baocaothuctap

Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THƠNG

BÁO CÁO THỰC TẬP
ĐỀ TÀI:

TÌM HIỂU VỀ CƠNG NGHỆ 4G LTE

Giáo viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Lớp
Khóa
Hệ

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 1

: Th.S NGUYỄN CHIẾN TRINH
: NHỮ VĂN SƠN
: D12VT3
: 2012 - 2017
: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ, CHO ĐIỂM
(Của công ty VNPT Tech)
……………………………………………………………………………………

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

Điểm: ........ (bằng chữ ………………..)

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 2


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ, CHO ĐIỂM
(Của giáo viên hướng dẫn)

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

Điểm: ........ (bằng chữ ………………..)

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 3


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
LỜI NĨI ĐẦU

Tiếp theo mạng thơng tin di động (TTDĐ) thế hệ thứ 3(3G), Liên minh Viễn
thông quốc tế (ITU) đang hướng tới một chuẩn cho mạng di động tế bào mới thế hệ
thứ 4 (4G). 4G có những tính năng vượt trội như: cho phép thoại dựa trên nền IP,
truyền số liệu và đa phương tiện với tốc độ cao hơn rất nhiều so với các mạng di động
hiện nay. Theo tính tốn, tốc độ truyền dữ liệu có thể lên đến 100 Mb/s, thậm chí lên
đến 1 Gb/s trong các điều kiện tĩnh.
Ở Việt Nam, hiện nay 3G đang phát triển rầm rộ và để tiến lên 4G khơng cịn xa
nữa. Theo tin từ Tập đồn Bưu chính viễn thơng Việt Nam (VNPT), đơn vị này vừa
hồn thành việc lắp đặt trạm BTS sử dụng cho dịch vụ vô tuyến băng rộng công nghệ
LTE, công nghệ tiền 4G đầu tiên tại Việt Nam và Đông Nam Á.
LTE viết tắt của từ Long Term Evolution, là một hệ thống công nghệ được phát triển
từ họ công nghệ GSM/UMTS (WCDMA, HSPA) đang được nghiên cứu, thử nghiệm để
tạo nên một hệ thống truy cập băng rộng di động thế hệ mới, hướng đến thế hệ thứ 4G.
Báo cáo sẽ bao gồm các nội dung chính như sau:
Giới thiệu về cơng ty VNPT Tech

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về LTE
Điểm qua lộ trình phát triển của mạng vơ tuyến và đặc điểm đặc trưng của LTE.
Chương 2: Cấu trúc mạng LTE
Đưa ra cấu trúc của mạng LTE khác hơn so với các thế hệ mạng khác.
Chương 3: Điều khiển công suất và chuyển giao trong LTE
Đưa ra các kỹ thuật điều khiển công suất và chuyển giao trong LTE
Chương 4: Hệ thống thực tế LTE tại VNPT Tech
Tìm hiểu hệ thống LTE của SAMSUNG được lắp đặt thử nghiệm tại VNPT Tech

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 4

Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả các thầy cô trong Khoa Viễn thông
đã ln nhiệt tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian học tập tại
trường, là nền tảng giúp em có thể hồn thành được báo cáo thực tập này .
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến công ty VNPT Tech đã tạo cho em môi
trường làm việc và học tập trong quá trình thực tập tại quý công ty.
Xin gửi lời cảm ơn đặc biệt các anh trong nhóm hướng dẫn thực tập của cơng ty
VNPT Tech, người đã hết lòng hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt thời gian em thực tập tại
công ty, giúp em có những hướng đi đúng đắn để có thể hồn thành được bài báo cáo
này.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 5


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
Mục lục:

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
PGS
PGI
3G

3GPP
AMC
BER
BS

BW
CLPC
FPC
FTB
G-IPC
GSM
HARQ
HO
HSPA
IoT
IPC
KPI
LA
LTE
MCS
MRC
OFDMA
OLPC
PAPR
PG
PL

Pathgain to the serving Base Station
Sum of pathgain to the non serving
Base Station
3rd Generation Technology
3rd Generation Partnership Project
Adaptive Modulation and Coding
Scheme
Bit Error Rate

Base Station
Bandwidth
Closed Loop Power Control
Fractional Power Control
Fixed Transmission Bandwidth
Generalized Interference Based
Power Control
Global System for Mobile
Communications
Hybrid Automatic Repeat Request
Hand Over
High Speed Packet Access
It is the interference over Thermal
noise
Interference Based Power Control
Key Performance Indicator
Link Adaptation
Long Term Evolution
Modulation and Coding Scheme
Maximal Ratio Combining
Orthogonal Frequency Division
Multiple Access
Open Loop Power Control
Peak To Average Power Ratio
Pathgain
Pathloss

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 6

Độ lợi đường tới BS đang phục vụ
Tổng độ lợi đường tới các BS không
phục vụ
Công nghệ truyền thông thế hệ thứ 3
Dự án đối tác thế hệ thứ 3
Kỹ thuật điều chế và mã hố thích ứng
Tỉ số lỗi bit
Trạm gốc
Băng thơng
Điều khiển cơng suất vịng đóng
Điều khiển cơng suất một phần
Băng thông truyền dẫn cố định
Điều khiển công suất dựa trên nhiễu suy
rộng
Hệ thống truyền thông di động tồn cầu
u cầu lặp tự động lai
Chuyển giao
Cơng nghệ truy nhập gói tốc độ cao
Nhiễu trên tạp âm nhiệt
Điều khiển cơng suất dựa trên nhiễu
Chỉ số hiệu năng quan trọng
Thích ứng đường truyền
Kỹ thuật điều chế và mã hóa
Kết hợp tỷ lệ tối đa
Đa truy nhập phân chia theo tần số trực
giao
Điều khiển cơng suất vịng đóng
Tỷ số cơng suất đỉnh trên trung bình
Độ lợi tuyến

