luận văn tốt nghiệp 4G LTE

5

LU

Trong những năm gần đây, mạng không dây ngày càng trở nên phổ biến với sự
ra đời của hàng loạt những công nghệ khác nhau nhƣ Wi-Fi (802.1x), WiMax
(802.16)... Cùng với đó là tốc độ phát triển nhanh, mạnh của mạng viễn thông phục
vụ nhu cầu sử dụng của hàng triệu ngƣời mỗi ngày. Hệ thống di động thế hệ thứ hai,
với GSM và CDMA là những ví dụ điển hình đã phát triển mạnh mẽ ở nhiều quốc
gia. Tuy nhiên, thị trƣờng viễn thông càng mở rộng càng thể hiện rõ những hạn chế
về dung lƣợng và băng thông của các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai. Sự
ra đời của hệ thống di động thế hệ thứ ba với các công nghệ tiêu biểu nhƣ WCDMA
hay HSPA là một tất yếu để có thể đáp ứng đƣợc nhu cầu truy cập dữ liệu, âm
thanh, hình ảnh với tốc độ cao, băng thông rộng của ngƣời sử dụng.
Mặc dù các hệ thống thông tin di động thế hệ 2.5G hay 3G vẫn đang phát triển
không ngừng nhƣng các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới đã bắt đầu tiến
hành triển khai thử nghiệm một chuẩn di động thế hệ mới có rất nhiều tiềm năng và
có thể sẽ trở thành chuẩn di động 4G trong tƣơng lai, đó là LTE (Long Term
Evolution). Các cuộc thử nghiệm và trình diễn này đã chứng tỏ năng lực tuyệt vời
của công nghệ LTE và khả năng thƣơng mại hóa LTE đã đến rất gần.
Trƣớc đây, muốn truy cập dữ liệu, phải cần có 1 đƣờng dây cố định để kết nối.
Trong tƣơng lai không xa với LTE, có thể truy cập tất cả các dịch vụ mọi lúc mọi
nơi trong khi vẫn di chuyển: xem phim chất lƣợng cao HDTV, điện thoại thấy hình,
chơi game, nghe nhạc trực tuyến, tải cơ sở dữ liệu v.v… với một tốc độ “siêu tốc”.
Đó chính là sự khác biệt giữa mạng di động thế hệ thứ 3 (3G) và mạng di động thế
hệ thứ tƣ (4G). Tuy vẫn còn khá mới mẻ nhƣng mạng di động băng rộng 4G đang
đƣợc kỳ vọng sẽ tạo ra nhiều thay đổi khác biệt so với những mạng di động hiện
nay. Chính vì vậy, em đã lựa chọn làm đồ án tốt nghiệp về đề tài “Nghiên cứu hệ
thống thông tin di động tiền 4G LTE (Long Term Evolution)”.
Đồ án đi vào tìm hiểu tổng quan về công nghệ LTE cũng nhƣ là những kỹ
thuật và thành phần đƣợc sử dụng trong công nghệ này để có thể hiểu rõ thêm về

những tiềm năng hấp dẫn mà công nghệ này sẽ mang lại và tình hình triển khai công
nghệ này trên thế giới và tại VIỆT NAM .


6

Đề tài gồm 6 chƣơng :
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
VÀ GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ LTE
CHƢƠNG 2: KIẾN TRÚC MẠNG VÀ GIAO THỨC
CHƢƠNG 3: TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE
CHƢƠNG 4: LỚP VẬT LÝ LTE
CHƢƠNG 5: CÁC THỦ TỤC TRUY NHẬP
CHƢƠNG 6: TRIỂN KHAI LTE TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT
NAM
Để thực hiện đồ án tốt nghiệp này, em đã sử dụng những kiến thức đƣợc trang bị
trong 5 năm đại học và những kiến thức chọn lọc từ các tài liệu của các thầy giáo,
cô giáo trong và ngoài trƣờng . Ngoài ra, đồ án còn sử dụng những tài liệu phổ biến
rộng rãi trên Internet.
Mặc dù đã rất cố gắng, nhƣng do hạn chế về thời gian cũng nhƣ những hiểu
biết có hạn của một sinh viên nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Để đồ án đƣợc
hoàn thiện hơn, em rất mong nhận đƣợc các ý kiến đóng góp của các thầy giáo, cô
giáo cũng nhƣ các bạn sinh viên.



Sinh viên thực hiện : Nguyn Tun Anh

7

MC LC
T ...............................1
NHIM V THIT K TT NGHI
 ................................................................................................. 5

........................................................................ 11
 ................................................................................ 18
 ........................................................................... 21
- 
  ........................................................ 22
1.1. Tng quan v h thng ................................................... 22
1.1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất ( 1G) .................................... 22
1.1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai ( 2G) ...................................... 23
1.1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 ( 3G) ......................................... 25
1.2. Gii thiu v  LTE ....................................................................... 27
  ............................ 30
2.1. King LTE .................................................................................... 30
2.1.1. Tổng quan về cấu hình kiến trúc cơ bản hệ thống.................................... 31

2.1.2. Thiết bị ngƣời dùng ( UE) ........................................................................ 32
2.1.3. E-UTRAN nodeB (eNodeB) .................................................................... 33
2.1.4. Thực thể quản lý tính di động (MME) ..................................................... 34
2.1.5. Cổng phục vụ ( S-GW) ............................................................................. 36
2.1.6. Cổng mạng dữ liệu gói( P-GW) ............................................................... 38
2.1.7. Chức năng chính sách và tính cƣớc tài nguyên ( PCRF) ......................... 40
2.1.8. Máy chủ thuê bao thƣờng trú (HSS) ........................................................ 41
c trong cn ca h thng
............................................................................................................................... 41
ch v mang chuyn ...................................................... 45
8

2.4. Giao thc trn tip tr .......................................... 46
2.5. H tr c .......................................................................... 47
2.6. Ki thm ................................................ 50
-  ......................... 54
  truy nhn .................................................................... 54
n truyn dn ..................................................................................... 54
c h tr ............................................................................ 55
3.4. K thung xung OFDMA ................................... 56
3.4.1. OFDM ...................................................................................................... 56
3.4.2. Các tham số OFDMA ............................................................................... 58
3.4.3. Truyền dẫn dữ liệu hƣớng xuống ............................................................. 61
3.5. K thu-FDMA ................................... 63
3.5.1. SC-FDMA ................................................................................................ 63
3.5.2. Các tham số SC-FDMA ........................................................................... 64
3.5.3. Truyền dẫn dữ liệu hƣớng lên .................................................................. 66
3.5.4. So sánh OFDMA và SC-FDMA .............................................................. 67
3.6. Tng quan v k thu .................................................. 69
3.6.1. Đơn đầu vào Đơn đầu ra (SISO) .............................................................. 70

3.6.2. Đơn đầu vào đa đầu ra (SIMO) ................................................................ 70
3.6.3. Đa đầu vào đơn đầu ra (MISO) ................................................................ 70
3.6.4. Đa đầu vào đa đầu ra (MIMO) ................................................................. 70
3.6.5. Kế hoạch LTE đa ăng ten ......................................................................... 72
3.6.5.1. Chế độ truyền dẫn đa ăng ten đường xuống LTE .......................... 73
3.6.5.2. Chế độ đa ăng ten hướng lên LTE ............................................... 75
-  ............................................................... 76
n t c .................. 76
u ch .......................................................................................................... 77
4.3. Truyn ti d lii s d ............................................. 78
4.4. Truyn dn d ling xung ........................................... 83
9

