Công nghệ LTE và vấn đề chuẩn quốc gia cho thiết bị đầu cuối áp dụng tại Việt Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ






ỨNG VĂN NGUYỆN








CÔNG NGHỆ LTE VÀ VẤN ĐỀ CHUẨN QUỐC GIA
CHO THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI ÁP DỤNG TẠI VIỆT NAM







LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

HÀ NỘI – 2013

2



ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ




ỨNG VĂN NGUYỆN

CÔNG NGHỆ LTE VÀ VẤN ĐỀ CHUẨN QUỐC GIA
CHO THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI ÁP DỤNG TẠI VIỆT NAM



NGÀNH: CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ: 60520203





LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. TRỊNH ANH VŨ

HÀ NỘI – 2013

3

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan nội dung của luận văn “Công nghệ LTE và vấn đề chuẩn
quốc gia cho thiết bị đầu cuối áp dụng tại Việt Nam” là sản phẩm do tôi thực hiện
dưới sự hướng dẫn của PGS.TS.Trịnh Anh Vũ. Trong toàn bộ nội dung của luận văn,
những điều được trình bày hoặc là của cá nhân hoặc là được tổng hợp từ nhiều nguồn
tài liệu. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và được trích dẫn hợp
pháp.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định
cho lời cam đoan của mình.
.

Hà Nội, ngày 09 tháng 9 năm 2013

TÁC GIẢ






Ứng Văn Nguyện

4

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các các thầy cô giáo trong
Khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội đã
giúp đỡ tận tình và chu đáo để tôi có môi trường tốt học tập và nghiên cứu.
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS. Trịnh Anh
Vũ người trực tiếp đã hướng dẫn, chỉ bảo tôi tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu
và hoàn thiện luận văn này.
Một lần nữa tôi xin được gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô giáo, bạn bè, đồng
nghiệp đã giúp đỡ tôi trong thời gian vừa qua. Tôi xin kính chúc các thầy cô giáo, các
anh chị và các bạn mạnh khỏe và hạnh phúc.

Hà Nội, ngày 09 tháng 9 năm 2013

TÁC GIẢ

Ứng Văn Nguyện
















5

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1
MỤC LỤC 5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 8
DANH MỤC CÁC BẢNG 9
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 10

MỞ ĐẦU 11
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE 13
1.1. Giới thiệu 13
1.2. Các công nghệ cơ bản trong LTE 14
1.2.1. Các thông số kỹ thuật 14
1.2.3. Băng tần triển khai LTE 14
1.2.4. Các kỹ thuật cho truy nhập vô tuyến trong LTE 16
1.2.5. Công nghệ đa anten MIMO 20
1.3. Mô hình kiến trúc LTE 23
1.4. Các dịch vụ của LTE 24
1.5. Công nghệ LTE- Advaced 26
1.5.1. Giới thiệu về công nghệ LTE- Advanced 26
1.5.2. Đặc điểm của LTE-Advanced 27
1.6. So sánh công nghệ LTE và WiMAX 28
1.7. Kết luận chương 32
Chương 2. TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI LTE TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRIỂN KHAI
THỬ NGHIỆM LTE TẠI VIỆT NAM 33
2.1. Tình hình triển khai mạng LTE trên thế giới 33
2.2. Tình hình thương mại hóa LTE trên thế giới 34
2.3. Tình hình triển khai LTE-Advanced trên thế giới 34
2.4. Tình hình triển khai LTE tại Việt Nam 34
2.4.1. Mục đích thử nghiệm LTE tại Việt Nam 34
2.4.2. Tiêu chuẩn và công nghệ thử nghiệm LTE tại Việt Nam 35
2.4.3. Kết quả thử nghiệm LTE tại Việt Nam 36
2.4.4. Quy hoạch, lựa chọn băng tần triển khai mạng LTE tại Việt Nam 39
2.4.5. Kết luận chương 41
6

Chương 3. NGHIÊN CỨU TÌNH HÌNH VÀ XU HƯỚNG TIÊU CHUẨN TIÊU
CHUẨN HÓA ĐỐI VỚI HỆ THỐNG LTE CỦA CÁC TỔ CHỨC QUỐC TẾ VÀ

VIỆT NAM 42
3.1. Các tổ chức tiêu chuẩn lớn trên thế giới. 42
3.1.1. Tổ chức tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) 42
3.1.2. Uỷ ban Kỹ thuật điện Quốc tế (IEC) 43
3.1.3. Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) 45
3.2. Các tổ chức tiêu chuẩn hóa khu vực 46
3.2.1. Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu – European Telecommunication
standardization Institute (ETSI) 46
3.2.2. Liên minh Viễn thông Châu Á - Thái Bình Dương – Asian-Pacific
Telecommunity (APT) 47
3.3. Tình hình tiêu chuẩn hóa đối với hệ thống LTE 48
3.3.1. Một số tiêu chuẩn của 3GPP có liên quan đến LTE 48
3.3.2. ETSI đã đưa ra một số tiêu chuẩn cho thiết bị LTE như sau 48
3.4. Băng tần khả dụng cho LTE 49
3.5. Tình hình sử dụng tần số cho mạng di động tại Việt Nam 52
3.5.1. Mạng di động 2G, 3G 52
3.5.2. Mạng thông tin di động 4G 53
3.6. Kết luận chương 54
Chương 4. ĐỀ XUẤT XÂY DỰNG QUY CHUẨN KỸ THUẬT CHO THIẾT BỊ
ĐẦU CUỐI LTE TẠI VIỆT NAM 55
4.1. Sự cần thiết của việc xây dựng quy chuẩn kỹ thuật cho thiết bị đầu cuối LTE 55
4.2. Tình hình nhập khẩu thiết bị trạm gốc và thiết bị đầu cuối LTE 57
4.2.1. Thiết bị trạm gốc 57
3.6.2. Thiết bị đầu cuối LTE 58
4.3. Lý do, mục đích xây dựng quy chuẩn cho thiết bị đầu cuối LTE 59
4.4. Sở cứ xây dựng quy chuẩn cho thiết bị đầu cuối LTE 60
4.4.1. Yêu cầu cụ thể đối với quy chuẩn quốc gia về thiết bị vô tuyến 60
4.4.2. Quy hoạch băng tần 2,6 GHz 60
4.4.3. Lựa chọn tài liệu tham chiếu chính 60
4.5. Yêu cầu chung về xây dựng Quy chuẩn kỹ thuật 62

