Nghiên cứu kỹ thuật định hướng đa búp sóng cho mạng thông tin di động 5G

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LÊ TRỌNG HIẾN

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ĐỊNH HƯỚNG ĐA BÚP
SĨNG CHO MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG 5G

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Viễn Thông

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỮU TRUNG

HÀ NỘI - 2019


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông
LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Lê Trọng Hiến
Sinh ngày 9 tháng 8 năm 1989
Học viên lớp cao học Kỹ thuật Viễn thông 2017A - Trường đại học Bách Khoa
Hà Nội.
Xin cam đoan nội dung đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật định hướng đa búp sóng
cho mạng thơng tin di động 5G” là do tơi tự tìm hiểu, nghiên cứu và thực hiện dưới sự
hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Hữu Trung. Mọi trích dẫn và tài liệu tham
khảo mà tơi sử dụng đều có ghi rõ nguồn gốc.
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về lời cam đoan trên.
Hà Nội, tháng 3 năm 2019
Học viên thực hiện

Lê Trọng Hiến

Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 2


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông
MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................... 2
MỤC LỤC ..................................................................................................................... 3
CÁC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................................................... 5
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................ 6
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .................................................................... 7
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG ................ 9
1.1.

Giới thiệu chương ............................................................................................. 9

1.2.

Sự phát triển của các hệ thống thông tin di động .............................................. 9

1.2.1

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) ..................................... 10

1.2.2

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) ....................................... 10

1.2.3

Hệ thống thông tin di động 2,5G .............................................................. 12

1.2.4

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) ........................................ 13

1.2.5

Hệ thống thông tin di động tiền 4G (pre-4G)........................................... 15

1.2.6

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G) ......................................... 16

1.3.

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ năm – 5G............................................ 17

1.3.1

Các yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động 5G................................. 17

1.3.2

Kiến trúc mạng di động 5G ...................................................................... 20

1.3.3

Mạng lõi Nano .......................................................................................... 26

1.3.4

Các lớp mạng ............................................................................................ 38

1.3.5

Kỹ thuật truyền dẫn .................................................................................. 40

1.4

Tổng kết chương ............................................................................................. 55

CHƯƠNG 2: NỀN TẢNG CỦA KỸ THUẬT ĐỊNH HƯỚNG ĐA BÚP SÓNG . 56
2.1

Hệ thống MIMO quy mô lớn .......................................................................... 56

Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 3


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thơng
2.2

Vai trị của định hướng đa búp sóng trong hệ thống MIMO quy mô lớn ...... 57

2.2.1

Tăng cường hiệu quả năng lượng ............................................................. 57

2.2.2

Cải thiện hiệu suất phổ ............................................................................. 57

2.2.3

Tăng cường bảo mật hệ thống .................................................................. 58

2.2.4

Khả năng ứng dụng cho các dải sóng mm ............................................... 58

2.3

Các bộ tiền mã hóa và tách sóng MIMO quỹ mơ lớn ..................................... 59

CHƯƠNG 3: PHÂN LOẠI KỸ THUẬT ĐỊNH HƯỚNG ĐA BÚP SÓNG.......... 61
3.1

Giới thiệu chương ........................................................................................... 61

3.2

Định hướng đa búp sóng băng rộng và định hướng đa búp sóng băng hẹp.... 62

3.3

Định hướng mảng búp sóng chuyển mạch và mảng búp sóng thích ứng........ 63

3.3

Các thuật tốn định hướng đa búp sóng thích ứng ......................................... 66

3.4

Định hướng đa búp sóng tương tự, số và lai tương tự/số ............................... 69

KẾT LUẬN ................................................................................................................. 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 72

Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 4


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông

CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tiếng anh

Tiếng việt

BS

Base Station

Trạm cơ sở

CDMA

Code Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

CSI

Channel State Information

Thông tin trạng thái kênh

D2D

Thiết bị tới thiết bị

FDD

Device to Device
Enhanced Data Rates for GSM
Evolution
Frequency Division Duplex

G

Generation

Thế hệ

GPRS

Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp
Hệ thống thơng tin di động tồn
cầu

MIMO

General Packet Radio Service
Global System for Mobile
communication
Mobile and wireless
communications Enablers for
Twenty-twenty Information
Society.
Multi Input – Multi Output

ML

Maximum Likelihood

MMSE

Minimum Mean-Square Error

MRC

Maximum-Ratio Combining
Orthogonal Frequency Division
Multiple Access

EDGE

GSM

METIS

OFDMA
TDD

Time Division Duplex

TDMA

Time Division Multiple Access

UMTS
WCDMA
ZF

Universal Mobile
Telecommunications System
Wideband Code Division
Multiple Access
Zero – Forcing

Lê Trọng Hiến – CA170268

Song công phân chia theo tần số

Đa đầu vào, đa đầu ra

Đa truy nhập phân chia theo tần
số trực giao
Song công phân chia theo thời
gian.
Đa truy nhập phân chia theo thời
gian
Hệ thống viễn thông di động toàn
cầu.
Đa truy nhập phân chia theo mã
băng rộng

Page 5


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1– Tổng quan hệ thống thông tin di động ........................................................ 19
Bảng 3.1: So sánh giữa hai phương pháp về phạm vi bao phủ, công suất, triệt nhiễu và
độ phức tạp ................................................................................................................... 65

Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 6


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 - Lộ trình phá triển của hệ thống thơng tin di động. ........................................ 9
Hình 1.2 - Khối khả năng của hệ thống 5G trong tương lai. ........................................ 18
Hình 1.3 - Kiến trúc hệ thống 5G (Nguồn: METIS). ................................................... 21
Hình 1.4 - Sự thay đổi từ RAN sang C-RAN ............................................................... 22
Hình 1.5 - Mạng di chuyển MN. .................................................................................. 23
Hình 1.6 - Mạng cực kỳ dày đặc UDN. ........................................................................ 24
Hình 1.7 - Các trường hợp can thiệp lẫn nhau trong truyền thơng D2D. ..................... 25
Hình 1.8 - Mạng lõi Nano trong hệ thống 5G. ............................................................. 26
Hình 1.9 - Điện thoại Nano “trong suốt”. ..................................................................... 28
Hình 1.10 - Morph – Khái niệm công nghệ cho tương lai. .......................................... 29
Hình 1.11 - Cảm biến Nano. ......................................................................................... 30
Hình 1.12 - Qubit. ......................................................................................................... 32
Hình 1.13 - Nanodot. .................................................................................................... 33
Hình1.14 - Mật mã lượng tử. ........................................................................................ 34
Hình 1.15 - Điện tốn đám mây. .................................................................................. 36
Hình 1.16 - Các lớp mạng trong hệ thống 5G. ............................................................. 38
Hình 1.17 - Lớp mạng (Network Layer). ..................................................................... 39
Hình 1.18 - Lịch sử quá trình kết nối (Nguồn: Cisco).................................................. 41
Hình 1.19 - So sánh giữa cơng nghệ milimeter-wave và cơng nghệ hiện tại. .............. 42
Hình 1.20 - So sánh các phương thức điều chế. ........................................................... 46
Hình 1.21 - Đa truy nhập phân chia theo búp sóng BDMA. ........................................ 47
Hình 1.22 - Nguyên lý hoạt động của BDMA.............................................................. 48
Hình 1.23 - Cấu trúc khung của TDD-BDMA. ............................................................ 49
Hình 1.24 - Cấu trúc khung của FDD-BDMA. ............................................................ 49

Hình 1.25 - Đa truy nhập khơng trực giao NOMA. ..................................................... 50
Hình 1.26 - So sánh giữa OFDMA và NOMA. ............................................................ 51
Hình 1.27 - Mơ hình kênh MIMO cơ bản với Nt Anten phát và Nr Anten thu. .......... 52
Hình 1.28 - Anten Massive MIMO. ............................................................................. 53
Hình 1.29 - Mơ hình Cell sử dụng Anten Massive MIMO. ......................................... 54
Hình 3.1 - Phân loại định hướng đa búp sóng .............................................................. 63
Hình 3.2 - Đa búp sóng thích ứng (a) và đa búp sóng chuyển mạch (b) ...................... 65

Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 7


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông
LỜI MỞ ĐẦU
Sau hơn 30 năm hình thành và phát triển, nếu như khởi đầu các hệ thống thông
tin di động như 1G, 2G chủ yếu cung cấp các dịch vụ thoại, tin nhắn thì đến thế hệ 3G,
4G các dịch vụ đa phương tiện đã được tích hợp. Các hệ thống thơng tin di động thế hệ
tiếp theo (5G), sẽ được hỗ trợ bởi các công nghệ tạo ra những cải tiến đáng kể về thông
lượng. Trong những năm gần đây, các nghiên cứu khác nhau đã tập trung vào các hệ
thống nhiều đầu ra (MIMO) quy mô lớn, được coi là đóng một vai trị quan trọng trong
5G. Cùng với đó thì các giải pháp kỹ thuật, đặc biệt là là các kỹ thuật tập trung giải
quyết vấn đề dung lượng của đường truyền không ngừng được cải tiến.
Một trong những kỹ thuật cốt lõi sử dụng trong hệ thống thông tin di động 5G
đó là kỹ thuật định hướng đa búp sóng, để nghiên cứu sâu hơn về kĩ thuật này em quyết
định chọn đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật định hướng đa búp sóng cho mạng thơng tin
di động 5G” cho luận văn tốt nghiệp của mình.
Nội dung luận văn gồm 3 phần:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động.
Chương 2: Nền tảng của kỹ thuật định hướng đa búp sóng.

Chương 3: Phân loại kỹ thuật định hướng đa búp sóng.
Trong q trình thực hiện luận văn khơng tránh khỏi mắc phải những thiếu sót,
em mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của các thầy cơ để luận văn được hồn thiện
hơn.
Qua đây, em xin được gửi lời cảm ơn tới tất cả các cán bộ, giảng viên của Viện
Điện tử - Viễn thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt
kiến thức cho chúng em trong suốt khóa học. Đặc biệt, em xin được gửi lời cảm ơn sâu
sắc tới PGS.TS. Nguyễn Hữu Trung đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và tạo điều kiện
cho em hoàn thành tốt luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn!

Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 8


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
1.1. Giới thiệu chương
Nội dung chương 1 sẽ trình bày khái quát quá trình phát triển của hệ thống thơng
tin di động, các tiêu chuẩn, ưu nhược điểm của các thế hệ thông tin di động đã được
ứng dụng trên thế giới cho đến nay. Đồng thời chương này cũng trình bày tổng quan về
mơ hình hệ thống, các kỹ thuật và dịch vụ trong hệ thống thông tin di động 5G.
1.2. Sự phát triển của các hệ thống thông tin di động
Hệ thống thông tin di động là hệ thống liên lạc thơng qua sóng điện từ, tại đó
người dùng có thể vừa liên lạc, vừa di chuyển được. Các dịch vụ điện thoại di động xuất
hiện vào đầu những năm 1960 và phát triển không ngừng cho đến thời điểm hiện tại.
Cứ trung bình một thập kỷ, chúng ta sẽ chứng kiến sự xuất hiện của một thế hệ thông
tin di động mới. Thế hệ đầu tiên (1G) khởi đầu từ những năm cuối của thập kỷ 70 và
đầu thập kỷ 80, đây là thệ thống thông tin di động tương tự cung cấp các dịch vụ thoại.

Thế hệ thứ 2 (2G) bắt đầu nổi lên từ những năm đầu của thập kỷ 90, thế hệ thứ 2 là công
nghệ di động kỹ thuật số, cung cấp dịch vụ thoại và cả dữ liệu. Thế hệ thứ 3 (3G) bắt
đầu xuất hiện từ năm 2001 tại Nhật Bản, đặc trưng bởi việc cung cấp dịch vụ thoại, dữ
liệu và đa phương tiện với tốc độ cao. Thế hệ 4G được thương mại hóa vào những năm
2012 trở đi, cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu với tốc độ cao hơn thế hệ 3G rất nhiều.