Tổn hao tuyến


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
PRB
PS
Psd
PUCCH
PUSCH
RRM
SINR
RNC
TTI
Tx
UE
WA
WCDMA

Physical Resource Block
Packet Scheduler
Power Spectral Density
Physical Uplink Control Channel
Physical Uplink Shared Channel
Radio Resource Management
Signal To Interference Noise Ratio
Radio Network Control
Time Transmission Interval
power Transmitting power
User Equipment
Wrap Around

Wideband Code Division Multiple
Access

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 7

Khối tài nguyên vật lý
Bộ lập biểu gói
Mật độ phổ cơng suất
Kênh điều khiển đường lên vật lý
Kênh chia sẻ đường lên vật lý
Quản lý tài nguyên vơ tuyến
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu có tạp âm
Điều khiển mạng truy nhập
Khoảng thời gian truyền
Công suất phát
Thiết bị người sử dụng
Vòng lại
Đa truy nhập phân chia theo mã theo
băng rộng


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
Giới thiệu về cơng ty VNPT Tech
Địa chỉ:
124 Đường Hồng Quốc Việt – Cầu Giấy – Hà Nội
2. Quá trình hình thành và phát triển
1.

VNPT Technology được thành lập vào ngày 06 tháng 01 năm 2011 với vốn điều lệ là
500 tỉ do các cổ đơng sáng lập chính là Tập đoàn VNPT (51%), VNPost (10%), Pacifab
(10%) và các đối tác tiềm năng khác. Công ty hoạt động chủ yếu trong các lĩnh vực : Nghiên
cứu phát triển, sản xuất công nghệ công nghiệp, thương mại và dịch vụ về viễn thông và công
nghệ thông tin.

Mặc dù là đơn vị thành viên trẻ của VNPT, nhưng VNPT Technology lại sở hữu
nguồn nhân lực và kinh nghiệm số 1 trên lĩnh vực điện tử viễn thông và công nghệ
thông tin, (với hơn 500 cán bộ trình độ kỹ sư, thạc sỹ và tiến sỹ tốt nghiệp từ các
trường đại học kỹ thuật lớn trong nước cũng như từ các nước phát triển (Anh, Pháp,
Đức, Singapore, Australia, Hàn Quốc ….)
3. Quy mô và cơ cấu tổ chức của công ty

Sứ mệnh
Trở thành đơn vị hàng đầu về nghiên cứu phát triển, thiết kế chế tạo và sản xuất các
thiết bị viễn thông và công nghệ thông tin; về nghiên cứu phát triển, thiết kế, xây dựng và
cung cấp các hệ thống và các giải pháp viễn thông và công nghệ thông tin.
Trở thành nhà cung cấp, đối tác tin cậy của nhà mạng dịch vụ, các doanh nghiệp cũng như
người tiêu dùng trong lĩnh vực điện tử, viễn thông, truyền thông và công nghệ thông tin
Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 8


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
Văn hóa cơng ty
VNPT Technology đã xây dựng được một văn hóa doanh nghiệp lành mạnh trên cơ sở
nền tảng khuyến khích tinh thần làm việc nhóm (teamworking và cross-teamworking). Mọi
người cùng nhau chia sẻ thông tin, hỗ trợ nhau trong công việc, trong một môi trường làm
việc nhân văn và chuyên nghiệp, là cơ sở để kích thích và khơi nguồn sáng tạo trong hoạt

động nghiên cứu, phát triển công nghệ.
Đội ngũ cán bộ công nhân viên nhiệt huyết, giỏi chun mơn nghiệp vụ và ngoại ngữ, có
năng lực sáng tạo cùng với việc kế thừa kinh nghiệm quản lý, tác phong làm việc chuyên
nghiệp trong các liên doanh với của các tập đồn cơng nghệ Viễn thơng hàng đầu thế giới
trước đây như Alcatel Lucent và Nokia Siemens đã tạo ra giá trị cốt lõi của công ty, giúp
VNPT Technology phát triển bền vững.

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 9


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về LTE
Thông tin di động là một lĩnh vực rất quang trọng trong đời sống xã hội. Xã hội càng
phát triển, nhu cầu về thông tin di động của con người càng tăng lên và thông tin di động
càng khẳng định được sự cần thiết và tính tiện dụng của nó. Cho đến nay, hệ thống thông tin
di động đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ di động thế hệ 1 đến thế hệ 3 và thế đang
phát triển trên thế giới – thế hệ 4. Trong chương này sẽ trình bày khái qt các đặc tính chung
của LTE, một cơng nghệ di động mới đang được phát triển và chuẩn hóa bởi 3GPP và hướng
đến 4G.
1.1. Giới thiệu chung về 3GPP LTE
Số lượng thuê bao di động đã tăng lên một cách đáng kinh ngạc trong suốt thập kỷ qua:
kỷ lục một tỷ thuê bao đã được vượt qua vào năm 2002, đạt hai tỷ trong năm 2005, ba tỷ vào
năm 2007 và đến cuối năm 2008 con số thuê bao đã là bốn tỷ. Mỗi ngày trên tồn cầu có
thêm hơn một triệu thuê bao mới, tức là trung bình mỗi giây lại có thêm hơn 10 thuê bao.
Khoảng 60% dân số thế giới hiện đang có điện thoại di động. Di động trở thành phương thức
thông tin thoại được ưa thích hơn, các mạng di động đã che phủ trên 90% khu vực dân cư
trên thế giới. Sự gia tăng dịch vụ thoại được hỗ trợ thêm bởi các điện thoại di động giá thấp
và vùng phủ, dung lượng mạng hiệu quả, tất cả là nhờ các giải pháp được chuẩn hóa và

