Quản lý tài nguyên vô tuyến trong LTE

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA VIỄN THƠNG 1
-------***-------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN
TRONG LTE

Giáo viên hướng dẫn:ThS.Phạm Thị Thúy Hiền
Sinh viên thực hiện :Nguyễn Bảo Ngọc
Lớp

:D05VT1

Hà Nội, 2009


HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ
BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA VIỄN THƠNG 1

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
-------***-------

-------***-------

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Họ và tên: Nguyễn Bảo Ngọc

Lớp: D05VT1
Khoá: 2005 – 2010
Ngành học: Điện Tử - Viễn Thông
Tên đề tài:

QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN TRONG LTE
Nội dung đồ án:
Nội dung của đồ án được chia thành ba phần chính như sau:
 Tổng quan về LTE trong 3GPP
 Điều khiển tài nguyên vơ tuyến trong LTE
 Lập biểu, thích ứng đường truyền và yêu cầu phát lại lai ghép
Ngày giao đồ án:……/...../2009
Ngày nộp đồ án: ……/…../20…
Ngày …… tháng ….. năm 20….
Giáo viên hướng dẫn

ThS. Phạm Thị Thúy Hiền


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

Điểm: ........ (bằng chữ ………………..)
Ngày…… tháng ….. năm 20….
Giáo viên hướng dẫn

ThS. Phạm Thị Thúy Hiền


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………

Điểm: ........ (bằng chữ ………………..)
Ngày........tháng …… năm 20….
Giáo viên phản biện


Đồ án tốt nghiệp
Mục lục

MỤC LỤC
MỤC LỤC..........................................................................................................................i
DANH MỤC HÌNH VẼ..................................................................................................iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU............................................................................................vii
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT.............................................................................................viii
LỜI NÓI ĐẦU..................................................................................................................x
CHƯƠNG I TỔNG QUAN LTE TRONG 3GPP............................................................1
1.1 Các hệ thống vượt trên 3G......................................................................................2
1.2 Sự phát triển dài hạn (LTE)....................................................................................3
1.3 Các yêu cầu và mục tiêu cho LTE..........................................................................3
1.3.1 Các yêu cầu hiệu năng hệ thống......................................................................4
1.3.2 Chi phí triển khai và khả năng phối hợp.........................................................9
1.4 Các cơng nghệ cho LTE........................................................................................10

1.4.1 Cơng nghệ đa sóng mang...............................................................................11
1.4.2 Cơng nghệ đa ănten........................................................................................13
1.4.3 Chuyển mạch gói trong giao diện vô tuyến...................................................14
1.4.4 Các khả năng cho thiết bị người dùng...........................................................15
1.5 Kết luận.................................................................................................................16
CHƯƠNG II ĐIỀU KHIỂN TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN TRONG LTE....................18
2.1 Giới thiệu...............................................................................................................18
2.1.1 Kiến trúc LTE................................................................................................18
2.1.2 Khái niệm về tài nguyên vô tuyến trong LTE...............................................21
2.1.3 Tổng quan về các giải thuật điều khiển tài nguyên vô tuyến trong LTE......23
Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
i


Đồ án tốt nghiệp
Mục lục

2.2 Điều khiển thu nạp và các thông số QoS..............................................................24
2.3 Sự phối hợp nhiễu liên ô.......................................................................................26
2.3.1 Kỹ thuật ICIC tiên phong..............................................................................30
2.3.2 Kỹ thuật ICIC phản kháng.............................................................................31
2.4 Điều khiển công suất............................................................................................31
2.4.1 Điều khiển công suất đường lên....................................................................32
2.4.2 Điều khiển công suất đường xuống...............................................................33
2.5 Thông báo thông tin chất lượng kênh (CQI – Channel Quality Information)....34
2.5.1 Báo cáo CQI khơng theo chu kỳ....................................................................35
2.5.2 Báo cáo CQI có chu kỳ..................................................................................37
2.6 Phát và thu không liên tục (DTX/DRX)..............................................................37
2.7 Kết luận.................................................................................................................40
CHƯƠNG III LẬP BIỂU, THÍCH ỨNG ĐƯỜNG TRUYỀN VÀ YÊU CẦU PHÁT

LẠI LAI GHÉP...............................................................................................................42
3.1 Lập biểu động đường xuống và thích ứng đường truyền.....................................42
3.1.1 Lập biểu lớp 2 và khung thích ứng đường truyền.........................................42
3.1.2 Lập biểu gói miền tần số................................................................................43
3.1.3 Các thuật toán lập biểu miền thời gian và tần số kết hợp.............................46
3.1.4 Lập biểu gói với MIMO................................................................................47
3.2 Lập biểu động đường lên và thích ứng đường truyền..........................................48
3.2.1 Báo hiệu cho thích ứng đường truyền đường lên và lập biểu gói.................51
3.2.2 Thích ứng đường truyền đường lên...............................................................56
3.2.3 Lập biểu gói đường lên..................................................................................56
3.3 ARQ lai ghép........................................................................................................58
3.3.1 Các giao thức ARQ........................................................................................58
Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
ii


Đồ án tốt nghiệp
Mục lục

3.3.2 Dừng-và-chờ N-kênh.....................................................................................62
3.3.3 Sự kết hợp ARQ lai ghép...............................................................................63
3.2.4 Thông tin điều khiển lập biểu........................................................................64
3.3.5 Định thời và thích ứng ARQ lai ghép...........................................................64
3.3.6 Kỹ thuật ARQ lai ghép AA tiêu đề nhỏ........................................................68
3.3.7 ARQ lai ghép cho MIMO..............................................................................72
3.4 HARQ trong hệ thống LTE..................................................................................75
3.4.1 Số tiến trình HARQ.......................................................................................75
3.4.2 Hoán đổi từ mã MIMO..................................................................................77
3.5 Kết luận.................................................................................................................78
KẾT LUẬN.....................................................................................................................79

TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................80

Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
iii


Đồ án tốt nghiệp
Danh mục hình vẽ

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Thí dụ về chuyển đổi trạng thái trong kiến trúc E-UTRAN............................8
Hình 1.2. Trễ mặt phẳng U...............................................................................................9
Hình 1.3: Các cơng nghệ đa truy nhập LTE nhìn theo miền tần số...............................11
Hình 1.4 Các lợi ích cơ bản của đa ănten: (a) độ lợi phân tập; (b) độ lợi mạng ănten;
(c) độ lợi ghép kênh khơng gian.....................................................................................14
Hình 1.5 Lập biểu nhanh và thích ứng đường truyền.....................................................14
Hình 2.1 Kiến trúc RAN LTE trong 3GPP.....................................................................20
Hình 2.2 Hình kẻ ơ tài ngun đường lên/đường xuống................................................21
Hình 2.3 Khái quát kiến trúc giao thức mặt phẳng điều khiẻn và mặt phẳng người sử
dụng, và ánh xạ các chức năng RRM chủ yếu tới các lớp khác nhau............................23
Hình 2.4 Nhiễu liên ô trong một hệ thống tái sử dụng – 1 (trong trường hợp đường
lên)...................................................................................................................................26
Hình 2.5: Minh họa việc ấn định độ lệch tần số tới các ô trong các thuật tốn ICIC
được đề xuất....................................................................................................................28
Hình 2.6 Minh họa đơn giản về các thơng số DRX.......................................................40
Hình 3.1: Các chức năng lớp 2 cho quản lý lập biểu gói động, thích ứng đường truyền
và HARQ.........................................................................................................................43
Hình 3.2: Ngun tắc lập biểu miền tần số....................................................................44
Hình 3.3: Độ lợi dung lượng từ lập biểu gói miền tần số..............................................44
Hình 3.4: Ngun tắc lập biểu miền tần số dưới điều kiện tải từng phần.....................45

