Nghiên cứu về truy nhập vô tuyến và chuyển giao trong mạng thông tin di động lte

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

NGHIÊN CỨU VỀ TRUY NHẬP VÔ TUYẾN VÀ CHUYỂN
GIAO TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG LTE

SVTH:

TRẦN VIỆT ANH

LỚP:

49K ĐTVT

GVHD:

TS. NGUYỄN THỊ QUỲNH HOA

MSSV:

0851085165

NGHỆ AN, 12/2012

1

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................4
TÓM TẮT ĐỒ ÁN......................................................................................................6
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................6
DANH MỤC HÌNH VẼ ..............................................................................................8
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ........................................................................................10
CHƢƠNG I CƠ SỞ VÀ GIỚI THIỆU LTE ............................................................15
1.1 Lịch sử phát triển Long Term Evolution (LTE) ..............................................15
1.1.1 Khái quát tiến trình phát triển LTE ...........................................................15
1.1.2 LTE trong bối cảnh vơ tuyến di động .......................................................15
1.1.3 Q trình tiêu chuẩn hóa trong 3GPP........................................................18
1.2 Các đặc điểm và công nghệ trong LTE ...........................................................19
1.2.1 Các đặc điểm nổi bật .................................................................................19
1.2.2 Các công nghệ trong LTE .........................................................................21
1.3 Mục tiêu thiết kế LTE ......................................................................................24
CHƢƠNG II TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE ........................................28
2.1 Các chế độ truy nhập vô tuyến ........................................................................28
2.2 Băng tần truyền dẫn .........................................................................................28
2.3 Các băng tần hỗ trợ ..........................................................................................29
2.4 Công nghệ OFDMA đa truy nhập cho đƣờng xuống ......................................30
2.4.1 OFDM .......................................................................................................30
2.4.2 Các tham số OFDM...................................................................................32
2.4.3 Truyền dẫn dữ liệu hƣớng xuống ..............................................................35
2.5 Công nghệ SC-FDMA đa truy nhập cho đƣờng lên ........................................37
2.5.1 SC-FDMA .................................................................................................38
2.5.2 Các tham số SC-FDMA ............................................................................39
2.5.3 Truyền dẫn dữ liệu hƣớng lên ...................................................................40
2.5.4 So sánh OFDMA và SC-FDMA ...............................................................42
2.6 Lập biểu phụ thuộc kênh và thích ứng tốc độ ..................................................44

2.6.1 Lập biểu đƣờng xuống...............................................................................45
2.6.2 Lập biểu đƣờng lên ....................................................................................45
2


2.6.3 HAQR với kết hợp mềm ...........................................................................46
2.7 Kỹ thuật đa anten MIMO .................................................................................46
2.7.1 SISO (1 đầu vào 1 đầu ra) .........................................................................47
2.7.2 SIMO (1 đầu vào nhiều đầu ra) .................................................................47
2.7.3 MISO (nhiều đầu vào 1 đầu ra) .................................................................48
2.7.4 MIMO (nhiều đầu vào nhiều đầu ra) .........................................................48
CHƢƠNG III CHUYỂN GIAO TRONG LTE........................................................51
3.1 Mục đích chuyển giao ......................................................................................51
3.2 Trình tự chuyển giao ........................................................................................51
3.3 Các thủ tục truy nhập LTE...............................................................................54
3.3.1 Tìm cell......................................................................................................54
3.3.2 Truy nhập ngẫu nhiên ................................................................................56
3.3.3 Tìm gọi ......................................................................................................57
3.4 Các loại chuyển giao ........................................................................................58
3.5 Chuyển giao trong LTE ...................................................................................60
3.5.1 Thủ tục chuyển giao ..................................................................................62
3.5.2 Báo hiệu .....................................................................................................64
3.5.3 Phép đo chuyển giao..................................................................................67
3.5.4 Quan hệ láng giềng tự động ......................................................................67
3.5.5 Chuyển giao liên hệ thống .........................................................................69
3.6 Đo đạc chuyển giao và bộ lọc ..........................................................................70
3.6.1 Đo đạc chuyển giao lấy trung bình miền tần số và miền thời gian ...........71
3.6.2 Quyết định và báo cáo chuyển giao ..........................................................74
3.6.3 Chuyển giao trong mạng hỗn hợp .............................................................74
KẾT LUẬN ...............................................................................................................81

TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................82

3


LỜI NĨI ĐẦU
Cụm từ LTE cũng khơng cịn q xa lạ đối với chúng ta cho đến ngày hôm nay.
Một chuẩn công nghệ vô tuyến di động mới đƣợc ra mắt cách đây không lâu và đã
đƣợc triển khai khá rộng rãi tại một số nƣớc trên thế giới và Việt Nam chúng ta
cũng đã tiến hành áp dụng thử nghiệm các dịch vụ trên nền chuẩn LTE tại hai thành
phố lớn TP. Hồ Chí Minh và Hà Nội. LTE đƣợc biết đến là một chuẩn công nghệ
phát triển tiếp theo sau công nghệ 3G. LTE cung cấp cho ngƣời dùng nhiều loại
hình dịch vụ dạng gói All-in-One tốc độ cao đặc trƣng phổ biến nhất là video
streaming, live tv, hd video call, video conference, vod-tvod. Với nhiều đặc điểm
nổi trội, tính tƣơng thích cao LTE trong tƣơng lai sẽ là mạng di động cốt lõi của nền
công nghiệp viễn thơng tồn thế giới. Là một kỹ sƣ Điện tử viễn thông, xuất phát từ
những vấn đề trên em đã quyết định lựa chọn đề tài “Nghiên cứu về truy nhập vô
tuyến và chuyển giao trong mạng thông tin di động LTE” để nắm bắt và hiểu rõ
hơn về những tính năng ƣu việt của LTE. Đây là những cơng nghệ quan trọng, nổi
bật đƣợc ứng dụng trong LTE nhằm đem đến hiệu quả cao và sự tối ƣu nhất cho
ngƣời dùng. Đồ án sẽ đi sâu tìm hiểu về cách thức truy nhập vô tuyến trong LTE và
sự chuyển giao của các thiết bị di động trong đó. Nội dung đồ án bao gồm 3 chƣơng
 Chƣơng 1 trình bày cơ sở và giới thiệu LTE. Trong chƣơng này, LTE đƣợc giới
thiệu một cách khái quát nhất về lịch sử phát triển, các đặc điểm nổi bật và công
nghệ đƣợc sử dụng.
 Chƣơng 2 giới thiệu về truy nhập vô tuyến trong LTE. Ở đây, các chế độ truy
nhập đƣờng lên và đƣờng xuống đƣợc đề cập đến và nghiên cứu một cách khá
kỹ lƣỡng.
 Chƣơng 3 nghiên cứu chuyển giao trong LTE. Chƣơng này tập trung vào các vấn
đề khác nhau của chuyển giao nhƣ các loại thủ tục chuyển giao, chuyển giao nội

mạng LTE và liên mạng trong hệ thống vô tuyến di động.
Do tầm hiểu biết cịn hạn chế và thời gian nghiên cứu cũng khơng nhiều cho nên
đề đề tài sẽ không tránh khỏi đƣợc những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự góp
ý từ phía q thầy cơ và bạn bè về nội dung đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo TS. Nguyễn Thị Quỳnh Hoa là ngƣời đã trực