những hệ thống mở.
Các mạng di động thế hệ hai như hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM) ban đầu được
thiết kế để mang lưu lượng thoại trong khi dung lượng dữ liệu được thêm vào sau. Việc sử dụng
dữ liệu ngày càng tăng nhưng rõ ràng lưu lượng thoại vẫn vượt trội hơn trong các mạng thế hệ
hai. Việc đưa ra các mạng thế hệ ba với Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao (HSDPA) đã đẩy
việc sử dụng lưu lượng dữ liệu lên đáng kể, các mạng lưu lượng thoại chiếm ưu thế đã chuyển
sang các mạng lưu lượng gói chiếm ưu thế.
Việc dùng lưu lượng dữ liệu cũng được nâng cao bởi một số các ứng dụng của máy tính
xách tay cần rất nhiều băng thông như truy nhập internet, intranet, chia sẻ file, các dịch vụ
streaming để cung cấp nội dung video, mobile TV và trò chơi tương tác. Các nhóm dịch vụ
gồm video, dữ liệu và thoại – hay còn được gọi triple play – đang tiến vào thị trường di động,
thay thế cho thoại trên đường dây cố định truyền thống và các dịch vụ dữ liệu băng rộng với
các dịch vụ di động cả ở nhà và cơ quan.
Các nghiên cứu hướng tới Phát triển dài hạn (LTE) của Dự án cộng tác thế hệ ba
(3GPP) đã bắt đầu từ năm 2004 với việc xác định các mục tiêu. Ngay cả khi HSDPA vẫn
chưa được triển khai tại thời điểm đó. Phải mất hơn 5 năm từ việc thiết lập các mục tiêu hệ
thống đến triển khai thương mại dùng các chuẩn tương thích với nhau. Do đó, việc chuẩn hóa
hệ thống phải được bắt đầu đủ sớm để có thể sẵn sàng khi có nhu cầu. Vì các cơng nghệ có
dây vẫn đang tiếp tục phát triển cho nên một sự phát triển tương tự cũng được yêu cầu trong
mạng không dây để đảm bảo rằng các ứng dụng cũng làm việc trôi chảy trong mạng khơng
dây. Ngồi ra cũng có các cơng nghệ khơng dây khác – bao gồm IEEE 802.16 – cũng hứa hẹn
các dung lượng dữ liệu cao. Các công nghệ 3GPP phải phối hợp và vượt qua các đối thủ cạnh
tranh. Dung lượng lớn hơn là một yêu cầu rõ ràng để tận dụng tối đa dải phổ sẵn có và các
site trạm gốc. Đây chính là các động lực thúc đẩy sự phát triển LTE.

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 10

Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
LTE phải có hiệu năng vượt trội khi so với các mạng 3GPP đang tồn tại dựa trên công
nghệ truy nhập gói tốc độ cao (HSPA). Các mục tiêu hiệu năng trong 3GPP được định nghĩa
tương ứng với HSPA trong Phát hành 6. Thông lượng người dùng đỉnh tối thiểu là 100Mbps
đường xuống và 50 Mbps đường lên, gấp 10 lần HSPA phát hành 6. Độ trễ cũng phải giảm để
cải thiện hiệu năng người dùng cuối. Tiêu thụ công suất ở thiết bị đầu cuối cũng phải giảm đáng
kể để cho phép dùng nhiều ứng dụng đa phương tiện hơn mà không cần sạc lại pin. Các mục
tiêu của LTE sẽ được trình bày ở các phần sau.
1.1.1. Tổng quan về LTE
Kỹ thuật đa truy nhập trong đường xuống LTE sử dụng Đa truy nhập theo tần số
trực giao (OFDMA) và đường lên sử dụng Đa truy nhập phần chia theo tần số - đơn sóng
mang (SC-FDMA). Các giải pháp đa truy nhập này cung cấp tính trực giao giữa những
người dùng, giảm nhiễu và cải thiện dung lượng hệ thống. Việc cấp phát tài nguyên trong
miền tần số thực hiện theo giải pháp các khối tài nguyên 180 kHz trong cả đường lên và
đường xuống. Chiều tần số trong lập biểu gói là một lý do cho khả năng dung lượng cao
trong LTE. Việc cấp phát cho người dùng đường lên là liên tục để cho phép truyền dẫn
đơn sóng mang trong khi đường xuống có thể dùng các khối tài nguyên một cách tự do từ
các phần khác nhau trong phổ. Giải pháp đơn sóng mang đường lên cũng được thiết kế để
cho phép khuếch đại công suất đầu cuối hiệu quả, hợp lý cho chu kỳ pin của thiết bị đầu
cuối. Giải pháp LTE cho phép tính linh hoạt phổ mà băng thơng phát có thể được chọn
giữa 1,4MHz và 20MHz phụ thuộc vào phổ sẵn có. Băng thơng 20MHz có thể cung cấp
tốc độ dữ liệu người dùng đường xuống lên đến 150Mbps với MIMO 2×2, và 300 Mbps
với MIMO 4×4. Tốc độ dữ liệu đỉnh đường lên là 75Mbps.