Hình 3.5: Minh họa sơ đồ khung thuật tốn lập biểu gói ba bước.................................46
Hình 3.6: Lập biểu gói miền tần số dựa trên HARQ......................................................46
Hình 3.7: Ví dụ minh họa ràng buộc đơn sóng mang đối với lập biểu gói miền tần số
trong đường lên...............................................................................................................49
Hình 3.8 Phối hợp làm việc giữa lập biểu gói, đơn vị thích ứng đường truyền và các
chức năng RRM đường lên khác....................................................................................50
Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
iv


Đồ án tốt nghiệp
Danh mục hình vẽ

Hình 3.9 Ví dụ ánh xạ từ RB sang nhóm kênh truyền tải vơ tuyến cho báo cáo trạng
thái bộ đệm......................................................................................................................54
Hình 3.10 Các loại báo cáo trạng thái bộ đệm ngắn và dài trong LTE đường lên........55
Hình 3.11: Sơ đồ của chức năng điều chế và mã hóa thích ứng nhanh.........................56
Hình 3.12 Giao thức dừng-và-chờ..................................................................................59
Hình 3.13 Giao thức quay lại N......................................................................................60
Hình 3.14 Giao thức lặp lại có lựa chọn.........................................................................61
Hình 3.15 Các cửa sổ phát và nhận trong giao thức lặp lại có chọn lựa........................61
Hình 3.16 Giao thức dừng-và-chờ (SAW) N-kênh........................................................62
Hình 3.17 Nội dung bản tin điều khiển hỗ trợ lập biểu..................................................64
Hình 3.18 Phân loại HARQ dựa trên định thời và thích ứng.........................................65
Hình 3.19 HARQ đồng bộ khơng thích ứng...................................................................65
Hình 3.20 HARQ đồng bộ thích ứng..............................................................................66
Hình 3.21 HARQ khơng đồng bộ khơng thích ứng.......................................................67
Hình 3.22 HARQ thích ứng khơng đồng bộ...................................................................67
Hình 3.23 Kỹ thuật HARQ thích ứng khơng đồng bộ tiêu đề nhỏ................................69
Hình 3.24 Chế độ ARQ lai ghép đồng bộ khơng thích ứng của kỹ thuật HARQ thích

ứng khơng đồng bộ tiêu đề nhỏ......................................................................................70
Hình 3.25 So sánh tiêu đề điều khiển cho các kỹ thuật HARQ khác nhau...................72
Hình 3.26 Từ mã theo ánh xạ lớp...................................................................................73
Hình 3.27 Để trống lớp với kỹ thuật HARQ đồng bộ khơng thích ứng........................73
Hình 3.28 Minh họa các giới hạn của HARQ đồng bộ khơng thích ứng khi thay đổi
hạng MIMO.....................................................................................................................74
Hình 3.29 Minh họa vấn đề nhiễu liên tục với HARQ đồng bộ khơng thích ứng.........75
Hình 3.30 Thời gian quay vịng (RTT) HARQ dừng-và-chờ........................................76
Hình 3.31 Minh họa một tiến trình HARQ trong hệ thống LTE...................................77
Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
v


Đồ án tốt nghiệp
Danh mục hình vẽ

Hình 3.32 Hốn đổi từ mã MIMO ở các phát lại HARQ...............................................77

Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
vi


Đồ án tốt nghiệp
Thuật ngữ viết tắt

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Tổng kết các mục tiêu yêu cầu chính cho LTE................................................4
Bảng 1.2 Các loại UE LTE.............................................................................................16
Bảng 2.1 Các đặc tính QCI cho đặc trưng QoS kênh truyền tải EPS............................25
Bảng 2.2 Các loại hồi tiếp CQI không theo chu kỳ trên PUSCH đối với mỗi chế độ

phát PDSCH....................................................................................................................35
Bảng 2.3 Kích thước băng phụ (k) theo băng thông hệ thống đối với các báo cáo CQI
khơng theo chu kỳ cấu hình eNodeB..............................................................................36
Bảng 2.4 Kích thước băng phụ k và số các băng phụ được ưa thích hơn (M) theo băng
thơng hệ thống đường xuống cho các báo cáo CQI không chu kỳ đối với hồi tiếp băng
phụ UE lựa chọn..............................................................................................................37
Bảng 2.5 Báo cáo CQI có chu kỳ với các băng phụ UE lựa chọn: kích thước băng phụ
(k) và các phần băng thông (J) theo băng thông hệ thống đường xuống.......................37
Bảng 2.6 Các thơng số có liên quan DRX và các ví dụ về cách dùng/thiết lập của
chúng...............................................................................................................................38
Bảng 3.1 Điều chế, chỉ số TBS và phiên bản dư cho đường lên...................................58

Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
vii


Đồ án tốt nghiệp
Thuật ngữ viết tắt

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
3GPP

Third Generation Partnership Project

Dự án hợp tác thế hệ ba

ACK

Acknowledgement

Xác nhận

AMC

Adaptive Modulation and Coding

Điều chế và mã hóa thích ứng

ATB

Adaptive Transmission Bandwidth

Băng thơng phát thích ứng

BS

Base Station

Trạm gốc

CBR

Constant Bit Rate

Tốc độ bit khơng đổi

CP

Cyclic Prefix

Tiền tố chu trình

CQI

Channel Quality Information

Thơng tin chất lượng kênh

CRC

Cyclic Redundancy Check

Kiểm tra dư chu trình

CSI

Channel State Information

Thông tin trạng thái kênh

DL

Downlink

Đường xuống

DTX/DRX

Phát/Thu không liên tục

eNodeB

Discontinuos Transmission/
Discontinuos Reception
E-UTRAN node B

FD

Frequency Domain

Miền tần số

FEC

Forward Error Correction

Hiệu chỉnh lỗi trước

GBR

Guaranteed Bit Rate

Tốc độ bit được đảm bảo

GSM

HSPA

Global System for Mobile
Hệ thống thơng tin di động

Communications
tồn cầu
Hybrid Adaptive Repeat and Request Yêu cầu phát lại thích ứng lai
ghép
High Speed Packet Access
Truy nhập gói tốc độ cao