4


tiếp hƣớng dẫn tận tình, giúp em thực hiện và hồn thành cuốn đồ án này một cách
sn sẻ nhất!
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Điện tử - Viễn thông
trƣờng Đại Học Vinh đã giảng dạy em trong suốt những năm học qua, cung cấp cho
em một lƣợng kiến thức nền tảng không nhỏ để em có thể hồn thành đƣợc cuốn đồ
án này!
Vinh, ngày 25 tháng 12 năm 2012
Người thực hiện
Trần Việt Anh

5


TĨM TẮT ĐỒ ÁN
Đồ án này trình bày về cơng nghệ LTE. Đây là một công nghệ với nhiều ƣu điểm
vƣợt trội và tiên tiến. Đặc biệt đồ án đi sâu nghiên cứu về kỹ thuật truy nhập vô
tuyến và kỹ thuật chuyển giao trong LTE. Trong kỹ thuật truy nhập vơ tuyến thì
cơng nghệ OFDMA đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao cho đƣờng xuống
và công nghệ SC-FDMA đa truy nhập phân chia theo tần số đơn sóng mang cho
đƣờng lên đƣợc chú ý đến. Nắm bắt đƣợc lý do lựa chọn các công nghệ khác nhau
cho đƣờng lên và đƣờng xuống. Bên cạnh đó các vấn đề về chuyển giao trong LTE

bao gồm chuyển giao nội mạng LTE và chuyển giao liên hệ thống đƣợc trình bày cụ
thể. Những thuật tốn chuyển giao dựa trên các đo đạc RSS và bộ lọc tuyến tính cho
ta kết quả chuyển giao tốt hơn trong các điều kiện khách quan cũng nhƣ chủ quan
của ngƣời sử dụng.

ABSTRACT
This thesis provides information about the LTE technology. This is a technology
with many outstanding features and advanced. Especially going research projects on
radio access technology and technology handover in LTE. In digital radio access
technology OFDMA multiple access orthogonal frequency division downlink and
SC-FDMA technology frequency division multiple access uplink single-carrier for
attention. Understanding the reasons for choosing different technologies for the
uplink and downlink. Besides the problem of handover in LTE, LTE network
include transfer and transfer system are presented in detail. The handover algorithm
based on RSS measurements and linear filters have delivered better results in the
objective and subjective conditions of use.

6


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Các đặc điểm chính của LTE ....................................................................20
Bảng 2.1. Các băng tần vận hành E-UTRAN (TS 36.101) .......................................29
Bảng 2.2. Số lƣợng các khối tài nguyên cho băng thông LTE khác nhau ...............34
Bảng 2.3. Tham số cấu trúc khung đƣờng xuống (FDD và TDD) ..........................35
Bảng 2.4. Các tham số cấu trúc khung đƣờng lên (FDD và TDD) ...........................40

7

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. 3GPP là tổ chức của sáu vùng SDO ..........................................................18
Hình 1.2. Cấu trúc các nhóm làm việc trong 3GPP .................................................19
Hình 1.3. Miền tần số của cơng nghệ đa truy nhập trong LTE .................................22
Hình 2.1. Biểu diễn tần số - thời gian của một tín hiệu OFDM ................................31
Hình 2.2. Sự tạo ra ký hiệu OFDM có ích sử dụng IFFT ........................................32
Hình 2.3. Sự tạo ra chuỗi tín hiệu OFDM ................................................................32
Hình 2.4. Cấu trúc khung loại 1 ...............................................................................33
Hình 2.5. Cấu trúc khung loại 2 ................................................................................33
Hình 2.6. Cấu trúc lƣới tài nguyên đƣờng xuống cho FDD và TDD........................34
Hình 2.7. Ghép kênh thời gian-tần số OFDMA .......................................................36
Hình 2.8. Phát và thu OFDMA .................................................................................36
Hình 2.9. Sơ đồ khối DFT-S-OFMA ........................................................................38
Hình 2.10. Lƣới tài nguyên đƣờng lên .....................................................................39
Hình 2.11. Phát và thu hƣớng lên..............................................................................41
Hình 2.12. Quá trình 1 chuỗi các ký hiệu QPSK trong OFDM và SC-FDMA ........43
Hình 2.13. Lập biểu phụ thuộc kênh đƣờng xuống miền thời gian và miền tần số ..44
Hình 2.14. Các chế độ truy nhập kênh vơ tuyến .......................................................47
Hình 2.15. MIMO 2x2 khơng có tiền mã hóa ..........................................................49
Hình 3.1. Ngun tắc chung của các thuật tốn chuyển giao ..................................53
Hình 3.2. Tín hiệu động bộ thứ nhất và thứ hai ........................................................54
Hình 3.3. Thủ tục truy nhập ngẫu nhiên ...................................................................56
Hình 3.4. Sự tiếp nhận khơng liên tục cho tìm gọi (DRX) .......................................57
Hình 3.5. Chuyển giao mềm ....................................................................................58
Hình 3.6. Chuyển giao mềm – mềm hơn ..................................................................59
Hình 3.7. Chuyển giao cứng .....................................................................................59
Hình 3.8. Các loại chuyển giao trong LTE ...............................................................60
Hình 3.9. Thủ tục chuyển giao trong tần số ..............................................................62
Hình 3.10. Chuyển đổi mặt phẳng sử dụng trong chuyển giao .................................63
Hình 3.11. Chuẩn bị chuyển giao ..............................................................................64

8


Hình 3.12. Thực hiện chuyển giao ...........................................................................66
Hình 3.13. Hồn thành chuyển giao ..........................................................................66
Hình 3.14. Nhận dạng cell láng giềng tự động trong tần số .....................................68
Hình 3.15. Chuyển giao inter-RAT từ E-UTRAN tới UTRAN/GERAN .................69
Hình 3.16. Các giai đoạn trong quá trình chuyển giao cứng ....................................71
Hình 3.17. Cấu trúc tín hiệu tham chiếu đƣờng xuống cho LTE PRB .....................72
Hình 3.18. Khởi tạo chuyển giao gồm đo đạc chuyển giao, lọc và báo cáo trong UE
...................................................................................................................................73
Hình 3.19. Chu kỳ đo đạc chuyển giao Tm và chu kỳ cập nhật quyết định Tu ..........74
Hình 3.20. Chuyển giao ngang và chuyển giao dọc..................................................76
Hình 3.21. Phân loại đề xuất các quyết định chuyển giao dọc .................................78