4.5.1. Quy định pháp lý chung về tiêu chuẩn, quy chuẩn 62
4.5.2. Nguyên tắc cơ bản của hoạt động trong lĩnh vực tiêu chuẩn và lĩnh vực quy
chuẩn kỹ thuật 62
7

4.5.3. Mục tiêu xây dựng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia 63
4.5.4. Đối tượng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia 63
4.6. Nội dung Quy chuẩn kỹ thuật 64
4.7. Kết luận chương 68
4.8. Đánh giá khả năng áp dụng quy chuẩn kỹ thuật cho thiết bị đầu cuối LTE tại
Việt Nam 68
KẾT LUẬN 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

8

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu Tiếng anh Tiếng việt
3GPP

The 3rd Generation Partnership
Project
Dự án đối tác thế hệ thứ 3
EDGE
Enhanced Data Rates for GSM
Evolution
Công nghệ Web trên di động nâng
cấp từ GPRS
ETSI
European Telecommunications
Standards Institute

Viện các tiêu chuẩn viễn thông Châu
Âu
E-UTRA
Evolved UMTS Terrestrial
Radio Access

Mở rộng truy nhập vô tuyến mặt đất
toàn cầu
eNodeB

Trạm gốc LTE
FDD Frequency-Division Duplexing Song công phân chia theo tần số
FCC
The Federal Communications
Commission
Ủy ban Truyền thông Liên bang
FFT Fast Fourier Transformation Biến đổi Fourier nhanh
GPRS General Packet Radio Service

Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp
GSA
The Global mobile Suppliers
Association

Hiệp hội các nhà cung cấp di động
toàn cầu
GSM
Global System for Mobile
Communications
Hệ thống thông tin di động toàn cầu
HSPA High Speed Packet Access truy nhập gói tốc độ cao
IEC
International Electrotechnical
Commission
Uỷ ban kỹ thuật điện quốc tế
IEEE

Institute of Electrical and
Electronics Engineers
Viện kỹ nghệ Điện và Điện Tử
ISI Inter Symbol Interference Nhiễu xuyên kí tự
ISO
International Organization for
Standardization
Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế
LTE Long Term Evolution Sự tiến hóa trong tương lai xa
LTE
Advanced
Long Term Evolution-Advanced LTE mở rộng
MIMO
Multiple-input and multiple-
output
Nhiều đầu vào và nhiều đầu ra
NodeB

Trạm gốc 3G
OFDM
Orthogonal frequency-division
multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần số trực
giao
PAPR Peak to Average Power Ratio Tỷ lệ công suất đỉnh so với trung bình
QCVN

Quy chuẩn Việt Nam
RAN Radio access network

Mạng truy cập vô tuyến
SAE System Architecture Evolution Kiến trúc hệ thống mở rộng
SC-FDMA

Single Carrier-Frequency
Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia tần số - đơn
sóng mang
TDD Time-Division Duplexing Song công phân chia theo thời gian
WCDMA
Wideband Code Division
Multiple Access
Đa truy cập phân mã băng rộng
9

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 - Các thông số kỹ thuật của LTE 14

Bảng 1. 2 - Băng tần hoạt động của LTE 15

Bảng 1.3 - Tốc độ truyền tải dữ liệu 28

Bảng 1.4 - Dung lượng tế bào 28

Bảng 1.5 - Băng tần hoạt động cho LTE Advance 28

Bảng 1.6 - Bảng so sánh chung WiMAX và LTE (phần vô tuyến) 29

Bảng 1.7 - So sánh các giới hạn khả năng công nghệ 31

Bảng 3.1 – Băng tần LTE được cấp phép tại một số nước trên thế giới 50

Bảng 3.2 - Băng tần hoạt động của các nhà khai thác di động tại Việt Nam 53
Bảng 4.1 – Danh sách thiết bị trạm gốc công nghệ LTE nhập về Việt Nam 58

Bảng 4.2 - Một số thiết bị đầu cuối hỗ trợ LTE được nhập vào Việt Nam 59

Bảng 4.3 - Các yêu cầu kỹ thuật trong ETSI EN 301 908-14 V5.2.1 (2011-05) 61

Bảng 4.4 - Bảng đối chiếu nội dung QCVN với tài liệu tham chiếu 65

10

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 - Logo LTE 13

Hình 1.2 - Các tùy chọn nâng cấp lên LTE 13

Hình 1.3 - Ghép kênh OFDM 17

Hình 1.4 - Các ký tự trong OFDM 17

Hình 1.5 - So sánh FDM và OFDM 17

Hình 1.6 - Các kênh con trong OFDMA 18

Hình 1.7 - Điều chế SC-FDMA cho hướng lên 19

Hình 1.8 - Nguyên tắc của truyền MIMO 20

Hình 1.9 - Mô hình trực quan của một hệ thống MIMO 21

Hình 1.10 - Kỹ thuật Beamforming 21

Hình 1.11 - Ghép kênh không gian giúp tăng tốc độ truyền 22

Hình 1.12 - Phân tập không gian giúp cải thiện SNR 22

Hình 1.13 – Kiến trúc của mạng UMTS 3G và mạng E-UTRA 23

Hình 1.14 - Mạng SAE dựa trên 3GPP 24

Hình 1.15 - Các phiên bản LTE 27

Hình 1.16 - So sánh về tốc độ dữ liệu giữa WiMAX và LTE 30

Hình 1.17 - Đánh giá hiệu quả sử dụng phổ tần số WiMAX và LTE 31
Hình 2. 1 - Bản đồ triển khai LTE trên thế giới 33