ICIC

InterCell Interference Coordination

Phối hợp nhiễu liên cell

IoT

Interference over Thermal

Nhiễu trên tạp âm nhiệt

LTE

Long Term Evolution

Phát triển dài hạn

MAC

Medium Access Control

MCS

Modulation and Coding Scheme

Điều khiển truy nhập mơi
trường
Kỹ thuật điều chế và mã hóa

MIMO

Multiple Input Multiple Output

Nhiều đầu vào, nhiều đầu ra

MU

Multiuser

Đa người dùng

NACK

Negative Acknowledgement

Xác nhận âm

NDI

New Data Indicator

Trường chỉ thị dữ liệu mới

HARQ

Node B của E-UTRAN

Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
viii


Đồ án tốt nghiệp
Thuật ngữ viết tắt

OFDM

OLLA

Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
Orthogonal Frequency Division
Multiple Access
Outer Loop Link Adaptation

PAPR

Peak to Average Power Ratio

PC

Power Control

Ghép kênh phân chia theo tần
số trực giao
Đa truy nhập phân chia theo
tần số trực giao
Thích ứng đường truyền vịng
ngồi
Tỷ số cơng suất đỉnh trên
trung bình
Điều khiển cơng suất

PHICH

Physical HARQ Indicator Channel

Kênh chỉ thị HARQ vật lý

PHY

Physical Layer

Lớp vật lý

PRB

Physical Resource Block

Khối tài nguyên vật lý

PS

Packet Scheduler

Bộ lập biểu gói

PUCCH

Physical Uplink Control Channel

PUSCH

Physical Uplink Shared Channel

Kênh điều khiển đường lên
vật lý
Kênh chia sẻ đường lên vật lý

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

RAN

Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến

RAN

Radio Access Network

Mạng truy nhập vơ tuyến

RB

Resource Block

Khối tài ngun

RBG

Radio Bearer Group

RLC

Radio Link Control

Nhóm kênh truyền tải vô
tuyến
Điều khiển liên kết vô tuyến

RRM

Radio Resource Management

Quản lý tài nguyên vô tuyến

RTT

Round Trip Time

Thời gian quay vịng

SINR
SRS

Signal to Interference and Noise
Ratio
Sounding Reference Signal

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu và
tạp âm
Tín hiệu tham chiếu thăm dị

TD

Time Domain

Miền thời gian

TTI

Transmission Time Interval

Khoảng thời gian truyền dẫn

UE

User Equipment

Thiết bị người dùng

UL

Uplink

Đường lên

WCDMA

Wideband Code Division Multiple
Access

Đa truy nhập phân chia theo
mã băng rộng

OFDMA

Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
ix


Đồ án tốt nghiệp
Chương I Tổng quan LTE trong 3GPP

LỜI NĨI ĐẦU
Trong tiến trình phát triển của xã hội lồi người, sự ra đời của thông tin di động là
một bước ngoặt lớn và thông tin di động đã nhanh chóng trở thành một ngành cơng
nghiệp viễn thơng phát triển, là lĩnh vực tiên phong, điều kiện kiên quyết cũng như cơ

hội để mỗi quốc gia, mỗi dân tộc thu hẹp khoảng cách phát triển, tránh nguy cơ lạc
hậu, tăng cường năng lực cạnh tranh. Cho đến nay, thông tin di động đã trải qua
nhiều thế hệ. Thế hệ thứ nhất là thế hệ thông tin di động tương tự sử dụng công nghệ
đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA). Thông tin di động thế hệ hai sử dụng kỹ
thuật số với các công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) và theo mã
(CDMA). Ngày nay, công nghệ thông tin di động 3G đã được đưa vào thương mại
hóa, nhưng nhu cầu về chất lượng dịch vụ cũng như tốc độ dữ liệu vẫn ngày càng
tăng. Do đó, sự phát triển sau 3G đang được các tổ chức đặc biệt là 3GPP nghiên cứu
triển khai. Tiểu biểu cho công nghệ thông tin di động sau 3G là Sự phát triển dài hạn
(LTE) của 3GPP.
Chuẩn 3GPP LTE phát hành 8 xác định chức năng cơ bản của một giao diện vô
tuyến mới cung cấp hiệu năng lớn mang lại tốc độ dữ liệu cao cho người sử dụng cùng
với độ trễ thấp chủ yếu dựa trên MIMO, OFDMA (Đa truy nhập phân chia theo tần số
trực giao)và một sự phát triển kiến trúc hệ thống (SAE) tối ưu. Đồng thời, trong một
tương lai gần, sẽ ngày càng có nhiều người sử dụng yêu cầu truy nhập dữ liệu băng
rộng di động ở khắp mọi nơi – ví dụ, để sử dụng e-mail, truy nhập Internet, các ứng
dụng đặc trưng, tải file về thiết bị di động … LTE – thế hệ kế tiếp của mạng vô tuyến
di động 3G sẽ làm hài lòng khách hàng hơn bao giờ hết. Nhu cầu về vùng phủ vô
tuyến sẽ là mục tiêu chính trong giai đầu ra mắt, trong khi đó dung lượng cao trên
tồn bộ ơ vơ tuyến sẽ là mục tiêu dài hạn. Hiệu quả phổ cao đóng vai trị quan trọng
trong việc hỗ trợ nhu cầu tốc độ lưu lượng dữ liệu cao trong khi phổ sẵn sàng hiện tại
vẫn là một tài nguyên khan hiếm và bị giới hạn tại mỗi vùng địa lý.
Việc quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM) luôn là vấn đề thiết yếu trong tất cả các
mạng vô tuyến, LTE cũng không phải trường hợp ngoại lệ. RRM đảm bảo cho việc
thực hiện các mục tiêu đã đề ra của LTE. Quản lý tài ngun vơ tuyến có chức năng
cung cấp vùng phủ tối ưu, đảm bảo dung lượng quy hoạch cực đại, đảm bảo chất
lượng dịch vụ yêu cầu và đảm bảo sử dụng hiệu quả các tài nguyên vật lý và truyền
tải. Chính vì vậy mà em đã chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp này là: “Quản lý tài
nguyên vô tuyến trong LTE”.
Đồ án được chia làm ba chương với các nội dung khái quát như sau:

Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
x


Đồ án tốt nghiệp
Chương I Tổng quan LTE trong 3GPP

Chương I: Tổng quan LTE trong 3GPP
Chương I của đồ án sẽ giới thiệu một cách khái quát về sự phát triển của hệ thống
thông tin di động, sự phát triển từ các mạng 3G lên các mạng vượt trên 3G trong đó
có LTE. Đồng thời chương I cũng đưa ra các mục tiêu của LTE và các công nghệ chủ
yếu được sử dụng để đạt được các yêu cầu, mục tiêu đặt ra trong LTE.
Chương II: Quản lý tài nguyên vô tuyến trong LTE
Chương II khái quát khái niệm quản lý tài ngun vơ tuyến trong LTE, sau đó thảo
luận các chức năng RRM trong đó các chức năng này có thể phân chia theo ba lớp.
Các chức năng RRM chủ yếu gồm có điều khiển cơng suấ, thơng báo thơng tin chất
lượng kênh, lập biểu, thích ứng đường truyền, yêu cầu phát lại lai ghép (HARQ), quản
lý QoS và một vài chức năng khác.
Chương III: Lập biểu, thích ứng đường truyền và yêu cầu phát lại lai ghép
Chương này tập trung vào các chức năng quản lý RRM lớp hai gồm có lập biểu,
thích ứng đường truyền và u cầu phát lại lai ghép trong LTE.
Do thời gian và kiến thức có hạn, nên nội dung đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu
sót. Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cơ và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo ThS. Phạm Thị Thúy Hiền đã tạo điều kiện và
tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Em cũng xin cảm ơn đến các thầy cô
trong bộ môn vô tuyến và khoa Viễn thông I đã cung cấp cho em những kiến thức quý
báu là nền tảng cho em làm đồ án này. Và cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc
đến gia đình và bạn bè - những người đã luôn giúp đỡ, cổ vũ động viên tôi về mọi mặt
trong thời gian vừa qua.
Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Bảo Ngọc

Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
xi


Đồ án tốt nghiệp
Chương I Tổng quan LTE trong 3GPP

CHƯƠNG I TỔNG QUAN LTE TRONG 3GPP

Ngành công nghiệp viễn thông không dây tế bào đã chứng kiến sự lớn mạnh vượt
bậc trong một thập kỷ qua với trên bốn tỷ th bao vơ tuyến trên tồn thế giới. Các hệ
thống tế bào tương tự thế hệ đầu tiên (1G) đã hỗ cung cấp truyền thơng thoại với
chuyển vùng (roaming) có giới hạn. Các hệ thống số thế hệ hai (2G) đã hứa hẹn cung
cấp dung lượng cao hơn và chất lượng tiếng nói tốt hơn thế hệ tương tự đã làm được.
Hơn nữa, việc chuyển vùng trở lên phổ biến hơn nhờ vào việc có ít chuẩn hơn và các
vị trí phổ tần chung qua các quốc gia đặc biệt ở châu Âu. Hai hệ thống tế bào thế hệ
thứ hai (2G) được triển khai rộng rãi là GSM (Hệ thống tồn cầu cho thơng tin di
động) và CDMA (Đa truy nhập phân chia theo mã). Cũng như các hệ thống tương tự
1G, các hệ thống 2G được thiết kế chủ yếu cho thông tin thoại. Trong các phát hành
sau của các chuẩn này, các khả năng hỗ trợ truyền dẫn dữ liệu được đưa ra. Tuy nhiên,
các tốc độ dữ liệu nói chung thấp hơn so với tốc độ mà các kết nối dial-up cung cấp.
Sự khởi xướng của ITU-R trong IMT2000 (viễn thông di động quốc tế 2000) đã mở
đường cho sự phát triển 3G. Một lọat các yêu cầu như tốc độ dữ liệu đỉnh 2Mbps và hỗ
trợ tính di động trên các phương tiện giao thơng được xuất bản dưới chuẩn IMT2000.
Cả hai bên GSM và CDMA đều đã thành lập các dự án hợp tác 3G của riêng họ (tương
ứng là 3GPP và 3GPP2) để phát triển các chuẩn phù hợp với IMT-2000 dựa trên công
nghệ CDMA. Chuẩn 3G trong 3GPP được gọi là CDMA băng rộng (WCDMA) vì nó

sử dụng băng tần lớn hơn 5MHz trong khi băng thông được sử dụng cho hệ thống
cdma2000 của 3GPP2 chỉ là 1,25MHz. 3GPP2 cũng phát triển một phiên bản 5MHz
cung cấp 3 sóng mang con 1,25MHz được gọi là cdma2000-3x. Để phân biệt với
chuẩn cdma2000-3x 5MHz, hệ thống 1,25MHz được gọi là cdma2000-1x hay đơn
giản 3G-1x.
Phát hành đầu tiên của các chuẩn 3G đã khơng hồn thành được hứa hẹn của nó về
truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao vì các tốc độ dữ liệu được hỗ trợ trong thực tế thấp hơn
nhiều tốc độ được khẳng định trong các chuẩn. Một nỗ lực đáng kể sau đó đã được
thực hiện để nâng cao các hệ thống 3G trong việc cung cấp dữ liệu hiệu quả. Ban đầu
3GPP2 đưa ra hệ thống HRPD (dữ liệu gói tốc độ cao) đã sử dụng nhiều kỹ thuật nâng
cao để tối ưu cho lưu lượng dữ liệu như lập biểu độ nhạy kênh, thích ứng liên kết
nhanh và ARQ lai, v.v… Hệ thống HRPD yêu cầu một sóng mang tách biệt 1,25MHz
và hỗ trợ dịch vụ không thoại. Đây là lý do mà HRPD ban đầu đã được gọi là hệ thống
Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
1


Đồ án tốt nghiệp
Chương I Tổng quan LTE trong 3GPP

cdma2000-1xEVDO (chỉ phát triển dữ liệu). 3GPP đi theo một con đường tương tự và
đưa ra HSPA (truy nhập gói tốc độ cao) là sự nâng cao đối với hệ thống WCDMA.
Chuẩn HSPA sử dụng lại nhiều kỹ thuật tối ưu hóa dữ liệu trong hệ thống HRPD. Tuy
nhiên sự khác biệt so với HRPD đó là cả dữ liệu và thoại đều có thể được mang trên
cùng sóng mang 5MHz trong HSPA. Lưu lượng thoại và dữ liệu được ghép kênh theo
mã trên đường xuống. Song song với HRPD, 3GPP2 cũng phát triển một chuẩn dữ liệu
thoại chung được gọi là cdma2000-1xEVDV(phát triển dữ liệu thoại). Giống HSPA,
hệ thống cdma2000-1xEVDV hỗ trợ cả thoại và dữ liệu trên cùng một sóng mang
nhưng nó đã khơng bao giờ được thương mại hóa. Trong lần phát hành sau của HRPD,
các khả năng VoIP (Thoại trên nền IP) đã được đưa ra để cung cấp cả hai dịch vụ thoại

và dữ liệu trên cùng sóng mang. Hai chuẩn 3G tên HSPA và HRPD cuối cùng đã có
thể hồn thành được hứa hẹn về 3G và đã được triển khai rộng rãi ở các thị trường
mạng tế bào chính để cung câp truy nhập dữ liệu vô tuyến.