9


THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
T vi t tắt
4G
3GPP
3GPP2
ADSL

N

ti n An

N

ti n Vi t

Hệ thống thông tin di động thế hệ 4

Fourth Generation
3rd Generation Partnership
Project
3rd Generation Partnership
Project
Asymmetric Digital
Subscriber Line

Chƣơng trình đối tác thế hệ thứ ba
Chƣơng trình đối tác thế hệ thứ ba-2
Đƣờng dây thuê bao số bất đối xứng

AGW

Access Gateway

Cổng truy nhập

ACK

Acknowledgement

Sự báo nhận

ARQ

Automatic Repeat- reQuest

Phát lại tự động

CAC

Call Admission Control

Điều khiển đăng nhập cuộc gọi

CDMA

Code Division Multiple
Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

CP

Cyclic Prefix

Tiền tố vịng

CQI

Channel Quality Indiction

Thơng tin chất lƣợng kênh truyền

DCCH

Dedicated Control Channel

Kênh điều khiển dành riêng

DFT
DFTSOFDM

Discrete Fourier Transform
DFT-Spread OFDM, See
Also SC-FDMA

Biến đổi fourier rời rạc
OFDM trải phổ DFT, cũng đƣợc xem
nhƣ là SC-FDMA

DCI

Down Control Information

Thông tin điều khiển đƣờng xuống

DL-SCH

Downlink Shared Channe

Kênh chia sẻ đƣờng xuống

DTX

Discontinuous Transmission

Truyền phát không liên tục

DRX

Discontinuous Reception

Chu kỳ nhận gián đoạn

DwPTS

Downlink Pilot Time Slot

Khe thời gian dẫn hƣớng đƣờng xuống

EDGE

Enhanced Data Rate for
GSM

Tốc độ dữ liệu tăng cƣờng cho GSM
phát triển

eNodeB

Enhanced NodeB

Các trạm cơ sở LTE

10


eMBMS

Enhanced Multimedia
Dịch vụ đa phƣơng quảng bá tăng
Broadcast Multicast Service cƣờng
Evolved Packet Core
Evolved Packet Core
Evolved Universal
Terrestrial Radio Access
Network

Mạng lõi gói phát triển
Hệ thống chuyển mạch gói lõi tiến hóa

E-RAN

Evolved Radio Access
Network

Mạng truy nhập vô tuyến phát triển

ETSI

European
Telecommunications

Standards Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông châu âu

FDD

Frequency Division Duplex

Song công phân chia tần số

FDMA

Frequency Division Multiple
Đa truy nhập phân chia theo tần số
Access

EPC
EPS
E-UTRAN

Mạng truy nhập vơ tuyến mặt đất tồn
cầu phát triển

GSM/EDGE Radio Access
Network
Guard interval
General Packet Radio
Service

Mạng truy nhập vô tuyến GSM/EDGE

GTP

GPRS Tunnelling Protocol

Giao thức đƣờng hầm GPRS

GSM

Global System for Mobile

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

HARQ

Hybrid Automatic Repeat
request

Tự động lặp lại u cầu theo hình thức
lai

HSPA

High Speed Packet Access

Truy nhập gói tốc độ cao

HSDPA

High Speed Downlink

Packet Access

Truy nhập gói đƣờng xuống tốc độ cao

HSUPA

High Speed Uplink Packet
Access

Truy nhập gói đƣờng lên tốc độ cao

ICI

Inter Channel Interference

Nhiễu xuyên kênh

Inter- Cell Interference
Control
Institute of Electrical and
Electronics Engineers
Inverse Fast Fourrier
Transform

Điều khiển nhiễu liên ô

Incremental Redundancy

Gia tăng cấu hình dƣ

GERAN
GI
GPRS

ICIC
IEEE
IFFT
IR

Khoảng bảo vệ
Dịch vụ vơ tuyến gói chung

Viện kỹ sƣ điện và điện tử
Biến đổi Fourrier nhanh nghịch đảo

11


IP Multimedia Subsystem
International Mobile
Telecommunications

Hệ thống con đa phƣơng tiện IP

IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

ISI

Inter Symbol Interference

Nhiễu xuyên ký tự

International
Telecommunication Union
International
Telecommunications UnionRadio Communications
Sector

Liên minh viễn thông quốc tế

LPS

Late Path Switching

Chuyển đổi đƣờng dẫn sau

LTE

Long Term Evolution

Tiến hóa lâu dài

MAC

Media Access Control

Điều khiển truy nhập đa phƣơng tiện

MBMS

Multimedia
Broadcast/Multicast Service

Dịch vụ đa phƣơng quảng bá đa
phƣơng tiện

MBSFN

Multicast Broadcast Single
Frequency Network

Mạng số phát sóng đơn tần

MEHO

Mobile HandOff

Chuyển giao quyết định bởi thiết bị di
động

MIMO

Multiple Input Multiple
Ouput

Nhiều đầu vào nhiều đầu ra

MME

Mobility Management
Entiity

Thực thế quản lý di động

NAK

Negative Acknowledgement

Báo nhận thất bại (trong giao thức ARQ)

NEHO

Network HandOff

Chuyển giao quyết định bởi mạng

OFDM

Orthogonal Frequency
Division Multiplex

Ghép kênh phân chia theo tần số trực
giao

OFDMA

Orthogonal Frequency
Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo tần số
trực giao

Peak to Average Power
Ratio
Physical Control Form
Indicator Channels

Tỉ lệ cơng suất đỉnh trên cơng suất
trung bình

IMS
IMT

ITU

ITU-R

PAPR
PCFICH

Truyền thông di động quốc tế

Liên minh viễn thông quốc tế - thông
tin vô tuyến khu vực

Kênh chỉ thị dạng điều khiển vật lý

12


Physical Downlink Control
Channels
Physical Downlink Share
Channels
Precoding Matrix
Information
Physical Uplink Control
Channels
Physical Uplink Share
Channels
Public Switched Telephone
Network
Quadrature Amplitude
Modulation

Kênh điều khiển đƣờng xuống vật lý

QoS

Quality of Service

Chất lƣợng dịch vụ

QPSK

Quadrature Phase Shift

Keying

Khóa dịch pha cầu phƣơng

RAN

Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến

RB

Resource Block

Khối tài nguyên

RF

Radio Frequency

Tần số vô tuyến

RI

Rank Index

Chỉ số bậc

RLC

Radio Link Control

Điều khiển liên kết vô tuyến

RNC

Radio Network Controller

Điều khiển mạng vô tuyến

RSS

Received Signal Strength

Cƣờng độ tín hiệu thu đƣợc

Refrence Signal Receive
Power
Refrence Signal Receive
Quality
Radio Resource
Management
System Architecture
Evolution