Hình 1.1 - Lộ trình phá triển của hệ thống thông tin di động.
Trên thế giới, ở những khu vực khác nhau có những tiêu chuẩn khác nhau cho
từng thế hệ thông tin di động, được thể hiện qua hình 1.1.
Ở Việt Nam, hệ thống thơng tin di động được phát triển theo hướng:
1G → GSM (2G) → GPRS (2.5G) → EDGE (2.75G) → UMTS (3G) → LTE (4G).

Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 9


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông
1.2.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G)
Hệ thống thông tin di động 1G là mạng điện thoại di động đầu tiên của nhân loại,
được khơi mào ở Nhật vào năm 1979. Hệ thống thông tin di động 1G ứng dụng các
công nghệ truyền dẫn tương tự để truyền tín hiệu thoại, sử dụng phương thức đa truy
nhập phân chia theo tần số (FDMA) và điều chế tần số (FM).
❖ Đặc điểm:
- Băng tần khoảng 150 MHz.
- Sử dụng kỹ thuật chuyển mạch tương tự.
- Dịch vụ đơn thuần là thoại.
- Mỗi máy di động được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến.
- Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận là đáng kể.
- Trạm thu phát gốc phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi máy di động.

❖ Những hạn chế của hệ thống thông tin di động 1G:
- Phân bố tần số rất hạn chế, dung lượng nhỏ.
- Gây tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động dịch chuyển.
- Khơng đảm bảo tính bí mật cuộc gọi.
- Không đáp ứng được các dịch vụ mới hấp dẫn đối với khách hàng.
- Khơng tương thích giữa các hệ thống khác nhau.
- Chất lượng thấp và vùng phủ sóng hẹp.
- Kích thước thiết bị di động lớn.
1.2.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G)
Hệ thống thông tin di động 2G được đặc trưng bởi công nghệ chuyển mạch kỹ
thuật số. Thông tin di động 2G sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian
TDMA và đa truy nhập phân chia theo mã CDMA. Các kỹ thuật này cho phép sử dụng
tài nguyên băng thông hiệu quả hơn nhiều so với 1G. Hầu hết thuê bao di động hiện nay
vẫn còn sử dụng công nghệ 2G này.
❖ Đặc điểm:
- Phương thức đa truy nhập: Sử dụng đa truy nhập TDMA và CDMA băng hẹp.
- Sử dụng chuyển mạch kênh.
- Dung lượng tăng, chất lượng thoại tốt hơn, hỗ trợ các dịch vụ truyền dữ liệu.
❖ Một số hệ thống thông tin di động 2G điển hình:
Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 10


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thơng
• GSM (Global System for Mobile Communication): được triển khai đầu tiên
tại Châu Âu vào năm 1991. GSM sử dụng kỹ thuật đa truy nhập TDMA có tốc độ từ
6,5 – 13 kb/s.
▪ Các hệ thống GSM phổ biến:
- GSM 900: có dải tần cơ bản (890 – 960)MHz. Trong đó:

+ Đường lên: (890 – 915)MHz.
+ Đường xuống: (935 – 960)MHz.
Hệ thống này được sử dụng phổ biến ở Châu Âu và nhiều nước Châu Á.
- GSM 1800: có dải tần cơ bản (1.710 – 1.880)MHz. Trong đó:
+ Đường lên: (1.710 – 1.785)MHz.
+ Đường xuống: (1.805 – 1.880)MHz.
Hệ thống này cũng được sử dụng ở Châu Âu và nhiều nước Châu Á, tuy nhiên
phổ biến nhất là ở Châu Mỹ và Canada.
- GSM 1900: có dải tần cơ bản (1.850 – 1.990)MHz. Trong đó:
+ Đường lên: (1.850 – 1.910)MHz.
+ Đường xuống: (1.930 – 1.990)MHz.
Hệ thống này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ.
• IS-136 (Interim Standard – 136): Do AT&T (American Telephone and
Telegraph Corporation) đề xuất vào năm 1990. Chuẩn IS-136, được biết đến với cái tên
khác là D-AMPS (Digital – Advanced Mobile Phone System), sử dụng kỹ thuật đa truy
nhập phân chia theo thời gian (TDMA), có tốc độ dữ liệu lên đến 30 kb/s.
IS-136 được nâng cấp từ hạ tầng mạng AMPS hoạt động ở băng tần 1900MHz,
trong đó:
+ Đường lên: (1.850 – 1.910)MHz.
+ Đường xuống: (1.930 – 1.990)MHz.
• CdmaOne hay IS-95 (Interim Standard – 95A): là tiêu chuẩn thông tin di
động CDMA băng hẹp của Mỹ do Qualcomm đề xuất và được chuẩn hóa vào năm 1993.
IS-95 sử dụng dải tần (869 – 894)MHz và độ rộng kênh là 1,25MHz cho mỗi
hướng lên và xuống. Tốc độ dữ liệu tối đa của IS-95A là 14,4 kb/s.

Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 11

Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông
Hệ thống này được sử dụng phổ biến ở Mỹ, Hàn Quốc, Hồng Kông, Nhật Bản,
Singapore và một số nước Đông Á.
❖ Ưu điểm của hệ thống thông tin di động 2G:
Hệ thống thông tin di động 2G ra đời nhằm giải quyết những hạn chế của hệ
thống thông tin di động 1G. Hệ thống thông tin di động 2G co những ưu điểm sau:
- Sử dụng kỹ thuật điều chế số tiên tiến nên hiệu suất sử dụng phổ tần cao hơn.
- Hệ thống số chống nhiễu kênh cùng tần số (CCI: Co-Channel Interference) và
chống nhiễu kênh kề (ACI: Adjacent Channel Interference) hiệu quả hơn, làm tăng dung
lượng hệ thống, đảm bảo chất lượng thông tin.
- Điều khiển động việc cấp phát kênh một cách liên tục giúp cho việc sử dụng
tần số hiệu quả hơn.
- Điều khiển truy nhập và chuyển giao hoàn hảo hơn, dung lượng tăng, báo hiệu
dễ dàng xử lý bằng phương pháp số.
- Có nhiều dịch vụ mới nhận thực hơn (kết nối với ISDN).
❖ Nhược điểm của hệ thống thông tin di động 2G:
- Độ rộng dải thơng băng tần của hệ thống cịn nhỏ nên các dịch vụ ứng dụng
cũng bị hạn chế (không đáp ứng được các yêu cầu phát triển cho các dịch vụ thông tin
di động đa phương tiện cho tương lai).
- Tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động 2G là khơng thống nhất, do đó việc
chuyển giao tồn cầu khó thực hiện được.
1.2.3 Hệ thống thơng tin di động 2,5G
Hệ thống thông tin di động 2,5G được nâng cấp từ hệ thống thông tin di động
2G. Sự nâng cấp này đôi khi được coi là sự chuẩn bị để tiến tới hệ thống thông tin di
động thế hệ thứ 3 (3G).
❖ Đặc điểm của hệ thống thông tin 2,5G:
- Các dịch vụ số liệu được cải tiến:
+ Tốc độ bit cao hơn.
+ Hỗ trợ kết nối Internet.
- Hỗ trợ thêm phương thức chuyển mạch gói.

❖ Ưu điểm của hệ thống thông tin di động 2,5G:

Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 12


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông
- Cung cấp các dịch vụ mạng mới và cải thiện các dịch vụ liên quan đến truyền
số liệu như nén số liệu của người sử dụng, số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao, dịch
vụ vơ tuyến gói đa năng.
- Cung cấp các dịch vụ bổ sung như: chuyển hướng cuộc gọi, hiển thị tên chủ
gọi, chuyển giao cuộc gọi và các dịch vụ cấm gọi mới.
- Cải thiện các dich vụ liên quan đến SMS (Short Message Service) như: mở
rộng bản chữ cái, mở rộng tương tác giữa các SMS.
- Tăng cường công nghệ SIM (Subcriber Indentification Module).
- Hỗ trợ các dịch vụ mạng thông minh.
- Cải thiện các dịch vụ chung như: dịch vụ định vị, tương tác với các hệ thống
thông tin di động vệ tinh và hỗ trợ định tuyến tối ưu.
1.2.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G)
Để đáp ứng nhu cầu sử dụng thông tin di động ngày càng tăng cả về số lượng,
tốc độ lẫn chất lượng của người sử dụng, Liên minh viễn thông quốc tế ITU
(International Telecommunication Union) đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hóa thơng tin di
động thế hệ thứ ba (3G) với tên gọi IMT-2000 (International Mobile
Telecommunications for the Year 2000) nhằm nâng cao tốc độ truy nhập, mở rộng nhiều
loại hình dịch vụ, đồng thời tương thích với các hệ thống thơng tin di động hiện có để
đảm bảo sự phát triển liên tục của thông tin di động.
Nhiều tiêu chuẩn cho IMT-2000 đã được đề xuất, trong đó có hai hệ thống
WCDMA và CDMA-2000 đã được ITU chấp nhận và được đưa vào hoạt động vào
những năm đầu của thập kỷ 2000. Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ Đa truy

nhập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access). Điều này cho phép
thực hiện tiêu chuẩn toàn cầu cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin di

động 3G.

❖ Một số hệ thống thơng tin di động 3G điển hình:
• UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
UMTS (đơi khi cịn được gọi là 3GSM) sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia
theo mã băng rộng WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). UMTS được
chuẩn hóa bởi 3GPP (3rd Generation Partnership Project). WCDMA UMTS là công
nghệ 3G được lựa chọn bởi hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để đi lên 3G.
Tốc độ dữ liệu tối đa UMTS cung cấp là 1920 kb/s, tuy nhiên thông thực tế tốc độ này
Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 13


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông
chỉ khoảng 384 kb/s. Để cải tiến tốc độ dữ liệu của 3G, hai kỹ thuật HSDPA và HSUPA
đã được đề xuất. Khi cả hai kỹ thuật này được triển khai, người ta gọi chung là HSDPA.
HSDPA thường được biết đến như là hệ thống thông tin di động 3,5G.
- HSDPA (High Speed Downlink Packet Access): Tăng tốc độ đường xuống
(Downlink) lên tốc độ tối đa trên lý thuyết là 14,4 Mb/s, nhưng trong thực tế nó chỉ đạt
tầm 1,8 Mb/s đến 3,6 Mb/s.
- HSUPA (High Speed Uplink Packet Access): Tăng tốc độ đường lên (Uplink)
đồng thời cải tiến QoS (Quality of Service). Kỹ thuật này cho phép người dùng Upload
thông tin với tốc độ lên tới 5,8 Mb/s về mặt lý thuyết.
• CDMA2000
CDMA2000 được triển khai trên cơ sở CDMA2000 1xRTT, đại diện cho họ
công nghệ cao gồm các chuẩn: CDMA2000 EV-DO (Evolution – Data Optimized) và

CDMA2000 EV-DV (Evolution – Data and Voice). CDMA2000 được chuẩn hóa bởi
3GPP2. CDMA2000 là cơng nghệ 3G được lữa chọn bởi các nhà cung cấp mạng sử
dụng CdmaOne.
- CDMA2000 EV-DO: sử dụng một kênh dữ liệu 1,25MHz chuyên biệt và có
thể cho tốc độ dữ liệu lên đến 2,4 Mb/s cho đường xuống và 153 Kb/s cho đường lên.
1xEV-DO Rev A hỗ trợ truyền thơng gói IP, tăng tốc độ đường xuống đến 3,1 Mb/s và
đặc biệt có thể đẩy tốc độ đường lên đến 1,2 Mb/s. Bên cạnh đó, 1xEV-DO Rev B cho
phép ghép 15 kênh 1,25MHz lại để truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 73,5 Mb/s.
- CDMA2000 EV-DV: tích hợp thoại và dữ liệu trên cùng một kênh 1,25MHz.
CDMA2000 EV-DV cung cấp tốc độ đỉnh lên đến 4,8 Mb/s cho đường xuống và 307
Kb/s cho đường lên. Tuy nhiên từ năm 2005, Qualcomm đã dừng vô thời hạn việc phát
triển của 1xEV-DV vì đa phần các nhà cung cấp mạng CDMA như Verizon Wireless
hay Sprint đều đã chọn EV-DO.
• TD-SCDMA (Time Division – Synchronous Code Division Multiple Access)
TD-SCDMA là chuẩn di động được đề nghị bởi CCSA (China Communications
Standards Accociation) và được ITU duyệt vào năm 1999. Đây là chuẩn 3G của Trung
Quốc, dùng kỹ thuật song công TDD (Time Division Duplex). TD-SCDMA có thể hoạt
động trên một dải tần hẹp 1,6MHz (cho tốc độ 2 Mb/s) hay 5MHz (cho tốc độ 6 Mb/s).

Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 14


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông
1.2.5 Hệ thống thông tin di động tiền 4G (pre-4G)
Công nghệ tiền 4G là bước chuẩn bị để nâng cấp từ công nghệ 3G lên 4G, ở một
số nơi, người ta còn gọi đây là mạng 3,9G. Một số công nghệ tiền 4G có thể kể đến là:
LTE (Long Term Evolution), WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave
Access), UMB (Ultra Mobile Broadband).

• 3GPP LTE:
3GPP LTE là hệ thống tiếp theo cần hướng tới của hệ thống mạng không dây 3G
dựa trên công nghẹ di động GSM/UMTS, và là một trong những công nghệ tiềm năng
nhất cho truyền thông di động thế hệ thứ tư (4G).
3GPP LTE có khả năng cấp phát phổ tần linh động và hỗ trợ các dịch vụ đa
phương tiện với tốc độ trên 100 Mb/s khi di chuyển với tốc độ 3km/h, và đạt 30 Mb/s
khi di chuyển với tốc độ cao khoảng 120km/h, tốc độ này nhanh hơn gấp 7 lần so với
tốc độ truyền dữ liệu của công nghệ HDSPA. Do đó cơng nghệ này cho phép sử dụng
các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao trong khi di chuyển.
3GPP LTE sử dụng công nghệ Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao
OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) và kỹ thuật MIMO (Multiinput Multi-output).
- Ưu điểm nổi bật:
+ Dung lượng truyền trên kênh đường xuống có thể đạt 100 Mb/s và trên kênh
đường lên có thể đạt 50 Mb/s.
+ Tăng tốc độ truyền trên cả người sử dụng và các mặt phẳng điều khiển.
+ Sẽ không còn chuyển mạch kênh. Tất cả sẽ dựa trên IP. VoIP sẽ được sử dụng
cho dịch vụ thoại.
+ Kiến trúc mạng sẽ đơn giản hơn so với mạng 3G hiện tại. Tuy nhiên, mạng
LTE vẫn có thể tích hợp một cách dễ dàng với mạng 3G và 2G sẵn có. Điều này hết sức
quan trọng cho nhà cung cấp mạng triển khai 3GPP LTE vì khơng cần thay đổi tồn bộ
cơ sở hạ tầng mạng.
• WiMax
WiMax là hệ thống truy nhập vi ba có tính tương thích tồn cầu dựa trên cơ sở
tiêu chuẩn IEEE 802.16 do Viện kỹ nghệ Điện và Điện tử IEEE (Institute of Electrical
and Electronics Engineers) đề xuất. Tiêu chuẩn IEEE 802.16 đưa ra những yêu cầu, chỉ
Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 15

Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông
tiêu kỹ thuật nhằm tập trung giải quyết các vấn đề trong mạng vô tuyến băng rộng điểm
– đa điểm PMP (Point – MultiPoint) về giao diện vô tuyến bao gồm: Lớp điều khiển
truy cập môi trường MAC (Medium Access Control) và lớp vật lý PHY (Physical
Layer).
WiMax là một chuẩn không dây tạo ra khả năng kết nối băng thông rộng tốc độ
cao cho cả mạng cố định lẫn mạng không dây di động.
• UMB
Chuẩn UMB được phát triển bởi 3GPP2 nhằm hỗ trợ cho mạng CDMA2000.
- Một số đặc điểm kỹ thuật:
+ Có các kỹ thuật Multiple Radio và Anten tiên tiến.
+ Sử dụng kỹ thuật MIMO, Đa truy nhập phân chia theo không gian SDMA
(Space Division Multiple Access).
+ Sử dụng các kỹ thuật quản lý nhiễu tiên tiến.
+ Tốc độ dữ liệu cao nhất có thể lên tới 288 Mb/s đối với đường lên và 75 Mb/s
đối với đường xuống.
❖ Nhược điểm của hệ thống thông tin di động 3G:
- Việc đạt được tốc độ truyền số liệu cao là rất khó đối với cơng nghệ CDMA
do can nhiễu giữa các dịch vụ.
- Khó có thể tạo ra một dải đầy đủ các dịch vụ đa tốc độ với yêu cầu về hiệu
năng và QoS khác nhau do những hạn chế đối với mạng lõi gây ra bởi tiêu chuẩn giao
diện vơ tuyến.
- u cầu băng thơng lớn.
- Phí dịch vụ tương đối cao.
1.2.6 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G)
Vào tháng 3 năm 2008, tổ chức ITU-R đã đưa ra các yêu cầu tiêu chuẩn cho hệ
thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G) với tên gọi IMT – Advanced. Theo IMT –
Advanced, hệ thống thông tin di động 4G phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
- Xây dựng dựa hệ thống mạng IP chuyển mạch gói.
- Đáp ứng được tốc độ dữ liệu đỉnh lên đến 100 Mb/s khi di chuyển với tốc độ

nhanh, và 1 Gb/s khi di chuyển với tốc độ chậm (hoặc đứng yên).

Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 16


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thơng
- Có thể linh hoạt trong việc sử dụng và chia sẽ tài nguyên mạng để hỗ trợ số
lượng lớn người sử dụng đồng thời trong một Cell.
- Độ rộng băng thơng có thể thay đổi được một cách linh hoạt, phạm vi thay đổi
có thể lên đến 40 MHz.
- Có hiệu suất sử dụng phổ tần đỉnh lên đến 15 b/s/Hz đối với đường xuống và
6,75 b/s/Hz đối với đường lên (tức nếu đường xuống đạt tốc độ 1Gb/s thì chỉ chiếm
dụng khoảng 67 MHz băng thông).
- Hiệu suất sử dụng phổ tần của hệ thống, trường hợp trong nhà, là 3 b/s/Hz/cell
cho đường xuống và 2,25 b/s/Hz/cell cho đường lên.
- Dễ dàng thực hiện chuyển giao giữa những mạng phức tạp.
- Khả năng cung cấp các dịch vụ chất lượng cao cho thế hệ đa phương tiện tiếp
theo.
Hiện nay, chỉ có hai hệ thống đáp ứng được các yêu cầu trên và được ITU công
nhận là hệ thống thông tin di động 4G, đó là: LTE-Advanced (được phát triển bởi 3GPP)
và WirelessMAN-Advanced (được phát triển bởi IEEE).
4G cung cấp QoS và tốc độ phát triển hơn nhiều so với 3G đang tồn tại, không
chỉ là truy cập băng rộng, dịch vụ tin nhắn đa phương tiện (MMS), chat video, TV di
động mà còn các dịch vụ HDTV, các dịch vụ tối thiểu như thoại, dữ liệu và các dịch vụ
khác. Nó cho phép chuyển giao giữa các mạng vô tuyến trong khu vực cục bộ và có thể
kết nối với hệ thống quảng bá video số.
❖ Nhược điểm của hệ thống thông tin di động 4G:
- Yêu cầu thiết bị tương thích để có thể kết nối với mạng 4G.

- Thiết bị di động tiêu hao năng lượng hơn.
- Yêu cầu thành phần hệ thống phức tạp.
- Chi phí dịch vụ và giá thành thiết bị tương đối cao.
1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ năm – 5G
1.3.1 Các yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động 5G
Để đảm bảo cho sự phát triển liên tục của hệ thống thông tin di động, vào tháng
2 năm 2013, ba tổ chức của Trung Quốc là: Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin
MIIT, Ủy ban Phát triển và Cải cách Quốc gia NDRC và Bộ Khoa học và Công nghệ
MOST đã cùng nhau hợp tác thành lập nhóm “IMT-2020 (5G) Promotion” dựa trên
Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 17


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông
nền tảng của nhóm “IMT-Advanced Promotion” nhằm hướng đến việc xây dựng và
phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 5 (5G).
Theo IMT 2020, hệ thống 5G phải đáp ứng được những tiêu chí sau:
- Tốc độ dữ liệu cao hơn hệ thống hiện tại từ 10 đến 100 lần.
- Độ trễ gần như bằng 0.

Hình 1.2 - Khối khả năng của hệ thống 5G trong tương lai.
- Đáp ứng phục vụ được số lượng lớn thiết bị (hàng triệu thiết bị trên 1 km2).
- Đáp ứng được Thông lượng cao hơn, khoảng vài chục Tbps/km2 .
- Đảm bảo kết nối liên tục với các thiết bị di chuyển với tốc độ cực nhanh, lên
tới hơn 500 km/h.
- Nâng cao hiệu quả sử dụng phổ lên từ 5 đến 15 lần.
- Giảm chi phí tiêu hao trên mỗi bit dữ liệu khoảng 100 lần.
- Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng lên hơn 100 lần.
Để làm được điều này, cần phải có những nền tảng kỹ thuật mới để nâng cấp quá

trình xử lý và truyền dữ liệu của hệ thống di động hiện nay. Đã có nhiều kỹ thuật được
đề xuất, ví dụ như:
Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 18


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông
- Công nghệ truyền dẫn không dây:
o Massive MIMO.
o Đa truy nhập: NOMA, BDMA…
o Nâng cao kỹ thuật đa sóng mang: FBMC, UBMC…
o Các kỹ thuật điều chế và mã hóa tiên tiến: WAN, tiền mã hóa…
Bảng 1.1– Tổng quan hệ thống thơng tin di động
Công nghệ
Thời điểm
ra đời

1G

2G

3G

4G

5G

1979

1993

2001

2009

Dự kiến 2020

Dải tần số

824-894Mhz

Tốc độ

2.4Kbps

Chuẩn công

AMPS,
TACS

nghệ

Chuyển

Circuit

mạch
Mạng lõi

PSTN

8401900Mhz

64Kbps

144kbps-

100Mbps-

Tốc độ mong

2Mbps

1Gbps

muốn 10Gbps

LTE
Advanced,
WiMax

Unified IP and
seamless
combination of
broadband
(WWWW)

Circuit,
Packet

Packet

All packet

All packet

PSTN

nhắn kí tự,
sức chứa dữ
liệu gói tin
cao hơn

Lê Trọng Hiến – CA170268

30 ~ Ghz

UMTS,
CDMA2000,
HSPDA,
EVDO

thuật số, tin
Gọi thoại

2-8Ghz

GSM,
CDMA,

EDGE,
GPRS

Thoại kĩ

Dịch vụ

1.8-2.5Ghz

Mạng gói

Tích hợp với
dịch vụ thoại,
video và dữ
liệu chất
lượng cao

Internet

Internet

Khả năng

Khả năng kết

kết nối dữ

nối thông tin

liệu năng

cao, các thiết

động, các

bị đeo được và

thiết bị có

trí tuệ nhân

thể đeo được

tạo.