1.1

Các hệ thống vượt trên 3G

Trong thời gian các hệ thống HSPA và HRPD đang được phát triển và triển khai,
IEEE 802 LMSC (Ủy ban tiêu chuẩn LAN/MAN) đã đưa ra chuẩn IEEE802.16e cho
truy nhập không dây băng rộng di động. Chuẩn này đã được giới thiệu như một sự
nâng cao của tiêu chuẩn 802.16 trước đó cho truy nhập không dây băng rộng cố định.
Chuẩn 802.16e triển khai một cơng nghệ truy nhập khác có tên OFDMA (đa truy nhập
phân chia theo tần số trực giao) và khẳng định cho các tốc độ dữ liệu và hiệu quả phổ
tốt hơn so với HSPA và HRPD. Mặc dù họ các chuẩn IEEE 802.16 chính thức được
gọi là WirelessMAN (mạng MAN khơng dây) trong IEEE nhưng nó lại được gán cho
cái tên là WiMAX (khả năng tương tác tồn cầu với truy nhập vi ba) bởi một nhóm có
tên là Diễn đàn WiMAX. Nhiệm vụ của Diễn đàn WiMAX là xúc tiến và chứng nhận
tính tương thích và khả năng phối hợp của các sản phẩm truy nhập khơng dây băng
rộng. Hệ thống WiMAX hỗ trợ tính di động như trong chuẩn IEEE 802.16e được gọi
là WiMAX Di động (Mobile WiMAX). Thêm vào các ưu điểm của công nghệ vô
tuyến, Mobile Di động cũng triển khai một kiến trúc mạng đơn giản hơn dựa trên các
giao thức IP.
Việc đưa ra WiMAX Di động đã đưa cả 3GPP và 3GPP2 phát triển chính phiên
bản của các hệ thống 3G+ của họ dựa trên công nghệ OFDMA và kiến trúc mạng
tương tự như trong WiMAX Di động. Các hệ thống vượt qua 3G trong 3GPP được gọi
là Truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu phát triển (UTRA phát triển) và cũng được gọi
rộng rãi là LTE (Sự phát triển dài hạn) trong khi phiên bản của 3GPP2 được gọi là
UMB (băng rộng siêu di động) như được mô tả trong hình 1.1. Lưu ý rằng cả ba hệ
thống 3G+ là Mobile WiMAX, LTE và UMB đều phù hợp các yêu cầu IMT-2000 và

do đó chúng cũng là thành phần của họ các chuẩn IMT-2000.
Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
2


Đồ án tốt nghiệp
Chương I Tổng quan LTE trong 3GPP

1.2 Sự phát triển dài hạn (LTE)
Mục tiêu của LTE là cung cấp tốc độ dữ liệu cao, độ trễ thấp và cơng nghệ truy
nhập vơ tuyến tối ưu gói hỗ trợ các triển khai băng thông mềm dẻo. Song song đó,
kiến trúc mạng mới được thiết kế với mục tiêu để hỗ trợ lưu lượng chuyển mạch gói
với tính di động không bị gián đoạn, chất lượng dịch vụ tốt và độ trễ tối thiểu.
Các thuộc tính liên quan đến giao diện vô tuyến của hệ thống LTE được tổng kết
trong bảng 1.1. Hệ thống hỗ trợ các băng thông linh hoạt nhờ các kỹ thuật truy nhập
OFDMA và SC-FDMA. Thêm vào với FDD (ghép kênh theo tần số) và TDD (ghép
kênh theo thời gian), FDD bán song công được cho phép để hỗ trợ các UE chi phí
thấp. Khơng giống FDD, trong hoạt động FDD bán song công, một UE được yêu cầu
không được phát và nhận đồng thời. Điều này tránh sự cần thiết một bộ ghép kênh đắt
tiền trong UE. Hệ thống được tối ưu hóa chủ yếu cho các tốc độ thấp lên đến 15km/h.
Tuy nhiên, các đặc tính kỹ thuật hệ thống cho phép hỗ trợ tính di động vượt qua
350km/h với một mức suy giảm nào đó về hiệu năng. Truy nhập đường lên dựa trên đa
truy nhập phân chia theo tần số đơn sóng mang (SC-FDMA), kỹ thuật này hứa hẹn
tăng vùng phủ đường lên nhờ tỷ số công suất đỉnh trên trung bình thấp (PAPR) so với
OFDMA.
Hệ thống hỗ trợ các tốc độ dữ liệu đỉnh đường xuống khoảng 326Mb/s với 4 × 4
MIMO (nhiều đầu vào nhiều đầu ra) trong băng thơng 20MHz. Vì MIMO đường lên
khơng được triển khai trong xuất bản đầu tiên của chuẩn LTE, các tốc độ dữ liệu đỉnh
đường lên bị giới hạn là 86Mb/s trong băng thông 20MHz. Thêm vào các cải thiện tốc
độ dữ liệu đỉnh, hệ thống LTE cung cấp hiệu quả phổ cao hơn gấp hai đến bốn lần so

với hệ thống HSPA xuất bản 6. Các cải thiện tương tự cũng quan sát được trong thông
lượng ở biên ô trong khi duy trì các vị trí trong cùng một vùng như triển khai trong
HSPA. Về mặt trễ, mạng và giao diện vô tuyến LTE cung cấp các khả năng cho độ trễ
nhỏ hơn 10ms cho truyền dẫn một gói từ mạng đến UE.

1.3 Các yêu cầu và mục tiêu cho LTE
Việc thảo luận về các yêu cầu chính cho hệ thống LTE mới dẫn đến tạo nên một
hạng mục nghiên cứu chính thức trong 3GPP với mục tiêu cụ thể là phát triển công
nghệ truy nhập vô tuyến 3GPP để đảm bảo tính cạnh tranh trong khung thời gian 10
năm. Dưới sự bảo trợ của hạng mục nghiên cứu này, các yêu cầu cho LTE được chọn
lọc và đúc kết, cuối cùng được hoàn thành vào tháng 6 năm 2005.
Các yêu cầu này như sau:
•
Giảm trễ, cả trong thiết lập kết nối và trễ truyền dẫn;
•
Tăng tốc độ dữ liệu người sử dụng;
•
Tăng tốc độ bit biên ơ, cho tính thống nhất của việc cung cấp dịch vụ;
Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
3


Đồ án tốt nghiệp
Chương I Tổng quan LTE trong 3GPP

•
•
•
•
•

Giảm chi phí trên bit, tức là cải thiện hiệu quả phổ tần;
Sử dụng phổ linh hoạt hơn, cả trong những băng tần đã tồn tại và mới;
Đơn giản hóa kiến trúc mạng;
Tính di động liền mạch, ngay cả giữa các công nghệ truy nhập vô tuyến
khác nhau;
Công suất tiêu thụ hợp lý cho thiết bị đầu cuối.