Hình 2. 2 - Sơ đồ hệ thống LTE của VNPT 37

Hình 2. 3 - Sơ đồ hệ thống LTE của Viettel 38
Hình 3. 1 - Cấu trúc mô hình của ISO 43

Hình 3. 2 - Các băng tần dự kiến khả dụng cho LTE 49
Hình 4. 1 - Hình ảnh khối RRU trong hệ thống LTE nhập về Việt Nam 57

Hình 4. 2 - Thông số kỹ thuật của khối RRU nhập về Việt Nam 58

11

MỞ ĐẦU
Ngày nay, chất lượng sản phẩm, hàng hoá không những là thước đo quan trọng
khẳng định sự tồn tại của doanh nghiệp mà còn là chuẩn mực trong các quan hệ kinh
tế, thương mại và sức cạnh tranh của nền kinh tế. Việc quản lý chất lượng sản phẩm,
hàng hoá và dịch vụ theo tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật là phương thức quản lý thông
dụng nhất mà nước ta và các nước trên thế giới đã và đang thực hiện. Đây là công cụ
kỹ thuật quan trọng để quản lý chất lượng sản phẩm, hàng hoá và dịch vụ vì tiêu
chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quy định các yêu cầu an toàn mà sản phẩm, hàng hoá và
dịch vụ phải đạt được để có thể được đưa vào lưu thông, tiêu dùng; đồng thời nó cũng
là căn cứ để đánh giá sản phẩm, hàng hóa và dịch vụ có đảm bảo yêu cầu an toàn hay
không. Do đó, việc xây dựng một hệ thống Quy chuẩn kỹ thuật chính xác và đầy đủ sẽ
tạo ra công cụ phục vụ cho công tác quản lý nhà nước về chất lượng sản phẩm hàng
hóa.
Tại Việt Nam hiện đã triển khai và đưa vào sử dụng mạng di động thế hệ 3 (3G)
sử dụng công nghệ W-CDMA FDD. Các mạng 3G sẽ vẫn duy trì tính cạnh tranh cao
trong một vài năm tới nhờ những sự tăng cường đến từ HSPA và HSPA+. Tuy nhiên,
trong thập kỉ tới lưu lượng số liệu sẽ tăng một cách đáng kể. Các dịch vụ này sẽ đòi
hỏi lượng tài nguyên mạng nhiều hơn so với các dịch vụ thoại truyền thống, vì vậy
việc tăng dung lượng số liệu sẽ phải đi cùng với việc hạ thấp chi phí. Do đó, các mạng
thế hệ sau sẽ có tính khả thi và các cách tiếp cận mới đối với giao diện không gian,
mạng truy nhập vô tuyến, mạng lõi, giảm sự phân cấp mạng và loại bỏ tắc nghẽn nút
cổ chai. Công nghệ LTE sẽ đáp ứng các yêu cầu đó.
Trong tương lai, công nghệ LTE (Long Term Evolution) mang tới khả năng

truyền Internet di động tốc độ cao hơn và đồng thời là cầu nối thu hẹp khoảng cách
giữa tốc độ tăng trưởng doanh thu và lưu lượng dành cho các nhà cung cấp dịch vụ di
động. Theo nghiên cứu của Informa, LTE như là một sự lựa chọn hàng đầu nhờ có
công nghệ truy cập thế hệ mới, với hơn 100 nhà khai thác mạng trên toàn cầu đang có
ý định triển khai LTE
Tại Việt Nam, Bộ Thông tin & Truyền thông đã cấp giấy phép thử nghiệm công
nghệ LTE cho VNPT, Viettel, FPT Telecom, CMC và VTC. Xu hướng trong tương lai
gần, công nghệ LTE sẽ là lựa chọn hàng đầu để triển khai ở Việt Nam. Tuy nhiên hiện
nay chưa có quy chuẩn kỹ thuật để đánh giá xét cấp chứng nhận hợp quy cho thiết bị
đầu cuối LTE, do đó gây không ít khó khăn trong quản lý của Bộ Thông tin & Truyền
thông và hoạt động sản xuất, kinh doanh của các doanh nghiệp.
Nhằm đáp ứng nhu cầu trên đề tài nghiên cứu về: “Công nghệ LTE và vấn đề
chuẩn quốc gia cho thiết bị đầu cuối áp dụng tại Việt Nam” sau khi hoàn thành sẽ
đáp ứng nhu cầu quản lý nhà nước về lĩnh vực Công nghệ thông tin và truyền thông
trong gian đoạn tới, đảm bảo quyền lợi, tính an toàn cho người sử dụng, cũng như đảm
bảo hoạt động sản xuất, kinh doanh của các doanh nghiệp.
Đề tài này giúp tôi có thêm các kiến thức cần thiết về công nghệ LTE đồng thời
có thể ứng dụng kết quả thu được từ đề tài vào công tác thực tế đang triển khai tại cơ
12

quan tôi là công tác “Chứng nhận và Công bố hợp quy sản phẩm, hàng hóa chuyên
ngành Công nghệ thông tin và truyền thông”.
Nội dung luận văn được chia thành bốn (04) chương như sau:
Chương 1. Tổng quan về công nghệ LTE.
Chương 2. Tình hình triển khai LTE trên thế giới và triển khai thử nghiệm tại
Việt Nam.
Chương 3. Tình hình và xu hướng tiêu chuẩn hóa đối với hệ thống LTE trên
thế giới và tại Việt Nam.
Chương 4. Đề xuất xây dựng Quy chuẩn kỹ thuật cho thiết bị đầu cuối LTE tại
Việt Nam.