Page 19


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông

1.3.2 Kiến trúc mạng di động 5G
Năm 2012, Ủy ban Châu Âu (European Commission) đã chi ra 50.000.000 triệu
Euro để đầu tư vào nghiên cứu việc triển khai hệ thống thông tin di động 5G vào năm
2020. Đã có nhiều dự án được đề xuất, nhưng trong đó, nổi bật nhất là dự án METIS
(Mobile and wireless communications Enablers for Twenty-twenty (2020) Information
Society). Mục tiêu của dự án là xây dựng nền tảng cho một hệ thống thông tin di động
và không dây trong tương lai. METIS đã cung cấp kiến trúc cùng với những cơng nghệ
cần thiết để có thể triển khai hệ thống 5G.
Theo dự án METIS, hệ thống 5G sẽ được xây dựng dựa trên kiến trúc Mạng truy
nhập vô tuyến đám mây C-RAN (Cloud Radio Access Network). Kiến trúc hệ thống

5G vẫn sử dụng phủ sóng phân chia theo các Cell, bao gồm các trạm gốc (BS) được
trang bị Anten Massive MIMO để quản lý các MacroCell, trong các MacroCell sẽ được
phân chia ra nhiều Cell nhỏ được quản lý thơng qua các Node mạng. Bên cạnh đó, hệ
thống 5G cịn phát triển một số cơng nghệ mới như Mạng di chuyển MN (Moving
Network), Truyền thông D2D (Device to Device Communication),…
Các trạm BS với Anten Massive MIMO đóng vai trò như các điểm truy nhập hỗ
trợ cho mạng C-RAN giao tiếp với các mạng truy nhập cơ bản (2G/3G/4G). Hơn nữa,
trong hệ thống 5G, các User cịn có thể phối hợp với nhau tạo thành các mảng của Anten
Massive MIMO ảo, các mảng Anten Massive MIMO ảo này kết hợp với Anten tại các
Node truy nhập ở các Cell nhỏ tạo ra những liên kết Massive MIMO, làm tăng hiệu quả
truyền dữ liệu của hệ thống.

Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 20


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thơng

Hình 1.3 - Kiến trúc hệ thống 5G (Nguồn: METIS).
a. Mạng truy nhập vô tuyến đám mây C-RAN
C-RAN là một kiến trúc được đề xuất cho các mạng di động trong tương lai. Nó
lần đầu tiên được giới thiệu bởi Viện nghiên cứu di động Trung Quốc (China Mobile
Research Institute) vào tháng 4 năm 2010 tại Bắc Kinh, Trung Quốc. Một cách dễ hiểu,
C-RAN là một kiến trúc mạng truy cập vô tuyến được xây dựng dựa trên điện toán đám
mây để hỗ trợ cho 2G, 3G, 4G và các chuẩn truyền thông không dây khác trong tương
lai.
Kiến trúc mạng truy cập vô tuyến thông thường được xây dựng dựa trên các trạm
thu phát gốc BTS (Base Tranceiver Station). Mỗi trạm BTS sẽ quản lý một khu vực
nhỏ, và một nhóm BTS sẽ đảm bảo phủ sóng liên tục trong một khu vực. Do hạn chế về

tài nguyên phổ, các nhà cung cấp mạng đã “tái sử dụng” các tần số giữa các BTS khác
nhau, vì vậy gây ra hiện tượng can nhiễu giữa các Cell lân cận. Bên cạnh đó, kiến trúc
này cịn có nhiều nhược điểm khác như:
- Việc xây dựng và vận hành các trạm BTS khá tốn kém.
- Khó nâng cao dung lượng hệ thống: khi đưa thêm nhiều BTS vào hệ thống để
gia tăng dung lượng, sự can nhiễu giữa các BTS còn nghiêm trọng hơn trường hợp “tái
sử dụng” tần số.
Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 21


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông
- Khả năng xử lý của mỗi BTS không thể chia sẽ cho các BTS khác, vì vậy mà
BTS chỉ đáp ứng được khả năng xử lý lưu lượng tối đa chứ không đáp ứng được khả
năng xử lý lưu lượng trung bình của hệ thống, dẫn đến việc lãng phí tài nguyên xử lý
và năng lượng trong thời gian rỗi của các BTS.
Tuy nhiên, hệ thống BTS trong C-RAN lại khác. Các BTS trong C-RAN là sự
áp dụng những kỹ thuật tiên tiến trong hệ thống thông tin không dây, thông tin quang
và công nghệ thông tin như: sử dụng loại Anten thông minh mới, các công nghệ điều
chế, ghép kênh đạt hiệu quả cao, sử dụng sóng milimet trong q trình truyền dẫn…
BTS trong C-RAN còn tận dụng được nền tảng mở và cơng nghệ ảo hóa thời gian thực
của điện toán đám mây để đạt được khả năng phân bổ tài nguyên một cách linh động
hỗ trợ không nhỏ cho các nhà cung cấp, các mơi trường đa cơng nghệ.

Hình 1.4 - Sự thay đổi từ RAN sang C-RAN
b. Mạng di chuyển MN
Trong các mạng thông tin không dây tương lai, một số lượng lớn truy cập của
người sử dụng sẽ đến từ các phương tiện đi lại (như ô tơ, xe bus, tàu lửa,…). Vì vậy,
một giải pháp đã được đề ra, đó là triển khai một hoặc một vài Điểm chuyển tiếp di

động MRN (Moving Relay Node) trên các phương tiện đi lại để hình thành một Cell di
động riêng của phương tiện đó, đây gọi là mạng di chuyển MN.
Bằng việc sử dụng Anten thích hợp, một MRN có thể giảm hoặc thậm chí là loại
bỏ được suy hao xuyên qua (penetration loss) xe cộ, loại suy hao mà ảnh hưởng tương
đối lớn đến quá trình giao tiếp của hệ thống. Hơn nữa, các điểm MRN có thể khai thác
tốt các công nghệ Anten thông minh cũng như phương thức xử lý tín hiệu tiên tiến khác
Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 22


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thơng
nhau, vì chúng ít bị hạn chế về kích thước và năng lượng so với các thiết bị người sử
dụng thường xuyên kết nối với các trạm gốc vĩ mơ.