…
…

Người dùng 1
Người dùng 2
Người dùng 3

SC-FDMA
Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 11


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
OFDMA
Tần số
Đường lên
Đường xuống
Lên đến 20MHz
Hình 1. : Các kỹ thuật đa truy nhập trong LTE
1.1.2. Các phát hành của 3GPP

2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Phát hành 99
Phát hành 4
Phát hành 5
Phát hành 6

Phát hành 7
Phát hành 8
Phát hành 9
Các chuẩn

Hình 1. : Các phát hành 3GPP theo thứ tự thời gian
1.2. Một số đặc điểm kỹ thuật của LTE
1.2.1. Tốc độ số liệu đỉnh
LTE sẽ hỗ trợ tốc độ đỉnh tức thời tăng đáng kể. Tốc độ này được định cỡ tùy theo kích
thước của phổ được ấn định.
LTE sẽ đảm bảo tốc độ số liệu đỉnh tức thời đường xuống lên đến 100Mbps khi băng
thông được cấp phát cực đại là 20MHz (5bps/Hz) và tốc độ đường lên 50 Mbps khi băng
thông được cấp phát cực đại là 20 MHz (2,5 bps/Hz). Băng thông LTE được cấp phát linh
hoạt từ 1.25 MHz lên đến 20 MHz (gấp 4 lần băng thông 3G-UMTS).
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:

• Khả năng đường xuống với hai anten tại UE
• Khả năng đường lên với một anten tại UE
Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 12


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
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.
1.2.2. Trễ mặt phẳng C và mặt phẳng U
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 1.3).

Hình 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 của
R6) vào trạng thái tích cực (như trong R6 Cell-DCH). Nó cũng cần đảm bảo thời gian chuyển
đổi nhỏ hơn 50ms từ trạng thái ngủ (như trong R6 Cell_PCH) vào trạng thái tích cực (như
trong R6 Cell_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 1.6) trong điều
kiện không tải (nghĩa là một người sử dụng với một luồng số liệu) đối với gói nhỏ (chẳng hạn
tải tin bằng không cộng với tiêu đề). Rõ ràng rằng các chế độ ấn định băng thông của LTE có
thể ảnh hưởng đáng kể lên trễ.

Hình 1. : Trễ mặt phẳng U

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 13


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
1.2.3 . Hiệu suất phổ tần
LTE phải đảm bảo tăng cường đáng kể hiệu suất phổ tần và tăng tốc độ bít tại biên ơ
trong khi vẫn đảm bảo duy trì các vị trí đặt trạm hiện có của UTRAN và EDGE.
Trong mạng có tải, hiệu suất phổ tần kênh đường xuống của LTE phải gấp ba đến
bốn lần R6 HSDPA tính theo bit/s/HZ/trạm. Trong đó giả thiết rằng R6 HSDPA sử dụng
một anten tại nút B và một máy thu, còn LTE sử dụng 2 anten tại nút B và một anten tại
UE.

Hiệu suất phổ tần kênh đường lên trong E-UTRAN phải gấp ba đến bốn lần R6 HUSPA
tính theo bit/s/Hz/trạm. Với giả thiết HUSPA sử dụng hai anten tại nút B và một anten tại UE
còn LTE sử dụng hai anten tại nút B và hai anten tại UE.
Cần lưu ý rằng sự khác biệt về hiệu suất phổ tần trên đường xuống và đường lên là do
môi trường khai thác khác nhau giữa đường xuống và đường lên. Thông thường đường lên rất
nhạy cảm với giảm cấp kênh như nhiễu đa đường vv…vì thế giá thành để đảm bảo hiệu quả
tách sóng trong đường lên cao hơn trong đường xuống.
LTE cần hỗ trợ sơ đồ ấn định băng thông khả định cỡ, chẳng hạn 5, 10, 20 và có thể cả
15MHz. Cũng cần xem xét cả việc định cỡ băng thông 1,25 hay 2,5 MHz để triển khai trong
các vùng băng thông được cấp phát hẹp.
Bảng 1.2 và 1.3 cho thấy so sánh thông số tốc độ và hiệu suất sử dụng băng tần giữa
LTE và HSPA trên đường xuống và đường lên.

HDSPA (R6)

LTE

Đích LTE/Đã đạt

14,4

144

100/đã đạt

Hiệu suất phổ tần 0,75
(bit/Hz/s)

1,84

3-4 lần HSDPA/ đạt
2,5

Thông lượng người 0,006
sử dụng biên ô

0,0148

2-3 lần HSDPA/ đạt
2,5

Tốc độ đỉnh (Mbps)

Bảng 1. : So sánh thông số tốc độ và hiệu suất sử dụng phổ tần giữa LTE trên
đường xuống và HSDPA.
HSUPA (R6)

LTE

Đích LTE/Đã đạt

5,7

57

50/ đã đạt

Hiệu suất phổ tần 0,26
(bit/Hz/s)

0,67

2-3 lần HSUPA/
đạt 2,6

Thông lượng người 0,006
sử dụng biên ô

0,015

2-3 lần HSDPA/
đạt 2,5

Tốc độ đỉnh
(Mbps)

Bảng 1. : So sánh thông số tốc độ và hiệu suất sử dụng phổ tần giữa LTE trên
đường lên và HSDPA.
Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 14


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
1.3. Kiến trúc mơ hình LTE
Hai kiến trúc mơ hính được các 3GPP WG (nhóm cơng tác của 3GPP) để xuất cho kiến
trúc LTE được cho trên hình 1.5, 1.6 , 1.7.
Trên mơ hình kiến trúc hình 1.6 các ký hiệu được sử dụng như sau. R1, R2 và R3 là tên
của các điểm tham khảo. Gx+ ký hiệu cho Gx phát triển hay mở rộng. PCRF1 (Policy and
changing Rules Function: chức năng các quy tắc tính cước và chính sách) thể hiện chức năng

các quy tắc tính cước và chính sách phát triển. các đường nối và các vịng trịn khơng liên tục
thể hiện các phần tử và các giao diện mới của kiến trúc LTE.