4.5. Truyn du lp v ................................................... 87
4.5.1. Kênh điều khiển đƣờng lên vật lý ( PUCCH) .......................................... 88
4.5.2. Cấu hình PUCCH ..................................................................................... 89
4.5.3. Báo hiệu điều khiển trên PUSCH ............................................................. 89
4.6. Cp ng ............................ 92
4.7. Truyn du lp vng xung ............................................ 93
4.7.1. Kênh chỉ thị định dạng điều khiển vật lý (PCFICH) ................................ 93
4.7.2. Kênh điều khiển hƣớng xuống vật lý ( PCDCH) .................................... 94
4.7.3. Kênh chỉ thị HARQ vật lý ( PHICH) ....................................................... 95
4.7.4. Các chế độ truyền dẫn hƣớng xuống ........................................................ 95
4.7.5. Kênh quảng bá vật lý ( PBCH) ................................................................. 96
4.7.6. Tín hiệu đồng bộ ....................................................................................... 97
 tc lp v .................................................................................... 98
4.8.1. Thủ tục HARQ ......................................................................................... 98
4.8.2. Ứng trƣớc định thời .................................................................................. 99
4.8.3. Điều khiển công suất .............................................................................. 100
4.8.4. Nhắn tin .................................................................................................. 101

4.8.5. Thủ tục báo cáo phản hồi kênh ............................................................... 101
4.8.6. Hoạt động chế độ bán song công ........................................................... 102
4.8.7. Các lớp khả năng của UE và các đặc điểm đƣợc hỗ trợ ......................... 102
ng lp v...................................................................................... 103
4.9.1. Đo lƣờng eNodeB ................................................................................... 103
4.9.2. Đo lƣờng UE .......................................................................................... 104
4.10. C lp v ..................................................................... 104
  ......................................... 106
5.1. Th t .......................................................................................... 106
5.1.1. Các bƣớc của thủ tục dò tìm ô ................................................................ 106
5.1.2. Cấu trúc thời gian/tần số của tín hiệu đồng bộ ....................................... 108
5.1.3. Dò tìm ban đầu và dò tìm ô lân cận ........................................................ 109
10

5.2. Truy nhp ng ................................................................................ 110
5.2.1. Bƣớc 1 : Truyền dẫn phần mở đầu truy nhập ngẫu nhiên ...................... 111
5.2.2. Bƣớc 2 : Đáp ứng truy nhập ngẫu nhiên ................................................ 115
5.2.3. Bƣớc 3: Nhận dạng thiết bị đầu cuối ...................................................... 116
5.2.4. Bƣớc 4: Giải quyết tranh chấp ................................................................ 117
 6  
 .......................................................................................... 118
6.1. Tri gii ..................................................................... 118
6.2. Trin khai LTE ti VIT NAM ................................................................ 122
 .................................. 124
 ....................................... 125
 ........................................ 125
 .............................................................................................. 126
 .......................................................................... 127

11



3GPP Third Generation Partnership
Project
Dự án các đối tác thế hệ thứ ba
AAA Authentication, Authorization
and Accounting
Xác thực, cấp phép và tính cƣớc
ACF Analog Channel Filter Bộ lọc kênh tƣơng tự
ACIR Adjacent Channel Interference
Rejection
Loại bỏ nhiễu kênh lân cận
ACK Acknowledgement Sự báo nhận
ACLR Adjacent Channel Leakage Ratio Tỉ lệ dò kênh lân cận
ACS Adjacent channel selectivity Chọn lọc kênh lân cận

ADC Analog-to Digital Conversion Chuyển đổi tƣơng tự - số
ADSL Asymmetric Digital Subscriber
Line
Đƣờng dây thuê bao số không đối
xứng
AM Acknowledged Mode Chế độ báo nhận
AMBR Aggregate Maximum Bit Rate Tốc độ bít tối đa cấp phát
AMD Acknowledged Mode Data Dữ liệu chế độ báo nhận
AMR Adaptive Multi-Rate Đa tốc độ thích ứng
AMR-NB Adaptive Multi-Rate Narrowband Băng hẹp đa tốc độ thích ứng
AMR-WB Adaptive Multi-Rate Wideband Băng rộng đa tốc độ thích ứng
ARP Allocation Retention Priority Ƣu tiên duy trì cấp phát
ATB Adaptive Transmission
Bandwidth
Băng thông truyền dẫn thích nghi
AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu Gauss trắng thêm vào
AMPS Advanced Mobile Phone Sytem Hệ thống điện thoại di động tiên
tiến
BB Baseband Băng gốc
BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển phát quảng bá
BCH Broadcast Channel Kênh phát quảng bá
AMPS Advanced Mobile Phone Sytem Hệ thống điện thoại di động tiên
tiến
BPF Band Pass Filter Bộ lọc băng tần
BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân
BS Base Station Trạm gốc
BSC Base Station Controller Điều khiển trạm gốc
BSR Buffer Status Report Báo cáo tình trạng bộ đệm
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc
BW Bandwidth Dải thông

CAZAC Constant Amplitude Zero
Autocorrelation Codes
Mã tự tƣơng quan zero biên độ
không đổi
12

CBR Constant Bit Rate Tốc độ bít không đổi
CCE Control Channel Element Phần tử kênh điều khiển
CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung
CDD Cyclic Delay Diversity Phân tập trễ vòng
CDF Cumulative Density Function Chức năng mật độ tích lũy
CDM Code Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo mã
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã
AIR Carrier to Interference Ratio Tỷ số sóng mang trên tập âm
CP Cyclic Prefix Tiền tố vòng
CPICH Common Pilot Channel Kênh điều khiển chung
CQI Channel Quality Information Thông tin chất lƣợng kênh
CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra dƣ vòng
C-RNTI Ô Radio Network Temporary
Identifier
Nhận dạng tạm thời mạng vô tuyến
tế bào
CS Circuit Switched Chuyển mạch kênh
CSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiên cuộc
gọi
D-BCH Dynamic Broadcast Channel Kênh phát quảng bá động
DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng
DCI Downlink Control Information Thông tin điều khiển đƣờng xuống
DFCHA Dynamic Frequency and Channel
Allocation

Cấp phát kênh và tần số động
DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi fourier rời rạc
DL Downlink Đƣờng xuống
UL uplink Đƣờng lên
DL-SCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đƣờng xuống
DPCCH Dedicated Physical Control
Channel
Kênh điều khiển vật lý riêng
DTX Discontinuous Transmission Truyền phát không liên tục
DwPTS Downlink Pilot Time Slot Khe thời gian điều khiển đƣờng
xuống
E-DCH Enhanced DCH DCH đƣợc tăng cƣờng
EDGE Enhanced Data Rates for GSM
Evolution
Tốc độ dữ liệu tăng cƣờng cho
GSM phát triển
EPC Evolved Packet Core Mạng lõi gói phát triển
EPDG Evolved Packet Data Gateway Cổng dữ liệu gói phát triển
E-
UTRAN
Evolved Universal Terrestrial
Radio Access
Truy nhập vô tuyến mặt đất toàn
cầu phát triển
EDO Evolution Data Only Chỉ có dữ liệu phát triển
FD Frequency Domain Miền tần số
FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia tần số
FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia tần số
13

