu OFDM phát đi từ các
đầu cuối di động khác nhau được ghép kênh theo tần số, điều quan trọng là các truyền dẫn
từ các đầu cuối ở các vị trí khác nhau so với trạm gốc phải đến trạm gốc một cách đồng
bộ theo thời gian. Đặc biệt là sự mất đồng bộ giữa các truyền dẫn từ các đầu cuối di động
khác nhau tại trạm gốc phải nhỏ hơn độ dài CP để đảm bảo tính trực giao giữa các sóng
mang con thu được từ các đầu cuối di động khác nhau để tránh nhiễu giữa các người sử
dụng.
1.4. DFTS-OFDM VÀ SC-FDMA TRONG 4G LTE
1.4.1. DFTS-OFDM
Nhiều phương pháp đã được đề xuất để giảm PAPR của tín hiệu OFDM. Tuy nhiên
hầu hết các phương pháp này chỉ đảm bảo giảm PAPR ở mức độ không cao. Ngoài ra các
phương pháp này đòi hỏi tính toán phức tạp và giảm hiệu năng đường truyền. DFTS-
xvi
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
OFDM ( DFT Sprread OFDM: OFDM trải phổ bằng DFT) là một dạng điều chế cải tiến
của OFDM. DFTS-OFDM có hiệu quả thông lượng và độ phức tạp tương tự như OFDM.
Ưu điểm chính của DFTS-OFDM là tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình
(PAPR: Peak to Average Power Ratio) thấp hơn OFDM. Đa truy nhập đường lên sử dụng
DFTS-OFDM được gọi là SC-FDMA. Hình 1.5. cho thấy sơ đồ khối phần băng gốc của
hệ thống DFTS-OFDM.
Hình 1.5. Sơ đồ khối băng gốc của hệ thống truyền dẫn DFTS-OFDM

Tại phía phát, so sánh với sơ đồ OFDM ta thấy sơ đồ DFTS-OFDM có thêm bộ biến
đổi Fourier rời rạc (DFT: Discrete Fourier Transform) N
SC
điểm và bộ sắp xếp các sóng
mang con. Trước hết luồng số đựơc phân thành các đoạn dài N
SC
.log
2
M bit, trong đó N
SC
là số các sóng mang con sẽ sử dụng để mang các bit thông tin và M là số trạng thái của sơ
đồ điều chế. Sau bộ biến đổi S/P các bit của khối k được chuyển thành N
SC
cụm z
p,k
với
{p=0,1, ,N
SC
} và {k=-∞,∞; k biểu thị cho thời điềm phát đoạn bit}, mỗi cụm có độ dài
m=log
2
M bit (đối với điều chế 16QAM, M=16 và m= log
2
M=4). Sau các bộ MAP (sắp
xếp ký hiệu điều chế) cụm z
p,k
được sắp xếp lên một trong M vectơ điều chế:
p,k
x
%

trong
miền thời gian với {p=0,1, ,N
SC
-1} và {k=-∞,∞}. Sau bộ DFT N
SC
mẫu miền thời gian
xvii
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
đựơc chuyển đổi vào N
SC
mẫu miền tần số:
p,k
X
%
với {p=0,1, ,N
SC
-1} và {k=-∞,∞}. Bộ
sắp xếp các sóng mang con thực hiện sắp xếp N
SC
mẫu miền tần số lên các vị trí quy định
trong tập N sóng mang con đầu vào IFFT. Có hai cách sắp xếp: săp xếp khoanh vùng
(Localized) và săp xếp phân bố. Hình 1.6 cho thấy hai cách sắp xếp này. Trong các sắp
xếp thứ nhất N
SC
mẫu miền tần số được sắp xếp lên một vùng liên tục các sóng mang con
(hình 1.6a), còn trong cách sắp xếp thứ hai các mẫu tần số đựơc sắp xếp vào một sóng
mang con trong các tập L sóng mang con (hình 1.6b).
Hình 1.6. Các sơ đồ sắp xếp sóng mang con: a) sắp xếp khoanh vùng, b) sắp xếp phân bố
Sau bộ sắp xếp các sóng mang con quá trình xử lý tín hiệu được thực hiện giống như
đối với sơ đồ OFDM đã xét ở trên: (1) Các mẫu tần số được bộ IFFT chuyển đổi từ miền