Cơng suất thu tín hiệu tham khảo

SC-FDMA

Single Carrier FDMA

FDMA đơn sóng mang

SGSN

Serving GPRS Support
Node

Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS

SNR

Signal to Noise Ratio

Tỉ lệ tín hiệu trên tạp âm

SR

Scheduling Requirements

Yêu cầu lập lịch

PDCCH
PDSCH
PMI
PUCCH
PUSCH
PSTN
QAM

RSRP
RSRQ
RRM
SAE

Kênh chia sẻ đƣờng xuống vật lý
Thông tin ma trận tiền mã hóa
Kênh điều khiển đƣờng lên vật lý
Kênh chia sẻ đƣờng lên vật lý
Mạng điện thoại chuyển mạch cơng
cộng
Điều chế biên độ cầu phƣơng

Chất lƣợng thu tín hiệu tham khảo
Quản lý tài nguyên vô tuyến
Phát triển kiến trúc hệ thống

13


TDD

Time Division Duplex

Song công phân chia thời gian

TDMA

Time Division Multiple
Access

Đa truy nhập phân chia theo thời gian

Time Division Synchronous
Code Division Multiple
Access
Technical Specification
Group

Phân chia theo thời gian- đa truy nhập
phân chia theo mã đồng bộ

TTI

Transmission Time Interval

Khoảng thời gian chuyển

UCI

Uplink Control Information

Thông tin điều khiển hƣớng lên

UE

User Equipment

Thiết bị đầu cuối

UL-SCH

Uplink Shared Channel

Kênh chia sẽ đƣờng lên

UMTS

Universal Mobile
Telecommunication System

Hệ thống viễn thơng di động tồn cầu

UpPTS

Uplink Pilot Time Slots

Khe thời gian dẫn hƣớng đƣờng lên

UTRA

Universal Terrestrial Radio
Access

Truy nhập vô tuyến mặt đất tồn cầu

UTRAN

Universal Terrestrial Radio
Access Network

Mạng truy nhập vơ tuyến mặt đất tồn cầu

TDSCDMA
TSG

Nhóm đặc tả kỹ thuật

VoIP

Vertical Handover Decisions
Hàm quyết định chuyển giao dọc
Functions
Voice over IP
Thoại qua IP

WCDMA

Wide Band CodeDivision

Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng

WG

Working Groups

Nhóm cơng tác

WiMAX

Worldwide Interoperability
for Microwave Access

Khả năng tƣơng tác tồn cầu với truy nhập
vi ba

Wireless Local Area
Network
Wireless Wide Area
Network

Mạng vùng nội hạt không dây

VHDF

WLAN
WWANs

Mạng không dây phạm vi rộng

14


CHƯƠNG I CƠ SỞ VÀ GIỚI THIỆU LTE
1.1 Lịc sử p át triển Lon Term Evolution (LTE)
1.1.1 Khái quát tiến trình phát triển LTE
Các hệ thống thơng tin di động đầu tiên đƣợc xem là có quy mơ lớn và tăng
trƣởng thƣơng mại vào những năm 1980 và đƣợc biết đến nhƣ là “hệ thống thông
tin di động thế hệ đầu tiên”. Hệ thống thông tin di động thế hệ đầu tiên sử dụng
công nghệ analog gọi là đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) để truyền kênh

thoại trên sóng vơ tuyến đến th bao điện thoại di động. Nhƣợc điểm của các hệ
thống này là chất lƣợng thấp, vùng phủ sóng hẹp và dung lƣợng nhỏ. Các hệ thống
này phát triển ở cả Châu Âu, Bắc Mỹ và Nhật Bản.
Chuyển vùng toàn cầu lần đầu tiên đã trở thành hiện thực với sự phát triển của
kỹ thuật số với “hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai” – GSM (Global System
for Mobile Communications). Các hệ thống này có ƣu điểm là sử dụng hiệu quả
băng tần đƣợc cấp phát, đảm bảo chất lƣợng truyền dẫn u cầu, đảm bảo đƣợc an
tồn thơng tin, cho phép chuyển mạng quốc tế. Sự thành công của GSM là một phần
nhờ vào tinh thần hợp tác, phát triển. Với việc khai thác những kinh nghiệm sáng
tạo của một số công ty cùng hợp tác làm việc dƣới sự bảo trợ của Viện tiêu chuẩn
Viễn thông Châu Âu (ETSI), GSM đã trở nên mạnh mẽ, tƣơng thích lẫn nhau và các
tiêu chuẩn đƣợc chấp nhận rộng rãi.
Sự hiện diện ở mọi nơi của thông tin di động thân thiện với ngƣời sử dụng cùng
với việc ngƣời tiêu dùng ngày càng trở nên quen thuộc với công nghệ này và thực
sự phụ thuộc vào nó, do đó cung cấp điều kiện cho các hệ thống mới với nhiều tính
năng tiên tiến. Đỉnh cao trong sự phát triển của hệ thống hiện đang đƣợc gọi là LTE
của UMTS (Universal Mobile Telecommunications System – các hệ thống thông tin
di động đa năng).
1.1.2 LTE trong bối cảnh vô tuyến di động
Trái ngƣợc với công nghệ truyền dẫn sử dụng phƣơng tiện hữu tuyến nhƣ cáp
đồng và cáp quang, phổ vô tuyến là một phƣơng tiện bị chi phối bởi sự khác nhau,
khả năng chống nhiễu và công nghệ.
Kết quả là, các cơ quan quản lý đặc biệt là ITU-R (liên minh viễn thông quốc tế,
hiệp hội truyền thông vô tuyến) và các khu vực, các nhà điều hành quốc gia đóng
15


một vai trò quan trọng trong sự phát triển của công nghệ vô tuyến kể từ khi họ quyết
định phân chia phổ và băng thơng có thể đƣợc sử dụng bởi các loại hình dịch vụ cụ
thể và cơng nghệ. Vai trò này đƣợc thúc đẩy bởi việc tiêu chuẩn hóa các thành phần

