BÁO cáo THÔNG TIN DI ĐỘNG hệ thống LTE a các kỹ THUẬT THEN CHỐT

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

BÁO CÁO
THÔNG TIN DI ĐỘNG
Hệ thống LTE-A: CÁC KỸ THUẬT THEN CHỐT
Thông tin di động

1

GVHD : Ths. Phạm Thị Thúy Hiền
Nhóm : 21
Hồng Hữu Thn
D12VT7

Nguyễn Thành Trung D12VT7
Hồ Lý Tuấn
D11VT8

Hà Nội, tháng 4 năm 2016

Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


Thông tin di động

Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt

2

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................................3
I. KỸ THUẬT KẾT HỢP SÓNG MANG ( CARRIER AGGREGATION).................4
1.1 Kỹ thuật kết hợp sóng mang...................................................................................4
1.2 Hiệu năng của kỹ thuật kết hợp sóng mang..........................................................6
II. KỸ THUẬT MIMO TRONG LTE – A......................................................................6
2.1 Cải thiện các sơ đồ MIMO......................................................................................6
2.2 MIMO đường xuống (Downlink ) trong LTE-A...................................................7
2.2.1. Kỹ thuật đường xuống MU-MIMO................................................................7
2.2.2. Kỹ thuật đường xuống SU-MIMO..................................................................8
2.3 MIMO đường lên ( uplink ) trong LTE-A...........................................................11
III. KỸ THUẬT CÁC NÚT CHUYỂN TIẾP TRONG LTE-A...................................13
3.1

Giới thiệu về kỹ thuật các nút chuyển tiếp ( Relay Node ).............................13

3.2

Các loại nút chuyển tiếp và cách thức hoạt động............................................13

a. Chuyển tiếp lớp 1...............................................................................................13
b. Chuyển tiếp lớp 2...............................................................................................14
c.

Chuyển tiếp lớp 3...............................................................................................15

3.3

Các vấn đề liên quan đến triển khai nút chuyển tiếp RN...............................16

3.3.1 Thủ tục khởi động trạm chuyển tiếp Relay...................................................16
3.3.2

Thủ tục UE liên kết.....................................................................................16

3.3.3

Thủ tục chuyển giao....................................................................................16

3.4

Các ưu điểm và nhược điểm trong việc sử dụng trạm chuyển tiếp Relay....17

a. Các ưu điểm.......................................................................................................17
b. Các nhược điểm.................................................................................................17
3.5

Truy nhập vô tuyến cho các trạm chuyển tiếp Relay......................................17

3.6 Giao thức vô tuyến cho các trạm truyển tiếp Relay............................................18
IV. TỔNG KẾT............................................................................................................... 20
Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


[ TÀI LIỆU THAM KHẢO ].........................................................................................21

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, tại nhiều nước trên thế giới, khi phiên bản đầu tiên của chuẩn LTE đang
hồn thành thì tâm điểm của sự chú ý đang chuyển sang sự tiến hóa tiếp theo của cơng

nghệ này, đó là LTE-Advanced. Một trong những mục tiêu của q trình tiến hóa này là
để đạt tới và thậm chí vượt xa những yêu cầu của IMT-Advanced của ITU-R nhằm cải
thiện một cách đáng kể về mặt hiệu năng so với các hệ thống hiện tại bao gồm cả hệ
thống LTE phiên bản đầu tiên.
LTE-Advance là bước phát triển tiếp theo của công nghệ LTE. Với những nghiên
cứu nhằm cải thiện tốc độ truyền dẫn dữ liệu cho người dùng LTE-Advance đã ứng dụng
rất nhiều kỹ thuật mới như kỹ thuật kết hợp sóng mang ( Carrier aggregation ), kỹ thuật
MIMO , kỹ thuật các nút chuyển tiếp ( relay node ), kỹ thuật phối hợp truyền dẫn đa điểm
…. Trong tương lai gần, LTE-A sẽ là công nghệ mà Việt Nam sẽ hướng tới triển khai.
Nắm bắt được xu hướng đó, kết hợp với yêu cầu của mơn học Thơng tin di động, nhóm
em xin giới thiệu 3 kỹ thuật then chốt của LTE-Advance đó là : Kỹ thuât kết hợp sóng
mang, kỹ thuật MIMO và kỹ thuật các nút chuyển tiếp .