tần số vào vào các mẫu trong miền thời gian (x
i,k
) : tại IFFT, (2) chèn V mẫu CP: tại bộ
chèn CP, (3) biến đổi từ song song vào nối tiếp (x
k
): tại bộ P/S, (4) biến đổi số vào tương
tự (st)): tại bộ DAC.
Tại phía thu quá trình xử lý tín hiệu được thực ngược so với phía phát. Trước hết tín
hiệu tương tự được biến đổi thành số (y
k
): tại bộ ADC. Sau đó quá trình xử lý tín hiệu số
cho OFDM được thực hiện: (1) biến đổi từ nối tiếp vào song song: tại bộ S/P, (2) loại bỏ
V mẫu CP (y
i,k
): tại bộ loại bỏ CP (y
i,k
), (3) chuyển đổi các mẫu trong miền thời gian vào
các mẫu trong miền tần số (Y
i,k
): tại bộ FFT. Tiếp theo là quá trình xử lý cho tín hiệu
DFT: (1) giải sắp xếp các sóng mang con (
p,k
Y
%
), (2) chuyển đổi các mẫu tần số vào các
mẫu thời gian (
p,k
y
%
): tại bộ IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform: chuyển đổi Fourier

rời rạc ngược). Cuối cùng là quá trình chuyển đổi các mẫu thời gian vào luồng bit: (1) giải
xviii
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
sắp xếp các mẫu thời gian vào các cụm m=log
2
M bit (
p,k
ˆ
z
): tại bộ DEMAP, (2) chuyển
đổi tập N
SC
các cụm m bit song song vào vào chuỗi N
SC
log
2
M bit nối tiếp: tại bộ P/S.
Ưu điểm của truyền dẫn DFTS-OFDM so với OFDM là nó truyền các ký hiệu điều
chế số liệu lần lựơt vì thế giảm đáng kể PAPR. Hình 1.7 cho thấy sự khác nhau trong quá
trình truyền các ký hiệu điều chế số liệu theo thời gian giữa OFDM và DFTS-OFDM.
Trên hình này ta coi trong mỗi khối ký hiệu tại đầu vào của hai hệ thống gồm bốn ký hiệu
điều chế QPSK (N
sc
=4) (hình 1.7a), các hệ thống sử dụng 4 sóng mang con với băng
thông con bằng 15 kHz, để truyền 4 ký hiệu số liệu được điều chế này. Hình 1.7b và 1.7c
biểu thị truyền dẫn OFDM và DFTS-OFDM trong không gian hai chiều thời gian và tần
số. Hình 1.7b cho thấy hệ thống truyền dẫn OFDM truyền đồng thời 4 ký hiệu điều chế
QPSK với mỗi băng tần con cho từng ký hiệu là 15 kHz trong khoảng thời gian hiệu
dụng T
FFT

của một ký hiệu OFDM, trong khi đó hình 1.7c cho thấy hệ thống DFTS-
OFDM truyền lần lượt bốn ký hiệu QPSK trong khoảng thời gian bằng 1/N
sc
(N
sc
=4) thời
gian hiệu dụng T
FFT
của ký hiệu DFTS-OFDM với băng tần con bằng N
sc
x15 kHz
(4x15Hz= 60 kHz trong trường hợp này) cho từng ký hiệu.

