đề tài đã tìm hiểu và nghiên cứu các kỹ thuật truy nhập vô tuyến trong LTE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG

ĐỂ TÀI

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS. NGUYỄN HUY HÙNG
SINH VIÊN THỰC HIỆN:
NGUYỄN HUY DANH

07117012

VÕ HỮU TỚI

07117071


NỘI DUNG BÁO CÁO

Đă ̣t vấn đề
 Cấu trúc mạng 4G LTE
 Các đặc tính và truyền dữ liệu trong LTE
 Kỹ thuật truy nhập vô tuyến trong LTE
 Mô phỏng
 Kết luận



ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, các mạng thông tin di động phát triển rất mạnh, nhu cầu của
khách hàng luôn tác động lớn đến sự ra đời, tồn tại và phát triển của một

công nghệ mới , người dùng luôn muốn công nghệ không dây mới ra đời
vẫn sẽ cung cấp các dịch vụ và tiện ích như mạng hữu tuyến và hiển nhiên
nhu cầu về chất lượng dịch vụ cung cấp được tôt hơn, tốc độ cao hơn, tốc
độ truy cập Web, tải xuống các tài nguyên mạng nhanh hơn. Để đáp ứng
các nhu cầu đó cơng nghệ 4G LTE ra đời với các tính năng vượt trội hơn
Để hiểu hơn về cơng nghệ mới này, nhóm thực hiện đề tài đã tìm hiểu và
nghiên cứu các kỹ thuật truy nhập vô tuyến trong LTE gồm các kỹ thuật
như là : OFDM, SC-FDMA, MIMO


Các hệ thống thông tin di động


Tổng quan mạng 4G LTE






Sử dụng kỹ thuật vô tuyến OFDM, SC-FDMA và MIMO
Tốc độ dữ liệu với băng thông 20 Mhz
Tải lên: 50 Mbps
Tải xuống: 100 Mbps
Hoạt động tốt với tốc độ di chuyển của thuê bao là 0-15km/h
Hoạt động ở băng tần 700Mhz-2.6Ghz


Cấu trúc mạng 4G LTE

Sự chuyển đổi cấu trúc mạng từ UTRAN sang E- UTRAN


Cấu trúc mạng 4G LTE

Mạng lõi (EPC): đáp ứng
cho việc điều khiển UE và
thiết lập các thông báo


Mạng

truy cập(E- UTRAN)
: là một mạng lưới các
eNodeB


Đường giao tiếp giữa mạng lõi và mạng vô tuyến
Chia làm hai thực thể luận lý
Serving gateway( S-GW)
Mobility Manager Entity(MME)


Cấu trúc chuyển vùng Roaming
LTE/SAE

cho phép
s ử dụng P-SW hoặc
của mạng khách
hoặc của mạng nhà

S

ử d ụng P-S W
mạng nhà cho phép
sử dụng dịch vụ của
mạng nhà ngay khi
ở mạng khách
P-S

W trong mạng
khách cho phép ngắt
cục bộ mạng
Internet trong mạng
khách


Các đặc tính và truyền dữ liệu trong LTE
Các đặc tính của kênh truyền vơ tuyến
 Trải trễ đa đường
 Rayleigh fading
 Fading chọn lọc tần số
 Dịch tần Doppler
 Nhiễu AWGN
 Nhiễu liên kí tự ISI
 Nhiễu liên sóng mang ICI
 Nhiễu MAI


Các đặc tính và truyền dữ liệu trong LTE
Truyền dữ liệu hướng xuống

Sử dụng kĩ thuật OFDM cho hướng xuống.
Ưu điểm
 Sử dụng có hiệu quả băng thơng
 OFDM cho phép truyền dẫn tốc độ cao trong môi
trường di động
 Chu kỳ ký tự tăng lên vì vậy độ nhạy cảm của hệ thống
với trải rộng trễ giảm xuống.
Nhược điểm
 Tín hiệu OFDM bị ảnh hưởng bởi méo phi tuyến của
bộ khuếch đại cơng suất phía phát
 OFDM nhạy cảm với độ dịch tần số sóng mang


Các đặc tính và truyền dữ liệu trong LTE
Truyền dữ liệu hướng lên
Sử dụng kĩ thuật SC- FDMA
Ưu điểm
Sử dụng SC-FDMA, cho PAPR nhỏ hơn nên tiêu
thụ
cơng suất ít hơn ở đầu cuối di động, do vậy tiết kiệm pin
cho thiết bị đầu cuối.
Sử dụng SC-FDMA ít nhạy cảm với hiệu ứng
Doppler nên
tăng tính di động cho thiết bị đầu cuối.
Nhược điểm
băng thông thấp hơn so với OFDM nhưng được cải thiện
nhờ sử dụng kỹ thuật MIMO