cơng nghệ vơ tuyến – một q trình khơng chỉ cung cấp giao diện quy định để đảm
bảo tƣơng thích giữa các thiết bị từ các nhà cung cấp đa dạng, mà cịn nhằm mục
đích đảm bảo phổ phân bố đƣợc sử dụng một cách hiệu quả nhất do đó có thể cung
cấp khả năng thu hút ngƣời dùng lâu bền cùng các dịch vụ sáng tạo.
Trên cơ sở toàn thế giới, ITU-R định nghĩa các thành phần công nghệ và các
phần liên kết cụ thể của phổ với các thành phần này. Đƣợc ITU-R tạo điều kiện, phổ
tần cho công nghệ vô tuyến di động đƣợc cấp cho các công nghệ vô tuyến đáp ứng
yêu cầu của ITU-R đƣợc chỉ định là thành viên của điện thoại di động viễn thông
quốc tế (IMT). Với hiệu quả cao, một thành viên của IMT đƣợc thêm vào hệ thống
đƣợc gọi là “hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba” và cao hơn nữa.
Q trình tiến hóa hệ vô tuyến di động là sự phát triển của tổ chức chuẩn hóa các
cơng nghệ mạng thơng tin di động tế bào (3GPP) mà hiện nay đang phát triển tiêu
chuẩn nhóm chi phối cho các hệ thống vơ tuyến di động đƣợc mô tả cụ thể hơn dƣới
đây.
Trong quá trình theo dõi sự phát triển của 3GPP, có ba cơng nghệ đa truy nhập
đƣợc tìm hiểu là: các thành viên thế hệ thứ hai GSM/GPRS/EDGE dựa trên các hệ
thống sử dụng công nghệ truy nhập phân chia theo thời gian và tần số
(TDMA/FDMA); Các thành viên thế hệ thứ ba của UMTS đƣợc đánh dấu bằng các
hệ thống truy nhập phân chia theo mã (CDMA) và đƣợc gọi là CDMA băng rộng
(băng thông 5MHz) hoặc đơn giản chỉ là WCDMA. LTE cuối cùng cũng đã thông
qua sử dụng hệ thống ghép kênh theo tần số trực giao (OFDM), là công nghệ truy
nhập vƣợt trội trong sự phát triển mới nhất của tất cả các tiêu chuẩn di động vô
tuyến.
Để tiếp tục phát triển công nghệ từ GSM và UMTS trong họ 3GPP, hệ thống
LTE có thể đƣợc xem nhƣ hoàn thành xu hƣớng mở rộng cung cấp dịch vụ vƣợt ra
ngoài các cuộc gọi thoại hƣớng tới một giao diện không gian đa dịch vụ. Điều này
là một mục tiêu chính của UMTS và GPRS/EDGE, nhƣng LTE đƣợc thiết kế từ đầu
với mục tiêu phát triển các công nghệ truy nhập vô tuyến với giả định rằng tất cả
16

các dịch vụ sẽ đƣợc chuyển mạch gói, thay vì theo mơ hình chuyển mạch kênh của
hệ thống trƣớc đó. Hơn nữa LTE đƣợc đi kèm với sự phát triển của các khía cạnh là
hệ thống vơ tuyến hồn chỉnh, theo thuật ngữ System Architecture Evolution (tiến
hóa kiến trúc hệ thơng-SAE) bao gồm các EPC (Evolved Packet Core-tiến hóa
mạng lõi chuyển mạch gói) kết hợp với nhau, LTE và SAE bao gồm các hệ thống
EPS, nơi cả mạng lõi và truy nhập vơ tuyến chứa chức năng chuyển mạch gói đầy
đủ.
Các tiêu chuẩn của LTE và ESP khơng có nghĩa là sự phát triển của các công
nghệ truy nhập vô tuyến khác trong 3GPP đã chấm dứt. Đặc biệt việc tăng cƣờng
các UMTS với phiên bản mới của các chi tiết kỹ thuật vẫn tiếp tục trong 3GPP, với
khả năng phát triển lớn nhất có thể trong khi vẫn đảm bảo tƣơng thích với các phiên
bản trƣớc. Các chi tiết kỹ thuật gốc trong phiên bản 99 của UMTS đã đƣợc mở rộng
với tốc độ đƣờng xuống cao và cải tiến đƣờng lên đƣợc gọi chung là HSPA (high
speed packet access – truy nhập gói tốc độ cao). HSPA đƣợc tăng cƣờng hơn nữa
trong Release 7 (HSPA+) đƣợc điều chế mức cao và lần đầu tiên trong một hệ thống
truyền thông di động xuất hiện hoạt động của hệ thống đa kênh MIMO. Cải tiến
thêm của HSPA+ đang đƣợc giới thiệu trong phiên bản 8 tồn tại song song với
phiên bản đầu tiên của LTE (Release 8). Những cải tiến tƣơng thích ngƣợc sẽ cho
phép nhà khai thác mạng đã đầu tƣ mạnh vào công nghệ WCDMA của UMTS tạo
ra doanh thu mới từ các tính năng mới trong khi vẫn cung cấp dịch vụ cho thuê bao
hiện đang có của họ bằng cách sử dụng thiết bị đầu cuối cũ.
LTE đƣợc hƣởng lợi từ các kiến thức mới nhất và sự phát triển công nghệ
HSPA/HSPA+, đặc biệt trong quan hệ với tối ƣu hóa các giao thức xếp chồng, trong
khi cũng đang đƣợc miễn phí áp dụng triệt để cơng nghệ mới mà khơng có sự hạn
chế của tính tƣơng thích ngƣợc hay hệ thống sóng mang băng thơng 5MHz. LTE có
thể hoạt động cả với chế độ phân chia theo tần số FDD và thời gian TDD.
Mơ hình tổng thể sự phát triển của di động vô tuyến theo hƣớng linh hoạt, hệ
thống đa dịch vụ và định hƣớng chuyển mạch gói. Mục đích của tất cả các hệ thống
này là hƣớng tới cung cấp cho ngƣời dung di động băng rộng có thể tiếp cận với

thuê bao mạng truy nhập cố định hiện nay nhƣ ADSL…

17


1.1.3 Q trình tiêu chuẩn hóa trong 3GPP
Mơ hình hợp tác tiêu chuẩn hóa để sản xuất thành cơng hệ thống GSM trở thành
cơ sở cho sự phát triển của hệ thống UMTS. Vì lợi ích thực sự của tiêu chuẩn toàn
cầu, sự hợp tác cho cả hai mạng GSM và UMTS đƣợc mở rộng vƣợt ra ngoài khu
vực ETSI bao gồm tổ chức phát triển tiêu chuẩn (SDOs) từ Nhật Bản (ARIB và
TTC), Hàn Quốc (TTA), Bắc Mỹ (ATIS) và Trung Quốc (CCSA) đƣợc thể hiện
trong hình 1.1.