xix
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
Hình 1.7. Sự khác nhau trong việc truyền các ký hiệu số liệu theo thời gian đối với OFDM và
DTFT-OFDM: a) điều chế QPSK, b) truyền dẫn OFDM, c) truyền dẫn DFTS-OFDM
1.4.2. SC-FDMA
Kỹ thuật đa truy nhập đường lên sử dụng DFTS-OFDM trong các hệ thống thông tin di
động thế hệ mới được gọi là SC-FDMA (Single Carrier – FDMA: FDMA đơn sóng
mang). Từ đơn sóng mang (SC) xuất phát từ việc DFTS-OFDM cho phép truyền dẫn lần
lượt các ký hiệu điều chế thông thường giống như trong các hệ thống điều chế đơn sóng
mang. Hình 1.8 mô tả nguyên lý SC-FDMA.
Hình 1.8. SC-FDMA trên cơ sở DFTS-OFDM: a) ấn định băng thông bằng nhau,
b) ấn định băng thông không bằng nhau
Bằng cách dịch các đầu ra của DFT đến các đầu vào thích hợp của IFFT, hệ thống có
thể phát tín hiệu vào đúng vị trí miền tần số được quy định theo lập biểu.
Giống như OFDMA, thông lượng SC-FDMA phụ thuộc vào cách sắp xếp các ký hiệu
thông tin lên các sóng mang con. Có hai cách phân lô các sóng mang con giữa các máy
đầu cuối. Trong SC-FDMA khoanh vùng (LFDMA: Localized SC-FDMA) hay còn được

gọi là DFTS-OFDM khoanh vùng (Locallized DTFS-OFDM), mỗi đầu cuối sử dụng một
tập sóng mang con liền kề để phát đi ký hiệu của mình. Vì thế băng thông truyền dẫn
LFDMA bằng một phần băng thông hệ thống. Trong SC-FDMA phân bố (DFDMA:
Distributed FDMA) hay còn gọi là DTFS-OFDM phân bố (Distributed DFTS-OFDM),
các sóng mang dành cho một đầu cuối được phân bố trên toàn bộ băng tần tín hiệu. Một
phương án của SC-FDMA phân bố được gọi là SC-FDMA đan xen (IFDMA: Interleaved
SC-FDMA), trong đó các sóng mang con được chiếm bởi một đầu cuối cách đều nhau và
các sóng mang con giữa chúng để rỗng dành cho các đầu cuối khác. Hình 1.9 cho thấy hai
cách sắp xếp nói trên, trong đó có ba đầu cuối, mỗi đầu cuối phát đi các ký hiệu trên bốn
sóng mang con trong một hệ thống có 12 sóng mang con. Trên hình 1.9a, trong cách sắp
xx
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
xếp IFDMA đầu cuối 1 sử dụng các sóng mang con 0, 3, 6 và 9 còn trên hình 1.9b trong
các sắp xếp LFDMA đầu cuối 1 sử dụng các sóng mang con 0,1,2,3.
Hình 1.9. Các phương pháp sắp xếp sóng mang con cho nhiều người sử dụng
Trong DL, sơ đồ truyền dẫn là OFDM với tiền tố vòng (CP), chủ yếu do sự đơn giản
của máy phát. OFDM đưa ra cái lợi về kiến trúc tần số nó chia dữ liệu thành các sóng
mang nhỏ. Khoảng cách giữa các hai sóng mang nhỏ được cố định là 15 kHz. Một khối
nguồn (đơn vị nhỏ nhất trong thời gian và tần số) được định nghĩa gồm 12 sóng mang con
với tần số và 14 cho thời gian. Để tạo một khối nguồn cần span là 180 kHz và 1ms trong
khía cạnh tần số và thời gian. Khung nhỏ này cũng tối ưu khoảng thời gian truyền dẫn
(TTI). Lựa chọn TTI ngắn giúp đạt được các yêu cầu thấp về trễ. Thực chất mặc dù
OFDM tồn tại tỉ số công suất đỉnh trên công suất trung bình lớn hơn nhưng nó không bị
coi là vấn đề chính trong mạng này.
Sự mềm dẻo trong băng thông kênh được cung cấp bởi 6 sự lựa chọn băng thông khác
nhau cho việc khai thác. Theo đó độ rộng băng thông bao gồm 1.25, 2.5, 10, 15, và 20
MHz. Theo chú ý ở trên thì khoảng cách giữa hai sống mang nhỏ đặt cố định là 15 kHz,
tương ứng với nó là tốc độ ký hiệu 1/T
b
=66.68µs. Để tránh ISI thì khoảng cách bảo vệ