13

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE
Nội dung chương này sẽ trình bày tổng quan về công nghệ LTE, các công nghệ
sử dụng và các yêu cầu kỹ thuật sử dụng trong công nghệ LTE, các dịch vụ mà LTE
mang lại. Chương này cũng trình bày mô hình kiến trúc của LTE, các băng tần khả

dụng và xu hướng phát triển của LTE trong tương lai, so sánh công LTE so với công
nghệ WiMAX.
1.1. Giới thiệu
LTE (viết tắt của cụm từ Long Term Evolution) còn được gọi là E-UTRA (viết
tắt của cụm từ Evolved Universal Terrestrial Radio Access), công nghệ này được
coi như công nghệ di động thế hệ thứ 4 (4G, nhưng thực chất LTE mới chỉ được coi
như 3,9 G). 4G LTE là một chuẩn cho truyền thông không dây tốc độ dữ liệu cao dành
cho điện thoại di động và các thiết bị đầu cuối dữ liệu.

Hình 1.1 - Logo LTE
Công nghệ LTE dựa trên các công nghệ mạng GSM/EDGE và UMTS/HSPA, LTE
nhờ sử dụng các kỹ thuật điều chế mới và một loạt các giải pháp công nghệ khác như
lập lịch phụ thuộc kênh và thích nghi tốc độ dữ liệu, kỹ thuật đa anten để tăng dung
lượng và tốc độ dữ liệu. Các tiêu chuẩn của LTE được tổ chức 3GPP (Dự án đối tác
thế hệ thứ 3) ban hành và được quy định trong một loạt các chỉ tiêu kỹ thuật của Phiên
bản 8 (Release 8), với những cải tiến nhỏ được mô tả trong Phiên bản 9.

Hình 1.2 - Các tùy chọn nâng cấp lên LTE


14

1.2. Các công nghệ cơ bản trong LTE
1.2.1. Các thông số kỹ thuật
Bảng 1.1 - Các thông số kỹ thuật của LTE
Dải tần số Các băng FDD UMTS và TDD UMTS
Băng thông kênh, 1 khối
tài nguyên = 180 kHz
1,4 MHz

3 MHz

5 MHz

10 MHz 15 MHz 20 MHz

Mô hình điều chế
DL: OFDMA
UL: SC-FDMA
Đa truy nhập
DL: OFDMA
UL: SC-FDMA
Công nghệ MIMO
DL: Có nhiều lựa chọn cấu hình MIMO để phân cực phát,
điều chế không gian và phân cực trễ vòng (tối đa 4 anten ở
trạm gốc và đầu cuối).
UL: Đa người dùng kết hợp MIMO
Tốc độ dữ liệu lớn nhất
DL: 150 Mb/s (UE nhóm 4, 2x2 MIMO, 20 MHz), 300
Mb/s (UE nhóm 5, 4x4 MIMO, 20 MHz)
UL: 75 Mb/s (20 MHz)
1.2.3. Băng tần triển khai LTE
Công nghệ LTE phù hợp triển khai trên độ rộng băng tần trong phạm vi từ 1,25
MHz đến 20 MHz, hơn thế nữa, nó có thể hoạt động trong tất cả các băng tần 3GPP
theo cặp phổ tần hoặc không theo cặp phổ tần. Như vậy, mạng LTE có thể triển khai
trên bất cứ băng tần nào được sử dụng bởi các hệ thống 3GPP.
Băng tần hoạt động dành cho công nghệ LTE được khuyến nghị trong 3GPP TS
36.101 version 10.3.0 Release 10 được chỉ ra như trong bảng dưới đây.

15

Bảng 1. 2 - Băng tần hoạt động của LTE
STT
Băng tần hoạt động trên
đường lên (MHz)
( F
UL_low
- F
UL_high)

Băng tần hoạt động tr
ên
đường xuống (MHz)
(F
DL_low
- F
DL_high)

Chế độ truyền

1 1920 – 1980 2110 – 2170 FDD
2 1850 – 1910 1930 – 1990 FDD
3 1710 – 1785 1805 – 1880 FDD
4 1710 – 1755 2110 – 2155 FDD
5 824 – 849 869 – 894 FDD

6
1
830 – 840 875 – 885 FDD
7 2500 – 2570 2620 – 2690 FDD
8 880 – 915 925 – 960 FDD
9 1749,9 – 1784,9 1844,9 – 1879,9 FDD
10 1710 – 1770 2110 – 2170 FDD
11 1427,9 – 1447,9 1475,9 – 1495,9 FDD
12 699 – 716 729 – 746 FDD
13 777 – 787 746 – 756 FDD
14 788 – 798 758 – 768 FDD
15 Dự trù Dự trù FDD
16 Dự trù Dự trù FDD
17 704 – 716 734 – 746 FDD
18 815 – 830 860 – 875 FDD
19 830 – 845 875 – 890 FDD
20 832 – 862 791 – 821 FDD
21 1447,9 – 1462,9 1495,9 – 1510,9 FDD