FDPS Frequency Domain Packet
Scheduling
Lập biểu gói miền tần số
FFT Fast Fourier Transform Biến đổi furier nhanh
FS Frequency Selective Lựa chọn tần số
GERAN
GSM/EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến
GSM/EDGE
GGSN Gateway GPRS Support Node Nút cổng hỗ trợ GPRS
GP Guard Period Khoảng bảo vệ
GPRS General packet radio service Dịch vụ vô tuyến gói chung
GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu
GRE Generic Routing Encapsulation Đống gói định tuyến chung
GSM Global System for Mobile
Communications
Hệ thống truyền thông di động
toàn cầu
GTP GPRS Tunneling Protocol Giao thức đƣờng hầm GPRS
GTP-C GPRS Tunneling Protocol,
Control Plane
Mặt phẳng điều khiển, giao thức
đƣờng hầm GPRS
GUTI Globally Unique Temporary
Identity
Nhận dạng tạm thời duy nhất toàn
cầu
GW Gateway Cổng
HARQ Hybrid Automatic Repeat
reQuest
Yêu cầu lặp lại tự động hỗ hợp

HO Handover Sự chuyển vùng
HSDPA High Speed Downlink Packet
Access
Truy nhập gói đƣờng xuống tốc độ
cao
HS-DSCH High Speed Downlink Shared
Channel
Kênh chia sẻ đƣờng xuống tốc độ
cao
HSCSD High Speed Circuit Switched
Data
Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ
cao
HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao
HS-
PDSCH
High Speed Physical Downlink
Shared Channel
Kênh chia sẻ đƣờng xuống vật lý
tốc độ cao
HSS Home Subscriber Server Máy chủ thuê bao thƣờng trú
HS-SCCH High Speed Shared Control
Channel
Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao
HSUPA High Speed Uplink Packet
Access
Truy nhập gói đƣờng lên tốc độ
cao
ICI Inter-carrier Interference Nhiễu liên sóng mang
ICIC Inter-ô Interference Control Điều khiển nhiễu liên ô

ID Identity Nhận dạng
IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi furier nhanh nghịch đảo
IMS IP Multimedia Subsystem Hệ thống con đa phƣơng tiện IP
IMT International Mobile
Telecommunications
Truyền thông di động quốc tế
14

IP Internet Protocol Giao thức Internet
ISDN Integrated Services Digital
Network
Mạng số dịch vụ tích hợp
ISI Inter Symbols Interference Nhiễu liên ký tự
LNA low noise amplifier Khuyêch đại âm nhiễu thấp
LO Local Oscillator Bộ dao động nội
LOS Line of Sight Tầm nhìn thẳng
LTE Long Term Evolution Sự phát triển dài hạn
MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trƣờng
MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động
MBMS Multimedia Broadcast Multicast
System
Hệ thống phát quảng bá đa điểm
đa phƣơng tiện
MBR Maximum Bit Rate Tốc độ bít tối đa
MCH Multicast Channel Kênh đa điểm
MCS Modulation and Coding Scheme Sơ đồ mã hóa và điều chế
MGW Media Gateway Cổng phƣơng tiện
MIMO Multiple Input Multiple Output Đa đầu vào đa đầu ra
MIP Mobile IP IP di động
MM Mobility Management Quản lý tính di động

MME Mobility Management Entity Phần tử quản lý tính di động
MPR Maximum Power Reduction Sự giảm công suất tối đa
MSC Mobile Switching Center Chung tâm chuyển mạch di động
NACK Negative Acknowledgement Báo nhận không thành công
NAS Non-access Stratum Tầng không truy nhập
NAS Network Address Table Bảng địa chỉ mạng
NB Narrowband Băng hẹp
NMT Nordic Mobile Telephone Điện thoại di động Bắc Âu
OFDM Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia tần số trực
giao
OFDMA Orthogonal Frequency Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân chia tần số trực
giao
O&M Operation and Maintenance Vận hành và bảo dƣỡng
PAPR Peak to Average Power Ratio Tỉ lệ công suất đỉnh tới trung bình
PAR Peak-to-Average Ratio Tỉ lệ đỉnh-trung bình
PC Power Control Điều khiển công suất
PCCC Parallel Concatenated
Convolution Coding
Mã xoắn ghép song song
PCCPCH Primary Common Control
Physical Channel
Kênh vật lý điều khiển chung sơ
cấp
PCFICH Physical Control Format
Indicator Channel
Kênh chỉ thị dạng điều khiển vật lý

PCH Paging Channel Kênh nhắn tin
15

PCI Physical Ô Identity Nhận dạng ô vật lý
PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã
PCRF Policy and Charging Resource
Function
Chức năng tính cƣớc tài nguyên và
chính sách
PCS Personal Communication
Services
Dịch vụ truyền thông cá nhân
PDCCH Physical Downlink Control
Channel
Kênh điều khiển đƣờng xuống vật
lý
PDCP Packet Data Convergence
Protocol
Giao thức hội tụ dữ liệu gói
PDN Packet Data Network Mạng dữ liệu gói
PDU Payload Data Unit Đơn vị dữ liệu tải tin
PDSCH Physical Downlink Shared
Channel
Kênh chia sẻ đƣờng xuống vật lý
P-GW Packet Data Network Gateway Cổng mạng dữ liệu gói
PHICH Physical HARQ Indicator
Channel
Kênh chỉ thị HARQ vật lý
PHY Physical Layer Lớp vật lý
PLL Phase Locked Loop Vòng khóa pha

PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng
PMIP Proxy Mobile IP IP di động ủy nhiệm
PN Phase Noise Tiếng ồn pha
PRACH Physical Random Access
Channel
Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý
PRB Physical Resource Block Khối tài nguyên vật lý
PS Packet Switched Chuyển mạch gói
PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất
PSS Primary Synchronization Signal Tín hiệu đồng bộ sơ cấp
PUCCH Physical Uplink Control Channel Kênh điều khiển hƣớng lên vật lý
PUSCH Physical Uplink Shared Channel Kênh chia sẻ hƣớng lên vật lý
QAM Quadrature Amplitude
Modulation
Điều chế biên độ cầu phƣơng
QCI QoS Class Identifier Nhận dạng cấp QoS
QoS Quality of Service Chất lƣợng dịch vụ
QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha vuông góc
RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên
RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến
RAR Random Access Response Đáp ứng truy nhập ngẫu nhiên
RB Resource Block Khối tài nguyên
RBG Radio Bearer Group Nhóm truyền tải vô tuyến
RF Radio Frequency Tần số vô tuyến
RI Rank Indicator Chỉ thị bậc
16

RLC Radio Link Control Điều khiển kết nối vô tuyến
RNC Radio Network Controller Điều khiển mạng vô tuyến
RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến

RRM Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyến
RS Reference Signal Tín hiệu chuẩn
RSCP Received Symbol Code Power Công suất mã ký hiệu nhận đƣợc
RSRP Reference Symbol Received
Power
Công suất thu đƣợc ký hiệu chuẩn
RSRQ Reference Symbol Received
Quality
Chất lƣợng thu đƣợc ký hiệu chuẩn
RSSI Received Signal Strength
Indicator
Chỉ thị cƣờng độ tín hiệu thu đƣợc
SAE System Architecture Evolution Phát triển kiến trúc hệ thống
SCCPCH Secondary Common Control
Physical Channel
Kênh vật lý điều khiển chung thứ
cấp
SCM Spatial Channel Model Chế độ kênh không gian
SC-
FDMA
Single Carrier Frequency
Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia tần số đơn
sóng mang
SCH Synchronization Channel Kênh đồng bộ
SCTP Stream Control Transmission
Protocol
Giao thức truyền dẫn điều khiển
luồng
SDU Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ

SFBC Space Frequency Block Coding Mã khối tần số không gian
SFN System Frame Number Số khung hệ thống
SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS
S-GW Serving Gateway Cổng phục vụ
SIB System Information Block Khối thông tin hệ thống
SIMO Single Input Multiple Output Đơn đầu vào đa đầu ra
SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn
SNR Signal to Noise Ratio Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu
SON Self Optimized Networks Mạng tự tối ƣu
SR Scheduling Request Yêu cầu lập lịch biểu
S-RACH Short Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên ngắn
SRB Signaling Radio Bearer Phần tử mang báo hiệu vô tuyến
SRS Sounding Reference Signals Tín hiệu chuẩn thăm dò
SSS Secondary Synchronization
Signal
Tín hiệu đồng bộ thứ cấp
SU-
MIMO
Single User Multiple Input
Multiple Output
Đơn ngƣời dùng - Đa đầu vào đa
đầu ra
S1AP S1 Application Protocol Giao thức ứng dụng S1
TA Tracking Area Khu vực theo dõi
TBS Transport Block Size Kích thƣớc khối truyền tải
17

TACS Total Access Communication
Sytem
Hệ thống truyền thông truy nhập

toàn phần
TD Time Domain Miền thời gian
TDD Time Division Duplex Song công phân chia thời gian
TD-LTE Time Division Long Term
Evolution
Phân chia theo thời gian - LTE
TD-
SCDMA
Time Division Synchronous Code
Division Multiple Access
Phân chia theo thời gian – đa truy
nhập phân chia theo mã đồng bộ
TPC Transmit Power Control Điều khiển công suất phát
TRX Transceiver Bộ thu phát
TTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian truyền
UDP Unit Data Protocol Giao thức đơn vị dữ liệu
UE User Equipment Thiết bị đầu cuối
UL Uplink Đƣờng lên
UL-SCH Uplink Shared Channel Kênh chia sẻ đƣờng lên
UMTS Universal Mobile
Telecommunications System
Hệ thống thông tin di động toàn
cầu
UpPTS Uplink Pilot Time Slot Khe thời gian dẫn hƣớng đƣờng
lên
USIM Universal Subscriber Identity
Module
Modun nhận dạng thuê bao toàn
cầu
UTRA Universal Terrestrial Radio

Access
Truy nhập vô tuyến mặt đất toàn
cầu
UTRAN Universal Terrestrial Radio
Access Network
Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất
toàn cầu
V-MIMO Virtual MIMO MIMO ảo
VoIP Voice over IP Thoại qua IP
WCDMA Wideband Code Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo mã
băng rộng
WLAN Wireless Local Area Network Mạng nội bộ không dây
X1AP X1 Application Protocol Giao thức ứng dụng X1








18




Hình 1.1 Tiến trình phát triển của thông tin di động ............................................ 22
Hình 2.1 Phát triển kiến trúc 3GPP hƣớng tới kiến trúc phẳng hơn ...................... 30

Hình 2.2. Kiến trúc hệ thống cho mạng chỉ có E-UTRAN ................................... 31
Hình 2.3 eNodeB kết nối tới các nút logic khác và các chức năng chính ............... 34
Hình 2.4 MME kết nối tới các nút logic khác và các chức năng chính .................. 36
Hình 2.5. Các kết nối S-GW tới các nút logic khác và các chức năng chính .......... 37
Hình 2.6 P-GW kết nối tới các node logic khác và các chức năng chính ............... 39
Hình 2.7 PCRF kết nối tới các nút logic khác & các chức năng chính .................. 40
Hình 2.8 Ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển trong EPS ............................ 42
Hình 2.9 ngăn xếp giao thức mặt phẳng ngƣời dùng trong EPC ........................... 44
Hình 2.10 Các ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng ngƣời dùng
cho giao diện X2...44
Hình 2.11 Kiến trúc dịch vụ mang truyền EPS .................................................... 46
Hình 2.12. Trạng thái của UE và chuyển tiếp trạng thái ....................................... 47
Hình 2.13. Hoạt động chuyển giao ..................................................................... 48
Hình 2.14. Khu vực theo dõi cập nhật cho UE ở trạng thái RRC rảnh rỗi ............. 49
Hình 2.15. Khu vực dịch vụ eMBMS và các khu vực MBSFN ........................... 51
Hình 2.16 Kiến trúc logic eMBMS ..................................................................... 52
Hình 2.17 Kiến trúc mặt phẳng ngƣời dùng eMBMS cho đồng bộ nội dung ......... 53
Hình 3.1 Biểu diễn tần số-thời gian của một tín hiệu OFDM ............................... 57
Hình 3.2 Sự tạo ra ký hiệu OFDM có ích sử dụng IFFT ...................................... 57
Hình 3.3 Sự tạo ra chuỗi tín hiệu OFDM ............................................................ 58
Hình 3.4 Cấp phát sóng mang con cho OFDM & OFDMA .................................. 58
Hình 3.5 Cấu trúc khung loại 1 ........................................................................... 59
Hình 3.6 Cấu trúc khung loại 2 ........................................................................... 59
19

Hình 3.7 lƣới tài nguyên đƣờng xuống ............................................................... 60
Hình 3.8 Ghép kênh thời gian – tần số OFDMA.................................................. 61
Hình 3.9 Phát và thu OFDMA ............................................................................ 62
Hình 3.10 Sơ đồ khối DFT-S-OFDM ................................................................. 64
Hình 3.11 Lƣới tài nguyên đƣờng lên ................................................................. 65

Hình 3.12 Phát & thu hƣớng lên LTE ................................................................. 67
Hình 3.14 Các chế độ truy nhập kênh vô tuyến ................................................... 69
Hình 3.15 MIMO 2×2 , không có tiền mã hóa ..................................................... 71
Hình 3.16 Xử lý tín hiệu cho phân tập phát và ghép kênh không gian (MIMO).…73
Hình 3.17 Đa ngƣời sử dụng MIMO trong hƣớng lên .......................................... 75
Hình 4.1 Ánh xạ của các kênh truyền tải hƣớng lên tới các kênh vật lý ................ 77
Hình 4.2 Ánh xạ các kênh truyền tải hƣớng xuống tới các kênh vật lý .................. 77
Hình 4.3 Các chòm điểm điều chế trong LTE ..................................................... 78
Hình 4.4 Cấp phát tài nguyên hƣớng lên đƣợc điều khiển bởi bộ lập biểu eNodeB 79
Hình 4.5 Cấu trúc khung LTE FDD .................................................................... 79
Hình 4.6 Tốc độ dữ liệu giữa các TTI theo hƣớng đƣờng lên ............................... 80
Hình 4.7 Cấu trúc khe đƣờng lên với tiền tố vòng ngắn và dài ............................. 80
Hình 4.8 Chuỗi mã hóa kênh PUSCH ................................................................. 82
Hình 4.9 Ghép kênh của thông tin điều khiển và dữ liệu ...................................... 82
Hình 4.10 Cấp phát tài nguyên đƣờng xuống tại eNodeB .................................... 83
Hình 4.11 Cấu trúc khe đƣờng xuống cho băng thông 1,4MHz ............................ 84
Hình 4.12 Chuỗi mã hóa kênh DL-SCH .............................................................. 84
Hình 4.13 Ví dụ về chia sẻ tài nguyên đƣờng xuống giữa PDCCH & PDSCH ...... 85
Hình 4.14 Sự tạo thành tín hiệu hƣớng xuống ..................................................... 86
Hình 4.15 Tài nguyên PUCCH ........................................................................... 88
Hình 4.16 Nguyên tắc điều chế dữ liệu và điều khiển .......................................... 90
Hình 4.17 Cấp phát các trƣờng dữ liệu & điều khiển khác nhau trên PUSCH ....... 90
Hình 4.18 Các dạng phần mở đầu LTE RACH cho FDD ..................................... 92
20