được chèn vào giữa 2 ký hiệu liền nhau. Khoảng cách này sau đó được điền đầy bởi CP.
Điều này nghĩa là một bản sao chép số lượng các mẫu cuối cùng được chèn vào khởi đầu
của ký hiệu.
1.5. Kiến trúc mạng
Kiến trúc mạng LTE được mô tả bởi 3 yêu cầu đặc biệt: Hỗ trợ cho miền PS, trễ thấp
và giảm giá thành. Để đạt được điều trên và vượt qua sự phức tạp của các kiến trúc mạng
trước đó, LTE phải được thiết kế chứa ít node mạng hơn. Điều này là quan trọng vì số
lượng node mạng ít hơn sẽ giảm số tiến trình liên quan giao thức, giá của thử nghiệm và
số lượng giao diện. Nó cũng dễ hơn trong tối ưu các giao thức giao diện vô tuyến. Nó có
thể thực hiện được bằng cách hợp nhất một số giao thức điều khiển và sử dụng báo hiệu
ngắn hơn kết quả từ thiết lập các phiên nhanh. LTE sử dụng 2 kiến trúc node.
xxi
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
Hình 1.10. Kiến trúc hệ thống cho mạng 4G LTE/ SAE chỉ cho EUTRAN của LTE
Kiến trúc gồm bốn miền chính: (1) thiết bị người sử dụng (UE: User Equipment), (2)
mạng truy nhập vô tuyến UMTS phát triển (E- UTRAN), (3) mạng lõi gói phát triển
(EPC) và (4) miền các dịch vụ. Các miền kiến trúc mức cao có chức năng giống như các
chức năng hiện có trong các hệ thống 3 GPP. Phát triển kiến trúc mới chủ yếu tập trung
lên mạng truy nhập vô tuyến và mạng lõi: E- UTRAN và EPC. Các miền UE và dịch vụ
không đổi về mặt kiến trúc.
UE, E- UTRAN và EPC cùng nhau thể hiện lớp kết nối giao thức Internet (IP). Phần
này cũng còn được gọi là hệ thống gói phát triển (EPS: Evolved Packet System). Chức
năng chính của lớp này là cung cấp kết nối dựa trên IP. Tất cả các dịch vụ đều được cung
cấp trên đỉnh IP. Các công nghệ IP cũng là các công nghệ ngự trị trong truyền tải, tại đây
tất cả đều được thiết kể để hoạt động trên đỉnh của truyền tải IP.
Phân hệ đa phương tiện IP (IMS: IP Multitimedia Sub- System) là thí dụ rõ ràng nhất
về bộ máy dịch vụ được sử dụng trong lớp kết nối dịch vụ để cung cấp các dịch vụ trên
đỉnh kết nối IP do các lớp thấp hơn cung cấp. Thí dụ, để hỗ trợ dịch vụ thoại, IMS có thể
cung cấp thoại trên IP (VoIP) và kết nối với các mạng chuyển mạch dịch vụ kênh PSTN
và ISDN thông qua các cổng phương tiện (MGW) mà nó điều khiển.

xxii
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
Mạng
ngoài:
các dịch
vụ của
nhà khai
thác
(IMS) và
Internet
Các dịch
vụ
TE
ME
USIM
eNodeB
eNodeB
R
Cu
E-
UTRAN
LTE-
Uu
U
E
X
2
S-GW P-GW
PCRF
S5/