Các kỹ thuật truy nhập vô tuyến trong LTE

Kỹ thuật OFDM : là kiểu truyền dẫn đa sóng mang với các
đặc điểm sau


Sử dụng nhiều sóng mang, cùng băng thơng là 20MHz
nhưng MC- WCDMA s ử dụng 4 sóng mang cịn OFDM sử
dụng 2048 sóng mang




Các sóng mang con trực giao với nhau


Các kỹ thuật truy nhập vô tuyến trong LTE
Khoảng cách giữa các sóng mang con
-Khoảng cách giữa các sóng mang con cịn nhỏ càng tốt
- Khoảng cách giữa các sóng mang con quá nhỏ sẽ tăng sự
truyền dẫn OFDM với trải Doppler
 Số lượng sóng mang con
- Được xác định dựa trên băng thông khả dụng và phát xạ
 Sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập
-Trên đường xuống OFDM sử dụng làm sơ đồ ghép kênh
sử dụng
-Tr ên đường lên OFDM được sử dụng làm sơ đồ đa truy


nhạy cảm của

ngoài băng

cho những người
nhập


Các kỹ thuật truy nhập vô tuyến trong LTE

Sơ đồ điều chế tín hiệu OFDM ở trạm phát và thu


Các kỹ thuật truy nhập vô tuyến trong LTE


OFDMA
- Cho phép các nhóm nhỏ của sóng mang con được
cấp phát dao động giữa những người dùng khác nhau
trên cùng băng tần

- Vấn đề đa truy cập được thực hiện bằng cáchcung
cấp cho mỗi người dùng một phần trong số các sóng
mang có sẵn


Các kỹ thuật truy nhập vô tuyến trong LTE


Kỹ thuật SC-FDMA : là kỹ thuật đa truy cập phân tần một kênh
truyền duy nhất, được sử dụng vì có tín hiệu PARP tốt hơn
OFDMA
-Truyền dữ liệu qua giao tiếp vô tuyến trong nhiều kênh con
- So với OFDM đặt các bit với nhau để tạo thành tín hiệu cho

một kênh con thì SC-FDMA trải thơng tin của mỗi bỉt trên tất
cả các kênh con


Các kỹ thuật truy nhập vơ tuyến trong LTE

Tín hiệu SC-FDMA được tạo ra bằng kỹ thuật trải phổ
DFT-s-OFDM


Các kỹ thuật truy nhập vô tuyến trong LTE


Kỹ thuật MIMO: là kỹ thuật được sử dụng để cải
thiện công suất của hệ thống, cải thiện hơn về dung
lượng và hiệu quả sử dụng phổ
MIMO lợi dụng tín hiệu đa đường để cải thiện dung
lượng bằng cách sử dụng nhiều anten bên phát và
thu với việc xử lỹ tín hiệu số


Các kỹ thuật truy nhập vô tuyến trong LTE




SU-MIMO : được
sử dụng trong tuyến
xuống, với mục
đích là tăng dung

lượng cell và tốc đọ
dữ liệu
MU-MIMO : đựoc
dùng với mục đích
là tăng dung lượng
cell nhưng không
tăng tốc độ dữ liệu


Các kỹ thuật truy nhập vơ tuyến trong LTE
Ngồi các kỹ thuật trên càng có các kỹ thuật xử lý lỗi
trong lúc phát và thu các tín hiệu





Mã hóa Tubo
Thích ứng đường truyền
Lập biểu phụ thuộc kênh
HARQ


KẾT LUẬN
Sau thời gian thực tập, nghiên cứu và xây dựng đề tài cùng sự
giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cơ giáo trong khoa đã tạo điều kiện
cho nhóm hồn thành đề tài của mình một cách tốt nhất.
Do điều kiện về thời gian cũng như kinh nghiệm làm việc nên
khơng tránh khỏi những thiếu sót trong báo cáo cũng như trong
chương trình. Nhóm rất mong nhận được sự quan tâm, chỉ bảo của

các thầy cô giáo, bạn bè để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn các thầy cô
giáo trong khoa và đặc biệt là thầy giáo Thạc sỹ Nguyễn Huy Hùng
đã tận tình giúp đỡ nhóm thực hiện trong suốt q trình xây dựng và
hồn thành đề tài.