USA
ATIS

Europe
ETSI

Japan
ARIB và
China
TTC
CCSA
Korea
TTA

3GPP

Hình 1.1. 3GPP là tổ chức của sáu vùng SDO

Vì vậy 3GPP đƣợc sinh ra vào năm 2008 tự hào với hơn 300 công ty cá thể
thành viên. Việc tạo ra thành công của một đặc điểm kỹ thuật cho một hệ thống lớn
và phức tạp nhƣ đối với UMTS hoặc LTE địi hỏi phải có một tổ chức có cấu trúc
tốt với các thủ tục làm việc thực tế. Hình 1.2 là cấu trúc các nhóm làm việc trong
3GPP. 3GPP đƣợc chia thành 4 nhóm kỹ thuật (TSGs), mỗi nhóm trong đó bao gồm
một số nhóm cơng tác (WGs) với trách nhiệm về một khía cạnh cụ thể nào đó của
các chi tiết kỹ thuật.
Tất cả các tài liệu nộp cho 3GPP đƣợc công bố công khai trên trang web của
3GPP, bao gồm các khoản đóng góp của các cơng ty cá thể, các báo cáo kỹ thuật và
thông số kỹ thuật. Với sự đồng thuận đạt đƣợc trong một công nghệ, các WGS đƣa
vào tài khoản nhiều cân nhắc nhƣng khơng giới hạn hiệu suất, chi phí thực hiện, sự
phức tạp và khả năng tƣơng thích với các phiên bản trƣớc đó đƣợc triển khai. Mơ
18


phỏng thƣờng đƣợc sử dụng để so sánh hiệu suất của các kỹ thuật khác nhau, đặc
biệt là trong WGS tập trung vào các lớp vật lý của giao diện khơng gian và trên u
cầu thực hiện. Điều này địi hỏi sự đồng thuận đầu tiên đạt đƣợc đến xung quanh
các giả định mô phỏng đƣợc sử dụng để so sánh, bao gồm sự hiểu biết và xác định
các khả năng có ích cho nhà khai thác mạng.
Project Co-ordination Group
(PCG)

TSG GERAN
GSM/EDGE
Radio Access Network

TSG RAN
Radio Access Network

TSG SA
Service and System
Aspects

TSG CT
Core Network (CN) and
Terminals

GERAN WG1
Radio Aspects

RAN WG1
Radio Layer 2
(Physical Layer)

SA WG1
Services

CT WG1
Layer 3 protocols
(Terminal-CN)

GERAN WG2
Protocol Aspects

RAN WG2
Radio Layer 2 and 3

SA WG2
Architecture

CT WG3
Interworking with
external networks

GERAN WG3
Terminal Testing

RAN WG3
RAN interfaces and
O v M requirements

SA WG3
Securyti

CT WG4
Supplementary Services

RAN WG4
Radio Performance and
Protocol Aspects

SA WG4
Codecs

CT WG6
Smart Card Application
Aspects

RAN WG5

Mobile Terminal
Conformance Tests

SA WG5
Telecom Managenent

Hình 1.2. Cấu trúc các nhóm làm việc trong 3GPP
Hình thức bỏ phiếu vì thế rất hiếm trong 3GPP, do đó tránh đƣợc sự chia cực, bè
phái của các công ty, hoặc các tình huống bế tắc mang tính quan liêu xảy ra trong
nỗ lực tiêu chuẩn hóa. Q trình chuẩn hóa LTE đã đƣợc hình thành tại một hội
thảo tại Toronto vào tháng mƣời một năm 2004, khi một loạt các công ty tham gia
vào việc kinh doanh truyền thông di động trình bày tầm nhìn của họ đối với sự phát
triển tƣơng lai các chi tiết kỹ thuật sẽ phát triển theo cách nhìn 3GPP và việc đề
xuất cho các cơng nghệ phù hợp để đáp ứng những yêu cầu đó.
1.2 Các đặc điểm và côn n

tron LTE

1.2.1 Các đặc điểm nổi bật
LTE viết tắt của từ Long Term Evolution (Tiến hóa lâu dài), là một hệ thống
cơng nghệ đƣợc phát triển từ họ công nghệ GSM/UMTS (WCDMA, HSPA) đang
đƣợc nghiên cứu, thử nghiệm để tạo nên một hệ thống truy cập băng rộng di động

19


thế hệ mới, hƣớng đến thế hệ 4G. Các đặc điểm hƣớng tới của công nghệ này là
Tốc độ đỉnh tức thời với băng thông 20 MHz đối với đƣờng tải xuống là 100
Mbps đƣờng tải lên là 50 Mbps.
Dung lƣợng dữ liệu truyền tải trung bình của một ngƣời dùng trên 1MHz so với

mạng HSDPA Rel. 6 cho đƣờng tải xuống nhanh gấp 3 đến 4 lần, với đƣờng tải lên
nhanh gấp 2 đến 3 lần.
Hoạt động tối ƣu với tốc độ di chuyển của thuê bao là 0 - 15 km/h. Vẫn chạy tốt
với tốc độ từ 15 - 120 km/h. Vẫn duy trì đƣợc hoạt động khi thuê bao di chuyển với
tốc độ từ 120 - 350 km/h (thậm chí 500 km/h tùy băng tần)
Bảng 1.1. Các đặc điểm chính của LTE
Băng thơng

1.4, 3, 5, 10, 15, 20 MHz

Song công

FDD, TDD, bán song công FDD

Di động

350km/h

Đa truy nhập

MIMO
Tốc độ dữ liệu
đỉnh trong 20MHz

Đƣờng xuống OFDMA
Đƣờng lên SC-FDMA
Đƣờng xuống: 2 x 2, 4 x 2, 4 x 4
Đƣờng lên: 1 x 2, 1 x 4
Đƣờng xuống: 173 và 326 mb/s tƣơng ứng cấu hình
MIMO 2 x 2 và 4 x 4

Đƣờng lên: 86 mb/s ứng với cấu hình 1 x 2 anten

Điều chế

QPSK, 16QAM và 64QAM

Mã hóa kênh

Mã tubo

Các cơng nghệ

Lập biểu chính xác kênh, liên kết thích ứng, điều khiển

khác

công suất, ICIC và ARQ hỗn hợp

Các chỉ tiêu trên phải đảm bảo trong bán kính vùng phủ sóng 5km, giảm chút ít
trong phạm vi đến 30km. Từ 30 - 100 km thì khơng hạn chế.
Độ rộng băng thơng linh hoạt: có thể hoạt động với các băng 1.4MHz, 3MHz,
5MHz, 10MHz, 15MHz và 20MHz cả chiều lên và xuống. Hỗ trợ cả 2 trƣờng hợp
độ dài băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc không.
Để đạt đƣợc mục tiêu này, sẽ có rất nhiều kỹ thuật mới đƣợc áp dụng, trong đó