S8
SAE
GW
MME
HSS
S
10
S
11
S
6a
S1-
MME
R
x
S1-
U
G
x
G
xc
S
Gi
EPC
Lớp kết nối IP
Lớp kết nối các dịch vụ
Nghiên cứu phát triển trong E- UTRAN tập trung lên một nút , nút B phát triển
(eNodeB: Evolved Node B). eNodeB là điểm kết nối cho tất cả các giao thức vô tuyến. E-
UTRAN đơn giản là một lưới các eNodeB được nối với nhau qua giao diện X2.
Một trong số các thay đổi lớn của kiến trúc trong vùng mạng lõi là EPC không chứa

miền chuyển mạch kênh. Về mặt chức năng, EPC tương đương như miền chuyển mạch
gói của các mạng 3GPP hiện có. Tuy nhiên có các thay đổi đáng kể trong việc tổ chức các
chức năng và hầu hết các nút. Có thể coi rằng kiến trúc của phần này là hoàn toàn mới.
Cổng SAE GW bao gồm hai cổng: (1) cổng phục vụ (Serving Gateway) và cổng mạng
số liệu gói (P- GW) được định nghĩa để xử lý mặt phẳng người sử dụng (UP) trong EPC.
1.6. Giao diện E- UTRAN
Một trong những mục tiêu của EUTRAN là đơn giản và giảm số lượng giao diện giữa
các phần tử mạng khác nhau. Giao diện giữa các phần tử khác nhau là S1 (eNodeB-aGW)
và X2 (giữa các eNodeB) được chỉ trên hình 1.11
S1 là giao diện giữa eNB và UPE. Giao diện này có thể được chia nhỏ thành 2 phần :
• Mặt phẳng C: S1-C là giao diện giữa eNB và chức năng MME trong EPC
• Mặt phẳng U: S1-U là giao diện giữa eNB và chức năng UPE trong EPC.
Hình 1.11. Giao diện E-UTRAN
Nhìn từ S1, điểm truy nhập EUTRAN là một eNB và điểm truy nhập EPC hoặc là mặt
phẳng điều khiển node MME hoặc là mặt phẳng người sử dụng node logic cổng SAE.
Điểm truy nhập S1sẽ phụ thuộc đầy đủ vào các yêu cầu của thông số S1thích hợp. Giao
xxiii
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
diện S1 hỗ trợ rất nhiều chức năng bao gồm thiết lập nội dung khởi đầu, quản lý nội dung
UE và các chức năng di động. Chức năng thiết lập nội dung khởi đầu hỗ trợ các thiết lập
của nội dung UE khởi đầu cộng với nội dung bearer SAE, nội dung bảo mật, giới hạn
chuyển vùng, thông tin dung lượng UE trong eNB cho phép chuyển từ trạng thái rỗi
sang hoạt động (idle to active). Giao diện S1 cũng được thành lập và giải phóng nội dung
UE trong eNB và trong EPC để hỗ trợ báo hiệu người dùng. Hơn nữa, S1 cũng cung cấp
các chức năng di dộng cho chuyển giao. Điều này có thể là chuyển giao trong LTE hay
giữa các 3GPP (với một hệ thống nhiều hơn LTE).
Giao diện X2 cho phép các eNB kết nối với nhau. X2 có trạng thái của một giao diện
mở. Nó hỗ trợ tổng đài thông tin báo hiệu giữa các eNB, bằng cách chuyển tiếp các PDU
tới đích của chúng. Nhìn theo khía cạnh các điểm logic, thì X2 là giao diện điểm điểm
trong E-UTRAN. Từ đó, có thể tạo một giao diện X2 giữa hai eNBs mặc dù nếu nó không