Lưu ý rằng các yêu cầu khai thác mạng cho các hệ thống di động thế hệ sau đã
được đề ra bởi liên minh các mạng di động thế hệ sau (NGMN) của các nhà khai thác
mạng, như một sự tham khảo thêm vào cho sự phát triển và thẩm định thiết kế LTE.
Các yêu cầu này cũng sẽ dẫn đến sự phát triển của giai đoạn tiếp theo của LTE – LTE
nâng cao.
1.3.1 Các yêu cầu hiệu năng hệ thống
Việc cải thiện hiệu năng hệ thống so với các hệ thống đang tồn tại là một trong
những yêu cầu chính từ các nhà khai thác mạng, để đảm bảo tính cạnh tranh của LTE
và do đó để tăng thị hiếu thị trường. Trong phần này chúng ta sẽ nêu bật lên các tham
số hiệu năng chính được dùng để xác định các yêu cầu LTE và thẩm định hiệu năng
của nó.
Bảng 1.1 tổng kết các u cầu hiệu năng chính theo đó phát hành đầu tiên của LTE
được thiết kế. Nhiều con số được cho liên quan đến hiệu năng của hầu hết các phiên
bản nâng cao sẵn có của UMTS, tại thời điểm định nghĩa các u cầu LTE thì đó là
HSDPA/HSUPA phát hành 6 – ở đây được gọi là vạch ranh giới tham khảo. Có thể
nhận thấy rằng các yêu cầu mục tiêu cho LTE đã thể hiện một bước nhảy đáng kể so
với trải nghiệm người dùng và dung lượng được cung cấp bởi các hệ thống thông tin di
động 3G đang được triển khai tại thời điểm mà LTE đang được phát triển.
Bảng 1.1 Tổng kết các mục tiêu yêu cầu chính cho LTE.

Tốc độ truyền đỉnh

Yêu cầu tuyệt
đối
> 100 Mb/s

Hiệu suất phổ tần đỉnh
Hiệu suất phổ trung
bình trên ô

> 5 bit/s/Hz
>1,6 – 2,1
bit/s/Hz/ô

Hiệu suất phổ tại biên ô >0,04 – 0,06
bit/s/Hz/người
Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1

So sánh với
phát hành 6
7 × 14,4
Mb/s
3 bit/s/Hz
3 – 4 × 0,53
bit/s/Hz/ơ

2-3 × 0,02
bit/s/Hz

Chú giải
LTE trong FDD 20MHz,
ghép kênh theo khơng gian

2 × 2. Tham khảo: HSDPA
LTE: Ghép kênh khơng
gian 2 × 2, Máy thu kết
hợp loại bỏ nhiễu (IRC).
Tham khảo: HSDPA, máy
thu Rake, 2 ănten thu
Như trên, giả thiết 10
người dùng trên ô
4


Đồ án tốt nghiệp

Đường xuống

Chương I Tổng quan LTE trong 3GPP

dùng

Hiệu suất phổ quảng bá > 1 bit/s/Hz

Không áp
dụng

Tốc độ truyền đỉnh
Hiệu suất phổ tần đỉnh
Hiệu suất phổ trung
bình trên ô

5 × 11 Mb/s

2 bit/s/Hz
2 – 3 × 0,33
bit/s/Hz/ô

> 50 Mb/s
> 2,5 bit/s/Hz
>0,66 – 1,0
bit/s/Hz/ô

Hệ thống

Hiệu suất phổ tại biên ô >0,02 – 0,03
bit/s/Hz/người
dùng

2 – 3 × 0,01
bit/s/Hz/
người dùng

Trễ mặt phẳng người
sử dụng (trễ vô tuyến
hai chiều)
Độ trễ thiết lập kết nối

Sóng mang dành riêng cho
chế độ quảng bá

LTE: phát đơn ănten, Máy
thu IRC.
Tham khảo: HSUPA, máy

thu Rake, 2 ănten thu
Như trên, giả thiết 10
người dùng trên ô

1/5

Băng thông hoạt động
Khả năng VoIP

1.3.1.1

< 10ms

< 100ms

Trạng thái rỗi → trạng thái
tích cực
1,4 – 20 MHz 5 MHz
(các yêu cầu ban đầu bắt
đầu từ 1,25 MHz)
Mục tiêu được ưa chuộng trong NGMN là >60
phiên/MHz/ô

Tốc độ số liệu đỉnh và hiệu suất phổ đỉnh

LTE sẽ hỗ trợ tốc độ đỉnh tức thời tăng đáng kể. Tốc độ này được định cỡ tuỳ theo
kích thước của phổ được ấn định.
LTE sẽ đảm bảo tốc độ số liệu đỉnh tức thời đường xuống lên đến 100 Mbps và tốc
độ đỉnh đường lên 50 Mbps khi băng thông được cấp phát cực đại là 20 Mhz tương
ứng với các hiệu suất phổ cực đại tương ứng là 5 bit/s/Hz và 2,5 bit/s/Hz. Băng thông

LTE được cấp phát linh hoạt từ 1.4 Mhz lên đến 20 Mhz (Gấp bốn lần băng thông 3GUMTS).
Lưu ý rằng tốc độ đỉnh có thể phụ thuộc vào số lượng anten phát và anten thu tại
UE. Các mục tiêu về tốc độ số liệu đỉnh nói trên được đặc tả trong UE tham chuẩn
gồm: (1) khả năng đường xuống với hai anten tại UE,(2) khả năng đường lên với một
Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
5


Đồ án tốt nghiệp
Chương I Tổng quan LTE trong 3GPP

anten tại UE. Trong trường hợp phổ được dùng chung cho cả đường lên và đường
xuống, LTE không phải hỗ trợ tốc độ số liệu đỉnh đường xuống và đường lên nói trên
đồng thời.
1.3.1.2

Hiệu suất phổ trung bình trên ơ và thông lượng ô

Hiệu năng tại mức ô là một tiêu chuẩn quan trọng, vì nó liên quan trực tiếp đến số
các địa điểm ô mà các nhà khai thác mạng u cầu, và do đó liên quan đến chi phí thiết
yếu trong việc triển khai hệ thống. Với LTE, nó được chọn để ấn định hiệu năng mức
ô với các mơ hình lưu lượng hàng đợi đầy (tức là giả thiết rằng không bao giờ thiếu dữ
liệu để truyền nếu một người dùng có cơ hội truyền) và một tải hệ thống tương đối
cao, thường là 10 người trên một ô.
Thông lượng đường xuống trong LTE sẽ gấp ba đến bốn lần thơng lượng đường
xuống trong R6 HSDPA tính trung bình trên một Mhz. Cần lưu ý rằng thơng lượng
HSDPA trong R6 được xét cho trường hợp một anten tại nút B với tính năng tăng
cường và một máy thu trong UE; trong khi đó LTE sử dụng cực đại hai anten tại nút B
và hai anten tại UE. Ngoài ra cũng cần lưu ý rằng khi băng thông cấp phát tăng , thông
lượng cũng phải tăng.