Hình 4.19 Vị trí PBCH tại các tần số trung tâm ................................................... 96
Hình 4.20 Các tín hiệu đồng bộ trong khung ....................................................... 97
Hình 4.21 Vận hành LTE HARQ với 8 tiến trình ................................................ 98
Hình 4.22 Định thời LTE HARQ cho một gói tin đƣờng xuống duy nhất ............. 99
Hình 4.23 Điều khiển định thời hƣớng lên .......................................................... 99

Hình 4.24 Công suất hƣớng lên LTE với thay đổi tốc độ dữ liệu ........................ 100
Hình 4.25 Thủ tục báo cáo thông tin trạng thái kênh (CSI) ................................ 101
Hình 4.26 Tự cấu hình cho PCI ........................................................................ 104
Hình 5.1 Các tín hiệu đồng bộ sơ cấp & thứ cấp ...104
Hình 5.2 Sự hình thành tín hiệu đồng bộ trong miền tần số ................................ 108
Hình 5.3 Tổng quan về thủ tục truy nhập ngẫu nhiên ......................................... 111
Hình 5.4 Minh họa cơ bản cho truyền dẫn phần mở đầu truy nhập ngẫu nhiên .... 113
Hình 5.5 Định thời phần mở đầu tại eNodeB cho các ngƣời sử dụng truy nhập ngẫu
nhiên khác nhau..113
Hình 5.6 Sự phát hiện phần mở đầu truy nhập ngẫu nhiên trong miền tần số ...... 114
Hình 6.1 Samsung Craft - Chiếc điện thoại 4G sử dụng mạng LTE đầu tiên trên thế
giới..118
Hình 6.2 Laptop X430 ..................................................................................... 122
Hình 6.3 Ericsson phối hợp với Cục Tần số Vô tuyến điện thử nghiệm công nghệ
LTE tại Hà Nội122
Hình 6.4 Trạm gốc LTE ................................................................................... 123

21

DANH MC BNG BIU


Bảng 1. 1 Các đặc điểm chính của công nghệ LTE27
Bảng 2.1 Các giao thức và giao diện LTE45
Bảng 3.1 Các băng tần vận hành E-UTRAN55
Bảng 3.2 số lƣợng các khối tài nguyên cho băng thông LTE khác nhau...60
Bảng 3.3 Tham số cấu trúc khung đƣờng xuống (FDD & TDD61
Bảng 3.4 Các tham số cấu trúc khung đƣờng lên (FDD&TDD.65
Bảng 4.1 Dạng PDCCH và kích thƣớc của chúng..94
Bảng 4.2 Các loại thiết bị LTE 103

22

 - 


1.1. 
1.1.1. 
Công nghệ di động đầu tiên là công nghệ tƣơng tự, là hệ thống truyền tín hiệu
tƣơng tự, là mạng điện thoại di động đầu tiên của nhân loại, đƣợc khơi mào ở Nhật
vào năm 1979. Những công nghệ chính thuộc thế hệ thứ nhất này có thể kể đến là:
 NMT (Nordic Mobile Telephone – Điện thoại di động Bắc Âu) đƣợc sử dụng
ở các nƣớc Bắc Âu, Tây Âu và Nga.
 AMPS (Advanced Mobile Phone Sytem – Hệ thống điện thoại di động tiên
tiến) đƣợc sử dụng ở Mỹ và Úc.
 TACS (Total Access Communication Sytem – Hệ thống truyền thông truy
nhập toàn phần) đƣợc sử dụng ở Anh.


Hình 1.1 Tiến trình phát triển của thông tin di động
Hầu hết các hệ thống đều là hệ thống tƣơng tự và dịch vụ truyền chủ yếu là
thoại. Với hệ thống này, cuộc gọi có thể bị nghe trộm bởi bên thứ ba. Những điểm
yếu của thế hệ 1G là dung lƣợng thấp, xác suất rớt cuộc gọi cao, khả năng chuyển
cuộc gọi không tin cậy, chất lƣợng âm thanh kém, không có chế độ bảo mật…do
vậy hệ thống 1G không thể đáp ứng đƣợc nhu cầu sử dụng .
23

1.1.2. H thng th h th hai ( 2G)
Hệ thống di động thế hệ thứ 2 sử dụng truyền vô tuyến số cho việc truyền tải.
Những hệ thống mạng 2G thì có dung lƣợng lớn hơn những hệ thống mạng thế hệ
thứ nhất. Một kênh tần số thì đồng thời đƣợc chia ra cho nhiều ngƣời dùng (bởi việc

chia theo mã hoặc chia theo thời gian). Sự sắp xếp có trật tự các tế bào, mỗi khu vực
phục vụ thì đƣợc bao bọc bởi một tế bào lớn, những tế bào lớn và một phần của
những tế bào đã làm tăng dung lƣợng của hệ thống xa hơn nữa.
Có 4 chuẩn chính đối với hệ thống 2G: Hệ Thống Thông Tin Di Động Toàn Cầu
(GSM) và những dẫn xuất của nó; AMPS số (D-AMPS); Đa Truy Cập Phân Chia
Theo Mã IS-95; và Mạng tế bào Số Cá Nhân (PDC). GSM đạt đƣợc thành công
nhất và đƣợc sử dụng rộng rãi trong hệ thống 2G.
 GSM
GSM cơ bản sử dụng băng tần 900MHz. Sử dụng kỹ thuật đa truy nhập theo thời
gian TDMA. nhƣng ở đây cũng có một số những phát sinh, 2 vấn đề quan trọng là
hệ thống mô hình số 1800 (DCS 1800; cũng đƣợc biết nhƣ GSM 1800) và PCS
1900 (hay GSM 1900). Sau này chỉ đƣợc sử dụng ở Bắc Mĩ và Chilê, và DCS
1800 thì đƣợc tìm thấy ở một số khu vực khác trên thế giới. Nguyên do đầu tiên về
băng tần số mới là do sự thiếu dung lƣợng đối với băng tầng 900 MHz. Băng tần
1800MHz có thể đƣợc sử dụng ý nghĩa và phổ biến hơn đối với ngƣời sử dụng. vì
thế nó đã trở nên hoàn toàn phổ biến, đặc biệt trong những khu vực đông dân cƣ. Vì
thế đồng thời cả 2 băng tần di động đều đƣợc sử dụng, ở đây điện thoại sử dụng
băng tần 1800MHz khi có thành phần khác sử dụng lên trên mạng 900MHz.
Hệ thống GSM 900 làm việc trong một băng tần hẹp, dài tần cơ bản từ (890-
960MHz). Trong đó băng tần cơ bản đƣợc chia làm 2 phần :
+ Đƣờng lên từ (890 – 915) MHz.
+ Đƣờng xuống từ (935 – 960)MHz.
Băng tần gồm 124 sóng mang đƣợc chia làm 2 băng, mỗi băng rộng
25MHz,khoảng cách giữa 2 sóng mang kề nhau là 200KHz. Mỗi kênh sử dụng 2 tần
số riêng biệt cho 2 đƣờng lên và xuống gọi là kênh song công. Khoảng cách giữa 2
tần số là không đổi bằng 45MHz. Mỗi kênh vô tuyến mang 8 khe thời gian TDMA
và mỗi khe thời gian là một kênh vật lý trao đổi thông tin giữa MS và mạng GSM.
Tốc độ từ 6.5 – 13 Kbps.
GSM mới chỉ cung cấp đƣợc các dịch vụ thoại và nhắn tin ngắn, trong khi nhu cầu
truy nhập internet và các dịch vụ từ ngƣời sử dụng là rất lớn nên GSM phát triển lên

2.5G.