23 2000 – 2020 2180 – 2200 FDD
24 1626,5 – 1660,5 1525 – 1559 FDD
25 1850 – 1915 1930 – 1995 FDD

16

STT
Băng tần hoạt động trên
đường lên (MHz)
( F
UL_low

- F
UL_high)

Băng tần hoạt động tr
ên
đường xuống (MHz)
(F
DL_low
- F
DL_high)

Chế độ truyền

33 1900 – 1920 1900 – 1920 TDD
34 2010 – 2025 2010 – 2025 TDD
35 1850 – 1910 1850 – 1910 TDD
36 1930 – 1990 1930 – 1990 TDD
37 1910 – 1930 1910 – 1930 TDD
38 2570 – 2620 2570 – 2620 TDD
39 1880 – 1920 1880 – 1920 TDD
40 2300 – 2400 2300 – 2400 TDD
41 2496 - 2690 2496 – 2690 TDD
42 3400 - 3600 3400 – 3600 TDD
43 3600 – 3800 3600 – 3800 TDD
Chú ý 1: Băng 6 không sử dụng
1.2.4. Các kỹ thuật cho truy nhập vô tuyến trong LTE
Đường xuống và đường lên trong LTE dựa trên việc sử dụng nhiều các công
nghệ đa truy nhập, cụ thể:
- Đa truy nhập phân chia tần số trực giao cho đường xuống (OFDMA).
- Đa truy nhập phân chia tần số - đơn sóng mang (SC-FDMA) cho đường lên.

1.2.4.1. Công nghệ đa truy nhập cho đường xuống OFDM và OFDMA
1.2.4.1. 1. Công nghệ
OFDM
OFDM là kĩ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao. OFDM phân toàn
bộ băng tần thành nhiều kênh băng hẹp, mỗi kênh có một sóng mang. Các sóng mang
này trực giao với các sóng mang khác có nghĩa là có một số nguyên lần lặp trên một
chu kỳ kí tự. Vì vậy, phổ của mỗi sóng mang bằng “không” tại tần số trung tâm của
tần số sóng mang khác trong hệ thống. Kết quả là không có nhiễu giữa các sóng mang
phụ (về mặt lý thuyết).
17


Hình 1.3 - Ghép kênh OFDM
a, Nguyên lý OFDM
Nguyên lý cơ bản của OFDM là chia nhỏ một luồng dữ liệu tốc độ cao trước khi
phát thành nhiều luồng dữ liệu tốc độ thấp hơn và phát mỗi luồng dữ liệu đó trên một
sóng mang con khác nhau. Các sóng mang này trực giao với nhau, điều này được thực
hiện bằng cách chọn độ giãn tần số một cách hợp lý. Bởi vì khoảng thời gian ký tự
tăng lên do các sóng mang con song song có tốc độ thấp hơn, vì vậy lượng nhiễu gây
ra do độ trải trễ đa đường được giảm xuống.

Hình 1.4 - Các ký tự trong OFDM
Công nghệ OFDM khắc phục được vấn đề nhiễu ISI bằng cách sử dụng khoảng
bảo vệ tại đoạn bắt đầu của kí tự. Khoảng thời gian bảo vệ chính là phần kí tự bị ảnh
hưởng bởi ISI còn khoảng dữ liệu tiếp theo khoảng bảo vệ chính là khoảng tải tin.

Hình 1.5 - So sánh FDM và OFDM
Hình trên minh họa sự khác nhau giữa kỹ thuật điều chế đa sóng mang và kỹ
thuật đa sóng mang trực giao. Bằng cách sử dụng kỹ thuật đa sóng mang trực giao, ta
có thể tiết kiệm được khoảng 50% băng thông. Tuy nhiên, trong kỹ thuật đa sóng

18

mang trực giao, chúng ta cần triệt để giảm xuyên nhiễu giữa các sóng mang, nghĩa là
các sóng này cần phải trực giao với nhau.
b) Các ưu điểm cơ bản của kỹ thuật OFDM
- Công nghệ này thích hợp cho hệ thống tốc độ cao.
- Thích hợp với các ứng dụng không dây.
- Rất hiệu quả trong các môi trường truyền dẫn đa đường.
- Sử dụng dải tần rất hiệu quả do cho phép chồng phổ giữa các sóng mang con.
- Hạn chế được ảnh hưởng của fading và hiệu ứng đa đường bằng cách chia kênh
fading chọn lọc tần số thành các kênh con fading phẳng tương ứng với các tần
số sóng mang OFDM khác nhau.
- Phương pháp này có ưu điểm quan trọng là loại bỏ được hầu hết giao thoa giữa
các sóng mang và giao thoa giữa các tín hiệu.
- Giải quyết vấn đề fading bằng quá trình thực hiện điều chế và giải điều chế
trong OFDM nhờ sử dụng phép biến đổi FFT.
- OFDM đang chứng tỏ những ưu điểm của mình trong các hệ thống viễn thông
trên thực tế đặc biệt là trong các hệ thông vô tuyến đòi hỏi tốc độ cao như thông
tin di động và cả trong truyền hình số.
1.2.4.1.2. Công nghệ
OFDMA

Công nghệ OFDMA cho phép một vài sóng mang con được gán tới những người
dùng
khác nhau. Ví dụ các sóng mang con 1, 3 và 7 có thể được gán cho người dùng 1,
và các
sóng
mang con 2, 5 và 9 cho người dùng 2. Những nhóm sóng mang con này
được xem như các
kênh con.