Hình 1.5 - Mạng di chuyển MN.
Các MRN cũng có khả năng được sử dụng để phục vụ người dùng bên ngoài
phương tiện di chuyển, do đó nó cũng có thể trở thành một trạm gốc nhỏ có khả năng
di chuyển trong mạng. Vì vậy, phương tiện di chuyển và hệ thống giao thông sẽ đóng
một vai trị quan trọng trong mạng di động không dây trong tương lai. Những phương
tiện này sẽ cung cấp thêm dung lượng thông tin và mở rộng vùng phủ của hệ thống
truyền thông di động.
Tuy nhiên, việc triển khai các MRN cũng gặp khơng ít những khó khăn như phải
có hệ thống đường trục hiệu quả, yêu cầu công nghệ phân bố tài nguyên và quản lý can
thiệp phức tạp, phải có phương thức quản lý di động thích hợp…
c. Truyền thơng D2D
Mạng cực kì dày đặc UDN (Ultra-Dense Network) không chỉ xuất hiện khi mà
số lượng người sử dụng mạng thông tin tăng lên, các liên kết ngắn lại mà cịn xuất hiện
khi có q nhiều cấu trúc liên kết được phát triển (chẳng hạn như tín hiệu đến từ các dải
quang phổ khác nhau). Mạng UDN cho khả năng cung cấp dung lượng nhiều hơn trong

những khu vực có số lượng lớn người sử dụng truy nhập mạng như ở các sự kiện thể
thao lớn, sân bay, trường học, các trung tâm, những nơi mà sự mất mác thông tin do bị
hấp thụ bởi chướng ngại vật là rất lớn. Sự ra đời của UDN đã làm giảm đi vai trò của
Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 23


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông
hệ thống Cell truyền thống, các thiết bị cầm tay ở trong các khu vực lân cận nhau có thể
giao tiếp với nhau thơng qua truyền thơng D2D (Divive-to-Divice Communication).

Hình 1.6 - Mạng cực kỳ dày đặc UDN.
Truyền thông D2D là một cách rất hiệu quả để nâng cao dung lượng hệ thống và
hiệu quả phổ vì các thiết bị có thể trực tiếp giao tiếp với nhau bằng cách chia sẽ nguồn
tài nguyên tần số của mạng. Bên cạnh đó, các DUE (D2D UE – thiết bị người sử dụng
dùng truyền thông D2D) có thể thực hiện q trình chuyển tiếp truyền dẫn để tạo ra liên
kết truyền thông nhiều bước (multi-hop). Khả năng này đã cho phép cải thiện và mở
rộng phạm vi bao phủ của truyền thơng D2D. Lợi ích đạt được của truyền thông D2D
phụ thuộc vào số lượng các cặp DUE sẵn sàng cho các trường hợp ứng dụng khác nhau.
Trong mạng 5G, nơi mà số lượng thiết bị thông minh tham gia vào mạng thông
tin tăng lên rất nhiều, truyền thơng D2D sẽ đóng một vai trị vơ cùng quan trọng. Để có
thể đưa truyền thơng D2D vào trong mạng 5G, cần phải giải quyết được các vấn đề sau:
❖ Phát hiện trực tiếp (Direct Discovery): Thiết bị người sử dụng cần phải xác
định được những thiết bị “hàng xóm” trước khi thực hiện truyền thơng. Vì thế, việc phát
hiện thiết bị và phát hiện dịch vụ là 2 vấn đề quan trọng trong truyền thông D2D. Phát
hiện trực tiếp sẽ có 2 chế độ: chế độ A (“Tôi ở đây”) và chế độ B (“Ai đang ở đấy?”/”Bạn
có ở đấy khơng?”). Trong chế độ A, các UE “được phát hiện” sẽ thông báo sự tồn tại
của nó với một số thơng tin về bản thân (có khả năng đáp ứng được gì?), các UE “đi
phát hiện” sẽ đọc và xử lý thơng tin chỉ khi nó quan tâm. Trong chế độ B, các UE “đi

phát kiện” sẽ gửi yêu cầu kết nối với một số thông tin của bản thân (cần được đáp ứng
vấn đề gì?), các UE “được phát hiện” sẽ trả lời nếu nó có khả năng đáp ứng nhu cầu.
Q trình này u cầu các thiết bị đầu cuối phải báo cáo thông tin vị trí trước khi thực
hiện q trình “phát hiện”, việc này làm tăng độ trễ và tính phức tạp của hệ thống.
Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 24


Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông
❖ Quản lý can thiệp: Việc chia sẽ tài nguyên trong truyền thông D2D cũng gây
ra sự can thiệp giữa các UE với nhau. Các trường hợp can thiệp lẫn nhau được thể hiện
ở Hình 2.5. Có thể thấy rằng, các cặp D2D phải giữ một khoảng cách nhất định so với
trạm gốc BS và các UE đơn khác để tránh sự can thiệp lẫn nhau. Chính vì vậy mà việc
quản lý can thiệp là rất quan trọng trong truyền thông D2D. Quản lý can thiệp bao gồm
lựa chọn chế độ, phân bố tài ngun và điều khiển cơng suất.
• Quản lý can thiệp có thể hoạt động ở 3 chế độ: chế độ tái sử dụng, chế độ
trưng dụng và chế độ Cell.
- Chế độ tái sử dụng: các thiết bị truyền thông D2D (DUE – D2D User
Equipment) chia sẽ chung nguồn tài nguyên tần số của mạng, điều này sẽ tăng hiệu quả
phổ nhưng gây một ít vấn đề về can thiệp.
- Chế độ trưng dụng: các DUE sẽ sử dụng một phần tài ngun có sẵn của các
UE đơn (khơng tham gia vào D2D), điều này sẽ hạn chế được sự can thiệp giữa DUE
và các UE đơn nhưng lại tăng khả năng can thiệp giữa các DUE với nhau.

Hình 1.7 - Các trường hợp can thiệp lẫn nhau trong truyền thông D2D.
- Chế độ Cell: cặp DUE thực hiện truyền thông với các thiết bị khác thông qua
BS như các thiết bị trong hệ thống Cell truyền thống.
Lê Trọng Hiến – CA170268

Page 25