24

Trong đó :
 HSCSD ( High Speed Circuit Switched Data) - Số liệu chuyển mạch kênh
tốc độ cao: Một vấn đề quan trọng lớn nhất đối với GSM đơn giản là về tốc độ dữ
liệu chậm. GSM cơ sở có thể cải thiện tốc độ ngƣời dùng trƣớc chỉ là 9.6Kbps. Sau
đó theo lý thuyết tốc độ ngƣời dùng đã là 14.4Kbps, mặc dù nó không đƣợc thông
dụng cho lắm. HSCSD là cách đơn dàng nhất cho mọi thứ đƣợc tải lên. Những
phƣơng pháp này chính là sự thay thế một khe thời gian, một tram di động có thể
sử dụng nhiều khe thời gian cho một kết nối dữ liệu.Những bổ sung trong dòng
thƣơng mại, giá trị tối đa thƣờng là 4 khe thời gian. Một khe thời gian có thể sử
dụng tốc độ 9.6Kbps hoặc 14.4Kbps. Toàn bộ tốc độ chính là số khe thời gian nhân
với tốc độ dữ liệu của một khe thời gian. Đây chính là mối tƣơng quan không phức
tạp để nâng cấp dung lƣợng của hệ thống, vì nó chỉ là những yêu cầu trong việc
nâng cấp phần mềm đối với mạng nhƣng nó có nhiều trở ngại. Vấn đề quan trọng
nhất trong việc sử dụng tài nguyên sóng vô tuyến một cách khan hiếm. Bởi vì nó là
chuyển mạch- mạch, HSCSD phân bố việc sử dụng khe thời gian một cách liên tục
ngay cả khi không có bất cứ thứ gì đƣợc truyên đi.
 GPRS (General Packet Radio Service) - Dịch vụ vô tuyến gói chung:
GPRS là một hệ thống vô tuyến thuộc giai đoạn trung gian, nhƣng vẫn là hệ thống
3G nếu xét về mạng lõi. GPRS cung cấp các kết nối số liệu chuyển mạch gói với
tốc độ truyền lên tới 171,2Kbps (tốc độ số liệu đỉnh) và hỗ trợ giao thức Internet
TCP/IP và X25, nhờ vậy tăng cƣờng đáng kể các dịch vụ số liệu của GSM. Công
việc tích hợp GPRS vào mạng GSM đang tồn tại là một quá trình đơn giản. Một
phần các khe trên giao diện vô tuyến dành cho GPRS, cho phép ghép kênh số liệu
gói đƣợc lập lịch trình trƣớc đối với một số trạm di động. Phân hệ trạm gốc chỉ cần
nâng cấp một phần nhỏ liên quan đến khối điều khiển gói (PCU- Packet Control
Unit) để cung cấp khả năng định tuyến gói giữa các đầu cuối di động các nút cổng

(gateway). Một nâng cấp nhỏ về phần mềm cũng cần thiết để hỗ trợ các hệ thống
mã hoá kênh khác nhau. Mạng lõi GSM đƣợc tạo thành từ các kết nối chuyển mạch
kênh đƣợc mở rộng bằng cách thêm vào các nút chuyển mạch số liệu và gateway
mới, đƣợc gọi là GGSN (Gateway GPRS Support Node) và SGSN (Serving GPRS
Support Node). GPRS là một giải pháp đã đƣợc chuẩn hoá hoàn toàn với các giao
diện mở rộng và có thể chuyển thẳng lên 3G về cấu trúc mạng lõi.
 EDGE ( Enhanced Data Rates for GSM Evolution): Tốc độ số liệu tăng
cƣờng để phát triển GSM: EDGE có thể phát nhiều bit gấp 3 lần GPRS trong một
chu kỳ. Đây là lý do chính cho tốc độ bit EDGE cao hơn. ITU đã định nghĩa
384kbps là giới hạn tốc độ dữ liệu cho dịch vụ để thực hiện chuẩn IMT-2000 trong
môi trƣờng không lý tƣởng. 384kbps tƣơng ứng với 48kbps trên mỗi khe thời gian,
giả sử một đầu cuối có 8 khe thời gian.
25

EDGE là một kỹ thuật truyền dẫn 3G đã đƣợc chấp nhận và có thể triển khai
trong phổ tần hiện có của các nhà khai thác TDMA và GSM. EDGE tái sử dụng
băng tần sóng mang và cấu trúc khe thời gian của GSM, và đƣợc thiết kế nhằm tăng
tốc độ số liệu của ngƣời sử dụng trong mạng GPRS hoặc HSCSD bằng cách sử
dụng các hệ thống cao cấp và công nghệ tiên tiến khác. Vì vậy, cơ sở hạ tầng và
thiết bị đầu cuối hoàn toàn phù hợp với EDGE hoàn toàn tƣơng thích với GSM và
GRPS.
 IS-95
Hệ thống mạng tế bào IS-95A đƣợc Qualcomm cho ra mắt vào những năm
1990 sử dụng kỹ thuật truy nhập vô tuyến CDMA. CDMA chia sẻ cùng một giải
tần chung. Mọi khách hàng có thể nói đồng thời và tín hiệu đƣợc phát đi trên cùng
một giải tần. Các kênh thuê bao đƣợc tách biệt bằng cách sử dụng mã ngẫu nhiên.
Các tín hiệu của nhiều thuê bao khác nhau sẽ đƣợc mã hoá bằng các mã ngẫu nhiên
khác nhau, sau đó đƣợc trộn lẫn và phát đi trên cùng một giải tần chung và chỉ đƣợc
phục hồi duy nhất ở thiết bị thuê bao (máy điện thoại di động) với mã ngẫu nhiên
tƣơng ứng. IS 95A(2G) phát triển tiếp lên IS 95B(2.5G)