có kết nối vật lý và trực tiếp giữa chúng .
X2 làm đơn giản hóa các kết nối giữa các eNB của các nhà cung cấp và yêu cầu một sự
tiếp tục các dịch vụ chỉ ra qua giao diện S1 cho mạng liên kết. Thêm vào đó, nó giới thiệu
các công nghệ mới trong tương lai bởi sự tách biệt rõ ràng chức năng mạng vô tuyến và
mạng truyền tải.
Với các cải thiện đáng kể trong giao diện vô tuyến và các thành phần khác, cho phép
giá thành truy nhập dữ liệu trên một megabyte thấp hơn cũng như là một số tiềm năng
quan trọng ra đời các dịch vụ mới, 3G (LTE) mang lại sự cải tiến công nghệ ổn định.
Những kết quả này được mong đợi chuyển biến lợi ích kinh tế cho vận hành và từ đó
cung cấp các ưu điểm mang tính quyết định trên công nghệ mạng không dây tương tác,
giữa cho sự cạnh trang trong hệ thống di động tế bào trong thời gian tới.
1.7. Hiệu suất phổ tần
LTE phải đảm bảo tăng đáng kể hiệu suất phổ tần và tăng tốc độ bít tại biên ô trong khi
vẫn đảm bảo duy trì các vị trí đặt trạm hiện có của UTRAN và EDGE
Trong mạng có tải, hiệu suất phổ tần kênh đường xuống của LTE phải gấp 3 đến 4 lần
R6 HSDPA tính theo bit/s/Hz/trạm. Trong đó giả thiết rằng R6 HSDPA sử dụng một
anten tại node B và một máy thu, còn LTE sử dụng 2 anten tại nút B và một anten tại UE.
Cần lưu ý rằng sự khác biệt về hiệu suất phổ tần trên đường xuống và đường lên trong
E-UTRAN là do môi trường khai thác khác nhau giữa đường xuống và đường lên. Thông
xxiv
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2
thường đường lên rất nhạy cảm với giảm cấp kênh như nhiễu đa đường …vì thế giá thành
để đảm bảo hiệu quả tách song trong đường lên cao hơn so với đường xuống.
LTE cần hỗ trợ sơ đồ ấn định băng thông khả định cỡ, chẳng hạn 5, 10, 20 và có thể cả
15 MHz. Cũng cần phải xem xét cả việc định cỡ băng thông 1.25 hay 2.5 MHz để triển
khai trong các vùng băng thông được cấp phát hẹp. Bảng 1.1 và 1.2 so sánh thông số tốc
độ và hiệu suất sử dụng băng tần giữa LTE và HSPA trên đường xuống và đường lên.
Bảng 1.1. So sánh thông số tốc độ và hiệu suất sử dụng phổ tần giữa LTE trên đường
xuống và HSDPA
HSDPA (R6) LTE Đích LTE/ Đã đạt

Tốc độ đỉnh (Mbps) 14.4 144 100/ đã đạt
Hiệu suất phổ tần
(bit/Hz/s)
0.75 1.84 3-4 lần HSDPA/ đạt
2.5
Thông lượng người
sử dụng biên ô
0.006 0.0148 2-3 lần HSDPA/ đạt
2.5
Bảng 1.2. So sánh thông số tốc độ và hiệu suất sử dụng phổ tần giữa LTE trên đường lên
và HSDPA
HSDPA (R6) LTE Đích LTE/ Đã đạt
Tốc độ đỉnh (Mbps) 5.7 57 50/ đã đạt
Hiệu suất phổ tần
(bit/Hz/s)
0.26 0.67 2-3 làn HSDPA/ đạt 2.6
Thông lượng người sử
dụng biên ô
0.006 0.015 2-3 lần HSDPA/ đạt 2.5
1.8. So sánh LTE và Wimax
Về công nghệ, LTE và Wimax có một số khác biệt nhưng cũng có nhiều điểm tương
đồng. Cả hai công nghệ đều dựa trên nền tảng IP. Cả hai đều dùng kỹ thuật MIMO để cải
thiện chất lượng truyền/ nhận tín hiệu, đường xuống từ trạm thu phát đến thiết bị đầu cuối
đều được tăng tốc bằng kỹ thuật OFDM hỗ trợ truyền tải dữ liệu đa phương tiện và video.
Theo lý thuyết, chuẩn WiMax hiệ tại (802.16e) cho tốc độ tối đa là 70Mbps, còn LTE dự
kiến có thể cho tốc độ đến 300Mbps. Tuy nhiê, khi LTE được triển khai ra thị trường có
thể Wimax cũng sẽ được cấp lên chuẩn 802.16m (còn được gọi là Wimax 2.0) có tốc độ
tương đương hoặc cao hơn.
xxv
Nguyễn Thị Hồng Doanh- D06VT2