Hình 1. : Kiến trúc mơ hình B1 của E-UTRAN cho trường hợp khơng chuyển mạng

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 15


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE

Hình 1. : Kiến trúc mơ hình B2 của E-UTRAN trong đó Rh đảm bảo chức năng
chuẩn bị chuyển giao để giảm thời gian ngắt

Hình 1. : Kiến trúc mơ hình LTE theo TR 23.822
MME (Mobility management Entity) : thực thể quản lý di động
UPE (User Plane Entity)
: thực thể mặt phẳng người sử dụng
3GPP Anchor
: Neo 3GPP
SAE Anchor
: Neo di động giữa các hệ thống truy nhập 3GPP (2G/3G/LTE)
các hệ thống truy nhập không phải 3GPP (WLAN , WIMAX)
ASE: System Architecture Evolution : phát triển kiến trúc hệ thống

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 16

Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
Trên mơ hình kiến trúc hình 1.7, các ký hiệu được sử dụng như sau. R h thể hiện chức
năng chuẩn bị chuyển giao để giảm thời gian ngắt. Dự kiện giao diện này sẽ tương đối tổng
quát để đảm bảo các tổ hợp khác nhau của RAT. G x+ thể hiện Gx có thêm hỗ trợ di động giữa
các hệ thống truy nhập (Inter AS). Wx+ ký hiệu cho Wx có thêm hỗ trợ di động giữa các hệ
thống. Inter AS MM (Inter Access System Mobility Management) ký hiệu cho quản lý di
động giữa các hệ thống truy nhập. PCFR2 thể hiện chức năng quy tắc tính cước và chính
sách, trên hình vẽ chức năng này được thể hiện hai lần chỉ để thể hiện cầu hình. Các đường
trịn và các đường nối không lien tục thể hiện các phần tử/giao diện mới của kiến trúc EUTRAN.
1.4. Kết luận
Như vậy, chương một cho ta cái nhìn tổng quan về công nghệ LTE, một số đặc điểm kỹ
thuật của LTE cũng như các kiến trúc mơ hình LTE. Đây là tiền đề để ta có thể đi vào nghiên
cứu sâu hơn về LTE.

Chương 2: Cấu trúc mạng LTE
Dựa vào chức năng khác nhau trong mạng tế bào mạng có thể chia thành hai phần:
mạng truy nhập vô tuyến và mạng lõi. Những chức năng như điều chế, nén, chuyển giao
thuộc về mạng truy nhập. Còn những chức năng khác như tính cướchoặc quản lý di động là
thành phần của mạng lõi. Với LTE, mạng truy nhập là E-UTRAN và mạng lõi là EPC.
Mục đích chính của LTE là tối thiểu hóa số node. Vì vậy, người phát triển đã chọn một
cấu trúc đơn node. Trạm gốc mới phức tạp hơn NodeB trong mạng truy nhập vơ tuyến
WCDMA/HSPA, và vì vậy được gọi là eNodeB( Enhance Node B). Những eNodeB có tất cả
những chức năng cần thiết cho mạng truy nhập vô tuyến LTE, kể cả những chức năng liên
quan đến quản lý tài nguyên vô tuyến.
2.1 Mạng truy nhập E-UTRAN
Mạng truy nhập vô tuyến của LTE được gọi là E-UTRAN , một trong những đặc điểm
chính của nó là tất cả các dịch vụ, bao gồm dịch vụ thời gian thực được hỗ trợ qua những
kênh gói được chia sẻ. Phương pháp này sẽ tăng hiệu suất phổ, làm cho dung lượng hệ thống
trở nên cao hơn. Một kết quả quan trọng của việc sử dụng truy nhập gói cho tất cả các dịch vụ

là sự tích hợp cao hơn giữa những dịch vụ đa phương tiện và giữa những dịch vụ cố định và
không dây.
Giao diện vô tuyến sử dụng trong E-UTRAN bây giờ chỉ còn là S1 và X2. Trong đó S1
là giao diện vơ tuyến kết nối giữa eNodeB và mạng lõi. S1 chia làm hai loại là S1-U là giao
diện giữa eNodeB và SAE –GW và S1-MME là giao diện giữa eNodeB và MME. X2 là giao
diện giữa các eNodeB với nhau.