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC
Sinh viên
Hoàng Hữu Thuân

Nguyễn Thành Trung
Hồ Lý Tuấn

Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt

Công việc
- Chỉnh sửa bản word
- Phần: kỹ thuật kết hợp sóng mang
- Tìm tài liệu
- Phần: Kỹ thuật MIMO
- Các node chuyển tiếp

I. KỸ THUẬT KẾT HỢP SÓNG MANG ( CARRIER AGGREGATION)
1.1 Kỹ thuật kết hợp sóng mang
Kết hợp sóng mang (CA) là một trong những chức năng quan trọng nhất của LTEAdvanced. Phương pháp của CA là để mở rộng băng tần tối đa của đường lên và đường
xuống bằng cách kết hợp nhiều sóng mang lại với nhau. Các sóng mang được kết hợp lại
chính là các sóng mang cơ sở trong phát hành 8, điều này chính là yếu tố khiến cho LTEAdvanced có thể dễ dàng hơn trong khả năng tương thích ngược. Một thiết bị đầu cuối
trước phát hành 10 có thể dễ dàng truy nhập vào một sóng mang thành phần trong khi các
UE có khả năng kết hợp sóng mang sẽ hoạt động trên nhiều thành phần sóng mang.
Mục tiêu của LTE-Advance là hỗ trợ băng thông hệ thống lên đến 100 MHz để tăng
tốc độ số liệu đỉnh cũng như dung lượng hệ thống. Vì phân tập tần số khơng tăng thêm
hiệu năng khi băng thông vượt qua 20 MHz nên tốc độ bit đỉnh sẽ hầu như tăng tuyến tính
với băng thơng. Chẳng hạn để đạt được tốc độ số liệu đỉnh 1Gbps trên đường xuống với
hiệu suất sử dụng phổ tần 30 bps/Hz, với giả thiết truyền dẫn MIMO 8 lớp chỉ cần băng
thông 40 MHz.
Phương pháp được chấp nhận để mở rọng băng thơng trong LTE Advance là kết hợp
sóng mang ( Carrier Aggregation ) bằng cách đặt cạnh nhau các sóng mang tương thích
LTE R8 ( hay CC: Component Carrier: sóng mang phần tử ) trên cùng một lưới sóng
mang để có thể sử dụng các thao tác IFFT/FFT đơn giản. Các CC ( phần tử sóng mang) có
thể được kết hợp: (1) trong cùng một băng, (2) giữa các băng khác nhau, (3) liên tục hoặc
khơng liên tục.

Hình 10.2:Cách kết hợp các CC (Component Carier)
Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


Sơ đồ này hồn tồn tương thích ngược với LTE R8 vì thế đầu cuối của LTE R8
hồn tồn có thể truy nhập vào một sóng mang con thành phần.
Vì OFDM được sử dụng chung cho cả đường xuống nên phương pháp kết hợp sóng
mang chỉ đơn giản là mở rộng kích thước của FFT trong phần băng gốc. Tuy nhiên trên
đường lên sơ đồ SC-FDMA của LTE R8 không cho phép mở rộng băng thơng đơn giản,
vì thế mỗi sóng mang phần tử sẽ có một DTF riêng trước khi đến IFFT để phát. Kiểu kết

hợp sóng mang này sẽ hơi tăng PARP đường lên so với R8 tuy nhiên vẫn duy trì nó thấp
hơn OFDMA, vì vậy đảm bảo chỉ tăng tối thiểu tiêu thụ công suất đầu cuối.
Về phần ấn dịnh tài nguyên trong eNodeB và tương thích ngược, chỉ cần các thay đổi
tối thiểu trong đặc tả lập biểu, MIMO, thích ứng đường truyền cà HARQ được thực hiện
trên nhóm sóng mang 20MHz. Chẳng hạn người sử dụng thu thông tin trong băng thông
100 MHz sẽ cần 5 máy thu với mỗi máy cho một băng thông 20 MHz.
Kết hợp số liệu cho các song mang phần tử có thể được thực hiện tại lớp MAC hoặc
lớp vật lý. Tuy nhiên kết hợp tại lớp vật lý đòi hỏi phải thực hiện HARQ cho số liệu được
kết hợp thay vì thực hiện HARQ cho từng thành phần số liệu vì thế kết hợp tại lớp MAC
hiệu quả và linh hoạt hơn.

Hinh 10.3: Các sơ đồ kết hợp số liệu tại các lớp khác nhau

Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


1.2 Hiệu năng của kỹ thuật kết hợp sóng mang.
Việc sử dụng kết hợp sóng mang đem lại lợi ích cho hiệu năng của hệ thống theo
hai cách sau:
- Tốc độ dữ liệu đỉnh tăng lên khi thực hiện kết hợp phổ từ hai hay nhiều băng tần tần số.
Tốc độ dữ liệu đỉnh theo lí thuyết từ việc kết hợp sử dụng kết hợp sóng mang với tổng
cộng phổ tần 40MHz và 8 ăngten có thể đạt tới 1,2Gbps cho đường xuống và 600Mbps
cho đường lên (với công nghệ truyền dẫn đa ăngten đường lên). Với phổ tần 100MHz và
5 sóng mang được kết hợp, tốc độ dữ liệu có thể đạt đến 3Gbps cho đường xuống và
1,5Gbps cho đường lên.
- Tăng thơng lượng trung bình của người dùng, đặc biệt khi số lượng người dùng là quá
lớn. Lập lịch sóng mang chung trong Nút B phát triển cho phép sự lựa chọn sóng mang
tối ưu do đó dẫn đến hiệu năng tốt nhất và cân bằng tải tốt nhất giữa các sóng mang.