20


nổi bật là kỹ thuật vô tuyến OFDMA (đa truy cập phân chia theo tần số trực giao
đƣợc sử dụng cho đƣờng xuống), kỹ thuật SC-FDMA (đa truy nhập phân chia theo

tần số đơn sóng mang đƣợc sử dụng cho đƣờng lên) sẽ làm cho tốc độ bit thay đổi
bằng việc gán cho ngƣời dùng các kênh con khác nhau dựa trên điều kiện kênh. Kỹ
thuật đa anten MIMO (Multiple Input Multiple Output - đa nhập đa xuất) để đạt
đƣợc hiệu suất phổ tần cao bằng cách sử dụng phân tập theo khơng gian đa anten đa
ngƣời dùng. Ngồi ra hệ thống này sẽ chạy hoàn toàn trên nền IP (all-IP network),
và hỗ trợ cả 2 chế độ FDD và TDD.
Giao diện khơng gian và các thuộc tính liên quan của LTE đƣợc tóm tắt trong
bảng 1.1.
1.2.2 Các cơng nghệ trong LTE
Việc thực hiện hành loạt các yêu cầu nêu trên chỉ có có thể nhờ đến những tiến
bộ trong công nghệ vô tuyến di động cơ bản. Xét một cách tổng quan, ở đây ba
công nghệ cơ bản đã hình thành trong thiết kế giao diện vơ tuyến LTE: cơng nghệ
đa sóng mang, cơng nghệ đa anten, và áo dụng chuyển mạch gói sang giao diện vơ
tuyến. Các cơng nghệ đƣợc trình bày tóm tắt nhƣ sau.
 Cơng nghệ đa sóng mang
Áp dụng phƣơng pháp đa sóng mang để truy nhập trong LTE là thiết kế lớn đầu
tiên. Sau khi khởi tạo đề án, phƣơng pháp áp dụng cho đƣờng xuống đƣợc lựa chọn
là OFDMA và nhiều WCDMA, trong khi phƣơng pháp áp dụng cho đƣờng lên đƣợc
lựa chọn là SC-FDMA nhƣ trong hình 1.3. Việc lựa chọn nhiều phƣơng án tiếp cận
đã đƣợc thực hiện trong tháng 12 năm 2005, với OFDMA đƣợc lựa chọn cho đƣờng
xuống và SC-FDMA cho đƣờng lên. Cả hai phƣơng án trên nhƣ là một chiều hƣớng
mới với sự linh hoạt trong hệ thống.
OFDMA mở rộng cơng nghệ đa sóng mang cung cấp chƣơng trình đa truy nhập
rất linh hoạt. Chia nhỏ băng thơng OFDM có sẵn để truyền tín hiệu vào vơ số các
sóng mang con hẹp, sắp xếp để các sóng mang con trực giao với nhau mà mỗi cá
nhân có thể mang thông tin kênh độc lập. Trong OFDM việc chia nhỏ băng thông
đƣợc khai thác cho việc chia sẻ các sóng mang con cho nhiều ngƣời dùng. Điều này
dẫn điến sự linh hoạt có thể đƣợc sử dụng trong nhiều cách khác nhau đó là
Băng thơng phổ khác nhau có thể đƣợc sử dụng mà khơng thay đổi các thông số
21

hệ thống cơ bản, thiết kế thiết bị.
Các tài nguyên truyền dẫn của băng thơng có thể đƣợc giao cho nhiều ngƣời sử
dụng khác nhau và lập lịch tự do trong miền tần số.
Tái sử dụng phân đoạn tần số và phối hợp nhiễu giữa các tế bào đƣợc đặt ra.
OFDMA
Downlink

Frequency

SC-FDMA Uplink

Frequency

Hình 1.3. Miền tần số của cơng nghệ đa truy nhập trong LTE
Những đặc điểm nối trội trong OFDM đạt đƣợc trong những năm gần đây từ
việc triển khai kỹ thuật âm thanh số, hệ thống quảng bá truyền hình nhƣ DAB, DVB
và DMB. Những đặc điểm này đã làm nổi bật một số những lợi thế quan trong trong
OFDM bao gồm:
Mạnh mẽ tiến tới các kênh vô tuyến phân tán, nhờ vào sự phân chia của tín hiệu
truyền dẫn băng rộng vào nhiều kênh hẹp, nhiễu ISI đƣợc hạn chế phần lớn trong
một khoảng thời gian bảo vệ tại đầu vào của mỗi biểu tƣợng.
Sự phức tạp ít trong máy thu bằng cách triển khai miền tần số cân bằng.
Sự kết hợp đơn giản các tín hiệu từ nhiều máy phát trong các mạng quảng bá.
Ngƣợc lại, những thiết kế cho bộ phát OFDM có phần tốn kém hơn nhƣ tỷ lệ
điện năng trung bình đỉnh (PAPR) của một tín hiệu OFDM là tƣơng đối cao, kết quả
là cần một bộ khuếch đại năng lƣợng tuyến tính cao RF. Tuy nhiên sự tốn kém này
không phải là không phù hợp với việc sử dụng OFDM cho đƣờng xuống, nó đem lại

22


hiệu quả cao, chi phí thực hiện thấp và có sự ƣu tiên cho các trạm gốc thấp hơn so
với các thiết bị đầu cuối di động.
 Công nghệ đa anten
Việc sử dụng công nghệ đa anten cho phép khai thác các miền tần số, không gian
ở một chiều hƣớng mới.
Cơng nghệ này mở ra một lƣợng lớn các tính năng, nhƣng không phải tất cả
chúng đều phát triển một cách dễ dàng khi thực hiện trên các hệ thống thực tế. Đa
anten có thể đƣợc sử dụng trong nhiều cách khác nhau nhƣng chủ yếu dựa trên ba
nguyên tắc cơ bản sau:
Lợi ích tính phân tập: sử dụng tính phân tập không gian cung cấp bởi nhiều anten sẽ
cải thiện mạnh mẽ cho tín hiệu đƣờng truyền chống lại fadinh đa đƣờng.
Lợi ích tính dàn xếp: tập trung năng lƣợng trong một hoặc nhiều hƣớng qua tiền mã
hóa hoặc tạo form chuẩn. Điều này cũng sẽ cho phép nhiều ngƣời dùng nằm ở nhiều
hƣớng khác nhau đƣợc phục vụ cùng lúc (nhiều ngƣời sử dụng MIMO).
Lợi ích ghép kênh khơng gian: truyền tải nhiều luồng tín hiệu cho một ngƣời dùng
duy nhất trên không gian nhiều lớp đƣợc tạo ra bởi sự kết hợp của anten có sẵn.
 Giao diện vơ tuyến chuyển mạch gói
LTE đƣợc thiết kế nhƣ một hệ thống đa dịch vụ theo hƣớng sử dụng hồn tồn
chuyển mạch gói. Phƣơng thức này đƣợc áp dụng hoàn toàn trên tất cả các lớp của
ngăn xếp giao thức.
Định tuyến hƣớng tới lập lịch gói tin nhanh chóng qua giao diện vô tuyến đã
đƣợc mở ra bởi HSDPA, cho phép việc truyền tải gói dữ liệu ngắn hạn có thời gian
lập lịch nhanh và thích nghi đƣờng truyền cao. Trong HSDPA kết nối này đã bao
gồm các tính năng nhƣ kênh thơng tin phản hồi nhanh, thích ứng đƣờng truyền năng
động, lập lịch khai thác đa dạng cho nhiều ngƣời sử dụng và các giao thức truyền
nhanh.
Trong LTE để cải thiện hệ thống có thời gian trễ gói dữ liệu từ 2ms (HSDPA)

xuống 1ms thì khoảng truyền ngắn, cùng với hƣớng mới cho tần số và không gian,
đã mở rộng thêm lĩnh vực kỹ thuật lớp chéo giữa MAC và các lớp vật lý gồm các
kỹ thuật sau:
 Lập lịch thích nghi cho cả tần số và kích thƣớc không gian.
23