Hình 1.6 - Các kênh con trong OFDMA
Để giảm bớt fading lựa chọn tần số, các sóng mang của một trong các kênh con
được
trải
rộng theo phổ kênh.
Khoảng
sóng mang có thể dùng được phân thành một số
nhóm liên tiếp. Mỗi nhóm chứa một số
các
sóng mang liên tiếp N
E
, sau đó loại trừ các
kênh con pilot được gán ban đầu. Một kênh con có
một
thành phần từ mỗi nhóm được
định vị qua một quá trình giả ngẫu nhiên dựa vào sự hoán vị, với

N
G
là số thành phần
kênh con.Với N=2048, đường xuống N
G
= 48 và N
E
= 32, đường
lên
N
G

= 53 và N
E
= 32.

19

1.2.4.2. Công nghệ đa truy nhập cho đường lên SC-FDMA
Đối với việc truyền dữ liệu ở hướng lên, 3GPP đã chọn một phương thức điều
chế khác. Việc truyền OFDMA phải chịu một PAPR (tỷ lệ công suất đỉnh so với trung
bình) cao, điều này có thể dẫn đến những hệ quả tiêu cực đối với việc thiết kế một bộ
phát sóng nhúng trong UE đó là khi truyền dữ liệu từ UE đến mạng, cần có một bộ
khuếch đại công suất để nâng tín hiệu đến lên một mức đủ cao để mạng bắt được. Bộ
khuếch đại công suất là một trong những thành phần tiêu thụ năng lượng lớn nhất
trong một thiết bị. Bởi vì cả mức tiêu thụ năng lượng lẫn tốc độ truyền đều quan trọng
đối với các nhà thiết kế UE, cho nên bộ khuếch đại công suất nên tiêu thụ càng ít năng
lượng càng tốt. Như vậy, UE nào sử dụng phương thức điều chế có tỉ lệ PAPR càng
thấp thì thời gian hoạt động của nó ở một tốc độ truyền nhất định càng dài. Một
phương thức điều chế tương tự với OFDMA cơ bản, nhưng có một PAPR tốt hơn, đó
là SC-FDMA. Do PAPR của nó tốt hơn, nó được 3GPP chọn để truyền dữ liệu ở
hướng lên. SC-FDMA cũng truyền dữ liệu qua giao tiếp vô tuyến trong nhiều kênh
con, nhưng bổ sung thêm một bước xử lý. Khối xử lý bổ sung trong SC-FDMA trải
thông tin của mỗi bit ra trên tất cả các kênh con. Cùng một số bit được nhóm lại với
nhau, nhưng trong OFDM, các nhóm bit này là dữ liệu nhập cho hàm IFFT, còn trong
SC-FDMA, các bit này được đưa vào một hàm FFT trước, dữ liệu xuất của quá trình
này là cơ sở cho việc tạo ra các kênh truyền con cho hàm IFFT theo sau. Do không
phải tất cả các kênh con đều được dùng bởi UE, nên nhiều kênh được đặt ở mức
không. Những kênh này có thể được dùng bởi các UE khác hoặc không. Ở phía máy
thu, tín hiệu được giải điều chế, được khuếch đại và được xử lý bởi hàm FFT theo cách
giống như trong OFDMA. Nhưng biểu đồ biên độ kết quả không được phân tích trực
tiếp để tái tạo dòng dữ liệu ban đầu, mà được nạp vào một hàm IFFT để gỡ bỏ tác

dụng của quá trình xử lý tín hiệu bổ sung đã được thực hiện ở phía máy phát. Ra khỏi
hàm IFFT này, tín hiệu lại trở thành tín hiệu miền thời gian. Tiếp đến, tín hiệu miền
thời gian này được cung cấp cho một khối phát hiện, khối này tái tạo lại các bit dữ liệu
ban đầu. Như vậy, thay vì phát hiện các bit trên nhiều kênh con khác nhau, người ta
chỉ dùng một hàm phát hiện duy nhất trên một kênh truyền duy nhất.

Hình 1.7 - Điều chế SC-FDMA cho hướng lên
20

1.2.4.3. Sự khác biệt giữa OFDMA và SC-FDMA
OFDMA tạo ra các nhóm bit vào (0 và 1) để lắp ráp vào các kênh con, sau đó các
kênh con này được xử lý bởi hàm IFFT để có được một tín hiệu miền thời gian. Ngược
lại, SC-FDMA trước hết qua một hàm FFT trên các nhóm bit dữ liệu vào rồi đưa kết
quả vào hàm IFFT để hàm này tạo ra tín hiệu miền thời gian. Đây là lý do khiến đôi
khi SC-FDMA còn được gọi là phương thức OFDM trải FFT.
1.2.5. Công nghệ đa anten MIMO
1.2.5.1. Đặc điểm chung
Các hệ thống thông tin không dây luôn được nghiên cứu nhằm cải thiện chất
lượng, dung lượng của hệ thống cũng như khả năng chống lại hiện tượng đa đường.
Đối với các hệ thống thông tin chất lượng của tín hiệu có thể được cải thiện bằng cách
tăng công suất, dung lượng của hệ thống có thể tăng khi tăng băng thông. Tuy nhiên
công suất cũng chỉ có thể tăng tới một mức gới hạn nào đó, vì công suất phát càng tăng
thì hế thống càng gây nhiễu cho các hệ thống xung quanh, băng thông của hệ thống
cũng không thể tăng lên mãi vì việc phân bố băng thông đã được định chuẩn sẵn.
Hệ thống MIMO có thể tăng dung lượng kênh truyền, sử dụng băng thông hiệu
quả nhờ ghép kênh không gian, cải thiện chất lượng của hệ thống đáng kể nhờ vào
phân tập tại phía phát và phía thu mà không cần tăng công suất phát cũng như tăng
băng thông của hế thống.