Mặt khác thông lượng đường lên trong LTE cũng gấp hai đến ba lần thơng lượng
đường lên trong R6 HSUPA tính trung bình trên một Mhz. Trong đó giả thiết rằng R6
HSUPA sử dụng một anten phát tại UE và hai anten thu tại nút B; còn đường lên trong
LTE sử dụng cực đại hai anten phát tại UE và hai anten thu tại nút B.
1.3.1.3

Dung lượng thoại

Không giống lưu lượng hàng đợi đầy (như khi tải file xuống) mà đặc trưng là khả
năng chịu độ trễ và không yêu cầu một tốc độ bit đảm bảo, lưu lượng thời gian thực
như VoIP có các hạn chế chặt về độ trễ. Việc thiết lập các yêu cầu khả năng hệ thống
cho các dịch vụ như vậy là rất quan trọng, một thử thách đặc biệt trong các hệ thống
hồn tồn dựa trên gói giống như LTE dựa trên lập biểu thích ứng.
Yêu cầu khả năng hệ thống được định nghĩa là số người dùng VoIP hài lịng, cho
sẵn một mơ hình lưu lượng cụ thể và các hạn chế độ trễ. Ở đây, một người dùng VoIP
được coi là khơng hài lịng nếu nhiều hơn 2% các gói VoIP khơng đến thành cơng tại
phía thu vơ tuyến trong vịng 50 ms và do đó bị loại bỏ. Điều này giả thiết rằng toàn bộ
trễ từ đầu đến cuối (từ đầu cuối di động đến đầu cuối di động) dưới 200 ms. Dung
lượng hệ thống cho VoIP do đó có thể được định nghĩa là số người dùng hiện tại trên ô
khi nhiều hơn 95% người sử dụng hài lịng.
Nhóm NGMN của các nhà khai thác mạng đã diễn tả một sự ưu tiên hơn cho khả
năng hỗ trợ 60 phiên VoIP hài lòng trên một MHz, tăng 2 đến 4 lần so với những gì có
thể đạt đựơc trong trường hợp phát hành 6.
Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
6


Đồ án tốt nghiệp
Chương I Tổng quan LTE trong 3GPP

1.3.1.4

Tính di động và vùng phủ ô

Hiệu năng LTE cần được tối ưu hoá cho người sử dụng di động tại các tốc độ thấp
từ 0 đến 15km/h. Các người di động tại các tốc độ cao từ 15 đến 120 km/h cần được
đảm bảo hiệu năng cao thoả mãn. Cũng cần hỗ trợ di động tại các tốc độ từ 120 km/h
đến 350 km/h (thậm chí đến 500 km/h phụ thuộc vào băng tần được cấp phát). Việc
đảm bảo tốc độ 350kmh cần thiết để duy trì chất lượng dịch vụ chấp nhận được cho
các người sử dụng cần được cung cấp dịch vụ trong các hệ thống xe lửa tốc độ cao.
Trong trường hợp này cần sử dụng các giải pháp và mơ hình kênh đặc biệt. Khi thiết
lập các thơng số lớp vật lý, LTE cần có khả năng duy trì kết nối tại tốc độ lên tới 350
km/h thậm chí lên đến 500km/h phụ thuộc băng tần được cấp phát.
LTE cũng cần hỗ trợ các kĩ thuật cũng như các cơ chế để tối ưu hoá trễ và mất gói
khi chuyển giao trong hệ thống. Các dịch vụ thời gian thực như tiếng được hỗ trợ trong
miền chuyển mạch kênh trước đây phải được E-UTRAN hỗ trợ trong miền chuyển
mạch gói với chất lượng tối thiểu phải bằng với chất lượng được hỗ trợ bởi UTRAN
(chẳng hạn tốc độ bit đảm bảo) trên toàn bộ dải tốc độ. Ảnh hưởng của chuyển giao
trong hệ thống lên chất lượng (thời gian ngắt) phải nhỏ hơn hay bằng chất lượng được
cung cấp trong miền chuyển mạch kênh của GERAN.
LTE phải hỗ trợ linh hoạt các kịch bản phủ sóng khác nhau trong khi vẫn đảm bảo
các mục tiêu đã nêu trong các phần trên với giả thiết sử dụng lại các đài trạm UTRAN
và tần số sóng mang hiện có.
Thơng lượng, hiệu suất sử dụng phổ tần và hỗ trợ di động nói trên phải đáp ứng các
ơ có bán kính 5km và với giảm nhẹ chất lượng đối với các ơ có bán kính 30km.
1.3.1.5

Hiệu năng chế độ quảng bá

MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service: Dịch vụ đa phương quảng bá đa

phương tiện) được đưa vào các dịch vụ của LTE. Các hệ thống LTE phải đảm bảo hỗ
trợ tăng cường cho MBMS. LTE phải hỗ trợ các chế độ MBMS tăng cường so với
hoạt động của UTRA. Đối với trường hợp đơn phương, LTE phải có khả năng đạt
được các mục tiêu chất lượng như hệ thống các hệ thống UTRA khi làm việc trên cùng
một đài trạm.
Hỗ trợ MBMS của LTE cần đảm bảo các yêu cầu sau : (1) tái sử dụng các phần tử
vật lý : để giảm độ phức tạp đầu cuối, sử dụng các phương pháp đa truy nhập, mã hoá,
điều chế cơ bản áp dụng cho đơn phương cho các dịch vụ MBMS và cũng sử dụng tập
chế độ băng thông của UE cho các khai thác đơn phương cho MBMS, (2) thoại và
MBMS : giải pháp LTE cho MBMS phải cho phép tích hợp đồng thời và cung cấp
hiệu quả thoại dành riêng và các dịch vụ MBMS cho người sử dụng : (3) Khai thác
Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
7


Đồ án tốt nghiệp
Chương I Tổng quan LTE trong 3GPP

MBMS đơn băng : phải hỗ trợ triển khai các sóng mang LTE mang các dịch vụ
MBMS trong phổ tần đơn băng.
1.3.1.6

Trễ mặt phẳng người dùng và trễ mặt phẳng điều khiển

Cần giảm đáng kể trễ mặt phẳng điều khiển (mặt phẳng C) (chẳng hạn bao gồm trễ
chuyển đổi từ trạng thái rỗi sang trạng thái trao đổi số liệu không kể trễ tìm gọi là
100ms), (hình 1.1).