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 17


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE

Hình 2.1Cấu trúc cơ bản của LTE
2.2 Mạng lõi EPC
Mạng lõi: mạng lõi mới là sự mở rộng hoàn toàn của mạng lõi trong hệ thống 3G, và nó
chỉ bao phủ miền chuyển mạch gói. Vì vậy, nó có một cái tên mới: Evolved Packet Core
(EPC).
Cùng một mục đích như E-UTRAN, số node trong EPC đã được giảm. EPC chia luồng
dữ liệu người dùng thành mặt phẳng người dùng và mặt phẳng điều khiển. Một node cụ thể
được định nghĩa cho mỗi mặt phẳng, cộng với Gateway chung kết nối mạng LTE với internet
và những hệ thống khác. EPC gồm có một vài thực thể chức năng.
o MME (Mobility Management Entity): chịu trách nhiệm xử lý những chức năng

mặt bằng điều khiển, liên quan đến quản lý thuê bao và quản lý phiên.
o Gateway dịch vụ (Serving Gateway): là vị trí kết nối của giao tiếp dữ liệu gói với
E-UTRAN. Nó cịn hoạt động như một node định tuyến đến những kỹ thuật
3GPP khác. P-Gateway (Packet Data Network): là điểm đầu cuối cho những
phiên hướng về mạng dữ liệu gói bên ngồi. Nó cũng là Router đến mạng

Internet.
o PCRF (Policyand Charging Rules Function): điều khiển việc tạo ra bảng giá và
cấu hình hệ thống con đa phương tiện IP IMS (the IP Multimedia Subsystem)
cho mỗi người dùng.
o HSS (Home Subscriber Server): là nơi lưu trữ dữ liệu của thuê bao cho tất cả dữ
liệu của người dùng. Nó là cơ sở dữ liệu chủ trung tâm trong trung tâm của nhà
khai thác.
Các miền dịch vụ bao gồm IMS (IP Multimedia Sub-system) dựa trên các nhà khai
thác, IMS không dựa trên các nhà khai thác và các dịch vụ khác. IMS là một kiến trúc mạng
nhằm tạo sự thuận tiện cho việc phát triển và phân phối các dịch vụ đa phương tiện đến người
dùng, bất kể là họ đang kết nối thông qua mạng truy nhập nào. IMS hỗ trợ nhiều phương thức
truy nhập như GSM, UMTS, CDMA2000, truy nhập hữu tuyến băng rộng như cáp xDSL, cáp
quang, cáp truyền hình, cũng như truy nhập vơ tuyến băng rộng WLAN, WiMAX. IMS tạo
điều kiện cho các hệ thống mạng khác nhau có thể tương thích với nhau. IMS hứa hẹn mang
lại nhiều lợi ích cho cả người dùng lẫn nhà cung cấp dịch vụ. Nó đã và đang được tập trung
nghiên cứu cũng như thu hút được sự quan tâm lớn của giới công nghiệp. Tuy nhiên IMS
cũng gặp phải những khó khăn nhất định và cũng chưa thật sự đủ độ chín để thuyết phục các
Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 18


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
nhà cung cấp mạng đầu từ triển khai nó. Kiến trúc IMS được cho là khá phức tạp với nhiều
thực thể và vô số các chức năng khác nhau.
IMS dựa trên các nhà khai thác: là IMS đã được tích hợp sẵn trong cấu trúc của hệ
thống 3GPP
- IMS không dựa trên các nhà khai thác: là IMS không được định nghĩa trong các
chuẩn. Các nhà khai thác có thể tích hợp dịch vụ này trong mạng của họ. Các UE kết nối đến
nó qua vài giao thức được chấp thuận và dịch vụ video streaming là 1 ví dụ.

- Các dịch khác không được cung cấp bởi 3GPP và cấu trúc phụ thuộc vào yêu cầu của
dịch vụ. Cấu hình điển hình sẽ được UE kết nối đến máy chủ qua mạng chẳng hạn như kết
nối đến trang chủ cho dịch vụ lướt web.
2.3 Các kênh sử dụng trong E-UTRAN
Kênh vật lý : các kênh vật lý sử dụng cho dữ liệu người dùng bao gồm :
- PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) : phụ tải có ích (payload)
- PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) : PUSCH được dùng để mang dữ liệu
người dùng. Các tài nguyên cho PUSCH được chỉ định trên một subframe cơ bản bởi việc lập
biểu đường lên. Các sóng mang được chỉ định là 12 khối tài nguyên (RB) và có thể nhảy từ
subframe này đến subframe khác. PUSCH có thể dùng các kiểu điều chế QPSK, 16QAM,
64QAM.
- PUCCH(Physical Uplink Control Channel): có chức năng lập biểu, ACK/NAK.
- PDCCH(Physical Downlink Control Channel): lập biểu, ACK/NAK.
- PBCH(Physical Broadcast Channel): mang các thông tin đặc trưng của cell.
Kênh logic : được định nghĩa bởi thơng tin nó mang bao gồm:
- Kênh điều khiển quảng bá (BCCH) : Được sử dụng để truyền thông tin điều khiển hệ
thống từ mạng đến tất cả máy di động trong cell. Trước khi truy nhập hệ thống, đầu cuối di
động phải đọc thông tin phát trên BCCH để biết được hệ thống được lập cấu hình như thế
nào, chẳng hạn băng thơng hệ thống.
- Kênh điều khiển tìm gọi (PCCH) : được sử dụng để tìm gọi các đầu cuối di động vì
mạng khơng thể biết được vị trí của chúng ở cấp độ ơ và vì thế cần phát các bản tin tìm gọi
trong nhiều ơ (vùng định vị).
- Kênh điều khiển riêng (DCCH) : được sử dụng để truyền thông tin điều khiển tới/từ
một đầu cuối di động. Kênh này được sử dụng cho cấu hình riêng của các đầu cuối di động
chẳng hạn các bản tin chuyển giao khác nhau.
- Kênh điều khiển đa phương (MCCH) : được sử dụng để truyền thông tin cần thiết để
thu kênh MTCH.
- Kênh lưu lượng riêng (DTCH) : được sử dụng để truyền số liệu của người sử dụng
đến/từ một đầu cuối di động. Đây là kiểu logic được sử dụng để truyền tất cả số liệu đường
lên của người dùng và số liệu đường xuống của người dùng không phải MBMS.