II. KỸ THUẬT MIMO TRONG LTE – A

2.1 Cải thiện các sơ đồ MIMO
Kỹ thuật MIMO trong lĩnh vực truyền thông là kỹ thuật sử dụng nhiều anten phát và
nhiều anten thu để truyền dữ liệu.Trong kỹ thuật LTE Advance truyền dẫn MIMO nâng
cao đóng vai trò quan trọng trong tăng hiệu suất phổ tần .Các sơ đồ MIMO tăng cường
đang được nghiên cứu cho cả đường lên và đường xuống của LTE Advance. Sự kết hợp
truyền dẫn MIMO bậc cao, tạo búp hay MU-MIMO ( MultiUser MIMO: MIMO đa người
sử dụng ) được coi là một trong các công nghệ then chốt của LTE Advance.
MU-MIMO ( MIMO đa người dùng) là một tiến bộ trong công nghệ MIMO , nhiều
đầu vào và nhiều đầu ra , nó cho phép các anten bao trùm tới vơ số các điểm truy nhập
đọc lập và các mỗi thiết bị đầu cuối độc lập có 1 hoặc nhiều anten. Khác với SU-MIMO
(MIMO đơn người dùng ) chú ý đến việc truyền thông giữa một tập anten phát (a single
multi-antenna transmitter) với một tập anten thu ( a single multi-antenna receiver ).
Trong trường hợp kết hợp phổ, tương quan anten có thể khác nhau trong từng đoạn
phổ khi cấu hình anten cố định. Vì thế trong LTE-A, một phần từ kênh có thể bao gồm
đồng thời cả kịch bản tương quan thấp và tương quan cao. VÌ MU-MIMO thích ứng hơn
cho các kịch bản tương quan cao so với SU-MIMO, nên để sử dụng hết đặc tính của các
kịch bản tán xạ khác nhau cả SU-MIMO và MU-MIMO đều được sử dụng.

Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


Hình 1: SU-MIMO ( MIMO đơn người dùng )

Hình 2: MU-MIMO (MIMO đơn người dùng )
Để hỗ trợ hiệu suất phổ đỉnh đường lên theo yêu cầu của LTE Avance, cấu hình ghép
kênh khơng gian 8 × 8 được sử dụng cho truyền dẫn đường xuống và 4 × 4 được sử dụng
cho đương lên .
2.2 MIMO đường xuống (Downlink ) trong LTE-A
2.2.1. Kỹ thuật đường xuống MU-MIMO
Trên đường xuống các sơ đồ MU-MIMO (Muti-user MIMO: MIMO đa người sử

dụng ) được nghiên cứu để đảm bảo mức độ linh hoạt lập biểu miền tần số cao hơn và
Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


tăng cường triệt nhiễu đa người sử dụng. Các phương pháp triệt nhiễu cũng được nghiên
cứu, bao gồm cả việc làm cho đầu cuối biết được nhiễu gây ra do người sử dụng cùng
chia sẻ tập tài nguyên truyền dẫn cũng như cải thiện tiền mã hóa phía phát.Phát triển sơ
đồ MIMO lên đến tám anten phát tại enodeB cũng được nghiên cứu cho đường xuống so
với cực đại chỉ bốn anten phát trong LTE R8. Việc hỗ trợ tám anten đòi hỏi nghiên cứu
thiết kế mới đối với ký hiệu tham chuẩn và phản hồi trạng thái kênh.
Khi tăng số anten từ bốn lên tám, hầu như không thể tăng bậc phân tập khi xét đến
các sai lỗi ước tính kênh. Vì thế các sơ đồ phân tập phát của LTE Advance sẽ sử dụng lại
các sơ đồ dựa trên SFBC (Space Frequency Block Code) và FSTD (Frequency Switch
Transmit Diversity) từ LTE R8. Điều này được thực hiện bằng cách sắp xếp tám anten vật
lý lên bốn anten ảo với chuyển đổi trong suốt (CDD).
2.2.2. Kỹ thuật đường xuống SU-MIMO
Để đạt được hiệu suất phổ đỉnh đường 30bit/s/Hz. Yêu cầu cao hơn với SU-MIMO là
điều cần thiết. Do đó cần phải tăng số lớp truyền dân của SU-MIMO trong LTE-A lên 8
lớp. Số lượng các lớp truyền dẫn được lựa chọn bằng cách thích ứng cấp bậc. Vấn đề
quan trọng nhất với giao diện vô tuyến trong việc hỗ trợ lên đến 8 lớp là cấu trúc RS sử
dụng để đo CQI và giải điều chế PDSCH ( kênh vật lý chia sẻ đường xuống ). Liên quan
đến vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã nhất trí khai thác LTE Advance 8 Tx sẽ được xây
dựng trên cơ sở chia các tín hiệu tham chuẩn thành các CSI-RS (Channel State
Information RS: RS thông tin trạng thái kênh ) và RS giải điều chế, trong đó CSI-RS để
đo trạng thái kênh sẽ được phát thưa để tránh tăng băng thông bổ sung. Khai thác này là
khả thi với giả thiết tốc độ di động thấp.
Trong sơ đồ DL SU-MIMO với cấu hình 8×X, hai khối truyền tải có thể truyền đến
UE được lập biểu. Mỗi khối truyền tải được ấn định một sơ đồ điều chế và mã hóa riêng.
Một bit ACK/NACK phản hồi đường lên được sử dụng cho mỗi khối truyền tải. Mỗi khối
truyền tải tương ứng với một từ mã. Tối đa tám lớp được sử dụng, đối với số lớp từ bốn