Trạng thái tích
cực (ơ_DCH)

<50
ms

Trạng thái
ngủ
(Ơ_PCH)
<100ms

Trạng thái rỗi

Hình 1.1. Thí dụ về chuyển đổi trạng thái trong kiến trúc E-UTRAN
LTE phải có thời gian chuyển đổi trạng thái nhỏ hơn 100ms (như trong chế độ rỗi
R6) vào trạng thái tích cực (như trong R6 Ơ_DCH). Nó cũng cần đảm bảo thời gian
chuyển đổi nhỏ hơn 50ms từ trạng thái ngủ (như trong R6 Ô_PCH) vào trạng thái tích
cực (như trong R6 Ơ_DCH).
Cần đảm bảo trễ trong mặt phẳng U nhỏ hơn 10ms. Trễ mặt phẳng U được định
nghĩa là trễ một chiều giữa một gói tại lớp IP trong UE (hoặc nút biên của UTRAN)
đến lớp IP trong nút biên của UTRAN (hoặc UE). Nút biên của UTRAN là nút giao
diện UTRAN với mạng lõi. Chuẩn phải đảm bảo trễ mặt phẳng U của LTE nhỏ hơn
5ms (hình 1.2) trong điều kiện khơng tải (nghĩa là một người sử dụng với một luồng số
liệu) đối với gói nhỏ (chẳng hạn tải tin bằng khơng cộng với tiêu đề). Rõ ràng rằng các
chế độ ấn định băng thơng của LTE có thể ảnh hưởng đáng kể lên trễ.

Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
8


Đồ án tốt nghiệp
Chương I Tổng quan LTE trong 3GPP

U
E

eNode
B

aGW

Mạng
lõi
Trễ : ~ 5ms
eNodeB : Nút B có thêm các chức năng bổ sung so với nút B của WCDMA/HSPA
Hình 1.2. Trễ mặt phẳng U
1.3.2 Chi phí triển khai và khả năng phối hợp
Bên cạnh các khía cạnh hiệu năng hệ thống, một số các cân nhắc khác cũng rất
quan trọng cho nhà khai thác mạng. Đó là chi phí triển khai giảm, độ linh hoạt phổ và
khả năng phối hợp được nâng cao với các hệ thống kế thừa – các yêu cầu quan trọng
để cho phép triển khai mạng LTE trong nhiều viễn cảnh và để tạo điều kiện thuận lợi
chuyển dịch sang LTE.
1.3.2.1

Sự cấp phát phổ và các chế độ song cơng

Vì nhu cầu về phổ vơ tuyến phù hợp cho thông tin di động tăng, LTE được yêu cầu
phải có thể hoạt động trong một dải rộng các băng tần và kích thước các dải phổ được
cấp trong cả đường xuống và đường lên. LTE có thể sử dụng các dải phổ được cấp kéo
dài từ 1,4 đến 20 MHz với một sóng mang đơn.
Điều này theo đúng trình tự sẽ bao gồm việc triển khai LTE trong phổ tần hiện
được chiếm bởi các công nghệ truy nhập vô tuyến cũ hơn – một hoạt động thường

được biết đến là sự “canh tác lại dải phổ”.
Khả năng hoạt động trong cả phổ tần theo cặp và không theo cặp được yêu cầu,
phụ thuộc sự sẵn sàng dải phổ. LTE cung cấp hỗ trợ cho FDD, TDD và hoạt động
FDD bán song công trong một thiết kế thống nhất, đảm bảo rằng một mức độ tương
đồng cao mà tạo điều kiện thuận lợi trong việc thực hiện các thiết bị đầu cuối đa chế
độ và chuyển vùng trên tồn thế giới
1.3.2.2

Phối hợp làm việc với các cơng nghệ truy nhập vô tuyến khác

Sự phối hợp nhịp nhàng với các công nghệ truy nhập vô tuyến khác là rất cần thiết
cho tính liên tục của dịch vụ, đặc biệt trong suốt giai đoạn dịch chuyển trong những
Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
9


Đồ án tốt nghiệp
Chương I Tổng quan LTE trong 3GPP

thời kỳ đầu triển khai LTE với vùng phủ từng phần, trong đó việc chuyển giao tới các
hệ thống kế thừa sẽ thường xuyên diễn ra.
LTE dựa trên một mạng lõi gói được phát triển cho phép khả năng phối hợp với
nhiều công nghệ truy nhập khác nhau, cụ thể là các công nghệ 3GPP ban đầu
(GSM/EDGE và UTRAN) cũng như các cơng nghệ khơng thuộc 3GPP (ví dụ WiFi,
CDMA2000 và WiMAX).
Tuy nhiên, tính liên tục của dịch vụ và các thời gian gián đoạn ngắn có thể chỉ
được đảm bảo nếu các phép đo của các tín hiệu từ các hệ thống khác và các kỹ thuật
chuyển giao nhanh được tích hợp trong thiết kế vơ tuyến LTE. Trong các phát hành
đầu tiên, LTE do đó sẽ hỗ trợ sự phối hợp làm việc chặt chẽ với tất cả các công nghệ
3GPP truyền thống và vài công nghệ không phải của 3GPP khác như CDMA2000.

1.3.2.3

Độ phức tạp thiết bị và giá thành

Một cân nhắc quan trọng cho việc triển khai mang tính cạnh tranh của LTE là sự
sẵn sàng cho các thiết bị đầu cuối có chi phí thấp với thời gian sống của pin dài, cả
trong trạng thái dự phịng và hoạt động. Do đó, độ phức tạp thiết bị đầu cuối thấp đã
được tính đến ở những nơi liên quan đến toàn bộ hệ thống LTE, cũng như thiết kế hệ
thống ở bất cứ nơi nào có thể để hỗ trợ việc tiêu thụ công suất thấp của thiết bị đầu
cuối.
1.3.2.4

Các yêu cầu kiến trúc mạng

LTE được yêu cầu cho phép triển khai ở một mức chi phí hiệu quả bởi một kiến
trúc mạng truy nhập vô tuyến được cải thiện, bao gồm:
•
•
•
•
•

Kiến trúc phẳng bao gồm chỉ một loại node, trạm gốc được biết đến
trong LTE là eNodeB;
Các giao thức hiệu quả cho việc hỗ trợ các dịch vụ chuyển mạch gói;
Các giao diện mở và hỗ trợ khả năng phối hợp thiết bị của nhiều nhà
cung cấp;
Các kỹ thuật hiệu năng cao cho việc vận hành và bảo dưỡng, bao gồm
các chức năng tự tối ưu hóa;
Hỗ trợ việc triển khai và cấu hình dễ dàng, ví dụ cho các trạm được gọi

là trạm gốc tại nhà (hay cũng được biết đến là femto-ô).

1.4 Các công nghệ cho LTE
Các yêu cầu được liệt kê ở trên chỉ có thể được thực hiện nhờ các cải thiện trong
các công nghệ vô tuyến di động cơ bản. Phần này sẽ trình bày khái qt ba cơng nghệ
cơ bản hình thành nên thiết kế giao diện vơ tuyến LTE: cơng nghệ đa sóng mang, cơng
nghệ đa ănten và ứng dụng chuyển mạch gói vào giao diện vơ tuyến. Cuối cùng là tổng
Nguyễn Bảo Ngọc, D05VT1
10