- Kênh lưu lượng đa phương (MTCH) : Được sử dụng để phát các dịch vụ MBMS.
Kênh truyền tải : bao gồm các kênh sau
- Kênh quảng bá (BCH) : có khuôn dạng truyền tải cố định do chuẩn cung cấp.
- Nó được sử dụng để phát thơng tin trên kênh logic.
- Kênh tìm gọi (PCH) : được sử dụng để phát thơng tin tìm gọi trên kênh PCCH, PCH
hỗ trợ thu không liên tục (DRX) để cho phép đầu cuối tiết kiệm công suất ắc quy bằng cách
ngủ và chỉ thức để thu PCH tại các thời điểm quy định trước.
- Kênh chia sẻ đường xuống (DL-SCH) : là kênh truyền tải để phát số liệu đường xuống
trong LTE. Nó hỗ trợ các chức năng của LTE như thích ứng tốc độ động và lập biểu phụ
thuộc kênh trong miền thời gian và miền tần số. Nó cũng hổ trợ DRX để giảm tiêu thụ công
suất của đầu cuối di động mà vẫn đảm bảo cảm giác luôn kết nối giống như cơ chế CPC trong
HSPA. DL-DCH TTI là 1ms.
Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 19


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
- Kênh đa phương (MCH) : được sử dụng để hỗ trợ MBMS. Nó được đặc trưng bởi
khn dạng truyền tải bán tĩnh và lập biểu bán tĩnh. Trong trường hợp phát đa ô sử dụng
MBSFN, lập biểu và lập cấu hình khn dạng truyền tải được điều phối giữa các ô tham gia
phát MBSFN.
2.4 Kết luận
Trong chương II đã trình bày về cấu trúc mạng LTE bao gồm mạng truy nhập EUTRAN và phần mạng lõi EPC. Cùng với đó là các cấu trúc kênh sử dụng trong mạng EUTRAN.

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 20

Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
Chương 3: Điều khiển công suất và chuyển giao trong LTE
3.1 Chuyển giao trong LTE

3.1.1 Chuyển giao mềm và mềm hơn
Chuyển giao mềm và mềm hơn dựa nguyên tắc kết nối “nối trước khi cắt“ (“Make
before break”).
Chuyển giao mềm hay chuyển giao giữa các cell là chuyển giao được thực hiện giữa
các cell khác nhau, trong đó trạm di động bắt đầu thông tin với một trạm gốc mới mà vẫn
chưa cắt thông tin với trạm gốc cũ. Chuyển giao mềm chỉ có thể được thực hiện khi cả trạm
gốc cũ lẫn trạm gốc mới đều làm việc ở cùng một tần số. MS thông tin với 2 sector của 2 cell
khác nhau (chuyển giao 2 đường) hoặc với 3 sector của 3 cell khác nhau (chuyển giao 3
đường).
Chuyển giao mềm hơn là chuyển giao được thực hiện khi UE chuyển giao giữa 2 sector
của cùng một cell hoặc chuyển giao giữa 2 cell do cùng một BS quản lý. Đây là loại chuyển
giao trong đó tín hiệu mới được thêm vào hoặc xóa khỏi tập tích cực, hoặc thay thế bởi tín
hiệu mạnh hơn ở trong các sector khác nhau của cùng BS.
Trong trường hợp chuyển giao mềm hơn, BS phát trong một sector nhưng thu từ nhiều sector
khác nhau. Khi cả chuyển giao mềm và chuyển giao mềm hơn được thực hiện đồng thời,
trường hợp này gọi là chuyển giao mềm - mềm hơn.
Chuyển giao mềm - mềm hơn: MS thông tin với hai sector của cùng một cell và một
sector của cell khác. Các tài nguyên mạng cần cho kiểu chuyển giao này gồm tài nguyên cho
chuyển giao mềm hai đường giữa cell A và B cộng với tài nguyên cho chuyển giao mềm hơn
tại cell B.

Hình 3.1 Chuyển giao mềm

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 21

Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE

Hình 3.2 Chuyển giao mềm hơn
3.12 Chuyển giao cứng
Chuyển giao cứng được thực hiện khi cần chuyển kênh lưu lượng sang một kênh tần số
mới. Các hệ thống thông tin di động tổ ong FDMA và TDMA đều chỉ sử dụng phương thức
chuyển giao này.

Hình 3.3 Chuyển giao cứng
Chuyển giao cứng dựa trên nguyên tắc “cắt trước khi nối” (Break Before Make) có thể
được chia thành: chuyển giao cứng cùng tần số và chuyển giao cứng khác tần số. Trong q
trình chuyển giao cứng, kết nối cũ được giải phóng trước khi thực hiện kết nối mới. Do vậy,
tín hiệu bị ngắt trong khoảng thời gian chuyển giao. Tuy nhiên, th bao khơng có khả năng
nhận biết được khoảng ngừng đó. Trong trường hợp chuyển giao cứng khác tần số, tần số
sóng mang của kênh truy cập vơ tuyến mới khác so với tần số sóng mang hiện tại.
Ưu điểm của chuyển giao cứng là tiếp tục một cuộc gọi khi vượt qua mạng hiện hành,
cung cấp các dịch vụ mở rộng, giảm rớt các cuộc gọi, bao phủ và tích hợp mạng LTE so với
nhiều mạng có sẵn.