trở xuống, quá trình sắp xếp từ mã lên lớp cũng giống như LTE R8. Đối với số lớp lớn
hơn bốn và các trường hợp sắp xếp một từ mã lên ba hoặc bốn lớp ( để phát lại một hoặc
hai từ mã cho trường hợp phát ban đầu lớn hơn bốn lớp ) quá trình sắp xếp từ mã vào lớp
được thực hiện theo bảng 10.3, trong đó d q(i) ký hiệu cho kí hiệu điều chế thứ i của từ mã
q, Xl( i ) là ký hiệu thứ I của lớp thứ l, Nq ký hiệu cho số ký hiệu điều chế trên mã thứ q và
Nl ký hiệu cho số ký hiệu điều chế trên lớp thứ l .

Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


Số
L

lớp, Số từ mã, Q

3

1

4

1

5

2

6

2

Sắp xếp từ mã vào lớp
i=0,1,…,N0-1
X 0 ( i )=d 0 ( 3 i )
X 1 ( i )=d 0 ( 3i+1 ) N i=N 0 /3
X 2 ( i )=d 0 ( 3i+2 )
X 0 ( i )=d 0 ( 4 i )
N i=N 0 /4
X 1 ( i )=d 0 ( 4 i+1 )
X 2 ( i )=d 0 ( 4 i+2 )
X 3 ( i )=d 0 ( 4 i+3 )
X 0 ( i )=d 0 ( 2i )
N i=N 0 /2=N 1 /3
X 1 ( i )=d 0 ( 2i+1 )
X 2 ( i )=d 1 (3 i )
X 3 ( i )=d 1 ( 3i +1 )
X 4 (i )=d 1 ( 3 i+ 2 )
X 0 ( i )=d 0 ( 3 i )
X 1 ( i )=d 0 ( 3i+1 )

N i=N 0 /3=N 1 /3

X 2 ( i )=d 0 ( 3i+2 )
X 3 ( i )=d 1 ( 3i )
X 4 (i )=d 1 ( 3 i+ 1 )

7

8

2

3

X 5 ( i )=d 1 ( 3i+2 )
X 0 ( i )=d 0 ( 3 i )
X 1 ( i )=d 0 ( 3i+1 )
X 2 ( i )=d 0 ( 3i+2 )
X 3 ( i )=d 1 ( 4 i )
X 4 (i )=d 1 ( 4 i+1 )
X 5 ( i )=d 1 ( 4 i+2 )
X 6 ( i )=d 1 ( 4 i+3 )
X 0 ( i )=d 0 ( 4 i )
X 1 ( i )=d 0 ( 4 i+1 )
X 2 ( i )=d 0 ( 4 i+2 )
X 3 ( i )=d 0 ( 4 i+3 )
X 4 (i )=d 1 ( 4 i )
X 5 ( i )=d 1 ( 4 i+1 )
X 6 ( i )=d 1 ( 4 i+2 )
X 7 ( i )=d 1 ( 4 i+3 )

Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt

N i=N 0 /3=N 1 /4

N i=N 0 /4=N 1 /4


Bảng 10.3. Sắp xếp từ mã vào lớp

CW: Code word
Hình 10.4. Sờ đồ sắp xếp từ mã vào lớp
Ngoài phân tập phát, các sơ đồ MIMO vòng hở và vòng kín, các kỹ thuật tạo bup
tăng cường cũng được nghiên cứu cho đường xuống của LTE Advanced.
Đối với cấu hình với hai và bốn anten, bảng mã cho tiền mã hóa của LTE Advanced
cũng giống như các bảng mã LTE R10. Đối với cấu hình 8 phương pháp anten bảng mã
kép được sử dụng. Trong phương pháp bảng mã kép, tiền mã hóa nhận được bằng cách
nhân các ma trận W1 với ma trận W2, trong đó W1 là ma trận đường chéo khối phù hợp
với với ma trận đồng phương sai của thiết lập cấu hình anten phân cực kép và W2 là lựa
chọn anten và ma trận đồng pha. Cấu hình này đảm bảo hiệu năng tốt cho cả các kênh
tương quan không gian cao và thấp.

Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


2.3 MIMO đường lên ( uplink ) trong LTE-A
Kỹ thuật đường lên SU-MIMO
Trên đường lên, SU-MIMO (single user MIMO: MIMO đơn người sử dụng ) được
coi là một trong số các kỹ thuật then chốt đảm bảo cải thiện đáng kể thông lượng người
sử dụng tại biên ô so với LTE R8 cũng như hiệu suất phổ đỉnh trung bình. UE trong LTEAdvance được đặc tả với cấu hình 4 anten phát. Tùy thuộc vào số lớp truyền dẫn, các ký
hiệu điều chế liên quan đến từng khối truyền tải sẽ được sắp xếp lên một hoặc hai lớp
theo nguyên lý giống như LTE-R8 SU-MIMO đường xuống. Cấp hạng truyền dẫn có thể
kích ứng động. Có thể lập cấu hình UL SU-MIMO đường xuống có hoặc khơng có
chuyển dịch lớp. Trong trường hợp dịch chuyển lớp, chuyển dịch được thực hiện trong
miền thời gian. Nếu chuyển dịch được lập cấu hình, các HARQ-ACK được gộp chung
vào một HARQ-ACK. Một bit ACK/NACK được phát đến UE tùy theo các khối truyền
tải được phát thành công hay thất bại. Nếu chuyển dịch lớp khơng được lập cấu hình, mỗi
khối truyền tải có riêng một phản hồi báo hiệu ACK/NACK.
Tiền mã hóa được thực hiện theo bảng mã quy định trước. Nếu chuyển dịch lớp
khơng được lập cấu hình, tiền mã hóa được thực hiện sau sắp xếp lớp. Nếu chuyển dịch

lớp được lập cấu hình, tiền mã hóa được thực hiên sau thao tác chuyển dịch lớp. Mỗi
sóng mang phần tử được áp dụng một ma trận tiền mã hóa. Trong trường hợp cấp hạng
đầy đủ, ma trận tiền mã hóa là ma trận đơn vị
Chỉ số
bảng mã ,i
0
1
2
3
4
5

Số lớp L
1
1 1
√2 1

[]
1 1
√2 [−1 ]
1 1
√2 [ j ]
1 1
√2 [− j ]
1 1
√2 [ 0 ]
1 0
√2 [ 1 ]

2

1 1 0
√2 0 1

[ ]

Bảng 10.5 Bảng mã tiền mã hóa 3 bit cho UL SU-MIMO với hai anten
Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


Chỉ
số
bản
g
mã
Từ 0
đến
7

Bảng mã

1
1 1
2 1
−1

1
1 1

2 j
j

1
1 1
2 −1
1

1
1 1
2 −j
−j

1
1 j
2 1
j

1
1 j
2 j
1

1
1 j
2 −1
−j

1
1 j

2 −j
−1

Từ 8
đến
15

1
1 −1
2 1
1

1
1 −1
2 j
−j

1
1 −1
2 −1
−1

1
1 −1
2 −j
j

1
1 −j
2 1

−j

1
1 −j
2 j
−1

1
1 −j
2 −1
j

1
1 −j
2 −j
1

Từ
16
đến
23

1
1 0
2 1
0

1
1 0
2 −1

0

1
1 0
2 j
0

1
1 0
2 −j
0

0
1 1
2 0
1

0
1 1
2 0
−1

0
1 1
2 0
j

0
1 1
2 0

−j

[ ] [] [ ] [ ] [] [] [ ] [ ]
[] [] [] [] [] [] [] []
[] [ ] [] [ ] [] [ ] [] [ ]

Bảng 10.6.Bảng mã tiền mã hóa 6 bit cho UL SU-MIMO với bốn anten
Các đầu cuối SU-MIMO được xây dựng trên sơ đồ phân tập phát vong hở khi việc
thu thập thông tin trạng thái kênh không thể hoặc khơng khả thi. Vì thế hiệu năng tốt của
các sơ đồ phân tập phát vòng hở trong các điều kiện kênh khác nhau là rất quan trọng để
đảm bảo phủ sóng và dung lượn người sử dụng cho các đầu cuối SU-MIMO. Một trong
các tính năng then chốt đối với các sơ đồ phân tập phát đường lên là khi cần thiết có thể
sử dụng cơng suất phát từ tất cả các bộ khuếch đại công suất khả dụng.
Phân tập phát vịng kín (CL) nghĩa là tiền mã hóa luồng đơn với chỉ thị vecto tiền mã
hóa do enodeB quyết định là một sơ đồ tốt để phát kênh số liệu từ các đầu cuối SUMIMO có nhiều anten và bộ khuếch đại công suất của LTE-Advance. Phân tập phát vịng
kín được kỳ vọng sẽ cải thiện thơng lượng trung bình của người sử dụng. Phân tập phát
vịng kín vượt trội so với phân tập phát vòng hở trong các điều kiện di động thấp cà đảm
bảo phản hồi đủ nhanh.
Ghép kênh không gian đa luồng được kỳ vọng sẽ cải thiện thơng lượng trung bình
của người sử dụng và tốc độ số liệu đỉnh đường lên. Tương tự như truyền dẫn đơn luồng,
các sơ đồ ghép kênh không gian đa luồng đòi hỏi các thiết kế liên quan đến nhau với các
ma trận tiền mã hóa và các ký hiệu tham chuẩn, các quá trình xử lý HARQ, sắp xếp lớp
và tín hiệu điều khiển.

Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


III. KỸ THUẬT CÁC NÚT CHUYỂN TIẾP TRONG LTE-A
3.1 Giới thiệu về kỹ thuật các nút chuyển tiếp ( Relay Node )
Việc sử dụng băng thông cao cho LTE Advance có thể giảm mật độ phổ cơng suất

khả dụng và thậm chí phổ rộng sẽ chỉ khả dụng tại các băng tần cao và điều này đồng
nghĩa với suy hao cao. Các thuê bao yêu cầu các dịch vụ tốc độ số liệu cao thường được
đặt trong nhà và phải chịu cường độ tín hiệu thấp vì sóng vơ tuyến phải xâm nhập qua các
tường ngăn của tòa nhà. Để chống lại các ảnh hưởng này và đảm bảo thông lượng ổn
định trên toàn mạng, các nút phát cần được đặt gần các người sử dụng hơn để đạt được
tốc độ xử lý cao hơn. Kỹ thuật các nút chuyển tiếp (RN: Relay Node) ra đời không chỉ hỗ
trợ cho phép lắp đặt đơn giản mà còn là giải pháp kinh tế cho các triển khai mật độ cao vì
khơng cần đường trục hữu tuyến. Có thể đạt được thơng lượng cao trên các đường truy
nhập vô tuyến nhờ RN ở gần và vùng phủ sóng nhỏ hơn của nó. Đường trục từ RN đến
eNodeB cũng được hưởng lợi từ vị trí RN tốt hơn so với UE được phục vụ và vì thế cho
phép eNodeB thơng qua RN cung cấp vùng phủ sóng tốt hơn với hiệu suất phổ tần cao
hơn.
3.2 Các loại nút chuyển tiếp và cách thức hoạt động
a. Chuyển tiếp lớp 1
Chuyển tiếp lơp 1 chỉ sử dụng các bộ lặp. Các bộ lặp thu tín hiệu, khuyếch đại và
phát lại thông tin để chỉ phủ các lỗ đen trong các ơ. Các đầu cuối có thể sử dụng tín hiệu
được phát lặp và tín hiệu trực tiếp. Tuy nhiên để kết hợp hai tín hiệu này một cách có lợi,
trễ thu giữa chúng phải nhỏ hơn thời gian CP ( tiền tố ).
Ưu điểm: + Chức năng đơn giản, lắp đặt không tốn kém. Tiêu chuẩn kỹ thuật sử dụng
ít ( chỉ sử dụng hiệu suất của bộ lặp đã được định nghĩa ở LTE-R8 )
Nhược điểm:+ Nhiễu bị khuyếch đại đồng thời cùng tín hiệu phát.

Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


b. Chuyển tiếp lớp 2
Trong chuyển tiếp lớp hai bao gồm hai lớp MAC và RLC, nút chuyển tiếp có khả
năng điều khiển ít nhất một bộ phận của khối RRM ( quản lý tài nguyên vô tuyến). Trong
một số khe, nút chuyển tiếp hoạt động như một đầu cuối của người sử dụng đóng vai trị
một BTS phát đến nhiều người sử dụng trong khe tiếp theo.Về căn bản RN lớp 2 sẽ hoạt

động giống như một eNodeB bình thường bao gồm cả lập biểu và quản lý tài nguyên,
nhưng đường trục được thực hiện bởi một đường truyền LTE đến eNodeB bằng cách sử
dụng một băng tần bổ sung ( ngoài băng ) hay cùng băng ( trong băng ) cho đường truy
nhập này. Phương pháp thứ hai cũng thường được sủ dụng vì nó khơng cần cấp phép tần
số bổ sung và không cần cách ly cao đối với tự nhiễu nhờ việc sử dụng phân cách TDMA
giữa phát RN đến các đầu cuối và thu từ eNodeB ( một giải pháp đơn giản cho phân cách
TDMA là RN dành trước một số khung MBSFN). Khung con MBSFN cho phép truyền
dẫn không liên tục từ eNodeB.
Ưu điểm:

+ Loại bỏ được nhiễu

Nhược điểm: + Trễ xảy ra giữa q trình điều chế /giải điều chế mã hóa/giải mã
+ Phương thúc điều khiển vô tuyến được đặt ở giữa BS và nút chuyển
tiếp RN

Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


c. Chuyển tiếp lớp 3
Là phương pháp sử dụng truy nhập vô tuyến của LTE trong đường trục vô tuyến để
nối một eNodeB với một eNodeB khác. EnodeB ở giữa, định tuyến các gói giữa đường
trục hữu tuyến và vơ tuyến giống như một Ip router. Chuyển tiếp loại 3 cũng thực hiện
tiếp giải điều chế và giải mã hóa của tín hiệu vơ tuyến RF tiếp nhận trên đường xuống từ
trạm gốc nhưng sau đó cũng thực hiện xử lý (mật mã hóa (Ciphering), sự ghép nối/ phân
chia/ ráp lại dữ liệu người dùng User-data) để truyền lại dữ liệu người dùng trên giao diện
vô tuyến và cuối cùng thực hiện giải mã hóa và điều chế và truyền đến thiết bị người
dùng UE.

Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt

Ưu điểm : + Giảm thiểu nhiễu
+ Tác động tới các tiêu chuẩn kỹ thuật không đáng kể.
3.3 Các vấn đề liên quan đến triển khai nút chuyển tiếp RN
3.3.1 Thủ tục khởi động trạm chuyển tiếp Relay
Khi 1 trạm chuyển tiếp mới được triển khai trong mạng, nó sẽ tự động gắn nó vào
mạng di động. Thủ tục này dựa trên thủ tục thiết bị người dùng UE thông thường kết nối
vào mạng. Có 2 phần trong thủ tục khởi động của trạm chuyển tiếp.
Giai đoạn thứ nhất: nút chuyển tiếp Relay tạo ra kết nối RRC tới trạm gốc EnodeB và
liên kếtvới chính nó như là một thiết bị người dụng UE thơng thường để cấu hình khởi
tạo.
Giai đoạn thứ hai: nút chuyển tiếp Relay kết nối đến trạm gốc (BS) lựa chọn từ danh
sách trong gian đoạn đầu tiên. Các nút chuyển tiếp Relay sẽ gửi một chỉ số chuyển tiếp
đến trạm gốc (BS) trong quá trình thiết lập kết nối RRC.
3.3.2 Thủ tục UE liên kết
Có 2 trường hợp liên quan đến thủ tục liên kết UE vào trạm chuyển tiếp.
Trường hợp thứ nhất UE ban đầu liên kết với trạm Relay khi khởi động và trường
hợp khác là UE ban đầu liên kết vơi trạm gốc sau khi khởi động, và bây giờ nó cần liên
kết với trạm chuyển tiếp sau khi lựa chọn lại vùng phủ Cell trong trạng thái RRC IDLE.
Trong trường hợp đầu tiên, việc hoàn thành kết nối logic S1 liên kết với UE tới mạng lõi
được thực hiện do 1 thiết lập kết nối RRC được kích hoạt bởi 1 nút chuyển tiếp.
Trường hợp hai thuộc về loại di động LTE trong trạng thái RRC IDLE. Tất cả các thủ
tục di động LTE trong trạng thái RRC-IDLE được thực hiện độc lập trong UE.
3.3.3 Thủ tục chuyển giao
a. Chuyển giao từ trạm Relay đến trạm gốc EnodeB
Dựa trên báo cáo đo đạc trên UE, nút chuyển tiếp quyết định có nên bắt đầu một
chuyển giao hay khơng. Nếu có, nút chuyển tiếp Relay sẽ lựa chọn một mục tiêu Cell phủ
cho UE. Sau đó, Relay sẽ gửi bản tin yêu cầu chuyển giao tới trạm EnodeB. EnodeB sẽ
tìm mục tiêu EnodeB từ bản tin và chuyển tiếp bản tin hướng tới EnodeB. Sau khi tiếp

nhận bản tin báo nhận ACK yêu cầu chuyển giao, nút chuyển tiếp gửi một lệnh chuyển
giao tới UE. UE sau đó sẽ tách ra và đồng bộ với mục tiêu EnodeB.
b. Chuyển giao từ EnodeB tới Relay
Trong trường hợp chuyển giao từ EnodeB đến Relay, thủ tục của nó giống như
chuyển giao từ nguồn EnodeB đến mục tiêu EnodeB khác. Từ quan điềm của UE, Relay
Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


giống như một EnodeB. UE thông báo đo lường của nó tới nguồn EnodeB. Nguồn
EnodeB sẽ quyết định chuyển giao tới trạm Relay.Sau đó trạng thái chuyển giao được
thực hiện, yêu cầu chuyển giao được gửi đến trạm Relay thông qua EnodeB.Nếu trạm
chuyển tiếp Relay có thể chấp nhận UE, một bản tin được chuyển tới UE để bắt đầu
chuyển giao. Dữ liệu đường xuống đến tại EnodeB nguồn tới UE được truyền đến trạm
Relay.
3.4 Các ưu điểm và nhược điểm trong việc sử dụng trạm chuyển tiếp Relay
a. Các ưu điểm
+ Mục đích chính của giải pháp Relay là cung cấp tốc độ dữ liệu đỉnh để hỗ trợ các
dịch vụ dữ liệu cao hơn.
+ RNs tăng cường thông lượng trên toàn mạng bằng cách sử dụng hiệu quả các tiện
ích nguồn tài nguyên mạng.
+ RNs đang là 1 giải pháp chi phí triển khai hiệu quả, đang được nhiều nhà điều hành
mạng quan tâm.
+ RN mang lại độ lợi đáng kể cho chỉ số SINR thông qua kế hoạch mạng hợp lý.
b. Các nhược điểm
+Trong chuyển tiếp, DenodeB sử dụng một vùng tài nguyên vô tuyến chung một
trong 3 liên kết: liên kết trực tiếp (UEs đến DenodeB), liên kết Relay (từ DenodeB đến
Relay) và liên kết truy nhập (từ UEs đến trạm Relay). Hơn nữa, trong chuyển tiếp trong
băng, liên kết Relay và liên kết truy nhập sử dụng chung tài nguyên vô tuyến thông qua sử
dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian (TMA), do đó nó cũng làm giảm hiệu
suất của RN.