Hình 1.8 - Nguyên tắc của truyền MIMO

Do những ưu điểm của MIMO và OFDM nên việc kết hợp chúng là một giải
pháp hứa hẹn cho hệ thống thông tin không dây băng rộng.


21

1.2.5.2. Sử dụng hệ thống MIMO trong LTE
Chuẩn LTE chỉ định hai và bốn cuộc truyền riêng biệt trên cùng một băng tần,
tức đòi hỏi phải có hai hoặc bốn anten tương ứng ở cả máy phát lẫn máy thu. Những
cuộc truyền như vậy được gọi là 2x2 MIMO và 4x4 MIMO. Trong thực tế, 2x2 MIMO
sẽ được dùng trước do những ràng buộc về kích cỡ của các UE và do yêu cầu các
anten phải được đặt cách nhau ít nhất một nửa bước sóng.
MIMO chỉ được dùng cho truyền hướng xuống trong LTE, bởi vì bộ phát sóng
của trạm cơ sở ít bị ràng buộc về công suất hơn bộ phát sóng ở hướng lên. Ở hướng
lên, thật khó cho các UE sử dụng MIMO do bởi kích cỡ anten hạn chế và công suất
ngõ ra của nó, cho nên chuẩn LTE hiện nay không có MIMO ở hướng lên.

Hình 1.9 - Mô hình trực quan của một hệ thống MIMO
1.2.5.3. Các độ lợi trong hệ thống MIMO
Hệ thống MIMO sử dụng đa anten phát và thu có thể cung cấp 3 độ lợi: độ lợi
Beamforming, độ lợi ghép kênh không gian và độ lợi phân tập không gian.
a) Độ lợi Beamforming
Beamforming giúp hệ thống tập trung năng lượng bức xạ theo hướng mong muốn
giúp tăng hiệu quả công suất, giảm can nhiễu và tránh được các can nhiễu tới từ các
hướng không mong muốn, từ đó giúp cải thiện chất lượng kênh truyền và tăng độ bao
phủ của hệ thống. Để có thể thực hiện Beamforming, khoảng cách giữa các anten trong
hệ thống MIMO thường nhỏ hơn bước sóng λ (thông thường là λ/2). Beamforming
thường được thực hiện trong môi trường ít tán xạ.

Hình 1.10 - Kỹ thuật Beamforming

22

b) Độ lợi ghép kênh không gian

Hình 1.11 - Ghép kênh không gian giúp tăng tốc độ truyền
Tận dụng các kênh truyền song song có được từ đa anten tại phía phát và phía thu
trong hệ thống MIMO, các tín hiệu sẽ được phát độc lập và đồng thời ra các anten,
nhằm tăng dung lượng kênh truyền mà không cần tăng công suất phát hay tăng băng
thông hệ thống. Dung lượng hệ thống sẽ tăng tuyến tính theo số các kênh truyền song
song trong hệ thống.
c) Độ lợi phân tập

Hình 1.12 - Phân tập không gian giúp cải thiện SNR
Trong truyền dẫn vô tuyến, mức tín hiệu luôn thay đổi, bị phadinh liên tục theo
không gian thời gian và tần số, khiến cho tín hiệu tại nơi thu không ổn định, việc phân
tập cung cấp cho các bộ thu các bản sao tín hiệu giống nhau qua các kênh truyền
phadinh khác nhau, bộ thu có thể lựa chọn hay kết hợp các bản sao tín hiệu này để
giảm tốc độ sai bít BER, chống phadinh qua đó tăng độ tin cậy của hệ thống








23

1.3. Mô hình kiến trúc LTE

Hình 1.13 – Kiến trúc của mạng UMTS 3G và mạng E-UTRA
Hệ thống LTE bao gồm các thành phần chính là phần mạng lõi (SAE-System
Architecture Evolution hay EPC- Evolved Packet Core), các trạm phát sóng eNodeB
và các thiết bị đầu cuối (UE: User equipments).
SAE hay còn được gọi là (EPC) là cốt lõi kiến trúc mạng thông thường được định
nghĩa trong 3GPP Rel-8. Nó sẽ hỗ trợ truy cập của LTE, cùng với tất cả các loại công
nghệ truy cập vô tuyến bao gồm 3GPP 2G GPRS, 3G UMTS, và không truy cập như
3GPP CDMA, WiMAX và Wifi.
SAE được phát triển từ mạng CORE PS cung cấp cho người dùng quản lý di động và
quản lý phiên. Hệ thống SAE còn tương thích với nhiều loại công nghệ truy cập vô
tuyến. SAE bao gồm ba thành phần chính:
- Mobility Management Entity (MME);
- Seving Gatewway (S-GW);
- PDN Gateway (P-GW).
a) Mobility Management Entity (MME) phần thực thể điều khiển định tuyến bên
trong SAE, thực hiện quản lý di động và cung cấp chức năng tương tự như SGSN-C
(điều khiển định tuyến).
b) Serving Gatewway (S-GW) là ranh giới cung cấp các giao diện với E-UTRAN có
chức năng định tuyến và chuyển tiếp gói tin, điểm kết nối cho các eNodeB và kết nối
di động cho mạng di động 3GPP;
c) PDN Gateway (P-GW) cung cấp kết nối với mạng dữ liệu bên ngoài. Chức năng
của nó là tương tự như GGSN và SGSN-U (định tuyến người dùng).
24

Ngoài ra, HSS và PCRF cũng bao gồm trong mạng SAE để hỗ trợ các dữ liệu quản lý
thuê bao và chức năng điều khiển .
d) Evolved NodeB
- Không còn RNC như trong hệ thống 3G;
- Các Evolved NodeB kiểm soát toàn bộ chức năng quản lý về vô tuyến;
- Điều này làm cho việc quản lý về vô tuyến nhanh hơn và có khả năng làm cho

kiến trúc mạng đơn giản hơn.