Mặc dù hệ thống thông tin di động 2G đƣợc coi là những tiến bộ đáng kể
nhƣng vẫn gặp phải các hạn chế sau: Tốc độ thấp và tài nguyên hạn hẹp. Vì thế cần
thiết phải chuyển đổi lên mạng thông tin di động thế hệ tiếp theo để cải thiện dịch
vụ truyền số liệu, nâng cao tốc độ bit và tài nguyên đƣợc chia sẻ…Mặt khác, khi
các hệ thống thông tin di động ngày càng phát triển, không chỉ số lƣợng ngƣời sử
dụng điện thoại di động tăng lên, mở rộng thị trƣờng mà ngƣời sử dụng còn đòi hỏi
các dịch vụ tiên tiến hơn không chỉ là các dịch vụ cuộc gọi thoại truyền thống và
dịch vụ số liệu tốc độ thấp hiện có trong mạng hiện tại. Nhu cầu của thị trƣờng có
thể phân loại thành các lĩnh vực nhƣ: Dịch vụ dữ liệu máy tính, dịch vụ viễn thông,
dịch vụ nội dung số nhƣ âm thanh hình ảnh. Những lý do trên thúc đẩy các tổ chức
nghiên cứu phát triển hệ thống thông tin di động trên thế giới tiến hành nghiên cứu
và đã áp dụng trong thực tế chuẩn mới cho hệ thống thông tin di động: Thông tin di
động 3G
1.1.3. 
Vào năm 1992, ITU công bố chuẩn IMT-2000 (International Mobil
Telecommunication -2000) cho hệ thống 3G với các ƣu điểm chính đƣợc mong đợi
đem lại bởi hệ thống 3G là:
+ Cung cấp dịch vụ thoại chất lƣợng cao.
+Các dịch vụ tin nhắn (e-mail, fax, SMS, chat, ...).
+ Các dịch vụ đa phƣơng tiện (xem phim, xem truyền hình, nghe nhạc,...).
26

+ Truy nhập Internet (duyệt Web, tải tài liệu, ...).
+Sử dụng chung một công nghệ thống nhất, đảm bảo sự tƣơng thích toàn cầu
giữa các hệ thống.
Để thoả mãn các dịch vụ đa phƣơng tiện cũng nhƣ đảm bảo khả năng truy cập
Internet băng thông rộng, IMT-2000 hứa hẹn cung cấp băng thông 2Mbps, nhƣng
thực tế triển khai chỉ ra rằng với băng thông này việc chuyển giao rất khó, vì vậy
chỉ có những ngƣời sử dụng không di động mới đƣợc đáp ứng băng thông kết nối
này, còn khi đi bộ băng thông sẽ là 384 Kbps, khi di chuyển bằng ô tô sẽ là

144Kbps. Các hệ thống 3G điển hình là:
 UMTS (W-CDMA)
UMTS (Universal Mobile Telephone System), dựa trên công nghệ W-CDMA, là
giải pháp đƣợc ƣa chuộng cho các nƣớc đang triển khai các hệ thống GSM muốn
chuyển lên 3G. UMTS đƣợc hỗ trợ bởi Liên Minh Châu Âu và đƣợc quản lý bởi
3GPP tổ chức chịu trách nhiệm cho các công nghệ GSM, GPRS. UMTS hoạt động
ở băng thông 5MHz, cho phép các cuộc gọi có thể chuyển giao một cách hoàn hảo
giữa các hệ thống UMTS và GSM đã có. Những đặc điểm của WCDMA nhƣ sau:
+WCDMA sử dụng kênh truyền dẫn 5 MHz để chuyển dữ liệu. Nó cũng cho
phép việc truyền dữ liệu ở tốc độ 384 Kbps trong mạng di động và 2 Mbps trong hệ
thống tĩnh.
+Kết cấu phân tầng: Hệ thống UMTS dựa trên các dịch vụ đƣợc phân tầng,
không giống nhƣ mạng GSM. Ở trên cùng là tầng dịch vụ, đem lại những ƣu điểm
nhƣ triển khai nhanh các dịch vụ, hay các địa điểm đƣợc tập trung hóa. Tầng giữa là
tầng điều khiển, giúp cho việc nâng cấp các quy trình và cho phép mạng lƣới có thể
đƣợc phân chia linh hoạt. Cuối cùng là tầng kết nối, bất kỳ công nghệ truyền dữ liệu
nào cũng có thể đƣợc sử dụng và dữ liệu âm thanh sẽ đƣợc chuyển qua ATM/AAL2
hoặc IP/RTP.
+Tần số: hiện tại có 6 băng sử dụng cho UMTS/WCDMA, tập trung vào
UMTS tần số cấp phát trong 2 băng đƣờng lên (1885 MHz– 2025 MHz) và đƣờng
xuống (2110 MHz – 2200 MHz).
Sự phát triển của WCDMA lên 3.5G là HSxPA
 CDMA2000
Một chuẩn 3G quan trọng khác là CDMA2000, chuẩn này là sự tiếp nối đối với
các hệ thống đang sử dụng công nghệ CDMA trong thế hệ 2. CDMA2000 đƣợc
quản lý bởi 3GPP2, một tổ chức độc lập và tách rời khỏi 3GPP của UMTS.
CDMA2000 có tốc độ truyền dữ liệu từ 144Kbps đến Mbps.
 TD-SCDMA
Chuẩn đƣợc ít biết đến hơn là TD-SCDMA đang đƣợc phát triển tại Trung Quốc
bởi các công ty Datang và Siemens. Hiện tại có nhiều chuẩn công nghệ cho 2G nên

27

sẽ có nhiều chuẩn công nghệ 3G đi theo, tuy nhiên trên thực tế chỉ có 2 tiêu chuẩn
quan trọng nhất đã có sản phẩm thƣơng mại và có khả năng đƣợc triển khai rộng rãi
trên toàn thế giới là WCDMA (FDD) và CDMA 2000. WCDMA đƣợc phát triển
trên cơ sở tƣơng thích với giao thức của mạng lõi GSM (GSM MAP), một hệ thống
chiếm tới 65% thị trƣờng thế giới. Còn CDMA 2000 nhằm tuơng thích với mạng lõi
IS-41, hiện chiếm 15% thị trƣờng.
1.2. 
LTE là thế hệ thứ tƣ của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển. UMTS thế hệ thứ ba
dựa trên WCDMA đã đƣợc triển khai trên toàn thế giới. Để đảm bảo tính cạnh
tranh cho hệ thống này trong tƣơng lai, tháng 11/2004 3GPP đã bắt đầu dự án nhằm
xác định bƣớc phát triển về lâu dài cho công nghệ di động UMTS với tên gọi Long
Term Evolution (LTE). 3GPP đặt ra yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí
cho mỗi bit thông tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt các băng tần hiện
có và băng tần mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với các giao tiếp mở và giảm đáng
kể năng lƣợng tiêu thụ ở thiết bị đầu cuối.
Giao diện không gian và các thuộc tính liên quan của hệ thông LTE đƣợc
tóm tắt trong bảng 1.1.
Băng tần 1,25 – 20 MHz
Song công FDD , TDD , bán song công FDD

Di động

350km/h

Đa truy nhập
Đƣờng xuống OFDMA
Đƣờng lên SC-FDMA

MIMO
Đƣờng xuống 2 * 2 ; 4 * 2 ; 4 * 4
Đƣờng lên 1 * 2 ; 1 * 4
Tốc độ dữ liệu đỉnh
trong 20MHz
Đƣờng xuống : 173 và 326 Mb/s tƣơng ứng với cấu hình
MIMO 2 * 2 và 4 * 4
Đƣờng lên : 86Mb/s với cấu hình 1 * 2 anten
Điều chế QPSK ; 16 QAM và 64 QAM
Mã hóa kênh Mã tubo
Các công nghệ khác Lập biểu chính xác kênh; liên kết thích ứng ; điều khiển
công suất ; ICIC và ARQ hỗn hợp
Bảng 1. 1 Các đặc điểm chính của công nghệ LTE
Mục tiêu của LTE là cung cấp 1 dịch vụ dữ liệu tốc độ cao , độ trễ thấp , các gói
dữ liệu đƣợc tối ƣu , công nghệ vô tuyến hỗ trợ băng thông một cách linh hoạt khi
triển khai. Đồng thời kiến trúc mạng mới đƣợc thiết kế với mục tiêu hỗ trợ lƣu
28