+RNs có bán kính vùng phủ nhỏ do cơng suất phát thấp, độ lợi anten thấp và tổn hao
đường truyền cao theo số mũ.
+RNs cũng cần có tài ngun vơ tuyến để cho các đường kết nối Relay, để kết nối với
DenodeB.
+RN cũng là nguyên nhân gây ra trễ hệ thống trong q trình xử lý tín hiệu trước khi
truyền đi.
3.5 Truy nhập vơ tuyến cho các trạm chuyển tiếp Relay.
Cấu hình khung vô tuyến cho các trạm chuyển tiếp
Một giải pháp đó là sử dụng mạng tần số đơn lẻ Muticast /Broadcast (MBSFN), cấu
hình các khung con trong các khung con tiếp nhận bởi trạm chuyển tiếp tiếp nhận tín hiệu
từ trạm gốc (BS). Trong phương pháp này một tín hiệu tham khảo và các tín hiệu điều
khiển Relay loại 1/ Relay loại 2 được đặt tại rất nhiều phía trước của khung con, chỉ
chiếm 2 kí tự. Trong phương pháp này một thiết bị người dùng UE có thể nhận ra rằng
khơng có dữ liệu truyền từ trạm chuyển tiếp trong 1 khung con của chính nó trong đó các
Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


trạm chuyển tiếp tiếp nhận các tín hiệu từ trạm gốc. Tại 1 thời điểm giống như vây, thiết
bị người dùng UE có thể đo cường độ tín hiệu RF tiếp nhận từ trạm chuyển tiếp Relay so
với tín hiệu tham khảo trong 2 kí tự đầu tiên tại phía trước khu nhỏ.

3.6 Giao thức vô tuyến cho các trạm truyển tiếp Relay
Trong công nghệ chuyển tiếp loại 3, Trên thực tế, trạm chuyển tiếp được trang bị giao
thức hội tụ gói dữ liệu (PDCP) về mật mã hóa và nén tiêu đề cho dữ liệu người dùng.
Giao thức điều khiển kết nối vô tuyến (RLC) điều khiển truyền lại bởi ARQ. Sự trùng
hợp/ phân khúc/ ráp lại cho khối dữ liệu dịch vụ (SDU) và trình tự gói tin tiếp nhận.Giao
thức điều khiển truy nhập trung bình (MAC) cho HARQ và sơ đồ dữ liệu người dùng và
giao thức điều khiển nguồn vô tuyến cho di động, chất lượng dịch vụ (QoS) và điều khiển
bảo mật.
Thêm vào đó khi quản lý đường kết nối backhaul và kết nối truy nhập vô tuyến trên

cùng tần số được miêu tả như trên. Quản lý việc ghép kênh phân chia theo thời gian TDM
được yêu cầu giữa hai kết nối trên việc yêu cầu điều khiển vô tuyến liên kết. Điều này
được hoàn tất bởi cung cấp 1 phương pháp cho việc định vị nguồn tài nguyên tới kết nối
vô tuyến backhaul.

Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


IV. TỔNG KẾT
Bài báo cáo đã giới thiệu ba kỹ thuật then chốt được LTE-Advance sử dụng, nhằm đạt
được tốc độ đỉnh mong muốn và các yêu cầu đã đề ra của 3GPP. Kỹ thuật đa ăng ten phát,
đa ăng ten thu MIMO nâng cao được hiệu suất sử dụng phổ tần. Từ việc xem xét quỹ
đường truyền, kỹ thuật Relay node giảm được khoảng cách máy phát và máy thu xuống
và cho phép tăng tốc độ số liệu. Đê tăng độ rộng băng truyền dẫn hơn nữa so với những gì
được cung cấp ở Release đầu tiên của LTE và độ rộng băng truyền dẫn lên đến 100 MHz
kỹ thuật kết hợp sóng mang là một kỹ thuật hiệu quả. Ngồi ba kỹ thuật then chốt trên
LTE-Advance cịn sử dụng thêm một số kỹ thuật rất hay khác như truyền dẫn đa điểm
phối hợp (ComP), kỹ thuật MC-CDMA.... Với những ưu điểm vượt trội bằng việc áp
dụng các kỹ thuật đã trình bày LTE-Advance xứng đáng là cơng nghệ được kỳ vọng.

[ TÀI LIỆU THAM KHẢO ]
Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt


[1]. Giáo trình Thơng tin di động – Nguyễn Phạm Anh Dũng- Học viện cơng nghệ bưu
chính viễn thơng.
[2]. Luận văn thạc sĩ Trần Đại Nghĩa – Nghiên cứu giải pháp Relay trong mang LTE –

Học viện công nghệ bưu chính viễn thơng.
[3]. MIMO technology report – Nguồn Internet

Hệ thống LTE-A: Các kỹ thuật then chốt