Hình 1.14 - Mạng SAE dựa trên 3GPP
1.4. Các dịch vụ của LTE
Hệ thống thông tin di động LTE có thể đáp ứng được tốc độ truy nhập lên tới
200Mb/s, hỗ trợ roaming toàn cầsu dựa trên mạng lõi thuần IP, tương tác mạnh với các
mạng khác cùng tồn tại. Nhờ đó nó hứa hẹn sẽ cung cấp nhiều dịch vụ phong phú và
đa dạng.
Cũng giống như hệ thống thông tin di dộng thế hệ 3, các hệ thống thông tin di
động thế hệ tiếp theo (LTE) cũng sẽ cung cấp các loại dich vụ: di động, viễn thông và
internet nhưng với tốc độ cao hơn lên đến 200 Mbit/s và điều đáng quan tâm hơn là
các dịch vụ đa phương tiện. Với khả năng cung cấp các dịch vụ tốc độ bit cao, các hệ
thống thông tin di động thế hệ 4 dễ dàng cung cấp các dịch vụ điện thọai hình, tải dữ
liệu nhanh, các dịch vụ thông tin về vị trí, các dịch vụ thương mại di động, các dịch vụ
phân phối nội dung, các dịch vụ hỗ trợ tải dữ liệu, các dịch vụ điều khiển từ xa, các
dịch số liệu tốc độ bít thấp, dịch vụ số liệu bít cao. Nói chung các dịch vụ được phân
thành hai loại chính là dịch vụ cơ sở và dịch vụ đa phương tiện và qui vào 3 hình thức
dịch vụ: dịch vụ thời gian thực và thời gian không thực, dịch vụ nội dung, dịch vụ
quản lý. Một số dịch vụ điển hình:
25

- Dịch vụ thoại (Voice Telephone): LTE vẫn cung cấp các dịch vụ thoại khác nhau
đang tồn tại như chờ cuộc gọi, chuyển cuộc gọi, gọi ba bên, các thuộc tính AIN khác
nhau, Centrex, Class… Tuy nhiên cần lưu ý là 4G không cố gắng lặp lại các dịch vụ
thoại truyền thống hiện đang cung cấp; dịch vụ thì vẫn đảm bảo nhưng công nghệ thì
thay đổi.
- Tin nhắn (Messaging): Không giống như dịch vụ tin nhắn thông thường trong
mạng 2G, 3G chỉ đơn thuần là bản tin text. Tin nhắn trong LTE cho phép email đi kèm
và có thể được sử dụng trong việc thanh toán trực tuyến cho các dịch vụ gia đình.
- Truyền thông tốc độ cao (High Multimedia): LTE cho phép truy cập internet tốc

độ cao phục vụ cho các ứng dụng theo yêu cầu như: video độ phân giải cao, audio chất
lượng CD hoặc các ứng dụng mua bán trực tuyến với các sản phẩm hữu hình như âm
nhạc, phần mềm…
+ Video Mobile trực tuyến: Hiện nay, đa số các điện thoại di động đều được trang
bị camera hiện đại, có khả năng quay được những video chất lượng cao, nhu cầu về
việc xem các video trực tuyến có độ nét cao ngày càng lớn. Việc phát triển dịch vụ
LTE sẽ giúp cho người dùng có thể tải các dữ liệu truyền hình đạt chất lượng một cách
nhanh hơn, rẻ hơn và kết nối không dây được tốt hơn.
+ Game cầm tay/di động: Các game thủ được đánh giá là những người có nhu cầu
mạnh về tốc độ cũng như khả năng di động của dịch vụ LTE. Với sự phát triển LTE,
các game thủ trực tuyến có thể dễ dàng chơi game khi đa di chuyển với tốc độ cao (khi
đi ô tô, đi xe máy…).
+ Mobile IPTV: Mobile IPTV là công nghệ cho phép người sử dụng có thể truyền và
nhận các dịch vụ đa phương tiện như tivi, video, nhạc, văn bản… với nền tảng IP
thông qua mạng di động. Với Mobile IPTV, người dùng có thể xem bất kỳ chương
trình TV nào mình yêu thích vào bất kỳ thời điểm nào kể cả khi đang di chuyển.
+ Hội nghị truyền hình (Web Conference): Thông qua 4G việc sử dụng hội nghị
truyền hình thông qua điện thoại khi đang di chuyển sẽ trở thành hiện thực.
- Dịch vụ dữ liệu (Data Service): Cho phép thiết lập kết nối thời gian thực giữa các
đầu cuối, cùng với các đặc tả giá trị gia tăng như tính tin cậy và phục hồi nhanh kết
nối, các kết nối chuyển mạch ảo (SVC- Switched Virtual Connection) và quản lý dải
tần, điều khiển cuộc gọi… Tóm lại các dịch vụ dữ liệu có khả năng thiết lập kết nối
theo băng thông và chất lượng dịch vụ QoS theo yêu cầu.
- Dịch vụ đa phương tiện (Multimedia Service): Cho phép nhiều người tham gia
tương tác với nhau qua thoại, video, dữ liệu. Các dịch vụ này cho phép khách hàng
vừa nói chuyện, vừa hiển thị thông tin. Ngoài ra, các máy tính còn có thể cộng tác với
nhau.