lƣợng chuyển mạch gói cùng với tính di động linh hoạt , chất lƣợng của dịch vụ ,
thời gian trễ tối thiểu.
T truyn d liu : Trong điều kiện lý tƣởng hệ thống hỗ trợ tốc
độ dữ liệu đƣờng xuống đỉnh lên tới 326Mb/s với cấu hình 4*4 MIMO ( multiple
input multiple output ) trong vòng 20MHZ băng thông. MIMO cho đƣờng lên là
không đƣợc sử dụng trong phiên bản đầu tiên của chuẩn LTE. Tốc độ dữ liệu đỉnh
đƣờng lên tới 86Mb/s trong 20MHZ băng thông. Ngoài viêc cải thiện tốc độ dữ
liệu đỉnh hệ thống LTE còn cung cấp hiệu suất phổ cao hơn từ 2 đến 4 lần của hệ
thống HSPA phiên bản 6.
Di tc : Dải tần vô tuyến của hệ thống LTE có khả năng mở
rộng từ 1.4 MHz, 3MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz và 20 MHz cả chiều lên và
xuống. Điều này dẫn đến sự linh hoạt sử dụng đƣợc hiệu quả băng thông .Mức

thông suất cao hơn khi hoạt động ở băng tần cao và đối với một số ứng dụng
không cần đến băng tần rộng chỉ cần một băng tần vừa đủ thì cũng đƣợc đáp ứng.
m bo hiu sut khi di chuyn : LTE tối ƣu hóa hiệu suất cho thiết bị
đầu cuối di chuyển từ 0 đến 15km/h, vẫn hỗ trợ với hiệu suất cao (chỉ giảm đi một
ít) khi di chuyển từ 15 đến 120km/h, đối với vận tốc trên 120 km/h thì hệ thống
vẫn duy trì đƣợc kết nối trên toàn mạng tế bào ,chức năng hỗ trợ từ 120 đến
350km/h hoặc thậm chí là 500km/h tùy thuộc vào băng tần.
Gi tr t phi s dt phu khin :
 Giảm thời gian chuyển đổi trạng thái trên mặt phẳng điều khiển : Giảm thời
gian để một thiết bị đầu cuối ( UE - User Equipment) chuyển từ trạng thái nghỉ
sang nối kết với mạng, và bắt đầu truyền thông tin trên một kênh truyền.Thời gian
này phải nhỏ hơn 100ms.
 Giảm độ trễ ở mặt phẳng ngƣời dùng: Nhƣợc điểm của các mạng tổ ong (ô)
hiện nay là độ trễ truyền cao hơn nhiều so với các mạng đƣờng dây cố định. Điều
này ảnh hƣởng lớn đến các ứng dụng nhƣ thoại và chơi game …,vì cần thời gian
thực. Giao diện vô tuyến của LTE và mạng lƣới cung cấp khả năng độ trễ dƣới
10ms cho việc truyền tải 1 gói tin từ mạng tới UE.
S n m : Tất cả sẽ dựa trên IP. Một trong những
tính năng đáng kể nhất của LTE là sự chuyển dịch đến mạng lõi hoàn toàn dựa
trên IP với giao diện mở và kiến trúc đơn giản hóa. Sâu xa hơn, phần lớn công
việc chuẩn hóa của 3GPP nhắm đến sự chuyển đổi kiến trúc mạng lõi đang tồn tại
sang hệ thống toàn IP. Trong 3GPP. Chúng cho phép cung cấp các dịch vụ linh
hoạt hơn và sự liên hoạt động đơn giản với các mạng di động phi 3GPP và các
mạng cố định. EPC dựa trên các giao thức TCP/IP – giống nhƣ phần lớn các
mạng số liệu cố định ngày nay- vì vậy cung cấp các dịch vụ giống PC nhƣ thoại,
video, tin nhắn và các dịch vụ đa phƣơng tiện. Sự chuyển dịch lên kiến trúc toàn
29

gói cũng cho phép cải thiện sự phối hợp với các mạng truyền thông không dây và
cố định khác.VoIP sẽ dùng cho dịch vụ thoại.

-100km : Trong vòng bán kính 5km LTE cung cấp tối ƣu
về lƣu lƣợng ngƣời dùng, hiệu suất phổ và độ di động. Phạm vi lên đến 30km thì
có một sự giảm nhẹ cho phép về lƣu lƣợng ngƣời dùng còn hiệu suất phổ thì lại
giảm một cách đáng kể hơn nhƣng vẫn có thể chấp nhận đƣợc, tuy nhiên yêu cầu
về độ di động vẫn đƣợc đáp ứng. dung lƣợng hơn 200 ngƣời/ô (băng thông
5MHz).
Ki ng s   i mng 3G hin thi. Tuy nhiên
mạng LTE vẫn có thể tích hợp một cách dễ dàng với mạng 3G và 2G hiện tại.
Điều này hết sức quan trọng cho nhà cung cấp mạng triển khai LTE vì không cần
thay đổi toàn bộ cơ sở hạ tầng mạng đã có.
OFDMA ,SC-c s dng trong LTE :Hệ thống này
hỗ trợ băng thông linh hoạt nhờ các sơ đồ truy nhập OFDMA & SC-FDMA.
Ngoài ra còn có song công phân chia tần số FDD và song công phân chia thời
gian TDD. Bán song công FDD đƣợc cho phép để hỗ trợ cho các ngƣời sử dụng
với chi phí thấp .không giống nhƣ FDD, trong hoạt động bán song công FDD thì
một UE không cần thiết truyền & nhận đồng thời . Điều này tránh việc phải đầu
tƣ một bộ song công đắt tiền trong UE. Truy nhập đƣờng lên về cơ bản dựa trên
đa truy nhập phân chia tần số đơn sóng mang SC-FDMA hứa hẹn sẽ gia tăng
vùng phủ sóng đƣờng lên do tỉ số công suất đỉnh-trung bình thấp ( PARR) liên
quan tới OFDMA.
Gi : Yêu cầu đặt ra cho hệ thống LTE là giảm thiểu đƣợc chi phí
trong khi vẫn duy trì đƣợc hiệu suất nhằm đáp ứng đƣợc cho tất cả các dịch
vụ.Các vấn đề đƣờng truyền,hoạt động và bảo dƣỡng cũng liên quan đến yếu tố
chi phí,chính vì vậy không chỉ giao tiếp mà việc truyền tải đến các trạm gốc và
hệ thống quản lý cũng cần xác định rõ, ngoài ra một số vấn đề cũng đƣợc yêu
cầu nhƣ là độ phức tạp thấp,các thiết bị đầu cuối tiêu thụ ít năng lƣợng.
n ti v thc: Hệ thống LTE phải cùng
tồn tại và có thể phối hợp hoạt động với các hệ thống 3GPP khác .Ngƣời sử
dụng LTE sẽ có thể thực hiện các cuộc gọi từ thiết bị đầu cuối của mình và thậm
chí khi họ không nằm trong vùng phủ sóng của LTE. Do đó, cho phép chuyển

giao các dịch vụ xuyên suốt, trôi chảy trong khu vực phủ sóng của HSPA,
WCDMA hay GSM/GPRS/EDGE. Hơn thế nữa, LTE hỗ trợ không chỉ chuyển
giao trong hệ thống, liên hệ thống mà còn chuyển giao liên miền giữa miền
chuyển mạch gói và miền chuyển mạch kênh.