 Thích nghi của các cấu hình MIMO bao gồm cả việc lựa chọn số lƣợng không
gian các lớp truyền đồng thời.
 Thích nghi đƣờng truyền để điều chế và tăng tốc độ mã, bao gồm số lƣợng các từ
mã đƣợc truyền.
 Một số chế độ báo cáo trạng thái kênh nhanh.
1.3 Mục tiêu t i t k LTE
Mục tiêu của LTE là cung cấp 1 dịch vụ dữ liệu tốc độ cao, độ trễ thấp, các gói
dữ liệu đƣợc tối ƣu, công nghệ vô tuyến hỗ trợ băng thông một cách linh hoạt khi
triển khai. Đồng thời kiến trúc mạng mới đƣợc thiết kế với mục tiêu hỗ trợ lƣu
lƣợng chuyển mạch gói cùng với tính di động linh hoạt, chất lƣợng của dịch vụ, thời
gian trễ tối thiểu.
 Tăng tốc độ truyền dữ liệu
Trong điều kiện lý tƣởng hệ thống hỗ trợ tốc độ dữ liệu đƣờng xuống đỉnh lên tới
326Mb/s với cấu hình 4x4 MIMO (multiple input multiple output) trong vịng
20MHZ băng thơng. MIMO cho đƣờng lên là không đƣợc sử dụng trong phiên bản
đầu tiên của chuẩn LTE. Tốc độ dữ liệu đỉnh đƣờng lên tới 86Mb/s trong 20MHZ
băng thơng. Ngồi viêc cải thiện tốc độ dữ liệu đỉnh hệ thống LTE còn cung cấp
hiệu suất phổ cao hơn từ 2 đến 4 lần của hệ thống HSPA phiên bản 6.
 Dải tần co giãn được
Dải tần vơ tuyến của hệ thống LTE có khả năng mở rộng từ 1.4MHz, 3MHz,
5MHz, 10MHz, 15MHz và 20MHz cả chiều lên và xuống. Điều này dẫn đến sự linh
hoạt sử dụng đƣợc hiệu quả băng thông. Mức công suất cao hơn khi hoạt động ở
băng tần cao và đối với một số ứng dụng không cần đến băng tần rộng chỉ cần một

băng tần vừa đủ thì cũng đƣợc đáp ứng .
 Đảm bảo hiệu suất khi di chuyển
LTE tối ƣu hóa hiệu suất cho thiết bị đầu cuối di chuyển từ 0 đến 15km/h, vẫn hỗ
trợ với hiệu suất cao (chỉ giảm đi một ít) khi di chuyển từ 15 đến 120km/h, đối với
vận tốc trên 120 km/h thì hệ thống vẫn duy trì đƣợc kết nối trên toàn mạng tế bào,
chức năng hỗ trợ từ 120 đến 350km/h hoặc thậm chí là 500km/h tùy thuộc vào băng
tần.
 Giảm độ trễ trên mặt phẳng người sử dụng và mặt phẳng điều khiển
24


Giảm thời gian chuyển đổi trạng thái trên mặt phẳng điều khiển: Giảm thời gian
để một thiết bị ngƣời dùng (UE - User Equipment) chuyển từ trạng thái nghỉ sang
nối kết với mạng, và bắt đầu truyền thông tin trên một kênh truyền.Thời gian này
phải nhỏ hơn 100ms.
Giảm độ trễ ở mặt phẳng ngƣời dùng: Nhƣợc điểm của các mạng tổ ong (ô) hiện
nay là độ trễ truyền cao hơn nhiều so với các mạng đƣờng dây cố định. Điều này
ảnh hƣởng lớn đến các ứng dụng nhƣ thoại và chơi game…, vì cần thời gian thực.
Giao diện vơ tuyến của LTE và mạng lƣới cung cấp khả năng độ trễ dƣới 10ms cho
việc truyền tải 1 gói tin từ mạng tới UE.
 Sẽ khơng cịn chuyển mạch kênh
Tất cả sẽ dựa trên IP. Một trong những tính năng đáng kể nhất của LTE là sự
chuyển dịch đến mạng lõi hoàn toàn dựa trên IP với giao diện mở và kiến trúc đơn
giản hóa. Sâu xa hơn, phần lớn cơng việc chuẩn hóa của 3GPP nhắm đến sự chuyển
đổi kiến trúc mạng lõi đang tồn tại sang hệ thống toàn IP. Trong 3GPP, chúng cho
phép cung cấp các dịch vụ linh hoạt hơn và sự liên hoạt động đơn giản với các
mạng di động phi 3GPP và các mạng cố định. EPC dựa trên các giao thức TCP/IP
giống nhƣ phần lớn các mạng số liệu cố định ngày nay - vì vậy cung cấp các dịch
vụ giống PC nhƣ thoại, video, tin nhắn và các dịch vụ đa phƣơng tiện. Sự chuyển
dịch lên kiến trúc tồn gói cũng cho phép cải thiện sự phối hợp với các mạng truyền

thông không dây và cố định khác. VoIP sẽ dùng cho dịch vụ thoại.
 Độ phủ sóng từ 5- 100km
Trong vịng bán kính 5km LTE cung cấp tối ƣu về lƣu lƣợng ngƣời dùng, hiệu
suất phổ và độ di động. Phạm vi lên đến 30km thì có một sự giảm nhẹ cho phép về
lƣu lƣợng ngƣời dùng cịn hiệu suất phổ thì lại giảm một cách đáng kể hơn nhƣng
vẫn có thể chấp nhận đƣợc, tuy nhiên yêu cầu về độ di động vẫn đƣợc đáp ứng.
Dung lƣợng hơn 200 ngƣời/ô (băng thông 5MHz).
 Kiến trúc mạng sẽ đơn giản hơn mạng 3G hiện thời
Tuy nhiên mạng LTE vẫn có thể tích hợp một cách dễ dàng với mạng 3G và 2G
hiện tại. Điều này hết sức quan trọng cho nhà cung cấp mạng triển khai LTE vì
khơng cần thay đổi tồn bộ cơ sở hạ tầng mạng đã có.
 OFDMA, SC-FDMA và MIMO được sử dụng trong LTE
25