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 22


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE
3.2 Điều khiển công suất
Ở WCDMA, ta sử dụng điều khiển công suất cả đường lên và đường xuống. Nhưng đối
với LTE, chỉ cần sử dụng điều khiển công suất đường lên. Điều khiển công suất đường lên

trong hệ thống thơng tin di động với các mục đích quan trọng sau: nó cân bằng cơng suất phát
đối với QoS u cầu, tối thiểu can nhiễu và tăng tuổi thọ pin của thiết bị đầu cuối.
Để đạt được các mục đích này, điều khiển cơng suất đường lên phải thích nghi với các
đặc tính của kênh truyền vơ tuyến, bao gồm tổn hao, che bóng, fading nhanh, cũng như can
nhiễu đến từ các user khác - ở trong vòng một cell hay ở các cell lân cận.
Đòi hỏi cho việc quản lý can nhiễu ở đường lên ở LTE khá là khác so với WCDMA. Ở
WCDMA, đường lên không trực giao và việc quản lý can nhiễu đầu tiên là can nhiễu giữa
các user khác nhau trong cùng một cell. Các user đường lên ở WCDMA chia sẻ cùng tài
nguyên về thời gian - tần số và chúng tạo ra can nhiễu tăng trên nhiễu nhiệt tại bộ thu của
NodeB. Điều này được biết như “Rise over Thermal” (RoT), và nó phải được điều khiển cẩn
thận và được chia sẻ giữa các user. Tăng tốc độ dữ liệu ở đường lên cho user ở WCDMA thì
giảm được hệ số trải phổ và tăng công suất phát tương ứng.
Nhưng ngược lại, ở hướng lên LTE thì dựa trên trực giao, việc quản lý can nhiễu giữa
các user trong cùng một cell thì ít quan trọng hơn ở WCDMA. Thay đổi tốc độ dữ liệu đường
lên ở LTE thì băng thơng phát thay đổi và thay đổi MCS, trong khi công suất phát trên đơn vị
băng thơng (chẳng hạn như PSD) có thể không đổi đối với một MCS.
Hơn nữa, ở WCDMA điều khiển công suất được thiết kế với truyền dẫn liên tục cho các
dịch vụ chuyển mạch kênh, trong khi ở LTE, lập biểu nhanh cho các UE được áp dụng tại
khoảng thời gian 1ms. Điều này được phản ánh trong thực tế là điều khiển công suất ở
WCDMA được dự đốn với vịng lặp trì hỗn là 0,67 ms và bước điều khiển công suất thông
thường là +/- 1 dB . Trong khi đó LTE cho phép bước điều khiển cơng suất rộng hơn (khơng
phải dự đốn), với vịng lặp trì hỗn khoảng 5 ms. Kỹ thuật điều khiển cơng suất ở LTE kết
nối cả vịng hở và vịng kín. Hồi tiếp vịng kín chỉ cần thiết để bù cho trường hợp UE ước
lượng công suất phát không thỏa mãn.
3.2.1 Điều khiển cơng suất vịng hở
Điều khiển cơng suất vịng hở ước lượng tổn hao đạt được sau khi đo lường RSRP và
tính tốn cơng suất phát dựa trên phương trình sau:
PPUSCH = min {Pmax , 10log10M + P0 + α.PL}

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 23


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE

Hình 3.4 Điều khiển cơng suất vịng hở
3.2.2 Điều khiển cơng suất vịng kín
UE sẽ điều chỉnh cơng suất phát của mình dựa trên lệnh TCP. Lệnh TCP được phát dựa
bởi eNodeB đến UE, dựa trên SINR mong muốn và SINR mà eNodeB thu được. Trong hệ
thống điều khiển công suất vịng kín , bộ thu đường lên tại eNodeB ước lượng SINR của tín
hiệu thu và nó so sánh với giá trị SINR mong muốn. Khi SINR thu được thấp hơn SINR
mong muốn, lệnh TCP được phát đến UE yêu cầu tăng công suất phát. Ngược lại, lệnh TCP
sẽ yêu cầu UE giảm công suất phát.

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 24


Báo cáo thực tập: Tìm hiểu về cơng nghệ 4G LTE

Hình 3.5 Điều khiển cơng suất vịng kín
Thích ứng nhanh được áp dụng quanh điểm hoạt động vòng hở để tạo thành điều khiển
cơng suất vịng kín. Điều này có thể điều khiển can nhiễu và tinh chỉnh công suất để phù hợp
với điều kiện kênh truyền (bao gồm fading nhanh). Tuy nhiên, do tính trực giao ở đường lên
của LTE, điều khiển cơng suất vịng kín của LTE khơng cần sử dụng điều khiển cơng suất
vịng kín nhanh như áp dụng đối với ở WCDMA (để tránh vấn đề gần xa). Thay đổi băng
thông phát cùng với việc thiết lập MSC để đạt được đến tốc độ dữ liệu phát mong muốn.
Delta- MCS: cho phép công suất trên khối tài ngun thích nghi theo tốc độ phát dữ

liệu thơng tin. Cơng suất phát địi hỏi trên khối tài ngun là (2 k.BPRE – 1). Trong đó BPRE
là tỷ số số bit thông tin trên thành phần tài nguyên RE trong một RB, k là hệ số tỷ lệ và giá trị
thích hợp cho k là 1.25 đối với cơng suất offset phụ thuộc vào MCS.

Nhữ Văn Sơn – D12VT3

Trang 25